[发明专利]一种基于高压储液罐控制的高温热泵系统及控制方法

权利要求书

1.一种基于高压储液罐的高温热泵系统，包括蒸发器、冷凝器、冷凝器出口阀门、高压储液罐、压缩机以及控制器，所述蒸发器与冷凝器经第一管路和第二管路形成循环回路，所述压缩机设置在所述第一管路上，所述冷凝器出口阀门和高压储液罐设置在所述第二管路上，在所述高压储液罐内设置有用于测量液位的液位传感器，在所述蒸发器内设置有用于测量热源侧温度的温度传感器，所述控制器与所述液位传感器和温度传感器连接并根据所述液位传感器获取的液位信号和温度传感器获取的温度信号控制所述冷凝器出门阀门的开度。

2.根据权利要求1所述的高温热泵系统，其特征在于：所述控制器包括主控制器及温度补偿器，所述温度补偿器对所述温度传感器获取的温度信号进行前馈补偿。

3.一种如权利要求1所述高温热泵系统的控制方法，其特征在于，步骤为：

1)获取控制参数，其中控制参数包括蒸发器的热源侧温度和高压储液罐的液位；

2)对获取的热源侧温度进行前馈补偿；

3)控制器根据获取的液位和经前馈补偿后的热源侧温度对冷凝器出口阀门进行控制。

4.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于：前馈补偿器，整体采用反馈调节手段控制，对具有高压储液罐的高温热泵的动态特性进行建模，根据模型的阶跃响应特征，利用子空间辨识方法得出热源侧温度与用户侧输出温度的模型，获得前馈补偿控制器的拉普拉斯变换G₁(s)为：

其中，s表示拉普拉斯算子；G_YD(s)表示热源侧温度扰动对高压储液罐液位的传递函数的拉普拉斯变换，G_YC(s)表示冷凝器出口阀门对储液罐液位的传递函数的拉普拉斯变换。

5.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于：分别以供水温度作为输出，热源侧温度的变化作为前馈信号进行开环阶跃响应试验，经平滑滤波后，得到相应的具有高压储液罐的高温热泵的阶跃响应模型的拉普拉斯变换分别为R(s)，D(s)。

6.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于：

加入前馈补偿环节的复合调节系统的传递函数的拉普拉斯变换为Y(s)：

其中：G_d(s)表示温度干扰通道的传递函数的拉普拉斯变换；G_c(s)表示主控制器的传递函数的拉普拉斯变换；G₂(s)表示冷凝器出口阀门开度对储液罐水位传递函数的拉普拉斯变换；H₁,H₂分别表示温度传感器与流量传感器的传递函数；

若前馈调节为完全补偿，采用PID控制下的系统的开环传递函数的拉普拉斯变换G(s)为：

其中：K_p为比例系数，T_I为积分时间，T_D为微分时间，K_e为对象传递函数的增益，T_e为对象传递函数的时间常数，s为拉普拉斯算子。