CN115143657A - 用于变频压缩机***的控制方法及其控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种用于变频压缩机***的控制方法及其控制装置。该变频压缩机***包括变频压缩机、蒸发器、电子膨胀阀以及冷凝器，变频压缩机包括超前压缩机及与其并联的一个或多个滞后压缩机。该控制方法包括：在变频压缩机***的运行过程中，计算当前已运行的压缩机的质量流量；判断是否有滞后压缩机启动；在有滞后压缩机启动时，则基于当前已运行的压缩机的质量流量来获得将启动的滞后压缩机所需的质量流量；基于当前已运行的压缩机的质量流量及将启动的滞后压缩机所需的质量流量来获得变频压缩机***的前馈流量指令；获得变频压缩机***的反馈流量指令；及基于变频压缩机***的前馈流量指令和反馈流量指令来控制电子膨胀阀的开度。

Description

用于变频压缩机***的控制方法及其控制装置

技术领域

本发明实施例涉及空调控制技术领域，尤其涉及一种用于变频压缩机***的控制方法及其控制装置。

背景技术

图1揭示了一种空调***1的简化示意图。如图1所示，空调***1一般包括四个主要功能部件，分别是：压缩机10、冷凝器15、节流装置14和蒸发器13。在空调***1制冷的过程，实际就是冷媒在四大部件中循环的过程：压缩机10吸入低温低压的气态冷媒，通过压缩之后，排出高温高压的气态冷媒；冷媒到达冷凝器15后，向空气中放出热量变成中温高压的液体冷媒；冷媒到达节流装置14后，经过降压节流变成低温低压的液体冷媒；冷媒到达蒸发器13，吸收空气中的热量，变成低温低压的气态冷媒，最后回到压缩机10。节流装置14一般为TXV(Thermal Expansion Valve，热力膨胀阀)或EXV(Electronic Expansion Valve，电子膨胀阀)。热力膨胀阀的工作原理是利用装在蒸发器13出口处的感温包来感知制冷剂蒸气的过热度(过热度是指蒸气实际温度高于蒸发温度的数值)，由此来调节热力膨胀阀的开度大小，从而控制进入蒸发器13的液态制冷剂流量，控制简单，但是控制精度不高。电子膨胀阀是通过主控制器来控制，控制更精确，效果更好，所以，需要较精确控制的***一般都会采用EXV。

空调制冷***通常由多台压缩机并联组成，一般把最先启动的压缩机称之为超前(Lead)压缩机，而后面启动的压缩机称之为滞后(Lag)压缩机。然而，在滞后压缩机启动过程中，例如以控制蒸发器13液位为例(冷凝器15液位相反)，在滞后压缩机启动时，液位已经偏低。现在再加载一台压缩机时，实际将需要更多的制冷剂流过，也就是需要较高的液位。由于EXV控制算法响应速度跟不上，会导致蒸发器13供液不足，缺液导致蒸发器13压力过低，进一步导致压缩机运行压比过大。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种用于变频压缩机***的控制方法及其控制装置，能够有效地解决在滞后压缩机启动期间，因液位太低而引起的停机的风险。

本发明实施例的一个方面提供一种用于变频压缩机***的控制方法。所述变频压缩机***包括通过管路连接的变频压缩机、蒸发器、电子膨胀阀以及冷凝器，所述变频压缩机包括在先启动的超前压缩机及一个或多个在后启动的滞后压缩机，一个或多个所述滞后压缩机与所述超前压缩机并联。所述控制方法包括：在所述变频压缩机***的运行过程中，计算所述变频压缩机***中当前已运行的压缩机的质量流量；判断是否有滞后压缩机启动；在有所述滞后压缩机启动时，则基于当前已运行的压缩机的质量流量来获得将启动的所述滞后压缩机所需的质量流量；基于当前已运行的压缩机的质量流量及将启动的所述滞后压缩机所需的质量流量来获得所述变频压缩机***的前馈流量指令；获得所述变频压缩机***的反馈流量指令；以及基于所述变频压缩机***的所述前馈流量指令和所述反馈流量指令来控制所述电子膨胀阀的开度。

进一步地，所述基于当前已运行的压缩机的质量流量来获得将启动的所述滞后压缩机所需的质量流量包括：以当前已运行的与将启动的所述滞后压缩机相同的压缩机的质量流量来作为将启动的所述滞后压缩机所需的质量流量。

进一步地，所述基于当前已运行的压缩机的质量流量及将启动的所述滞后压缩机所需的质量流量来获得所述变频压缩机***的前馈流量指令包括：将当前已运行的压缩机的质量流量及将启动的所述滞后压缩机所需的质量流量相加来获得所述变频压缩机***的前馈流量；及基于所述变频压缩机***的前馈流量及所述电子膨胀阀的最大流量来计算得到所述变频压缩机***的前馈流量指令。

进一步地，所述获得所述变频压缩机***的反馈流量指令包括：计算所述蒸发器和所述冷凝器中的其中一个的液位误差；基于计算出的所述液位误差采用PI调节来得到所述变频压缩机***的反馈流量；及基于所述变频压缩机***的反馈流量来得到所述变频压缩机***的反馈流量指令。

进一步地，所述计算所述蒸发器和所述冷凝器中的其中一个的液位误差包括：基于所述蒸发器和所述冷凝器中的其中一个的液位设定点、测得的实际液位、以及微分分量与液位变化速度的乘积来计算所述蒸发器和所述冷凝器中的其中一个的液位误差。

进一步地，所述获得所述变频压缩机***的反馈流量指令包括：计算所述变频压缩机***累计的反馈流量；确定一个可设置的比例系数；将所述变频压缩机***累计的反馈流量乘以所述比例系数来作为所述变频压缩机***当前的反馈流量；及基于所述变频压缩机***当前的反馈流量来得到所述变频压缩机***的反馈流量指令。

进一步地，所述控制方法还包括：计算所述变频压缩机***的前馈流量的差值；判断所述前馈流量的差值是否大于或者小于预定阈值；及基于判断的结果来对所述当前的反馈流量进行相应的处理。

进一步地，所述基于判断的结果来对所述当前的反馈流量进行相应的处理包括：在所述前馈流量的差值大于或者小于所述预定阈值时，则将所述当前的反馈流量清零或者将所述当前的反馈流量按照阶梯递减；及在所述前馈流量的差值不大于且不小于所述预定阈值时，则将所述当前的反馈流量保持不变。

进一步地，所述控制方法还包括：计算启动中的所述滞后压缩机实际运行状态下的质量流量；当启动中的所述滞后压缩机的质量流量大于或者等于已运行的相同的压缩机的质量流量时，则所述滞后压缩机使用自己实际运行状态下的质量流量，所述变频压缩机***进入稳定状态。

本发明实施例的另一个方面还提供一种用于变频压缩机***的控制装置。所述控制装置包括一个或多个处理器，用于实现如上各个实施例所述的用于变频压缩机***的控制方法。

本发明实施例的用于变频压缩机***的控制方法及其控制装置能够解决电子膨胀阀响应速度的问题，使得在滞后压缩机启动前，能够将液位控制在一个比较合理的位置，从而，解决了在滞后压缩机启动期间，因液位太低而引起停机的风险。

附图说明

图1为一种空调***的简化示意图；

图2为本发明一个实施例的变频压缩机***的简化示意图；

图3为本发明一个实施例的用于变频压缩机***的控制方法的流程图；

图4为本发明一个实施例的基于变频压缩机***的前馈流量的差值来对当前的反馈流量进行相应处理的步骤；

图5为未采用本发明实施例的用于变频压缩机***的控制方法的曲线图；

图6为采用本发明实施例的用于变频压缩机***的控制方法的曲线图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施例并不代表与本发明相一致的所有实施例。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置的例子。

在本发明实施例使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。除非另作定义，本发明实施例使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明说明书以及权利要求书中使用的“第一”“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“多个”或者“若干”表示两个及两个以上。除非另行指出，“前部”、“后部”、“下部”和/或“上部”等类似词语只是为了便于说明，而并非限于一个位置或者一种空间定向。“包括”或者“包含”等类似词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同，并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而且可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

图2揭示了本发明一个实施例的变频压缩机***2的简化示意图。如图2所示，本发明一个实施例的变频压缩机***2可以包括通过管路连接的变频压缩机20、蒸发器23、电子膨胀阀(EXV)24以及冷凝器25。变频压缩机20可以包括在先启动的超前(Lead)压缩机21及一个或多个在后启动的滞后(Lag)压缩机22，其中，一个或多个滞后压缩机22分别与超前压缩机21并联连接。

在本发明实施例的变频压缩机***2中，电子膨胀阀24的开度可以用于冷媒的流量控制，而冷媒储存在冷凝器25和蒸发器23中，因此，需要对蒸发器23和冷凝器25的液位进行控制，被控制的液位可以是蒸发器23的液位，也可以是冷凝器25的液位。液位控制的目的是尽量将液位控制在设定的液位附近，平衡压缩机20的吸气流量和蒸发器23的进液流量。但是，当变频压缩机***2中有滞后压缩机22启动接入时，变频压缩机***2将需要更多的冷媒流过，即蒸发器23需要较高的液位。然而，由于电子膨胀阀24的响应速度较慢，会导致蒸发器23供液不足。

有鉴于此，本发明实施例提供了一种用于变频压缩机***2的控制方法。本发明实施例的用于变频压缩机***2的控制方法能够解决电子膨胀阀24响应速度的问题，使得在滞后压缩机22启动前，能够将液位控制在一个比较合理的位置，从而，解决了在滞后压缩机22启动期间，因液位太低而引起停机的风险。

以下将结合图3对本发明一个实施例的用于变频压缩机***2的控制方法进行详细的说明。

图3揭示了本发明一个实施例的用于变频压缩机***2的控制方法的流程图。如图3所示，本发明一个实施例的用于变频压缩机***2的控制方法可以包括步骤S1至步骤S6。

在步骤S1中，在变频压缩机***2的运行过程中，计算变频压缩机***2中当前已运行的压缩机的质量流量。

压缩机的质量流量取决于压缩机的运行状态。因此，可以根据当前已运行的压缩机的运行状态来计算得到当前已运行的压缩机的质量流量。

在步骤S2中，判断是否有滞后压缩机22启动。在判断结果为是的情况下，则过程前进到步骤S3。

在步骤S3中，在有滞后压缩机22启动时，则可以基于步骤S2中得到的当前已运行的压缩机的质量流量来获得将启动的滞后压缩机22所需的质量流量。

在一个实施例中，可以当前已运行的与将启动的滞后压缩机22相同的压缩机的质量流量来作为将启动的滞后压缩机22所需的质量流量。

当然，如果在变频压缩机***2中没有与将启动的滞后压缩机22相同的压缩机，则可以根据当前已运行的压缩机与该将启动的滞后压缩机22的功率大小来进行相应的折算。

在步骤S4中，基于步骤S2中得到的当前已运行的压缩机的质量流量及步骤S3中得到的将启动的滞后压缩机22所需的质量流量来获得变频压缩机***2的前馈流量指令。

在一些实施例中，步骤S4可以进一步包括步骤S41和步骤S42。

在步骤S41中，可以将当前已运行的压缩机的质量流量及将启动的滞后压缩机22所需的质量流量相加来获得变频压缩机***2的前馈流量。

在步骤S42中，可以基于步骤S41得到的变频压缩机***2的前馈流量及电子膨胀阀24的最大流量来计算得到变频压缩机***2的前馈流量指令。

在一个实施例中，变频压缩机***2的前馈流量指令可以根据以下公式来计算：

前馈流量指令＝100×前馈流量/EXV的最大流量

在步骤S5中，获得变频压缩机***2的反馈流量指令。

在一些实施例中，步骤S5可以进一步包括步骤S51至步骤S53。

在步骤S51中，计算蒸发器23和冷凝器25中的其中一个的液位误差。

例如，在本发明实施例中，可以蒸发器23的液位控制为例，来计算蒸发器23的液位误差。

在步骤S52中，可以基于计算出的液位误差采用PI调节来得到变频压缩机***2的反馈流量。

在本发明实施例中，考虑到控制的稳定性，并没有使用标准的PID(Proportional、Integral、Derivative，比例积分微分)控制算法，而是采用PI调节来得到变频压缩机***2的反馈流量。

在一些实施例中，变频压缩机***2的反馈流量的计算例如以下公式所示：

增量的反馈流量＝(Kp+Ki)×当前液位误差-Kp×前次液位误差

其中，Kp为比例增益，Ki为积分增益。

在本发明实施例中，将其中的微分分量体现到计算液位误差上。

在步骤S51中，可以基于蒸发器23和冷凝器25中的其中一个(例如蒸发器23)的液位设定点、测得的实际液位、以及微分分量与液位变化速度的乘积来计算蒸发器23和冷凝器25中的其中一个的液位误差。

蒸发器23和冷凝器25中的其中一个的液位误差的具体计算公式例如以下所示：

液位误差＝液位设定点-实际液位-Kd×液位变化速度

其中，Kd为微分分量。

在步骤S53中，可以基于变频压缩机***2的反馈流量来得到变频压缩机***2的反馈流量指令。

参见前面所述的基于变频压缩机***2的前馈流量来得到变频压缩机***2的前馈流量指令的计算公式，可以来类似地基于变频压缩机***2的反馈流量来得到变频压缩机***2的反馈流量指令。

在步骤S6中，可以基于步骤S4中得到的变频压缩机***2的前馈流量指令和步骤S5中得到的反馈流量指令来控制电子膨胀阀24的开度。

在一些实施例中，可以根据如下公式来计算得到变频压缩机***2的EXV流量指令：

然后，再根据得到的EXV流量指令换算得到电子膨胀阀24的开度，进而可以对电子膨胀阀24的开度进行控制，从而可以将液位控制在一个比较合理的位置，避免在滞后压缩机22启动期间，因例如蒸发器23的液位太低而导致停机的风险发生。

另外，考虑到在有滞后压缩机22加载到变频压缩机***2中时，变频压缩机***2的前馈流量会有一个较大的变化，因此，可能会出现两种情况：第一，反馈流量偏大，反馈流量加前馈流量后，电子膨胀阀24的开度太大，有帯液风险；第二，反馈流量偏小，前馈流量跟反馈流量加到一起，得到的总的电子膨胀阀24的流量值依然偏小，电子膨胀阀24的开度偏小，液位来不及拉起来，会引起压缩机过电流报警。

因此，在本发明的一些实施例中，步骤S5中的获得变频压缩机***2的反馈流量指令可以进一步包括：计算变频压缩机***2累计的反馈流量；确定一个可设置的比例系数；将变频压缩机***2累计的反馈流量乘以比例系数来作为变频压缩机***2当前的反馈流量；及基于变频压缩机***2当前的反馈流量来得到变频压缩机***2的反馈流量指令。

图4揭示了本发明一个实施例的基于变频压缩机***2的前馈流量的差值来对当前的反馈流量进行相应处理的步骤。如图4所示，本发明实施例的用于变频压缩机***2的控制方法还可以进一步包括步骤S7至步骤S9。

在步骤S7中，计算变频压缩机***2的前馈流量的差值。

可以计算变频压缩机***2的当前前馈流量与前面一次前馈流量的差值。

在步骤S8中，判断步骤S7中计算得到的前馈流量的差值是否大于或者小于预定阈值。

在步骤S9中，可以基于步骤S8中的判断的结果来对当前的反馈流量进行相应的处理。当判断的结果为是的情况下，则过程前进到步骤S91。当判断的结果为否的情况下，则过程前进到步骤S92。

在步骤S91中，在一个实施例中，当前馈流量的差值大于或者小于预定阈值时，则可以将当前的反馈流量清零。在另一个实施例中，当前馈流量的差值大于或者小于预定阈值时，则可以将当前的反馈流量按照阶梯递减，从而可以防止突变。

在步骤S92中，当前馈流量的差值不大于且不小于预定阈值时，则将当前的反馈流量保持不变。

在本发明实施例的用于变频压缩机***2的控制方法中，可以实时地计算启动中的滞后压缩机22实际运行状态下的质量流量。当启动中的滞后压缩机22的质量流量大于或者等于已运行的相同的压缩机的质量流量时，则滞后压缩机22将使用自己实际运行状态下的质量流量，变频压缩机***2进入稳定状态。

需要说明的是，上述对本说明书特定实施例进行了描述。其他实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施例中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。

图5揭示了未采用本发明实施例的用于变频压缩机***的控制方法的曲线图。图5中的实线箭头所示为滞后压缩机启动的位置。如图5所示，在未采用本发明实施例的用于变频压缩机***的控制方法的情况下，在启动滞后压缩机时，因为EXV开度变化不明显，因此，压缩机吸气流量增长过快，导致蒸发器缺液。

图6揭示了采用本发明实施例的用于变频压缩机***的控制方法的曲线图。如图6所示，在采用本发明实施例的用于变频压缩机***的控制方法之后，在发出启动滞后压缩机命令的同时，基于当前已运行的压缩机的质量流量来得到将启动的滞后压缩机所需的质量流量，并进而获得变频压缩机***的前馈流量指令，并基于前馈流量指令和反馈流量指令来对EXV的开度进行控制。当前馈流量指令满足判定条件后，恢复正常控制。从图6可以观察到液位虽然有一个短时间内的波动，但是，液位波动幅度是可接受的，即不会长时间液位过低，又不会长时间液位过高。在此过程中，变频压缩机***压比得到有效控制，也没有触发过电流现象。因此，验证了本发明实施例的用于变频压缩机***的控制方法的有效性。

本发明实施例还提供了一种用于变频压缩机***的控制装置(未图示)。用于变频压缩机***的控制装置可以包括一个或多个处理器(未图示)，用于实现如上各个实施例所述的用于变频压缩机***的控制方法。

本发明实施例的用于变频压缩机***的控制装置具有与上面所述的用于变频压缩机***的控制方法相类似的有益技术效果，故，在此不再赘述。

以上对本发明实施例所提供的用于变频压缩机***的控制方法及其控制装置进行了详细的介绍。本文中应用了具体个例对本发明实施例的用于变频压缩机***的控制方法及其控制装置进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想，并不用以限制本发明。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也均应落入本发明所附权利要求书的保护范围内。

Claims (10)

1.一种用于变频压缩机***的控制方法，所述变频压缩机***包括通过管路连接的变频压缩机、蒸发器、电子膨胀阀以及冷凝器，所述变频压缩机包括在先启动的超前压缩机及一个或多个在后启动的滞后压缩机，一个或多个所述滞后压缩机与所述超前压缩机并联，其特征在于，所述控制方法包括：

在所述变频压缩机***的运行过程中，计算所述变频压缩机***中当前已运行的压缩机的质量流量；

判断是否有滞后压缩机启动；

在有所述滞后压缩机启动时，则基于当前已运行的压缩机的质量流量来获得将启动的所述滞后压缩机所需的质量流量；

基于当前已运行的压缩机的质量流量及将启动的所述滞后压缩机所需的质量流量来获得所述变频压缩机***的前馈流量指令；

获得所述变频压缩机***的反馈流量指令；以及

基于所述变频压缩机***的所述前馈流量指令和所述反馈流量指令来控制所述电子膨胀阀的开度。

2.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于：所述基于当前已运行的压缩机的质量流量来获得将启动的所述滞后压缩机所需的质量流量包括：

以当前已运行的与将启动的所述滞后压缩机相同的压缩机的质量流量来作为将启动的所述滞后压缩机所需的质量流量。

3.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于：所述基于当前已运行的压缩机的质量流量及将启动的所述滞后压缩机所需的质量流量来获得所述变频压缩机***的前馈流量指令包括：

将当前已运行的压缩机的质量流量及将启动的所述滞后压缩机所需的质量流量相加来获得所述变频压缩机***的前馈流量；及

基于所述变频压缩机***的前馈流量及所述电子膨胀阀的最大流量来计算得到所述变频压缩机***的前馈流量指令。

4.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于：所述获得所述变频压缩机***的反馈流量指令包括：

计算所述蒸发器和所述冷凝器中的其中一个的液位误差；

基于计算出的所述液位误差采用PI调节来得到所述变频压缩机***的反馈流量；及

基于所述变频压缩机***的反馈流量来得到所述变频压缩机***的反馈流量指令。

5.如权利要求4所述的控制方法，其特征在于：所述计算所述蒸发器和所述冷凝器中的其中一个的液位误差包括：

基于所述蒸发器和所述冷凝器中的其中一个的液位设定点、测得的实际液位、以及微分分量与液位变化速度的乘积来计算所述蒸发器和所述冷凝器中的其中一个的液位误差。

6.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于：所述获得所述变频压缩机***的反馈流量指令包括：

计算所述变频压缩机***累计的反馈流量；

确定一个可设置的比例系数；

将所述变频压缩机***累计的反馈流量乘以所述比例系数来作为所述变频压缩机***当前的反馈流量；及

基于所述变频压缩机***当前的反馈流量来得到所述变频压缩机***的反馈流量指令。

7.如权利要求6所述的控制方法，其特征在于：还包括：

计算所述变频压缩机***的前馈流量的差值；

判断所述前馈流量的差值是否大于或者小于预定阈值；及

基于判断的结果来对所述当前的反馈流量进行相应的处理。

8.如权利要求7所述的控制方法，其特征在于：所述基于判断的结果来对所述当前的反馈流量进行相应的处理包括：

在所述前馈流量的差值大于或者小于所述预定阈值时，则将所述当前的反馈流量清零或者将所述当前的反馈流量按照阶梯递减；及

在所述前馈流量的差值不大于且不小于所述预定阈值时，则将所述当前的反馈流量保持不变。

9.如权利要求3所述的控制方法，其特征在于：还包括：

计算启动中的所述滞后压缩机实际运行状态下的质量流量；

当启动中的所述滞后压缩机的质量流量大于或者等于已运行的相同的压缩机的质量流量时，则所述滞后压缩机使用自己实际运行状态下的质量流量，所述变频压缩机***进入稳定状态。

10.一种用于变频压缩机***的控制装置，其特征在于：包括一个或多个处理器，用于实现如权利要求1-9中任一项所述的用于变频压缩机***的控制方法。

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