专利名称：一种基于变频压缩机的机房空调控制方法
技术领域：
本发明涉及制冷系统，更具体地说，涉及一种基于变频压缩机的机房空调控制方法。
背景技术：
机房精密空调是针对现代电子设备机房设计的专用空调，它的工作精度和可靠性都要比普通空调高得多。计算机机房中摆放计算机设备及程控交换机产品等，由大量密集电子元件组成。要提高这些设备使用的稳定及可靠性，需将环境的温度湿度严格控制在特定范围。机房专用空调在设计上采用严格控制蒸发器内蒸发压力，增大送风量使蒸发器表面温度高于空气露点温度而不除湿，产生的冷量全部用来降温，提高了工作效率，降低了湿量损失(送风量大，送风焓差减小)。因大多数机房内的电子设备均是连续运行的，工作时间长，因此要求机房专用空调在设计上可大负荷常年连续运转，并要保持极高的可靠性。舒适性空调较难满足要求， 尤其是在冬季，计算机机房因其密封性好而发热设备又多，仍需空调机组正常制冷工作，此时，一般舒适性空调由于室外冷凝压力过低已很难正常工作，机房专用空调通过可控的室外冷凝器，仍能正常保证制冷循环工作。空调制冷技术属于普通制冷范围，主要是采用液体气化制冷法，利用液体气化过程要吸收热量，而且液体表面压力不同，其沸点也不同，压力越低，沸点越低。其工作原理就是使制冷剂在压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器等热力设备中进行压缩、放热、接流和吸热四个主要的热力过程，以完成制冷循环。空调的制冷过程是将热量从一个环境搬移到另一个环境的过程。我国的电网电压为220伏、50赫兹，在这种条件下工作的空调称之为“定频空调”。由于供电频率不能改变，传统的定频空调的压缩机转速基本不变，依靠其不断地 “开、停”压缩机来调整室内温度，其一开一停之间容易造成室温忽冷忽热，并消耗较多电能，如图1所示，室温变化波动大，这样对那些精密电子设备是非常不利，影响使用寿命。在传统的空调控制中，通过检测系统的吸气压力和吸气温度，可以通过查表的方式得到系统的过热度，单独的通过系统的过热度控制电子膨胀阀的开度，会使系统过热度的控制相对滞后，很难使过热度稳定在预期的目标值附近。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的定频空调调节温度容易造成室温忽冷忽热，并消耗较多电能，及单独依靠过热度控制电子膨胀阀的开度，使系统的过热度的控制相对滞后的缺陷，提供一种可解决以上问题的基于变频压缩机的机房空调控制方法。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是提供一种基于变频压缩机的机房空调控制方法，所述机房空调包括变频压缩机、冷凝器、电子膨胀阀、蒸发器，所述方法包括以下步骤
Si、机房空调初始化，对电子膨胀阀进行归零操作；S2、开启蒸发器，根据吸气压力I^s调整蒸发器的风机风速；S3、开启变频压缩机，每隔时间t，根据室内温度Ttl和预设温度TA，调节变频压缩机的频率H ；S4、在变频压缩机开启后经过时间T2开启冷凝器，并同时开启雾化马达；每隔时间T3，根据排气压力Pd和进风温度Td对冷凝器的风机风速进行控制；S5、控制电子膨胀阀的开度Rn，采用PI控制电子膨胀阀的开度，同时，对变频压缩机频率的改变，对电子膨胀阀的开度1 作出相应的补偿。在本发明的基于变频压缩机的机房空调控制方法中，所述步骤1中还包括对所述机房空调的温度传感器、压力传感器、故障输入进行检测，如有异常，则作出相应报警及动作。在本发明的基于变频压缩机的机房空调控制方法中，所述步骤S2具体包括当吸气压力I^s低于PLl时，蒸发器开启最大送风量，即蒸发器的风机风速调至最高速；当吸气压力I^s高于PLl低于PL2时，每隔Tl时间，蒸发器增大一定的送风量，即蒸发器的风机风速上升一级，使吸气压力I3S提升到一个合理的值；当吸气压力I^s高于PL3时，蒸发器的风速根据变频压缩机的频率进行切换，每隔 Tl时间判断一次，低频开低速，高频开高速，风机和频率控制成正比；所述PLl < PL2 < PL3、Tl是预设时间。在本发明的基于变频压缩机的机房空调控制方法中，所述步骤S3具体包括变频压缩机在特定频率Hl下运行一段时间后，方可进行频率H调节，变频压缩机的频率H计算如下H = Hl+Kp*Error+Ki*I(Error)，Hl是特定频率，Kp是比例系数，ki是积分时间常数，Error为室内温度Ttl与预设温度Ta的误差值，I(Error)为误差值在过去一段时间的误差和。
在本发明的基于变频压缩机的机房空调控制方法中，所述步骤S4具体包括以下当排气压力Pd高于PHl时或者进风温度Td高于Tempi时，开启高速冷凝风机，否则开启低速冷凝风机。在本发明的基于变频压缩机的机房空调控制方法中，所述步骤5中电子膨胀阀的 Pm具体算法如下Pm = E1+Kp*Error+Ki*I(Error)+Kx氺(Δ CompressorHz)其中，El = 600为电子膨胀阀控制的开度，Kp是比例系数，ki是积分时间常数， Error为前后两次过热度的误差值，I (Error)为过热度误差值在过去一段时间的误差和， Δ CompressorHz为两次控制中变频压缩机频率差值，Kx* ( Δ CompressorHz)是电子膨胀阀开度对压缩机频率改变的校正，Kp*Error+Ki*I (Error)为电子膨胀阀进行PI控制的主函数。实施本发明的基于变频压缩机的机房空调控制方法，具有以下有益效果根据室内温度和预设温度调节变频压缩机的频率，调节变频压缩机的转速，依靠变频压缩机转速的快慢达到控制室温的目的，室温波动小、电能消耗少，舒适度大大提高；同时对压缩机频
4率的改变，对电子膨胀阀的开度作出相应的补偿，使过热度稳定在设置点，提高机房空调的制冷效率COP。
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中图1是现有的定频机房空调温度曲线图；图2是本发明实施例的基于变频压缩机的机房空调的结构图；图3是本发明实施例的基于变频压缩机的机房空调控制方法流程图；图4是本发明实施例的基于变频压缩机的机房空调控制方法的室内温度曲线图；图5是本发明实施例的基于变频压缩机的机房空调控制方法的过热度曲线图。
具体实施例方式为了使本发明的目的更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。如图2所示，使用本发明的基于变频压缩机的机房空调控制方法的机房空调包括变频压缩机1、冷凝器2、电子膨胀阀3、蒸发器4，形成一个“压缩、冷凝、膨胀降压、吸热蒸发”反复循环的制冷系统，在机房空调中采用变频压缩机1，通过改变频压缩机1的供电频率，调节变频压缩机1转速，，依靠变频压缩机1转速的快慢达到控制室温的目的，室温波动小、电能消耗少，其舒适度大大提高。在蒸发器4上设置有吸气压力传感器，用于测量蒸发器4的吸气压力I^s ；在蒸发器4上还设置有吸气温度传感器，用于测量蒸发器4的吸气温度Ts。冷凝器2上设置有排气压力传感器，用于测量冷凝器2的排气压力Pd，冷凝器2上还设置有进风温度传感器，用于测量冷凝器2的进风温度Td。如图3所示，本发明实施例的基于变频压缩机的机房空调控制方法流程图，包括以下步骤Si、机房空调初始化，对电子膨胀阀3进行归零操作。初始化的过程主要是对电子膨胀阀进行归零操作，归零操作可消除电子膨胀阀3 因为步进电机缺步而产生的位置偏差，以后电子膨胀阀3的开度控制以此零点调整至具体的开度Rii。初始化中还对机房空调的其他部件如温度传感器、压力传感器、故障输入等进行检测，如有异常，则作出相应报警及动作。Rii为电子膨胀阀3控制的具体开度。S2、开启蒸发器风机4，根据吸气压力I^s调整蒸发器3的风机风速。蒸发器的具体控制如下当蒸发器吸气压力值I3S低于PLl时，蒸发器3开启最大送风量，即蒸发器3的风机风速调至最高速；当蒸发器3吸气压力值I^s高于PLl低于PL2时，则蒸发器3每隔Tl 时间，增大一定蒸发器3的风机送风量，即蒸发器3的风机风速上升一级，使蒸发器3吸气压力提升到一个合理的值；当蒸发器3吸气压力I^s高于PL3时，蒸发器3的风机风速根据变频压缩机1的频率进行切换，每隔Tl时间判断一次，低频开低速，高频开高速，风速和频率控制成正比，达到防止蒸发器出风温度过低，实现机房空调大风量小焓差的控制要求。在本实施例中，PLl = 0. 6MP、PL2 = 0. 7MP、PL3 = 0. 8MP Tl = 30S。S3、开启变频压缩机1，每隔时间t，根据室内温度Ttl和预设温度TA，调节变频压缩机1的频率H，预设温度Ta是用户根据需要设置的希望调节到的温度。通过温度传感器器测量室内温度Ttl，预设温度Ta为用户根据需要设置的希望调节到的温度。变频压缩机1开启时，必须在特定的频率Hl下运行一段时间后，方可进行频率调节控制，以达到保护变频压缩机1的作用，在本实施例中，采用Hl = 57HZ。变频压缩机1的频率调节具体如下根据室内温度Ttl和预设温度Ta，每隔时间W2S)对变频压缩机1频率进行调节， 当室内温度Ttl大于预设温度Ta时，变频压缩机1的频率H上升；当室内温度Ttl小于预设温度Ta时，变频压缩机1的频率H下降；当室内温度Ttl和预设温度Ta相等时，保持变频压缩机1的频率H不变。变频压缩机1的频率调节的可通过修改Kp和Ki两个参数进行，具体控制算法如下H = Hl+Kp*Error+Ki*I(Error)其中Kp为比例系数，Ki为积分时间常数；Kp控制当前，误差值和一个负常数P (表示比例)相乘，然后和预定的值相加；ki控制过去，误差值是过去一段时间的误差和，然后乘以一个负常数I，然后和预定值相加。I从过去的平均误差值来找到机房空调的输出结果和预定值的平均误差；Error为误差值(是室内温度与预设温度的差值)，I (Error)为误差值在过去一段时间的误差和。此算法的控制间隔为t，即机房空调每隔t执行一次此算法。在本实施例中，Kp = 0. 5、Ki = 10、t = 2s。通过调整变频压缩机1的频率H，可以使控制温度恒定，减少变频压缩机1起停的次数，使变频压缩机1最终稳定在一个特定的频率。如图4所示，室内温度曲线图，由图中可以看出室内温度Ttl最终稳定在预设温度附近。S4、在变频压缩机1开启后经过时间T2开启冷凝器2，并同时开启雾化马达；每隔时间T3，根据排气压力Pd和进风温度Td对冷凝器2的风机风速进行控制。冷凝器2具体控制如下变频压缩机1开启后，每隔T3时间，根据排气压力Pd和冷凝器2进风温度Td对冷凝器2的风机风速进行控制。当排气压力Pd高于PHl或者冷凝器2进风温度Pd高于Tempi 时，开启高速冷凝风机，否则开启低速冷凝风机。在本实施例中，T2 = 5S、T3 = 30S、PH1 = 3. 2MP、Tempi = 25°C。S5、控制电子膨胀阀3的开度Rn，采用PI控制(模糊控制)电子膨胀阀3的开度， 同时，对变频压缩机1频率的改变，对电子膨胀阀3的开度Rii作出相应的补偿。通过控制电子膨胀阀(EEV)的开度，使过热度(superheat)在目标值附近波动，(过热度通过采集机房空调的吸气压力和吸气温度通过查表得到)，是提高机房空调COP的重要手段。因为此机房空调中，两个控制对象变频压缩机1频率和电子膨胀阀3开度均对过热度有影响，所以单纯的用电子膨胀阀3控制过热度很难使过热度稳定的预期的目标值附近。因此，我们对过热度值采用PI控制(模糊控制)电子膨胀阀的开度，同时对变频压缩机1频率的改变，对电子膨胀阀3的开度Rn作出相应的补偿。电子膨胀阀3的开度Rn控制算法具体为Pm = E1+Kp*Error+Ki*I(Error)+Kx氺(Δ CompressorHz)其中E1 = 600为电子膨胀阀控制的开度，Kp为比例系数，ki为积分时间常数；Kp控制当前，误差值和一个负常数P (表示比例)相乘，然后和预定的值相加；Ki控制过去，误差值是过去一段时间的误差和，然后乘以一个负常数I，然后和预定值相加。I从过去的平均误差值来找到机房空调的输出结果和预定值的平均误差；Error为误差值(室内温度与预设温度的差值)，I (Error)为误差值在过去一段时间的误差和。Error为前后两次过热度的误差值；I (Error)为过热度误差值在过去一段时间的误差和；CompressorHz为两次控制中压缩机频率差值；Kx* ( Δ CompressorHz)是EEV开度对压缩机频率改变的校正；Kp^ffirror+Ki*I (Error)为EEV进行PI控制的主函数。本实施例中，Kp = 0. 8、Ki = 25、Kx = 5。通过本算法，得到如图5所示的过热度曲线图，在电子膨胀阀和变频压缩机的共同调节下，过热度稳定在预期的目标值附近。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种基于变频压缩机的机房空调控制方法，所述机房空调包括变频压缩机(1)、冷凝器O)、电子膨胀阀(3)、蒸发器G)，其特征在于，所述方法包括以下步骤51、机房空调初始化，对电子膨胀阀(3)进行归零操作；52、开启蒸发器，根据吸气压力I^s调整蒸发器的风机风速；53、开启变频压缩机(1)，每隔时间t，根据室内温度Ttl和预设温度Ta，调节变频压缩机 (1)的频率H ；54、在变频压缩机(1)开启后经过时间T2开启冷凝器O)，并同时开启雾化马达；每隔时间T3，根据排气压力Pd和进风温度Td对冷凝器O)的风机风速进行控制；55、控制电子膨胀阀的开度Rn，采用PI控制电子膨胀阀的开度，同时，对变频压缩机 ⑴频率的改变，对电子膨胀阀⑶的开度Rii作出相应的补偿。
2.根据权利要求1所述的基于变频压缩机的机房空调控制方法，其特征在于，所述步骤1中还包括对所述机房空调的温度传感器、压力传感器、故障输入进行检测，如有异常， 则作出相应报警及动作。
3.根据权利要求2所述的基于变频压缩机的机房空调控制方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括当吸气压力I3S低于PLl时，蒸发器(4)开启最大送风量，即蒸发器的风机风速调至最高速；当吸气压力I3S高于PLl低于PL2时，每隔Tl时间，蒸发器(4)增大一定的送风量，即蒸发器的风机风速上升一级，使吸气压力I3S提升到一个合理的值；当吸气压力I3S高于PL3时，蒸发器的风速根据变频压缩机(1)的频率进行切换， 每隔Tl时间判断一次，低频开低速，高频开高速，风速和频率控制成正比；所述PLl < PL2 < PL3、Tl是预设时间。
4.根据权利要求3所述的基于变频压缩机的机房空调控制方法，其特征在于，所述步骤S3具体包括变频压缩机(1)在特定频率Hl下运行一段时间后，方可进行频率H调节， 变频压缩机的频率H计算如下H = H1+Kp*Error+K i *I(Error),Hl是特定频率，Kp是比例系数，Ki是积分时间常数，Error为室内温度Ttl与预设温度 Ta的误差值，I(Error)为误差值在过去一段时间的误差和。
5.根据权利要求4所述的基于变频压缩机的机房空调控制方法，其特征在于，所述步骤S4具体包括以下当排气压力Pd高于PHl时或者进风温度Td高于Tempi时，开启高速冷凝风机，否则开启低速冷凝风机。
6.根据权利要求5所述的基于变频压缩机的机房空调控制方法，其特征在于，所述步骤5中电子膨胀阀的开度Pm具体算法如下Pm = El+Kp*Error+Ki*I(Error)+Kx*(Δ CompressorHz)其中，El = 600为电子膨胀阀控制的开度，Kp是比例系数，ki是积分时间常数， Error为前后两次过热度的误差值，I(Error)为过热度误差值在过去一段时间的误差和， Δ CompressorHz为两次控制中变频压缩机频率差值，Kx* (Δ CompressorHz)是电子膨胀阀开度对压缩机频率改变的校正，Kp*Error+Ki*I (Error)为电子膨胀阀进行PI控制的主函数。
全文摘要
本发明涉及基于变频压缩机的机房空调控制方法，所述方法包括以下步骤S1、机房空调初始化，对电子膨胀阀进行归零操作；S2、开启蒸发器，根据吸气压力Ps调整蒸发器的风机风速；S3、开启变频压缩机，根据室内温度T0和预设温度TA，调节变频压缩机的频率H；S4、在变频压缩机开启后经过时间T2开启冷凝器，根据排气压力PD和进风温度TD对冷凝器的风机风速进行控制；S5、控制电子膨胀阀的开度Pm，通过变频压缩机频率对电子膨胀阀的开度Pm作出相应的补偿。采用本发明的基于变频压缩机的机房空调控制方法可以使温度控制更加稳定、波动小，通过变频压缩机的对膨胀阀开度的进行补偿，使过热度更加稳定，在预期的目标值附近。
文档编号F24F11/00GK102425841SQ20111039590
公开日2012年4月25日 申请日期2011年12月2日 优先权日2011年12月2日
发明者林彬, 林荣皓, 罗志标 申请人:深圳市森控科技有限公司