本發(fā)明屬于空調(diào)
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體地說，是涉及一種制冷系統(tǒng)及控制方法。
背景技術(shù)：
：設(shè)備在運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生大量熱量，需要制冷系統(tǒng)對設(shè)備進(jìn)行降溫，以保證設(shè)備的正常運(yùn)行。目前市場上的制冷系統(tǒng)體積都比較大，例如水冷機(jī)（先冷卻水再冷卻設(shè)備），而雷達(dá)機(jī)箱、激光設(shè)備等設(shè)備需要體積小的制冷系統(tǒng)，因此，目前市場上的大體積制冷系統(tǒng)無法滿足需求。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明提供了一種冷媒直接制冷系統(tǒng)，解決了現(xiàn)有制冷系統(tǒng)體積大的問題。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：一種冷媒直接制冷系統(tǒng)，包括控制板、冷卻板、兩個(gè)分制冷系統(tǒng)，所述冷卻板具有冷媒入口和冷媒出口，每個(gè)分制冷系統(tǒng)均包括壓縮機(jī)、冷凝器，所述壓縮機(jī)輸出的冷媒傳輸至冷凝器，經(jīng)冷凝器冷卻后輸送至所述冷卻板的冷媒入口，然后經(jīng)所述冷媒出口輸送至壓縮機(jī)；在所述冷卻板上設(shè)置有溫度傳感器，所述溫度傳感器采集溫度信號(hào)，并將采集到的信號(hào)發(fā)送至控制板，所述控制板控制兩個(gè)分制冷系統(tǒng)的運(yùn)行。進(jìn)一步的，在所述冷卻板上設(shè)置有電加熱器，所述控制板控制電加熱器的運(yùn)行?；谏鲜隼涿街苯又评湎到y(tǒng)，本發(fā)明還提出了一種控制方法，所述方法包括：根據(jù)冷卻板實(shí)際溫度和設(shè)定目標(biāo)溫度的溫差確定啟動(dòng)頻率；控制板根據(jù)啟動(dòng)頻率控制兩個(gè)分制冷系統(tǒng)運(yùn)行；基于所述溫差進(jìn)行PID控制，獲得目標(biāo)頻率；控制板根據(jù)目標(biāo)頻率控制兩個(gè)分制冷系統(tǒng)運(yùn)行。進(jìn)一步的，所述控制板根據(jù)啟動(dòng)頻率控制兩個(gè)分制冷系統(tǒng)運(yùn)行具體包括：判斷所述啟動(dòng)頻率是否大于單個(gè)分制冷系統(tǒng)的最大頻率；若是，則控制兩個(gè)分制冷系統(tǒng)分別以啟動(dòng)頻率/2運(yùn)行；若否，則控制單個(gè)分制冷系統(tǒng)以啟動(dòng)頻率運(yùn)行。又進(jìn)一步的，所述控制板根據(jù)目標(biāo)頻率控制兩個(gè)分制冷系統(tǒng)運(yùn)行具體包括：判斷所述目標(biāo)頻率是否大于單個(gè)分制冷系統(tǒng)的最大頻率；若是，則控制兩個(gè)分制冷系統(tǒng)分別以目標(biāo)頻率/2運(yùn)行；若否，則控制單個(gè)分制冷系統(tǒng)以目標(biāo)頻率運(yùn)行。更進(jìn)一步的，所述根據(jù)冷卻板實(shí)際溫度和設(shè)定目標(biāo)溫度的溫差確定啟動(dòng)頻率，具體包括：獲取冷卻板的實(shí)際溫度；計(jì)算冷卻板的實(shí)際溫度和設(shè)定目標(biāo)溫度的溫差；將所述溫差轉(zhuǎn)換為AD值，查詢預(yù)設(shè)的溫差A(yù)D值-啟動(dòng)頻率對照表，獲得啟動(dòng)頻率。再進(jìn)一步的，在所述制冷系統(tǒng)的冷卻板上設(shè)置有電加熱器；在所述根據(jù)冷卻板實(shí)際溫度和設(shè)定目標(biāo)溫度的溫差確定啟動(dòng)頻率之前，所述方法還包括：在被冷卻設(shè)備啟動(dòng)之前，判斷冷卻板實(shí)際溫度是否小于最小設(shè)定溫度；若是，則控制板啟動(dòng)電加熱器，對冷卻板進(jìn)行預(yù)熱，直至被冷卻設(shè)備正常運(yùn)行。優(yōu)選的，所述控制板啟動(dòng)電加熱器具體包括：控制板采用PWM控制電加熱器的輸出功率，占空比為100%。進(jìn)一步的，在所述制冷系統(tǒng)的冷卻板上設(shè)置有電加熱器；在所述控制板根據(jù)啟動(dòng)頻率控制兩個(gè)分制冷系統(tǒng)運(yùn)行之前，所述方法還包括：判斷所述制冷負(fù)載是否小于單個(gè)分制冷系統(tǒng)以最低頻率運(yùn)行時(shí)的制冷量；若是，則控制板啟動(dòng)電加熱器，進(jìn)行熱量補(bǔ)償。更進(jìn)一步的，所述控制板啟動(dòng)電加熱器具體包括：控制板采用PWM控制電加熱器的輸出功率，0占空比啟動(dòng)，根據(jù)冷卻板實(shí)際溫度和設(shè)定目標(biāo)溫度的溫差調(diào)整占空比。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是：本發(fā)明的冷媒直接制冷系統(tǒng)及控制方法，減少了第三方介質(zhì)，節(jié)省了相關(guān)的管路空間，減小了系統(tǒng)體積；而且，采用兩個(gè)獨(dú)立的壓縮機(jī)，進(jìn)一步減小了整個(gè)系統(tǒng)的體積；冷媒直接對冷卻板進(jìn)行冷卻，降溫速度快；安全性高，不使用冷卻水，進(jìn)而避免了冷卻水泄漏導(dǎo)致電氣設(shè)備損毀；由于采用兩個(gè)分制冷系統(tǒng)，可以互為備份，當(dāng)其中一個(gè)分制冷系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，另一個(gè)可以維持應(yīng)急使用；冷卻區(qū)間大，向下擴(kuò)展了制冷系統(tǒng)的最小能力輸出；采用PID頻率控制，控制精度高。結(jié)合附圖閱讀本發(fā)明的具體實(shí)施方式后，本發(fā)明的其他特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)將變得更加清楚。附圖說明圖1是本發(fā)明所提出的冷媒直接制冷系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的框架圖；圖2是本發(fā)明所提出的冷媒直接制冷系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明所提出的冷媒直接制冷系統(tǒng)的控制方法的一個(gè)實(shí)施例的流程圖；圖4是圖3中部分步驟的流程圖。附圖標(biāo)記：1、第一壓縮機(jī)；2、第一冷凝器；3、第一冷凝風(fēng)扇；4、第一過濾器；5、第一電子膨脹閥；6、第二壓縮機(jī)；7、第二冷凝器；8、第二冷凝風(fēng)扇；9、第二過濾器；10、第二電子膨脹閥；11、冷卻板；12、電加熱器。具體實(shí)施方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下將結(jié)合附圖和實(shí)施例，對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。本發(fā)明的冷媒直接制冷系統(tǒng)及控制方法，直接用冷媒對被冷卻設(shè)備進(jìn)行降溫，減少了第三方介質(zhì)，節(jié)省了相關(guān)的管路空間，減小了體積，使用范圍更廣。下面，對冷媒直接制冷系統(tǒng)以及對該系統(tǒng)的控制方法進(jìn)行詳細(xì)說明。本實(shí)施例的冷媒直接制冷系統(tǒng)，主要包括控制板、冷卻板11、兩個(gè)分制冷系統(tǒng)：第一分制冷系統(tǒng)和第二分制冷系統(tǒng)，冷卻板11具有冷媒入口和冷媒出口，被冷卻設(shè)備放置在冷卻板11上；第一分制冷系統(tǒng)主要包括第一壓縮機(jī)1、第一冷凝器2、第一冷凝風(fēng)扇3、第一過濾器4、第一電子膨脹閥5，第一壓縮機(jī)1輸出的冷媒傳輸至第一冷凝器2進(jìn)行冷卻，冷卻后的冷媒經(jīng)第一過濾器4過濾、第一電子膨脹閥5輸送至冷卻板11的冷媒入口，通過冷卻板11與被冷卻設(shè)備進(jìn)行熱交換，然后經(jīng)冷媒出口輸送回第一壓縮機(jī)1；第二分制冷系統(tǒng)主要包括第二壓縮機(jī)6、第二冷凝器7、第二冷凝風(fēng)扇8、第二過濾器9、第二電子膨脹閥10，第二壓縮機(jī)6輸出的冷媒傳輸至第二冷凝器7進(jìn)行冷卻，冷卻后的冷媒經(jīng)第二過濾器9過濾、第二電子膨脹閥10輸送至冷卻板11的冷媒入口，通過冷卻板11與被冷卻設(shè)備進(jìn)行熱交換，然后經(jīng)冷媒出口輸送回第二壓縮機(jī)6；在冷卻板11上設(shè)置有溫度傳感器，溫度傳感器采集冷卻板11的溫度信號(hào)，并將采集到的信號(hào)發(fā)送至控制板，控制板控制兩路制冷系統(tǒng)的運(yùn)行。在冷卻板11上設(shè)置有電加熱器12，控制板控制電加熱器12的運(yùn)行。電加熱器具有兩種作用：一是被冷卻設(shè)備啟動(dòng)時(shí)進(jìn)行預(yù)熱，二是在制冷過程中進(jìn)行對冷卻板11進(jìn)行熱量補(bǔ)償。冷卻板既是被冷卻設(shè)備的安裝平臺(tái)，又是設(shè)備的散熱器，同時(shí)，也是冷媒的受體，冷媒從冷媒入口進(jìn)入冷卻板，從冷媒出口流出，帶走被冷卻設(shè)備發(fā)熱產(chǎn)生的熱量，達(dá)到降溫冷卻的效果。在本實(shí)施例中，溫度傳感器滿足0.1度精度要求，此精度為相對精度。例如，可選擇型號(hào)為PT-100的溫度傳感器。控制板上的AD轉(zhuǎn)換器，要采用16位以上的AD，以實(shí)現(xiàn)高的溫度分辨率。AD采樣位數(shù)越高，每0.1度的AD值越大，后續(xù)進(jìn)行PID計(jì)算越準(zhǔn)確。為了便于用戶操作，還設(shè)置有用戶操作面板，通過RS485總線與控制板連接。用戶通過操作面板人工設(shè)定溫度，并顯示運(yùn)行過程中的各種參數(shù)，如溫度等。本實(shí)施例的冷媒直接制冷系統(tǒng)，直接用冷媒通過冷卻板對被冷卻設(shè)備進(jìn)行降溫，減少了第三方介質(zhì)（冷卻水），節(jié)省了相關(guān)的管路空間，減小了體積，比水冷、油冷設(shè)備體積小，節(jié)省了占用的空間，使用范圍更廣；由于冷媒直接冷卻冷卻板，降溫速度快；安全性高，不使用冷卻水，進(jìn)而避免了冷卻水泄漏導(dǎo)致電氣設(shè)備損毀；而且，由于采用兩個(gè)分制冷系統(tǒng)，可以互為備份，當(dāng)其中一個(gè)分制冷系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，另一個(gè)可以維持應(yīng)急使用，可靠性高；冷卻區(qū)間大，向下擴(kuò)展了制冷系統(tǒng)的最小能力輸出，當(dāng)熱量負(fù)載小時(shí)，也可以實(shí)現(xiàn)精確控制。該系統(tǒng)的具體控制方法具體包括下述步驟，參見圖3所示。步驟S1：在被冷卻設(shè)備啟動(dòng)之前，判斷冷卻板實(shí)際溫度是否小于最小設(shè)定溫度。若是，則執(zhí)行步驟S2。若否，則直接執(zhí)步驟S3。步驟S2：被冷卻設(shè)備啟動(dòng)，控制板啟動(dòng)電加熱器，對冷卻板進(jìn)行預(yù)熱，直至被冷卻設(shè)備正常啟動(dòng)運(yùn)行。在極寒地區(qū)，被冷卻設(shè)備由于環(huán)境溫度過低導(dǎo)致啟動(dòng)慢甚至無法啟動(dòng)，因此需要對冷卻板進(jìn)行預(yù)熱，進(jìn)而對安裝在冷卻板上的被冷卻設(shè)備進(jìn)行預(yù)熱，使其快速啟動(dòng)，被冷卻設(shè)備正常啟動(dòng)運(yùn)行后，執(zhí)行步驟S3。在本實(shí)施例中，控制板采用PWM控制電加熱器的輸出功率，占空比為100%，實(shí)現(xiàn)冷卻板的快速預(yù)熱，進(jìn)而使被冷卻設(shè)備快速啟動(dòng)運(yùn)行。S3：根據(jù)冷卻板的實(shí)際溫度和設(shè)定目標(biāo)溫度的溫差確定啟動(dòng)頻率?？刂瓢甯鶕?jù)實(shí)際溫度與設(shè)定目標(biāo)溫度的溫差，對制冷負(fù)載進(jìn)行制冷量預(yù)估，確定整個(gè)系統(tǒng)啟動(dòng)的啟動(dòng)頻率。確定啟動(dòng)頻率的具體步驟如下，參見圖4所示。S31：通過設(shè)置在冷卻板上的溫度傳感器采集冷卻板的實(shí)際溫度，并傳輸給控制板。S32：控制板計(jì)算冷卻板實(shí)際溫度與設(shè)定目標(biāo)溫度的溫差。S33：將所述溫差轉(zhuǎn)換為AD值，查詢預(yù)設(shè)的溫差A(yù)D值-啟動(dòng)頻率對照表，獲得啟動(dòng)頻率。該對照表是以系統(tǒng)熱量負(fù)荷為基礎(chǔ)，根據(jù)實(shí)際調(diào)試來確定出的頻率表。不同的溫差，體現(xiàn)了系統(tǒng)對制冷量的不同需求，制冷量的需求最終反映到頻率值上。該對照表為一維數(shù)組，溫差與頻率一一對應(yīng)。例如，數(shù)組FreqTable[100]={21,22,23,24,25,26,27,28,31,31,32,33,…90}，數(shù)組大小為100，查表公式為啟動(dòng)頻率F0=FreqTable[u8_i]，u8_i為冷卻板實(shí)際溫度與設(shè)定目標(biāo)溫度的溫差的AD值，決定了查表頻率。溫差采用AD值表示，可以使得查表更精確。例如，以4AD值表示一度來查表，假設(shè)冷卻板實(shí)際溫度與設(shè)定目標(biāo)溫度的溫差為2°，采用AD值表示為8，查表得出啟動(dòng)頻率F0=FreqTable[8]=31，如下表所示。序號(hào)溫差（℃）AD值（u8_i）F0(HZ)100212142532831控制板的AD轉(zhuǎn)換器可以將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，即將溫差模擬值轉(zhuǎn)換為AD值。例如選用8位AD轉(zhuǎn)換器，將溫差轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。步驟S4：判斷制冷負(fù)載是否小于單個(gè)分制冷系統(tǒng)以最低頻率運(yùn)行時(shí)的制冷量。若是，則執(zhí)行步驟S5。若否，則執(zhí)行步驟S6。步驟S5：控制板啟動(dòng)電加熱器，對冷卻板進(jìn)行熱量補(bǔ)償。當(dāng)制冷負(fù)載小于單個(gè)分系統(tǒng)運(yùn)行的最低頻率的制冷量時(shí)，開啟電加熱器，作為假負(fù)載，對冷卻板進(jìn)行熱量補(bǔ)償，并執(zhí)行步驟S6。當(dāng)制冷負(fù)載（被冷卻設(shè)備）熱量產(chǎn)生小，而單個(gè)分制冷系統(tǒng)以最低頻率運(yùn)行輸出冷量仍較大時(shí)，冷卻板的溫度就會(huì)不斷下降，可能會(huì)產(chǎn)生冷凝水，并結(jié)冰。為了防止這類現(xiàn)象發(fā)生，可以啟動(dòng)電加熱器，作為假負(fù)載中和掉多余冷量，以保持溫度平衡。在本實(shí)施例中，控制板采用PWM控制電加熱器的輸出功率。例如，以0占空比啟動(dòng)，設(shè)定時(shí)間（如10秒）后占空比為100%，然后根據(jù)冷卻板實(shí)際溫度和設(shè)定目標(biāo)溫度的溫差調(diào)整占空比，以中和制冷系統(tǒng)輸出的多余冷量。在本實(shí)施例中，電加熱器可以對熱量輸出進(jìn)行0～300W的微調(diào)。單個(gè)（每個(gè)）分制冷系統(tǒng)的制冷量為500W，整個(gè)系統(tǒng)的制冷量為1000W。步驟S6：控制板根據(jù)啟動(dòng)頻率控制兩個(gè)分制冷系統(tǒng)運(yùn)行。首先，判斷啟動(dòng)頻率是否大于單個(gè)分制冷系統(tǒng)的最大頻率。若是，即啟動(dòng)頻率大于單個(gè)分制冷系統(tǒng)的最大頻率，則控制兩個(gè)分制冷系統(tǒng)分別以啟動(dòng)頻率/2運(yùn)行。也就是說，第一分制冷系統(tǒng)以F0/2啟動(dòng)，第二分制冷系統(tǒng)以F0/2啟動(dòng)。若否，即啟動(dòng)頻率小于單個(gè)分制冷系統(tǒng)的最大頻率，則控制單個(gè)分制冷系統(tǒng)以啟動(dòng)頻率運(yùn)行。默認(rèn)啟動(dòng)運(yùn)行時(shí)間小的分制冷系統(tǒng)(如第一分制冷系統(tǒng))，當(dāng)該分制冷系統(tǒng)故障時(shí)，選擇另一個(gè)分制冷系統(tǒng)，如第二分制冷系統(tǒng)。兩個(gè)分制冷系統(tǒng)各自累計(jì)自己的運(yùn)行時(shí)間。被冷卻設(shè)備運(yùn)行在不同工況時(shí)，產(chǎn)生的熱量負(fù)荷不同，當(dāng)熱量負(fù)荷很小時(shí)，能力大的制冷系統(tǒng)一啟動(dòng)就將溫度降到很低，遠(yuǎn)低于要求。為了解決這個(gè)問題，在本實(shí)施例中，將整個(gè)制冷系統(tǒng)拆分為兩個(gè)分制冷系統(tǒng)，整個(gè)系統(tǒng)的制冷能力也一分為二，制冷負(fù)載大時(shí)運(yùn)行兩個(gè)分制冷系統(tǒng)，制冷負(fù)載小時(shí)運(yùn)行單個(gè)分制冷系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)更細(xì)分的制冷能力輸出，大大向下延伸了最小制冷量，滿足被冷卻設(shè)備多種工況下制冷需求。S7：基于冷卻板實(shí)際溫度與設(shè)定目標(biāo)溫度的溫差進(jìn)行PID控制，獲得目標(biāo)頻率。冷媒直接制冷系統(tǒng)以啟動(dòng)頻率啟動(dòng)后，進(jìn)入PID計(jì)算過程，計(jì)算目標(biāo)頻率F，即兩個(gè)壓縮機(jī)的運(yùn)行頻率和，目標(biāo)頻率F是個(gè)不斷波動(dòng)的值，根據(jù)溫差的增減來增減。S8：控制板根據(jù)目標(biāo)頻率控制兩路制冷系統(tǒng)運(yùn)行。首先，判斷目標(biāo)頻率是否大于單個(gè)制冷系統(tǒng)的最大頻率。若是，即目標(biāo)頻率F大于單個(gè)制冷系統(tǒng)的最大頻率，則控制兩個(gè)制冷系統(tǒng)分別以啟動(dòng)頻率/2運(yùn)行。也就是說，第一分制冷系統(tǒng)以F/2啟動(dòng)，第二分制冷系統(tǒng)以F/2啟動(dòng)。若否，即目標(biāo)頻率小于單個(gè)制冷系統(tǒng)的最大頻率，則控制單個(gè)制冷系統(tǒng)以啟動(dòng)頻率運(yùn)行。默認(rèn)啟動(dòng)運(yùn)行時(shí)間小的制冷系統(tǒng)(如第一分制冷系統(tǒng))，當(dāng)該制冷系統(tǒng)故障時(shí)，選擇另一個(gè)制冷系統(tǒng)，如第二分制冷系統(tǒng)。本實(shí)施例的冷媒直接制冷系統(tǒng)及控制方法，減少了第三方介質(zhì)，節(jié)省了相關(guān)的管路空間，減小了體積；而且，采用兩個(gè)獨(dú)立的壓縮機(jī)，進(jìn)一步減小了整個(gè)系統(tǒng)的體積；冷媒直接對冷卻板進(jìn)行冷卻，降溫速度快；安全性高，不使用冷卻水，進(jìn)而避免了冷卻水泄漏導(dǎo)致電氣設(shè)備損毀；由于采用兩個(gè)分制冷系統(tǒng)，可以互為備份，當(dāng)其中一個(gè)分制冷系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，另一個(gè)可以維持應(yīng)急使用；冷卻區(qū)間大，向下擴(kuò)展了制冷系統(tǒng)的最小能力輸出，當(dāng)熱量負(fù)載小時(shí)，也可以實(shí)現(xiàn)精確控制；采用PID頻率控制，控制精度高，實(shí)現(xiàn)十分鐘以內(nèi)0.1度精確控制。以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其進(jìn)行限制；盡管參照前述實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，依然可以對前述實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明所要求保護(hù)的技術(shù)方案的精神和范圍。當(dāng)前第1頁1 2 3