一种半导体联动压缩机控制空调系统及其控制方法

文档序号:151252 发布日期:2021-10-26 浏览:25次 >En<

阅读说明:本技术 一种半导体联动压缩机控制空调系统及其控制方法 (Semiconductor linkage compressor control air conditioning system and control method thereof ) 是由 冯瑞峰 贠利民 罗申国 龚永平 朱宝仁 吴建义 王康成 冯瑞强 于 2021-07-09 设计创作,主要内容包括:本发明一种半导体联动压缩机控制空调系统及其控制方法,属于半导体联动压缩机控制空调技术领域;所要解决的技术问题为:提供一种半导体联动压缩机控制空调系统的控制方法的改进;解决上述技术问题采用的技术方案为:包括如下步骤:由控制器控制四通换向阀的接口连通模式;由控制器向半导体换热模块发送控制信号,进行半导体换热模块与变频压缩机联动调控的预启动;由控制器向变频压缩机发送启动指令;变频压缩机启动后根据排气温度信号由控制器调控变频压缩机的运行频率;变频压缩机启动后,由控制器根据变频压缩机排气温度信号控制半导体换热模块的通电强弱;本发明应用于空调。(The invention relates to a semiconductor linkage compressor control air conditioner system and a control method thereof, belonging to the technical field of semiconductor linkage compressor control air conditioners; the technical problem to be solved is as follows: the improvement of a control method for controlling the air conditioning system by the semiconductor linkage compressor is provided; the technical scheme for solving the technical problems is as follows: the method comprises the following steps: the controller controls the interface communication mode of the four-way reversing valve; the controller sends a control signal to the semiconductor heat exchange module to perform linked regulation and control pre-starting of the semiconductor heat exchange module and the variable frequency compressor; sending a starting instruction to the variable frequency compressor by the controller; after the variable frequency compressor is started, the operating frequency of the variable frequency compressor is regulated and controlled by the controller according to the exhaust temperature signal; after the variable frequency compressor is started, the controller controls the power-on strength of the semiconductor heat exchange module according to the exhaust temperature signal of the variable frequency compressor; the invention is applied to air conditioners.)

一种半导体联动压缩机控制空调系统及其控制方法

技术领域

本发明一种半导体联动压缩机控制空调系统及其控制方法,属于半导体联动压缩机控制空调系统及其控制方法技术领域。

背景技术

空调是一种用于调控环境温度的装置,目前市面上使用的空调系统主要由室内热交换机和室外热交换机组成,在使用时可以通过室外热交换机中设置的压缩机高耗能来对制冷剂的温度进行调控,从而间接地改变室内环境温度,但是现有的空调系统的控制参数包含了传感器获取的空调外部即自然环境的参数,传感器容易受到外界的风霜雨雪的干扰,导致获取的参数不准确,从而空调运行的不精确,并且现有空调系统的制冷制热逻辑为单独运行的两套控制逻辑,在制冷制热两种工况转换下空调系统的可靠性较低,因此,提出了一种半导体联动压缩机控制空调系统及其控制方法。

发明内容

本发明为了克服现有技术中存在的不足,所要解决的技术问题为:提供一种半导体联动压缩机控制空调系统结构的改进及其控制方法的改进。

为了解决上述技术问题,本发明采用的技术方案为:一种半导体联动压缩机控制空调系统,包括变频压缩机、四通换向阀、室外侧换热器、室内侧换热器、控制器,所述变频压缩机外接管路通过四通换向阀分别与室外侧换热器、室内侧换热器相连,所述室外侧换热器连接管路通过电子膨胀阀与室内侧换热器相连,所述四通换向阀包括a、b、c、d四个接口,其中a接口与变频压缩机相连,b接口连接室外侧换热器后串接第一半导体换热模块、电子膨胀阀、第二半导体换热模块与室内侧换热器相连,c接口连接第一半导体模块后与变频压缩机相连,d接口连接第二半导体模块后与室内侧换热器相连;

所述控制器通过导线和通讯线分别与变频压缩机、四通换向阀、电子膨胀阀、第一半导体换热模块、第二半导体换热模块的控制端相连,分别由控制器调节变频压缩机的运行频率、四通换向阀的接口连通模式、电子膨胀阀的开度、第一半导体换热模块、第二半导体换热模块的直流电流强弱和方向。

所述第一半导体换热模块、第二半导体换热模块均包括一对结构相同的换热组件,其中设置在靠近室外侧换热器一侧的换热组件为室外侧换热组件,设置在靠近室内侧换热器一侧的换热组件为室内侧换热组件,室外侧换热组件与室内侧换热组件能够独立控制;

所述换热组件包括换热基底,所述换热基底内部并联排布设置有多个半导体制冷片阵列,所述换热基底的两端均设置有槽道。

一种半导体联动压缩机控制空调系统的控制方法,包括如下步骤:

步骤一:由控制器控制四通换向阀的接口连通模式;

步骤二:由控制器向第一半导体换热模块、第二半导体换热模块发送控制信号,控制第一半导体换热模块、第二半导体换热模块内部的直流电流向,并接通第一半导体换热模块、第二半导体换热模块额定电流值的10%,进行第一半导体换热模块、第二半导体换热模块与变频压缩机联动调控的预启动;

步骤三:由控制器向变频压缩机发送启动指令,变频压缩机向控制器反馈启动力矩占据额定力矩比例,再由控制器命令变频压缩机压缩启动速度;

步骤四:变频压缩机启动后以1-3分钟每次的频率反馈排气温度信号给控制器,再由控制器发送控制指令,以1-3分钟每次的频率调控变频压缩机的运行频率;

步骤五:变频压缩机启动后,以1-3分钟每次的频率,由控制器根据变频压缩机排气温度信号控制第一半导体换热模块、第二半导体换热模块的通电强弱。

所述步骤二之前先运行第一半导体换热模块、第二半导体换热模块的自身保护控制逻辑:具体过程如下:

控制器命令通电电流不超过第一半导体换热模块、第二半导体换热模块最大允许电流的90%;

正方向通电第一半导体换热模块、第二半导体换热模块,控制器以设定频率监控四通换向阀与室内侧换热器连接管路侧制热温度,当制热温度≥50℃且持续时间超过2min时,通电电流减少至最近反馈电流值的50%;

当制热温度≥60℃且持续时间超过4min时,控制器强制停止对第一半导体换热模块、第二半导体换热模块供电;

当制热侧温度<50℃且持续时间超过4min时,若压缩机系统还在运行,则控制器命令以第一半导体换热模块、第二半导体换热模块额定电流值10%的预启动电流自动重启。

所述步骤一中四通换向阀的接口连通模式包括制冷模式和制热模式,其中制冷模式的接口连通结构为a与d接口连通、b与c接口连通,制热模式的接口连通结构为a与d接口连通、b与c接口连通。

所述步骤三具体控制过程为:

当变频压缩机反馈启动力矩≤额定力矩×40%,按照额定力矩×50%的启动力矩启动变频压缩机;

当变频压缩机反馈启动力矩满足额定力矩×40%<启动力矩≤额定力矩×70%,按照额定力矩×80%的启动力矩启动变频压缩机;

当变频压缩机反馈启动力矩满足额定力矩×70%<启动力矩≤额定力矩×110%,按照额定力矩启动变频压缩机;

当变频压缩机反馈启动力矩>额定力矩×110%,控制器不启动变频压缩机,并报液击压缩预警和转子故障预警。

所述步骤四具体控制过程为:

变频压缩机的初始频率为频率f=D(Td-Ts)3+E(Td-Ts)2+F(Td-Ts)+G,式中D、E、F、G是常系数,Td是排气温度,Ts是吸气温度;

当变频压缩机的排气温度Td≤80℃时,进入快速升频模式,由控制器命令变频压缩机的升频速度为3±1.5Hz/s;

当变频压缩机的排气温度80℃<Td≤85℃时,进入慢速升频模式,由控制器命令变频压缩机的升频速度为1±0.5Hz/s;

当变频压缩机的排气温度85℃<Td≤100℃时,进入频率维持模式,由控制器命令变频压缩机的频率维持当前不变;

当变频压缩机的排气温度100℃<Td≤110℃且持续时间超过2±1min时,进入慢速降频模式,由控制器命令变频压缩机的降频速度为1±0.5Hz/s;

当变频压缩机的排气温度110℃<Td≤115℃且持续时间超过1±0.5min时,进入快速降频模式,由控制器命令变频压缩机的降频速度为5±2.5Hz/s;

当变频压缩机的排气温度Td>115℃且持续时间超过1±0.5min时,进入暂停保护模式,由控制器暂时停止变频压缩机的运转,继续监测排气温度Td;

当变频压缩机的排气温度Td<105℃且持续时间超过1±0.5min时,进入自动重启模式,由控制器自动重启变频压缩机的慢速降频模式运行,变频压缩机的初始频率为频率f=D(Td-Ts)3+E(Td-Ts)2+F(Td-Ts)+G,式中D、E、F、G是常系数,Td是排气温度,Ts是吸气温度;

当变频压缩机的排气温度Td>115℃且持续时间超过4±2min时,进入断电停机保护模式,无法自动重启,只能手动上电重启,根据手动上电时的变频压缩机的吸气温度Ts和排气温度Td,进入相应的初始频率,初始频率为频率f=D(Td-Ts)3+E(Td-Ts)2+F(Td-Ts)+G,式中D、E、F、G是常系数;

当变频压缩机的运行频率变化过程经过共振频率点A、B、C时,控制器命令变频压缩机以A+2Hz、B+2Hz、C+2Hz的频率运行;

当变频压缩机的运行频率变化过程经过回油频率点H、I、J时,控制器命令变频压缩机以H、I、J的频率持续运行3±1.5分钟;

变频压缩机的最高运行频率由控制器限制在最高允许频率的95%。

所述步骤五具体控制过程为:

当变频压缩机的排气温度Td≤80℃时,进入快速升电流模式,由控制器命令第一半导体换热模块、第二半导体换热模块的升电流速度为0.3±0.15A/s;

当变频压缩机的排气温度80℃<Td≤85℃时,进入慢速升电流模式,由控制器命令第一半导体换热模块、第二半导体换热模块的升电流速度为0.1±0.05A/s;

当变频压缩机的排气温度85℃<Td≤100℃时,进入电流维持模式,由控制器命令第一半导体换热模块、第二半导体换热模块的电流维持当前不变;

当变频压缩机的排气温度100℃<Td≤110℃且持续时间超过2±1min时,进入慢速降电流模式,由控制器命令第一半导体换热模块、第二半导体换热模块的降电流速度为0.1±0.05A/s;

当变频压缩机的排气温度110℃<Td≤115℃且持续时间超过1±0.5min时,进入快速降电流模式,由控制器命令第一半导体换热模块、第二半导体换热模块的降电流速度为0.5±0.25A/s;

当变频压缩机的排气温度Td>115℃且持续时间超过1±0.5min时,进入暂停保护模式,由控制器暂时停止对第一半导体换热模块、第二半导体换热模块的供电,继续监测排气温度Td;

当变频压缩机的排气温度Td<105℃且持续时间超过1±0.5min时,进入自动重启模式,由控制器自动重启第一半导体换热模块、第二半导体换热模块的快速降电流模式运行,第一半导体换热模块、第二半导体换热模块的初始电流值为控制器记忆的进入暂停保护模式前的电流值;

当变频压缩机的排气温度Td>115℃且持续时间超过4±2min时,进入断电停机保护模式,无法自动重启,只能手动上电重启,第一半导体换热模块、第二半导体换热模块的重启电流值是额定电流值的10%,进行第一半导体换热模块、第二半导体换热模块与变频压缩机联动调控的预启动。

所述第一半导体换热模块、第二半导体换热模块额定电流值具体为4-8A。

本发明相对于现有技术具备的有益效果为:本发明提供的半导体联动压缩机控制空调系统结构的改进及其控制方法具备如下优点:1、系统功能可靠性提高,半导体联动压缩机控制,双动力、双保险;2、输入自变量全是系统内部参数,无外界环境参数,传感器工作可靠性提高,无外界风霜雨雪自然条件对传感器信号的干扰,系统控制更准确,系统运行更节能;3、制冷制热控制逻辑整合成为一套控制逻辑,工况转换不易报错,控制可靠性提高。

附图说明

下面结合附图对本发明做进一步说明:

图1为本发明空调系统的结构示意图;

图2为本发明空调系统中采用的第一、第二半导体换热模块的侧视图;

图3为本发明第一、第二半导体换热模块的制冷剂管路在换热基底内部并联排布的俯视透视图;

图4为适用于本发明空调控制方法的另一种半导体联动压缩机控制空调系统的结构示意图;

图中:1为变频压缩机、2为四通换向阀、3为室外侧换热器、41为第一半导体换热模块、42为第二半导体换热模块、5为电子膨胀阀、6为室内侧换热器、7为换热基底、8为半导体制冷片阵列、9为控制器。

具体实施方式

如图1至图4所示,本发明一种半导体联动压缩机控制空调系统,包括变频压缩机1、四通换向阀2、室外侧换热器3、室内侧换热器6、控制器9,所述变频压缩机1外接管路通过四通换向阀2分别与室外侧换热器3、室内侧换热器6相连,所述室外侧换热器3连接管路通过电子膨胀阀5与室内侧换热器6相连,所述四通换向阀2包括a、b、c、d四个接口,其中a接口与变频压缩机1相连,b接口连接室外侧换热器3后串接第一半导体换热模块41、电子膨胀阀5、第二半导体换热模块42与室内侧换热器6相连,c接口连接第一半导体模块41后与变频压缩机1相连,d接口连接第二半导体模块42后与室内侧换热器6相连;

所述控制器9通过导线和通讯线分别与变频压缩机1、四通换向阀2、电子膨胀阀5、第一半导体换热模块41、第二半导体换热模块42的控制端相连,分别由控制器9调节变频压缩机1的运行频率、四通换向阀2的接口连通模式、电子膨胀阀5的开度、第一半导体换热模块41、第二半导体换热模块42的直流电流强弱和方向。

所述第一半导体换热模块41、第二半导体换热模块42均包括一对结构相同的换热组件,其中设置在靠近室外侧换热器3一侧的换热组件为室外侧换热组件,设置在靠近室内侧换热器6一侧的换热组件为室内侧换热组件,室外侧换热组件与室内侧换热组件能够独立控制;

所述换热组件包括换热基底7,所述换热基底7内部并联排布设置有多个半导体制冷片阵列8,所述换热基底7的两端均设置有槽道。

所述换热基底7具体为由碳纤维材料制成的换热结构件。

一种半导体联动压缩机控制空调系统的控制方法,包括如下步骤:

步骤一:由控制器9控制四通换向阀2的接口连通模式;

步骤二:由控制器9向第一半导体换热模块41、第二半导体换热模块42发送控制信号,控制第一半导体换热模块41、第二半导体换热模块42内部的直流电流向,并接通第一半导体换热模块41、第二半导体换热模块42额定电流值的10%,进行第一半导体换热模块41、第二半导体换热模块42与变频压缩机1联动调控的预启动;

步骤三:由控制器9向变频压缩机1发送启动指令,变频压缩机1向控制器9反馈启动力矩占据额定力矩比例,再由控制器9命令变频压缩机1压缩启动速度;

步骤四:变频压缩机1启动后以1-3分钟每次的频率反馈排气温度信号给控制器9,再由控制器9发送控制指令,以1-3分钟每次的频率调控变频压缩机1的运行频率;

步骤五:变频压缩机1启动后,以1-3分钟每次的频率,由控制器9根据变频压缩机1排气温度信号控制第一半导体换热模块41、第二半导体换热模块42的通电强弱。

所述步骤二之前先运行第一半导体换热模块41、第二半导体换热模块42的自身保护控制逻辑:具体过程如下:

控制器9命令通电电流不超过第一半导体换热模块41、第二半导体换热模块42最大允许电流的90%;

正方向通电第一半导体换热模块41、第二半导体换热模块42,控制器9以设定频率监控四通换向阀2与室内侧换热器6连接管路侧制热温度,当制热温度≥50℃且持续时间超过2min时,通电电流减少至最近反馈电流值的50%;

当制热温度≥60℃且持续时间超过4min时,控制器9强制停止对第一半导体换热模块41、第二半导体换热模块42供电;

当制热侧温度<50℃且持续时间超过4min时,若压缩机系统还在运行,则控制器9命令以第一半导体换热模块41、第二半导体换热模块42额定电流值10%的预启动电流自动重启。

所述步骤一中四通换向阀2的接口连通模式包括制冷模式和制热模式,其中制冷模式的接口连通结构为a与d接口连通、b与c接口连通,制热模式的接口连通结构为a与d接口连通、b与c接口连通。

所述步骤三具体控制过程为:

当变频压缩机1反馈启动力矩≤额定力矩×40%,按照额定力矩×50%的启动力矩启动变频压缩机1;

当变频压缩机1反馈启动力矩满足额定力矩×40%<启动力矩≤额定力矩×70%,按照额定力矩×80%的启动力矩启动变频压缩机1;

当变频压缩机1反馈启动力矩满足额定力矩×70%<启动力矩≤额定力矩×110%,按照额定力矩启动变频压缩机1;

当变频压缩机1反馈启动力矩>额定力矩×110%,控制器9不启动变频压缩机1,并报液击压缩预警和转子故障预警。

所述步骤四具体控制过程为:

变频压缩机1的初始频率为频率f=D(Td-Ts)3+E(Td-Ts)2+F(Td-Ts)+G,式中D、E、F、G是常系数,Td是排气温度,Ts是吸气温度;

当变频压缩机1的排气温度Td≤80℃时,进入快速升频模式,由控制器9命令变频压缩机1的升频速度为3±1.5Hz/s;

当变频压缩机1的排气温度80℃<Td≤85℃时,进入慢速升频模式,由控制器9命令变频压缩机1的升频速度为1±0.5Hz/s;

当变频压缩机1的排气温度85℃<Td≤100℃时,进入频率维持模式,由控制器9命令变频压缩机1的频率维持当前不变;

当变频压缩机1的排气温度100℃<Td≤110℃且持续时间超过2±1min时,进入慢速降频模式,由控制器9命令变频压缩机1的降频速度为1±0.5Hz/s;

当变频压缩机1的排气温度110℃<Td≤115℃且持续时间超过1±0.5min时,进入快速降频模式,由控制器9命令变频压缩机1的降频速度为5±2.5Hz/s;

当变频压缩机1的排气温度Td>115℃且持续时间超过1±0.5min时,进入暂停保护模式,由控制器9暂时停止变频压缩机1的运转,继续监测排气温度Td;

当变频压缩机1的排气温度Td<105℃且持续时间超过1±0.5min时,进入自动重启模式,由控制器9自动重启变频压缩机1的慢速降频模式运行,变频压缩机1的初始频率为频率f=D(Td-Ts3+E(Td-Ts2+F(Td-Ts+G,式中D、E、F、G是常系数,Td是排气温度,Ts是吸气温度;

当变频压缩机1的排气温度Td>115℃且持续时间超过4±2min时,进入断电停机保护模式,无法自动重启,只能手动上电重启,根据手动上电时的变频压缩机1的吸气温度Ts和排气温度Td,进入相应的初始频率,初始频率为频率f=D(Td-Ts)3+E(Td-Ts)2+F(Td-Ts)+G,式中D、E、F、G是常系数;

当变频压缩机1的运行频率变化过程经过共振频率点A、B、C时,控制器9命令变频压缩机1以A+2Hz、B+2Hz、C+2Hz的频率运行;

当变频压缩机1的运行频率变化过程经过回油频率点H、I、J时,控制器9命令变频压缩机1以H、I、J的频率持续运行3±1.5分钟;

变频压缩机1的最高运行频率由控制器9限制在最高允许频率的95%。

所述步骤五具体控制过程为:

当变频压缩机1的排气温度Td≤80℃时,进入快速升电流模式,由控制器9命令第一半导体换热模块41、第二半导体换热模块42的升电流速度为0.3±0.15A/s;

当变频压缩机1的排气温度80℃<Td≤85℃时,进入慢速升电流模式,由控制器9命令第一半导体换热模块41、第二半导体换热模块42的升电流速度为0.1±0.05A/s;

当变频压缩机1的排气温度85℃<Td≤100℃时,进入电流维持模式,由控制器9命令第一半导体换热模块41、第二半导体换热模块42的电流维持当前不变;

当变频压缩机1的排气温度100℃<Td≤110℃且持续时间超过2±1min时,进入慢速降电流模式,由控制器9命令第一半导体换热模块41、第二半导体换热模块42的降电流速度为0.1±0.05A/s;

当变频压缩机1的排气温度110℃<Td≤115℃且持续时间超过1±0.5min时,进入快速降电流模式,由控制器9命令第一半导体换热模块41、第二半导体换热模块42的降电流速度为0.5±0.25A/s;

当变频压缩机1的排气温度Td>115℃且持续时间超过1±0.5min时,进入暂停保护模式,由控制器9暂时停止对第一半导体换热模块41、第二半导体换热模块42的供电,继续监测排气温度Td;

当变频压缩机1的排气温度Td<105℃且持续时间超过1±0.5min时,进入自动重启模式,由控制器9自动重启第一半导体换热模块41、第二半导体换热模块42的快速降电流模式运行,第一半导体换热模块41、第二半导体换热模块42的初始电流值为控制器9记忆的进入暂停保护模式前的电流值;

当变频压缩机1的排气温度Td>115℃且持续时间超过4±2min时,进入断电停机保护模式,无法自动重启,只能手动上电重启,第一半导体换热模块41、第二半导体换热模块42的重启电流值是额定电流值的10%,进行第一半导体换热模块41、第二半导体换热模块42与变频压缩机1联动调控的预启动。

所述第一半导体换热模块41、第二半导体换热模块42额定电流值具体为4-8A。

图4为适用于本发明的另一种半导体联动控制空调系统的结构图,两个半导体换热模块为串联连接,具体结构为:包括变频压缩机1、四通换向阀2、室外侧换热器3、室内侧换热器6、控制器9,变频压缩机1外接管路通过四通换向阀2分别与室外侧换热器3、室内侧换热器/6相连,室外侧换热器3连接管路通过电子膨胀阀5与室内侧换热器6相连,四通换向阀2与室内侧换热器6连接的管路上还串接有两个半导体换热模块4,室外侧换热器3与室内侧换热器6连接的管路上还串接有两个半导体换热模块4。

下面根据具体的实施例对本发明的方法进行进一步说明。

实施例1,实施例1中提供了本发明控制方法的最佳实施例,具体步骤如下。

一种半导体联动压缩机控制空调系统的控制方法,包括如下步骤:

步骤一:将四通换向阀2的a与b接口连通、c与d接口连通得到制冷模式,或将四通换向阀2的a与d接口连通、b与c接口连通得到制热模式;

步骤二:由控制器9向第一、第二半导体换热模块发送控制信号,控制半导体换热模块内部的直流电流向;

当控制半导体换热模块内部直流电的通电方向为正方向时,四通换向阀2与室内侧换热器6连接管路侧制热,室外侧换热器3与室内侧换热器6连接管路侧制冷;

当控制半导体换热模块内部直流电的通电方向为反方向时,四通换向阀2与室内侧换热器6连接管路侧制冷,室外侧换热器3与室内侧换热器6连接管路侧制热;

由控制器9向半导体换热模块发送控制信号,控制半导体换热模块内部的直流电通电方向为正方向,并接通半导体换热模块额定电流值的10%,进行半导体换热模块与变频压缩机1联动调控的预启动;其中半导体换热模块的额定电流值具体可以设置为4-8A;

步骤三:由控制器9向变频压缩机1发送启动指令,变频压缩机1向控制器9反馈启动力矩占据额定力矩比例,再由控制器9命令变频压缩机1压缩启动速度:

当变频压缩机1反馈启动力矩≤额定力矩×40%,按照额定力矩×50%的启动力矩启动变频压缩机1;

当变频压缩机1反馈启动力矩满足额定力矩×40%<启动力矩≤额定力矩×70%,按照额定力矩×80%的启动力矩启动变频压缩机1;

当变频压缩机1反馈启动力矩满足额定力矩×70%<启动力矩≤额定力矩×110%,按照额定力矩启动变频压缩机1;

当变频压缩机1反馈启动力矩>额定力矩×110%,控制器9不启动变频压缩机1,并报液击压缩预警和转子故障预警;

步骤四:变频压缩机1启动后以每2分钟1次的节奏反馈排气温度信号给控制器9,再由控制器9发送控制指令,以每2分钟1次的节奏调控变频压缩机1的运行频率:

变频压缩机1的初始频率为频率f=D(Td-Ts)3+E(Td-Ts)2+F(Td-Ts)+G,式中D、E、F、G是常系数,Td是排气温度,Ts是吸气温度;

当变频压缩机1的排气温度Td≤80℃时,进入快速升频模式,由控制器9命令变频压缩机1的升频速度为3Hz/s;

当变频压缩机1的排气温度80℃<Td≤85℃时,进入慢速升频模式,由控制器9命令变频压缩机1的升频速度为1Hz/s;

当变频压缩机1的排气温度85℃<Td≤100℃时,进入频率维持模式,由控制器9命令变频压缩机1的频率维持当前不变;

当变频压缩机1的排气温度100℃<Td≤110℃且持续时间超过2min时,进入慢速降频模式,由控制器9命令变频压缩机1的降频速度为1Hz/s;

当变频压缩机1的排气温度110℃<Td≤115℃且持续时间超过1min时,进入快速降频模式,由控制器9命令变频压缩机1的降频速度为5Hz/s;

当变频压缩机1的排气温度Td>115℃且持续时间超过1min时,进入暂停保护模式,由控制器9暂时停止变频压缩机1的运转,继续监测排气温度Td;

当变频压缩机1的排气温度Td<105℃且持续时间超过1min时,进入自动重启模式,由控制器9自动重启变频压缩机1的慢速降频模式运行,变频压缩机1的初始频率为频率f=D(Td-Ts)3+E(Td-Ts)2+F(Td-Ts)+G,式中D、E、F、G是常系数,Td是排气温度,Ts是吸气温度;

当变频压缩机1的排气温度Td>115℃且持续时间超过4min时,进入断电停机保护模式,无法自动重启,只能手动上电重启,根据手动上电时的变频压缩机1的吸气温度Ts和排气温度Td,进入相应的初始频率,初始频率为频率f=D(Td-Ts)3+E(Td-Ts)2+F(Td-Ts)+G,式中D、E、F、G是常系数;

当变频压缩机1的运行频率变化过程经过共振频率点A、B、C时,控制器9命令变频压缩机1以A+2Hz、B+2Hz、C+2Hz的频率运行,避免变频压缩机1与管路的共振,保证系统不泄漏和低噪音运行;

当变频压缩机1的运行频率变化过程经过回油频率点H、I、J时,控制器9命令变频压缩机1以H、I、J的频率持续运行3分钟,保证润滑油从室外侧换热器3与室内侧换热器6回到变频压缩机1,保证变频压缩机1的运行温度在安全范围内和润滑油品质的持续优质;

变频压缩机1的最高运行频率由控制器9限制在最高允许频率的95%;

步骤五:变频压缩机1启动后,以每2分钟1次的节奏,由控制器9根据变频压缩机1排气温度信号控制半导体换热模块的通电强弱:

当变频压缩机1的排气温度Td≤80℃时,进入快速升电流模式,由控制器9命令半导体换热模块的升电流速度为0.3A/s;

当变频压缩机1的排气温度80℃<Td≤85℃时,进入慢速升电流模式,由控制器9命令半导体换热模块的升电流速度为0.1A/s;

当变频压缩机1的排气温度85℃<Td≤100℃时,进入电流维持模式,由控制器9命令半导体换热模块的电流维持当前不变;

当变频压缩机1的排气温度100℃<Td≤110℃且持续时间超过2min时,进入慢速降电流模式,由控制器9命令半导体换热模块的降电流速度为0.1A/s;

当变频压缩机1的排气温度110℃<Td≤115℃且持续时间超过1min时,进入快速降电流模式,由控制器9命令半导体换热模块的降电流速度为0.5A/s;

当变频压缩机1的排气温度Td>115℃且持续时间超过1min时,进入暂停保护模式,由控制器9暂时停止对半导体换热模块的供电,继续监测排气温度Td;

当变频压缩机1的排气温度Td<105℃且持续时间超过1min时,进入自动重启模式,由控制器9自动重启半导体换热模块的快速降电流模式运行,半导体换热模块的初始电流值为控制器9记忆的进入暂停保护模式前的电流值;

当变频压缩机1的排气温度Td>115℃且持续时间超过4min时,进入断电停机保护模式,无法自动重启,只能手动上电重启。半导体换热模块的重启电流值是额定电流值的10%,进行半导体换热模块与变频压缩机1联动调控的预启动。

半导体换热模块需要优先满足的自身保护控制逻辑:

控制器9命令通电电流不超过半导体换热模块最大允许电流的90%;

正方向通电半导体换热模块,控制器9以每2分钟1次的节奏监控四通换向阀2与室内侧换热器6连接管路侧制热温度,当制热温度≥50℃且持续时间超过2min时,通电电流减少至最近反馈电流值的50%;

当制热温度≥60℃且持续时间超过4min时,控制器9强制停止对半导体换热模块供电。

当制热侧温度<50℃且持续时间超过4min时,若压缩机系统还在运行,则控制器9命令以半导体换热模块额定电流值10%的预启动电流自动重启。

实施例2:基于本发明提供的空调控制系统和控制方法在一定范围内进行制冷制热测试,得到相应的实验数据如下。

首先选用常规空调系统的参数如下:额定制冷量2600W,额定制冷功率780W(其中压缩机功率680W,室内外风机共100W),EER=3.33,额定制热量3700W,额定制热功率1100W(其中压缩机功率680W,电辅助加热功率320W,室内外风机共100W),COP=3.36。

本发明选用的第一半导体联动压缩机控制空调系统参数如下:额定制冷量2600W,额定制冷功率618W(其中压缩机功率350W,半导体换热模块功率168W,室内外风机共100W),EER=4.21;其中半导体换热模块与匹配常规空调子系统的制冷能力配比是3:7,即半导体换热模块的制冷能力是780W,匹配常规空调子系统的制冷能力是1820W。

本发明选用的第二半导体联动压缩机控制空调系统参数如下:额定制热量3700W,额定制热功率850W(其中压缩机功率350W,电辅助加热功率232W,半导体换热模块功率168W,室内外风机共100W),COP=4.35;其中半导体换热模块与匹配常规空调子系统的制热能力配比是3:7,即半导体换热模块的制热能力是1110W,匹配常规空调子系统的制热能力是2590W。

上述半导体联动压缩机控制空调系统选用半导体换热模块的单元规格是DC12V、5A、输入制冷剂管路系统的制冷能力200W,共用4块单元,分为室外侧换热组件两块单元、室内侧换热组件两块单元;使用时室外侧换热组件与室内侧换热组件分开供电,室外侧换热组件内部两块单元可以并联供电,增加抗故障可靠性,则室外侧换热组件总电流10A,若串联则总电流5A;室内侧换热组件内部两块单元可以并联供电,增加抗故障可靠性,则室内侧换热组件总电流10A,若串联则总电流5A;半导体换热模块的选型是基于制冷能力,若制冷能力满足要求,则制热能力一定满足要求。

进行制冷测试时的控制流程步骤如下:

步骤一:将四通换向阀2的a与b接口连通、c与d接口连通;

步骤二:由控制器9向半导体换热模块发送控制信号,控制半导体换热模块内部的直流电通电方向为正方向,并接通半导体换热模块额定电流值的10%,即2A,进行半导体换热模块与变频压缩机1联动调控的预启动;

步骤三:由控制器9向变频压缩机1发送启动指令,变频压缩机1向控制器9反馈实际启动力矩1.5N•m,占据额定力矩3N•m的50%比例,再由控制器9命令变频压缩机1压缩启动速度,即按照额定力矩×80%=2.4N•m的实际启动力矩启动变频压缩机1;

步骤四:变频压缩机1启动后以每2分钟1次的节奏反馈排气温度信号给控制器9,再由控制器9发送控制指令,以每2分钟1次的节奏调控变频压缩机1的运行频率:

变频压缩机1的初始频率为频率f=23Hz,排气温度Td=46℃,吸气温度Ts=11℃;

变频压缩机1的排气温度Td=46℃≤80℃,进入快速升频模式,由控制器9命令变频压缩机1的升频速度为3Hz/s;

步骤五:变频压缩机1启动后,以每2分钟1次的节奏,由控制器9根据变频压缩机1排气温度信号控制半导体换热模块的通电强弱:

变频压缩机1的排气温度Td=46℃≤80℃,进入快速升电流模式,由控制器9命令半导体换热模块的升电流速度为0.3A/s;

进行制热测试时的控制流程步骤如下:

步骤一:将四通换向阀2的a与d接口连通、b与c接口连通;

步骤二:由控制器9向半导体换热模块发送控制信号,控制半导体换热模块内部的直流电通电方向为正方向,并接通半导体换热模块额定电流值的10%,即2A,进行半导体换热模块与变频压缩机1联动调控的预启动;

步骤三:由控制器9向变频压缩机1发送启动指令,变频压缩机1向控制器9反馈实际启动力矩1N•m,占据额定力矩3N•m的33%比例,再由控制器9命令变频压缩机1压缩启动速度,即按照额定力矩×50%=1.5N•m的实际启动力矩启动变频压缩机1;

步骤四:变频压缩机1启动后以每2分钟1次的节奏反馈排气温度信号给控制器9,再由控制器9发送控制指令,以每2分钟1次的节奏调控变频压缩机1的运行频率:

变频压缩机1的初始频率为频率f=14Hz,排气温度Td=42℃,吸气温度Ts=9℃;

变频压缩机1的排气温度Td=42℃≤80℃,进入快速升频模式,由控制器9命令变频压缩机1的升频速度为3Hz/s;

步骤五:变频压缩机1启动后,以每2分钟1次的节奏,由控制器9根据变频压缩机1排气温度信号控制半导体换热模块的通电强弱:

变频压缩机1的排气温度Td=42℃≤80℃,进入快速升电流模式,由控制器9命令半导体换热模块的升电流速度为0.3A/s。

关于本发明具体结构需要说明的是,本发明采用的各部件模块相互之间的连接关系是确定的、可实现的,除实施例中特殊说明的以外,其特定的连接关系可以带来相应的技术效果,并基于不依赖相应软件程序执行的前提下,解决本发明提出的技术问题,本发明中出现的部件、模块、具体元器件的型号、连接方式除具体说明的以外,均属于本领域技术人员在申请日前可以获取到的已公开专利、已公开的期刊论文、或公知常识等现有技术,无需赘述,使得本案提供的技术方案是清楚、完整、可实现的,并能根据该技术手段重现或获得相应的实体产品。

最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

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