一种热泵系统的电子膨胀阀控制方法、装置及低温空气源热泵与流程

【】本发明涉及低温空气源热泵控制技术，尤其涉及一种热泵系统的电子膨胀阀控制方法、装置及低温空气源热泵。

背景技术

0、背景技术：

1、热泵作为一种节能技术受到了世界各国的普遍重视，而空气源热泵可从环境大气中吸取丰富的低品位能量，使用方便、安装费用较低，因此空气源热泵成为热泵诸多型式中应用最为广泛的一种。

2、工作时，空气源热泵装置通常会采用温度传感器对热泵系统的吸气温度、排气温度等参数采集，并控制电子膨胀阀开度来控制热泵系统的冷媒循环量。

3、在低温环境下使用时，电子膨胀阀根据过热度等温度条件控制开度，由于热泵系统冷媒循环的滞后性大、阻尼特性明显的特点，特别容易在低环境温度、高水温使用的场景出现电子膨胀阀的开度反复过调波动的情况，此时，由于预选的电子膨胀阀的口径较大，同样的开度变化，都会对整个系统造成很大的影响，造成系统的波动。而且，冷媒量调节不稳定会影响系统的温度控制稳定性，长期使用波动会影响热泵装置的可靠性；尤其是在启动过程中，排气温度震荡波动，会导致整个系统的可靠性变差。

技术实现思路

0、技术实现要素：

1、本发明提供一种热泵系统的电子膨胀阀控制方法、装置及低温空气源热泵，通过对电子膨胀阀周期内波动步数的变化速率进行自动调节，用于解决低温空气源热泵在某些使用场合需要高稳定性的系统参数控制，避免因电子膨胀阀调节波动导致系统温度、功率等参数波动引起的系统不稳定问题。

2、本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

3、一种热泵系统的电子膨胀阀控制方法，该热泵系统包括设置在室外的第一换热器、采用水泵机组水冷换热的第二换热器、压缩机、用于对所述压缩机补气的第三换热器、设置在所述第一换热器和第三换热器之间的第一电子膨胀阀和设置在所述第三换热器与所述第二换热器之间的第二电子膨胀阀，所述压缩机通过冷媒管路和四通阀连接于所述第一换热器与所述第二换热器之间；所述电子膨胀阀控制方法包括以下步骤：

4、步骤s1，热泵机组启动后开机运行，压缩机启动运行一段时间后控制器采集参数；

5、所述控制器采集的参数包括：

6、本周期采集第一电子膨胀阀的最大波动步数b大n；

7、本周期采集第一电子膨胀阀最小波动步数b小n；

8、本周期采集第一电子膨胀阀最大波动步数b大n时刻t大n；

9、本周期采集第一电子膨胀阀最小波动步数b小n时刻t小n；

10、本周期采集第一电子膨胀阀最大波动步数b大n时刻过热度参数p大n；

11、本周期采集第一电子膨胀阀最小波动步数b小n时刻过热度参数p小n；

12、上一次波动周期采集第一电子膨胀阀最大波动步数b大n-1；

13、上一次波动周期采集第一电子膨胀阀最小波动步数b小n-1；

14、上一次波动周期采集第一电子膨胀阀最大波动步数b大n-1时刻t大n-1；

15、上一次波动周期采集第一电子膨胀阀最小波动步数b小n-1时刻t小n-1；

16、上一次波动周期采集第一电子膨胀阀最大波动步数b大n-1时刻过热度参数p大n-1；

17、上一次波动周期采集第一电子膨胀阀最小波动步数b小n-1时刻过热度参数p小n-1；

18、其中，本周期指代控制器采集的第一电子膨胀阀从最大开度到最小开度过程，或者第一电子膨胀阀从最小开度到最大开度过程，本周期由控制器自动计算第一电子膨胀阀动作次数识别到；且根据控制器控制热泵系统的迟滞性，控制过程一般满足如下规律：下一周期的第一电子膨胀阀最大开度≤本周期的第一电子膨胀阀最大开度，下一周期的第一电子膨胀阀最小开度≥本周期的第一电子膨胀阀最小开度；

19、步骤s2，第一电子膨胀阀根据pid自动运行调节

20、压缩机、第一电子膨胀阀根据相应pid控制条件自动调节，当压缩机运行稳定后，第一电子膨胀阀按照下述判断进行稳定性调节；

21、步骤s3，进行一级判定条件；

22、当第一电子膨胀阀波动步数的正反动作次数b(n)的绝对值|b(n)|≤b1,则说明第一电子膨胀阀是在目标值附近振荡动作；

23、否则，则返回步骤s2中的第一电子膨胀阀根据pid控制条件自动运行调节；

24、步骤s4，同步进行二级判定条件；

25、当第一电子膨胀阀在目标值附近振荡动作时，依次进行下列动作：

26、当第一电子膨胀阀不在目标值附近振荡动作时，则直接返回至所述步骤s2；

27、步骤s4.1.1，当第一电子膨胀阀波动步数的正反动作次数c(n)的绝对值|c(n)|≤|a【(t大n-1-t大n)+(t小n-1-t小n)】+b2|时，则说明第一电子膨胀阀有小范围波动趋势；满足上述条件后，第一电子膨胀阀开始进行稳定性调节；

28、步骤s4.1.2，此时，第一电子膨胀阀的调节速度会减缓到预设初始调节周期va，且第一电子膨胀阀每次最多调节w1步；

29、步骤s4.1.3，运行va时间后，检测过热度的偏差是否在环温、水温的拟合目标过热度值范围内；

30、当|p实际过热度-p目标过热度|<过热度偏差上限值，过热度偏差上限值根据d*th2+e*ts2+f*th+g*ts+h公式计算而得，则第一电子膨胀阀的调节速率受过热度变化率的影响进行调节周期修正；此处为过热度目标识别，热泵系统在合适的过热度范围内运行能提高可靠性，过热度拟合值由过热度偏差上限值的公式计算而来，此处关联环温值、水温值；

31、当|p实际过热度-p目过热度|不在上述限定范围内，则返回至步骤s4.1.2重新判定；

32、步骤s4.1.4，第一电子膨胀阀按调节周期vj＝vj-1*k进行调节修正，之后第一电子膨胀阀按照vj的调节周期进行调节，且第一电子膨胀阀每次最大调节w2步；其中，该步骤中初次计算时vj-1＝va，pi表示vj-1时间后控制器采集到的实时过热度参数，pj-1表示vj-1时间时控制器采集到的实时过热度参数；而且，该步骤中要满足以下条件：

33、①当(pj-pj-1)/vj-1＞v1时，k＝1+【(p大n-1-p小n-1)/(t大n-1-t小n-1)】/【(p大n-p小n)/(t大n-t小n)】；

34、②当v2<(pj-pj-1)/vj-1≤v1时，k＝k1；

35、③当v3<(pj-pj-1)/vj-1≤v2时，k＝k2；

36、④当v4<(pj-pj-1)/vj-1≤v3时，k＝k3；

37、⑤当(pj-pj-1)/vj-1≤v4时，k＝k4；

38、步骤s4.2.1，|a【(t大n-1-t大n)+(t小n-1-t小n)】+b2|≤当第一电子膨胀阀波动步数的正反动作c(n)次数的绝对值|c(n)|≤|a【(t大n-1-t大n)+(t小n-1-t小n)】+b3|时，则说明第一电子膨胀阀有大步数波动趋势；满足上述条件后，电子膨胀阀开始进行稳定性调节；

39、步骤s4.2.2，此时，第一电子膨胀阀的调节速度会减缓到预设初始调节周期vb，且膨胀阀每次最多调节w1步；

40、步骤s4.2.3，运行vb时间后，检测过热度的偏差范围；

41、当|p实际过热度-p目标过热度|＜d*th2+e*ts2+f*th+g*ts+h，则第一电子膨胀阀的调节速率受过热度变化率的影响进行调节周期修正；

42、当|p实际过热度-p目标过热度|不在上述限定范围内，则返回至步骤s4.2.2重新判定；

43、步骤s4.2.4，第一电子膨胀阀按调节周期vj＝vj-11*k进行调节修正，之后第一电子膨胀阀按照vj的调节周期进行第一电子膨胀阀的调节，且第一电子膨胀阀每次最大调节w2步；其中，该步骤中初次计算时vj-1＝vb，pj表示vj-1时间后控制器采集到的实时过热度参数，pj-1表示vj-1时间时控制器采集到的实时过热度参数；而且，该步骤中要满足以下条件：

44、⑥当(pj-pj-1)/vj-1＞v1时，k＝1+【(p大n-1-p小n-1)/(t大n-1-t小n-1)】/【(p大n-p小n)/(t大n-t小n)】；

45、⑦当v2<(pj-pj-1)/vj-1≤v1时，k＝k5；

46、⑧当v3<(pj-pj-1)/vj-1≤v2时，k＝k6；

47、⑨当v4<(pj-pj-1)/vj-1≤v3时，k＝k7；

48、⑩当(pj-pj-1)/vj-1≤v4时，k＝k8；

49、步骤s4.3，当第一电子膨胀阀波动步数的正反动作c(n)次数的绝对值|c(n)|＞|a【(t大n-1-t大n)+(t小n-1-t小n)】+b3|时，则热泵系统维持原控制方式自动运行，自动返回至所述步骤s2，第一电子膨胀阀维持原pid自动调节方式控制；

50、其中，以上所有步骤的描述中参数表示如下：

51、b(n)表示控制器采集到的第一电子膨胀阀动作次数；

52、c(n)表示控制器采集到的第一电子膨胀阀动作次数；

53、a为正向系数；

54、b1为波动系数；

55、b2为波动系数；

56、b3为波动系数；

57、p实际过热度表示控制器采集到的实际过热度值；

58、th表示控制器采集到的实时环境温度值；

59、ts表示控制器采集到的实时水温值；

60、d为过热度系数；

61、e为过热度系数；

62、f为过热度系数；

63、g为过热度系数；

64、h为过热度系数；

65、vj为计算目标调阀周期；

66、vj-1为计算上一次采样的目标调阀周期；

67、va初始调节周期；

68、vb初始调节周期；

69、v1为调阀周期时间边界值；

70、v2为调阀周期时间边界值；

71、v3为调阀周期时间边界值；

72、v4为调阀周期时间边界值；

73、w1为调阀步数；

74、w2为调阀步数；

75、k为过热度系数；

76、k1为调阀周期系数；

77、k2为调阀周期系数；

78、k3为调阀周期系数；

79、k4为调阀周期系数；

80、k5为调阀周期系数；

81、k6为调阀周期系数；

82、k7为调阀周期系数；

83、k8为调阀周期系数。

84、进一步地，还包括：

85、a为正向系数，且优取值为0.5；

86、b1为波动系数，且优取值为15；

87、b2为波动系数，且优取值为5；

88、b3为波动系数，且优取值为7；

89、d为过热度系数，且优取值为0.006；

90、e为过热度系数，且优取值为0.002；

91、f为过热度系数，优取值0.015；

92、g为过热度系数，且优取值为0.001；

93、h为过热度系数，且优取值为1.2；

94、va初始调节周期，且优取值为120s；

95、vb初始调节周期，且优取值为180s；

96、v1为调阀周期时间边界值，且优取值为0.5℃/min；

97、v2为调阀周期时间边界值，且优取值为0.4℃/min；

98、v3为调阀周期时间边界值，且优取值为0.3℃/min；

99、v4为调阀周期时间边界值，且优取值为0.2℃/min；

100、w1为调阀步数，且优取值为2；

101、w2为调阀步数，且优取值为1；

102、k1为调阀周期系数，且优取值为1.3；

103、k2为调阀周期系数，且优取值为1.2；

104、k3为调阀周期系数，且优取值为1.1；

105、k4为调阀周期系数，且优取值为1；

106、k5为调阀周期系数，且优取值为1.5；

107、k6为调阀周期系数，且优取值为1.4；

108、k7为调阀周期系数，且优取值为1.2；

109、k8为调阀周期系数，且优取值为1。

110、一种热泵系统的控制装置，包括：

111、存储器；和

112、耦接至所述存储器的处理器，被配置为基于存储在所述存储器中的指令，执行上述任意一项所述的一种热泵系统的电子膨胀阀控制方法。

113、一种低温空气源热泵，包括：

114、热泵系统；和根据上述所述的一种热泵系统的控制装置。

115、一种计算机可读存储介质，包括计算机程序指令，其中，所述计算机程序指令被处理器执行时实现上述任意一项所述的一种热泵系统的电子膨胀阀控制方法。

116、本发明的有益效果是：

117、通过对电子膨胀阀周期内波动步数的变化速率进行自动调节，相比传统膨胀阀调节过程能更快实现系统稳定，且根据系统过热度状态控制阀的调节速率，兼顾系统高可靠性运行；可以有效解决低温空气源热泵在低环境温度高水温使用场景时系统运行不稳定问题，通过优化电子膨胀阀的调节速率，实现高稳定性的系统参数控制，避免因电子膨胀阀调节波动导致系统温度、功率等参数波动引起的系统不稳定问题。