[发明专利]变频热泵控制方法

说明书

本发明涉及一种变频热泵控制方法，包括以下步骤：S1、设定有针对功率器件的目标温度值K1，通过温度控制补偿部输出有第一前馈控制量ω_{temp_comp}和/或设定有针对变频器的目标输出功率值P1，通过功率控制补偿部输出有第二前馈控制量ω_{pwr_comp}；S2、设定有压缩机的目标转速ω_{M_ref}，该目标转速ω_{M_ref}通过与所述第一前馈控制量ω_{temp_comp}和/或第二前馈控制量ω_{pwr_comp}进行加法运算以获取有压缩机的目标补偿转速ω_{M_ref_adj}；S3、将所述目标补偿转速ω_{M_ref_adj}输出至变频调速控制模块，使该变频热泵按照所述目标补偿转速ω_{M_ref_adj}运行；本发明能针对变频热泵的应用情况，无需预留较宽的禁升频区和降频区，能最大程度发挥变频热泵的性能，具备较高的实用性。

技术领域

本发明涉及变频热泵技术领域，尤其涉及一种变频热泵控制方法。

背景技术

随着变频压缩机和变频驱动技术在暖通空调设备领域的进步，热泵产品正在快速地向变频技术方向发展。变频热泵的运行能力可以适应工况的变化而动态调整，因此在技术上优于定速热泵产品，不需要频繁的启动和停机。

由于热泵产品的传热媒介是水，具有比较大的温度惯性，并且热泵以其在采暖、热水制备、水路制冷等应用场景特点，决定了热泵机组比传统空调产品需要更长时间地运行在极端的工作条件下、输出最大能力以满足要求。

然而变频热泵产品所能输出的最大能力，受其电控器硬件电路中的功率器件的性能上限制约，器件若超负荷使用会影响产品整体安全性和可靠性。并且功率器件的选型也决定了变频热泵电控器的成本。

因此，在既定的硬件平台上，如何通过得体的控制方法、既发挥出热泵系统最大的输出能力，同时能兼顾产品安全可靠和经济成本，就是一个重要的课题。

变频热泵可以通过控制压缩机的转速的高低，进而控制热泵设备的输出能力的大小。我们可以使用变频热泵的压缩机所输出的机械功率P_M来近似表达热泵设备的输出能力，如式(1)所示。

P_M＝T_e×ω_M(1)

其中Te是压缩机输出的电磁转矩，在平稳运行时等价于热泵系统的负载转矩，可用来衡量当前热泵设备的负荷轻重。

ω_M是压缩机的转速。变频热泵的压缩机运行范围一般是10转/秒～120转/秒。

可见功率P_M随着压缩机转速ω_M的升高而增大，控制ω_M的高低就控制了热泵整机产品的功率高低。

然而，变频热泵产品的功率输出上限依赖于变频驱动电路硬件，进一步是指电路中的电子功率器件如整流桥、IGBT、IPM的性能参数规格，主要关注的指标有两个：整机输出功率，以及器件表面温度。当变频热泵整机输出的功率过大，或者器件表面温度过高时，电子器件就将处于临界失效状态，从而影响产品的安全可靠。

当前业内厂家普遍的做法是根据压缩机运行电流或者运行功率的危险值，依次人为设定压缩机运行的禁升频区间、降频区间和停机保护区间；如图1所示；这种做法无法充分利用电路硬件的运行范围；因为为了保证电流和功率不经常触碰停机线，会设置较宽的禁升频区间和降频区间；这就容易在实际运行时发生：要么压缩机的转速止步于禁升频区间，不能再往上提速以输出更大能力(如图2所示)；要么压缩机反复触碰降频区间然后又降速下来，如此反复地升频和降频，形成了输出功率反复波动(如图3所示)。

所以，如何设计一种控制方法确定压缩机的目标转速，使其在安全的前提下输出尽可能大的功率，是本技术领域所急需要解决的技术问题。

发明内容