1.正常运行控制策略

变频压缩机运行频率控制原理如图4.44所示。空气源热泵正常制热运行以冷凝温度为控制目标（制冷运行以蒸发温度为控制目标）。

图4.44　变频压缩机运行频率控制原理

目标冷凝（蒸发）温度是由室内环境温度、设定温度，以及室内机能力需求等参数确定的（热泵热水机组由目标出水温度确定），根据热量（或冷量）的需求调整压缩机运行频率，与普通单级压缩热泵系统变频压缩机运行控制完全一样。

2.容积比运行模式的选择

双级压缩变容积比空气源热泵系统运行时需要根据实际工况条件选择容积比。如第2章所述，压缩机的容积比是根据空气源热泵系统运行工况条件设计的，即不同的容积比对应有最优的工作范围。因此，空气源热泵系统运行时，需要根据冷凝温度、蒸发温度和压缩机频率选择压缩机的容积比，即选择三缸工作模式或两缸工作模式。

下面以空气源热泵型空调器为例说明，空气源热泵（冷水）机组可参照该方法。表4.1为双级压缩变容积比压缩机的两种运行模式的适应范围及运行状况。

表4.1　双级压缩变容积比压缩机的两种运行模式

（1）按照冷凝温度和蒸发温度选择容积比

在实际双级压缩变容积比空气源热泵型空调器中，为了避免系统参数波动而造成控制不稳定，在压缩机容积比选择时，可以按照稳定的采样参数来确定。

在空气源热泵型空调器中，室内、外环境温度与系统冷凝温度和蒸发温度有相对稳定的对应关系，可以作为压缩机三缸或两缸工作模式的选择依据，选择方法可参照表4.2（由于空气源热泵型空调器同时具备制冷功能，故将制冷时压缩机容积比的选择关系列于表4.3中）。由于压缩机容积比、机组配置等因素都将影响三缸或两缸工作模式的选择，因此，表4.2和表4.3仅供参考，在实际中，应根据试验结果进行修正。

表4.2　制热模式下压缩机容积比分布 （单位：℃）

表4.3　制冷模式下压缩机容积比分布 （单位：℃）

（2）按照运行频率选择容积比

当房间热量需求较小，压缩机低频运行时，两缸工作模式运行的制热性能系数高于三缸工作模式运行的制热性能系数。实际上，随着热量需求的变化，三缸工作模式和两缸工作模式制热性能系数的变化曲线存在一个交叉点。因此，当压缩机运行频率低于某一特定值时，需要切换为两缸工作模式运行，反之亦然。针对不同的空气源热泵系统，需要用试验的方法确定两种模式最优性能系数的压缩机运行频率区间。

在冷凝温度不变的情况下，通过试验可以得到两种模式运行频率区间，图4.45所示为某型号空气源热泵型空调器制热运行的两种工作模式下压缩机的运行频率区间。

图4.45　两种模式下压缩机制热运行频率区间

为了避免两种工作模式运行的频繁切换，在工作模式切换线的两侧需要设置一定的频率区间作为稳定运行区。

（3）运行模式选择流程图

根据以上分析，运行模式选择方法流程图如图4.46所示。(www.daowen.com)

图4.46　压缩机运行模式选择流程图

3.容积比切换控制方法

（1）容积比的切换

如第3章所述，双级压缩变容积比压缩机由两缸工作模式切换为三缸工作模式，是在滑动销钉上部通入压缩机排气端的高压制冷剂气体，滑动销钉在压差的作用下克服弹簧力滑出低压级变容气缸滑片的限位孔，变容气缸的滑片在压差的作用下与滚动转子表面接触，变容气缸恢复压缩气体的功能，从而实现三缸工作模式运行。

因此，在起动初期，压缩机先按两缸工作模式运行，建立一定的高、低压差后才能将两缸工作模式切换为三缸工作模式。实际试验结果表明，高、低压差需要大于0.3MPa才可以进行上述工作模式的切换。

（2）压缩机等价输气量切换

图4.47　两种运行模式切换对系统参数影响

两种工作模式切换时对系统参数的影响如图4.47所示。

为了避免容积比切换前后低压级气缸输气量突变引起系统不稳定，在切换前后需通过频率调节使低压级气缸的输气量相等。即

f_LV_rev，LS1=f_H（V_rev，LS1+V_rev，LS2） （4.19）

式中　f_L——大容积比时压缩机的运行频率，单位为Hz；

f_H——小容积比时压缩机的运行频率，单位为Hz。

令A=（V_rev，LS1+V_rev，LS2）/V_rev，LS1，同时，定义fe为等价频率，有

f_e=f_L=Af_H （4.20）

式中　A——三缸工作模式下的等价系数，两缸工作模式下的等价系数为1。

在设置压缩机频率时，应以等价频率作为控制目标，而不是实际频率。假设三缸工作模式下的等价系数为1.5，则频率档位可以按表4.4设置和选取。在同一档位下进行三缸工作模式与两缸工作模式的切换可以最大程度地减小压缩机输气量突变对系统的冲击。

表4.4　等价频率表 （单位：Hz）

图4.48　压缩机运转模式切换时序示意图

此外，进行容积比切换时，压缩机容积比的突变也将导致压缩机中间腔体内制冷剂气体压力的突变，引起中间补气量的瞬间变化，出现中间补气量的瞬时增大或者中间腔体内的制冷剂气体瞬时倒流的现象，这对压缩机电机的负荷、压缩机和管路系统振动都将产生影响。为了避免压缩机进行容积比切换时引起中间补气状态突变，在容积比切换前应先关闭中间补气。采用闪发器的双级压缩系统关闭补气电磁二通阀，采用中间换热器的双级压缩系统则关闭中间补气支路电子膨胀阀。压缩机容积比切换时的控制时序如图4.48所示。