一种冷冻水泵的频率调整方法、装置及空调系统与流程

本发明涉及空调技术领域，具体而言，涉及一种冷冻水泵的频率调整方法、装置及空调系统。

背景技术

在一级泵变流量中央空调系统中，通常采用定压差控制策略，即采用冷冻干管供回水压差与其设定值的偏差，控制冷水泵的目标频率。但是上述技术手段在小负荷时，存在冷冻泵运行频率大、能耗高的问题。还可以采用定温差控制策略，但是该技术手段存在可靠性差的问题。

针对现有技术中定压差控制策略和定温差控制策略均存在漏洞的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

技术实现要素：

本发明实施例中提供一种冷冻水泵的频率调整方法、装置及空调系统，以解决现有技术中定压差控制策略和定温差控制策略均存在漏洞的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种冷冻水泵的频率调整方法，其中，该方法包括：根据冷冻干管供回水温差和预设温差值，调整预设压差值；根据冷冻干管供回水压差与调整后的预设压差值，调整冷冻水泵的目标频率。

进一步地，根据冷冻干管供回水温差和预设温差值，调整预设压差值之前，所述方法还包括：根据冷冻干管供回水压差与预设压差值，确定冷冻水泵的目标频率；判断所述目标频率与之前的频率是否一致；如果一致，则触发根据冷冻干管供回水温差和预设温差值调整预设压差值的操作。

进一步地，根据冷冻干管供回水温差和预设温差值，调整预设压差值，包括：按照预设的第一控制周期获取冷冻干管供回水温差；根据当前的第一控制周期获取的冷冻干管温差et,n，前一个第一控制周期获取的冷冻干管温差et,n-1，前两个第一控制周期获取的冷冻干管温差et,n-2，以及所述预设温差值et,set，通过pid算法得到预设压差值的增量△ep,set；根据所述预设压差值的增量△ep,set调整预设压差值。

进一步地，根据冷冻干管供回水压差与调整后的预设压差值之间的偏差，调整冷冻水泵的目标频率，包括：按照预设的第二控制周期获取冷冻干管供回水压差；根据当前的第二控制周期获取的冷冻干管供回水压差ep,n，前一个第二控制周期获取的冷冻干管压差ep,n-1，前两个第二控制周期获取的冷冻干管压差ep,n-2，以及所述预设压差值ep,set，得到冷冻水泵的频率增量△hz；根据所述冷冻水泵的频率增量△hz，调整冷冻水泵的目标频率。

进一步地，根据当前的第一控制周期获取的冷冻干管温差et,n，前一个第一控制周期获取的冷冻干管温差et,n-1，前两个第一控制周期获取的冷冻干管温差et,n-2，以及所述预设温差值et,set，通过pid算法得到预设压差值的增量△ep,set，通过以下公式实现：△ep,set＝kpt×(et,n－et,n-1)+kit×(et,n－et,set)+kdt×(et,n－2×et,n-1+et,n-2)；其中，kpt是比例项系数，kit是积分项系数，kdt是微分项系数。

进一步地，根据当前的第二控制周期获取的冷冻干管供回水压差ep,n，前一个第二控制周期获取的冷冻干管压差ep,n-1，前两个第二控制周期获取的冷冻干管压差ep,n-2，以及所述预设压差值ep,set，得到冷冻水泵的频率增量△hz，通过以下公式实现：△hz＝kpp×(ep,n－ep,n-1)+kip×(ep,n－ep,set)+kdp×(ep,n－2×ep,n-1+ep,n-2)；其中，kpp是比例项系数，kip是积分项系数，kdp是微分项系数。

进一步地，所述冷冻干管供回水压差是冷水机组与冷冻水泵串联之后两端的压差。

进一步地，所述冷冻干管供回水温差是经过冷冻干管水流量信号加权运算后得到的；或者，是根据主机负荷率信号得到的。

进一步地，所述第一控制周期大于等于所述第二控制周期。

本发明还提供了一种冷水泵频率调整装置，其中，该装置包括：压差调整模块，用于根据冷冻干管供回水温差和预设温差值，调整预设压差值；频率调整模块，用于根据冷冻干管供回水压差与调整后的预设压差值，调整冷冻水泵的目标频率。

进一步地，所述装置还包括：触发模块，用于根据冷冻干管供回水压差与预设压差值，确定冷冻水泵的目标频率；判断所述目标频率与之前的频率是否一致；如果一致，则触发根据冷冻干管供回水温差和预设温差值调整预设压差值的操作。

进一步地，所述压差调整模块，包括：第一获取单元，用于按照预设的第一控制周期获取冷冻干管供回水温差；第一计算单元，用于根据当前的第一控制周期获取的冷冻干管温差et,n，前一个第一控制周期获取的冷冻干管温差et,n-1，前两个第一控制周期获取的冷冻干管温差et,n-2，以及所述预设温差值et,set，通过pid算法得到预设压差值的增量△ep,set；第一调整单元，用于根据所述预设压差值的增量△ep,set调整预设压差值。

进一步地，所述频率调整模块，包括：第二获取单元，用于按照预设的第二控制周期获取冷冻干管供回水压差；第二计算单元，用于根据当前的第二控制周期获取的冷冻干管供回水压差ep,n，前一个第二控制周期获取的冷冻干管压差ep,n-1，前两个第二控制周期获取的冷冻干管压差ep,n-2，以及所述预设压差值ep,set，得到冷冻水泵的频率增量△hz；第二调整单元，用于根据所述冷冻水泵的频率增量△hz，调整冷冻水泵的目标频率。

进一步地，所述第一计算单元通过以下公式实现：△ep,set＝kpt×(et,n－et,n-1)+kit×(et,n－et,set)+kdt×(et,n－2×et,n-1+et,n-2)；其中，kpt是比例项系数，kit是积分项系数，kdt是微分项系数。

进一步地，所述第二计算单元通过以下公式实现：△hz＝kpp×(ep,n－ep,n-1)+kip×(ep,n－ep,set)+kdp×(ep,n－2×ep,n-1+ep,n-2)；其中，kpp是比例项系数，kip是积分项系数，kdp是微分项系数。

进一步地，所述冷冻干管供回水压差是冷水机组与冷冻水泵串联之后两端的压差；所述冷冻干管供回水温差是经过冷冻干管水流量信号加权运算后得到的；或者，是根据主机负荷率信号得到的。

进一步地，所述第一控制周期大于等于所述第二控制周期。

本发明还提供了一种空调系统，其中，该空调系统包括上述的冷水泵频率调整装置。

应用本发明的技术方案，将传统定压差控制策略与传统定温差控制策略有机结合，提出温差-压差串级控制策略，有效解决了传统定压差控制策略小负荷时能耗高和传统定温差控制策略控制可靠性差的问题。从而提高整个中央空调系统的运行效率。

附图说明

图1是根据本发明实施例的冷冻水泵的频率调整方法的流程图；

图2是根据本发明实施例的串级控制策略框图；

图3是根据本发明实施例的一级泵变流量系统冷水系统图；

图4是根据本发明实施例的冷水泵频率调整装置的结构框图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细描述，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。

在后续的描述中，使用用于表示元件的诸如“模块”、“部件”或“单元”的后缀仅为了有利于本发明的说明，其本身没有特定的意义。因此，“模块”、“部件”或“单元”可以混合地使用。

实施例一

图1是根据本发明实施例的冷冻水泵的频率调整方法的流程图，如图1所示，该方法包括以下步骤：

步骤s101，根据冷冻干管供回水温差和预设温差值，调整预设压差值；

步骤s102，根据冷冻干管供回水压差与调整后的预设压差值，调整冷冻水泵的目标频率。

本实施例将传统定压差控制策略与传统定温差控制策略有机结合，提出温差-压差串级控制策略，有效解决了传统定压差控制策略小负荷时能耗高和传统定温差控制策略控制可靠性差的问题。从而提高整个中央空调系统的运行效率。

图2是根据本发明实施例的串级控制策略框图，本实施例结合图2对技术方案进行详细说明。

图2中左侧输入的是冷冻总管末端侧温差设置值(即上述预设温差值)，以及从冷冻总管检测到的冷冻总管末端侧温差(即上述冷冻干管供回水温差)，二者经过pid算法，得到预设压差值的增量，从而调整预设压差值。然后将调整后的预设压差值与冷冻总管检测到的冷冻总管压差(即上述冷冻干管供回水压差)，采用定压差控制算法，得到冷冻水泵的目标频率的增量，从而调整冷冻水泵的目标频率。

本实施例采用冷水泵变频控制策略(即图2中展示的串级控制策略)主要包括以下内容：

采用冷冻干管供回水温差作为输入信号，通过pid算法，输出冷冻干管供回水压差设定值(即上述预设压差值)的增量，通过改变冷冻干管供回水压差设定值，间接调整冷水泵的控制目标频率。在冷负荷较小的情况下，能够通过反映了房间负荷实时变化的冷冻干管供回水温差，间接控制目标频率，从而降低冷水泵的运行频率，从而减少冷负荷较低时冷水泵的运行能耗。同时，由于采用冷冻干管供回水压差直接控制冷水泵频率，继承了传统定压差控制的可靠性好的优点，避免了温差直接控制和最不利环路压差控制的弊端。

下面分别介绍冷冻干管温差控制策略和冷冻干管压差控制策略。

需要说明的是，上述两种控制策略的优先级可以是同等优先级，也可以是冷冻干管压差控制策略的优先级高于冷冻干管温差控制策略的优先级，即在冷冻干管压差控制策略的输出结果(目标频率)不发生变化时，才启用冷冻干管温差控制策略。

也就是说，根据冷冻干管供回水压差与预设压差值，确定冷冻水泵的目标频率；判断目标频率与之前的频率是否一致；如果一致，则触发根据冷冻干管供回水温差和预设温差值调整预设压差值的操作。基于此，在冷冻干管压差控制策略较为有效的情况下，不需要启用冷冻干管温差控制策略，在保证控制效果的同时简化控制流程，节约成本，提高效率。

a)冷冻干管压差控制策略：

图3是根据本发明实施例的一级泵变流量系统冷水系统图，如图3所示，冷水机组与冷冻水泵串联，冷冻干管供回水压差是冷水机组与冷冻水泵串联之后两端的压差，也就是分水器和集水器之间的压差。

冷冻干管压差控制策略的输入信号是冷冻干管供回水压差，即图3中所示的a、b两点之间的压差)，或者是冷冻干管压力信号，即图3中a、b两点的压力值。

本实施例中，根据冷冻干管供回水压差与调整后的预设压差值之间的偏差调整冷冻水泵的目标频率，具体通过以下手段实现：按照预设的第二控制周期获取冷冻干管供回水压差；根据当前的第二控制周期获取的冷冻干管供回水压差ep,n，前一个第二控制周期获取的冷冻干管压差ep,n-1，前两个第二控制周期获取的冷冻干管压差ep,n-2，以及预设压差值ep,set，得到冷冻水泵的频率增量△hz；根据冷冻水泵的频率增量△hz，调整冷冻水泵的目标频率。

假设当前控制周期的冷冻干管供回水压差值为ep,n，前一个控制周期的冷冻干管供回水压差值为ep,n-1，前两个控制周期的冷冻干管供回水压差值为ep,n-2，预设压差值为ep,set，则控制输出信号(即冷冻水泵的目标频率增量△hz)为：

△hz＝kpp×(ep,n－ep,n-1)+kip×(ep,n－ep,set)+kdp×(ep,n－2×ep,n-1+ep,n-2)；

其中，kpp是比例项系数，kip是积分项系数，kdp是微分项系数。

b)冷冻干管温差控制策略：

冷冻干管温差控制策略的输入信号是冷冻干管供回水温差信号，或者是经过冷冻干管水流量信号加权运算后的冷冻干管供回水温差信号，或者是主机负荷率信号得到的冷冻干管供回水温差。

本实施例中，根据冷冻干管供回水温差和预设温差值调整预设压差值，具体通过以下手段实现：按照预设的第一控制周期获取冷冻干管供回水温差；根据当前的第一控制周期获取的冷冻干管温差et,n，前一个第一控制周期获取的冷冻干管温差et,n-1，前两个第一控制周期获取的冷冻干管温差et,n-2，以及所述预设温差值et,set，通过pid算法得到预设压差值的增量△ep,set；根据预设压差值的增量△ep,set调整预设压差值。

假设当前控制周期的冷冻干管温差值为et,n，前一个控制周期的冷冻干管温差值为et,n-1，前两个控制周期的冷冻干管温差值为et,n-2，冷冻干管温差设置值为et,set，则控制输出信号(即预设压差值的增量△ep,set)为：

△ep,set＝kpt×(et,n－et,n-1)+kit×(et,n－et,set)+kdt×(et,n－2×et,n-1+et,n-2)；

其中，kpt是比例项系数，kit是积分项系数，kdt是微分项系数。

需要说明的是，一般情况下，冷冻干管压差控制策略的执行时间比冷冻干管温差控制策略的执行时间快。因此，上述第一控制周期≥第二控制周期。

实施例二

对应于图1介绍的冷水泵频率调整方法，本实施例提供了一种冷水泵频率调整装置，如图4所示的冷水泵频率调整装置的结构框图，该装置包括：

压差调整模块10，用于根据冷冻干管供回水温差和预设温差值，调整预设压差值；

频率调整模块20，连接至压差调整模块10，用于根据冷冻干管供回水压差与调整后的预设压差值，调整冷冻水泵的目标频率。

本实施例将传统定压差控制策略与传统定温差控制策略有机结合，提出温差-压差串级控制策略，有效解决了传统定压差控制策略小负荷时能耗高和传统定温差控制策略控制可靠性差的问题。从而提高整个中央空调系统的运行效率。

上述压差调整模块10可以直接执行调整预设压差值的操作，也可以在一定的触发条件下才执行。基于此，本实施例提供了一种优选实施方式，即上述装置还可以包括：触发模块，用于根据冷冻干管供回水压差与预设压差值，确定冷冻水泵的目标频率；判断目标频率与之前的频率是否一致；如果一致，则触发根据冷冻干管供回水温差和预设温差值调整预设压差值的操作。基于此，在冷冻干管压差控制策略较为有效的情况下，不需要启用冷冻干管温差控制策略，在保证控制效果的同时简化控制流程，节约成本，提高效率。

进一步地，上述压差调整模块10可以包括：第一获取单元，用于按照预设的第一控制周期获取冷冻干管供回水温差；第一计算单元，用于根据当前的第一控制周期获取的冷冻干管温差et,n，前一个第一控制周期获取的冷冻干管温差et,n-1，前两个第一控制周期获取的冷冻干管温差et,n-2，以及预设温差值et,set，通过pid算法得到预设压差值的增量△ep,set；第一调整单元，用于根据预设压差值的增量△ep,set调整预设压差值。

上述第一计算单元可以通过以下公式实现：

△ep,set＝kpt×(et,n－et,n-1)+kit×(et,n－et,set)+kdt×(et,n－2×et,n-1+et,n-2)；其中，kpt是比例项系数，kit是积分项系数，kdt是微分项系数。

进一步地，上述频率调整模块20可以包括：第二获取单元，用于按照预设的第二控制周期获取冷冻干管供回水压差；第二计算单元，用于根据当前的第二控制周期获取的冷冻干管供回水压差ep,n，前一个第二控制周期获取的冷冻干管压差ep,n-1，前两个第二控制周期获取的冷冻干管压差ep,n-2，以及预设压差值ep,set，得到冷冻水泵的频率增量△hz；第二调整单元，用于根据冷冻水泵的频率增量△hz，调整冷冻水泵的目标频率。

上述第二计算单元可以通过以下公式实现：

△hz＝kpp×(ep,n－ep,n-1)+kip×(ep,n－ep,set)+kdp×(ep,n－2×ep,n-1+ep,n-2)；其中，kpp是比例项系数，kip是积分项系数，kdp是微分项系数。

需要说明的是，上述冷冻干管供回水压差是冷水机组与冷冻水泵串联之后两端的压差；上述冷冻干管供回水温差是经过冷冻干管水流量信号加权运算后得到的；或者，是根据主机负荷率信号得到的。上述第一控制周期大于等于第二控制周期。

本实施例还提供了一种空调系统，包括上述介绍的冷水泵频率调整装置。用以实现对空调系统的频率调整。

从以上的描述中可知，本发明将传统定压差控制策略与传统定温差控制策略有机结合，提出温差-压差串级控制策略。通过改变冷冻干管供回水压差设定值，间接调整冷水泵的控制目标频率。在冷负荷较小的情况下，能够通过反映了房间负荷实时变化的冷冻干管供回水温差，间接控制目标频率，从而降低冷水泵的运行频率，从而减少冷负荷较低时冷水泵的运行能耗。同时，由于采用冷冻干管供回水压差直接控制冷水泵频率，继承了传统定压差控制的可靠性好的优点，避免了温差直接控制和最不利环路压差控制的弊端。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如rom/ram、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台移动终端(可以是手机，计算机，服务器，空调器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。

上面结合图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。