一種基于主機cop值的制冷機組群控方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種制冷機組群控方法，尤其是一種基于主機C0P值的制冷機組群控 方法，屬于空調制冷技術領域。
【背景技術】
[0002] 據(jù)申請人了解，傳統(tǒng)的制冷機組群控策略常見的方法有：回水溫度控制法、供-回 水溫差控制法、流量控制法、壓差控制法和溫差/流量控制法。這些傳統(tǒng)的控制法都通過對 當前溫度、流量、壓差等物理量的簡單判斷、固定延時進行加減機控制，未能充分考慮中央 空調大惰性、時滯性、擾動性以及負荷變化隨機性的特點，因此不能給制冷機組的節(jié)能控制 帶來比較好的控制效果。
[0003] 并且，在現(xiàn)有技術的控制過程中，普遍忽視對制冷機組COP (coefficient of performance，COP值實際是熱泵系統(tǒng)所能實現(xiàn)的制冷量（制熱量）和輸入功率的比值，反 映制冷效率）能效值的考量，因此在制冷機組加減過程中容易引起運行制冷機組的工況改 變，能效降低，無法切實達到節(jié)能的效果。

【發(fā)明內容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于：針對上述現(xiàn)有技術存在的缺點，提出一種在滿足冷量需求前 提下，可以充分節(jié)能的基于主機C0P值的制冷機組群控方法。
[0005] 為了達到以上目的，申請人對基于中央系統(tǒng)制冷機組高能效的制冷機組群控技術 進行了分析（參見圖1)?？紤]到多數(shù)制冷機組生產(chǎn)廠商其制冷機組負荷（制冷量）的控制 是根據(jù)冷凍水的供水或回水溫度。所以判斷制冷機組是否要加載時，應根據(jù)冷凍水總管的 供水或回水溫度?？刂撇呗灾惺菧y量供水溫度還是回水溫度應跟隨單臺制冷機組的本體控 制邏輯。如制冷機組本體的控制邏輯是比較冷凍水的供水溫度與設定溫度來控制壓縮機的 做功，那么制冷機組群控策略中應根據(jù)冷凍水總管的供水溫度；反之，應根據(jù)冷凍水總管的 回水溫度。同時，隨著負荷的變化，制冷機組的制冷量和能耗都會發(fā)生變化，C0P也相應變 化，并在某一負荷率下具有最大值（參見圖1)。對于制冷機組而言，其C0P最大點通常并不 處于額定負荷點上。為了節(jié)能，使制冷機組在C0P最大點左右運行最為經(jīng)濟?？刂浦葡到y(tǒng) 在對制冷機組具體加機、減機臺數(shù)控制的過程中，只有充分考慮了制冷機組在此過程中保 持較高的能效值（cop)，才能充分節(jié)能。
[0006] 在深入研宄的基礎上形成的本發(fā)明基于主機C0P值的制冷機組群控方法包括以 下步驟：
[0007] 步驟一、采樣計算一一定時采集制冷機組輸出溫度，按以下算式計算溫度誤差以 及溫度誤差變化率
[0008] e (k) = r (k) -y (k)
[0009] ec (k) = e (k) _e (k_l)
[0010] 式中
[0011] e(k) 當前溫度誤差，單位°C
[0012] r(k)--設定的制冷機組輸出水溫，單位°C
[0013]y(k)--實測的制冷機組輸出水溫，單位°C
[0014]ec(k)一一溫度誤差變化率，單位°C
[0015]e(k~l) 上一時刻溫度誤差，單位。C;
[0016] 步驟二、模糊處理一一對溫度誤差以及溫度誤差變化率進行模糊處理，并輸出模 糊處理結果；
[0017] 步驟三、處理判斷一一判斷模糊處理結果是否等于0,如是進入步驟八，如否則進 行下一步；
[0018] 步驟四、計算負荷一一用下式計算制冷機組的負荷
[0019]Q=4. 1868L*(T1_T2)
[0020] 式中Q--外部系統(tǒng)所需冷量，單位kW
[0021] L--制冷機組輸出流量，單位kg/s
[0022] 4. 1868--水的比熱容，單位kJ/kg°C
[0023]T1一一制冷機組實際輸出水溫，等于y(k)，單位°C
[0024]T2--制冷機組實際回水溫度，單位°C;
[0025] 步驟五、水溫約束一一判斷模糊處理結果是否大于0,如否則進入步驟七，如是則 進行下一步；
[0026] 步驟六、負荷約束一一判斷制冷機組負荷Q是否大于等于K1 (NX C)，如否則進入 步驟八，如是則增加制冷機后進入步驟八
[0027] 其中
[0028]K1 一制冷機組負荷率確定的比例常數(shù)上段，通常在90% -95%范圍選取
[0029]N--制冷機組當前運行臺數(shù)
[0030]C--制冷機組當前運行單臺制冷機的額定制冷量，單位kW ;
[0031] 步驟七、負荷值約束一一判斷制冷機組負荷Q是否小于等于K2XNXC并且同時小 于等于K1 X((N-l) X C)，如否則進入步驟八，如是則減少制冷機后進入步驟八
[0032] 其中
[0033]K2-制冷機組負荷率確定的比例常數(shù)下段，通常在65% -70%范圍選取
[0034]N--制冷機組當前運行臺數(shù)
[0035]C--制冷機組當前運行單臺制冷機的額定制冷量，單位kW ;
[0036] 步驟八、結束返回一一結束此次控制，返回步驟一。
[0037] 現(xiàn)有技術中，關于數(shù)據(jù)的模糊化處理有許多詳細介紹，例如《鄂州大學》2005年 11月第12卷第6期"數(shù)據(jù)的模糊化處理"，而設計PID運算的模糊化處理，在申請?zhí)枮?201110443135. 1以及申請?zhí)枮?01110109556. 0的中國專利文獻中有詳細記載。
[0038] 可以看出，本發(fā)明方法中的水溫控制加減機判斷遵循的基本原則是：當供水或回 水溫度接近或等于設定溫度時，制冷機組不應加載。當供水或回水溫度高于設定溫度時，制 冷機組應加載。當供水或回水溫度低于設定溫度時，制冷機組應減載。此外，本發(fā)明考慮到 PID算法只有在系統(tǒng)為非時變的情況下才能獲得較理想的效果，當一個調整好參數(shù)的PID 控制器被應用到模型參數(shù)時變系統(tǒng)，系統(tǒng)控制性能會變差，甚至不穩(wěn)定。而模糊控制雖然對 被控對象的時滯性、非線性和時變性具有一定的適應能力，同時對噪聲也具有較強的抑制 能力，但消除系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差的能力較弱，難以達到較高的控制精度。因此本發(fā)明未單純采用 PID模糊控制，而是采用了模糊PID復合控制溫度的方式，因此可以克服上述缺點。
[0039] 總之，本發(fā)明基于主機C0P值的制冷機組模糊控制群控方法通過回水溫度與設定 溫度的差值采用模糊PID算法計算出加減機，同時采集供、回水溫差及流量信息計算出實 際所需冷量，根據(jù)主機C0P值綜合判斷是否需要加減冷凍機處理，因此可以使中央空調的 動態(tài)響應得到大大改善，有良好的跟蹤性和魯棒性；同時通過計算負荷對機組的運行效率 進行判斷，確保了制冷機組在任何負荷條件下都處于優(yōu)化的運行環(huán)境，即始終處于最佳運 行工況，從而保持效率（C0P)最高、能耗最低，實現(xiàn)了制冷機組的節(jié)能。
【附圖說明】
[0040] 下面結合附圖對本發(fā)明作進一步的說明。
[0041] 圖1為制冷機組C0P隨負荷率變化曲線圖。
[0042] 圖2為本發(fā)明實施例一的自適應模糊PID控制示意圖。
[0043] 圖3為本發(fā)明實施例一的控制流程圖。
[0044] 圖4為本發(fā)明實施例一的E、Ec隸屬函數(shù)曲線圖。
[0045] 圖5為本發(fā)明實施例一的K' P、K' ^ K' D隸屬函數(shù)曲線圖。
【具體實施方式】
[0046] 實施例一
[0047] 本實施例基于主機C0P值的制冷機組群控方法具體過程如下（參見圖3):
[0048] 步驟一、采樣計算一一定時采集制冷機組輸出溫度，按以下算式計算溫度誤差以 及溫度誤差變化率
[0049] e (k) = r (k) -y (k)
[0050] ec (k) = e (k) _e (k_l)
[0051] 式中
[0052] e (k) 當前溫度誤差，單位°C
[0053] r(k)--設定的制冷機組輸出水溫，單位°C
[0054] y(k)--實測的制冷機組輸出水溫，單位°C
[0055] ec(k)--溫度誤差變化率，單位°C
[0056] e (k~l) 上一時刻溫度誤差，單位。C。
[0057] 步驟二、模糊處理一一運用PID運算公式，對溫度誤差以及溫度誤差變化率進行模 糊處理，并輸出模糊處理結果；本實施例的具體過程包括（參見圖2)
[0058] (1)模糊化處理
[0059] 將系統(tǒng)誤差和誤差變化率變化范圍定義為模糊集上的論域：E，Ec-[-5, 5]，其模糊 子集為：E，Ec-{NB，NM，NS，Z0, PS，PM，PB}。
[0060] 子集中元素分別代表負大、負中、負小、零、正小、正中、正大。設E，Ec隸屬函數(shù)取 "三角形"隸屬函數(shù)，如圖4所示。
[0061] 1('1)、1('1、1('1)的論域為[0，1]，均服從正態(tài)分布，隸屬函數(shù)如圖5所示。
[0062] (2)建立模糊規(guī)則
[0063] 模糊PID是在PID算法的基礎上，通過計算當前系統(tǒng)誤差E和誤差變化率EC，利用 模糊規(guī)則進行