專利名稱：控制擁有多個(gè)冷卻器的變速驅(qū)動(dòng)器的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明適用于冷卻器領(lǐng)域，具體涉及對(duì)多個(gè)冷卻壓縮機(jī)應(yīng)用變速驅(qū)動(dòng)器。
(2)背景技術(shù)一個(gè)簡(jiǎn)化的典型空調(diào)器或者制冷循環(huán)包含轉(zhuǎn)移熱量給制冷劑，泵送制冷劑到一個(gè)能夠散熱的地方，并從制冷劑散發(fā)熱量。制冷劑是一種流體，它可以在低溫和低壓下通過(guò)蒸發(fā)吸取熱量并且在稍高溫度和壓強(qiáng)下通過(guò)冷凝散發(fā)熱量。在一個(gè)封閉式系統(tǒng)中，制冷劑循環(huán)回流到傳遞給它熱量的地方。在一個(gè)機(jī)械系統(tǒng)中，壓縮機(jī)將冷卻劑從低溫低壓的流體轉(zhuǎn)變成高溫高壓的流體。在壓縮機(jī)轉(zhuǎn)變制冷劑后，使用冷凝器在循環(huán)的冷凝階段通過(guò)降溫液化流體(氣體)。在運(yùn)行中，來(lái)自壓縮機(jī)熱的排放氣體(制冷劑蒸汽)進(jìn)入頂端的冷凝蛇形管，當(dāng)熱量轉(zhuǎn)移到外界時(shí)，氣體冷凝成液體。制冷劑接著經(jīng)過(guò)一個(gè)計(jì)量設(shè)備，例如膨脹閥，在這里制冷劑在進(jìn)入蒸發(fā)器之前被轉(zhuǎn)變成低溫低壓的流體。
變速驅(qū)動(dòng)器(VSD)是一個(gè)電子設(shè)備，它連接在電源線和能夠改變電源電壓和頻率的設(shè)備之間。當(dāng)應(yīng)用于制冷劑壓縮機(jī)時(shí)，VSD允許持續(xù)改變壓縮機(jī)的速度，利于平穩(wěn)操作并且有較好的局部加載性能。VSD的造價(jià)相對(duì)較高，為了在冷卻器市場(chǎng)上使用這項(xiàng)技術(shù)，這是一個(gè)必須解決的重大問(wèn)題。VSD的費(fèi)用與已分配器流成比例，這又是壓縮機(jī)容量和工作條件的函數(shù)。為了覆蓋VSD驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)的整個(gè)應(yīng)用范圍，必須選擇能夠提供與最大荷載條件(例如，高冷凝溫度和高吸力)相應(yīng)的電流的VSD。在實(shí)際中，每年只有幾天壓縮機(jī)在這種情況下工作。于是存在著一個(gè)用這樣的方法控制VSD的需要，即實(shí)現(xiàn)一臺(tái)VSD與多臺(tái)壓縮機(jī)聯(lián)合。
(3)發(fā)明內(nèi)容簡(jiǎn)言之，本發(fā)明僅僅在從零到標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)條件的相應(yīng)容量范圍里使用變速驅(qū)動(dòng)器，并且如果在比額定點(diǎn)電流高的相應(yīng)條件，VSD斷開(kāi)連接并且壓縮機(jī)直接連接在線。此方法允許使用尺寸稍小的VSD。同時(shí)，如果同一機(jī)器上有許多壓縮機(jī)運(yùn)行，僅僅只需要一個(gè)VSD。VSD驅(qū)動(dòng)第一壓縮機(jī)從零速度到與線路頻率相應(yīng)的速度?？刂破鹘又袚Q第一壓縮機(jī)直接到線路，并且將VSD從第一壓縮機(jī)斷開(kāi)。VSD然后用于驅(qū)動(dòng)第二臺(tái)壓縮機(jī)這個(gè)流程可以在多個(gè)壓縮機(jī)間重復(fù)。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，控制擁有可變速驅(qū)動(dòng)器的制冷器的壓縮機(jī)中的至少一個(gè)的方法包含步驟(a)檢查系統(tǒng)是否需要附加的壓縮機(jī)容量；(b)如果系統(tǒng)需要附加的壓縮機(jī)容量，確保至少一個(gè)壓縮機(jī)是從可變速驅(qū)動(dòng)器運(yùn)行；(c)監(jiān)視變速驅(qū)動(dòng)器的電流；(d)如果電流大于最大電流的指定的百分比，關(guān)閉系統(tǒng)中的電子膨脹閥一指定量；(e)如果電流小于或等于最大電流的指定的百分比，增加變速驅(qū)動(dòng)器的頻率一指定量；(f)檢查系統(tǒng)需要的附加壓縮機(jī)容量是否滿足步驟(e)；(g)檢查變速驅(qū)動(dòng)器的頻率是否與供給變速驅(qū)動(dòng)器的線路電源的頻率相同，并且如果不同，再次執(zhí)行步驟(c)到(f)；并且(h)將至少一個(gè)壓縮機(jī)從變速驅(qū)動(dòng)器換接到直接在線。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，控制擁有變速驅(qū)動(dòng)器的制冷器系統(tǒng)的至少一個(gè)壓縮機(jī)的裝置著檢查系統(tǒng)是否需要額外的壓縮機(jī)容量的裝置；如果系統(tǒng)需要額外的壓縮機(jī)容量，保證至少一個(gè)壓縮機(jī)從變速驅(qū)動(dòng)器運(yùn)轉(zhuǎn)的裝置。監(jiān)視變速驅(qū)動(dòng)器的電流；如果電流大于最大電流的指定的百分比，關(guān)閉系統(tǒng)中的電子膨脹閥的指定量的裝置；如果電流小于或等于最大電流的指定的百分比，增加變速驅(qū)動(dòng)器的頻率一指定量的裝置；檢查系統(tǒng)滿足增加變速驅(qū)動(dòng)器頻率是否需要附加的壓縮機(jī)容量的裝置；檢查變速驅(qū)動(dòng)器的頻率是否與供給變速驅(qū)動(dòng)器的線路電源的頻率相同；如果變速驅(qū)動(dòng)器的頻率與線路電源頻率相同，轉(zhuǎn)變變速驅(qū)動(dòng)器的至少一個(gè)壓縮機(jī)直接到線路上的裝置。
(4)


圖1顯示了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，與多個(gè)壓縮機(jī)相連的變速驅(qū)動(dòng)器(VSD)。
圖2顯示了壓縮機(jī)的運(yùn)行包絡(luò)。
圖3顯示了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的一個(gè)基本控制方法。
(5)具體實(shí)施方式
根據(jù)圖1，一個(gè)變速驅(qū)動(dòng)器10可以驅(qū)動(dòng)同一臺(tái)機(jī)器上的若干個(gè)壓縮機(jī)12，14，16。壓縮機(jī)可以與電源線18(60或者50赫茲)或者VSD10相連。VSD10驅(qū)動(dòng)一壓縮機(jī)馬達(dá)以達(dá)到它的同步速度，接著切換壓縮機(jī)馬達(dá)至直接在線(DOL)。即，切換器20，22，和24分別在VSD10和電源線18之間切換壓縮機(jī)12，14，16。這個(gè)方法并不新穎并且已經(jīng)在不同的行業(yè)使用。
本發(fā)明的起因是在傳統(tǒng)方法中VSD容量對(duì)應(yīng)于最大輸入功率的容量。而本發(fā)明將VSD用至優(yōu)化點(diǎn)，如果系統(tǒng)需要稍高的輸入功率，則切換到DOL。在VSD和DOL之間換接存在問(wèn)題，特別是當(dāng)許多壓縮機(jī)在同一個(gè)電路里并行運(yùn)行時(shí)電機(jī)輸入功率(和電源)隨著釋放壓力的增加在增加，在大多數(shù)情況下，對(duì)于吸入至力初然。
理解壓縮機(jī)輸入功率是兩個(gè)參數(shù)(釋放壓力和吸入壓力)的函數(shù)很重要。從而，對(duì)于給定的釋放壓力，如果吸入壓力減小，壓縮機(jī)的輸入功率減小。釋放壓力依賴運(yùn)行條件，例如，對(duì)于一個(gè)氣冷式冷卻器，如果環(huán)境溫度變高，釋放壓力也變高；但吸入壓力依賴蒸發(fā)器里的條件。通常，如果我們想減小輸入功率，我們可以對(duì)冷凝器壓力或吸入壓力作用。實(shí)際上，對(duì)于給定的系統(tǒng)，我們不能對(duì)釋放壓力作任何改動(dòng)?？梢躁P(guān)閉系統(tǒng)的膨脹閥減小吸入壓力。如果我們關(guān)閉一個(gè)電子膨脹閥(EXV)，蒸發(fā)器的性能受到影響，并且吸入壓力減小了。盡管這種情況在通常的運(yùn)行中不適合，它在VSD和DOL之間轉(zhuǎn)換的短時(shí)間里是可行的。
參考圖2，顯示了壓縮機(jī)的運(yùn)行包絡(luò)30。x軸是飽和吸入溫度(SST)，象征吸入壓力。y軸是飽和冷凝溫度(SCT)，象征釋放壓力。星號(hào)32對(duì)應(yīng)于標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)行條件并且在此特殊條件下選中提供100％容量的VSD。在假定的情況下，外面的溫度比標(biāo)準(zhǔn)溫度高，并且離開(kāi)的水溫度也較高。這樣影響了運(yùn)行環(huán)境，并且需要從星號(hào)32移動(dòng)到星號(hào)34。轉(zhuǎn)換的問(wèn)題是在星號(hào)34，需要的輸入功率比VSD能夠提供的功率高(I＞100％)。
然而，對(duì)應(yīng)于星號(hào)32的VSD提供的頻率可以比電源線頻率(美國(guó)為60Hz)低。VSD與DOL之間的轉(zhuǎn)換僅當(dāng)VSD頻率與線路頻率相等時(shí)可以實(shí)現(xiàn)。從而，移動(dòng)運(yùn)行環(huán)境從星號(hào)32到星號(hào)34，使用了下面的方法。系統(tǒng)控制器關(guān)閉了EXV，它減小了單元容量和吸入壓力，從而減小了輸入電流。接著，由于輸入功率與頻率成比例，VSD頻率增加了。運(yùn)行條件從星號(hào)32移動(dòng)到星號(hào)36，這使VSD和DOL之間的轉(zhuǎn)換成為可能。位于星號(hào)36的運(yùn)行點(diǎn)影響了單元的性能，但僅僅是瞬時(shí)的方式。一旦從VSD到DOL的轉(zhuǎn)換完成并且壓縮機(jī)馬達(dá)是DOL，EXV開(kāi)啟并且系統(tǒng)恢復(fù)標(biāo)準(zhǔn)的EXV控制，EXV優(yōu)化了單元的效率。壓縮機(jī)現(xiàn)在可以運(yùn)行到DOL方式下的極端條件并且如果需要，VSD可以開(kāi)始驅(qū)動(dòng)另一個(gè)壓縮機(jī)。
參考圖3，顯示了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的一個(gè)基本控制方法。流程在第40步開(kāi)始，此時(shí)已經(jīng)決定了是否需要額外的容量。如果不需要，流程在第99步停止。如果需要額外容量，系統(tǒng)在第42步檢查來(lái)判斷是否所有的壓縮機(jī)已經(jīng)運(yùn)行DOL。如果是好，流程終止。如果不是，第44步檢查是否一個(gè)壓縮機(jī)已由VSD運(yùn)行。旭果不是，該壓縮機(jī)在第46步開(kāi)始。接著，在第48步，檢查VSD電流是否接近VSD電流最大值。這個(gè)例子中，檢查VSD電流是否小于VSD最大電流的99％，但是可以使用其他的范圍。如果不能，EXV關(guān)閉最小數(shù)目，這里在第50步顯示為1％，并且再次檢查了VSD電流。如果VSD電流比VSD最大電流的99％大或者相等，VSD頻率增加最小限度，這里顯示的為1％，從而增加了輸入功率。可以根據(jù)系統(tǒng)調(diào)整EXV和VSD頻率的精確改變。
在第54步，系統(tǒng)檢查是否滿足了額外的容量。如果滿足了，流程停止。如果沒(méi)有，檢查VSD頻率是否到達(dá)線路頻率。如果沒(méi)有到達(dá)，流程返回到第48步。如果VSD頻率已經(jīng)達(dá)到線路頻率，系統(tǒng)在第58步轉(zhuǎn)換壓縮機(jī)到DOL。轉(zhuǎn)換之后，在第60步檢查，EXV位置是否已經(jīng)優(yōu)化，如果是的，過(guò)程停止，否則，EXV位置在第62步最優(yōu)化。如果系統(tǒng)需要額外的容量，流程就會(huì)開(kāi)始。
權(quán)利要求
1.一種用于控制擁有變速驅(qū)動(dòng)器的制冷器系統(tǒng)中至少一個(gè)壓縮機(jī)的方法，其特征在于，包含以下步驟a)檢查所述系統(tǒng)是否需要額外的壓縮機(jī)容量；b)如果所述系統(tǒng)需要附加的壓縮機(jī)容量，確保所述至少一個(gè)壓縮機(jī)正在以變速驅(qū)動(dòng)器為動(dòng)力而運(yùn)行；c)監(jiān)視所述變速驅(qū)動(dòng)器的電流；d)如果所述電流大于最大電流的某個(gè)指定百分比，在所述系統(tǒng)中關(guān)閉電子膨脹閥某一指定量；e)如果所述電流小于或等于所述最大電流的所述指定百分比，對(duì)所述變速驅(qū)動(dòng)器的頻率增加某一指定量；f)檢查所述系統(tǒng)需要的所述附加壓縮機(jī)容量是否滿足步驟(e)；g)檢查所述變速驅(qū)動(dòng)器的所述頻率是否與供給所述變速驅(qū)動(dòng)器的線路電能頻率相同，并且如果不同，再次執(zhí)行步驟(c)到(f)；并且h)將所述至少一個(gè)壓縮機(jī)從變速驅(qū)動(dòng)器換接到直接在線。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在換接所述位置的步驟沒(méi)有優(yōu)化之后，還包括優(yōu)化所述的電子膨脹閥之位置的步驟。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的最大電流的指定百分比是99％。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，用于關(guān)閉所述電子膨脹閥的指定量是1％。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，用于增加所述頻率的指定量是1％。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述至少一個(gè)壓縮機(jī)包含至少第一和第二壓縮機(jī)，所述第一壓縮機(jī)是直接在線運(yùn)行，所述確保步驟包含下述步驟，即檢查所述第一和第二壓縮機(jī)是否直接在線運(yùn)行，并且如果不是，開(kāi)始將所述第二壓縮機(jī)以所述變速驅(qū)動(dòng)器為動(dòng)力而運(yùn)行。
7.一種用于控制擁有變速驅(qū)動(dòng)器的制冷器系統(tǒng)中至少一個(gè)壓縮機(jī)的裝置，其特征在于檢查所述系統(tǒng)是否需要額外壓縮機(jī)容量的裝置；如果所述系統(tǒng)需要附加的壓縮機(jī)容量，確保所述至少一個(gè)壓縮機(jī)正在以變速驅(qū)動(dòng)器為動(dòng)力而運(yùn)行的裝置；監(jiān)視所述變速驅(qū)動(dòng)器電流的裝置如果所述電流大于最大電流的某個(gè)指定百分比，在所述系統(tǒng)中關(guān)閉電子膨脹閥某一指定量的裝置；如果所述電流小于或等于所述最大電流的所述指定百分比，對(duì)所述變速驅(qū)動(dòng)器的頻率增加某一指定量的裝置；檢查所述系統(tǒng)需要的所述附加壓縮機(jī)容量是否通過(guò)增加所述變速驅(qū)動(dòng)器的所述頻率而滿足的裝置；檢查所述變速驅(qū)動(dòng)器的所述頻率是否與供給所述變速驅(qū)動(dòng)器的線路電能頻率相同的裝置；并且如果所述變速驅(qū)動(dòng)器的頻率與所述線路電能頻率相同，將所述至少一個(gè)壓縮機(jī)從變速驅(qū)動(dòng)器換接到直接在線的裝置。
8.如權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，進(jìn)一步包含，在所述至少一個(gè)壓縮機(jī)從所述變速驅(qū)動(dòng)器換接到所述電源線路之后用于優(yōu)化所述電子膨脹閥之位置的裝置。
9.如權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，所述最大電流的指定百分比是99％。
10.如權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，用于關(guān)閉所述電子膨脹閥的指定量是1％。
11.如權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于，用于增加所述頻率的指定量是1％。
12.如權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，所述至少一個(gè)壓縮機(jī)包含至少第一和第二壓縮機(jī)，所述的第一壓縮機(jī)是直接在線運(yùn)行，以及確保裝置包含檢查所述第一和第二壓縮機(jī)是否直接在線運(yùn)行的裝置，以及如果不是則開(kāi)始使所述第二壓縮機(jī)以所述變速驅(qū)動(dòng)器為動(dòng)力而運(yùn)行的裝置。
全文摘要
本發(fā)明僅僅在從零到標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)條件的相應(yīng)容量范圍里使用變速驅(qū)動(dòng)器,并且如果在比額定點(diǎn)電流高的相應(yīng)條件,VSD斷開(kāi)并且壓縮機(jī)直接連接在線路上。此方法允許使用尺寸稍小的VSD。同時(shí),如果同一機(jī)器上有許多壓縮機(jī)運(yùn)行,僅僅只需要一個(gè)VSD。VSD驅(qū)動(dòng)第一壓縮機(jī)從零速度到與線路頻率相應(yīng)的速度。控制器接著切換第一壓縮機(jī)直接到線路(DOL)并且從第一壓縮機(jī)斷開(kāi)VSD。VSD接著可以驅(qū)動(dòng)第二壓縮機(jī)。這個(gè)流程可以在多個(gè)壓縮機(jī)間重復(fù)。
文檔編號(hào)F04B49/06GK1340683SQ0113126
公開(kāi)日2002年3月20日 申請(qǐng)日期2001年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2000年8月31日
發(fā)明者M·K·格拉本 申請(qǐng)人:開(kāi)利公司