一种热泵机组的变频控制方法、装置、存储介质及热泵机组与流程

1.本发明涉及空调技术领域，具体而言，涉及一种热泵机组的变频控制方法、装置、存储介质及热泵机组。


背景技术：

2.空气源热泵机组，是以空气作为热源，通过电能驱动压缩机运转以将低品位能量转换为高品位能源以向用户提供所需的冷水或者热水，在工业和生活中已有大量应用。
3.水泵作为空气源热泵的核心部件之一，其控制技术大大影响用户的体验及产品的节能性能；目前市场上的水泵有定频和变频两种，其中定频水泵无法根据实际需求进行调节转速，节能效果差且易出故障；而变频水泵可根据机组运行需求进行灵活调节，已被越来越多地应用于空气源热泵系统中。
4.现有技术中通常根据进出水温差来控制热泵机组的压缩机或水泵运行；如申请号201410676790.5的中国专利公开了一种变频控制方法，包括根据水泵的进水温度计算负荷值；若负荷值增加，则根据当前进水温度相应的对热泵压缩机进行升频，而后对水泵升频；若负荷值减小，则根据进水温度相应的对热泵压缩机进行降频，而后对水泵降频；但其存在控制方法不精确，受波动影响大、压缩机反复加减载，变化频繁且控制周期长等不足。
5.由此可见，实现对变频水泵控制精确有利于发挥热泵机组的最佳性能及运行可靠性。


技术实现要素：

6.本发明解决的问题是现有的变频水泵存在控制不精确，变化频繁且调整周期长等不足。
7.为解决上述问题，本发明提供一种热泵机组的变频控制方法，包括：s1、控制水泵按预设参数运行第一预设时长t1，测定、计算进出水温差
△
t1；s2、当满足t1＜|
△
t1‑
t
目标
|＜t2时，控制所述水泵运行第二预设时长t2，测定、计算进出水温差
△
t2，其中t
目标
为进水、出水的目标温差；s3、判断是否满足|
△
t1‑△
t2|＞t0，若是，则按照第一预设参数调整所述水泵的占空比；若否，则维持所述水泵的占空比运行。
8.以t
目标
为基准来控制热泵机组的进出水温差，允许其在一定范围内波动，防止水泵的频繁调节；若进出水温差变化大时，则说明此时的热泵机组的制热能力较大，水泵的转速与机组能力不匹配，需对水泵的转速进行调节；所述占空比为控制的专有用语，电控结构对电机的控制指令通过占空比进行下达，占空比可以理解为周期性的供电比例，在此不进行赘述；当占空比大时，供电比例小，电机的转速降低；而占空比小时，供电比例大，电机转速上升。
9.优选的，所述第一预设参数为：当
△
t1‑△
t2＞t0时，则所述水泵的占空比a＝a*(1 a％)；当
△
t1‑△
t2＜
‑
t0时，则所述水泵的占空比a＝a*(1
‑
a％)。
10.当机组在距目标温差t
目标
较近时，对相邻周期的温差变化进行比较；若检测的温差
仍在上升，说明机组能力较大，则降低水泵的占空比以提高转速；当检测的温差不断下降，则提高水泵的占空比以降低其转速；若前后两个周期内温差变化不大时，则维持目前占空比运行以防止水泵的频繁波动。
11.优选的，所述步骤s2包括：s21、判断是否|
△
t1‑
t
目标
|≤t1，若是，则维持所述水泵的占空比运行；若否，则进入步骤s22；s22、判断是否|
△
t1‑
t
目标
|≤t2，若是，则进入步骤s23；若否，则按照第二预设参数调整所述水泵的占空比；s23、控制水泵按预设参数运行第二预设时长t2，测定、计算进出水温差
△
t1。根据
△
t1、t
目标
的差值关系分情况响应，避免水泵变化频繁且调整周期长等不足。
12.优选的，所述步骤s23包括：s231、控制水泵按预设参数运行第二预设时长t2；s232、判断热泵机组的运行参数是否改变，若是，则返回步骤s1；若否，则测定、计算进出水温差
△
t2。所述运行参数可以是外风机转速、压缩机频率或阀体开度。优选的，所述运行参数为压缩机的工作频率。若压缩机频率改变，则上述平衡被打破或调整的基准改变，进入步骤s1重新对
△
t1进行判定。
13.优选的，所述第二预设参数为：当
△
t1‑
t
目标
≥t2时，则所述水泵的占空比a＝a*(1
‑
b％)；当
△
t1‑
t
目标
≤
‑
t2时，则所述水泵的占空比a＝a*(1 b％)。若检测的温差大于目标温差，说明机组能力较大，则降低水泵的占空比以提高转速；当检测的温差小于目标温差，则提高水泵的占空比以降低其转速。
14.优选的，所述第一预设时长t1、第二预设时长t2分别为1
‑
3min、1
‑
3min；所述t
目标
为4.8
‑
5.2℃，所述t1、t2分别为0.3
‑
0.6℃、1.3
‑
1.8℃，t0为0.4
‑
0.6℃，a％为3
‑
6％，b％为4
‑
10％。优选的，所述第一预设时长t1、第二预设时长t2分别为2min、2min；所述t
目标
为5.0℃，所述t1、t2分别为0.5℃、1.5℃，t0为0.5℃，a％为5％，b％为5％。该设置可实现对进出水温的精确控制，防止进出水温差过大导致的压缩机频繁变化或进出水温差过小导致升温慢，用户体验差的现象。
15.相对于现有技术，本发明所述热泵机组的变频控制方法具有下述有益效果：1)根据进出口温差与目标温差的差值大小的分情况响应，允许其在一定范围内波动，实现精准控制同时避免热泵机组的频繁调整，提升用户体验；2)在距离目标温差t
目标
较近时，通过比较相邻周期内温差变化并根据温差变化趋势调整水泵的占空比以避免热泵机组的频繁波动，缩短调整周期，确保机组的性能及运行可靠性。
16.本发明还提供了一种热泵机组的变频控制装置，包括：计时单元，用于记录热泵机组的运行时长；检测单元，所述检测单元包括第一传感器、第二传感器，分别用于检测进水、出水的温度；判断单元，用于根据所述进水、出水的温度计算并判断进出水温差与预设值的大小关系，以及判断在预设时间内热泵机组的压缩机运行频率是否变化；控制单元，用于根据判断单元的判断结果来调整水泵的占空比。
17.本发明还提供了一种计算机存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器读取并运行时，实现上述的变频控制方法。本发明还提供了一种热泵机组，包括存储有计算机程序的计算机可读存储介质和处理器，所述计算机程序被所述处理器读取并运行时，实现上述的变频控制方法。所述热泵机组与计算机可读存储介质具有与变频控制方法相同的有益效果，在此不进行赘述。
附图说明
18.图1为本发明实施例所述热泵机组的结构示意图；
19.图2为本发明实施例1所述热泵机组的变频控制方法的流程示意图；
20.图3为本发明实施例2所述热泵机组的变频控制方法的流程示意图；
21.图4为本发明实施例所述热泵机组的变频控制装置的结构示意图。
22.附图标记说明：
[0023]1‑
压缩机；2
‑
换向组件；3
‑
蒸发器；4
‑
过滤器；5
‑
节流装置；6
‑
气管截止阀；7
‑
换热器；8
‑
水路截止阀；9
‑
水泵；10
‑
液管截止阀；11
‑
气液分离器；12
‑
第一传感器；13
‑
第二传感器。
具体实施方式
[0024]
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
[0025]
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”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”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。
[0026]
如图1所示，一种热泵机组，包括首尾依次相连的换向组件2、蒸发器3、换热器7，换向组件2分别与压缩机1的出口、气液分离器11的进口相连，所述气液分离器11的出口与所述压缩机1的进口相连，所述换热器7设有连接管，所述连接管上设置水路截止阀8；所述连接管内的水体与流经所述换热器7的冷媒进行换热。所述换向组件2具有第一、第二、第三、第四阀口，第一阀口与第二阀口和第三阀口中的其中一个连通，第四阀口与第二阀口和第三阀口中的另一个连通；优选的，所述换向组件2为四通阀。所述连接管上设有水泵9，所述连接管的在换热器7的两端分别设置第一传感器12、第二传感器13，用于检测进水温度和出水温度。优选的，所述蒸发器3与换热器7之间依次设置过滤器4、节流装置5、气管截止阀6，所述换向组件2与所述换热器7之间还设有液管截止阀10；所述节流装置5可以是为毛细管、电子膨胀阀或热力膨胀阀。热泵机组运行过程中，冷媒在蒸发器3、换热器7之间循环流动，通过冷媒温度、压力和状态的变化，实现制冷或制热功能。在制热时，冷媒首先被压缩机1加压成高温高压气体，进入换热器7后冷凝液化放热成为液体，同时将流经换热器7的水体加热，使出水温度高于进水温度，由水泵9驱动被用户使用；冷媒从换热器7流出后，经节流装置5减压，以低温低压的液态形式进入蒸发器3，蒸发吸热后成为气体，同时吸收空气中的热量，是空气变冷，从蒸发器3排出的冷媒再次进入压缩机1中，进入下一个循环。
[0027]
传统的热泵机组通常根据进水、出水温差调整压缩机频率进行相应，受波动影响大、变化频繁且控制周期长，严重时会对压缩机1的运行稳定性、安全性造成影响；即使通过水泵9的变频调节，进出水温差也始终处于动态变化之中，也同样面临相同的问题。
[0028]
实施例1
[0029]
如图1所示，本发明提供一种热泵机组的变频控制方法，包括：s1、控制水泵9按预设参数运行第一预设时长t1，测定、计算进出水温差
△
t1；所述第一预设时长t1为1
‑
3min，例如2min。
[0030]
s2、当满足t1＜|
△
t1‑
t
目标
|＜t2时，控制所述水泵9运行第二预设时长t2，测定、计
算进出水温差
△
t2，其中t
目标
为进水、出水的目标温差，为4.8
‑
5.2℃，例如5.0℃；所述t1为第一预设温度，如0.3
‑
0.6℃，所述t2为第二预设温度，如1.3
‑
1.8℃；优选的，所述t1、t2分别为0.5℃、1.5℃。
[0031]
所述步骤s2包括：s21、判断是否|
△
t1‑
t
目标
|≤t1，若是，则维持所述水泵9的占空比运行；若否，则进入步骤s22；
[0032]
s22、判断是否|
△
t1‑
t
目标
|≤t2，若是，则进入步骤s23；若否，则按照第二预设参数调整所述水泵9的占空比；
[0033]
具体的，当
△
t1‑
t
目标
≥t2时，则所述水泵9的占空比a＝a*(1
‑
b％)；当
△
t1‑
t
目标
≤
‑
t2时，则所述水泵9的占空比a＝a*(1 b％)，其中所述b％为4
‑
10％，例如5％、8％、9％等。若检测的温差大于目标温差，此时的热泵机组的制热能力较大，水泵9的转速与机组能力不匹配，则降低水泵9的占空比以提高转速；当检测的温差小于目标温差，则提高水泵9的占空比以降低其转速。
[0034]
s23、控制水泵9按预设参数运行第二预设时长t2，测定、计算进出水温差
△
t1。根据
△
t1、t
目标
的差值关系分情况响应，避免水泵9变化频繁且调整周期长等不足；所述第二预设时长t2为1
‑
3min，例如2min。
[0035]
优选的，所述步骤s23包括：s231、控制水泵9按预设参数运行第二预设时长t2；s232、判断热泵机组的运行参数是否改变，若是，则返回步骤s1；若否，则测定、计算进出水温差
△
t2。若压缩机1的频率改变，则上述平衡被打破或调整的基准改变，进入步骤s1重新对
△
t1进行判定。所述运行参数可以是压缩机1的运行频率、外风机的转速或阀体开度等。
[0036]
s3、判断是否满足|
△
t1‑△
t2|＞t0，若是，则按照第一预设参数调整所述水泵的占空比；所述t0为0.4
‑
0.6℃，例如0.5℃；若否，则维持所述水泵9的占空比运行。
[0037]
具体的，当
△
t1‑△
t2＞t0时，则所述水泵9的占空比a＝a*(1 a％)；当
△
t1‑△
t2＜
‑
t0时，则所述水泵9的占空比a＝a*(1
‑
a％)，其中所述a％3
‑
6％，例如5％；当距离目标温差t
目标
较近时，对相邻周期的温差变化进行比较，若温差仍在上升说明机组能力较大，则增大水泵9的占空比以降低转速；当温差仍在下降，则需降低水泵9的占空比以提高其转速；若前后两个周期内温差变化不大时，则维持目前占空比运行以防止水泵9的频繁波动。
[0038]
相对于频繁调整热泵机组的压缩机1的频率，容易造成热泵机组的系统冷媒系统不稳定且频繁波动，本发明所述热泵机组的变频控制方法以t
目标
为基准，允许其在一定范围内波动，实现对进出水温的精确控制同时避免水泵9、压缩机1的频繁调整，防止进出水温差过大导致的压缩机1频繁变化或进出水温差过小导致升温慢的现象，用户体验佳。
[0039]
实施例2
[0040]
如图3所示，一种热泵机组的变频控制方法，包括：s1、开机，控制水泵9以初始占空比a运转2min，利用第一传感器12、第二传感器13对进水、出水温度t
01
、t
02
进行检测，计算进出水温差
△
t1，其中
△
t1＝|t
01
‑
t
02
|。
[0041]
s2、判断是否|
△
t1‑
t
目标
|≤t1，其中t
目标
、t1分别为5℃、0.5℃，若是，则维持所述水泵9的占空比运行；若否，则进入步骤s3；控制以5℃温差为基准，基于0.5℃的回差(即在4.5℃
‑
5.5℃)，防止水泵9的频繁调节。
[0042]
s3、判断是否|
△
t1‑
t
目标
|≤t2，其中t2为1.5℃，若是，则进入步骤s4；若
△
t1‑
t
目标
≥t2时，则所述水泵9的占空比a＝a*(1
‑
b％)，如水泵9以减小5％占空比进行调节；若
△
t1‑
t
目标
≤
‑
t2时，则所述水泵9的占空比a＝a*(1 b％)，如水泵9以增加5％占空比进行调节。当机组开启后检测温差明显过大或温差明显过小，即此时的
△
t1＜3.5℃或
△
t1＞6.5℃时，水泵9直接对占空比进行调节以快速响应。
[0043]
s4、控制水泵9按预设参数运行2min，判断2min内压缩机1的频率是否改变，若是，则返回步骤s1；若否，则进入步骤s5；
[0044]
s5、测定、计算进出水温差
△
t2，判断是否满足|
△
t1‑△
t2|＞0.5℃，若|
△
t1‑△
t2|≤0.5℃时，则维持所述水泵9的占空比运行；若
△
t1‑△
t2＞0.5℃，则所述水泵9的占空比a＝a*(1 a％)，如水泵9以增加5％占空比进行调节；若
△
t1‑△
t2＜
‑
0.5℃，则所述水泵9的占空比a＝a*(1
‑
a％)，如水泵9以减小5％占空比进行调节。当机组在距目标温差较近(即温差3.5
‑
4.5℃和5.5
‑
6.5℃)时对相邻检测周期内的两个温差进行比较，当检测到温差仍在上升，说明机组能力较大，则控制水泵9增加占空比以降低转速；当检测到温差在下降，则控制水泵9减小占空比以提高转速；当两个温差在小范围内波动，则不改变水泵9的占空比以防止频繁波动。
[0045]
如图4所示，本发明还提供了一种热泵机组的变频控制装置，包括：计时单元，用于记录热泵机组的运行时长；检测单元，所述检测单元包括第一传感器12、第二传感器13，分别用于检测进水、出水的温度；判断单元，用于根据所述进水、出水的温度计算并判断进出水温差与预设值的大小关系，以及判断在预设时间内热泵机组的压缩机1运行频率是否变化；控制单元，用于根据判断单元的判断结果来调整水泵9的占空比。
[0046]
本发明还提供了一种计算机存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器读取并运行时，实现上述的变频控制方法。所述计算机可读存储介质可以可读存储介质或可读信号介质，例如：u盘、移动硬盘、rom、ram、磁碟或者光盘等。在本技术所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
[0047]
本发明还提供了一种热泵机组，包括存储有计算机程序的计算机可读存储介质和处理器，所述计算机程序被所述处理器读取并运行时，实现上述的变频控制方法。所述热泵机组与计算机可读存储介质具有与变频控制方法相同的有益效果，在此不进行赘述。
[0048]
虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。