一种热泵系统及对其电子膨胀阀的控制方法技术方案

本发明专利技术涉及一热泵系统，尤其涉及热泵系统中的电子膨胀阀的控制方法，通过压缩机目标频率、回水温度和环境温度得到与目标频率匹配的目标初始开度，并控制电子膨胀阀在所述目标初始开度下保持一段时间不调阀，使频率到达目标运行频率后，计算目标排气过热度并结合排气过热度确定目标回气过热度，再结合获取的回气过热度以及历史回气过热度，得到电子膨胀阀的微调开度。通过目标初始开度能快速将实际运行的电子膨胀阀开度与系统压缩机频率匹配在合理范围内；通过微调开度能使电子膨胀阀的开度控制达到与目标频率匹配度极高的最佳状态。该方法使电子膨胀阀的开度能快速响应压缩机的频率变化，同时防止压缩机液击的问题以及避免高压保护情况的产生。压保护情况的产生。压保护情况的产生。

【技术实现步骤摘要】
一种热泵系统及对其电子膨胀阀的控制方法


[0001]本专利技术涉及热泵领域，尤其涉及一种热泵系统及对热泵系统中电子膨胀阀的控制方法。

技术介绍

[0002]由于热泵使用环境和/或用户使用需求存在较大的波动变化，导致热泵系统的频率和压力波动频繁，常常出现机组频率从高频到低频或从低频到高频的切换。
[0003]现有技术中，使用电子膨胀阀节流的空调系统、空气源热泵系统等常常通过目标排气过热度和/或回气过热度计算电子膨胀阀的开度，根据过热度的大小分设几个不同的区间，固定开度进行调节且开度调节等待周期通常为一定值，导致电子膨胀阀开度调整出现滞后于频率变化的情况。例如，当频率从低频变成高频时，电子膨胀阀通过回气过热度计算调整开度，由于系统稳定需要一定的时间过程，频率改变时计算出来的开度与当前运行频率的开度、目标频率的开度均不匹配。因此，需要对频率改变时计算的开度进行调整，以避免出现压缩机液击以及高压保护的问题。

技术实现思路

[0004]基于此，本专利技术的目的在于提供一种热泵系统，通过设计该热泵系统中的电子膨胀阀的控制方法，使该系统在压缩机频率波动变化的情况下，能快速、精确的控制电子膨胀阀的开度使其与当前压缩机频率相匹配，从而精确控制冷媒流量以满足压缩机运行频率所需，避免系统的压缩机出现液击与高压保护的问题。
[0005]一种热泵系统，包括通过冷媒循环管路依次连接的压缩机、四通阀、冷凝器、电子膨胀阀、蒸发器，通过水管路与冷凝器连接的水循环装置，与压缩机、电子膨胀阀电连接和/或通讯连接的控制装置，所述控制装置包括测温组件、测压组件和控制器，其特征在于，所述控制器包括目标初始开度计算模块、第一开度控制模块、微调开度计算模块和第二开度控制模块；其中，
[0006]所述目标初始开度计算模块，用于根据获取的压缩机目标频率、通过测温组件测量的回水温度和环境温度，计算得到当前时刻电子膨胀阀的目标初始开度；
[0007]所述第一开度控制模块，用于控制电子膨胀阀的开度在所述目标初始开度下保持第一时间段不调阀，使压缩机频率到达目标运行频率；
[0008]所述微调开度计算模块，用于根据获取的目标运行频率，通过测温组件与测压组件测量结果计算的当前时刻排气过热度、当前时刻回气过热度、上一时刻回气过热度以及上上一时刻回气过热度，计算得到当前时刻电子膨胀阀的微调开度；
[0009]所述第二开度控制模块用于控制电子膨胀阀的开度在实际运行开度下保持第二时间段不调阀，其中，电子膨胀阀的实际运行开度为所述目标初始开度与所述微调开度之和。
[0010]进一步地，所述目标初始开度计算模块通过下式计算当前时刻电子膨胀阀的目标
初始开度：
[0011]K0＝αF0+βT
RW
+γT
E
+η
[0012]式中，K0表示当前时刻电子膨胀阀的目标初始开度，F0表示压缩机目标频率，T
RW
表示回水温度，T
E
表示环境温度，α、β、γ、η为系统在不同回水温度、环境温度下测定的不同频率下对应的电子膨胀阀开度值拟合的线性方程的线性系数。
[0013]进一步地，所述微调开度计算模块包括目标排气过热度计算单元、目标回气过热度计算单元、微调开度计算单元，其中，
[0014]所述目标排气过热度计算单元，用于根据所述的目标运行频率计算得到当前时刻目标排气过热度；
[0015]所述目标回气过热度计算单元，用于根据所述的当前时刻目标排气过热度和当前时刻排气过热度的大小关系确定当前时刻目标回气过热度的计算公式，并据此计算得到当前时刻目标回气过热度；
[0016]所述微调开度计算单元，用于根据所述的当前时刻目标回气过热度、当前时刻回气过热度、上一时刻回气过热度以及上上一时刻回气过热度，计算得到当前时刻电子膨胀阀的微调开度。
[0017]进一步地，所述微调开度计算模块包括目标排气过热度计算单元、目标回气过热度计算单元、微调开度计算单元，其中，
[0018]所述目标排气过热度计算单元，用于根据所述的目标运行频率计算得到当前时刻目标排气过热度；
[0019]所述目标回气过热度计算单元，用于根据所述的当前时刻目标排气过热度和当前时刻排气过热度的大小关系确定当前时刻目标回气过热度的计算公式，并据此计算得到当前时刻目标回气过热度；
[0020]所述微调开度计算单元，用于根据所述的当前时刻目标回气过热度、当前时刻回气过热度、上一时刻回气过热度以及上上一时刻回气过热度，计算得到当前时刻电子膨胀阀的微调开度。
[0021]进一步地，所述目标回气过热度计算单元设置以下计算步骤，计算当前时刻目标回气过热度：
[0022]S321比较所述当前时刻排气过热度与所述当前时刻目标排气过热度的大小：
[0023]若当前时刻排气过热度小于当前时刻目标排气过热度，则执行步骤S322；
[0024]若当前时刻排气过热度大于等于当前时刻目标排气过热度且小于40℃，则执行步骤S323；
[0025]若当前时刻排气过热度大于等于40℃且小于45℃，则执行步骤S324；
[0026]若当前时刻排气过热度大于45℃，则执行步骤S325；
[0027]S322进一步比较当前时刻目标排气过热度、当前时刻排气过热度的差值与系统设定参数的大小，并据此计算当前时刻目标回气过热度；其中，系统设定参数用L表示，其值大于2：
[0028]若当前时刻目标排气过热度与当前时刻排气过热度的差值大于3*L，则所述当前时刻目标回气过热度满足(3)式，
[0029][0030](1)式中，表示当前时刻目标回气过热度，P
IO
表示回气过热度参数；
[0031]若当前时刻目标排气过热度与当前时刻排气过热度的差值小于等于3*L且大于2*L，则所述当前时刻目标回气过热度满足(4)式，
[0032][0033](2)式中，表示当前时刻目标排气过热度，EO
t
表示当前时刻排气过热度；
[0034]若目标排气过热度与当前时刻排气过热度的差值小于等于2*L且大于L，则所述当前时刻目标回气过热度满足(5)式，
[0035][0036]若目标排气过热度与当前时刻排气过热度的差值小于等于L，则所述当前时刻目标回气过热度满足(6)式；
[0037][0038]S323进一步比较当前时刻排气过热度、当前时刻目标排气过热度的差值与系统设定参数的大小，并据此计算当前时刻目标回气过热度；其中，系统设定参数用L表示，其值大于2：
[0039]若当前时刻排气过热度与目标排气过热度的差值大于3*L，则所述当前时刻目标回气过热度满足(7)式，
[0040][0041](7)式中，表示当前时刻目标回气过热度，P
IO
表示回气过热度参数；
[0042]若当前时刻排气过热度与目标排气过热度的差值小于等于3*L且大于2*L，则所述当前时刻目标回气过热本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种热泵系统，包括通过冷媒循环管路依次连接的压缩机、四通阀、冷凝器、电子膨胀阀、蒸发器，通过水管路与冷凝器连接的水循环装置，与压缩机、电子膨胀阀电连接和/或通讯连接的控制装置，所述控制装置包括测温组件、测压组件和控制器，其特征在于，所述控制器包括目标初始开度计算模块、第一开度控制模块、微调开度计算模块和第二开度控制模块；其中，所述目标初始开度计算模块，用于根据获取的压缩机目标频率、通过测温组件测量的回水温度和环境温度，计算得到当前时刻电子膨胀阀的目标初始开度；所述第一开度控制模块，用于控制电子膨胀阀的开度在所述目标初始开度下保持第一时间段不调阀，使压缩机频率到达目标运行频率；所述微调开度计算模块，用于根据获取的目标运行频率，通过测温组件与测压组件测量结果计算的当前时刻排气过热度、当前时刻回气过热度、上一时刻回气过热度以及上上一时刻回气过热度，计算得到当前时刻电子膨胀阀的微调开度；所述第二开度控制模块用于控制电子膨胀阀的开度在实际运行开度下保持第二时间段不调阀，其中，电子膨胀阀的实际运行开度为所述目标初始开度与所述微调开度之和。2.根据权利要求1所述的热泵系统，其特征在于，所述目标初始开度计算模块通过下式计算当前时刻电子膨胀阀的目标初始开度：K0＝αF0+βT
RW
+γT
E
+η式中，K0表示当前时刻电子膨胀阀的目标初始开度，F0表示压缩机目标频率，T
RW
表示回水温度，T
E
表示环境温度，α、β、γ、η为系统在不同回水温度、环境温度下测定的不同频率下对应的电子膨胀阀开度值拟合的线性方程的线性系数。3.根据权利要求2所述的热泵系统，其特征在于，所述微调开度计算模块包括目标排气过热度计算单元、目标回气过热度计算单元、微调开度计算单元，其中，所述目标排气过热度计算单元，用于根据所述的目标运行频率计算得到当前时刻目标排气过热度；所述目标回气过热度计算单元，用于根据所述的当前时刻目标排气过热度和当前时刻排气过热度的大小关系确定当前时刻目标回气过热度的计算公式，并据此计算得到当前时刻目标回气过热度；所述微调开度计算单元，用于根据所述的当前时刻目标回气过热度、当前时刻回气过热度、上一时刻回气过热度以及上上一时刻回气过热度，计算得到当前时刻电子膨胀阀的微调开度。4.根据权利要求3所述的热泵系统，其特征在于，所述目标排气过热度计算单元通过下式计算当前时刻目标排气过热度：EO
tG
＝4+F0′
*E/50式中，表示当前时刻目标排气过热度，F0′
表示压缩机的目标运行频率，E为根据系统测试时的平均排气过热度设置的参数。5.根据权利要求4所述的热泵系统，其特征在于，所述目标回气过热度计算单元设置以下计算步骤，计算当前时刻目标回气过热度：S321比较所述当前时刻排气过热度与所述当前时刻目标排气过热度的大小：若当前时刻排气过热度小于当前时刻目标排气过热度，则执行步骤S322；
若当前时刻排气过热度大于等于当前时刻目标排气过热度且小于40℃，则执行步骤S323；若当前时刻排气过热度大于等于40℃且小于45℃，则执行步骤S324；若当前时刻排气过热度大于45℃，则执行步骤S325；S322进一步比较当前时刻目标排气过热度、当前时刻排气过热度的差值与系统设定参数的大小，并据此计算当前时刻目标回气过热度；其中，系统设定参数用L表示，其值大于2：若当前时刻目标排气过热度与当前时刻排气过热度的差值大于3*L，则所述当前时刻目标回气过热度IO
tG
满足(3)式，(1)式中，表示当前时刻目标回气过热度，P
IO
表示回气过热度参数；若当前时刻目标排气过热度与当前时刻排气过热度的差值小于等于3*L且大于2*L，则所述当前时刻目标回气过热度满足(4)式，(2)式中，表示当前时刻目标排气过热度，EO
t
表示当前时刻排气过热度；若目标排气过热度与当前时刻排气过热度的差值小于等于2*L且大于L，则所述当前时刻目标回气过热度满足(5)式，若目标排气过热度与当前时刻排气过热度的差值小于等于L，则所述当前时刻目标回气过热度满足(6)式；S323进一步比较当前时刻排气过热度、当前时刻目标排气过热度的差值与系统设定参数的大小，并据此计算当前时刻目标回气过热度；其中，系统设定参数用L表示，其值大于2：若当前时刻排气过热度与目标排气过热度的差值大于3*L，则所述当前时刻目标回气过热度满足(7)式，(7)式中，表示当前时刻目标回气过热度，P
IO
表示回气过热度参数；若当前时刻排气过热度与目标排气过热度的差值小于等于3*L且大于2*L，则所述当前时刻目标回气过热度满足(8)式，(8)式中，EO
t
表示当前时刻排气过热度，表示当前时刻目标排气过热度；若当前时刻排气过热度与目标排气过热度的差值小于等于2*L且大于L，则所述当前时刻目标回气过热度满足(9)式，若当前时刻排气过热度与目标排气过热度的差值小于等于L，则所述当前时刻目标回气过热度满足(10)式；
S324所述当前时刻目标回气过热度按照(11)式进行计算；S325所述当前时刻目标回气过热度IO
tG
满足(12)式，6.根据权利要求3
‑
5任一项所述的热泵系统，其特征在于，所述微调开度计算单元通过下式计算微调开度：式中，ΔK表示当前时刻电子膨胀阀的微调开度，IO
t
表是当前时刻的回气过热度，IO
t
‑1表示上一时刻的回气过热度，IO
t
‑2表示上上一时刻的回气过热度，P、I、D为系统中电子膨胀阀调节变化曲线确定的系数。7.根据权利要求5所述的热泵系统，其特征在于，所述第二时间段通过下述方式确定：根据公式(3)、(7)计算当前时刻目标回气过热度的，其实际运行开度对应的保持时间t＝4T；根据公式(4)、(8)计算当前时刻目标回气过热度的，其实际运行开度对应的保持时间t＝3T；根据公式(5)、(9)计算当前时刻目标回气过热度的，其实际运行...

【专利技术属性】
技术研发人员：张先雄，童风喜，郑双名，陈可兄，
申请(专利权)人：热立方科技佛山市有限公司，
类型：发明
国别省市：