一种变频压机并联控制系统及方法与流程

1.本发明属于空调技术领域，具体涉及一种变频压机并联控制系统及方法。


背景技术：

2.变频压缩机在90年代初期进入我国，并在家用空调领域初步使用。以节能，绿色，静音等优点逐步取代定频压机。
3.近两年国家科研机构和一些地方实验室对-80℃超低温样本库需求量大增，用以保存生物制品、化学试剂、血浆、疫苗、菌种和生物样本等。这时，开发人员开始探索使用节能和绿色的变频压机应用在超低温产品，使超低温产品不仅在性能上满足用户需求。
4.市场现有超低温产品大多采用定频压机多级复叠系统，用以达到超低温性能。在这种复叠系统中，定频压机频繁启停，不仅耗能大，不绿色，还对压缩机的使用寿命产生极大影响。
5.现有多级复叠系统中，压机和管道多而繁琐，对超低温产品的空间要求高，不利于产品小型化。
6.现有技术存在的问题：
7.1、市场现有超低温产品大多采用定频压机多级复叠系统，用以达到超低温性能。在这种复叠系统中，定频压机频繁启停，不仅耗能大，不绿色，还对压缩机的使用寿命产生极大影响。采用变频压机进行制冷时，变频压机的制冷量将受到pwm变频信号的控制，在温差大的时候，将变频压机全速驱动，在温差小的时候，将变频压机低速驱动，保证产品均匀度一致性强，温度波动小。
8.2、现有多级复叠系统中，压机和管路多而繁琐，对超低温产品的空间要求高，不利于产品小型化。采用变频单压机进行制冷时，通过软件调节pwm驱动信号的频率，使得变频压机输出的制冷量根据需求进行有序的pid调节，提高压机制冷效率，达到超低温产品制冷性能。


技术实现要素：

9.针对现有技术中存在的上述技术问题，本发明提出了一种变频压机并联控制系统及方法，设计合理，克服了现有技术的不足，具有良好的效果。
10.为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
11.一种变频压机并联控制系统，该并联控制系统包括4套并联控制的系统，每套独立运行，每套均包括变频压机、冷凝器、毛细管和蒸发器；变频压机、冷凝器、毛细管和蒸发器通过管路依次连接；
12.变频压机，被配置为用于将高温高压的制冷剂以气体形式排出；
13.冷凝器，被配置为用于将高温高压的气体转化为高温高压的液体；
14.毛细管，被配置为用于将高温高压的液体转换为气液两相混合体；
15.蒸发器，被配置为用于对气液两相混合体进行换热处理；
16.控制信号通过调节不同频率的pwm信号，驱动变频压机在不同转速下，将高温高压的制冷剂以气体形式排出，冷凝器将高温高压的气体转化为高温高压的液体后，经由毛细管节流转换为气液两相混合体，最后再经过蒸发器换热后，进入变频压机，完成一个工作循环。
17.优选地，该并联控制系统内设置有样本区、缓冲区和存储区；放置样本的地方为样本区，样本区由4路变频压机共同作用进行制冷；从室外进入到样本区中间的一个过渡区为缓冲区，缓冲区由1路变频压机进行制冷；样本区内的一部分区域为存储区。
18.优选地，存储区内设置有多个温度传感器，用于检测存储区内温度。
19.优选地，该并联控制系统配置有可编程逻辑控制器plc，plc用于输出不同频率的pwm 信号，plc通过其内部寄存器记录各个端口的驱动时间，用以累计各路压缩机的工作时间。
20.此外，本发明还提到一种变频压机并联控制方法，该方法采用如上所述的变频压机并联控制系统，具体包括如下步骤：
21.步骤1：开始；
22.步骤2：温度检测和比较；
23.t0为产品设定温度；t1为产品设定温差；ts为产品存储区内传感器的温度，当存储区有多个温度传感器时，ts为这多个传感器的平均值；
24.当ts≥t0 t1时，4台变频压机全数启动，且pwm驱动方波频率f为变频压机最大频率驱动方波，即f＝fmax；
25.当t0≤ts＜t0 t1时，累计运行时间最长的2台变频压机休息，其它2台变频压机继续运行，且pwm驱动方波频率f为：f＝f’ (ts-ts’)*fr，f每60s变化一次；
26.其中，f为当前计算频率，f’为上次计算频率，ts为当前控制传感器的检测值，ts’为上次控制传感器的检测值，fr为频率系数，各变频压机运行时间记录在可编程逻辑控制器的内部寄存器中，每8个小时进行一次比对，保证每次比对后运行的三台压机都是累计运行时间最小的；
27.当t0-t1/2≤ts＜t0时，1台运行的变频压机以最低pwm驱动频率运行，即f＝fmin；
28.当ts＜t0-t1/2时，所有变频压机同时停机，直至ts≥t0 t1/2时，运行时间最短的2 台变频压机启动。
29.本发明所带来的有益技术效果：
30.本发明控制精度高，有不同的制冷区间，最大效率利用变频压机的制冷特性；
31.本发明节能环保，避免了压机的频繁启停，在实现产品制冷性能要求的前提下，同时提高了压机的使用寿命；
32.本发明将适用于多组变频压机同时控制，可复制和可迭代程度高，根据压机组数不同，只需在软件上进行分别设置，可移植性性高。
附图说明
33.图1为本发明并联控制系统的结构示意图；
34.图2为4台变频压机的制冷电气图；
35.图3为4台变频压机的控制原理图；
36.图4为本发明方法流程图。
具体实施方式
37.下面结合附图以及具体实施方式对本发明作进一步详细说明：
38.实施例1：
39.如图1所示，一种变频压机并联控制系统，该并联控制系统包括4套并联控制的系统，每套独立运行，每套均包括变频压机(压缩机)、冷凝器、毛细管和蒸发器；变频压机、冷凝器、毛细管和蒸发器通过管路依次连接；
40.变频压机，被配置为用于将高温高压的制冷剂以气体形式排出；
41.冷凝器，被配置为用于将高温高压的气体转化为高温高压的液体；
42.毛细管，被配置为用于将高温高压的液体转换为气液两相混合体；
43.蒸发器，被配置为用于对气液两相混合体进行换热处理；
44.控制信号通过调节不同频率的pwm信号，驱动变频压机在不同转速下，将高温高压的制冷剂以气体形式排出，冷凝器将高温高压的气体转化为高温高压的液体后，经由毛细管节流转换为气液两相混合体，最后再经过蒸发器换热后，进入变频压机，完成一个工作循环。
45.该并联控制系统内设置有样本区、缓冲区和存储区；放置样本的地方为样本区，样本区由4路变频压机共同作用进行制冷；从室外进入到样本区中间的一个过渡区为缓冲区，缓冲区由1路变频压机进行制冷；样本区内的一部分区域为存储区。
46.存储区内设置有多个温度传感器，用于检测存储区内温度。
47.该并联控制系统配置有可编程逻辑控制器plc，plc用于输出不同频率的pwm信号， plc通过其内部寄存器记录各个端口的驱动时间，用以累计各路压缩机的工作时间。
48.如图2所示，qf1为空气开关，控制1#系统的变频压机供电；
49.qf2为空气开关，控制2#系统的变频压机供电；
50.qf3为空气开关，控制3#系统的变频压机供电；
51.qf4为空气开关，控制4#系统的变频压机供电。
52.如图3所示，4台变频压机的控制原理如下：
53.plc智能控制输出不同频率的pwm信号，驱动变频压缩机工作在不同转速，提高制冷效率。输出点2l.6通过pwm控制1#变频压缩机的转速；输出点2l.7通过pwm控制2#变频压缩机的转速；输出点3l.0通过pwm控制3#变频压缩机的转速；输出点3l.1通过pwm 控制4#变频压缩机的转速。
54.plc通过内部寄存器记录各个端口的驱动时间，用以累计各路压缩机的工作时间。
55.实施例2：
56.在上述实施例1的基础上，本发明还提到一种变频压机并联控制方法，其流程如图4所示，具体包括如下步骤：
57.步骤1：开始；
58.步骤2：温度检测和比较；
59.t0为产品设定温度；t1为产品设定温差；ts为产品存储区内传感器的温度，当存储区有多个温度传感器时，ts为这多个传感器的平均值；
60.当ts≥t0 t1时，4台变频压机全数启动，且pwm驱动方波频率f为变频压机最大频率驱动方波，即f＝fmax；
61.当t0≤ts＜t0 t1时，累计运行时间最长的2台变频压机休息，其它2台变频压机继续运行，且pwm驱动方波频率f为：f＝f’ (ts-ts’)*fr，f每60s变化一次；
62.其中，f为当前计算频率，f’为上次计算频率，ts为当前控制传感器的检测值，ts’为上次控制传感器的检测值，fr为频率系数，各变频压机运行时间记录在可编程逻辑控制器的内部寄存器中，每8个小时进行一次比对，保证每次比对后运行的三台压机都是累计运行时间最小的；
63.当t0-t1/2≤ts＜t0时，1台运行的变频压机以最低pwm驱动频率运行，即f＝fmin；
64.当ts＜t0-t1/2时，所有变频压机同时停机，直至ts≥t0 t1/2时，运行时间最短的2 台变频压机启动。
65.当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。