恒溫恒濕設(shè)備的室外機組的變頻控制系統(tǒng)及其方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種恒溫恒濕設(shè)備的室外機組的變頻控制系統(tǒng)及其方法，該系統(tǒng)包括：溫度傳感器，用于測量冷凝器的實際冷凝溫度；PID控制器，用于根據(jù)測量到的實際冷凝溫度與設(shè)定的理想冷凝溫度的偏差，通過PID算法去計算需要執(zhí)行的變頻器的頻率值；D/A轉(zhuǎn)換單元，用于將PID控制器計算得到的變頻器的頻率值轉(zhuǎn)換成能夠讓變頻器識別的模擬信號；變頻器，用于根據(jù)相應的模擬信號去調(diào)整風機轉(zhuǎn)速，從而實時控制冷凝器的冷凝溫度使其達到理想冷凝溫度，以及使冷凝壓力高于蒸發(fā)限制壓力。本發(fā)明的設(shè)計合理，能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)備的常年穩(wěn)定運行。
【專利說明】
恒溫恒濕設(shè)備的室外機組的變頻控制系統(tǒng)及其方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及恒溫恒濕設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，是涉及一種恒溫恒濕設(shè)備的室外機組的變頻控制系統(tǒng)及其方法。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有的恒溫恒濕設(shè)備一般考慮其經(jīng)濟性與穩(wěn)定性都是靠冷凍除濕，恒溫恒濕設(shè)備在運行中低溫時，蒸發(fā)器表面溫度必須更低，但溫度長時間低于(TC會導致蒸發(fā)器結(jié)霜，而化霜會導致溫濕度波動，所以長時間運行且需要用做低溫低濕的恒溫恒濕設(shè)備必須限制蒸發(fā)器溫度不能低于(TC太多，蒸發(fā)器溫度由制冷劑的蒸發(fā)壓力決定，限制蒸發(fā)器溫度就要限制蒸發(fā)壓力。
[0003]壓縮機從蒸發(fā)器中吸制冷劑蒸氣，提高壓力(壓縮)，流到冷凝器冷凝，冷凝后制冷劑經(jīng)節(jié)流閥流向蒸發(fā)器，使制冷劑完成制冷循環(huán)。在此過程中，制冷劑由壓力提供的動力從高壓流向低壓。當冷凝器所在環(huán)境溫度過低(北方冬天-10°C以下時)，冷凝溫度低于蒸發(fā)器限制的蒸發(fā)溫度時，即冷凝壓力低于蒸發(fā)限制壓力時，制冷劑不能完成制冷循環(huán)，此時無制冷與除濕效果，設(shè)備不能正常運轉(zhuǎn)，因此無法實現(xiàn)設(shè)備的常年運行。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的上述缺陷，提供一種恒溫恒濕設(shè)備的室外機組的變頻控制系統(tǒng)及其方法，其能夠使恒溫恒濕設(shè)備實現(xiàn)常年穩(wěn)定運行。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明第一方面提供了一種恒溫恒濕設(shè)備的室外機組的變頻控制系統(tǒng)，所述恒溫恒濕設(shè)備的室外機組設(shè)置為帶有風機的冷凝器，所述風機內(nèi)設(shè)有變頻器，該系統(tǒng)包括:
[0006]溫度傳感器，用于測量冷凝器的實際冷凝溫度；
[0007]PID控制器，用于根據(jù)測量到的實際冷凝溫度與設(shè)定的理想冷凝溫度的偏差，通過PID算法去計算需要執(zhí)行的變頻器的頻率值；
[0008]D/A轉(zhuǎn)換單元，用于將PID控制器計算得到的變頻器的頻率值轉(zhuǎn)換成能夠讓變頻器識別的模擬信號；
[0009]變頻器，用于根據(jù)相應的模擬信號去調(diào)整風機轉(zhuǎn)速，從而實時控制冷凝器的冷凝溫度使其達到理想冷凝溫度，以及使冷凝壓力高于蒸發(fā)限制壓力。
[0010]作為優(yōu)選的，所述恒溫恒濕設(shè)備還包括蒸發(fā)器和壓縮機，所述冷凝器分別與蒸發(fā)器和壓縮機相連接，所述蒸發(fā)器與壓縮機相連接。
[0011]作為優(yōu)選的，所述冷凝器與蒸發(fā)器之間連接有節(jié)流閥，所述蒸發(fā)器與壓縮機之間連接有蒸發(fā)壓力調(diào)節(jié)閥。
[0012]作為優(yōu)選的，所述理想冷凝溫度高于(TC和蒸發(fā)器的蒸發(fā)溫度。
[0013]作為優(yōu)選的，所述理想冷凝溫度設(shè)置為11?14°C。
[0014]作為優(yōu)選的，所述模擬信號設(shè)置為O?1V模擬信號。
[0015]本發(fā)明第二方面提供了一種利用上述技術(shù)方案所述恒溫恒濕設(shè)備的室外機組的變頻控制系統(tǒng)實現(xiàn)的變頻控制方法，包括以下步驟:
[0016]通過溫度傳感器測量冷凝器的實際冷凝溫度；
[0017]PID控制器根據(jù)測量到的實際冷凝溫度與設(shè)定的理想冷凝溫度的偏差，通過PID算法去計算需要執(zhí)行的變頻器的頻率值；
[0018]D/A轉(zhuǎn)換單元將PID控制器計算得到的變頻器的頻率值轉(zhuǎn)換成能夠讓變頻器識別的模擬信號；
[0019]變頻器根據(jù)相應的模擬信號去調(diào)整風機轉(zhuǎn)速，從而實時控制冷凝器的冷凝溫度使其達到理想冷凝溫度，以及使冷凝壓力高于蒸發(fā)限制壓力。
[0020]作為優(yōu)選的，所述PID控制器由比例單元、積分單元和微分單元組成，其輸入e(t)與輸出u(t)的關(guān)系為:
[0021 ] u(t)=kp[e(t)+l/TI/e(t)dt+TD*de(t)/dt]；
[0022]式中，積分的上下限分別是O和t;
[0023]傳遞函數(shù)為:G(s)=U(s)/E(s)=kp[l+l/(TI*s)+TD*s];
[0024]其中，kp為比例系數(shù)，TI為積分時間常數(shù)，TD為微分時間常數(shù)。
[0025]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于:
[0026]本發(fā)明通過溫度傳感器測量冷凝器的實際冷凝溫度，根據(jù)實際冷凝溫度與理想冷凝溫度的偏差運用PID算法計算需要執(zhí)行的變頻器的頻率值，再通過D/A轉(zhuǎn)換單元將變頻器的頻率值轉(zhuǎn)換成能夠讓變頻器識別的模擬信號，從而控制變頻器的頻率來調(diào)整冷凝器風機的轉(zhuǎn)速，通過控制散熱量來控制冷凝溫度，以及使冷凝壓力高于蒸發(fā)器的蒸發(fā)限制壓力，進而實現(xiàn)設(shè)備的常年穩(wěn)定運行。
【附圖說明】
[0027]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0028]圖1是本發(fā)明提供的恒溫恒濕設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖2是本發(fā)明提供的恒溫恒濕設(shè)備的室外機組的變頻控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；
[0030]圖3是本發(fā)明提供的恒溫恒濕設(shè)備的室外機組的變頻控制系統(tǒng)的工作原理圖。
【具體實施方式】
[0031]為使本發(fā)明實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0032]請參考圖1，圖中示出了一種恒溫恒濕設(shè)備，其包括室外機組、位于室內(nèi)的蒸發(fā)器7和壓縮機8，其中，該恒溫恒濕設(shè)備的室外機組設(shè)置為帶有風機I的冷凝器2，冷凝器2分別與蒸發(fā)器7和壓縮機8相連接，蒸發(fā)器7與壓縮機8相連接。此外，冷凝器2與蒸發(fā)器7之間連接有節(jié)流閥9，蒸發(fā)器7與壓縮機8之間連接有蒸發(fā)壓力調(diào)節(jié)閥10。具體裝配時，壓縮機8的排氣口由管道連接至冷凝器2的一端，冷凝器2的另一端由管道連接至節(jié)流閥9再通過管道連接至蒸發(fā)器7的一端，蒸發(fā)器7的另一端最后由管道連接至壓縮機8的吸氣口，這樣實現(xiàn)一個完整的制冷系統(tǒng)的連接過程。
[0033]工作時，系統(tǒng)中通過蒸發(fā)器7熱交換過(吸熱過)的低溫低壓制冷劑氣體被壓縮機8吸入通過(壓縮)變?yōu)楦邏焊邷氐臍怏w通過管道運送到冷凝器2里(冷卻放出熱量)變?yōu)橹袦馗邏旱囊后w再通過管道將中溫高壓的液體送到節(jié)流閥9(節(jié)流減壓)，這時的制冷劑已減壓成為低溫低壓的氣液混體再進入蒸發(fā)器7里蒸發(fā)吸收周圍的熱量，這樣不斷的循環(huán)熱交換完成了整個制冷循環(huán)過程。
[0034]請參考圖2，本發(fā)明的實施例提供了一種恒溫恒濕設(shè)備的室外機組的變頻控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括溫度傳感器4、PID控制器5、D/A轉(zhuǎn)換單元6和風機I內(nèi)設(shè)置的變頻器3，下面結(jié)合附圖對本實施例進行詳細說明。
[0035]溫度傳感器4，用于測量冷凝器2的實際冷凝溫度。
[0036]其中，溫度傳感器4可以安裝在冷凝器2與節(jié)流閥9之間的管道上并靠近冷凝器2。
[0037]PID控制器5，用于根據(jù)測量到的實際冷凝溫度與設(shè)定的理想冷凝溫度的偏差，通過PID算法去計算需要執(zhí)行的變頻器3的頻率值。
[0038]具體實施時，理想冷凝溫度必須要高于(TC和蒸發(fā)器7的蒸發(fā)溫度，但不能太高，太高冷凝效率低，制冷效果差，一般而言，理想冷凝溫度可以設(shè)置為11?14°c，比如:12°C。當然也可根據(jù)實際情況在其他范圍內(nèi)取值。
[0039]D/A轉(zhuǎn)換單元6，用于將PID控制器5計算得到的變頻器3的頻率值轉(zhuǎn)換成能夠讓變頻器3識別的模擬信號。
[0040]具體實施時，該模擬信號可以優(yōu)選設(shè)置為O?1V模擬信號，其充分考慮其統(tǒng)一性，市面上的變頻器都支持O?1V模擬信號。
[0041]變頻器3，用于根據(jù)相應的模擬信號去調(diào)整風機I轉(zhuǎn)速，從而實時控制冷凝器2的冷凝溫度使其達到理想冷凝溫度，以及使冷凝壓力高于蒸發(fā)限制壓力。
[0042]如圖3所示，一種恒溫恒濕設(shè)備的室外機組的變頻控制系統(tǒng)實現(xiàn)的變頻控制方法，該方法包括以下步驟:
[0043](I)通過溫度傳感器4測量冷凝器2的實際冷凝溫度；
[0044](2)PID控制器5根據(jù)測量到的實際冷凝溫度與設(shè)定的理想冷凝溫度的偏差，通過PID算法去計算需要執(zhí)行的變頻器3的頻率值；
[0045]具體而言，PID要素包括三個部分:測量、比較和執(zhí)行。測量關(guān)鍵的是被控變量的實際值，與期望值相比較，用這個偏差來糾正系統(tǒng)的響應，執(zhí)行調(diào)節(jié)控制。在工程實際中，應用最為廣泛的調(diào)節(jié)器控制規(guī)律為比例、積分、微分控制，簡稱PID控制，又稱PID調(diào)節(jié)。
[0046]PID控制器5由比例單元、積分單元和微分單元組成，其輸入e(t)(即實際冷凝溫度與理想冷凝溫度的差值)與輸出u(t)(即頻率值)的關(guān)系為:
[0047]u(t)=kp[e(t)+l/TI/e(t)dt+TD*de(t)/dt]；
[0048]式中，積分的上下限分別是O和t;
[0049]傳遞函數(shù)為:G(s)=U(s)/E(s)=kp[l+l/(TI*s)+TD*s];
[0050]其中，kp為比例系數(shù)，TI為積分時間常數(shù)，TD為微分時間常數(shù)。
[0051](3)D/A轉(zhuǎn)換單元6將PID控制器5計算得到的變頻器3的頻率值轉(zhuǎn)換成能夠讓變頻器3識別的模擬信號；
[0052](4)變頻器3根據(jù)相應的模擬信號去調(diào)整風機I轉(zhuǎn)速，從而實時控制冷凝器2的冷凝溫度使其達到理想冷凝溫度，以及使冷凝壓力高于蒸發(fā)限制壓力。
[0053]在變頻調(diào)速系統(tǒng)中，根據(jù)公式n= 60f/p可知，改變頻率f就可改變轉(zhuǎn)速η，降低頻率f，轉(zhuǎn)速就變小:即60f丨/p = n|,增加頻率f，轉(zhuǎn)速就加大:即60f丨/p = nT。
[0054]當冷凝溫度低于蒸發(fā)器限制的蒸發(fā)溫度時，即冷凝壓力低于蒸發(fā)限制壓力時，制冷劑不能完成制冷循環(huán)，此時無制冷與除濕效果，設(shè)備不能正常運轉(zhuǎn)，因此，需要常年運轉(zhuǎn)且冷凝器在室外的恒溫恒濕設(shè)備在環(huán)境溫度過低時必須加以控制使冷凝溫度達到理想值，使設(shè)備可以在理想狀態(tài)運行。
[0055]綜上所述，本發(fā)明能夠采集冷凝溫度并結(jié)合PID控制原理控制變頻器的頻率來調(diào)整冷凝器風機的轉(zhuǎn)速，通過控制散熱量來控制冷凝溫度，以及使冷凝壓力高于蒸發(fā)器的蒸發(fā)限制壓力，進而實現(xiàn)設(shè)備的常年穩(wěn)定運行。
[0056]上述實施例為本發(fā)明較佳的實施方式，但本發(fā)明的實施方式并不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種恒溫恒濕設(shè)備的室外機組的變頻控制系統(tǒng)，所述恒溫恒濕設(shè)備的室外機組設(shè)置為帶有風機的冷凝器，其特征在于，所述風機內(nèi)設(shè)有變頻器，該系統(tǒng)包括: 溫度傳感器，用于測量冷凝器的實際冷凝溫度； PID控制器，用于根據(jù)測量到的實際冷凝溫度與設(shè)定的理想冷凝溫度的偏差，通過PID算法去計算需要執(zhí)行的變頻器的頻率值； D/A轉(zhuǎn)換單元，用于將PID控制器計算得到的變頻器的頻率值轉(zhuǎn)換成能夠讓變頻器識別的模擬信號； 變頻器，用于根據(jù)相應的模擬信號去調(diào)整風機轉(zhuǎn)速，從而實時控制冷凝器的冷凝溫度使其達到理想冷凝溫度，以及使冷凝壓力高于蒸發(fā)限制壓力。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的恒溫恒濕設(shè)備的室外機組的變頻控制系統(tǒng)，其特征在于，所述恒溫恒濕設(shè)備還包括蒸發(fā)器和壓縮機，所述冷凝器分別與蒸發(fā)器和壓縮機相連接，所述蒸發(fā)器與壓縮機相連接。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的恒溫恒濕設(shè)備的室外機組的變頻控制系統(tǒng)，其特征在于，所述冷凝器與蒸發(fā)器之間連接有節(jié)流閥，所述蒸發(fā)器與壓縮機之間連接有蒸發(fā)壓力調(diào)節(jié)閥。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的恒溫恒濕設(shè)備的室外機組的變頻控制系統(tǒng)，其特征在于，所述理想冷凝溫度高于(TC和蒸發(fā)器的蒸發(fā)溫度。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的恒溫恒濕設(shè)備的室外機組的變頻控制系統(tǒng)，其特征在于，所述理想冷凝溫度設(shè)置為11?14°C。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的恒溫恒濕設(shè)備的室外機組的變頻控制系統(tǒng)，其特征在于，所述模擬信號設(shè)置為O?1V模擬信號。7.—種利用權(quán)利要求1?6中任意一項所述的恒溫恒濕設(shè)備的室外機組的變頻控制系統(tǒng)實現(xiàn)的變頻控制方法，其特征在于，該方法包括以下步驟: 通過溫度傳感器測量冷凝器的實際冷凝溫度； PID控制器根據(jù)測量到的實際冷凝溫度與設(shè)定的理想冷凝溫度的偏差，通過PID算法去計算需要執(zhí)行的變頻器的頻率值； D/A轉(zhuǎn)換單元將PID控制器計算得到的變頻器的頻率值轉(zhuǎn)換成能夠讓變頻器識別的模擬信號； 變頻器根據(jù)相應的模擬信號去調(diào)整風機轉(zhuǎn)速，從而實時控制冷凝器的冷凝溫度使其達到理想冷凝溫度，以及使冷凝壓力高于蒸發(fā)限制壓力。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的恒溫恒濕設(shè)備的室外機組的變頻控制系統(tǒng)實現(xiàn)的變頻控制方法，其特征在于，所述PID控制器由比例單元、積分單元和微分單元組成，其輸入e(t)與輸出u(t)的關(guān)系為: u(t)=kp[e(t)+l/TI/e(t)dt+TD*de(t)/dt]； 式中，積分的上下限分別是O和t; 傳遞函數(shù)為:G(s) =U(s)/E(s)=kp[l+l/(TI*s)+TD*s]; 其中，kp為比例系數(shù)，TI為積分時間常數(shù)，TD為微分時間常數(shù)。
【文檔編號】F24F11/00GK106052031SQ201610459787
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年6月21日
【發(fā)明人】張家明, 夏可瑜
【申請人】東莞市升微機電設(shè)備科技有限公司