制冷系统的控制方法及装置与流程

本发明涉及制冷系统控制技术领域，尤其涉及一种制冷系统的控制方法及装置。

背景技术：

本部分的描述仅提供与本发明公开相关的背景信息，而不构成现有技术。

目前，传统的基于温度偏差的pid算法，在机械制冷运用中存在严重弊端。具体的，传统的pid算法是根据温度设定值（sp）和温度实际值（pv）的差值来判断输出量。例如，在一个示意性的场景中，想要制冷温度由当前的150℃降低到-70℃（温降达220℃），则pid算法判定输出量为100%。此时，毛细管以最大通量开启，氟利昂流量急剧增大，以期达到想要的制冷温度。然而，受制于氟利昂蒸发温度和蒸发压力之间的关系，流量过大会造成蒸发压力较高，进而蒸发温度提高，从而导致温度无法降到-70℃。此外，蒸发压力高导致回气压力增高，对压缩机的正常运行及寿命均产生不利影响。

目前解决上述问题一般是通过设置多组制冷管路，基于要达到的期望制冷温度与当前温度，人为的减少相应的制冷管路来降低高温段系统压力，进而降低低温段蒸发压力，从而实现更低温度。

然而，上述解决方案需人为手动调节，智能化有待于进一步提高。并且，通过增减制冷管路的数量容易导致制冷温度发生跃迁，温度难以实现连续性调节。

应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本发明的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本发明的背景技术部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。

技术实现要素：

基于前述的现有技术缺陷，本发明实施例提供了一种制冷系统的控制方法及装置，其能够实现制冷系统的温度智能化和连续性调节。

为了实现上述目的，本发明提供了如下的技术方案。

一种制冷系统的控制方法，所述制冷系统包括顺次连接的节流元件、蒸发器和压缩机，所述节流元件被pid控制器控制；包括：

步骤s10：将基于所述蒸发器的入口端温度和出口端温度得到的第一温差δt1与第一目标温差值t10进行比较；如果δt1>t10+n，则基于所述第一温差δt1与所述第一目标温差值t10进行pid计算的pid控制器调小输出量；如果δt1<t10-n，则基于所述第一温差δt1与所述第一目标温差值t10进行pid计算的pid控制器调大输出量；通过不断调整输出量，得到n组第一温差δt1，直至t10-n<δt1<t10+n，则维持输出量不变；

步骤s20：将基于制冷剂的蒸发温度与设定值温度得到的第二温差δt2与第二目标温差值t20进行比较；如果δt2>t20+m，则基于所述第二温差δt2与所述第二目标温差值t20进行pid计算的pid控制器调小输出量；如果δt2<t20-m，则基于所述第二温差δt2与所述第二目标温差值t20进行pid计算的pid控制器调大输出量；通过不断调整输出量，得到m组第二温差δt2，直到t20-m<δt2<t20+m，则维持输出量不变；

步骤s30：选择步骤s10和步骤s20中较小的输出量作为最终输出量；

步骤s40：基于所述最终输出量，控制所述节流元件的开度。

优选地，通过如下方式获取第一温差δt1：

实时采集所述蒸发器的入口端温度和出口端温度，基于采集到的所述蒸发器的入口端温度和出口端温度，得到所述第一温差δt1。

优选地，通过如下方式获取第二温差δt2：

实时采集所述压缩机的入口端温度，基于采集到的所述压缩机的入口端温度与所述设定值温度，得到所述第二温差δt2。

优选地，通过如下方式获取第二温差δt2：

实时采集所述压缩机的入口端压力值，根据所述压缩机的入口端压力值换算得到回气端温度，基于所述回气端温度与所述设定值温度，得到所述第二温差δt2。

一种制冷系统的控制装置，所述制冷系统包括顺次连接的节流元件、蒸发器和压缩机，所述节流元件被pid控制器控制；包括：

第一调节模块，用于将基于所述蒸发器的入口端温度和出口端温度得到的第一温差δt1与第一目标温差值t10进行比较；如果δt1>t10+n，则基于所述第一温差δt1与所述第一目标温差值t10进行pid计算的pid控制器调小输出量；如果δt1<t10-n，则基于所述第一温差δt1与所述第一目标温差值t10进行pid计算的pid控制器调大输出量；通过不断调整输出量，得到n组第一温差δt1，直至t10-n<δt1<t10+n，则维持输出量不变；

第二调节模块，用于将基于制冷剂的蒸发温度与设定值温度得到的第二温差δt2与第二目标温差值t20进行比较；如果δt2>t20+m，则基于所述第二温差δt2与所述第二目标温差值t20进行pid计算的pid控制器调小输出量；如果δt2<t20-m，则基于所述第二温差δt2与所述第二目标温差值t20进行pid计算的pid控制器调大输出量；通过不断调整输出量，得到m组第二温差δt2，直到t20-m<δt2<t20+m，则维持输出量不变；

选择模块，用于选择第一调节模块和第二调节模块得出的较小的输出量作为最终输出量；

控制模块，用于基于所述最终输出量，控制所述节流元件的开度。

优选地，还包括蒸发器温度采集模块，用于实时采集所述蒸发器的入口端温度和出口端温度；基于采集到的所述蒸发器的入口端温度和出口端温度，得到所述第一温差δt1。

优选地，所述控制装置还包括压缩机温度采集模块，用于实时采集所述压缩机的入口端温度；基于采集到的所述压缩机的入口端温度与所述设定值温度，得到所述第二温差δt2。

优选地，所述控制装置还包括回气压力采集模块，用于实时采集所述压缩机的入口端压力值，根据所述压缩机的入口端压力值换算得到回气端温度，基于所述回气端温度与所述设定值温度，得到所述第二温差δt2。

本发明实施例的制冷系统的控制方法及装置，通过基于蒸发器的入口端温度和出口端温度的第一温差δt1与第一目标温差值t10的差值进行pid计算，调整并输出相应的输出量，使蒸发器的入口端温度和出口端温度的第一温差δt1处于合适的范围；结合通过基于第二温差δt2与第二目标温差值t20进行pid计算的pid，调整并输出相应的输出量。从而，避免因温降过大而导致低温段无法到达的问题，同时避免因预期的制冷温度过低而导致制冷剂蒸发压力过大进而可能因此而引发报警中断制冷甚至损坏压缩机的情况发生，实现了制冷系统的温度智能化和连续性调节。

参照后文的说明和附图，详细公开了本发明的特定实施例，指明了本发明的原理可以被采用的方式。应该理解，本发明的实施例在范围上并不因而受到限制。

针对一种实施例描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施例中使用，与其它实施例中的特征相组合，或替代其它实施例中的特征。

应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、整件、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、整件、步骤或组件的存在或附加。

附图说明

在此描述的附图仅用于解释目的，而不意图以任何方式来限制本发明公开的范围。另外，图中的各部件的形状和比例尺寸等仅为示意性的，用于帮助对本发明的理解，并不是具体限定本发明各部件的形状和比例尺寸。本领域的技术人员在本发明的教导下，可以根据具体情况选择各种可能的形状和比例尺寸来实施本发明。在附图中：

图1为本发明实施例的制冷系统的控制方法的流程图；

图2为本发明实施例的制冷系统的控制装置的结构图；

图3为本发明实施例的制冷系统的控制装置的模块图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供了一种制冷系统的控制方法及装置。所述制冷系统包括通过管路顺次连接的节流元件、蒸发器和压缩机，当然，还包括连接在节流元件和压缩机之间的冷凝器。节流元件可以为膨胀阀或者毛细管，其可以被pid控制器控制，实现开度调节。

如图1和图2所示，本发明实施例的制冷系统的控制方法包括以下步骤：

步骤s10：将基于蒸发器的入口端温度和出口端温度得到的第一温差δt1与第一目标温差值t10进行比较；如果δt1>t10+n，则基于第一温差δt1与第一目标温差值t10进行pid计算的pid控制器调小输出量；如果δt1<t10-n，则基于第一温差δt1与第一目标温差值t10进行pid计算的pid控制器调大输出量；通过不断调整输出量，得到n组第一温差δt1，直至t10-n<δt1<t10+n，则维持输出量不变。

在本实施例中，可以通过蒸发器温度采集模块来实时的实现蒸发器的入口端和出口端的温度采集。蒸发器温度采集模块可以包括两个温度采集元件（例如温度传感器、热电偶等），分别设置在蒸发器的入口端和出口端，用于分别采集蒸发器的入口端温度t（in）和出口端温度t（out）。基于蒸发器的入口端温度t（in）和出口端温度t（out），得到第一温差δt1。

在该步骤中，pid控制器（pid_controller）基于第一温差δt1与第一目标温差值t10的差值进行pid计算。其中，pid控制器在计算过程中所包含的比例、微分、微分控制过程中所涉及的比例系数kp、微分系数ki、微分系数kd，为根据实际情况进行适配性调整和设置，本发明实施例对此不作限定。

在本实施例中，第一目标温差值t10和n值可以根据实际情况进行设定，本发明实施例对此不作限定，例如第一目标温差值t10可以为10℃，n为3℃。通过基于第一温差δt1与第一目标温差值t10的差值进行pid计算，用以解决因温降过大而导致低温段无法到达的问题。

由于制冷剂（包括但不限于氟利昂）在蒸发器的蒸发吸热是制冷系统达到制冷效果的关键。因此，通过考量蒸发器的入口端温度和出口端温度之间的温差，判定制冷系统的温控知否达到稳定状态。

当蒸发器的入口端和出口端之间的第一温差δt1不在预定范围内[t10-n，t10+n]（包括：温差过大，大于t10+n；温差过小，小于t10-n）时，则制冷系统的的温度控制处于波动状态。此时，pid控制器可基于第一温差δt1与第一目标温差值t10的差值进行pid计算，输出相应的pid输出量。通过不断的调节pid输出量，至蒸发器的入口端和出口端之间的第一温差δt1在预定范围内[t10-n，t10+n]时，制冷系统的温度控制达到稳定状态。将最终达到t10-n<δt1<t10+n状态下时，pid控制器基于第一温差δt1与第一目标温差值t10的差值进行pid计算输出的pid输出量维持不变。

步骤s20：将基于制冷剂的蒸发温度与设定值温度得到的第二温差δt2与第二目标温差值t20进行比较；如果δt2>t20+m，则基于第二温差δt2与第二目标温差值t20进行pid计算的pid控制器调小输出量；如果δt2<t20-m，则基于第二温差δt2与第二目标温差值t20进行pid计算的pid控制器调大输出量；通过不断调整输出量，得到m组第二温差δt2，直到t20-m<δt2<t20+m，则维持输出量不变。

在本实施例中，制冷剂的蒸发温度可以为压缩机入口端的温度。因此，制冷剂的蒸发温度可以直接通过压缩机温度采集模块来测得。压缩机温度采集模块可以为温度采集元件，可以实时采集压缩机的入口端温度，即为制冷剂的蒸发温度。基于采集到的压缩机的入口端温度与设定值温度，得到第二温差δt2。

或者，制冷剂的蒸发温度可以通过蒸发压力换算得来。具体的，可以通过回气压力采集模块（例如压力传感器）实时采集压缩机的入口端压力值，基于饱和蒸汽的压力与温度之间一一对应的关系，可以换算得到回气端温度，回气端温度等同于制冷剂的蒸发温度。基于回气端温度与设定值温度，即可得到第二温差δt2。

在本实施例中，第二目标温差值t20和m值可以根据实际情况进行设定，本发明实施例对此不作限定，例如第二目标温差值t20可以为20℃，m为3℃。通过基于第二温差δt2与第二目标温差值t20的差值进行pid计算，用以解决因制冷剂蒸发压力过大而导致过压和可能因此而损坏压缩机的问题。

当制冷剂的蒸发温度与设定值温度的第二温差δt2不在预定范围内[t20-m，t2+m]（包括：温差过大，大于t2+m；温差过小，小于t2-m）时，则制冷剂的蒸发压力处于波动状态。此时，pid控制器可基于第二温差δt2与第二目标温差值t20进行pid计算，输出相应的pid输出量。通过不断的调节pid输出量，至制冷剂的蒸发温度与设定值温度的第二温差δt2在预定范围内[t20-m，t2+m]时，制冷剂的蒸发压力达到稳定状态。将最终达到t20-m<δt2<t20+m状态下时，pid控制器基于第二温差δt2与第二目标温差值t20的差值进行pid计算输出的pid输出量维持不变。

步骤s30：选择步骤s10和步骤s20中较小的输出量作为最终输出量。

步骤s40：基于最终输出量，控制节流元件的开度。

在本实施例中，比较步骤s10和步骤s20得到的pid输出量，选取两者中较小的pid输出量作为最终的输出量。pid控制器基于该最终输出量，控制节流元件的开度，并维持节流元件的开度。

本发明实施例的制冷系统的控制方法，通过基于蒸发器的入口端温度和出口端温度的第一温差δt1与第一目标温差值t10的差值进行pid计算，调整并输出相应的输出量，使蒸发器的入口端温度和出口端温度的第一温差δt1处于合适的范围；结合通过基于第二温差δt2与第二目标温差值t20进行pid计算的pid，调整并输出相应的输出量。从而，避免因温降过大而导致低温段无法到达的问题，同时避免因预期的制冷温度过低而导致制冷剂蒸发压力过大进而可能因此而引发报警中断制冷甚至损坏压缩机的情况发生，实现了制冷系统的温度智能化和连续性调节。

基于同一构思，本发明实施例还提供了一种制冷系统的控制装置，如下面的实施例所述。由于该控制装置解决问题的原理，以及能够取得的技术效果与上文所述的控制方法相似，因此该控制装置的实施可以参见上述控制方法的实施，重复之处不再赘述。以下所使用的术语“模块”，可以是基于软件实现，也可以是基于硬件实现，还可以是以软硬件结合的方式实现。

如图3所示，本发明实施例的制冷系统的控制装置包括：

第一调节模块10，用于将基于蒸发器的入口端温度和出口端温度得到的第一温差δt1与第一目标温差值t10进行比较；如果δt1>t10+n，则基于第一温差δt1与第一目标温差值t10进行pid计算的pid控制器调小输出量；如果δt1<t10-n，则基于第一温差δt1与第一目标温差值t10进行pid计算的pid控制器调大输出量；通过不断调整输出量，得到n组第一温差δt1，直至t10-n<δt1<t10+n，则维持输出量不变；

第二调节模块20，用于将基于制冷剂的蒸发温度与设定值温度得到的第二温差δt2与第二目标温差值t20进行比较；如果δt2>t20+m，则基于第二温差δt2与第二目标温差值t20进行pid计算的pid控制器调小输出量；如果δt2<t20-m，则基于第二温差δt2与第二目标温差值t20进行pid计算的pid控制器调大输出量；通过不断调整输出量，得到m组第二温差δt2，直到t20-m<δt2<t20+m，则维持输出量不变；

选择模块30，用于选择第一调节模块10和第二调节模块20得出的较小的输出量作为最终输出量；

控制模块40，用于基于最终输出量，控制节流元件的开度。

本发明实施例的制冷系统的控制装置与上述制冷系统的控制方法相对应，可以与制冷系统的控制方法相同的技术效果，在此不再赘述。

在一个实施例中，控制装置还可以包括蒸发器温度采集模块，可以通过蒸发器温度采集模块来实时的实现蒸发器的入口端和出口端的温度采集。蒸发器温度采集模块可以包括两个温度采集元件（例如温度传感器、热电偶等），分别设置在蒸发器的入口端和出口端，用于分别采集蒸发器的入口端温度t（in）和出口端温度t（out）。基于蒸发器的入口端温度t（in）和出口端温度t（out），得到第一温差δt1。

在一个实施例中，控制装置还可以包括压缩机温度采集模块，制冷剂的蒸发温度可以直接通过压缩机温度采集模块来测得。压缩机温度采集模块可以为温度采集元件，可以实时采集压缩机的入口端温度，即为制冷剂的蒸发温度。基于采集到的压缩机的入口端温度与设定值温度，得到第二温差δt2。

或者，控制装置还可以包括回气压力采集模块，制冷剂的蒸发温度可以通过蒸发压力换算得来。具体的，可以通过回气压力采集模块（例如压力传感器）实时采集压缩机的入口端压力值，基于饱和蒸汽的压力与温度之间一一对应的关系，可以换算得到回气端温度，回气端温度等同于制冷剂的蒸发温度。基于回气端温度与设定值温度，即可得到第二温差δt2。

通过以上的实施方式的描述可知，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。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，在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(cpu)、输入/输出接口、网络接口和内存。该计算机软件产品可以包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行本发明各个实施方式或者实施方式的某些部分所述的方法。该计算机软件产品可以存储在内存中，内存可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(ram)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(rom)或闪存(flashram)。内存是计算机可读介质的示例。计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(pram)、静态随机存取存储器(sram)、动态随机存取存储器(dram)、其他类型的随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、电可擦除可编程只读存储器(eeprom)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(cd-rom)、数字多功能光盘(dvd)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括短暂电脑可读媒体(transitorymedia)，如调制的数据信号和载波。

本说明书中的各个实施方式均采用递进的方式描述，各个实施方式之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施方式重点说明的都是与其他实施方式的不同之处。尤其，对于电子设备实施方式而言，由于其处理器的工作基本相似于方法实施方式，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施方式的部分说明即可。

虽然通过实施方式描绘了本发明，本领域普通技术人员知道，本发明有许多变形和变化而不脱离本发明的精神，希望所附的权利要求包括这些变形和变化而不脱离本发明的精神。