本发明属于暖通技术领域，尤其是具有多压机的单模块机组的控制方法。
背景技术：
热泵热水器以其节省费用、低能耗、不存在漏电隐患、制热高效的优势越来越多被使用，而用户一年四季都需要热水，尤其是冬季，热水用量较大，冷凝侧水温往往要从5℃升到55℃，这对热泵的设计运行带来了极大的困难，常规的热泵空调很难适应这么宽的温度变化范围，导致普通家用热泵热水器无法满足用户的用水需要。
为提供足够的热量，早期简单的解决方式是采用大功率变频压缩机，但大功率的变频压缩机品种少，价格高，增大企业和用户的经济负担，因此出现了采用多压机或多模块多压机构成的采暖机组，采暖机组并联有多台压缩机，供暖的同时供应足够的热水，满足用户用热水的需求。常用的多压机或多模块多压机供暖机组在工作过程中，多台压缩机需同步工作，能源消耗较大，为节约能源，通常采用常规变频压缩机，根据用户量、用水温度统一调整各压缩机的运行频率，达到降耗的效果，但由于变频压缩机频率变化范围为30hz-120hz，容量调节范围为46％-100％，而最小室内机容量容量范围仅为1800w-2200w，整机容量调节范围无法满足最小室内机的容量需求，需要采用旁通卸载的方法来解决此问题，但解决效果并不好，仍出现变频压缩机冗余工作的现况，常规的控制方式无法解决上述问题，导致存在低负荷状态下整机能效比低的问题，造成了能源浪费，不满足国家节能减排和用户对高效节能的需求。
技术实现要素：
本发明主要目的在于解决上述问题和不足，提供一种多压机单模块机组的控制方法，可实现热水、采暖机组的节能及均衡运转。
为实现上述目的，本发明提供的一种多压机单模块机组的控制方法，其技术方案是：
一种多压机单模块机组的控制方法，所述机组包括控制器、主控制板和多压机模块，所述多压机模块包括多台并联的压缩机，各压缩机分别通过对应的压机控制板与所述主控制板连接，所述主控制板根据所述控制器传来的用户控制信号，综合采集所述机组的运行数据，并经预存的计算方法进行多重数据的耦合计算，得出所述机组的最佳运行频率及参与运行的压缩机数量，形成控制信号传输给所述压机控制板，控制参与运行的压缩机的数量及每台所述压缩机的运行频率。
进一步的，所述运行数据包括各压缩机的运行电流、环境温度、出水温度或回水温度及压缩机运行的系统压力。
进一步的，所述综合控制器内预存压缩机运行频率区间与每台压缩机投入与退出运转的时间、参与运转的压缩机的数量的对比表，根据运行数据计算得出的压缩机运行频率，在对比表中选择对应的控制数据，在控制各压缩机运行频率的同时，控制各压缩机的运转时间和参与运转的压缩机数量。
进一步的，参与运转的压缩机的数量采用公式n＝ε*δt计算得来，其中，
n，参与运转的压缩机数量，整数；
ε，常数；
δt，控制器输入的要求水温和机组当前水温的差值。
进一步的，参与运行的压缩机根据各压缩机的累计运行时间的比较值来确定，确定公式：fn＝min(t1,t2,t3,t4……tn)，其中，
fn，参与运行的压缩机；
tn，各压缩机的运行时间。
进一步的，机组的运行时间进行循环计算取值，根据各压缩机累计运行时间长短，确定哪台压缩机投入运行。
进一步的，所述主控制板与所述控制器集成在一起，或与所述多压机模块集成在一起。
进一步的，确认压缩机运行频率的耦合计算采用如下公式：f＝k1∝tha k2∝δthw β，其中，
f，机组运行频率；
k1，k2，系数；
tha，环境温度；
δthw，实际供水温度与控制温度的温度差；
β，使用系数，可为常数。
进一步的，系数k1采用公式k1＝α1∝ι/ιa ε1计算得出，其中，
压缩机运行过程中的运行电流；
ia，压缩机运行的标准电流值；
α1，系数，可为常数；
ε1，补偿值，可为常数。
进一步的，系数k2采用公式k2＝α2∝lp/lpa ε2计算得出，其中，
α2，系数，可为常数；
lp，压缩机运行过程中的运行压力；
lpa，压缩机运行过程中的标准运行压力，与通过压缩机的功率表计算所得；
ε2，补偿值，可为常数。
综上所述，本发明提供的一种多压机单模块机组的控制方法，与现有技术相比，具有如下优点：
1.根据用户需求通过多重数据进行耦合计算，得出机组的最佳运行频率，从而对各压缩机实现变频调节，提高效率，节约能源；
2.通过数据积累和耦合计算，确定每台压缩机的投入与退出运转时间，以此保证每台压缩机的运行状态达到最佳，保证全部压缩机的运行均衡性；
3.多压机组合节能、均衡运转，保证压缩机的使用寿命。
附图说明：
图1：本发明一种多压机单模块机组系统组成示意图；
图2：本发明一种多压机多模块机组系统组成示意图；
其中，多压机模块1，控制器2，主控制板3，压机控制板4。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。
在本明中，以全变频热水、采暖机组为例，介绍一种多压机单模块机组和多压机多模块机组的控制方法的具体实施方式。
本发明首先提供了一种多压机单模块机组的控制方法，机组包括控制器2、主控制板3和多压机模块1，多压机模块1包括多台并联的压缩机，各压缩机分别通过对应的压机控制板4与主控制板3连接，主控制板3根据控制器2传来的用户控制信号，综合采集机组的运行数据，并经预存的计算方法进行多重数据的耦合计算，得出机组的最佳运行频率及参与运行的压缩机数量，形成控制信号传输给压机控制板4，控制参与运行的压缩机的数量及每台所述压缩机的运行频率。
实施例一
在本发明提供的第一个实施例中，提供的是一种单模块的多压机采暖机组，如图1所示，包括一组多压机模块1和控制器2，多压机模块1包括并联的多台变频压缩机，可根据需要改变运行频率，压缩机通过管路与蒸发器等部件连接，形成供暖换热系统，每台压缩机分别与一块压机控制板4连接，由压机控制板4控制与其串联的压缩机的工作状态，包括开、停机、运行频率，压机控制板4的信号输入端与主控制板3的信号输出端连接，主控制板3的信号输入端与控制器2的信号输出端连接，控制器2为可输入、接收、更改用暖、用水需求信号的遥控器、线控器等，用户可通过控制器2输入控制信息，或通过控制器2更改采暖信息等操作，控制器2为现有常规产品，不做要求和限制，现有或是将来可能出现的任意产品都可以应用在本发明提供的技术上。在本实施例中，将主控制板3与多压机模块1集成在一起。
控制器2接受用户的需求信号以后，将信号传输给主控制板3，主控制板3接收用户用水、用暖信息，同时，采暖机组设置的各传感器与主控制板3连接，主控制板3可通过各传感器即时检测并收集供暖机组的运行数据，包括但不限于压缩机运行电流、环境温度、出水温度、回水温度及系统压力等数据，主控制板3内预存计算程序和控制系统，计算程序对上述多重数据按预存的耦合计算方法进行计算分析，控制系统根据计算结果和/或分析结果确定采暖机组的最佳运行频率，并形成相应的控制程序，生成控制信号，并将控制信号传输给各个压机控制板4，从而控制各压缩机的工作状态。
在本实施例中，采暖机组的运行频率采用公式计算取得：
频率计算公式：f＝k1∝tha k2∝δthw β(1)
其中，f，需计算取得的采暖机组的运行频率；
k1，k2，系数，可为经验常数，或为变量，可通过计算取得；
tha，环境温度，也就是压缩机运行环境下的室外温度；
δthw，实际供水水温与用户需求(控制)水温之间的差值，收到用水、用暖信号后，进行实时检测，并与用户在控制器2上输入的控制温度相比，取差值，可在控制器2上确定使用要使用的采暖设备的回水温度或是出水温度为控制温度，也可由机组预先设定，计算实际出水温度或实际回水温度与控制温度的温度差，根据控制需要自行决定和选择需使用的温度值，当用户使用某一采暖设备时，以设备的出水端的出水温度做为控制温度时，δthw为该设备的出水端的实际出水温度与控制温度的差值，主控制板3根据这个差值调节多压机模块的1运行情况，采用回水温度为控制温度的原理相同；
β，使用系数，可为经验常数。
本发明在设计之初，就不同控制需求情况做了大量的实验验证，获得了丰富的实验数据，在经验中积累得出β值以及k1，k2值，同时经验证发现，当k1，k2值为随运行参数变化而变化的变量时，取得的机组最佳运行频率更为有效，各压缩机的运行状态更佳，恒温采暖、节约能源的效果更佳。在本实施例中，经大量实验获得的k1，k2值的计算公式为：
k1＝α1∝ι/ιa ε1(2)
其中：i：系统运行电流；
ia，系统的标准电流值；
α1，系数，可为经验常数；
ε1，补偿值，可为经验常数。
k2＝α2∝lp/lpa ε2(3)
其中，α2，系数，可为经验常数；
lp，系统运行压力；
lpa，系统标准运行压力，与环境温度有关，变频压缩机出厂时，在出厂参数表中包含压缩机的功率表，标准运行压力可通过查功率表计算获得；
ε2，补偿值，可为经验常数。
同样的，α1、α2、ε1、ε2为通过实验获得的经验值，为常数。
主控制板3中预存上述三个公式，当收到控制器2传来的控制信号时，同时进行多重数据的检测、采集，计算系统分别按预定算法运用公式进行k1，k2及f值的计算，获取机组最佳运行频率，控制系统调配参与运行的压缩机数量及每台压缩机的运行转速，以达到全机组的最佳节能运转模式。采暖机组经过大量的实验验证和长时间的数据积累，获取运行频率与各压缩机运转时间的对应表，将运行频率形成多个区间，每个区间对应一个的运转时间，同时，也可将每个运行频率区间与每台压缩机的运转时间、参与运行的压缩机数量的多重对应关系形成对应表，预存到主控制板3的控制系统中，经过多重数据的耦合计算取得的实时最佳运行频率在上述对应表中取值，确定每台需参与运行的压缩机投入与退出运转的时间，以此保证每台压缩机的运行状态达到最佳，保证全部压缩机的运行均衡性。
需要说明的是，在本实施例中，各台压缩机并联设置，各压缩机的运行状态互不干扰和影响，各压缩机接收与其相连的压机控制板4的信号控制，确定开停机和运行频率的调整。同时，采用变频压缩机，主控制板可定时检测、采集各相关数据，并进行多重数据的耦合计算，及时调整运行频率，达到高效节能的目的。而在控制器2接受用户的控制信号时，无论机组现有的运行情况如何，均可采用本实施例提供的方法经计算、对比后进行实时运行频率的调整。计算系统和控制系统预存在主控制板3中，计算后形成控制程序，并以控制信号的方式，分别传输给各压机控制板4，各压机控制板4根据自己接收到的控制信号，控制与其串联的变频压缩机的运行状态，互不干扰。
实施例二
本发明提供的第二个实施例的技术方案与实施例一的区别在于，在本实施例中，主控制板3与控制器2集成在一起，控制器2如前文所述，可输入、接收、更改用暖、用水需求信号，并将控制信号传输给可主控制板3，主控制板3进行如前文所述的耦合计算、形成控制程序等操作。
实施例三
前文提供的两个实施例为单一模块多压机采暖机组的控制方法，本发明进一步提供了第三种实施例，一种多压机多模块采暖机组的控制方法，如图2所示，多压机多模块采暖机组包括控制器2和多组多压机模块1，多组多压机模块1并联设置，控制器2如前文所述，可输入、输出并修改控制信号，多压机模块1如第一实施例所述，包括多组并联的变频压缩机和压机控制板4，同时集成有主控制板3，进行多组多压机模块1并联组合使用时，首先将其中任意一组多压机模块1定义为主模块，其他组多压机模块1定义为辅助模块，控制器2与主模块集成的主控制板3连接，当主模块的主控制板3收到控制器2的需求信号后，如前文所述，即时采集多重数据，进行如前文所述的耦合计算，并与预存的对比表中的数据进行综合对比，以此确定辅助模块中压缩机的运行频率和投入/退出运行的压缩机数量。
可仅在主模块的主控制板3中预存计算系统和控制系统，其他模块的主控制板3中仅接受主模块主控制板3形成的控制信号，并将控制信号传输给本组模块内的各压机控制板4，从而控制本组模块内的压缩机的运行状态。也可主模块之外，另在其他一个或两个模块的主控制板3中同样预存计算系统和控制系统，同时与主模块的主控制板3与控制器2连接，与主模块同时接收控制器2的控制信号，在主模块的主控制板3失效的时候，按预定顺序，由另两个主控制板3按序进行相应的控制操作。如，多模块多压机机组中，共有10组多压机模块1，可将其中1号模块定义为主模块，其主控制板3内预存计算系统和控制系统，由其完成数据计算及控制信号的输出，同时2号和3号模块的主控制板3同样预存计算系统和控制系统，可同时接收控制器2发出的控制信号，但常态下不参与计算，也不会输出控制信号，而与其他模块一样接收1号模块的控制信号从而控制本模块内的各压缩机的运行状态，但2号和3号模块接收到控制器2发出的控制信号预定时间，如10s后，由于做为主模块的1号模块的主控制板3由于各种原因失效，无法进行计算和输出信号，2号模块的主控制板3预存计算系统和控制系统开始工作，进行多重数据的检测、采集、计算、输出控制信号，同样的，当2号模块的主控制板3的计算系统和控制系统也失效后，可由3号模块的主控制板3实现主控制模块的功能。以此类推，也可在全部模块的主控制板3中均预存相应的计算系统和控制系统，并与控制器2连接，以前文所述的方式进行控制操作，不管有多少模块的主控制板3中预存计算系统和控制系统，当有采暖需求时，仅有一个模块的主控制板3投入计算和控制信号的输出的工作中。
在本实施例中，做为主模块的主控制板3采用如实施例一的方式进行各种耦合计算并生成相应的控制程序。同样的，也可在主控制板3内预存运行频率区间与每台压缩机的运转时间、参与运行的压缩机数量的多重对应关系的对应表，经过多重数据的耦合计算取得的实时最佳运行频率在上述对应表中取值，确定每台需参与运行的压缩机投入与退出运转的时间，以此保证每台压缩机的运行状态达到最佳，保证全部压缩机的运行均衡性。
在上述的三个实施例中，投入运行的压缩机加载数量n可根据计算得到的频率在预存的经验数据对应表中选择，也可根据用户要求水温(控制温度)ts和当前水温tw的差值δt来确定，即：
公式：n＝ε*δt(4)
其中，ε为经验常数，n取整数，当ε*δt的计算值具有小数位时，可直接采用四舍五入的方式取整数值。如前文所述，用户要求水温即控制温度ts可为用户要使用的采暖设备的出水温度或是回水温度，相应的，当前水温tw同样为该设备对应的当前出水温度或是回水温度。采用单模块多压机采暖机组时，当计算得到的n值大于系统中并联使用的压缩机数量时，全部压缩机投入运行，以最大频率运行工作。采用多模块多压机采暖机组时，当计算取得的n值小于系统中并联使用的全部压缩机数量时，确定需投入运行的多压机模块的组数，按预定顺序，前一模块内的全部压缩机全部投入运行后，再由下一模块进行数量补充，不允许出来有一组或两组正在参与运行的多压机模块中只有部分压缩机运行的情况，如多模块多压机采暖机组包括6组多压机模块1，每组多压机模块1内共并联有4台压缩机，当计算得到来的n值为17时，需5组多压机模块同时运行，其中，前四组模块内的全部压缩机全部运行，第五组模块内仅一台压缩机运行，剩余一组模块内的全部压缩机待机，而不允许前三组多压机模块内的全部压缩机运行，后三组模块分别有3台、1台、1台或是2台、2台、1台压缩机投入运行，或是前五组模块只仅有3台压缩机运行，最后一组模块内有1台压缩机运行的情况同样是不允许的。在主控制板2内，同时预存记录各压缩机的工作状态和运行情况，在进行进入运行状态压缩机分配时，在满足上述原则的基础上，进行投入顺序的调整，使各压缩机的运行时间、运行频率相对均衡，避免部分压缩机长期工作而提前老化或效率降低，使整个机组的运行状态更加稳定。
参与运行的压缩机根据各压缩机的运行时间比较来确定，即：
公式：fn＝min(t1,t2,t3,t4,…………tn)(5)
其中，fn，参与运行的压缩机；
tn，各压缩机的累计运行时间。
在控制器2接收并发出控制信号后，主控制板3进行多重数据的检测、采集，计算出机组运行的适用频率，并确定出参与运行的压缩机数量，为进一步节约能源，需实时或是定时进行相关数据的检测、采集，及时调整适用的运行频率、参与运行的压缩机数量、运行时间。对压缩机的累计运行时间进行循环计算取值，根据各组、各台压缩机累计运行时间长短，确定哪组、哪台压缩机投入运行，以此进一步来保证所有的运行时间的均衡性，保证压缩机的使用寿命。
本发明提供的三个实施例中，一种多压机采暖机组和多模块多压机采暖机组的控制方法，适用于变频热水、采暖产品，同时，也可广泛应用于具有多个压缩机的其他类型的产品，如单纯的热水机组、采暖机组、制冷机组等产品的压缩机机组的控制。压缩机投入运行的时间、数量、运行时间可根据计算得出机组运行频率在经验值形成的对比表中查询确认，也可由上述公式4、5计算得出，而公式4、5可同时适用于单模块多压机机组、多模块多压机机组两种模式下的参与运行的压缩机数量和运行时间的计算。
综上所述，本发明提供的一种多压机单模块采暖机组和多压机多模块机组的控制方法，与现有技术相比，具有如下优点：
1.根据用户需求通过多重数据进行耦合计算，得出机组的最佳运行频率，从而对各压缩机实现变频调节，提高效率，节约能源；
2.通过数据积累和耦合计算，确定每台压缩机的投入与退出运转时间，以此保证每台压缩机的运行状态达到最佳，保证全部压缩机的运行均衡性；
3.多模块组合节能、均衡运转，保证压缩机的使用寿命。
如上所述，结合所给出的方案内容，可以衍生出类似的技术方案。但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
1.一种多压机单模块机组的控制方法，其特征在于：所述单模块机组包括控制器、主控制板和多压机模块，所述多压机模块包括多台并联的压缩机，各压缩机分别通过对应的压机控制板与所述主控制板连接，所述主控制板根据所述控制器传来的用户控制信号，综合采集所述机组的运行数据，并经预存的计算方法进行多重数据的耦合计算，得出所述机组的最佳运行频率及参与运行的压缩机数量，形成控制信号传输给所述压机控制板，控制参与运行的压缩机的数量及每台所述压缩机的运行频率。
2.如权利要求1所述的一种多压机单模块机组的控制方法，其特征在于：所述运行数据包括各压缩机的运行电流、环境温度、出水温度或回水温度及压缩机运行的系统压力。
3.如权利要求1所述的一种多压机单模块机组的控制方法，其特征在于：所述主控制板内预存压缩机运行频率区间与每台压缩机投入与退出运转的时间、参与运转的压缩机的数量的对比表，根据运行数据计算得出的压缩机运行频率，在对比表中选择对应的控制数据，在控制各压缩机运行频率的同时，控制各压缩机的运转时间和参与运转的压缩机数量。
4.如权利要求1所述的一种多压机单模块机组的控制方法，其特征在于：参与运转的压缩机的数量采用公式n＝ε*δt计算得来，其中，
n，参与运转的压缩机数量，整数；
ε，常数；
δt，控制器输入的要求水温和机组当前水温的差值。
5.如权利要求1所述的一种多压机单模块机组的控制方法，其特征在于：参与运行的压缩机根据各压缩机的累计运行时间的比较值来确定，确定公式fn＝min(t1,t2,t3,t4……tn)，其中，
fn，参与运行的压缩机；
tn，各压缩机的累计运行时间。
6.如权利要求5所述的一种多压机单模块机组的控制方法，其特征在于：压缩机的运行时间进行循环计算取值，根据各压缩机累计运行时间长短，确定哪台压缩机投入运行。
7.如权利要求1所的一种多压机单模块机组的控制方法，其特征在于：所述主控制板与所述控制器集成在一起，或与所述多压机模块集成在一起。
8.如权利要求1至7任一项所述的一种多压机单模块机组的控制方法，其特征在于：确认压缩机运行频率的耦合计算采用如下公式：f＝k1∝tha k2∝δthw β，其中，
f，机组运行频率；
k1，k2，系数；
tha，环境温度；
δthw，实际供水温度与控制温度的温度差；
β，使用系数，可为常数。
9.如权利要求8所述的一种多压机单模块机组的控制方法，其特征在于：系数k1采用公式k1＝α1∝ι/ιa ε1计算得出，其中，
i，压缩机运行过程中的运行电流；
ia，压缩机运行的标准电流值；
α1，系数，可为常数；
ε1，补偿值，可为常数。
10.如权利要求8所述的一种多压机单模块机组的控制方法，其特征在于：系数k2采用公式k2＝α2∝lp/lpa ε2计算得出，其中，
α2，系数，可为常数；
lp，压缩机运行过程中的运行压力；
lpa，压缩机运行过程中的标准运行压力，与通过压缩机的功率表计算所得；
ε2，补偿值，可为常数。
技术总结