[发明专利]一种跨临界二氧化碳热泵系统电子膨胀阀控制方法

权利要求书

1.一种跨临界二氧化碳热泵系统电子膨胀阀控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、实时采集跨临界二氧化碳热泵系统中压缩机排气压力值；

步骤二、确定水路控制参数：控制器采用模糊PID控制策略，确定跨临界二氧化碳热泵系统中水路运行工况下的PID参数和变频水泵运行频率；

步骤三、确认跨临界二氧化碳热泵系统最优排气压力；

步骤四、调节排气压力：根据步骤三中判定的最优排气压力，在电子膨胀阀初始步数基础上，控制器采用等比例调节策略，通过电子膨胀阀脉冲信号的增减变化，改变电子膨胀阀开度，调节其通径节流面积，进而进行压力调节；

步骤五、计算跨临界二氧化碳热泵系统稳态时COP；

其中，在步骤四中，具体包括：根据步骤三中系统判定的最优排气压力，当跨临界二氧化碳热泵系统在满足开机条件开机时，给定电子膨胀阀初始步数；在电子膨胀阀初始步数基础上，控制器采用等比例调节策略，通过电子膨胀阀脉冲信号的增减变化，改变电子膨胀阀开度以调节通径节流面积，进而进行压力调节；当第n次电子膨胀阀调节后，延时比较实测排气压力与步骤三系统判定最优排气压力的差值是否在误差范围[-0.2,0.2]MPa内；令实测排气压力与步骤三系统判定最优排气压力的差值△P＝P_实测-P_最优，如果△P大于0.2MPa，则电子膨胀阀步数将增大，且调节频率为5Hz；如果△P小于-0.2MPa，且同时压缩机排气温度小于125℃，在关小电子膨胀阀通径过程中采用单步调节策略，并同时减小调节频率至2Hz；如果△P小于-0.2MPa，且同时压缩机排气温度大于125℃，或者-0.2MPa≤△P≤0.2MPa，此时若压缩机排气温度大于135℃，则强制电子膨胀阀开大4步，并延时1分钟进行下次压缩机排气温度判定；若压缩机排气温度小于135℃，则电子膨胀阀脱机；

步骤三具体包括：

控制器在最优排气压力匹配过程中，采用多维数据库和前向反馈神经网络拟合相结合方式确认最优排气压力；根据采样数据中的温度数据：环境温度T_air，蒸发器的盘管温度T_e，气体冷却器的出口温度T_gc,out、水泵的出水温度T_w,out和数据库中的对应变量进行数据对比，当存在对应参考变量数组时，跨临界二氧化碳热泵系统以数据库中存在的排气压力为最优排气压力；当不存在对应数据时，通过BP神经网络预测最优排气压力；

所述多维数据库是根据前期实验，将实验数据的最优排气压力对应的各个工况点测量值采集，汇集成数据库；

步骤五具体包括：

判定跨临界二氧化碳热泵系统水路侧出水温度是否处于稳态，在稳态时对跨临界二氧化碳热泵系统COP进行计算；

稳态指：实时测量出水温度与设定出水温度之间的温度差值小于或等于0.2℃，并保持3min或以上。

2.根据权利要求1所述的一种跨临界二氧化碳热泵系统电子膨胀阀控制方法，其特征在于，还包括以下步骤：

步骤六、通过粒子群优化算法对步骤三计算的最优排气压力进行验证：在一个稳定判定扫描周期内，根据粒子群优化算法在系统当前最优排气压力一个固定范围内随机产生6组扰动数据作为初始化粒子，并对系统的COP进行判定，并记录作为6组扰动COP数值为粒子的历史最大值；寻找包含稳态运行数据的7组数据中的最大COP数组，作为单次扫描的全局极大值点；每个粒子根据粒子的历史最大值和全局极大值进行更新，循环30次，确定系统在该运行工况下系统最大COP数值，并保持跨临界二氧化碳热泵系统在该模式下运行。