具有可变速度和容积控制的旋转压缩机的制作方法_2

文档序号:9816121阅读:来源:国知局
于冷空气或者冷液体流过冷凝器管路,制冷剂流体可以将热从制冷剂流体排出或者另外地传送到比如空气或者液体的在传热关系中的另一流体,其相应地将热带出系统10
[0031]蒸发器系统20在经过任何介于中间的膨胀阀和/或节能器之后,通过管道94从冷凝器系统18接收冷却的流体,并且引导冷流体流过蒸发器系统20的线圈或者导管。使提供负荷的暖空气或者液体从待冷却空间穿过蒸发器系统20的线圈或导管循环。穿过蒸发器系统20的线圈或者导管的暖空气或者液体导致冷流体的液体部分蒸发。同时,可以由流体使已穿过线圈或者导管的暖空气或者液体冷却,从而降低待冷却空间的温度。压缩机系统12作为蒸发器系统20的机械的、吸气型卸荷器(unloader)运行。蒸发器系统20然后将蒸发的流体作为饱和蒸汽传送至压缩机系统12的吸气口 14。蒸发器系统20完成制冷循环并且将流体返回至压缩机系统12以通过压缩机系统12、冷凝器系统18和蒸发器系统20使其再次重新循环。
[0032]蒸发器系统20能够是,例如,壳管满液式的,但是并不限于此。诸如通过将单独的蒸发器或者多个蒸发器连接至每个压缩机,蒸发器系统20能够被设置为单个蒸发器或者串联的或者并联的多个蒸发器。应当理解的是,可以采用实现通过制冷系统10循环的流体的必要相变的冷凝器系统18和/或蒸发器系统的任何构造。
[0033]参考图2,示出了制冷系统10的一个实施例的进一步的细节。制冷系统10可以包括控制器50和作为控制器50的一部分或者连接至控制器50的存储器51。压缩机系统12包括连接至旋转压缩机22和连接至变频驱动器54的电动马达系统30。如图3和图6中所示,电动马达系统30包括轴32,该轴32连接至旋转压缩机22以响应于马达系统30的运行来驱动转子
24、26。返回参考图2,旋转压缩机22的排气口16包括容积控制组件,诸如容积控制组件17或者本文所讨论的其它容积控制组件,如下文进一步所讨论的,其可运行为机械地延迟制冷剂从蒸发器系统20吸气卸荷并且改变压缩机22的容量。容积控制组件控制排气口 16的容积,并且因此通过改变由转子24、26在进气口 14处收集的制冷剂气体的容积与由转子24、26在排气口 16处收集的制冷剂气体的容积的比来控制旋转压缩机22的容积比。
[0034]压缩机系统12可以进一步包括与马达系统30相关联的一个或者多个传感器31,其经由通信链路34将信号传输至控制器50。压缩机系统12也可以包括与压缩机22相关联的一个或者多个传感器33,其经由通信链路35将信号传输至控制器50。压缩机系统12也可以包括与压缩机22相关联的吸气压力和/或温度传感器25,和排气压力和/或温度传感器27,其分别经由通信链路28和29将信号传输至控制器50。冷凝器系统18也可以包括经由通信链路37将信号传输至控制器50的一个或者多个传感器36,并且蒸发器系统20也可以包括经由通信链路39将信号传输至控制器50的一个或者多个传感器38。可以采用例如传感器25、27、31、33、36、38来感测和/或交流扭矩、速度、吸气压力和/或温度、排气压力和/或温度、和/或其它可测量参数。根据在其中使用压缩机系统12的应用可以采用其它传感器。此外,传感器
25、27、31、33、36、38能够经由有线连接、无线连接和其组合来连接至控制器50。另外,传感器25、27、31、33、36、38中的任何一个或者全部可以是虚拟传感器。
[0035]如图所示,马达传感器31可以定位为接近电动马达系统30,以感测由电动马达系统30施加至旋转压缩机22的扭矩。马达传感器31可以感测马达系统30的电气运行特性。在一个实施例中,马达传感器31包括一个或者多个电流传感器。可以定位电流传感器以感测提供给马达系统30的电流并且可以生成表示感测到的电流的运行信号。在一个实施例中,马达系统30产生的扭矩取决于提供给马达系统30的电动马达64(图3和图6)的电流。虽然一个实施例中的马达传感器31包括感测提供给电动马达64的电流的电流传感器,但是马达传感器31可以在电动马达的输入和/或其它部分处感测电动马达的其它电气运行特性(诸如电压、电流、相位角、频率、有效阻抗),并且提供表示感测到的电气运行特性的运行信号。
[0036]压缩机传感器33可以进一步提供带有表示感测到的旋转压缩机22的运行参数(诸如转子24、26中的一者或者两者的尖端速度)的测量结果的运行信号。另外,将吸气压力和/或温度传感器25定位成接近旋转压缩机22的吸气口 14,以感测进入吸气口 14的流体的压力和/或温度。同样地,可以将排气压力和/或温度传感器27定位为接近旋转压缩机22的排气口 16,以感测从排气口 16排出的流体的压力和/或温度。吸气压力和/或温度传感器25、27分别提供带有表示感测到的进入吸气口 14和排气口 16的流体的压力和/或温度的测量结果的运行信号。如下文进一步所讨论的,能够响应于来自传感器25、27的一个或者多个压力和温度读数来控制旋转压缩机22的容积比。
[0037]控制器50可以从一个或者多个传感器25、27、31、33、36、38接收状态信号,其提供有关制冷系统10和/或压缩机系统12的运行的信息。基于状态信号,控制器50可以确定压缩机系统12的运行模式和/或运行点,并且可以基于所确定的运行模式和/或运行点来生成一个或者多个命令信号52、58以调整压缩机系统12的运行。例如,控制器50可以生成请求马达系统30根据预选的运行参数(或多个运行参数)(例如,扭矩属性(torque profile))运行的命令信号52。命令信号52可以使得能够在压缩机系统12的最佳扭矩和速度下运行,以使损耗和机械磨损最小化。而且,命令信号52可以使得马达64能够在与制冷系统10上的负荷对应的压缩机系统12的可变扭矩和速度下运行。此外,控制器50可以生成命令信号58,该命令信号58使得旋转压缩器22能够以压缩机系统12的最佳容积比运行以使损耗最小化并且提高效率。
[0038]控制器50可以包括处理器、微控制器、模拟电路系统、数字电路系统、固件和/或软件,它们协作以控制马达系统30和旋转压缩机22的运行。存储器51可以是控制器50的一部分或者是单独的装置,并且包括非易失性存储器装置(诸如闪存装置)、只读存储器(ROM)装置、电可擦除/可编程ROM装置、和/或电池供电(battery backed)的随机存取存储器(RAM)装置)以存储用于马达系统30和旋转压缩机22的运行的算法、运行限制、以及其它编程和数据。存储器51可以进一步包括指令,控制器50可以执行该指令以便控制马达系统30和旋转压缩机22的容积控制组件17的运行。
[0039]可以在硬件、固件、软件或者其任何组合中实施所描述的系统和技术的一些方面。所公开的系统的一些方面也可以实施为储存在机器可读介质上的指令,其可以由一个或者多个处理器读取和执行。机器可读介质可以包括任何储存装置,信息可以以能够由机器(例如,计算装置)读取的形式储存至该储存装置。例如,机器可读介质可以包括只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、磁盘储存介质、光储存介质、闪存装置等。
[0040]控制器50可以被设置为与变频驱动器54、压缩机系统12、冷凝器系统18,和/或蒸发器系统20通信。变速驱动器54可以驱动马达系统30的电动马达64,并且相应地驱动旋转压缩机22。能够通过改变例如,向电动马达64供给的电功率的频率来控制电动马达64的速度。结合变速驱动器54使用带有永磁类型的电动马达64的马达系统30将一些常规的马达损耗移出制冷剂回路。变速驱动器54在针对给定额定容量的压缩机系统12的预选的螺杆压缩机容量范围内的每个容量下,以最佳的或者接近最佳的旋转速度驱动压缩机系统12。变速驱动器54通常将包括:包括线性整流器和线性电流谐波减速器的电功率变换器、电源电路以及控制电路(这种电路进一步包括全部通信和控制逻辑,包含电子功率开关电路)。采用压缩机系统12的条件可以证明采用了多于一个变速驱动器54。
[0041 ]变速驱动器54能够配置为接收来自控制器50的命令信号52并且生成控制信号56。例如,变速驱动器54将响应从与控制器50相关联的微处理器(也未示出)所接收的命令信号52,以通过改变向电动马达64提供的电流的频率来增加或者减小马达系统30的电动马达64的速度。控制器50可以配置为接收表明压缩机系统12的运行点的状态信号和生成请求马达
30每预选运行参数驱动旋转压缩机22的命令信号52。控制器50可以每预选运行参数(如同压缩机系统12的扭矩属性)生成命令信号52。控制信号56能够以实质上大于针对额定螺杆压缩机容量的同步马达旋转速度的旋转速度驱动电动马达64,并且以独立于额定螺杆压缩机容量的最佳圆周速度相应地驱动至少一个螺杆转子24。
[0042]通过使用马达64和变速驱动器54,能够改变电动马达64的速度以与变化的系统需求匹配。速度匹配产生与不具有变速驱动器54的压缩机系统相比显著地更有效的系统运行。通过当负荷不高或者达到其最大值时以较低速度运转压缩机系统12,能够提供充分的制冷效果以便以节约能源的方式来冷却减小的热负荷,从而使制冷系统10从运转成本的观点来看是更加经济的,并且促进高度有效的制冷系统10的运行,如与不能够在可能的旋转速度下进行这种负荷匹配的系统相比较的那样。此
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