[发明专利]一种制冷系统的变频节能控制方法

权利要求书

1.一种制冷系统的变频节能控制方法，其特征在于：根据负荷的变化或变化趋势确定制 冷剂质量流量Gr，然后确定满足制冷剂质量流量Gr的压缩机能耗W_el和压缩机转速n；通过 建立的节能控制数学模型预测出使冷凝器负荷满足冷负荷和压缩机功率变化的冷凝压力Pc 最小值，逐步调整压缩机供电频率ff使压缩机转速达到n值；通过主动调节电子膨胀阀开度 Av使冷凝压力Pc达到最低，实现冷凝器与蒸发器间的最小压差运行，使制冷系统运行能耗 最低；

具体控制步骤为：

(1)根据实际的室内干球温度T_airin0、室内湿球温度T₂，室外干球温度T_airout0、室外湿球 温度TT₂，室内的用户设定温度值T_setup，及室内的用户设定风量V_air，得到冷负荷Q₀或热负荷 Q的初始近似值，然后通过实验数据拟合出循环计算的制冷剂流量Gr和冷负荷Q₀或热负荷 Q的关系式，从而确定制冷剂流量Gr的初始近似值；对于制冷循环工作过程计算如公式1和 公式2所示；

Q₀＝Q_b×(T_airut0-T_setup)/(308-300)+ρ×V_air×C_pa×(T_airin0-T_setup)/3600  (公式1)

Gr＝k1+k2×(Q₀-1)             (公式2)

其中，Q_b是标准状况下的制冷量，ρ和Cpa分别是根据室内干球温度T_airin0、湿球温度T₂、风 量V_air通过空气的物性计算得到的空气密度和比热容；k1和k2是与制冷系统有关的常数；

k1和k2的确定方法如下：使用该机组进行制冷试验，获得稳态时的实际冷负荷Q_实和制 冷剂实际流量Gr_实，至少获得二组实验数据，带入公式3联立求解得到k1和k2；

Gr_实，i＝k1+k2×(Q_实，i-1)  (i为试验次数，i＝1，2)      (公式3)

(2)在制冷循环中，以系统过热度T_superheat可能的最小值为已知条件和循环计算的起始点， 以设计工况压力作为室内热交换器的出口压力P_{i_out}，步长递推计算其入口状态参数P_{i_in}和 h_{i_in}，并通过限定h_{i_in}前后两次计算值的偏差来判别收敛；将计算所得的室内热交换器的入 口状态参数P_{i_in}和h_{i_in}作为电子膨胀阀计算的出口状态参数P_{e_out}和h_{e_out}，根据线性流量特性 来计算其入口状态参数T_{e_in}和P_{e_in}；并将算得的电子膨胀阀入口状态参数T_{e_in}和P_{e_in}与室内 热交换器出口状态参数P_{i_out}、T_{i_out}共同作为可变容量压缩机计算的输入参数，利用上一状态 求得压比近似值，引入新工况迭代计算新工况下可变容量压缩机的出口状态参数T_{c_out}；从电 子膨胀阀计算得到的室外热交换器出口状态P_{o_out}、T_{o_out}出发，步长递推计算其入口状态参数 T_{o_in}，并与可变容量压缩机出口状态T_{c_out}进行比较，通过调整室外热交换器的风量Va使二者 相适应；通过依次对系统各部件运行状态进行仿真计算，寻找过冷度T_supercool最小值对应的系 统运行状态；制热循环起始点同制冷循环，但计算方向与制冷循环相反；

(3)以设计工况值为基准，判断系统各部件的状态参数是否与实际情况相符，并通过制 冷剂质量流量Gr进行实时调整；当电子膨胀阀入口压力P_{e_in}过高时，表示室内热交换器入口 焓值h_{i_in}过高，需要减小制冷剂质量流量Gr，反之则要增大制冷剂质量流量Gr，并返回重 新计算；当可变容量压缩机供电频率ff过大时，需要减小制冷剂质量流量Gr，反之需要增 大制冷剂质量流量Gr，并返回重新计算；如果室外热交换器出口温度T_{o_out}接近室外干球温 度T_airout0，则此时冷凝器换热温差太小，无法换热，则要增大制冷剂质量流量Gr，并返回重 新计算；室外热交换器风量Va过小时，减小制冷剂质量流量Gr，反之则要增大制冷剂质量 流量Gr，并返回重新计算；最后如果循环制冷剂充注量计算值m_s比设定的充注量m小时， 则减小制冷剂质量流量Gr，反之则要增大制冷剂质量流量Gr，并返回重新计算，直到循环 制冷剂充注量计算值m_s无限逼近设定的充注量m时，则迭代计算结束；通过以上措施调节制 冷剂在冷凝器和蒸发器中的分配，在冷负荷匹配和系统稳定运行的基础上，通过主动控制实 现电子膨胀阀开度Av达到“最大”，此时系统的冷凝压力Pc和蒸发压力Pe的差ΔP达到最小； 用户能根据需要设定制冷剂质量流量的偏差值ΔGr；制冷剂质量流量Gr的调整方式如公式4 所示，

Gr＝Gr_r-1±ΔGr           (公式4)

其中，Gr_r-1为上一次计算得到的制冷剂质量流量；ΔGr是给定的偏差值。