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冷柜變頻的控制方法-制冷系統具有非線性強、滯后大、參數強耦合、干擾量復雜多變等特點。例如,蒸發器過熱度對于膨脹閥的開度的動態響應就呈現出很強非線性,如果蒸發器過熱度系統中閥開度和過熱度間用一階帶延遲的數學模型表示,該模型的時間常數與制冷劑種類,蒸發溫度、蒸發器面積、熱流量、制冷劑流量等諸多因素有關。日本平尾等在控制熱泵系統電子膨脹閥時,通過仿真與實驗發現,PID控制參數與室內外機連接管長度及壓縮機轉速有關,為實現蒸發器過熱度的有效控制,需要在運行過程中動態調整PID參數。在變頻冷柜控制中,又多了一個壓縮機質量流量可調這一因素,所以,對象控制更為復雜。
在變轉速壓縮機、電子膨脹閥組成的制冷系統的控制研究中,一些研究者將它們視為多輸入-多輸出系統,但將蒸發器過熱度作為系統控制變量之一尚不多見。大多數兩輸人-兩輸出系統中,將蒸發溫度和回風溫度作為兩個控制量。
對冷柜應選擇柜內溫度和過熱度作為控制變量。因為柜內溫度是我們最終的控制目標,而過熱度直接影響系統的效率和穩定性。從冷柜箱體考慮,柜內溫度影響因素為制冷系統的制冷量、冷柜的漏熱量和箱體及柜內貨物的熱容。這里,可調節的只有制冷量?而制冷量與壓縮機的轉速有密切的關系,這樣,冷柜柜內溫度主要通過壓縮機轉速來調節。對蒸發器過熱度則通過電子膨脹閥來控制。壓縮機轉速雖然也影響蒸發器過熱度,但從壓縮機轉速和膨脹閥幵度對過熱度控制效果來看,以電子膨脹閥控制更好。另外電子膨脹閥-過熱度回路中過熱度的時間常數在1OOs左右,而柜內溫度的時間常數在數百秒或更大,壓縮機頻率的變化時間間隔可長一些,將它視為膨脹閥-過熱度回路的一個干擾量。這樣可以將變頻冷柜這個多輸人、多輸出的系統處理成以壓縮機轉速-柜內溫度為主回路,以膨脹閥開度-過熱度為輔回路,兩個單輸人、單輸出回路的疊加。
在控制算法方面,對于制冷系統,要得到良好的控制效果,宜采用自適應控制,但受模型及算法復雜性等條件的制約,實際應用的不多。另一種途徑是采用魯棒性強的算法,其中模糊控制因具有不需要精確的數學模型,魯棒性強等特點開始越來越多地受到重視和應用。所以模糊控制將是冷柜控制器所選擇的主要算法之一。目前模糊控制存在的問題是,控制規則及隸屬度函數的確定依賴于人的經驗,在很多情況下不能得到,或不能用簡明的語言直接描述。所以對模糊規則和隸屬度函數這些知識的獲取,沒有一個正規的可以遵循的方法,只能通過大量試驗,采用試探的方法,反復調整模糊規則和隸屬度函數。如何開發具有自學習能力的模糊控制系統已成為目前研究的一個重要方向。當前,對模糊規則的優化主要采用神經網絡和遺傳算法,但離實用化的實時控制還相距甚遠。
冷柜是一個很有市場發展潛力的產品,電子化、信息化、高效節能將是產品更新換代的主要方向。采用變頻技術和電子膨脹閥技術,以單片機控制的冷柜必將像變頻空調一樣,成為產品的主流,其中新型控制器的開發是一個關鍵。