水冷多联机系统控制策略的研究

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1、水冷多联机系统控制策略的研究胡松涛宋伟李绪泉青岛理工大学坏境学院摘要：水冷多联机空调多联机空调系统是一个具有强耦合、高度非线性的复杂多变量系统。其制冷系统各部件的主要参数间相互耦合、相互关联并.「L与室内的环境密切相关。釆用经典的控制理论不能很好地提高水冷多联机的性能。木文采川神经网络理论研究其控制策略，实验结果表明，该控制策略能够很好应川于水冷多联机的动态仿真屮，为水冷多联机的开发、仿真、控制提供基础。关键词：水冷多联机神经网络仿真耦合控制策略1引言水冷多联机作为一种高效节能的可再生能源利川技术，在面临能源危机、降低建筑能耗和提倡环保的今

2、犬受到了国内外政府部门和相关研究人员的普遍关注，并在实际工程上得到了应用。水冷多联机与风冷多联机的主要差异是冷凝器不同，水冷多联机一般采用板式换热器，进入板式换热器的水温不同，多联机的性能不同，其制冷（热）量随着冷却水的温度变化是一个连续、动态的过程。多联机系统控制策略是影响系统整体运行性能的主要因索Z—,与普通单元式空调系统较为单一的控制系统相比，多联机系统的控制则呈现出多样性。室内机常用的控制方法冇通断控制方法［T和连续调节方法卩~4］等。虽然多联机空调系统己LI趋成熟，但水冷多联机系统的研究报道较少，文献［5］将现代控制理论应用于多联

3、机系统室内机的控制中，以捉髙室内舒适性。近年來，以专家系统、人工神经网络和模糊理论为代表的现代人工智能技术在制冷空调行业已得到初步应用⑹。由于多联机空调系统的非线性和参数的耦合性，采用经典控制手段往往无法圆满解决现有的问题。本文以把神经网络控制技术⑺融入到解耦控制中，建立起水冷多联机空调系统冇效控制的方案。2水冷多联机系统的参数耦合水冷多联机系统由制冷系统和控制系统两大部分组成。文献［8］详细描述了制冷系统数学模型的建立。制冷系统的四大部件各自都冇自己的影响参数，即每个部件在运行时都接受外界或上一部件输送的进入参数，在运行过程中也会把-•些

4、参数输给下一个制冷部件，维持制冷系统的连续运行，下面就分别说明制冷系统四大部件的进入参数和输出参数。（1）压缩机的输入输出参数。对于压缩机模型，输入的参数有压缩机的吸气压力尤爲、1in1Olli排气压力几呦、吸气比熔代叫环境T•扰参数有转速5输出参数有排气比焙％、排气最com（2）冷凝器的输入输出参数。对丁冷凝器，环境于扰参数有冷却水温丁；输入参数有进口比焙、进口质最流最、出口质量流量q®pom'输出参数有出口压力讪hou,、出口比恰"如（3）节流机构的输入输出参数。水冷多联机采用电了膨胀阀，无外界干扰参数；输入pin参数有进口压力呦、进口

5、比熔h爲;输岀参数有制冷剂质量流量么如、出口比恰'卯。（4）蒸发器的输入输岀参数。对于蒸发器，外部T扰因素是房间温度人）；输入参数为tininoutpout进口比焙％「、进口质量流量么X、出口质罐流罐么0输岀参数为出口压力匚-、出口比hout焙evao比较上述四个部件的进口参数，可以发现制冷设备间相互耦合影响的参数有三类参数，即压力、比焙、质虽流氐对于实际制冷系统的耦合关系，各参数冇如下关系：,pout_pin1out_Iiniin_joutout_inRout_jinpout_pinout=inS-ricon「com-fleva.Hcom

6、-con,concap,concap,HeapHeva。图1表示制冷模型参数的耦合关系，从图中可以看出，制冷系统的各部件的主要参数间相互耦合、相互关联并R与室内的环境密切相关。控制系统变频器的输出频率是由室内的设定温度和室内温度等因素所决定的，而变频器的输岀频率又决定了压缩机的转速，并影响了压缩机的吸、排气压力和入口状态，从而决定整个制冷系统的制冷剂的流量、制冷量和压缩机的功耗；而制冷量又关联室内的温度、房间的负荷、水源侧水温变化等，由此可见水冷多联机系统的各参数环环相套，相互影响，组成一个密不可分的整体。图1制冷模型耦合图3水冷多联机系统

7、控制策略的研究根据邵双全等人的研究小⑵，当蒸发器出口制冷剂过热时，制冷剂出口焙值变化不人，电了膨胀阀所决定的制冷剂流量是决定换热量的主要因素，风量对换热量影响不大，而对过热度影响比较大。各调节手段与对应的控制对象之间可近似认为是相互独立的。而保证蒸发器出口过热是保证系统正常运行所必需的条件之一，所以只要保证蒸发辭出口为过热状态，就能够实现电子膨胀阀与室内蒸发器风量随房I'可温度和蒸发器出口制冷剂过热度的解耦控制；在压缩机频率优先控制制冷剂流量的情况下，可以用风量独立调解过冷度，可以实现压缩机频率与室外机水量对系统制冷剂流量和冷凝器出口制冷剂

8、过冷度的解耦控制。在独立控制的思想下，采用优先控制的方法，提出了变流量空调系统的各模块的解耦控制策略，这种控制方法适合多元制冷空调系统，采用分散控制的方法，有利于实现系统模块化，