一种基于热泵变频器的散热系统及其控制方法与流程

文档序号:28816413发布日期:2022-02-09 06:15阅读:110来源:国知局
一种基于热泵变频器的散热系统及其控制方法与流程

1.本发明实施例涉及热泵控制的技术领域,尤其涉及一种基于热泵变频器的散热系统及其控制方法。


背景技术:

2.变频器作为一种电能转换装置,内部的电力及电子元器件在运行过程中会产生一定的热量,如果热量不能技术地散发出去,则会导致电力及电子元器件因过热而损坏。现有技术中的变频器通常会采用风冷或液冷的方式进行散热,其中,风冷散热方式是利用风扇搅动空气气流,让风吹过散热器翅片从而带走热量;液冷散热方式则是在散热器中做出水道,冷却水流经散热器时,把热量带走。
3.在热泵控制领域,传统的热泵变频器采用风冷进行散热,对风道设计要求高,散热性能差,导致变频器能效无法充分发挥,控制成本高;传统的大功率变频器次用冷媒散热,冷媒温度变化大,控制恒温散热难度大,导致系统复杂,稳定性差。


技术实现要素:

4.本发明实施例提供了一种基于热泵变频器的散热系统及其控制方法,以实现冷却液流经循环泵后的双回路循环,同时监控热泵变频器的温度范围和温度变频率以实现控制模型的反馈算法,控制热泵变频器动态调整输出功率,进一步使变频器能够在多种负荷下充分发挥其功率,提高散热系统的稳定性。
5.第一方面,本发明实施例提供了一种基于热泵变频器的散热系统,包括:
6.第一循环回路,包括依次通过冷却液管道连接的变频器散热板、冷却液箱、循环泵以及三通电磁阀;
7.第二循环回路,包括依次通过冷却液管道连接的所述变频器散热板、所述冷却液箱、所述循环泵、所述三通电磁阀以及换热器;所述第二循环回路的热交换效率高于所述第一循环回路的热交换效率;
8.第一温度传感器,设置在所述变频器散热板上,用于采集所述变频器散热板的第一温度值;
9.控制器,与所述第一温度传感器电连接,用于根据所述第一温度传感器提供的所述第一温度值,通过所述三通电磁阀分别控制流经所述第一循环回路和所述第二循环回路的冷却液的流量;
10.协同温控回路,由所述第一温度传感器、所述控制器,热泵控制器组成,当热泵变频器温度上升速率超过预定最大值或者所述热泵变频器处于高温工作状态时,控制输出功率,快速降低所述热泵变频器温度。
11.可选地,所述第一温度传感器还用于按照预设时间周期采集所述变频器散热板的所述第一温度值;
12.所述控制器还用于计算所述第一温度值的温度变化率,并执行如下步骤:
13.当所述第一温度值大于第一温度预设值,且小于或等于第二温度预设值,且所述温度变化率大于第一阈值时,控制流经所述第一循环回路的冷却液的流量减小,同时控制流经所述第二循环回路的冷却液的流量增大;
14.当所述第一温度值大于第二温度预设值,且小于或等于第三温度预设值,所述温度变化率小于或等于第二阈值时,控制所述三通电磁阀保持不变;
15.当所述第一温度值大于第二温度预设值,且小于或等于第三温度预设值,所述温度变化率大于所述第二阈值时,控制流经所述第一循环回路的冷却液的流量减小,同时控制流经所述第二循环回路的冷却液的流量增大。
16.可选地,所述散热系统还包括第二温度传感器以及第三温度传感器;
17.所述第二温度传感器设置在所述第一循环回路中与所述变频器散热板的冷却液出口连接的所述冷却液管道上,并与所述控制器连接,用于采集从所述变频器散热板输出的冷却液的第二温度值;
18.所述第三温度传感器设置在所述第一循环回路中与所述变频器散热板的冷却液入口连接的所述冷却液管道上,并且与所述控制器连接,用于采集流进所述变频器散热装置的冷却液的第三温度值;
19.所述控制器还用于计算所述第二温度值和所述第三温度值的差值,并执行如下步骤:
20.当所述第一温度值大于所述第一温度预设值,且小于或等于第二温度预设值,所述温度变化率大于所述第二阈值且小于或等于所述第一阈值,所述第二温度值和所述第三温度值的差值小于或等于第三阈值时,控制所述三通电磁阀保持不变;
21.当所述第一温度值大于所述第一温度预设值,且小于或等于第二温度预设值,所述温度变化率大于所述第二阈值且小于或等于所述第一阈值,所述第二温度值和所述第三温度值的差值大于所述第三阈值时,控制流经所述第一循环回路的冷却液的流量减小,同时控制流经所述第二循环回路的冷却液的流量增大;
22.其中,所述第二阈值小于所述第三阈值
23.可选地,所述散热系统还包括换热回路,所述换热回路包括通过冷媒管道连接的所述换热器以及热泵装置的蒸发回路,所述热泵装置的蒸发回路包括压缩机;
24.所述散热系统还包括第四温度传感器,用于采集流经所述热泵装置的蒸发回路且流入所述换热器的冷媒的第四温度值;
25.所述控制器还用于执行如下步骤:
26.当所述第一温度值大于或等于第四温度预设值,所述温度变化率大于所述第二阈值,所述第四温度值大于或等于第一温度预设值时,控制所述压缩机的频率降低;
27.当所述第一温度值大于或等于第四温度预设值,且所述温度变化率小于或等于所述第二阈值时,控制所述压缩机保持当前频率;
28.其中,所述第三温度预设值小于所述第四温度预设值。
29.可选地,所述控制器还用于执行如下步骤:
30.当所述压缩机的频率小于第一预设频率,且所述温度变化率大于所述第二阈值时,控制流经所述第二循环回路的冷却液的流量开到最大值,并且控制所述压缩机的频率降低;
31.当所述压缩机的频率降低到到第二预设频率时,以所述第二预设频率运行所述压缩机;
32.当所述压缩机的频率为第二预设频率,且所述第一温度值大于或等于第五温度预设值时,控制所述压缩机关闭保护;
33.其中,所述第四温度预设值小于所述第五温度预设值,所述第一预设频率大于所述第二预设频率。
34.第二方面,本发明实施例还提供了一种基于热泵变频器的散热系统的控制方法,该工作方法应用于上述第一方面所述的基于热泵变频器的散热系统,该方法包括:
35.获取第一温度传感器采集的变频器散热板的第一温度值;
36.根据所述第一温度传感器提供的所述第一温度值,通过三通阀分别控制流经所述第一循环回路和所述第二循环回路的冷却液的流量;
37.当热泵变频器的温度上升速率超过预定最大值或者所述热泵变频器处于高温工作状态时,控制输出功率,快速降低所述热泵变频器的温度。
38.可选地,所述控制器还用于获取所述第一温度传感器按照预设时间周期采集的所述变频器散热板的所述第一温度值,并计算所述第一温度值的温度变化率,并执行如下步骤:
39.当所述第一温度值大于第一温度预设值,且小于或等于第二温度预设值,且所述温度变化率大于第一阈值时,控制流经所述第一循环回路的冷却液的流量减小,同时控制流经所述第二循环回路的冷却液的流量增大;
40.当所述第一温度值大于第二温度预设值,且小于或等于第三温度预设值,所述温度变化率小于或等于第二阈值时,控制所述三通电磁阀保持不变;
41.当所述第一温度值大于第二温度预设值,且小于或等于第三温度预设值,所述温度变化率大于所述第二阈值时,控制流经所述第一循环回路的冷却液的流量减小,同时控制流经所述第二循环回路的冷却液的流量增大;
42.其中,所述第一温度预设值小于所述第二温度预设值,所述第二温度预设值小于所述第三温度预设值;所述第一阈值大于所述第二阈值。
43.可选地,所述散热系统还包括第二温度传感器和第三温度传感器;所述控制器还用于获取所述第二温度传感器采集的从所述变频器散热板输出的冷却液的第二温度值和所述第三温度传感器采集的流进所述变频器散热装置的冷却液的第三温度值,以及计算所述第二温度值和所述第三温度值的差值,并执行如下步骤:
44.当所述第一温度值大于所述第一温度预设值,且小于或等于第二温度预设值,所述温度变化率大于所述第二阈值且小于或等于所述第一阈值,所述第二温度值和所述第三温度值的差值小于或等于第三阈值时,控制所述三通电磁阀保持不变;
45.当所述第一温度值大于所述第一温度预设值,且小于或等于第二温度预设值,所述温度变化率大于所述第二阈值且小于或等于所述第一阈值,所述第二温度值和所述第三温度值的差值大于所述第三阈值时,控制流经所述第一循环回路的冷却液的流量减小,同时控制流经所述第二循环回路的冷却液的流量增大;
46.其中,所述第二阈值小于所述第三阈值。
47.可选地,所述散热系统还包括换热回路,换热回路包括通过冷媒管道连接的换热
器以及热泵装置的蒸发回路,所述热泵装置的蒸发回路包括压缩机;所述散热系统还包括第四温度传感器;所述控制器还用于获取所述第四温度传感器采集的流经所述热泵装置的蒸发回路且流入所述换热器的冷媒的第四温度值,并执行如下步骤:
48.当所述第一温度值大于或等于第四温度预设值,所述温度变化率大于所述第二阈值,所述第四温度值大于或等于第一温度预设值时,控制所述压缩机的频率降低;
49.当所述第一温度值大于或等于第四温度预设值,且所述温度变化率小于或等于所述第二阈值时,控制所述压缩机保持当前频率;
50.其中,所述第三温度预设值小于所述第四温度预设值。
51.可选地,所述控制器还用于执行如下步骤:
52.当所述压缩机的频率小于第一预设频率,且所述温度变化率大于所述第二阈值时,控制流经所述第二循环回路的冷却液的流量开到最大值,并且控制所述压缩机的频率降低;
53.当所述压缩机的频率降低到到第二预设频率时,以所述第二预设频率运行所述压缩机;
54.当所述压缩机的频率为第二预设频率,且所述第一温度值大于或等于第五温度预设值时,控制所述压缩机关闭保护;
55.其中,所述第四温度预设值小于所述第五温度预设值,所述第一预设频率大于所述第二预设频率。
56.本实施例提供的一种基于热泵变频器的散热系统,包括:第一循环回路、第二循环回路、第一温度传感器、控制器以及协同温控回路,其中,第一循环回路包括依次通过冷却液管道连接的变频器散热板、冷却液箱、循环泵以及三通电磁阀,第二循环回路包括依次通过冷却液管道连接的变频器散热板、冷却液箱、循环泵、三通电磁阀以及换热器,第二循环回路的热交换效率高于第一循环回路的热交换效率,第一温度传感器,设置在变频器散热板上,用于采集变频器散热板的第一温度值,控制器,与第一温度传感器电连接,用于根据第一温度传感器提供的第一温度值,通过三通电磁阀分别控制流经第一循环回路和第二循环回路的冷却液的流量,协同温控回路,由第一温度传感器、控制器,热泵控制器组成,用于当热泵变频器的温度上升速率超过预定最大值或者热泵变频器处于高温工作状态时,控制输出功率,快速降低热泵变频器的温度。通过第一温度传感器采集到的变频器散热板的第一温度值,由控制器根据第一温度值的高低,在冷却液通过循环泵后到达三通电磁阀,通过控制三通电磁阀的开度,以此控制流经第一循环回路和第二循环回路的冷却液的流量,实现了冷却液流经循环泵后的双回路循环,同时监控热泵变频器的温度范围和温度变频率以实现控制模型的反馈算法,控制热泵变频器动态调整输出功率,进一步使变频器能够在多种负荷下充分发挥其功率,与传统变频器的功率相比,本实施例的变频器功率提高了30%以上,具备更高的稳定性。
附图说明
57.通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述,本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显:
58.图1为本发明实施例提供的一种基于热泵变频器的散热系统的结构示意图;
59.图2为本发明实施例提供的一种基于热泵变频器的散热系统中换热回路的结构示意图;
60.图3为本发明实施例提供的一种基于热泵变频器的散热系统的控制方法的流程示意图;
61.图4为本发明实施例提供的一种基于热泵变频器的散热系统的控制方法的整体控制逻辑图。
具体实施方式
62.下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是,此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明,而非对本发明的限定。另外还需要说明的是,为了便于描述,附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
63.在更加详细地讨论示例性实施例之前应当提到的是,一些示例性实施例被描述成作为流程图描绘的处理或方法。虽然流程图将各项操作(或步骤)描述成顺序的处理,但是其中的许多操作可以被并行地、并发地或者同时实施。此外,各项操作的顺序可以被重新安排。当其操作完成时所述处理可以被终止,但是还可以具有未包括在附图中的附加步骤。所述处理可以对应于方法、函数、规程、子例程、子程序等等。此外,在不冲突的情况下,本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
64.本发明使用的术语“包括”及其变形是开放性包括,即“包括但不限于”。术语“基于”是“至少部分地基于”。术语“一个实施例”表示“至少一个实施例”。
65.需要注意,本发明中提及的“第一”、“第二”等概念仅用于对相应内容进行区分,并非用于限定顺序或者相互依存关系。
66.需要注意,本发明中提及的“一个”、“多个”的修饰是示意性而非限制性的,本领域技术人员应当理解,除非在上下文另有明确指出,否则应该理解为“一个或多个”。
67.图1为本发明实施例提供的一种基于热泵变频器的散热系统的结构示意图。如图1所示,该散热系统包括:第一循环回路,包括依次通过冷却液管道连接的变频器散热板110、冷却液箱120、循环泵130以及三通电磁阀140,第二循环回路,包括依次通过冷却液管道连接的变频器散热板110、冷却液箱120、循环泵130、三通电磁阀140以及换热器150,第二循环回路的热交换效率高于第一循环回路的热交换效率,第一温度传感器30,设置在变频器散热板110上,用于采集变频器散热板110的第一温度值,控制器40,与第一温度传感器30电连接,用于根据第一温度传感器30提供的第一温度值,通过三通电磁阀140分别控制流经第一循环回路和第二循环回路的冷却液的流量,协同温控回路(图中未示出),由第一温度传感器、控制器,热泵控制器组成,用于当热泵变频器的温度上升速率超过预定最大值或者热泵变频器处于高温工作状态时,控制输出功率,快速降低热泵变频器的温度。。
68.其中,变频器作为一种电能转换装置,内部的电力及电子元器件在运行过程中会产生一定的热量,如果热量不能及时地散发出去,则会导致电力及电子元器件因过热而损坏。由此,在本实施例中,以变频器散热板110作为散热装置,并根据变频器散热板110的温度变化,控制流经第一循环回路和第二循环回路的冷却液的流量,以此实现变频器的温度稳定。循环泵130的作用是驱动回路中的冷却液进行循环,在本实施例中,冷却液经过冷却液管道从冷却液箱流经循环泵130,利用循环泵130的循环作用,使得冷却液管道中的冷却
液循环起来。第二循环回路中的换热器150用于在不同温度的两种或两种以上流体间实现物料之间热量传递,使热量由温度较高的流体传递给温度较低的流体,使流体温度达到热泵变频器散热的需求。
69.需要说明的是,第一循环回路靠空气进行热交换,第二循环回路靠其他流体或冷媒进行热交换,因此第二循环回路的热交换效率高于第一循环回路的热交换效率。
70.另外,三通电磁阀140采用一进二出的工作原理,例如,三通电磁阀140不通电时,阀芯处于原位置,使第一个出口关闭,第二个出口畅开,当三通电磁阀通电后,产生的磁场将阀芯吸起,使第二个出口关闭,第一个出口畅通。在本实施例中,冷却液经过冷却液管道从冷却液箱120流经循环泵130,流过三通电磁阀140后,在控制流经第一循环回路和第二循环回路中的冷却液的流量时,当步进电机带动三通电磁阀140的带动阀芯顺时针转动时,第一循环回来全开时,第二循环回路截止,阀芯继续转动,第一循环回路的开度逐渐变小,第二循环回路的开度逐渐增大,第一循环回路截止,直到第二循环回路的开度为全开为止;当步进电机逆时针转动带动阀芯逆时针转动时,第一循环回路的开度逐渐增大,第二循环回路的开度逐渐减小,第一循环回路和第二循环回路的具体开度控制需根据变频器散热板110的温度值控制。
71.在本实施例中,采用比热容大且防冻温度低的冷却液作为散热介质,该散热介质温度稳定,不会产生低温导致变频器凝露损坏,安全稳定性强,冷却液通过循环泵进行第一循环回路和第二循环回路的双回路循环。
72.其中,冷却液流经第一循环回路时,冷却液经过冷却液管道从冷却液箱120流经循环泵130,流过三通电磁阀140后,流进变频器散热板110进行变频散热后流回冷却液箱120实现散热循环,冷却液流经第二循环回路时,冷却液经过冷却液管道从冷却液箱120流经循环泵,流过三通电磁阀140后,一部分冷却液流进换热器150进行换热后与第一循环回路中的冷却液一起流进变频器散热板110进行变频散热后流回冷却液箱120实现散热循环。
73.具体地,在本实施例中,在变频器启动前5秒就开启循环泵130,以此打开三通电磁阀140实现冷却液通过冷却管道的循环。控制器40与第一温度传感器30电连接,由第一温度传感器30采集变频器散热板110的第一温度值,在本实施例中,第一温度值可记为t1,第一温度传感器110将实时采集到的t1传输至控制器40,由控制器40根据t1的高低,在冷却液通过循环泵130后到达三通电磁阀140,通过控制三通电磁阀140的开度,控制流经第一循环回路和第二循环回路的冷却液的流量,以此确保变频器的温度稳定。
74.需要说明的是,控制器40根据t1的高低,控制流经第一循环回路和第二循环回路的冷却液的流量的具体示例在其他一些实施例中进行说明。
75.本实施例提供的一种基于热泵变频器的散热系统,包括:第一循环回路、第二循环回路、第一温度传感器、控制器以及协同温控回路,其中,第一循环回路包括依次通过冷却液管道连接的变频器散热板、冷却液箱、循环泵以及三通电磁阀,第二循环回路包括依次通过冷却液管道连接的变频器散热板、冷却液箱、循环泵、三通电磁阀以及换热器,第二循环回路的热交换效率高于第一循环回路的热交换效率,第一温度传感器,设置在变频器散热板上,用于采集变频器散热板的第一温度值,控制器,与第一温度传感器电连接,用于根据第一温度传感器提供的第一温度值,通过三通电磁阀分别控制流经第一循环回路和第二循环回路的冷却液的流量,协同温控回路,由第一温度传感器、控制器,热泵控制器组成,用于
当热泵变频器的温度上升速率超过预定最大值或者热泵变频器处于高温工作状态时,控制输出功率,快速降低热泵变频器的温度。通过第一温度传感器采集到的变频器散热板的第一温度值,由控制器根据第一温度值的高低,在冷却液通过循环泵后到达三通电磁阀,通过控制三通电磁阀的开度,以此控制流经第一循环回路和第二循环回路的冷却液的流量,实现了冷却液流经循环泵后的双回路循环,同时监控热泵变频器的温度范围和温度变频率以实现控制模型的反馈算法,控制热泵变频器动态调整输出功率,进一步使变频器能够在多种负荷下充分发挥其功率,与传统变频器的功率相比,本实施例的变频器功率提高了30%以上,具备更高的稳定性。
76.可选地,第一温度传感器30还用于按照预设时间周期采集变频器散热板110的第一温度值,控制器40还用于计算第一温度值的温度变化率,并执行如下步骤:当第一温度值t1大于第一温度预设值,且小于或等于第二温度预设值,且温度变化率大于第一阈值时,控制流经第一循环回路的冷却液的流量减小,同时控制流经第二循环回路的冷却液的流量增大,当第一温度值t1大于第二温度预设值,且小于或等于第三温度预设值,温度变化率小于或等于第二阈值时,控制三通电磁阀140保持不变,当第一温度值t1大于第二温度预设值,且小于或等于第三温度预设值,温度变化率大于第二阈值时,控制流经第一循环回路的冷却液的流量减小,同时控制流经第二循环回路的冷却液的流量增大,其中,第一温度预设值小于第二温度预设值,第二温度预设值小于第三温度预设值,第一阈值大于第二阈值。
77.其中,第一温度传感器30与控制器40电连接,由控制器40发出采集温度信号的命令给第一温度传感器30。预设时间周期是由设计人员依据变频器散热板110的工作功率设置的合理预设,该预设时间周期可以由设计人员存储至控制器40中,由控制器40根据预设时间周期采集第一温度值t1,在本实施例中,预设时间周期为10s,也就是每间隔10s控制第一温度传感器30采集一次变频器散热板110的第一温度值t1,连续采集两次获得的温度值的差值为第一温度值t1的温度变化率,在本实施例中,将温度变化率记为t5。
78.另外,本实施例中的冷却液采用比热容大且防冻温度低的冷却液为散热介质,冷却液通过循环泵130进行第一循环回路或第二循环回路循环时,为了保证变频器具备稳定的温度,由设计人员合理预设第一温度预设值、第二温度预设值以及第三温度预设值,以上述三个预设值判定采集到的变频器散热板110的第一温度值t1的高低,以进一步控制三通电磁阀140的开度,以此控制流经第一循环回路和第二循环回路的冷却液的流量,在本实施例中,将第一温度预设值设定为65℃,第二温度预设值设定为80℃,第三温度预设值设定为90℃。第一阈值和第二阈值用来判定温度变化率t5的变化程度,在本实施例中,第一阈值为1,第二阈值为0,当温度变化率t5大于1时,说明变频器散热板110的温度持续上升,当温度变化率t5小于或等于0时,说明变频器散热板110的温度有所下降,温度变化幅值较小。
79.具体地,当65℃<t1≤80℃,且t5>1时,说明变频器温度略高且温度持续上升,此时,冷却液通过冷却液管道流经三通电磁阀140,由控制器40控制三通电磁阀140的开度,控制流经第一循环回路的冷却液的流量减小,同时流经第二循环回路的冷却液的流量增大;当80℃<t1≤90℃,t5≤0时,说明变频器本身温度较高,但温度在有所下降,此时,控制器40只需要控制三通电磁阀140的状态保持不变即可保持变频器的当前温度;当80℃<t1≤90℃,t5>0时,说明变频器本身温度较高,且温度在持续上升,此时,为了实现散热,由控制器40控制三通电磁阀140的开度,控制流经第一循环回路的冷却液的流量减小,同时流经第
二循环回路的冷却液的流量增大。
80.需要说明的是,流经第一循环回路的冷却液的流量和第二循环回路的冷却液的流量由三通电磁阀140的开度控制,关于三通电磁阀140的开度控制在上述实施例中已做说明,此处不再赘述。
81.可选地,继续参照图1,散热系统还包括第二温度传感器50以及第三温度传感器60,第二温度传感器50设置在第一循环回路中与变频器散热板110的冷却液出口连接的冷却液管道上,并与控制器40连接,用于采集从变频器散热板110输出的冷却液的第二温度值,第三温度传感器60设置在第一循环回路中与变频器散热板110的冷却液入口连接的冷却液管道上,并且与控制器40连接,用于采集流进变频器散热板110的冷却液的第三温度值,控制器40还用于计算第二温度值和第三温度值的差值,并执行如下步骤:当第一温度值t1大于第一温度预设值,且小于或等于第二温度预设值,温度变化率t5大于第二阈值且小于或等于第一阈值,第二温度值和第三温度值的差值小于或等于第三阈值时,控制三通电磁阀140保持不变,当第一温度值t1大于第一温度预设值,且小于或等于第二温度预设值,温度变化率t5大于第二阈值且小于或等于第一阈值,第二温度值和第三温度值的差值大于第三阈值时,控制流经第一循环回路的冷却液的流量减小,同时控制流经第二循环回路的冷却液的流量增大,其中,第二阈值小于第三阈值。
82.在上述实施例的基础上,冷却液经过冷却液管道从冷却液箱120流经循环泵130,流过三通电磁阀140后,流进变频器散热板110进行变频散热后流回冷却液箱120实现散热循环,在该循环过程中,采集的第二温度值和第三温度值可以更好地监测第一温度值t2和温度变化率t5,由控制器40根据第二温度值和第三温度值计算出的第二温度值和第三温度值的差值用来表示从冷却液箱120流出的冷却液经过循环泵130和三通电磁阀140后流进冷却箱120过程中的温度变化值,更进一步确保了散热的稳定性。
83.在本实施例中,第二温度值记为t2,第二温度值记为t3,第二温度值t2和第三温度值t3的差值记为t6,第三阈值整个散热系统中第二温度值t2和第三温度值t3的差值的最大允许范围,第三阈值设置为5。
84.具体地,当65℃<t1≤80℃,且0<t5≤1,t6≤5时,说明变频器温度略高且温度在短时间内有所上升,但上升幅值不高,从冷却液箱120流出的冷却液经过循环泵130和三通电磁阀140后流进冷却液箱120过程中的温度变化值较小,此时,控制器40只需要控制三通电磁阀140的状态保持不变即可保持变频器的当前温度;当65℃<t1≤80℃,且0<t5≤1,t6>5时,说明变频器温度略高且温度在短时间内有所上升,但上升幅值不高,从冷却液箱120流出的冷却液经过循环泵130和三通电磁阀140后流进冷却液箱120过程中的温度变化值较大,此时,需要由控制器40控制三通电磁阀140的开度,以减小从冷却液箱120流出的冷却液经过循环泵130和三通电磁阀140后流进冷却液箱120过程中的温度变化值,从而保持散热系统的稳定,具体地,由控制器40控制三通电磁阀140的开度,控制流经第一循环回路的冷却液的流量减小,同时流经第二循环回路的冷却液的流量增大。
85.可选地,散热系统还包括换热回路,换热回路包括通过冷媒管道连接的换热器150以及热泵装置的蒸发回路160,热泵装置的蒸发回路包括压缩机(图1中未示出),散热系统还包括第四温度传感器70,用于采集流经热泵装置的蒸发回路160且流入换热器的冷媒的第四温度值,控制器40还用于执行如下步骤:当第一温度值t1大于或等于第四温度预设值,
温度变化率t5大于第二阈值,第四温度值大于或等于第一温度预设值时,控制压缩机的频率降低,当第一温度值t1大于或等于第四温度预设值,且温度变化率t5小于或等于第二阈值时,控制压缩机保持当前频率,其中,第三温度预设值小于第四温度预设值。
86.图2为本发明实施例提供的一种基于热泵变频器的散热系统中换热回路的结构示意图。如图2所示,换热回路包括通过冷媒管道连接的换热器150以及热泵装置的蒸发回路,热泵装置的蒸发回路包括压缩机161。热泵装置的蒸发回路冷媒流入变频器换热器150进行换热的具体过程可参照图2,该热泵装置的蒸发回路中还包括冷凝器162、膨胀阀163以及蒸发器164,从热泵系统膨胀阀163前的管路取一支路细管,冷媒流经变频器换热器换热后流回热泵系统管路。热泵膨胀阀163前的冷媒温度稳定在25到40摄氏度的范围,适合进行变频器换热。变频器换热器直接与变频驱动器电路贴合增大换热面积,换热冷媒如果温度太高换热效果差,如果低于20度容易凝露空气中的水蒸气,造成变频器电路短路。
87.在上述实施例的基础上,参照图1,冷却液流经第二循环回路时,冷却液经过冷却液管道从冷却液箱120流经循环泵130,流过三通电磁阀140后,一部分冷却液流进换热器150进行换热后与第一循环回路中的冷却液一起流进变频器散热板110进行变频散热后流回冷却液箱120实现散热循环,当一部分冷却流进换热器150时,换热器150需要与热泵装置,的蒸发回路160冷媒进行换热,才能达到换热效果。
88.需要说明的是,在本实施例中,第四温度传感器70可设置于与换热回路中的热泵装置的蒸发回路160流入换热器150的管路中,用于采集冷却液流经第二循环回路时,冷却液经过冷却液管道从冷却液箱120流经循环泵130,流过三通电磁阀140后,冷却液流进换热器150进行换热时流经热泵装置的蒸发回路160且流入换热器150的冷媒的第四温度值,在本实施例中,第四温度值记为t4,第四温度预设值为85℃。
89.具体地,当t1≥85℃,t5>0,t4≥60℃时,说明变频器当前温度较高,且温度在持续上升,部分冷却液流进换热器150进行换热时,压缩机工作时的回气温度有所升高,此时,需要控制器40控制热泵装置的蒸发回路160中压缩机161的转速,使该压缩机161的频率降低,即可保持变频器的当前温度,确保散热稳定性;当t1≥85℃,t5≤0时,说明变频器当前温度较高,但温度在有所下降,此时,控制器40只需要控制压缩机161保持当前转速频率即可保持当前温度。
90.可选地,控制器40还用于执行如下步骤:当压缩机161的频率小于第一预设频率,且温度变化率t5大于第二阈值时,控制流经第二循环回路的冷却液的流量开到最大值,并且控制压缩机161的频率降低,当压缩机161的频率降低到到第二预设频率时,以第二预设频率运行压缩机161,当压缩机161的频率为第二预设频率,且第一温度值t1大于或等于第五温度预设值时,控制压缩机161关闭保护,其中,第四温度预设值小于第五温度预设值,第一预设频率大于第二预设频率。
91.其中,在本实施例中,第五温度预设值为95℃,第一预设频率和第二预设频率为设计人员根据压缩机161的工作转速,在换热回路中,部分流经换热器150的冷却液与压缩机161的回气冷媒进行换热时,预设的所需频率。其中,第一预设频率是压缩机161工作时的中等频率,第一预设频率记为f1,f1为50hz,以该频率工作时,变频器的整体功率较小,损耗较低,第二预设频率是压缩机161工作时的最小频率,当压缩机161的频率小于该第二预设频率时,压缩机161转动不起来,因此,当有部分流经换热器150的冷却液时,压缩机161的回气
冷媒不能与该类冷却液进行换热,第二预设频率记为f2,f2为30hz。
92.具体地,当压缩机161的频率小于f1,且t5>0时,说明变频器温度在持续上升,流经三通电磁阀140的冷却液需要由换热器150进行换热,以实现散热的目的,此时,控制流经第二循环回路的冷却液的流量开到最大值,使的冷却液经由循环泵130,全由第二循环回路进行循环,并且继续降低当前与换热器150进行回气冷媒交换的压缩机161的负载,即,继续降低该压缩机61的频率;当压缩机161的频率降低到f2时,以该频率f2使压缩机161转动,若在当前状态下,t1大于或等于95℃,说明变频器温度达到一个极限值,此时,控制三通电磁阀140的开度以控制流经第一循环回路和第二循环回路的冷却液的流量都不能实现整个散热系统的散热,为了避免整个散热系统以及变频器的损坏,直接关闭变频器压缩机,实现系统的保护。
93.图3为本发明实施例提供的一种基于热泵变频器的散热系统的控制方法的流程示意图。如图3所示,该方法具体包括如下步骤:
94.s310、获取第一温度传感器采集的变频器散热板的第一温度值。
95.s320、根据第一温度传感器提供的第一温度值,通过三通阀分别控制流经第一循环回路和第二循环回路的冷却液的流量。
96.s330、当热泵变频器的温度上升速率超过预定最大值或者热泵变频器处于高温工作状态时,控制输出功率,快速降低热泵变频器的温度。
97.可选地,控制器还用于获取第一温度传感器按照预设时间周期采集的变频器散热板的第一温度值,并计算第一温度值的温度变化率,并执行如下步骤:当第一温度值大于第一温度预设值,且小于或等于第二温度预设值,且温度变化率大于第一阈值时,控制流经第一循环回路的冷却液的流量减小,同时控制流经第二循环回路的冷却液的流量增大,当第一温度值大于第二温度预设值,且小于或等于第三温度预设值,温度变化率小于或等于第二阈值时,控制三通电磁阀保持不变,当第一温度值大于第二温度预设值,且小于或等于第三温度预设值,温度变化率大于第二阈值时,控制流经第一循环回路的冷却液的流量减小,同时控制流经第二循环回路的冷却液的流量增大,其中,第一温度预设值小于第二温度预设值,第二温度预设值小于第三温度预设值,第一阈值大于第二阈值。
98.可选地,散热系统还包括第二温度传感器和第三温度传感器,控制器还用于获取第二温度传感器采集的从变频器散热板输出的冷却液的第二温度值和第三温度传感器采集的流进变频器散热装置的冷却液的第三温度值,以及计算第二温度值和第三温度值的差值,并执行如下步骤:当第一温度值大于第一温度预设值,且小于或等于第二温度预设值,温度变化率大于第二阈值且小于或等于第一阈值,第二温度值和第三温度值的差值小于或等于第三阈值时,控制三通电磁阀保持不变,当第一温度值大于第一温度预设值,且小于或等于第二温度预设值,温度变化率大于第二阈值且小于或等于第一阈值,第二温度值和第三温度值的差值大于第三阈值时,控制流经第一循环回路的冷却液的流量减小,同时控制流经第二循环回路的冷却液的流量增大,其中,第二阈值小于第三阈值。
99.需要说明的是,关于上述内容的说明在上述散热系统的工作原理部分已做详细说明,此处不再赘述。
100.现将本实施例提供的基于热泵变频器的散热系统的工作方法的逻辑控制做整体说明。
101.图4为本发明实施例提供的一种基于热泵变频器的散热系统的控制方法的整体控制逻辑图。如图4所示,在获取到第一温度传感器采集的第一温度值t1之后,根据第一温度预设值(65℃)、第二温度预设值(80℃)、第三温度预设值(90℃)、温度变化率(t5)、第二温度预设值与第三温度预设值的差值t6、第一阈值(1)、第二阈值(2)、第三阈值(5),控制三通电磁阀分别控制第一循环回路和第二循环回路的冷却液的流量。
102.具体地,参照图4,第一温度传感器将实时采集到的t1传输至控制器,由控制器根据t1的高低,作进一步判断。
103.当t1≤65℃时,说明变频器温度较低,此时,冷却液通过冷却液管道流经三通电磁阀,由控制器控制三通电磁阀的开度,控制流经第一循环回路的冷却液的流量开到最大值,同时控制三通电磁阀关闭流向第二循环回路的冷却液。
104.当65℃<t1≤80℃时,进一步判断温度变化率t5,存在t5>1时,说明变频器温度略高且温度持续上升,此时,冷却液通过冷却液管道流经三通电磁阀,由控制器控制三通电磁阀的开度,控制流经第一循环回路的冷却液的流量减小,同时控制流经第二循环回路的冷却液的流量增大;当65℃<t1≤80℃时,进一步判断温度变化率t5,存在0<t5≤1时,进一步判断t6,存在t6≤5时,说明变频器温度略高且温度在短时间内有所上升,但上升幅值不高,从冷却液箱流出的冷却液经过循环泵和三通电磁阀后流进冷却箱过程中的温度变化值较小,此时,控制器只需要控制三通电磁阀的状态保持不变即可保持变频器的当前温度;当65℃<t1≤80℃时,进一步判断温度变化率t5,存在0<t5≤1时,进一步判断t6,存在t6>5时,说明变频器温度略高且温度在短时间内有所上升,但上升幅值不高,从冷却液箱流出的冷却液经过循环泵和三通电磁阀后流进冷却箱过程中的温度变化值较大,此时,需要由控制器控制三通电磁阀的开度,以减小从冷却液箱流出的冷却液经过循环泵和三通电磁阀后流进冷却箱过程中的温度变化值,从而保持散热系统的稳定,具体地,由控制器控制三通电磁阀的开度,控制流经第一循环回路的冷却液的流量减小,同时流经第二循环回路的冷却液的流量增大。
105.当80℃<t1≤90℃时,进一步判断温度变化率t5,存在t5≤0时,说明变频器本身温度较高,但温度在有所下降,此时,控制器只需要控制三通电磁阀的状态保持不变即可保持变频器的当前温度;当80℃<t1≤90℃时,进一步判断温度变化率t5,存在t5>0时,说明变频器本身温度较高,且温度在持续上升,此时,为了实现散热,由控制器控制三通电磁阀的开度,控制流经第一循环回路的冷却液的流量减小,同时流经第二循环回路的冷却液的流量增大。
106.当t1>90℃时,说明变频器温度较高但还未到达极限值,此时,控制流经第二循环回路的冷却液的流量开到最大值,同时控制三通电磁阀关闭流向第一循环回路的冷却液。
107.可选地,散热系统还包括换热回路,换热回路包括通过冷媒管道连接的换热器以及热泵装置的蒸发回路,所述热泵装置的蒸发回路包括压缩机,散热系统还包括第四传感器,控制器还用于获取第四传感器采集的流经热泵装置的蒸发回路且流入所述换热器的冷媒的第四温度值,并执行如下步骤:当第一温度值大于或等于第四温度预设值,温度变化率大于第二阈值,第四温度值大于或等于第一温度预设值时,控制压缩机的频率降低,当第一温度值大于或等于第四温度预设值,且温度变化率小于或等于第二阈值时,控制压缩机保持当前频率,其中,第三温度预设值小于第四温度预设值。
108.可选地,控制器还用于执行如下步骤:当压缩机的频率小于第一预设频率,且温度变化率大于第二阈值时,控制流经第二循环回路的冷却液的流量开到最大值,并且控制压缩机的频率降低,当压缩机的频率降低到到第二预设频率时,以第二预设频率运行所述压缩机,当压缩机的频率为第二预设频率,且第一温度值大于或等于第五温度预设值时,控制压缩机关闭保护,其中,第四温度预设值小于第五温度预设值,第一预设频率大于第二预设频率。
109.需要说明的是,关于上述内容的说明在上述散热系统的工作原理部分已做详细说明,此处不再赘述。
110.注意,上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解,本发明不限于这里所述的特定实施例,对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此,虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明,但是本发明不仅仅限于以上实施例,在不脱离本发明构思的情况下,还可以包括更多其他等效实施例,而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
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