一种跨临界二氧化碳热泵失调抑制控制方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种跨临界二氧化碳热泵失调抑制控制方法及系统，所述跨临界二氧化碳热泵失调抑制控制方法包括以下步骤：获取跨临界二氧化碳热泵空调系统的过热度及带液度；基于获得的过热度及带液度，采用电子膨胀阀PID控制器实现失调抑制控制。本发明专利技术提供的技术方案中，提供了跨临界二氧化碳空调热泵的压缩机及电子膨胀阀控制逻辑，能够解决现有技术中存在的使用PID控制器控制在吸气带液或蒸发器出口过热后容易发生控制失调的技术问题。过热后容易发生控制失调的技术问题。过热后容易发生控制失调的技术问题。

【技术实现步骤摘要】
一种跨临界二氧化碳热泵失调抑制控制方法及系统


[0001]本专利技术属于跨临界二氧化碳热泵
，特别涉及一种跨临界二氧化碳热泵失调抑制控制方法及系统。

技术介绍

[0002]新能源电动汽车的应用和普及，缓解了环境污染、化石能源短缺的问题；由于缺少可回收的发动机余热，独立的热泵系统成为了新能源电动汽车不可缺少的一部分。目前，新能源电动汽车主要采用R134a热泵空调系统；但是，R134a的冬季制热性能低下，为了保障乘客的热舒适度，新能源电动汽车通常需要采用PTC辅助电加热为车厢提供额外的热量；另外，R134a的GWP值高达1430，对环境十分不友好，面临被全面淘汰的现状。综上，跨临界二氧化碳热泵空调系统具有较好的发展前景。
[0003]研究发现，跨临界二氧化碳热泵空调系统在热泵工况下，由于回热器两侧流体均处于系统低压侧，两股流体温度几乎相同，蒸发器出口制冷剂经过储液器后并未加热直接进入压缩机。当系统正常运行时蒸发器出口制冷剂为饱和状态，影响不大；一旦储液器液位高于分液临界值，储液器出口制冷剂两相，压缩机转速不变时系统流量急剧增大，排温也由于吸气带液急剧降低，系统控制特性发生改变，原控制逻辑面临失调风险。在系统欠充时，目标排压值不变，系统可能由于欠充严重导致排压难以达到目标排压，阀开度持续降低导致低压压力降低，系统性能变差，系统也面临着控制失调风险。在系统启动阶段，由于初始参数的不同，即使充注量未到该工况上限但PID调节时也很可能使系统进入严重的过充态，严重影响系统安全性。
[0004]综上所述，复杂多样的工作环境中，在压缩机已经运行在吸气带液状态或蒸发器出口有一定的过热度后仍能采用一定的控制方法使系统运行在安全、平稳的状态下是跨临界CO2热泵系统现阶段面临的巨大挑战之一。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种跨临界二氧化碳热泵失调抑制控制方法及系统，以解决上述存在的一个或多个技术问题。本专利技术提供的技术方案中，提供了跨临界二氧化碳空调热泵的压缩机及电子膨胀阀控制逻辑，能够解决现有技术中存在的使用PID控制器控制在吸气带液或蒸发器出口过热后容易发生控制失调的技术问题。
[0006]为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0007]本专利技术提供的一种跨临界二氧化碳热泵失调抑制控制方法，包括以下步骤：
[0008]获取跨临界二氧化碳热泵空调系统的过热度及带液度；
[0009]基于获得的过热度及带液度，采用电子膨胀阀PID控制器实现失调抑制控制；
[0010]其中，所述带液度的计算公式为，
[0011][0012]式中，θ为带液度；S
suc
为吸气熵值；P
dis
为压缩机排气压力；T
suc
为压缩机吸气温度；P
suc
为压缩机吸气压力；T
dis
为压缩机排气温度；η为压缩机等熵效率；T(H，P)与H(T，P)为制冷剂物性函数。
[0013]本专利技术的进一步改进在于，所述获取跨临界二氧化碳热泵空调系统的过热度及带液度的步骤包括：
[0014]获取跨临界二氧化碳热泵空调系统的运行参数；其中，所述运行参数包括压缩机排气温度、排气压力、吸气温度、吸气压力，蒸发器出口温度、压力；
[0015]基于获得的运行参数，通过公式计算获得带液度。
[0016]本专利技术的进一步改进在于，所述基于获得的过热度及带液度，采用电子膨胀阀PID控制器实现失调抑制控制的步骤包括：
[0017]当过热度大于第一预设阈值时，控制电子膨胀阀PID控制器输入为过热度，输出为电子膨胀阀的开度；
[0018]当带液度大于第二预设阈值时，控制电子膨胀阀PID控制器输入为带液度，输出为电子膨胀阀的开度；
[0019]其他条件下，控制电子膨胀阀PID控制器输入为目标排气压力，输出为电子膨胀阀的开度。
[0020]本专利技术的进一步改进在于，所述第一预设阈值的取值范围为大于等于2且小于等于5；所述第二预设阈值的取值范围为大于等于5且小于等于10。
[0021]本专利技术的进一步改进在于，所述目标排气压力的获取步骤包括：
[0022]获取环境工况并计算获得最优排压、调节计算后最优排压、阀前温度与蒸发器出口压力；
[0023]根据环境工况是否变化、最优排压与调节计算后最优排压大小关系给定目标排气压力。
[0024]本专利技术提供的一种跨临界二氧化碳热泵失调抑制控制系统，包括：
[0025]获取模块，用于获取跨临界二氧化碳热泵空调系统的过热度及带液度；
[0026]控制模块，用于基于获得的过热度及带液度，采用电子膨胀阀PID控制器实现失调抑制控制；
[0027]其中，所述带液度的计算公式为，
[0028][0029]式中，θ为带液度；S
suc
为吸气熵值；P
dis
为压缩机排气压力；T
suc
为压缩机吸气温度；P
suc
为压缩机吸气压力；T
dis
为压缩机排气温度；η为压缩机等熵效率；T(H，P)与H(T，P)为制冷剂物性函数。
[0030]本专利技术的进一步改进在于，所述获取模块中，获取跨临界二氧化碳热泵空调系统的过热度及带液度的步骤包括：
[0031]获取跨临界二氧化碳热泵空调系统的运行参数；其中，所述运行参数包括压缩机排气温度、排气压力、吸气温度、吸气压力，蒸发器出口温度、压力；
[0032]基于获得的运行参数，通过公式计算获得带液度。
[0033]本专利技术的进一步改进在于，所述控制模块中，基于获得的过热度及带液度，采用电
子膨胀阀PID控制器实现失调抑制控制的步骤包括：
[0034]当过热度大于第一预设阈值时，控制电子膨胀阀PID控制器输入为过热度，输出为电子膨胀阀的开度；
[0035]当带液度大于第二预设阈值时，控制电子膨胀阀PID控制器输入为带液度，输出为电子膨胀阀的开度；
[0036]其他条件下，控制电子膨胀阀PID控制器输入为目标排气压力，输出为电子膨胀阀的开度。
[0037]本专利技术的进一步改进在于，所述第一预设阈值的取值范围为大于等于2且小于等于5；所述第二预设阈值的取值范围为大于等于5且小于等于10。
[0038]本专利技术的进一步改进在于，所述目标排气压力的获取步骤包括：
[0039]获取环境工况并计算获得最优排压、调节计算后最优排压、阀前温度与蒸发器出口压力；
[0040]根据环境工况是否变化、最优排压与调节计算后最优排压大小关系给定目标排气压力。
[0041]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0042]本专利技术提供的技术方案中，提供了跨临界二氧化碳空调热泵的压缩机及电子膨胀阀控制逻辑，能够解决现有技术中存在的使用PID控制器控制在吸气带液或蒸发器出口过热后容易发生控制失调的技术问题。具体的，根据对跨临界二本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种跨临界二氧化碳热泵失调抑制控制方法，其特征在于，包括以下步骤：获取跨临界二氧化碳热泵空调系统的过热度及带液度；基于获得的过热度及带液度，采用电子膨胀阀PID控制器实现失调抑制控制；其中，所述带液度的计算公式为，式中，θ为带液度；S
suc
为吸气熵值；P
dis
为压缩机排气压力；T
suc
为压缩机吸气温度；P
suc
为压缩机吸气压力；T
dis
为压缩机排气温度；η为压缩机等熵效率；T(H，P)与H(T，P)为制冷剂物性函数。2.根据权利要求1所述的一种跨临界二氧化碳热泵失调抑制控制方法，其特征在于，所述获取跨临界二氧化碳热泵空调系统的过热度及带液度的步骤包括：获取跨临界二氧化碳热泵空调系统的运行参数；其中，所述运行参数包括压缩机排气温度、排气压力、吸气温度、吸气压力，蒸发器出口温度、压力；基于获得的运行参数，通过公式计算获得带液度。3.根据权利要求1所述的一种跨临界二氧化碳热泵失调抑制控制方法，其特征在于，所述基于获得的过热度及带液度，采用电子膨胀阀PID控制器实现失调抑制控制的步骤包括：当过热度大于第一预设阈值时，控制电子膨胀阀PID控制器输入为过热度，输出为电子膨胀阀的开度；当带液度大于第二预设阈值时，控制电子膨胀阀PID控制器输入为带液度，输出为电子膨胀阀的开度；其他条件下，控制电子膨胀阀PID控制器输入为目标排气压力，输出为电子膨胀阀的开度。4.根据权利要求3所述的一种跨临界二氧化碳热泵失调抑制控制方法，其特征在于，所述第一预设阈值的取值范围为大于等于2且小于等于5；所述第二预设阈值的取值范围为大于等于5且小于等于10。5.根据权利要求3所述的一种跨临界二氧化碳热泵失调抑制控制方法，其特征在于，所述目标排气压力的获取步骤包括：获取环境工况并计算获得最优排压、调节计算后最优排压、阀前温度与蒸发器出口压力；根据环境工况是否变化、最优排压与调节计算后最优排压大小关系给定目标排气压力。6.一种跨临界二氧化碳热泵失调...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹锋，贾凡，殷翔，方健珉，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：