專利名稱：：精密空調(diào)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本實(shí)用新型公開了調(diào)，可廣泛應(yīng)用于試驗(yàn)室、計(jì)術(shù)范疇。
背景技術(shù)：
：眾所周知，空調(diào)系統(tǒng)從總體應(yīng)用上分類，可分為舒適性空調(diào)和工藝用空調(diào)兩大類。對(duì)于舒適性空調(diào)而言，對(duì)溫度控制的精度要求并不高。而對(duì)于工藝用空調(diào)，其溫度控制精度因工藝環(huán)境及工藝要求的不同而有著不同的要求。對(duì)于某些試驗(yàn)室、計(jì)量測(cè)量室，由于溫度的變化對(duì)其試驗(yàn)、測(cè)量的結(jié)果有很大的影響。為了保證量值傳遞的準(zhǔn)確性，所以對(duì)溫度控制的要求也極為嚴(yán)格。要求試驗(yàn)溫度的波動(dòng)在±0.5t:以內(nèi)，更有許多特殊試驗(yàn)領(lǐng)域?qū)囟染鹊囊笊踔粮摺Ｄ壳?，?duì)于空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)用，其控溫方式大致采用以下兩種方式方法1、傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)采用傳統(tǒng)的制冷壓縮機(jī)，搭建而成傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)，配用傳統(tǒng)控制模式。其控溫方式是在溫度和能量調(diào)節(jié)上采用通過(guò)控制壓縮機(jī)的運(yùn)行數(shù)量和啟停來(lái)進(jìn)行調(diào)節(jié)。當(dāng)溫度到達(dá)設(shè)定值時(shí)，壓縮機(jī)停止工作；當(dāng)溫度高于或低于設(shè)定值時(shí)，壓縮機(jī)又開始工作，如此反復(fù)實(shí)現(xiàn)目標(biāo)溫度的調(diào)節(jié)。以圖1所示的傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)為例，采用傳統(tǒng)的制冷壓縮機(jī)(某國(guó)際著名公司61KC型渦旋壓縮機(jī)，輸入功率4.43Kw，ARI工況下的制冷量為14.6Kw)，配以適當(dāng)?shù)睦淠?、膨脹閥、直膨式蒸發(fā)器，組成一個(gè)制冷/制熱的空調(diào)系統(tǒng)?？刂品绞讲捎脗鹘y(tǒng)的當(dāng)溫度逼近設(shè)定溫度時(shí)，壓縮機(jī)停止工作；當(dāng)溫度高于或低于設(shè)定值時(shí)，壓縮機(jī)又開始工作的方式(與具體的制冷/制熱工況相對(duì)應(yīng))。具體的試驗(yàn)數(shù)據(jù)如下試驗(yàn)對(duì)象面積為100平方米的房間。試驗(yàn)結(jié)果如表1、表2所示測(cè)試項(xiàng)目制熱環(huán)境溫度9t:測(cè)試室溫12。C目標(biāo)溫度20±0.2°C。表1、制熱狀態(tài)下傳統(tǒng)空調(diào)壓縮機(jī)狀態(tài)與溫度變化表序號(hào)時(shí)間室內(nèi)溫度CC)壓縮機(jī)狀態(tài)19:5012.20N29:5513.8ON310:0015.6ON3一種用伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)以達(dá)到高精度控制溫度的精密空量測(cè)量室等具有高精度控溫要求的空調(diào)應(yīng)用領(lǐng)域，屬于空調(diào)技<table>tableseeoriginaldocumentpage4</column></row><table>[0012]測(cè)試項(xiàng)目制冷測(cè)試室溫14"目標(biāo)溫度l(TC表2、制冷狀態(tài)下傳統(tǒng)空調(diào)壓縮機(jī)狀態(tài)與溫度變化表<table>tableseeoriginaldocumentpage4</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>由以上的試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析可得對(duì)于傳統(tǒng)的壓縮機(jī)為核心組成的空調(diào)系統(tǒng)，由于壓縮機(jī)只有開啟、停止兩種狀態(tài)，制冷量要么是零，要么是100%。所以測(cè)試房間的溫度一直在目標(biāo)值的范圍內(nèi)波動(dòng)，而且波動(dòng)的范圍相當(dāng)大，特別是在制熱的工況下，由于熱泵系統(tǒng)必須具有的除霜工況，使得溫度波動(dòng)的范圍更加大。這樣的控制模式，在對(duì)控溫精度要求不高的情況下，是可以滿足使用要求的，但對(duì)于像試驗(yàn)室、計(jì)算機(jī)房等要求高的場(chǎng)所，一般溫度精度要求控制在±0.5°C。傳統(tǒng)的空調(diào)由于只有開/關(guān)壓縮機(jī)兩種狀態(tài)，制冷量要么是零，要么是100%，顯然無(wú)法實(shí)現(xiàn)。這種空調(diào)系統(tǒng)和控制模式，是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足要求的。方法2、變頻空調(diào)系統(tǒng)為解決方法1溫度波動(dòng)大的問(wèn)題，部分壓縮機(jī)生產(chǎn)廠家提出了變頻的概念，即在方法一的基礎(chǔ)上，將壓縮機(jī)的電機(jī)采用變頻電機(jī)，再由變頻器驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)。通過(guò)改變壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速來(lái)改變系統(tǒng)的制冷量，從而達(dá)到調(diào)節(jié)溫度和能量的目的。如圖2所示的一種變頻空調(diào)，將傳統(tǒng)的壓縮機(jī)改成變頻壓縮機(jī)(某國(guó)際著名公司401DHV-64型變頻渦旋壓縮機(jī)，輸入功率5.6Kw，ARI工況下的制冷量為18Kw)，配以適當(dāng)?shù)睦淠?、膨脹閥、直膨式蒸發(fā)器，組成一個(gè)制冷/制熱的空調(diào)系統(tǒng)。即壓縮機(jī)的電機(jī)采用變頻電機(jī)，再由變頻器驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)。采用改變壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速來(lái)改變系統(tǒng)的制冷量，從而達(dá)到調(diào)節(jié)溫度和能量的目的。具體的試驗(yàn)數(shù)據(jù)如下試驗(yàn)對(duì)象面積為100平方米的房間。試驗(yàn)結(jié)果如表3、表4所示測(cè)試項(xiàng)目制熱測(cè)試室溫14。C目標(biāo)溫度20±0.2°C。表3、制熱狀態(tài)下變頻空調(diào)壓縮機(jī)頻率與溫度變化表<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>序號(hào)時(shí)間室內(nèi)溫度(°C)壓縮機(jī)頻率1117:109.3301217:158.9451317:2010.5661417:251250由以上的試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析變頻調(diào)速技術(shù)適應(yīng)于節(jié)能降耗和舒適性的要求，目前已應(yīng)用于新一代的空調(diào)系統(tǒng)上。其核心是變頻器、微控制器、和變頻壓縮機(jī)的電機(jī)。由變頻器驅(qū)動(dòng)的壓縮機(jī)為核心構(gòu)成的空調(diào)系統(tǒng)，在控溫精度上要明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的空調(diào)系統(tǒng)。但由于變頻器的特性①.在低速時(shí)扭矩很小0.5HZ(2轉(zhuǎn)左右)，變頻器實(shí)際上是一個(gè)調(diào)節(jié)頻率的控制器，頻率太低，感應(yīng)磁場(chǎng)變?nèi)?，能量傳遞效率低，扭矩小，所以大部分變頻壓縮機(jī)真正有利用價(jià)值的是壓縮機(jī)在高于一定頻率運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)制冷量大這一點(diǎn)，而并不是在低速時(shí)的調(diào)節(jié)性能好。②.變頻調(diào)節(jié)屬于開環(huán)控制，無(wú)反饋信號(hào)。變頻器的上述特性會(huì)導(dǎo)致以下缺陷①.在低速時(shí)，感應(yīng)特性變?nèi)酰ぞ匦?，無(wú)法驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)旋轉(zhuǎn)；②、轉(zhuǎn)矩有脈動(dòng)，噪聲和震動(dòng)較大，轉(zhuǎn)速的穩(wěn)態(tài)精度不夠高，容易造成系統(tǒng)振蕩而無(wú)法穩(wěn)定；③、變頻速度是開環(huán)控制，轉(zhuǎn)速精度不高，由于在溫差大時(shí)(如環(huán)境35度，目標(biāo)IO度)，壓縮機(jī)負(fù)荷很重，但速度很低，這時(shí)，變頻器無(wú)法達(dá)到工作要求。綜上，采用變頻空調(diào)可以節(jié)能，但在精確控溫方面，仍然無(wú)法達(dá)到目標(biāo)要求。申請(qǐng)人:于2006年7月開始，研制控溫范圍在±0.2°C的精密溫控系統(tǒng)，通過(guò)在面積為IOO平方米的房間內(nèi)，對(duì)現(xiàn)有的傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)和變頻空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行多次試驗(yàn)，獲得了大量試驗(yàn)數(shù)據(jù)，申請(qǐng)人對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、分析后發(fā)現(xiàn)，上述現(xiàn)有空調(diào)的溫度控制，始終在目標(biāo)溫度的上下來(lái)進(jìn)行浮動(dòng)，其溫度調(diào)節(jié)始終處于一個(gè)動(dòng)態(tài)變化，具體如圖3、圖4所示，這就導(dǎo)致其溫度控制始終處于一個(gè)不穩(wěn)定的狀態(tài)，無(wú)法達(dá)到精確控溫的目標(biāo)。
實(shí)用新型內(nèi)容基于提供一種能實(shí)現(xiàn)精確、穩(wěn)定控溫的空調(diào)系統(tǒng)的實(shí)用新型目的，申請(qǐng)人經(jīng)過(guò)反復(fù)試驗(yàn)和摸索，最終研制出了一種精密空調(diào)，其采用伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)和高精度空調(diào)控制器控制，實(shí)現(xiàn)高精度空調(diào)的無(wú)級(jí)能量調(diào)節(jié)，使空調(diào)機(jī)組的控制精度更高、更加節(jié)能。本實(shí)用新型為實(shí)現(xiàn)上述目的采取的技術(shù)方案如下，一種精密空調(diào)，包括空調(diào)執(zhí)行機(jī)構(gòu)、壓縮機(jī)、伺服電機(jī)、高精度空調(diào)控制器、傳感器單元、狀態(tài)輸入輸出裝置，傳感器單元、狀態(tài)輸入輸出裝置與高精度空調(diào)控制器相連，高精度空調(diào)控制器分別與空調(diào)執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)、伺服電機(jī)相連，壓縮機(jī)與伺服電機(jī)相連，空調(diào)執(zhí)行機(jī)構(gòu)與壓縮機(jī)相連。本實(shí)用新型的進(jìn)一步設(shè)置如下狀態(tài)輸入輸出裝置與高精度空調(diào)控制器相連，用戶根據(jù)需求通過(guò)狀態(tài)輸入輸出裝置設(shè)定目標(biāo)溫度給高精度空調(diào)控制器。傳感器單元包括若干組溫度傳感器，安裝于工作空間的多點(diǎn)位置，感應(yīng)工作空間的實(shí)時(shí)溫度，并輸入給高精度空調(diào)控制器?？筛鶕?jù)空間的大小來(lái)設(shè)置如4組、6組等安裝于空間的多點(diǎn)位置?？照{(diào)執(zhí)行機(jī)構(gòu)分別與高精度空調(diào)控制器及壓縮機(jī)相連，實(shí)現(xiàn)制冷或制熱量的實(shí)時(shí)準(zhǔn)確調(diào)節(jié)。壓縮機(jī)優(yōu)選采用線性蝸旋壓縮機(jī)，即制冷或制熱量與轉(zhuǎn)速成線性關(guān)系的壓縮機(jī)，線性蝸旋壓縮機(jī)一方面與伺服電機(jī)相連，另一方面與空調(diào)執(zhí)行機(jī)構(gòu)相連，通過(guò)伺服電機(jī)調(diào)節(jié)線性蝸旋壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而使空調(diào)執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)制冷或制熱量的實(shí)時(shí)準(zhǔn)確調(diào)節(jié)。伺服電機(jī)是一種根據(jù)高精度空調(diào)控制器的控制信號(hào)以恒轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)速范圍實(shí)現(xiàn)0幾萬(wàn)轉(zhuǎn)/分的電機(jī)，伺服電機(jī)包括伺服驅(qū)動(dòng)器、速度裝置，永磁電機(jī)，伺服驅(qū)動(dòng)器與高精度空調(diào)控制器相連，速度裝置、永磁電機(jī)分別與伺服驅(qū)動(dòng)器相連，永磁電機(jī)與速度裝置相連，壓縮機(jī)與永磁電機(jī)相連，伺服驅(qū)動(dòng)器根據(jù)高精度空調(diào)控制器的控制信號(hào)和速度裝置的速度信號(hào)，通過(guò)內(nèi)部運(yùn)算實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)永磁電機(jī)的轉(zhuǎn)速，以驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)。高精度空調(diào)控制器包括溫度信號(hào)輸入單元、外部狀態(tài)輸入單元、開關(guān)信號(hào)輸出單元、控制信號(hào)輸出單元、運(yùn)算單元，其中，溫度信號(hào)輸入單元與傳感器單元相連，接收傳感器單元感應(yīng)到的溫度信號(hào)，外部狀態(tài)輸入單元與狀態(tài)輸入輸出裝置相連，以接收狀態(tài)輸入輸出裝置中用戶設(shè)定的溫度等工作參數(shù)，溫度信號(hào)輸入單元、外部狀態(tài)輸入單元通過(guò)總線與運(yùn)算單元相連，把上述接收到的數(shù)據(jù)輸入到運(yùn)算單元，運(yùn)算單元進(jìn)行PID運(yùn)算處理后，通過(guò)總線輸出開關(guān)信號(hào)到開關(guān)信號(hào)輸出單元，開關(guān)信號(hào)輸出單元與空調(diào)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的電磁四通閥相連，輸出模擬電壓信號(hào)到控制信號(hào)輸出單元，控制信號(hào)輸出單元與伺服電機(jī)的伺服驅(qū)動(dòng)器相連。從而分別執(zhí)行電磁四通閥和驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速無(wú)級(jí)調(diào)整。由上述可知，本實(shí)用新型的精密空調(diào)，由于實(shí)現(xiàn)了對(duì)伺服電機(jī)的準(zhǔn)確速度控制，也就實(shí)現(xiàn)了對(duì)壓縮機(jī)的準(zhǔn)確速度控制，從而可以實(shí)現(xiàn)對(duì)空調(diào)機(jī)組的制冷(熱)量的實(shí)時(shí)準(zhǔn)確控制，實(shí)現(xiàn)高精度空調(diào)的調(diào)節(jié)。作為本實(shí)用新型的一種變例在壓縮機(jī)和伺服電機(jī)之間連接有減速機(jī)，增加對(duì)壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)矩。本實(shí)用新型的主要控制原理如下熱量的傳遞相對(duì)壓力、流量等傳遞是比較緩慢的，從控制學(xué)的角度來(lái)說(shuō)是一個(gè)大慣量控制系統(tǒng)，所以用一般的PID控制算法是無(wú)法達(dá)到高精度穩(wěn)定控制，因此我們從系統(tǒng)的角度出發(fā)結(jié)合溫度控制以及伺服電機(jī)控制的特點(diǎn)，開發(fā)一種基于專用伺服壓縮機(jī)的高精度空調(diào)控制器。PID控制規(guī)律為u":i=A;("n+丄fei7"D因此它的傳遞函數(shù)為G{"=|^=V:1+^+7d'"其中kp為比例系數(shù)；T工為積分時(shí)間常數(shù)；T。為微分時(shí)間常數(shù)如果給一個(gè)階躍信號(hào)，輸出肯定是一個(gè)震蕩輸出過(guò)程，最后達(dá)到穩(wěn)態(tài)，經(jīng)過(guò)分析如果給一個(gè)一階信號(hào)Y(u)=X(i^a+(l-a^Yl(u)，那么他的輸出震蕩過(guò)程明顯減小，如果給一個(gè)二階信號(hào)信號(hào)那么他的輸出震蕩過(guò)程更小，由此可以推出將信號(hào)進(jìn)行一階或二階運(yùn)算后系統(tǒng)的穩(wěn)定性會(huì)很快，但是如果單純一階或二階運(yùn)算會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)相位滯后，必須加入相位校正環(huán)節(jié)。經(jīng)過(guò)這樣控制后系統(tǒng)控制震蕩輸出過(guò)程很短了，但穩(wěn)態(tài)時(shí)抗干擾性不好，所以8又提出將kp，ki經(jīng)過(guò)溫度變化趨勢(shì)及變化速度判斷讓其在穩(wěn)態(tài)時(shí)和動(dòng)態(tài)時(shí)系數(shù)不一樣，在穩(wěn)態(tài)時(shí)加大提高抗干擾性，在動(dòng)態(tài)時(shí)根據(jù)目標(biāo)值來(lái)自動(dòng)調(diào)整，從而達(dá)到快速穩(wěn)定控制。經(jīng)過(guò)這樣控制后穩(wěn)定沒(méi)有問(wèn)題了，但要想實(shí)現(xiàn)精密控制必須讓制冷量變的很小才有可能，因?yàn)橐粋€(gè)固定的空間它有一定的熱容，熱容就是溫度每升高rc它所吸收的熱量(卡或焦?fàn)?。如果壓縮機(jī)輸出最小熱量(或冷量)是熱容的l/io那么，理論溫度變化量就是o.rc，因此選用專用伺服壓縮機(jī)，控制伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而控制壓縮機(jī)的制冷量，例如壓縮機(jī)的制冷量是1000大卡，伺服電機(jī)轉(zhuǎn)速為2000，那么伺服電機(jī)每轉(zhuǎn)的制冷量為1000/2000=0.5大卡。如果電機(jī)每次調(diào)整1轉(zhuǎn)也就是每次調(diào)整0.5大卡的制冷量。另外實(shí)際的空調(diào)控制系統(tǒng)本身有很大的熱損耗J，所以實(shí)際的每轉(zhuǎn)輸出量為0.5-J，因此系統(tǒng)控制最小控制量是很小的。由于溫度變化滯后性強(qiáng)，一般的通用伺服電機(jī)高低速剛性過(guò)強(qiáng)容易導(dǎo)致控制不穩(wěn)定，因此采用專用伺服，針對(duì)溫度控制的特點(diǎn)將伺服算法改成相對(duì)柔且又具有一定的剛性輸出，以適合壓縮機(jī)低速特點(diǎn)。從而達(dá)到高精度溫度控制。具體控制過(guò)程如下例所示用戶先通過(guò)狀態(tài)輸入輸出裝置輸入一個(gè)目標(biāo)溫度值tO，并通過(guò)外部狀態(tài)輸入單元由總線輸入到運(yùn)算單元；傳感器單元檢測(cè)到實(shí)際的環(huán)境溫度t，并將該溫度信號(hào)通過(guò)溫度信號(hào)輸入單元由總線輸入到運(yùn)算單元45，運(yùn)算單元45將檢測(cè)的實(shí)際環(huán)境溫度t和用戶設(shè)定的溫度t0通過(guò)數(shù)據(jù)運(yùn)算做比較，當(dāng)t-to>0時(shí)，通過(guò)開關(guān)信號(hào)輸出單元控制空調(diào)執(zhí)行機(jī)構(gòu)1的1-9電磁四通閥的切換實(shí)施制冷，當(dāng)t-tO<0時(shí)，通過(guò)開關(guān)信號(hào)輸出單元控制空調(diào)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的電磁四通閥的切換實(shí)施制熱；同時(shí)進(jìn)行PID算法運(yùn)算，通過(guò)控制信號(hào)輸出單元輸出一個(gè)PID控制值，并將該控制值以模擬信號(hào)0-10V或數(shù)字信號(hào)的方式傳輸給伺服電機(jī)，伺服電機(jī)的伺服驅(qū)動(dòng)器根據(jù)控制信號(hào)輸出單元的控制信號(hào)和速度裝置的速度信號(hào)，通過(guò)內(nèi)部運(yùn)算實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)永磁電機(jī)的轉(zhuǎn)速，以驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)壓縮機(jī)的實(shí)時(shí)調(diào)速，當(dāng)t-to差值大時(shí)提高轉(zhuǎn)速、t-to差值小時(shí)降低轉(zhuǎn)速，直到伺服電機(jī)維持一個(gè)較低的轉(zhuǎn)速帶動(dòng)壓縮機(jī)恰好補(bǔ)償環(huán)境溫差的熱量損失，從而達(dá)到控制所需的目標(biāo)值，實(shí)現(xiàn)高精度空調(diào)的閉環(huán)調(diào)節(jié)。本實(shí)用新型的有益效果如下1、本實(shí)用新型采用伺服電機(jī)與高精度空調(diào)控制器來(lái)實(shí)現(xiàn)精密空調(diào)的溫度控制，因?yàn)樗欧姍C(jī)低速扭矩大，轉(zhuǎn)速精度高(每轉(zhuǎn)可分割成1/10000轉(zhuǎn))，可以精密的控制制冷或制熱量從而達(dá)到精密控制溫度的目的。例如壓縮機(jī)每轉(zhuǎn)的制冷量為iooo大卡，那么伺服電機(jī)可控制的最小制冷量為1000大卡/10000=0.1大卡。2、本實(shí)用新型采用線性蝸旋壓縮機(jī)(線性蝸旋壓縮機(jī)是制冷或制熱量與轉(zhuǎn)速成線性的壓縮機(jī))，配合伺服電機(jī)與高精度空調(diào)控制器，控溫精度可達(dá)±o.rc。3、本實(shí)用新型與傳統(tǒng)采用定頻壓縮機(jī)的空調(diào)相比，節(jié)能在30%以上，并且噪音小。以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說(shuō)明。圖1為傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為變頻空調(diào)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為現(xiàn)有普通空調(diào)的制熱曲線圖；圖4為現(xiàn)有普通空調(diào)的制冷曲線圖；[0063]圖5為本實(shí)用新型高精度空調(diào)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為本實(shí)用新型高精度空調(diào)系統(tǒng)一種變例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖7為本實(shí)用新型高精度空調(diào)控制器的組成框圖；圖8為本實(shí)用新型高精度空調(diào)系統(tǒng)的控制原理框圖；圖9本實(shí)用新型高精度空調(diào)系統(tǒng)的制熱曲線圖；圖10為本實(shí)用新型高精度空調(diào)系統(tǒng)的制冷曲線圖。附圖標(biāo)號(hào)1、空調(diào)執(zhí)行機(jī)構(gòu)1-1氣液分離器，l-2逆止閥，l-3第一充氣閥，l-4第一風(fēng)冷冷凝(蒸發(fā))器，l-5第二充氣閥，l-6低壓開關(guān)，1-7高壓開關(guān)，l-8第三充氣閥，1-9四通電磁閥，1-10第二風(fēng)冷冷凝(蒸發(fā))器，1-11膨脹閥，1-12視液鏡，1-13干燥器；20、壓縮機(jī)，30、控制器，40、傳感器50、壓縮機(jī)，60、變頻器，70、控制器，80、傳感器2、線性蝸旋壓縮機(jī)，3、伺服電機(jī)，3-l、伺服驅(qū)動(dòng)器，3-2、速度裝置，3_3、永磁電機(jī)，4、高精度空調(diào)控制器，5、傳感器單元，6、狀態(tài)輸入輸出接口，7、減速機(jī)具體實(shí)施方式如圖5所示，本實(shí)用新型的高精度空調(diào)系統(tǒng)，包括空調(diào)執(zhí)行機(jī)構(gòu)1、線性蝸旋壓縮機(jī)2、伺服電機(jī)3、高精度空調(diào)控制器4、傳感器單元5、狀態(tài)輸入輸出裝置6，其中空調(diào)執(zhí)行機(jī)構(gòu)l采用常規(guī)設(shè)置，包括氣液分離器l-l，逆止閥l-2，第一充氣閥l-3，第一風(fēng)冷冷凝(蒸發(fā))器l-4，第二充氣閥l-5，低壓開關(guān)l-6，高壓開關(guān)l-7，第三充氣閥l-8，四通電磁閥l-9，第二風(fēng)冷冷凝(蒸發(fā))器1-10，膨脹閥1-11，視液鏡1-12，干燥器1-13;空調(diào)執(zhí)行機(jī)構(gòu)l分別與高精度空調(diào)控制器4及線性蝸旋壓縮機(jī)2相連，實(shí)現(xiàn)制冷或制熱量的實(shí)時(shí)準(zhǔn)確調(diào)節(jié)。本實(shí)用新型的壓縮機(jī)可以采用普通壓縮機(jī)或者線性蝸旋壓縮機(jī)，線性蝸旋壓縮機(jī)2是指一種制冷或制熱量與轉(zhuǎn)速成線性關(guān)系的壓縮機(jī)。線性蝸旋壓縮機(jī)2—方面與伺服電機(jī)3相連，另一方面與空調(diào)執(zhí)行機(jī)構(gòu)1相連，通過(guò)伺服電機(jī)3調(diào)節(jié)線性蝸旋壓縮機(jī)2的轉(zhuǎn)速，從而使空調(diào)執(zhí)行機(jī)構(gòu)1實(shí)現(xiàn)制冷(熱)量的實(shí)時(shí)準(zhǔn)確調(diào)節(jié)。伺服電機(jī)3是一種可以根據(jù)控制信號(hào)以恒轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)線性蝸旋壓縮機(jī)2的轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)速范圍可實(shí)現(xiàn)0-幾萬(wàn)轉(zhuǎn)/分的電機(jī)，伺服電機(jī)3包括伺服驅(qū)動(dòng)器31、速度裝置32，永磁電機(jī)33，伺服驅(qū)動(dòng)器31與高精度空調(diào)控制器4相連，速度裝置32、永磁電機(jī)33分別與伺服驅(qū)動(dòng)器31相連，永磁電機(jī)33與速度裝置32相連，線性蝸旋壓縮機(jī)2與永磁電機(jī)33相連，3_1伺服驅(qū)動(dòng)器根據(jù)上位機(jī)(本實(shí)用新型中的上位機(jī)為高精度空調(diào)控制器4和速度裝置32)的控制信號(hào)和速度信號(hào)，通過(guò)內(nèi)部運(yùn)算實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)永磁電機(jī)33的轉(zhuǎn)速，以驅(qū)動(dòng)線性蝸旋壓縮機(jī)2。高精度空調(diào)控制器4分別與傳感器單元5、狀態(tài)輸入輸出裝置6、空調(diào)執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)1的1-9電磁四通閥以及伺服電機(jī)3的伺服驅(qū)動(dòng)器31相連。結(jié)合圖7所示，本實(shí)用新型高精度空調(diào)控制器4包括溫度信號(hào)輸入單元41、外部狀態(tài)輸入單元42、開關(guān)信號(hào)輸出單元43、控制信號(hào)輸出單元44、運(yùn)算單元45，其中外部狀態(tài)輸入單元42接收狀態(tài)輸入輸出裝置6中用戶設(shè)定的溫度等工作參數(shù)，溫度信號(hào)輸入單元41接收傳感器單元5感應(yīng)到的溫度信號(hào)，10然后兩者通過(guò)總線輸入到運(yùn)算單元45，與設(shè)定的目標(biāo)信號(hào)進(jìn)行PID運(yùn)算處理后，通過(guò)總線輸出單元開關(guān)信號(hào)到開關(guān)信號(hào)輸出單元43去執(zhí)行電磁閥或繼電器動(dòng)作；輸出模擬電壓信號(hào)到控制信號(hào)輸出單元44去驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)3實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速無(wú)級(jí)調(diào)整。傳感器單元5實(shí)現(xiàn)將感應(yīng)到室內(nèi)的實(shí)時(shí)溫度，輸入給高精度空調(diào)控制器4。傳感器單元5可由若干組溫度傳感器組成，可根據(jù)空間的大小來(lái)設(shè)置如4組、6組溫度傳感器等安裝于工作空間的多點(diǎn)位置，以準(zhǔn)確感應(yīng)室內(nèi)實(shí)時(shí)溫度。狀態(tài)輸入輸出裝置6為用戶根據(jù)需求設(shè)定相應(yīng)參數(shù)。圖6示出了本實(shí)用新型的一種變例，通過(guò)在線性蝸旋壓縮機(jī)2和伺服電機(jī)3之間增加減速機(jī)7，增加對(duì)線性蝸旋壓縮機(jī)2的轉(zhuǎn)矩，以適應(yīng)大型的高精度空調(diào)系統(tǒng)的需要。結(jié)合圖8所示，本實(shí)用新型的控制方法如下本實(shí)用新型通過(guò)傳感器單元5感應(yīng)到室內(nèi)的實(shí)時(shí)溫度，通過(guò)狀態(tài)輸入輸出裝置6用戶根據(jù)需求設(shè)定目標(biāo)控制溫度，然后輸入到高精度空調(diào)控制器4，高精度空調(diào)控制器4的外部狀態(tài)輸入單元42接收狀態(tài)輸入輸出裝置6中用戶設(shè)定的溫度等工作參數(shù)，溫度信號(hào)輸入單元41接收傳感器單元5感應(yīng)到的溫度信號(hào)，然后兩者通過(guò)總線輸入到運(yùn)算單元45，與設(shè)定的目標(biāo)信號(hào)進(jìn)行PID運(yùn)算處理后，通過(guò)總線輸出單元開關(guān)信號(hào)到開關(guān)信號(hào)輸出單元43去執(zhí)行電磁閥或繼電器動(dòng)作；輸出模擬電壓信號(hào)到控制信號(hào)輸出單元44去驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)3，伺服電機(jī)3的伺服驅(qū)動(dòng)器31根據(jù)高精度空調(diào)控制器4的控制信號(hào)和速度裝置32的速度信號(hào)，通過(guò)內(nèi)部運(yùn)算實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)永磁電機(jī)33的轉(zhuǎn)速，以驅(qū)動(dòng)線性蝸旋壓縮機(jī)2，由于實(shí)現(xiàn)了對(duì)伺服電機(jī)3的準(zhǔn)確速度控制，也就實(shí)現(xiàn)了對(duì)線性蝸旋壓縮機(jī)2的準(zhǔn)確速度控制，從而可以實(shí)現(xiàn)對(duì)空調(diào)機(jī)組的制冷(熱)量的實(shí)時(shí)準(zhǔn)確控制，實(shí)現(xiàn)高精度空調(diào)的調(diào)節(jié)。具體操作過(guò)程如下用戶先通過(guò)狀態(tài)輸入輸出裝置6輸入一個(gè)目標(biāo)溫度值t0，并通過(guò)外部狀態(tài)輸入單元42由總線輸入到運(yùn)算單元45;傳感器單元5檢測(cè)到實(shí)際的環(huán)境溫度t，并將該溫度信號(hào)通過(guò)溫度信號(hào)輸入單元41由總線輸入到運(yùn)算單元45，運(yùn)算單元45將檢測(cè)的實(shí)際環(huán)境溫度t和用戶設(shè)定的溫度t0通過(guò)數(shù)據(jù)運(yùn)算做比較，當(dāng)t-t0>0時(shí)，通過(guò)開關(guān)信號(hào)輸出單元43控制空調(diào)執(zhí)行機(jī)構(gòu)1的1-9電磁四通閥的切換實(shí)施制冷，當(dāng)t-t0<0時(shí)，通過(guò)開關(guān)信號(hào)輸出單元43控制空調(diào)執(zhí)行機(jī)構(gòu)1的電磁四通閥19的切換實(shí)施制熱；同時(shí)進(jìn)行PID算法運(yùn)算，通過(guò)控制信號(hào)輸出單元44輸出一個(gè)PID控制值(比例積分微分值)，并將該控制量以模擬信號(hào)0-10V或數(shù)字信號(hào)的方式傳輸給伺服電機(jī)3，伺服電機(jī)3根據(jù)此信號(hào)來(lái)調(diào)節(jié)線性蝸旋壓縮機(jī)2的轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)對(duì)線性蝸旋壓縮機(jī)2的實(shí)時(shí)調(diào)速，當(dāng)t-t0差值大時(shí)提高轉(zhuǎn)速、t-t0差值小時(shí)降低轉(zhuǎn)速，直到伺服電機(jī)3維持一個(gè)較低的轉(zhuǎn)速帶動(dòng)線性蝸旋壓縮機(jī)2恰好補(bǔ)償環(huán)境溫差的熱量損失，從而達(dá)到控制所需的目標(biāo)值，實(shí)現(xiàn)高精度空調(diào)的調(diào)節(jié)，本實(shí)用新型的控制系統(tǒng)是一個(gè)閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。以下在
背景技術(shù)：
所述環(huán)境下，采用本實(shí)用新型的技術(shù)方案，結(jié)合
背景技術(shù)：
的試驗(yàn)例子進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如表5、表6所示試驗(yàn)對(duì)象面積為100平方米的房間，測(cè)試項(xiàng)目制熱測(cè)試室溫14。C目標(biāo)溫度20。C表5、制熱狀態(tài)下高精度空調(diào)壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速與溫度變化表11<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>[0094]結(jié)合表5、表6可知從測(cè)試的數(shù)據(jù)上看，本實(shí)用新型的高精度空調(diào)的制冷(熱)量和轉(zhuǎn)速具有一定的線性關(guān)系。這樣通過(guò)高精度空調(diào)控制器調(diào)節(jié)就很容易實(shí)現(xiàn)高精度控制，控溫精度可達(dá)±0.rc。申請(qǐng)人:將上述試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析得圖9、圖10所示，由圖9、圖10可以看出高精度空調(diào)控制溫度是一條逐漸逼近目標(biāo)溫度的平滑曲線，一般在4-5分鐘就可以到達(dá)平穩(wěn)溫度值.此時(shí)伺服電機(jī)維持一個(gè)較低的轉(zhuǎn)速，帶動(dòng)線性蝸旋壓縮機(jī)恰好補(bǔ)償環(huán)境溫差的熱量損失，實(shí)現(xiàn)逐漸逼近目標(biāo)溫度而且無(wú)過(guò)沖的高精度空調(diào)的調(diào)節(jié)。權(quán)利要求一種精密空調(diào)，包括空調(diào)執(zhí)行機(jī)構(gòu)、壓縮機(jī)、伺服電機(jī)、高精度空調(diào)控制器、傳感器單元、狀態(tài)輸入輸出裝置，傳感器單元、狀態(tài)輸入輸出裝置與高精度空調(diào)控制器相連，高精度空調(diào)控制器分別與空調(diào)執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)、伺服電機(jī)相連，壓縮機(jī)與伺服電機(jī)相連，空調(diào)執(zhí)行機(jī)構(gòu)與壓縮機(jī)相連。2.如權(quán)利要求1所述的一種精密空調(diào)，其特征在于狀態(tài)輸入輸出裝置與高精度空調(diào)控制器相連，通過(guò)狀態(tài)輸入輸出裝置設(shè)定目標(biāo)溫度給高精度空調(diào)控制器。3.如權(quán)利要求1所述的一種精密空調(diào)，其特征在于傳感器單元包括若干組溫度傳感器，安裝于工作空間的多點(diǎn)位置，感應(yīng)工作空間的實(shí)時(shí)溫度，并輸入給高精度空調(diào)控制器。4.如權(quán)利要求1所述的一種精密空調(diào)，其特征在于空調(diào)執(zhí)行機(jī)構(gòu)分別與高精度空調(diào)控制器及壓縮機(jī)相連，實(shí)現(xiàn)制冷或制熱量的實(shí)時(shí)準(zhǔn)確調(diào)節(jié)。5.如權(quán)利要求1所述的一種精密空調(diào)，其特征在于壓縮機(jī)為線性蝸旋壓縮機(jī)即制冷或制熱量與轉(zhuǎn)速成線性關(guān)系的壓縮機(jī)，線性蝸旋壓縮機(jī)一方面與伺服電機(jī)相連，另一方面與空調(diào)執(zhí)行機(jī)構(gòu)相連，通過(guò)伺服電機(jī)調(diào)節(jié)線性蝸旋壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而使空調(diào)執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)制冷或制熱量的實(shí)時(shí)準(zhǔn)確調(diào)節(jié)。6.如權(quán)利要求1所述的一種精密空調(diào)，其特征在于伺服電機(jī)是一種根據(jù)高精度空調(diào)控制器的控制信號(hào)以恒轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)速范圍實(shí)現(xiàn)0幾萬(wàn)轉(zhuǎn)/分的電機(jī)，伺服電機(jī)包括伺服驅(qū)動(dòng)器、速度裝置，永磁電機(jī)，伺服驅(qū)動(dòng)器與高精度空調(diào)控制器相連，速度裝置、永磁電機(jī)分別與伺服驅(qū)動(dòng)器相連，永磁電機(jī)與速度裝置相連，壓縮機(jī)與永磁電機(jī)相連，伺服驅(qū)動(dòng)器根據(jù)高精度空調(diào)控制器的控制信號(hào)和速度裝置的速度信號(hào)，通過(guò)內(nèi)部運(yùn)算實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)永磁電機(jī)的轉(zhuǎn)速，以驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)。7.如權(quán)利要求1所述的一種精密空調(diào)，其特征在于高精度空調(diào)控制器包括溫度信號(hào)輸入單元、外部狀態(tài)輸入單元、開關(guān)信號(hào)輸出單元、控制信號(hào)輸出單元、運(yùn)算單元，其中，溫度信號(hào)輸入單元與傳感器單元相連，外部狀態(tài)輸入單元與狀態(tài)輸入輸出裝置相連，開關(guān)信號(hào)輸出單元與空調(diào)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的電磁四通閥相連，控制信號(hào)輸出單元與伺服電機(jī)的伺服驅(qū)動(dòng)器相連。8.如權(quán)利要求17所述的一種精密空調(diào)，其特征在于在壓縮機(jī)和伺服電機(jī)之間連接有減速機(jī)，增加對(duì)壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)矩。專利摘要本實(shí)用新型公開了一種精密空調(diào)，可廣泛應(yīng)用于試驗(yàn)室、計(jì)量測(cè)量室等具有高精度控溫要求的空調(diào)應(yīng)用領(lǐng)域，屬于空調(diào)技術(shù)范疇。包括空調(diào)執(zhí)行機(jī)構(gòu)、壓縮機(jī)、伺服電機(jī)、高精度空調(diào)控制器、傳感器單元、狀態(tài)輸入輸出裝置，傳感器單元、狀態(tài)輸入輸出裝置與高精度空調(diào)控制器相連，高精度空調(diào)控制器分別與空調(diào)執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)、伺服電機(jī)相連，壓縮機(jī)與伺服電機(jī)相連，空調(diào)執(zhí)行機(jī)構(gòu)與壓縮機(jī)相連。本實(shí)用新型由于采用伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)和高精度空調(diào)控制器控制，實(shí)現(xiàn)高精度空調(diào)的無(wú)級(jí)能量調(diào)節(jié)，使空調(diào)機(jī)組的控制精度更高、更加節(jié)能。文檔編號(hào)F25B31/02GK201463396SQ20092012275公開日2010年5月12日申請(qǐng)日期2009年6月18日優(yōu)先權(quán)日2009年6月18日發(fā)明者劉勝,李招海,李海根申請(qǐng)人:浙江大成電氣有限公司