[發明專利]提高燃氣熱泵空調穩定性的控制系統及控制方法

在審

• 申請號: 201710481503.9
• 申請日: 2017-06-22
• 公開（公告）號: CN107401787A
• 公開（公告）日: 2017-11-28
• 發明（設計）人: 蘇剛;蘇陽;郝浩東;李亮亮
• 申請（專利權）人: 天津城建大學
• 主分類號: F24F5/00
• 分類號: F24F5/00;F24F11/00
• 代理公司: 天津才智專利商標代理有限公司12108
• 代理人: 呂志英

技術領域

本發明涉及一種提高燃氣熱泵空調穩定性的控制系統及控制方法。

背景技術

目前，在燃氣熱泵空調控制系統當中燃氣發動機的轉速對燃氣熱泵空調系統的穩定運行至關重要，在燃氣熱泵空調控制系統的設計當中，往往僅限于考慮熱泵子系統控制的基礎上，并不能合理的考慮燃氣發動機控制系統的運行性能，現有技術只考慮了空氣源熱泵空調系統的熱泵子系統控制單元的數據采集與控制，對于燃氣發動機方面并沒有考慮燃氣發動機在帶壓縮機運行時的燃氣發動機參數對熱泵空調系統的影響，以及燃氣發動機轉速改變時擾動量的干擾，在燃氣發動機帶動壓縮機運行時，燃氣發動機轉速改變帶來的擾動會直接對熱泵空調系統產生影響，這樣在有擾動干擾的情況下對熱泵空調系統的熱泵機組的出水溫度不能及時調整到合理范圍內。因為目前燃氣發動機的工作性能是通過電子控制單元(ECU)來進行實時數據的監控和判斷并實現燃氣發動機的穩定運行，但是燃氣發動機在帶動壓縮機運行時，燃氣發動機的轉速調整對整個燃氣熱泵空調系統的穩定運行來說起著至關重要的作用，但是目前尚未發現有對燃氣熱泵空調系統的熱泵機組的出水溫度進行實時監控的合理控制方案。現有的調速系統的動、靜態性能不是很理想，穩定性不高。因此，在結合燃氣發動機的系統控制和熱泵子系統的控制方面做得不夠，導致對燃氣熱泵空調系統的控制存在較為嚴重的不穩定性，相應數據的傳輸和合理的控制方式對于在燃氣發動機帶負載正常運行時，既保證燃氣發動機的運行在負載改變時依然穩定，受擾動影響小，又能結合燃氣熱泵的工藝流程和實時采集的數據進行合理的控制。這樣建立的兩個子系統之間配合的控制系統對于燃氣熱泵空調系統能夠輸出要求的熱泵系統的熱泵機組出水溫度非常必要。

發明內容

針對現有技術中方法上的不足，本發明的目的是提供一種提高燃氣熱泵空調穩定性的控制系統及控制方法，提出這種串級抗擾模式的控制方式，有利于降低擾動參數之間的耦合特性，降低燃氣發動機轉速突然變化帶來的擾動，讓熱泵系統的熱泵機組出水溫度維持在理想狀態。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案是提供一種提高燃氣熱泵空調穩定性的控制系統，該控制系統對燃氣熱泵空調控制，其中：該控制系統包括主控制和副控制兩套結構。

所述主控制包括主控制器和威綸通觸摸屏HMI，所述主控制器通過RS485總線通訊方式依次串聯開關量輸入模塊、模擬量輸入模塊、模擬量輸入/輸出模塊和GU3311監控設備，主控制器通過RS485-2W總線通訊方式連接威綸通觸摸屏HMI，模擬量輸入模塊實時采集熱泵系統的熱泵機組出水溫度，最終通過RS485總線傳輸信號到主控制器，經過主控制器的運算后通過RS485-2W總線傳輸信號在威綸通觸摸屏HMI上顯示，同時經過主控制器的運算然后通過RS485總線傳輸信號到副控制器運算。

所述副控制包括副控制器，副控制器與主控制的GU3311監控設備通過MODBUS總線通訊方式連接，所述副控制是針對燃氣發動機的控制，因此需要的參數有燃氣發動機轉速、燃氣發動機水溫、燃氣發動機油壓，這三個參數通過MODBUS總線傳輸到副控制器，GU3311監控設備讀取副控制器的數據用于顯示，副控制器運算之后輸出信號來控制燃氣發動機轉速。

同時提供一種利用提高燃氣熱泵空調穩定性的控制系統的控制方法。

本發明的效果是燃氣熱泵空調的熱泵機組出水溫度可以得到更快的調節，增加燃氣熱泵空調的穩定性，在滿足現有熱泵系統熱泵機組出水溫度的前提下，使得熱泵系統的熱泵機組出水溫度的波動減小，原有熱泵系統的熱泵機組出水溫度維持在45到50攝氏度的出水溫度，并且波動比較劇烈，此方案使得熱泵系統的熱泵機組出水溫度波動范圍變為45到47攝氏度。本發明方案有助于提高燃氣熱泵系統的熱泵機組出水溫度的實時控制，降低燃氣發動機的轉速增加或者減小100r/min時對熱泵系統穩定性的影響，優化燃氣熱泵系統的當前壓縮機轉速與當前制冷劑循環量的匹配，減小擾動一(氣缸壓力)和擾動二(環境溫度)對熱泵系統啟動和正常運行的擾動。

附圖說明

圖1是本發明的串級控制原理框圖；

圖2是本發明的設備連接的電氣結構框圖。

圖中：

1-4、主控制器 1-1、模擬量輸入模塊 1-3、開關量輸入模塊

1-3、觸摸屏HMI 1-4、主控制器 1-5、GU3311監控設備

1-6、模擬量輸入/輸出模塊 2-1、燃氣發動機 2-4、油壓燃氣發動機水溫

2-3、燃氣發動機轉速 2-2、副控制器

具體實施方式