一种基于PID算法的空调控制方法及其系统技术方案

本发明专利技术提供了一种基于PID算法的空调控制方法及其系统，通过采集机房内空调的送风温度、回风温度和湿度；根据所述送风温度、回风温度和预设机房温度，控制空调内压缩机启动的个数和启动时间；利用增量式PID算法，根据所述送风温度和回风温度之间的温差值和预设机房温度,计算出压缩机的最优输出频率；同时根据压缩机的最优输出频率调节风机的最优转速；控制压缩机以所述最优输出频率进行冷量输出和控制风机以调节后的转速转动。本发明专利技术所述方法及其系统，通过变频器对压缩机转速调节，空调输出更小的冷量，以达到机房内冷量与热量的平衡，减少压缩机的启停次数，降低了压缩机的运行能耗，从而使空调的运行更节能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及空调控制
，尤其涉及的是一种基于PID算法的空调控制方法及其系统。
技术介绍
目前，采用传统IDC数据中心的用户基本为电信运营商、数据中心服务商、银行、医院、政府机构的大机房，该类机房在大批量使用直膨式精密空调，通过启动和停止压缩机的方式，调节空调的输出冷量，普偏存在空调效率低、能耗高、压缩机频繁启停造成使用寿命缩短等现象。多年来，随着数据中心的耗电巨大的现象日益突显，其运营成本压力增大，行业内也在不断研究各类节能专利技术，主要研究方向是改善机房气流组织，间接提升空调的换热效率，从而实现一定程序上的降低能耗，但空调的能耗依然很高，还有更深一步的节能空调有待挖掘。但是在住宅及普通商用建筑物的制冷领域，存在对压缩机做节能优化的专利技术，但因为应用场合的差异，在空调为双压缩机的工况下，其控制方法为一台变频器同时控制两台压缩机及室内风机，并使两台压缩机同时启动或停止，且室内风机的转速下降率与压缩机转速下降率保持一致。该专利技术应用在机房空调上，存在的缺点有：其冷量的控制范围狭窄（约为70%～100%），在机房低负载的情况下，明显增加了机房温度波动变化，能很轻易的超出机房允许的变化波动，无法满足机房大风量、小晗差及温度变化波动小等要求。该种室内风机转速的调节方式，易引起机房内送风温度过低，而导致机房内IT设备的进风温度过低；存在机房内湿度控制精度差的缺陷。因此，现有技术有待于进一步的改进。
技术实现思路
鉴于上述现有技术中的不足之处，本专利技术的目的在于为用户提供一种基于PID算法的空调控制方法及其系统，克服现有技术中机房内IT设备的进风温度过低，存在机房内湿度控制精度差的缺陷。本专利技术解决技术问题所采用的技术方案如下：一种基于PID算法的空调控制方法，其中，包括以下步骤：步骤A、采集机房内空调的送风温度、回风温度和湿度；步骤B、根据所述送风温度、回风温度和预设机房温度，控制空调内压缩机启动的个数和启动时间；步骤C、利用增量式PID算法，根据所述送风温度和回风温度之间的温差值和预设机房温度,计算出压缩机的最优输出频率；同时根据压缩机的最优输出频率调节风机的转速；步骤D、控制压缩机以所述最优输出频率进行冷量输出和控制风机以调节后的转速转动。所述的基于PID算法的空调控制方法，其中，所述步骤B包括：步骤B1、当满足条件T2>T+k1时，且无压缩机运行时，则启动第一压缩机；步骤B2、当满足条件T2>T+k2时，且第一压缩机的转速为最大值，并保持第一预设时间TIME1后，则启动第二压缩机；步骤B3、当满足条件T2<T-k3时，且第一压缩机和第二压缩机的转速为最小值，则保持第二预设时间TIME2后，则停止第二压缩机或者第一压缩机的运行；步骤B4、当满足条件T2<T-k4时，且正在运行的第一压缩机或者第二压缩机的转速为最小值，并保持第三预设时间TIME3后，则停止所有压缩机运行；其中，所述T2为回风温度，T为预设机房温度，k2>k1，k4>k3，且k1、k2、k3和k4的值为不大于2的常数；所述TIME1、TIME2和TIME3的值为常数。所述的基于PID算法的空调控制方法，其中，所述步骤C中所述增量式PID算法通过如下公式一计算：△uk=uk-uk-1=Kp×△ek+Ki×ek+Kd×[△ek-△ek-1]；ek=T-T2；△ek=ek-ek-1，△ek-1=ek-1-ek-2；其中，T为预设机房温度，T2为回风温度；所述Kp、Ki和Kd为常数。所述的基于PID算法的空调控制方法，其中，所述步骤C中还包括：步骤C1、将增量式PID算法和自适应算法相结合，通过如下公式二计算压缩机的最优输出频率：△uk=△uk(1+Kx)；其中：Kx=|预设值－反馈值|/预设值×100%；当Kx<10%时，△uk=△uk；当Kx>=10%时,△uk=△uk(1+Kx)；所述反馈值为空调的回风温度，所述预设值为预设回风温度。所述的基于PID算法的空调控制方法，其中，所述步骤C还包括：步骤C2、将风机的转速与压缩机的转速同步设置后，根据送风温度、回风湿度、预设第一保护值、预设第二保护值、预设第三保护值和第四保护值对风机的转速进行调节；若送风温度小于预设第一保护值，则控制风机的转速不得小于预设第二保护值；若回风湿度大于第三保护值，则控制风机转速不得大于第四保护值。一种基于PID算法的空调控制系统，其中，包括：多个压缩机、与每个压缩机建立一一对应连接的多个变频器、风机、与全部风机均建立连接的共用调速器、送风温度传感器、回风温度传感器、回风湿度传感器和控制器；所述送风温度传感器、回风温度传感器和回风湿度传感器采集机房内空调的送风温度、回风温度和湿度，传送到控制器；所述控制器包括：启动个数及时间控制模块、最优数据计算模块和控制运行模块；所述启动个数及时间控制模块，用于根据所述送风温度、回风温度和预设机房温度，控制空调内压缩机启动的个数和启动时间；所述最优数据计算模块，用于利用增量式PID算法，根据所述送风温度和回风温度之间的温差值和预设机房温度,计算出压缩机的最优输出频率，同时根据压缩机的最优输出频率调节风机的转速；控制运行模块，用于控制压缩机以所述最优输出频率进行冷量输出和控制风机以调节后的转速转动。所述的基于PID算法的空调控制系统，其中，所述启动个数及时间控制模块包括：第一条件判定单元，用于当满足条件T2>T+k1时，且无压缩机运行时，则启动第一压缩机；第二条件判定单元，用于当满足条件T2>T+k2时，且第一压缩机的转速为最大值，并保持第一预设时间TIME1后，启动第二压缩机；第三条件判定单元，用于当满足条件T2<T-k3时，且第一压缩机和第二压缩机的转速为最小值，则保持第二预设时间TIME2后，则停止第二压缩机或者第一压缩机的运行；第四条件判定单元，用于当满足条件T2<T-k4时，且正在运行的第一压缩机或者第二压缩机的转速为最小值，并保持第三预设时间TIME3后，则停止所有压缩机运行；其中，所述T2为回风温度，T为预设机房温度，k2>k1，k4>k3，且k1、k2、k3和k4的值为不大于2的常数；所述TIME1、TIME2和TIME3的值为常数。所述的基于PID算法的空调控制系统，其中，所述增量式PID算法的通过如下公式一进行计算：△uk=uk-uk-1=Kp×△ek+Ki×ek+Kd×[△ek-△ek-1]；ek=T-T2；△ek=ek-ek-1，△ek-1=ek-1-ek-2；其中，T为预设机房温度，T2为回风温度，所述Kp为比例系数；Ki:积分系数；Kd：微分系数。所述的基于PID算法的空调控制系统，其中，所述最优数据计算模块，还用于将增量式PID算法和自适应算法相结合，通过如下公式二计算压缩机的最优输出频率：△uk=△uk(1+Kx)；Kx=（预设值－反馈值）/预设值×100%；当Kx<10%时，△uk=△uk；当Kx>=10%时,△uk=△uk(1+Kx)；其中，所述反馈值为空调的回风温度，所述预设值为预设回风温度。所述的基于PID算法的空调控制系统，其中，所述最优数据计算模块，还用于将风机的转速与压缩机的转速同步设置后，根据本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于PID算法的空调控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤A、采集机房内空调的送风温度、回风温度和湿度；步骤B、根据所述送风温度、回风温度和预设机房温度，控制空调内压缩机启动的个数和启动时间；步骤C、利用增量式PID算法，根据所述送风温度和回风温度之间的温差值和预设机房温度,计算出压缩机的最优输出频率；同时根据压缩机的最优输出频率调节风机的转速；步骤D、控制压缩机以所述最优输出频率进行冷量输出和控制风机以调节后的转速转动。

【技术特征摘要】
1.一种基于PID算法的空调控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤A、采集机房内空调的送风温度、回风温度和湿度；步骤B、根据所述送风温度、回风温度和预设机房温度，控制空调内压缩机启动的个数和启动时间；步骤C、利用增量式PID算法，根据所述送风温度和回风温度之间的温差值和预设机房温度,计算出压缩机的最优输出频率；同时根据压缩机的最优输出频率调节风机的转速；步骤D、控制压缩机以所述最优输出频率进行冷量输出和控制风机以调节后的转速转动。2.根据权利要求1所述的基于PID算法的空调控制方法，其特征在于，所述步骤B包括：步骤B1、当满足条件T2>T+k1时，且无压缩机运行时，则启动第一压缩机；步骤B2、当满足条件T2>T+k2时，且第一压缩机的转速为最大值，并保持第一预设时间TIME1后，则启动第二压缩机；步骤B3、当满足条件T2<T-k3时，且第一压缩机和第二压缩机的转速为最小值，则保持第二预设时间TIME2后，则停止第二压缩机或者第一压缩机的运行；步骤B4、当满足条件T2<T-k4时，且正在运行的第一压缩机或者第二压缩机的转速为最小值，并保持第三预设时间TIME3后，则停止所有压缩机运行；其中，所述T2为回风温度，T为预设机房温度，k2>k1，k4>k3，且k1、k2、k3和k4的值为不大于2的常数；所述TIME1、TIME2和TIME3的值为常数。3.根据权利要求1所述的基于PID算法的空调控制方法，其特征在于，所述步骤C中所述增量式PID算法通过如下公式一计算：△uk=uk-uk-1=Kp×△ek+Ki×ek+Kd×[△ek-△ek-1]；ek=T-T2；△ek=ek-ek-1，△ek-1=ek-1-ek-2；其中，T为预设机房温度，T2为回风温度，所述Kp、Ki和Kd为常数。4.根据权利要求3所述的基于PID算法的空调控制方法，其特征在于，所述步骤C中还包括：步骤C1、将增量式PID算法和自适应算法相结合，通过如下公式二计算压缩机的最优输出频率：△uk=△uk(1+Kx)；其中：Kx=|预设值－反馈值|/预设值×100%；当Kx<10%时，△uk=△uk；当Kx>=10%时,△uk=△uk(1+Kx)；所述反馈值为空调的回风温度，所述与预设值为预先设定的压缩机输出频率。5.根据权利要求4所述的基于PID算法的空调控制方法，其特征在于，所述步骤C还包括：步骤C2、将风机的转速与压缩机的转速同步设置后，根据送风温度、回风湿度、预设第一保护值、预设第二保护值、预设第三保护值和第四保护值对风机的转速进行调节；若送风温度小于预设第一保护值，则控制风机的转速不得小于预设第二保护值；若回风湿度大于第三保护值，则控制风机转速不得大于第四保护值。6.一种基于PID算法的空调控制系统，其特征在于，包括：多个压缩机、与每个压缩机建立一一对应连接的多个变频器、风机、与全部风机均建立连接的共用调速器、送风温度传感器、回风温度传感器、...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖锦坤，杨军，戴海榕，
申请(专利权)人：深圳市共济科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44