一种全直流变频风冷模块机压机频率控制方法
技术领域
本发明属于空调控制领域,尤其是涉及一种全直流变频风冷模块机压机频率控制方法。
背景技术
现有的直流变频压缩机在进行加卸载控制时,不能够同时兼顾系统用户实际负荷需求变化、压机不同工况下能力、系统水温与目标设定水温差等问题,在实际加卸载控制中很难根据不同工况条件做出快速调整使水温能够快速达到设定目标。
发明内容
有鉴于此,本发明旨在提出一种全直流变频风冷模块机压机频率控制方法,以解决上述的不足之处。
为达到上述目的,本发明的技术方案是这样实现的:
一种全直流变频风冷模块机压机频率控制方法,包括如下步骤:
(1)在压机稳定运行后,基于采集的系统出水温度和设定的目标出水温度,判断所属加卸载区间;
(2)每个加卸载区间,对应设有相应的频率调节系数和变频压机定常调节频率;不同加卸载区间的频率调节系数和变频压机定常调节频率均不相同;同一加卸载区间,在处于不同模式时,相应的频率调节系数和变频压机定常调节频率也不同;
(3)根据频率调节系数和变频压机定常调节频率、能量计算周期τ来计算压缩机的频率变化值
(4)对频率变化值进行累计;
(5)对累计结果判断,判断是否达到能量分配周期,符合条件,进行变频压缩机频率调节。
进一步的,所述基于系统水温加载偏差ΔTadd、慢速加载偏差ΔTS-add、系统水温卸载偏差ΔTsub和慢速卸载偏差ΔTS-sub,将制冷模式下的系统加卸载区间分为急停区、卸载区、慢速卸载区、保持区、慢速加载区和加载区,每个区间均设有对应的制冷控制策略;
加卸载区间的划分条件如下;
当系统出水温度Tout满足Tout≥TC-set+ΔTS-add,条件时,系统执行加载区控制策略;
当系统出水温度Tout满足TC-set+ΔTadd<Tout<TC-set+ΔTS-add,条件时,系统执行慢速加载区控制策略;
当系统出水温度Tout满足TC-set-ΔTS-sub≤Tout<TC-set-ΔTsub,条件时,系统执行卸载区控制策略;
当系统出水温度Tout满足TC-set-ΔTsub≤Tout<TC-set,条件时,系统执行慢速卸载区控制策略;
当系统出水温度Tout满足TC-set≤Tout<TC-set+ΔTadd,条件时,系统执行保持区控制策略;
当系统出水温度Tout满足Tout≤TC-set-ΔTS-sub,条件时,系统执行急停区控制策略。
进一步的,所述制冷模式下,系统执行加载区控制策略如下:
根据制冷模式下设定的频率调节系数和变频压机定常调节频率,计算系统出水温度的需求频率变化值△F((n+1)·τ);
判断△F((n+1)·τ)≤0,是,则△F((n+1)·τ)=0,否,则输出需求频率变化值△F((n+1)·τ),将输出结果进行累计,当达到能量分配周期θ时,对直流变频压缩机进行频率调节,没有达到能量分配周期θ时,再次检测检测当前系统出水温度Tout和环境温度To;
制冷模式下,系统执行慢速加载区控制策略如下:
根据制冷模式下设定的频率调节系数和变频压机定常调节频率,计算系统出水温度的需求频率变化值△F((n+1)·τ);
输出需求频率变化值△F((n+1)·τ),将输出结果进行累计,当达到能量分配周期θ时,对直流变频压缩机进行频率调节,没有达到能量分配周期θ时,再次检测检测当前系统出水温度Tout和环境温度To;
制冷模式下,系统执行保持区控制策略如下:
保持当前压机频率状态,退出压机频率计算控制方式,输出需求频率变化值恒为△F((n+1)·τ)=0,也就是已经开启的变频压机维持当前运转频率,未开启的压缩机不再开启
制冷模式下,系统执行慢速卸载区控制策略如下:
根据制冷模式下设定的频率调节系数和变频压机定常调节频率,计算系统出水温度的需求频率变化值△F((n+1)·τ);
输出需求频率变化值△F((n+1)·τ),将输出结果进行累计,当达到能量分配周期θ时,对直流变频压缩机进行频率调节,没有达到能量分配周期θ时,再次检测检测当前系统出水温度Tout和环境温度To;
制冷模式下,系统执行卸载区控制策略如下:
根据制冷模式下设定的频率调节系数和变频压机定常调节频率,计算系统出水温度的需求频率变化值△F((n+1)·τ);判断△F((n+1)·τ)≤0,是,则△F((n+1)·τ)=0,否,则输出需求频率变化值△F((n+1)·τ),将输出结果进行累计,当达到能量分配周期θ时,对直流变频压缩机进行频率调节,没有达到能量分配周期θ时,再次检测检测当前系统出水温度Tout和环境温度To;
制冷模式下,系统执行急停区控制策略如下:
对于已经开启的压机按照压机均衡模式,依次选择运行时间最长变频压机每隔压机急停间隔tJ进行停机。
进一步的,所述频率变化值计算公式:
其中:
τ为进入正常能量调节过程时的能量计算周期,控制系统每隔时间τ进行一次系统出水温度采样,同时计算当前第n+1次时系统出水温度变化值△Tout((n+1)·τ),并且根据第n+1次系统出水温度变化值与制冷运行模式下变频压机基准调节频率ΔfC,计算第n+1次压机需求频率变化值△F((n+1)·τ);
Tout((n+1)·τ)为第n+1个能量计算周期时检测的系统出水温度;
Tout(n·τ)为第n个能量计算周期时检测的系统出水温度;
ΔfC为制冷运行模式下变频压机定常调节频率;
kC为制冷运行频率调节系数;
所述ΔfC与kC在不同的加卸载区间内均设有相对应的数值。
进一步的,所述还包括压机稳定运行前的控制方法:
给定开机命令,基于系统出水温Tout以及系统环境温度TO进行一次开机快速能调,按照当前系统出水温度Tout与用户设定目标出水温度TC-set差值进行开机快速能调下需要开启的变频压机数的计算;
在开机快速能调过程中,需要开启的变频压机按照快速能调时间间隔tK依次开启到制冷或制热的额定运行转速NC-rated,并且依次保持启动稳定时间tO后,进入正常能量调节过程。
进一步的,所述制冷模式下开机快速能调下需要开启的变频压机数的计算公式为:
MALL为系统中无故障、未被禁用变频压机总数;
MOP为开机快速能调下需要开启的变频压机数,计算出来的结果按照四舍五入进行取整,若计算出需要开启变频压机数超过系统中无故障、未被禁用的变频压机总数,则按照MALL开启变频压机,系统控制中需要开启的变频压机选择方式为:按照压机累积运行时间进行排序,依次选择无故障、未被禁用且累积运行时间最短变频压机开启。
进一步的,所述制热模式下开机快速能调下需要开启的变频压机数的计算公式为:
当环境温度TO满足条件:TO≥0,开机快速能调下需要开启的变频压机数计算公式为:
当环境温度TO满足条件:TO<0,开机快速能调下需要开启的变频压机数计算公式为:
其中,MALL为系统中无故障、未被禁用变频压机总数;
MOP为开机快速能调下需要开启的变频压机数,计算出来的结果按照四舍五入进行取整,若计算出需要开启变频压机数超过系统中无故障、未被禁用的变频压机总数,则按照MALL开启变频压机,系统控制中需要开启的变频压机选择方式为:按照压机累积运行时间进行排序,依次选择无故障、未被禁用且累积运行时间最短变频压机开启。
进一步的,所述基于系统水温加载偏差ΔTadd、慢速加载偏差ΔTS-add、系统水温卸载偏差ΔTsub和慢速卸载偏差ΔTS-sub,将制热模式下的系统加卸载区间分为急停区、卸载区、慢速卸载区、保持区、慢速加载区和加载区,每个区间均设有对应的制热控制策略;
加卸载区间的划分条件如下;
当系统出水温度Tout满足Tout≤TH-set-ΔTS-add,条件时,系统执行加载区控制策略;
当系统出水温度Tout满足TH-set-ΔTS-add<Tout≤TH-set-ΔTadd,条件时,系统执行慢速加载区控制策略;
当系统出水温度Tout满足TH-set+ΔTsub<Tout≤TH-set+ΔTS-sub,条件时,系统执行卸载区控制策略;
当系统出水温度Tout满足TH-set<Tout≤TH-set+ΔTsub,条件时,系统执行慢速卸载区控制策略;
当系统出水温度Tout满足TH-set-ΔTadd<Tout≤TH-set,条件时,系统执行保持区控制策略;
当系统出水温度Tout满足Tout≥TH-set+ΔTS-sub,条件时,系统执行急停区控制策略。
进一步的,所述制热模式下,系统执行加载区控制策略如下:
根据制热模式下设定的频率调节系数和变频压机定常调节频率,计算系统出水温度的需求频率变化值△F((n+1)·τ);
判断△F((n+1)·τ)≤0,是,则△F((n+1)·τ)=0,否,则输出此次频率计算结果△F((n+1)·τ),将输出结果进行累计,当达到能量分配周期θ时,对直流变频压缩机进行频率调节,没有达到能量分配周期θ时,再次检测检测当前系统出水温度Tout和环境温度To;
制热模式下,系统执行慢速加载区控制策略如下:
根据制热模式下设定的频率调节系数和变频压机定常调节频率,计算系统出水温度的需求频率变化值△F((n+1)·τ);
输出需求频率变化值△F((n+1)·τ),将输出结果进行累计,当达到能量分配周期θ时,对直流变频压缩机进行频率调节,没有达到能量分配周期θ时,再次检测检测当前系统出水温度Tout和环境温度To;
制热模式下,系统执行保持区控制策略如下:
保持当前压机频率状态,退出压机频率计算控制方式,输出需求频率变化值恒为△F((n+1)·τ)=0,也就是已经开启的变频压机维持当前运转频率,未开启的压缩机不再开启;
制热模式下,系统执行慢速卸载区控制策略如下:
根据制热模式下设定的频率调节系数和变频压机定常调节频率,计算系统出水温度的需求频率变化值△F((n+1)·τ);
输出需求频率变化值△F((n+1)·τ),将输出结果进行累计,当达到能量分配周期θ时,对直流变频压缩机进行频率调节,没有达到能量分配周期θ时,再次检测检测当前系统出水温度Tout和环境温度To;
制热模式下,系统执行卸载区控制策略如下:
根据制热模式下设定的频率调节系数和变频压机定常调节频率,计算系统出水温度的需求频率变化值△F((n+1)·τ);
判断△F((n+1)·τ)≥0,是,则△F((n+1)·τ)=0,否,则输出此次频率计算结果△F((n+1)·τ),将输出结果进行累计,当达到能量分配周期θ时,对直流变频压缩机进行频率调节,没有达到能量分配周期θ时,再次检测检测当前系统出水温度Tout和环境温度To;
制热模式下,系统执行急停区控制策略如下:
对于已经开启的压机按照压机均衡模式,依次选择运行时间最长变频压机每隔压机急停间隔tJ进行停机。
进一步的,所述频率变化值计算公式:
其中:
τ为进入正常能量调节过程时的能量计算周期,控制系统每隔时间τ进行一次系统出水温度采样,同时计算当前第n+1次时系统出水温度变化值△Tout((n+1)·τ),并且根据第n+1次系统出水温度变化值,计算第n+1次压机需求频率变化值△F((n+1)·τ);
Tout((n+1)·τ)为第n+1个能量计算周期时检测的系统出水温度;
Tout(n·τ)为第n个能量计算周期时检测的系统出水温度;
ΔfH为制热运行模式下变频压机定常调节频率;
kH为制热运行频率调节系数;
所述ΔfH与kH在不同的加卸载区间内均设有相对应的数值。
相对于现有技术,本发明所述的一种全直流变频风冷模块机压机频率控制方法具有以下优势:
本发明所述的一种全直流变频风冷模块机压机频率控制方法,在加卸载过程同时兼顾系统用户实际负荷需求变化、压机不同工况下能力、系统水温与目标设定水温差等,并且均衡各变频压机运行时间以及运行频率,在保证变频压机均衡运行同时防止系统水温出现超调以及温升不及时情况,保证系统水温精确控制并且在加卸载过程中充分考虑变频压机运转频率与累计运行时间的均衡实现机组稳定可靠节能控制运行。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解,本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明,并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
图1为本发明实施例所述的制冷模式下正常能调过程控制逻辑示意图;
图2为本发明实施例所述的制冷模式下加卸载区间示意图;
图3为本发明实施例所述的制热模式下正常能调过程控制逻辑示意图;
图4为本发明实施例所述的制热模式下加卸载区间示意图。
具体实施方式
需要说明的是,在不冲突的情况下,本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。此外,术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中,除非另有说明,“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
如图1至图4所示,一种全直流变频风冷模块机压机频率控制方法,包括如下步骤:
(1)在压机稳定运行后,基于采集的系统出水温度和设定的目标出水温度,判断所属加卸载区间;
(2)每个加卸载区间,对应设有相应的频率调节系数和变频压机定常调节频率;不同加卸载区间的频率调节系数和变频压机定常调节频率均不相同;同一加卸载区间,在处于不同模式时,相应的频率调节系数和变频压机定常调节频率也不同;
(3)根据频率调节系数和变频压机定常调节频率以及能量计算周期τ,计算压缩机的频率变化值;
(4)对频率变化值进行累计;
(5)对累计结果判断,判断是否达到能量分配周期,符合条件,进行变频压缩机频率调节。
所述压机稳定运行后进行正常能量调节,压机稳定运行前为开机快速能调。
基于系统水温加载偏差ΔTadd、慢速加载偏差ΔTS-add、系统水温卸载偏差ΔTsub和慢速卸载偏差ΔTS-sub,将制冷模式下的系统加卸载区间分为急停区、卸载区、慢速卸载区、保持区、慢速加载区和加载区,每个区间均设有对应的制冷控制策略;
加卸载区间的划分条件如下;
当系统出水温度Tout满足Tout≥TC-set+ΔTS-add,条件时,系统执行加载区控制策略;
当系统出水温度Tout满足TC-set+ΔTadd<Tout<TC-set+ΔTS-add,条件时,系统执行慢速加载区控制策略;
当系统出水温度Tout满足TC-set-ΔTS-sub≤Tout<TC-set-ΔTsub,条件时,系统执行卸载区控制策略;
当系统出水温度Tout满足TC-set-ΔTsub≤Tout<TC-set,条件时,系统执行慢速卸载区控制策略;
当系统出水温度Tout满足TC-set≤Tout<TC-set+ΔTadd,条件时,系统执行保持区控制策略;
当系统出水温度Tout满足Tout≤TC-set-ΔTS-sub,条件时,系统执行急停区控制策略。
制冷模式下,系统执行加载区控制策略如下:
根据制冷模式下设定的频率调节系数和变频压机定常调节频率,计算系统出水温度的需求频率变化值△F((n+1)·τ);
判断△F((n+1)·τ)≤0,是,则△F((n+1)·τ)=0,否,则输出需求频率变化值△F((n+1)·τ),将输出结果进行累计,当达到能量分配周期θ时,对直流变频压缩机进行频率调节,没有达到能量分配周期θ时,再次检测检测当前系统出水温度Tout和环境温度To;
制冷模式下,系统执行慢速加载区控制策略如下:
根据制冷模式下设定的频率调节系数和变频压机定常调节频率,计算系统出水温度的需求频率变化值△F((n+1)·τ);
输出需求频率变化值△F((n+1)·τ),将输出结果进行累计,当达到能量分配周期θ时,对直流变频压缩机进行频率调节,没有达到能量分配周期θ时,再次检测检测当前系统出水温度Tout和环境温度To;
制冷模式下,系统执行保持区控制策略如下:
保持当前压机频率状态,退出压机频率计算控制方式,输出需求频率变化值恒为△F((n+1)·τ)=0,也就是已经开启的变频压机维持当前运转频率,未开启的压缩机不再开启;
制冷模式下,系统执行慢速卸载区控制策略如下:
根据制冷模式下设定的频率调节系数和变频压机定常调节频率,计算系统出水温度的需求频率变化值△F((n+1)·τ);
输出需求频率变化值△F((n+1)·τ),将输出结果进行累计,当达到能量分配周期θ时,对直流变频压缩机进行频率调节,没有达到能量分配周期θ时,再次检测检测当前系统出水温度Tout和环境温度To;
制冷模式下,系统执行卸载区控制策略如下:
根据制冷模式下设定的频率调节系数和变频压机定常调节频率,计算系统出水温度的需求频率变化值△F((n+1)·τ);判断△F((n+1)·τ)≤0,是,则△F((n+1)·τ)=0,否,则输出需求频率变化值△F((n+1)·τ),将输出结果进行累计,当达到能量分配周期θ时,对直流变频压缩机进行频率调节,没有达到能量分配周期θ时,再次检测检测当前系统出水温度Tout和环境温度To;
制冷模式下,系统执行急停区控制策略如下:
对于已经开启的压机按照压机均衡模式,依次选择运行时间最长变频压机每隔压机急停间隔tJ进行停机。
频率变化值计算公式:
其中:
τ为进入正常能量调节过程时的能量计算周期,控制系统每隔时间τ进行一次系统出水温度采样,同时计算当前第n+1次时系统出水温度变化值△Tout((n+1)·τ),并且根据第n+1次系统出水温度变化值与制冷运行模式下变频压机基准调节频率ΔfC,计算第n+1次压机需求频率变化值△F((n+1)·τ);
Tout((n+1)·τ)为第n+1个能量计算周期时检测的系统出水温度;
Tout(n·τ)为第n个能量计算周期时检测的系统出水温度;
ΔfC为制冷运行模式下变频压机定常调节频率;
kC为制冷运行频率调节系数;
所述ΔfC与kC在不同的加卸载区间内均设有相对应的数值。
当系统出水温度Tout满足条件:Tout≥TC-set+ΔTS-add也就是系统水温处于加载区时,
ΔfC=ΔfOC
当系统出水温度Tout满足条件:TC-set+ΔTadd<Tout<TC-set+ΔTS-add也就是系统水温处于慢速加载区时,
当系统出水温度Tout满足条件:TC-set-ΔTS-sub≤Tout<TC-set-ΔTsub也就是系统水温处于卸载区时,
ΔfC=-ΔfOC
当系统出水温度Tout满足条件:TC-set-ΔTsub≤Tout<TC-set时也就是系统水温处于慢速卸载区域时
其中ΔfOC为制冷运行模式下变频压机基准定常调节频率(单位:rps)
kC为制冷运行频率调节系数:
当系统出水温度Tout满足条件:
Tout≥TC-set+ΔTS-add或者TC-set-ΔTS-sub≤Tout<TC-set-ΔTsub也就是系统水温处于加载区或者卸载区时,
kC=kOC
当系统出水温度Tout满足条件:TC-set+ΔTadd<Tout<TC-set+ΔTS-add也就是系统水温处于慢速加载区时
当系统出水温度Tout满足条件:TC-set-ΔTsub≤Tout<TC-set也就是系统水温处于慢速卸载区域时
其中kOC为制冷运行频率基准调节系数:
αC、βC为制冷运行频率调节系数修正;
△TC-rated为制冷运行频率调节系数额定水温差(单位:℃)。
△F((n+1)·τ)为第n+1个能量计算周期时计算出需求频率变化值(单位:rps);
TO为当前系统环境温度(单位:℃);
TC-set为制冷模式下设定的系统目标出水温度(单位:℃)。
压机稳定运行前的控制方法:
给定开机命令,基于系统出水温Tout以及系统环境温度TO进行一次开机快速能调,按照当前系统出水温度Tout与用户设定目标出水温度TC-set差值进行开机快速能调下需要开启的变频压机数的计算;
在开机快速能调过程中,需要开启的变频压机按照快速能调时间间隔tK依次开启到制冷或制热的额定运行转速NC-rated,并且依次保持启动稳定时间tO后,进入正常能量调节过程。
制冷模式下,开机快速能调下需要开启的变频压机数的计算公式为:
MALL为系统中无故障、未被禁用变频压机总数;
MOP为开机快速能调下需要开启的变频压机数,计算出来的结果按照四舍五入进行取整,若计算出需要开启变频压机数超过系统中无故障、未被禁用的变频压机总数,则按照MALL开启变频压机,系统控制中需要开启的变频压机选择方式为:按照压机累积运行时间进行排序,依次选择无故障、未被禁用且累积运行时间最短变频压机开启。
TO为当前系统环温温度(单位:℃);
△TC-start为机组制冷首开温差(单位:℃);
yC为机组制冷开机能调系数;
bC为机组制冷开机水温修正系数。
在制冷模式下根据系统出水温度变化进行压机频率需求计算,其它条件一定时系统出水温度变化量△Tout越大、压机频率调节量越大,系统出水温度变化量△Tout越小、压机频率调节量越小;同时考虑到不同环温TO、不同系统目标出水温度TC-set下机组制冷能力的不同来对压机频率需求计算进行修:环温越高、目标水温越低机组制冷你能力越差此时要求压机频率调节量越大,环温越低、水温越高机组制冷能力越好此时要求压机频率调节量越小,在此基础上考虑当前系统出水温度Tout与目标水温TC-set相对差值,相对差值越大,压机频率调节量越大,相对差值越小,压机频率调节量越小,这种制冷模式下加卸载方式充分考虑了用户负荷变化趋势,具有预调节能力保证不同环温、不同设定目标水温下系统水温的精确快速调节以及机组稳定可靠运行。
控制系统每经过能量计算周期τ计算一次频率需求,每经过能量调节周期θ进行一次能量调节,(能量调节周期θ为能量计算周期τ的整数倍且θ≥τ)。如图1所示,制冷运行模式下分为加载区、慢速加载区、保持区、慢速卸载区、快速卸载区、急停区,当系统出水温度Tout处于加载区域时:Tout≥TC-set+ΔTS-add,若在此区域计算出某一次△F((n1+1)·τ)≤0则不计入频率需求计算中,也就是给定此次频率需求计算变化值△F((n1+1)·τ)=0;当系统出水温度Tout处于卸载区域时:
TC-set-ΔTS-sub≤Tout<TC-set-ΔTsub,若在此区域计算出某一次△F((n2+1)·τ)≥0,则不计入频率需求计算中,也就是给定此次频率需求计算变化值△F((n2+1)·τ)=0,当进入保持区域时,则退出制冷模式下变频压机频率调节计算方式,此时输出频率变化量△F((n3+1)·τ)=0,也就是开启的变频压机维持当前运转频率,在急停区域,则按照压机均衡模式,依次选择运行时间最长变频压机每隔压机急停间隔tJ进行停机;
能量调节原则如下:
加载时(包括加载区与慢速加载区):
每经过一次能量调节周期θ后将累计的需求频率△F给定到系统中无故障、未被禁用、运行频率最低的变频压机上,若系统中有多台变频压机满足以上条件,则按照均衡模式选择其中累计运行时间最短的变频压机,直到压机频率加载到制冷额定运转频率NC-rated。
当系统中已经运行的变频压机都达到制冷额定运转频率NC-rated后判断是否有未开启变频压机,若有则进行频率加载累计,加载未开启、无故障、未被禁用并且累计运行时间最短的变频压机,在此过程每次经过能量调节周期θ后若加载到未开启的压机上需求频率△F满足条件△F<NC-min则此时变频压机不开启继续进行频率加载累计直到满足条件△F≥NC-min后开启,变频压机开启后首先加载制冷额定运转频率NC-rated经过启动稳定运行时间tO后按照制冷模式下频率调节计算方式进行频率调节。
若系统中所有无故障、未被禁用的变频压机都加载到制冷额定运转频率NC-rated后仍有加载需求时(即系统出水温度处于加载区或者慢速加载区),则经过能量调节周期θ后选择无故障并且运行频率最低的压机进行频率加载,若系统中有多台压机满足以上条件,则按照压机均衡模式选择累计运行时间最短的变频压机进行频率加载调节,直到所有压机加载到制冷最大运转频率NC-max。
保持区:
此时各变频压机维持当前运转频率不变,在此区域退出制冷模式下压机频率调节计算方式,保持△F=0。
卸载区(包括卸载区与慢速卸载区)
在此区域经过能量调节周期θ后选择无故障运行频率最高的变频压机进行频率卸载,若系统中有多台压机满足以上条件,则按照压机均衡模式选择累计运行时间最长的变频压机进行频率卸载调节,直到所有压机卸载到制冷额定运转频率NC-rated。
若仍就有卸载需求但未进入急停区(系统出水温Tout处于卸载区或者慢速卸载区)并且系统中所有已开启的变频压机此时实际运转频率都已经卸载制冷额定运转频率NC-rated,则经过能量调节周期θ选择无故障并且运行频率最高变频压机进行频率卸载,若有多台变频压机都满足以上条件则选择累计运行时间最长的变频压机进行频率卸载,直到所有开启的变频压机都卸载到制冷最低运转频率NC-min。
若还有卸载需求,则进行频率卸载累计,将开启的变频压机中已经达到最低运转频率NC-min并且运行时间最长的进行停机,经过能量调节周期θ后若分配到满足以上条件的变频压机上需求频率△F满足条件△F<NC-min则此时变频压机不停机继续进行频率卸载累计直到满足条件△F≥NC-min后停机。急停区:
当系统水温进入急停区时,此时按照压机均衡模式,依次选择运行时间最长的变频每隔压机急停间隔tJ进行停机。
制热模式下,开机快速能调下需要开启的变频压机数的计算公式为:
当环境温度TO满足条件:TO≥0,开机快速能调下需要开启的变频压机数计算公式为:
当环境温度TO满足条件:TO<0,开机快速能调下需要开启的变频压机数计算公式为:
其中,MALL为系统中无故障、未被禁用变频压机总数;
MOP为开机快速能调下需要开启的变频压机数,计算出来的结果按照四舍五入进行取整,若计算出需要开启变频压机数超过系统中无故障、未被禁用的变频压机总数,则按照MALL开启变频压机,系统控制中需要开启的变频压机选择方式为:按照压机累积运行时间进行排序,依次选择无故障、未被禁用且累积运行时间最短变频压机开启。
基于系统水温加载偏差ΔTadd、慢速加载偏差ΔTS-add、系统水温卸载偏差ΔTsub和慢速卸载偏差ΔTS-sub,将制热模式下的系统加卸载区间分为急停区、卸载区、慢速卸载区、保持区、慢速加载区和加载区,每个区间均设有对应的制热控制策略;
加卸载区间的划分条件如下;
当系统出水温度Tout满足Tout≤TH-set-ΔTS-add,条件时,系统执行加载区控制策略;
当系统出水温度Tout满足TH-set-ΔTS-add<Tout≤TH-set-ΔTadd,条件时,系统执行慢速加载区控制策略;
当系统出水温度Tout满足TH-set+ΔTsub<Tout≤TH-set+ΔTS-sub,条件时,系统执行卸载区控制策略;
当系统出水温度Tout满足TH-set<Tout≤TH-set+ΔTsub,条件时,系统执行慢速卸载区控制策略;
当系统出水温度Tout满足TH-set-ΔTadd<Tout≤TH-set,条件时,系统执行保持区控制策略;
当系统出水温度Tout满足Tout≥TH-set+ΔTS-sub,条件时,系统执行急停区控制策略。
制热模式下,系统执行加载区控制策略如下:
根据制热模式下设定的频率调节系数和变频压机定常调节频率,计算系统出水温度的需求频率变化值△F((n+1)·τ);
判断△F((n+1)·τ)≤0,是,则△F((n+1)·τ)=0,否,则输出此次频率计算结果△F((n+1)·τ),将输出结果进行累计,当达到能量分配周期θ时,对直流变频压缩机进行频率调节,没有达到能量分配周期θ时,再次检测检测当前系统出水温度Tout和环境温度To;
制热模式下,系统执行慢速加载区控制策略如下:
根据制热模式下设定的频率调节系数和变频压机定常调节频率,计算系统出水温度的需求频率变化值△F((n+1)·τ);
输出需求频率变化值△F((n+1)·τ),将输出结果进行累计,当达到能量分配周期θ时,对直流变频压缩机进行频率调节,没有达到能量分配周期θ时,再次检测检测当前系统出水温度Tout和环境温度To;
制热模式下,系统执行保持区控制策略如下:
保持当前压机频率状态,退出压机频率计算控制方式,输出需求频率变化值恒为△F((n+1)·τ)=0,也就是已经开启的变频压机维持当前运转频率,未开启的压缩机不再开启;
制热模式下,系统执行慢速卸载区控制策略如下:
根据制热模式下设定的频率调节系数和变频压机定常调节频率,计算系统出水温度的需求频率变化值△F((n+1)·τ);
输出需求频率变化值△F((n+1)·τ),将输出结果进行累计,当达到能量分配周期θ时,对直流变频压缩机进行频率调节,没有达到能量分配周期θ时,再次检测检测当前系统出水温度Tout和环境温度To;
制热模式下,系统执行卸载区控制策略如下:
根据制热模式下设定的频率调节系数和变频压机定常调节频率,计算系统出水温度的需求频率变化值△F((n+1)·τ);
判断△F((n+1)·τ)≥0,是,则△F((n+1)·τ)=0,否,则输出此次频率计算结果△F((n+1)·τ),将输出结果进行累计,当达到能量分配周期θ时,对直流变频压缩机进行频率调节,没有达到能量分配周期θ时,再次检测检测当前系统出水温度Tout和环境温度To;
制热模式下,系统执行急停区控制策略如下:
对于已经开启的压机按照压机均衡模式,依次选择运行时间最长变频压机每隔压机急停间隔tJ进行停机。
频率变化值计算公式:
其中:
τ为进入正常能量调节过程时的能量计算周期,控制系统每隔时间τ进行一次系统出水温度采样,同时计算当前第n+1次时系统出水温度变化值△Tout((n+1)·τ),并且根据第n+1次系统出水温度变化值,计算第n+1次压机需求频率变化值△F((n+1)·τ);
Tout((n+1)·τ)为第n+1个能量计算周期时检测的系统出水温度;
Tout(n·τ)为第n个能量计算周期时检测的系统出水温度;
ΔfH为制热运行模式下变频压机定常调节频率;
kH为制热运行频率调节系数;
所述ΔfH与kH在不同的加卸载区间内均设有相对应的数值。
当系统出水温度Tout满足条件:Tout≤TH-set-ΔTS-add也就是系统水温处于加载区时,
ΔfH=ΔfOH
当系统出水温度Tout满足条件:TH-set-ΔTS-add<Tout≤TH-set-ΔTadd也就是系统水温处于慢速加载区时
当系统出水温度Tout满足条件:TH-set+ΔTsub<Tout≤TH-set+ΔTS-sub也就是系统水温处于卸载区域时,
ΔfH=-ΔfOH
当系统出水温度Tout满足条件:TH-set<Tout≤TH-set+ΔTsub也就是系统水温处于慢速卸载区域时
其中ΔfOH为制热运行模式下变频压机基准定常调节频率(单位:rps):
kH为制热运行频率调节系数:
当系统出水温度Tout满足条件:
Tout≤TH-set-ΔTS-add或者TH-set+ΔTsub<Tout≤TC-set+ΔTS-sub也就是系统水温处于加载区或者卸载区时,
kH=kOH
当系统出水温度Tout满足条件:TH-set-ΔTS-add<Tout≤TH-set-ΔTadd也就是系统水温处于慢速加载区时
当系统出水温度Tout满足条件:TH-set<Tout≤TH-set+ΔTsub也就是系统水温处于慢速卸载区域时
其中kOH为制热运行频率基准调节系数:
αH、βH为制热运行频率调节系数修正;
△TH-rated为制热运行频率调节系数额定水温差(单位:℃)。
△F((n+1)·τ)为第n+1个能量计算周期时计算出需求频率变化值(单位:rps);
TO为当前系统环境温度(单位:℃);
TH-set为制热模式下设定的系统目标出水温度(单位:℃)。
在制热模式下根据系统出水温度变化进行压机频率需求计算,其它条件一定时系统出水温度变化量△Tout越大、压机频率调节量越大,系统出水温度变化量△Tout越小、压机频率调节量越小;同时考虑到不同环温TO、不同系统目标出水温度TH-set下机组制热能力的不同来对压机频率需求计算进行修:环温越高、目标水温越低机组制热能力越好此时要求压机频率调节量越小,环温越低、水温越高机组制热能力越差此时要求压机频率调节量越大,在此基础上考虑当前系统出水温度Tout与设定制热目标水温TH-set相对差值,相对差值越大,压机频率调节量越大,相对差值越小,压机频率调节量越小,这种制热模式下加卸载方式充分考虑了用户负荷变化趋势,具有预调节能力保证不同环温TO、不同设定目标水温TH-set下系统水温的精确快速调节以及机组稳定可靠运行。
控制系统每经过能量计算周期τ计算一次频率需求,每经过能量调节周期θ进行一次能量调节,(能量调节周期θ为能量计算周期τ的整数倍且θ≥τ)。如图3所示,制热运行模式下分为加载区、慢速加载区、保持区、慢速卸载区、快速卸载区、急停区,当系统出水温度Tout处于加载区域时:Tout≤TH-set-ΔTS-add,若在此区域计算出某一次△F((n1+1)·τ)≤0,则不计入频率需求计算中,也就是给定此次频率需求计算变化值△F((n1+1)·τ)=0;当系统出水温度Tout处于卸载区域时:TH-set+ΔTsub<Tout≤TH-set+ΔTS-sub,若在此区域计算出某一次△F((n2+1)·τ)≥0,则不计入频率需求计算中,也就是给定此次频率需求计算变化值△F((n2+1)·τ)=0,当进入保持区域时,则退出制热模式下变频压机频率调节计算方式,此时输出频率变化量△F((n3+1)·τ)=0,也就是开启的变频压机维持当前运转频率,在急停区域,则按照压机均衡模式,依次选择运行时间最长变频压机每隔压机急停间隔tJ进行停机;
能量调节原则如下:
加载时(包括加载区与慢速加载区):
每经过一次能量调节周期θ后将累计的需求频率△F给定到系统中无故障、未被禁用、运行频率最低的变频压机上,若系统中有多台变频压机满足以上条件,则按照均衡模式选择其中累计运行时间最短的变频压机,直到压机频率加载到制热额定运转频率NH-rated。
当系统中已经运行的变频压机都达到制热额定运转频率NH-rated后判断是否有未开启变频压机,若有则进行频率加载累计,加载未开启、无故障、未被禁用并且累计运行时间最短的变频压机,在此过程每次经过能量调节周期θ后若加载到未开启的压机上需求频率△F满足条件△F<NH-min则此时变频压机不开启继续进行频率加载累计直到满足条件△F≥NH-min后开启,变频压机开启后首先加载制热额定运转频率NH-rated经过启动稳定运行时间tO后按照制热模式下频率调节计算方式进行频率调节。
若系统中所有无故障、未被禁用的变频压机都加载到制热额定运转频率NH-rated后仍有加载需求时(即系统出水温度处于加载区或者慢速加载区),则经过能量调节周期θ后选择无故障并且运行频率最低的压机进行频率加载,若系统中有多台压机满足以上条件,则按照压机均衡模式选择累计运行时间最短的变频压机进行频率加载调节,直到所有压机加载到制热最大运转频率NH-max。
保持区:
此时各变频压机维持当前运转频率不变,在此区域退出制冷模式下压机频率调节计算方式,保持△F=0。
卸载区(包括卸载区与慢速卸载区)
在此区域经过能量调节周期θ后选择无故障运行频率最高的变频压机进行频率卸载,若系统中有多台压机满足以上条件,则按照压机均衡模式选择累计运行时间最长的变频压机进行频率卸载调节,直到所有压机卸载到制热额定运转频率NH-rated。
若仍就有卸载需求但未进入急停区(系统出水温Tout处于卸载区或者慢速卸载区)并且系统中所有已开启的变频压机此时实际运转频率都已经卸载制热额定运转频率NH-rated,则经过能量调节周期θ选择无故障并且运行频率最高变频压机进行频率卸载,若有多台变频压机都满足以上条件则选择累计运行时间最长的变频压机进行频率卸载,直到所有开启的变频压机都卸载到制热最低运转频率NH-min。
若还有卸载需求,则进行频率卸载累计,将开启的变频压机中已经达到制热最低运转频率NH-min并且运行时间最长的进行停机,经过能量调节周期θ后若分配到满足以上条件的变频压机上需求频率△F满足条件△F<NH-min则此时变频压机不停机继续进行频率卸载累计直到满足条件△F≥NH-min后停机。
急停区:
当系统水温进入急停区时,此时按照压机均衡模式,依次选择运行时间最长的变频每隔压机急停间隔tJ进行停机。
本发明中需要设定以下参数:
机组制冷首次全开温差:△TC-start
机组制热首次全开温差:△TH-start
机组制冷设定温度:TC-set
机组制热设定温度:TH-set
机组制冷开机能调系数:yC
机组制热开机能调系数:yH
机组制冷开机水温修正系数:bC
机组制热开机环温修正系数:aH
压机制冷运行定常调节频率:ΔfC
压机制冷运行基准定常调节频率:ΔfOC
压机制热运行定常调节频率:ΔfH
压机制热运行基准定常调节频率:ΔfOH
压机制冷运行频率调节系数:kC
压机制冷运行基准频率调节系数:kOC
压机制热运行频率调节系数:kH
压机制热运行频率调节系数:kOH
压机制冷运行频率调节系数修正:αC、βC
压机制热运行频率调节系数修正:αH、βH
机组制冷运行频率调节系数额定水温差:△TC-rated
机组制热运行频率调节系数额定水温差:△TH-rated
机组加载水温差:ΔTadd
机组慢速加载水温差:ΔTS-add
机组卸载水温差:ΔTsub
机组慢速卸载水温差:ΔTS-sub
机组能量计算周期:τ
机组能量调节周期:θ
变频压机启动稳定时间:tO
变频压机制冷额定运转频率:NC-rated
变频压机制热额定运转频率:NH-rated
变频压机制冷允许最高运转频率:NC-max
变频压机制冷允许最低运转频率:NC-min
变频压机制热允许最高运转频率:NH-max
变频压机制冷允许最低运转频率:NH-min
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
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