提高燃气热泵空调稳定性的控制系统技术方案

本实用新型专利技术提供一种提高燃气热泵空调稳定性的控制系统，该控制系统对燃气热泵空调控制，该控制系统包括主控制和副控制两套结构。有益效果是燃气热泵空调的热泵机组出水温度可以得到更快的调节，增加燃气热泵空调的稳定性，使得热泵系统的热泵机组出水温度的波动减小，使热泵机组出水温度波动范围变为45到47摄氏度。本实用新型专利技术方案有助于提高燃气热泵系统的热泵机组出水温度的实时控制，降低燃气发动机的转速增加或者减小100r/min时对热泵系统稳定性的影响，优化燃气热泵系统的当前压缩机转速与当前制冷剂循环量的匹配，减小气缸压力扰动和环境温度扰动对热泵系统启动和正常运行的扰动。

Control system for improving the stability of gas heat pump air conditioning

The utility model provides a control system for improving the stability of the gas heat pump air conditioner. The control system controls the gas heat pump air conditioner, and the control system comprises two main control and auxiliary control structures. The beneficial effects of water temperature heat pump gas heat pump air conditioning can get faster adjustment, increase the stability of gas heat pump air conditioner, the outlet temperature of the heat pump heat pump system to reduce the volatility of the heat pump unit, water temperature range is 45 to 47 degrees celsius. The scheme of the utility model is helpful to improve the real-time control of the water temperature of the heat pump unit of gas heat pump system, reduce the impact on the stability of the gas engine heat pump system speed increase or decrease 100r/min, optimization of gas heat pump system of the compressor speed and current refrigerant circulation, reduce the cylinder pressure disturbance and environmental temperature disturbance on disturbance heat pump system startup and normal operation.

【技术实现步骤摘要】
提高燃气热泵空调稳定性的控制系统
本技术涉及一种提高燃气热泵空调稳定性的控制系统
技术介绍
目前，在燃气热泵空调控制系统当中燃气发动机的转速对燃气热泵空调系统的稳定运行至关重要，在燃气热泵空调控制系统的设计当中，往往仅限于考虑热泵子系统控制的基础上，并不能合理的考虑燃气发动机控制系统的运行性能，现有技术只考虑了空气源热泵空调系统的热泵子系统控制单元的数据采集与控制，对于燃气发动机方面并没有考虑燃气发动机在带压缩机运行时的燃气发动机参数对热泵空调系统的影响，以及燃气发动机转速改变时扰动量的干扰，在燃气发动机带动压缩机运行时，燃气发动机转速改变带来的扰动会直接对热泵空调系统产生影响，这样在有扰动干扰的情况下对热泵空调系统的热泵机组的出水温度不能及时调整到合理范围内。因为目前燃气发动机的工作性能是通过电子控制单元(ECU)来进行实时数据的监控和判断并实现燃气发动机的稳定运行，但是燃气发动机在带动压缩机运行时，燃气发动机的转速调整对整个燃气热泵空调系统的稳定运行来说起着至关重要的作用，但是目前尚未发现有对燃气热泵空调系统的热泵机组的出水温度进行实时监控的合理控制方案。现有的调速系统的动、静态性能不是很理想，稳定性不高。因此，在结合燃气发动机的系统控制和热泵子系统的控制方面做得不够，导致对燃气热泵空调系统的控制存在较为严重的不稳定性，相应数据的传输和合理的控制方式对于在燃气发动机带负载正常运行时，既保证燃气发动机的运行在负载改变时依然稳定，受扰动影响小，又能结合燃气热泵的工艺流程和实时采集的数据进行合理的控制。这样建立的两个子系统之间配合的控制系统对于燃气热泵空调系统能够输出要求的热泵系统的热泵机组出水温度非常必要。
技术实现思路
针对现有技术中方法上的不足，本技术的目的是提供一种提高燃气热泵空调稳定性的控制系统，提出这种串级抗扰模式的控制方式，有利于降低扰动参数之间的耦合特性，降低燃气发动机转速突然变化带来的扰动，让热泵系统的热泵机组出水温度维持在理想状态。为实现上述目的，本技术采用的技术方案是提供一种提高燃气热泵空调稳定性的控制系统，该控制系统对燃气热泵空调控制，其中：该控制系统包括主控制和副控制两套结构。所述主控制包括主控制器和威纶通触摸屏HMI，所述主控制器通过RS485总线通讯方式依次串联开关量输入模块、模拟量输入模块、模拟量输入/输出模块和GU3311监控设备，主控制器通过RS485-2W总线通讯方式连接威纶通触摸屏HMI，模拟量输入模块实时采集热泵系统的热泵机组出水温度，最终通过RS485总线传输信号到主控制器，经过主控制器的运算后通过RS485-2W总线传输信号在威纶通触摸屏HMI上显示，同时经过主控制器的运算然后通过RS485总线传输信号到副控制器运算。所述副控制包括副控制器，副控制器与主控制的GU3311监控设备通过MODBUS总线通讯方式连接，所述副控制是针对燃气发动机的控制，因此需要的参数有燃气发动机转速、燃气发动机水温、燃气发动机油压，这三个参数通过MODBUS总线传输到副控制器，GU3311监控设备读取副控制器的数据用于显示，副控制器运算之后输出信号来控制燃气发动机转速。本技术的效果是燃气热泵空调的热泵机组出水温度可以得到更快的调节，增加燃气热泵空调的稳定性，在满足现有热泵系统热泵机组出水温度的前提下，使得热泵系统的热泵机组出水温度的波动减小，原有热泵系统的热泵机组出水温度维持在45到50摄氏度的出水温度，并且波动比较剧烈，此方案使得热泵系统的热泵机组出水温度波动范围变为45到47摄氏度。有助于提高燃气热泵系统的热泵机组出水温度的实时控制，降低燃气发动机的转速增加或者减小100r/min时对热泵系统稳定性的影响，优化燃气热泵系统的当前压缩机转速与当前制冷剂循环量的匹配，减小扰动一(气缸压力)和扰动二(环境温度)对热泵系统启动和正常运行的扰动。附图说明图1是本技术的串级控制原理框图；图2是本技术的设备连接的电气结构框图。图中：1-4、主控制器1-1、模拟量输入模块1-3、开关量输入模块1-3、触摸屏HMI1-4、主控制器1-5、GU3311监控设备1-6、模拟量输入/输出模块2-1、燃气发动机2-4、油压燃气发动机水温2-3、燃气发动机转速2-2、副控制器具体实施方式结合附图对本技术的提高燃气热泵空调稳定性的控制系统及控制方法加以说明。本技术的提高燃气热泵空调稳定性的控制系统的设计思想是考虑到空气源热泵系统的热泵子系统的控制，提出热泵空调系统两个子控制单元分别组成单闭环的控制系统，该燃气热泵子控制系统对空气源热泵机组进行实时监控，友好人机交互，有热泵故障报警进行保护，通过分别控制燃气发动机转速和热泵系统的热泵机组出水温度，并将这两个参数之间的耦合特性降低，提高燃气热泵空调系统的稳定性。本技术是在现有热泵空调系统控制的图形触控单元和数据采集处理单元的基础上，将燃气发动机的转速和燃气发动机水温等关键参数作为整个燃气热泵系统的被控变量输入到数据采集处理单元，其中热泵系统的热泵机组出水温度作为主控制器调节参数，燃气发动机转速作为副控制器调节参数组成串级控制系统，主控制器采用模糊控制，通过对燃气发动机的运行参数(转速和影响转速的气缸压力)进行必要的分析运算和现有热泵系统采集参数的整合，将温度传感器采集的热泵空调系统的热泵机组出水温度作为热泵空调系统的主控器输入参数，并且利用总线方式采集数据(发动机转速)作为被控参数结合副控制器PID控制从而实现燃气发动机的合理调速，这样既考虑了热泵系统当前的运行状况，又结合燃气发动机的实时转速进行调速来改变热泵子系统的压缩机对制冷剂的吸入量，从而调节制冷效果，让热泵系统的热泵机组出水温度始终维持在一个既定要求的合理运行范围内。本技术的提高燃气热泵空调稳定性的控制系统，减少在燃气发动机转速发生改变时带来的扰动量一对热泵系统的稳定运行的影响，从而提高燃气热泵空调系统的热泵机组出水温度的稳、动态性能。该控制系统包括主控制1和副控制2两套结构，所述主控制1包括主控制器1-4和威纶通触摸屏HMI1-3，所述主控制器1-4通过RS485总线通讯方式依次串联开关量输入模块1-2、模拟量输入模块1-1、模拟量输入/输出模块1-6和GU3311监控设备1-5，主控制器1-4通过RS485-2W总线通讯方式连接威纶通触摸屏HMI1-3，模拟量输入模块1-1实时采集热泵系统的热泵机组出水温度，最终通过RS485总线传输信号到主控制器1-4，经过主控制器1-4的运算后通过RS485-2W总线传输信号在威纶通触摸屏HMI1-3上显示，同时经过主控制器1-4的运算然后通过RS485总线传输信号到副控制器2-2运算。所述副控制2包括副控制器2-2，副控制器2-2与主控制1的GU3311监控设备1-5通过MODBUS总线通讯方式连接，所述副控制2是针对燃气发动机的控制，因此需要的参数有燃气发动机转速2-3、燃气发动机水温2-4、燃气发动机油压2-1，这三个参数通过MODBUS总线传输到副控制器2-2，GU3311监控设备1-5读取副控制器2-2的数据用于显示，副控制器2-2运算之后输出信号来控制燃气发动机转速。所述的主控制1为采用模糊控制；所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种提高燃气热泵空调稳定性的控制系统，该控制系统对燃气热泵空调控制，其特征是：该控制系统包括主控制(1)和副控制(2)两套结构；所述主控制(1)包括主控制器(1‑4)和威纶通触摸屏HMI(1‑3)，所述主控制器(1‑4)通过RS485总线通讯方式依次串联开关量输入模块(1‑2)、模拟量输入模块(1‑1)、模拟量输入/输出模块(1‑6)和GU3311监控设备(1‑5)，主控制器(1‑4)通过RS485‑2W总线通讯方式连接威纶通触摸屏HMI(1‑3)，模拟量输入模块(1‑1)实时采集热泵系统的热泵机组出水温度，最终通过RS485总线传输信号到主控制器(1‑4)，经过主控制器(1‑4)的运算后通过RS485‑2W总线传输信号在威纶通触摸屏HMI(1‑3)上显示，同时经过主控制器(1‑4)的运算然后通过RS485总线传输信号到副控制器(2‑2)运算；所述副控制(2)包括副控制器(2‑2)，副控制器(2‑2)与主控制(1)的GU3311监控设备(1‑5)通过MODBUS总线通讯方式连接，所述副控制(2)是针对燃气发动机的控制，因此需要的参数有燃气发动机转速(2‑3)、燃气发动机水温(2‑4)、燃气发动机油压(2‑1)，这三个参数通过MODBUS总线传输到副控制器(2‑2)，GU3311监控设备(1‑5)读取副控制器(2‑2)的数据用于显示，副控制器(2‑2)运算之后输出信号来控制燃气发动机转速。...

【技术特征摘要】
1.一种提高燃气热泵空调稳定性的控制系统，该控制系统对燃气热泵空调控制，其特征是：该控制系统包括主控制(1)和副控制(2)两套结构；所述主控制(1)包括主控制器(1-4)和威纶通触摸屏HMI(1-3)，所述主控制器(1-4)通过RS485总线通讯方式依次串联开关量输入模块(1-2)、模拟量输入模块(1-1)、模拟量输入/输出模块(1-6)和GU3311监控设备(1-5)，主控制器(1-4)通过RS485-2W总线通讯方式连接威纶通触摸屏HMI(1-3)，模拟量输入模块(1-1)实时采集热泵系统的热泵机组出水温度，最终通过RS485总线传输信号到主控制器(1-4)，经过主控制器(1-4)的运算后通过RS485-2W总线传输信号在威纶通触摸屏HMI(1-3)上显示，同时经过主控制器(1-4)的运算然后通过...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏刚，苏阳，郝浩东，李亮亮，
申请(专利权)人：天津城建大学，
类型：新型
国别省市：天津,12