[发明专利]一种基于尖点突变模型的除霜控制方法

说明书

本发明公开了一种基于尖点突变模型的除霜控制方法，确定机组状态变量与控制变量的个数，基于突变理论中的尖点突变模型分析空气源热泵机组运行中的状态变量与控制变量，根据尖点突变模型的势函数、平衡曲面方程、奇点方程、分叉集方程，以及标准化处理的状态变量、控制变量构建判别除霜启动时间点的指标模型。依据实验测试结果，选取特征参数作为指标模型的状态变量与控制变量。根据典型制热周期数据，利用多元线性回归求解模型参数。在机组的后续运行过程中，依据模型计算得到的指标值判断除霜启动时间点。本方法可以自然避免“无霜除霜”的误除霜现象，并有效避免“有霜不除”的误除霜现象。

技术领域

本发明涉及空气源热泵技术领域，特别涉及一种基于尖点突变模型的除霜控制方法。

背景技术

空气源热泵具有运行可靠、环境友好、节约能源等优点，因此在冬季广泛应用于建筑供暖。然而，当室外盘管表面温度同时低于室外空气的露点温度以及0℃时，空气源热泵的室外盘管表面就会出现结霜现象，这不仅会阻塞室外盘管的空气流道，增加空气与盘管的换热热阻，还会恶化压缩机等部件的运行性能，进一步降低空气源热泵机组的制热量以及COP。因此，为提高机组的运行效率，采取周期性除霜措施是十分必要的。目前的除霜措施中，逆循环除霜应用最为广泛。然而，无论何种除霜措施，都需要在合适的时间点启动，才能保证机组的性能。

目前的除霜启动控制策略主要分为两种，分别是：“基于时间的除霜启动控制策略”、“基于需求的除霜启动控制策略”。对于“基于时间的除霜启动控制策略”而言，当机组运行时长与室外盘管表面温度达到设定值时，启动除霜动作。但是设定值的选择缺乏理论依据，并且对不同程度的结霜情况缺乏普适性。更重要的是，在该策略下运行，机组会出现“有霜不除”与“无霜除霜”两种“误除霜”现象，尽管有学者对该策略进行改进，比如加入过热度等参数判断除霜启动时间点，而“误除霜”现象仍难以避免。而在这之后，研究人员认为，若在霜层累积至一定程度再进行除霜，应该可以避免“误除霜”现象，因此提出了“基于需求的除霜启动控制策略”，比如测量霜层热导率、计算室外盘管压降、检测霜层厚度、霜层表面温度等。

然而，“基于需求的除霜启动控制策略”仍然存在很多限制。首先，霜层生长是一个包含多因素的复杂热质传递现象，比如温度、相对湿度、风速以及各种机组运行参数，这些时变参数的检测需要相当大的数据量以及相当高的初投资。其次，霜层的特征参数，比如霜层厚度、霜层热导率、霜层表面温度等的测量对于测试仪器的精度有一定要求，这同样会产生较高的初投资。因此，如果被测参数的数据量以及数据精度能够降低，那么测量工作量以及初始投资也可以下降，这样的除霜启动控制策略能够更好的应用于空气源热泵机组。

上述两种策略中，主要关注被测参数的连续变化并测量待测参数是否达到某一定值。然而，由于结霜作为一种灾害现象，它带给系统的影响是多方面的，因此在机组实际运行过程中，可以发现机组性能会发生突然的恶化，相关研究人员的实验测试也可以证明这一点。因此从突变理论的视角研究空气源机组的结霜、除霜问题，不关注特征参数是否达到某一定值，而是立足于研究参数变化情况的新视角，关注运行参数的变化情况，构建一种指标模型准确判断除霜启动时间点。

发明内容

为解决现有技术中存在的上述缺陷，本发明的目的在于提供一种基于尖点突变模型的除霜控制方法，可以自然避免“无霜除霜”的误除霜现象，同时也可以有效避免“有霜不除”的误除霜现象，并且可以弥补数据量需求大、数据精度要求高等缺陷。该方法通过确定合适的特征参数作为状态变量与控制变量，并根据测试数据求解模型参数得到指标模型。在机组后续运行过程中，将被测参数输入模型，根据指标的变化情况判断除霜启动时间点。

本发明是通过下述技术方案来实现的。

本发明提供一种基于尖点突变模型的除霜控制方法，包括下述步骤：

步骤1，分析影响机组性能的因素，确定状态变量与控制变量的个数；