压缩机控制系统的制作方法

专利名称：压缩机控制系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种压缩机控制系统，该系统能够用于复式压缩机柜。
背景技术：
结合制冷系统描述本发明。需知本发明的冷凝单元能够随心所欲地用于任何其 他的冷却系统。常规上，用于冷柜的制冷系统采用由压缩机支架提供的空气冷却或水冷却的冷凝 器。以并联方式联接压缩机，从而可以分级地接通和切断压缩机，以便按照负载的需要来调 节系统冷却容量。通常，压缩机和冷却器位于室外的房顶上或位于靠近安放冷柜的区域的 机房中。在各冷柜内皆有一个蒸发器，蒸发器由来自冷凝器的制冷剂管道送料，膨胀的制 冷剂通过冷凝器循环，以冷却该柜。通常，闭环控制系统调节流过蒸发器的制冷剂流量，以 维持期望的柜温度。比例积分微分(PID)闭环控制系统对此功用是通用的，有温度和/或 压力传感器提供检测的状态输入。通常零售商店使用分隔的系统去提供不同的个别冷却温度范围低温(用于冷冻 食品，冰淇淋，标称-25F)；中温(用于肉类，乳制品，标称+20F)；和高温(用于花卉，果蔬， 标称+35至+40F)。使各个分隔的低、中和高温系统最佳化到其各自的温度范围。通常，各 系统会采用它自己的压缩机支架和它自己的制冷剂管道组，该管道组来自和去往压缩机、 冷凝器和蒸发器。上述常规配置的建造和维修成本很高。大部分成本涉及长的制冷剂管道路程。长 的管道路程不仅硬件和安装成本高，而且注满管道所需的制冷剂数量也是一个重要的成本 因素。管道路程越长，则所需制冷剂越多。此外环境因素也会增加成本。管接头可能泄漏， 使制冷剂漏入大气。长的管道路程总是意味着更多的管道接头，接头可能泄漏。当发生泄 漏时，管道路程越长，制冷剂损失越多。受让人的美国专利6，047，557公开解决上述问题的方案，其公开通过引用包括于 本文中。上述专利中提出的方案涉及一个分布制冷系统。在该系统中，冷凝器被安装于冷 柜上，且由也可安装于柜内的特定脉冲宽度调制的压缩机使用。若需要，冷凝器和压缩机可 以联在一起，以服务于一组相邻的冷柜，每个柜皆有其自己的蒸发器。此外，具有至少一个 脉冲宽度调制压缩机的多个压缩机，能够用来处理大蒸发器负载系列。还有，冷凝器可以安 装于一个有蒸发器的罩内，以提供一个整装的组件；或者可以像在分体式系统中那样布置 的远处。由一个控制系统驱动脉冲宽度调制压缩机，该系统根据所测系统负载提供一个可变负载循环控制信号。虽然上述脉冲宽度调制压缩机和制冷系统令人满意地工作，但是这些系统的继续 发展的目的就在于控制压缩机、冷凝器和冷凝单元内其他部件的容量。

发明内容
根据本发明，提供了一种冷却系统，包括壳体；蒸发器；置于所述壳体中；冷凝 器，以流体连通方式耦合于所述蒸发器；压缩机，以流体连通方式耦合于所述蒸发器和所述 冷凝器，所述压缩机装有一种处于吸入压力与排出压力之间的气体；压力传感器，用以检测 所述的吸入压力；和控制器，它响应于所述吸入压力传感器并耦合于所述压缩机，以便向所 述压缩机提供可变负载循环控制信号，从而所述压缩机在操作时可调制于第一容量状态与 第二容量状态之间，借此根据所述吸入压力，调整所述压缩机的工作容量，以便维持规定的 吸入压力。根据本发明，提供了一种用于复式压缩机柜的压缩机控制系统，该柜装有至少一 个具备脉冲宽度调制容量的压缩机，所述的压缩机控制系统包括压力传感器，用以检测气 体的吸入压力；和系统控制器，它响应于所述吸入压力传感器并耦合于至少一个压缩机，以 便向至少一个压缩机提供可变负载循环控制信号，使所述至少一个压缩机在运行时可以调 制于第一容量状态与第二容量状态之间，从而根据所述吸入压力调整至少一个压缩机的工 作容量，以维持规定的吸入压力。根据本发明，提供了一种压缩机控制系统，包括复式压缩机柜，其中至少装有一 个压缩机，这个压缩机可在至少按照两种状态激励时有选择地运行，其中第一状态对应于 第一容量，第二状态对应于比所述第一容量小的第二容量，所述至少一个压缩机可用于压 缩一种其压力介于吸入压力与排出压力之间的气体；压力传感器，用以检测所述的吸入压 力；和耦合于所述压力传感器的控制器，用以产生随所述吸入压力而变的可变负载循环控 制信号，所述控制器耦合于所述压缩机，以便使所述压缩机根据所述可变负载循环控制信 号在所述第一状态与第二状态之间进行有选择地变更，从而根据所述吸入压力来调整所述 至少一个压缩机的容量。根据本发明，提供了一种冷却系统，包括壳体蒸发器，置于所述壳体中；冷凝 器，以液体连通方式耦合于所述蒸发器；压缩机柜，以液体连通方式耦合于所述蒸发器和 所述冷凝器，所述压缩机柜至少包括一个压缩机，这个压缩机具有脉冲宽度调制可变容量 并且可工作于两种状态之间；压力传感器，用以检测气体的吸入压力；系统控制器，它响应 于所述吸入压力传感器并耦合于至少一个压缩机，以便向至少一个压缩机提供可变负载循 环控制信号，从而所述至少一个压缩机在工作时可调制于第一容量状态与第二容量状态之 间，借此根据所述的吸入压力来调整至少一个压缩机的工作容量，以维持预定的吸入压力。本专业的人员可从下面的详细描述、所附权利要求书和附图中，了解本发明的其 他优点和目的。


用于实施本发明的最佳模式，在附图中图1是先有技术制冷系统配置的系统方框图2是根据本发明的冷凝单元或冷却系统的系统方框图；图3是以负载状态示出的脉冲宽度调制压缩机实施例的剖视图；图4是以空载状态示出的图3压缩机的剖视图；图5是图3和4所示的活塞组件的主剖视图；图6是图3和4所示的非动涡旋的俯视剖视图；图7是根据本发明的冷凝单元或冷却系统的另一实施例；图8是说明图7所示控制器的示意图；图9是本发明控制系统的流程图；图10是图7和8所示控制器的控制部件的平面图；图11是根据本发明说明柜控制器和系统控制器的示意图；和图12是根据本发明一个替代实施例的冷凝单元或冷却系统的系统方框图。
具体实施例方式现在参考附图，在附图中相同的标号都表示相同对应的部件。图1示出一个用总 标号10表示的常规制冷系统。制冷系统10包括远离多个冷柜16的多个压缩机12和一个 冷凝器14。在本说明中，以并联机组方式配置压缩机12，并联机组位于机房内或房顶18上。 压缩机12供应可以空气冷却或水冷却的冷凝器14。冷凝器14把液体制冷剂送到一个贮液 器20。贮液器20又把制冷剂送到各冷柜16。如图所示，冷柜16是并联的。在大多数情况 下，都用液体管道电磁阀22调节流向相关蒸发器24的制冷剂流量。通过膨胀阀26之类的 适宜膨胀装置把制冷剂送到蒸发器24。膨胀阀26设有一个节流孔，该孔使液体制冷剂雾 化成引入蒸发器24入口侧的液滴。蒸发器24位于冷柜16内，它通过液滴蒸发成气体而从 柜16及其内装物吸热。压缩机12借助抽力抽出这种气体，并且压缩该气体。然后由冷凝 器14冷却高温压缩气体，使其返回到液体状态，并送回到贮液器20，从而循环继续。为了使冷却容量与负载匹配，可以按需要单个地或成组地接通和切断压缩机12。 在典型的零售商店装置中，可以安装几个独立的系统，以处理不同的工作温度范围，其中每 个系统按图1所示来配置。请注意，液体管路28和吸气管路30可能很长(例如达150英 尺)，以跨越从冷柜16到机房或房顶18的距离。图2示出一个按照本发明原理配置的一个冷凝单元或冷却系统40。冷却系统40 包括一个冷柜42，一个压缩机44，一个冷凝器46，一个第一膨胀阀48，一个经济器50，一个 第二膨胀阀52和一个蒸发器54。虽然结合冷柜说明冷却系统，但在需要时结合其他冷却装 置使用冷却系统，也属于本发明的范围。冷凝器46和压缩机44都装在柜42内，或与其相连接。蒸发器54和相关的膨胀 阀48和52同样装在柜42内。冷凝器46包括一个排热机构56，借此把热传到环境中。排 热机构56可以是一个连接于适宜管道的水套，用以把废热带到位于房顶或室外别处的水 冷却塔。要不然，排热机构56可以是一个强制空气冷却系统或无源对流空气冷却系统。冷 却系统40还可使用一个液体管道截止阀58，去控制流向蒸发器54的制冷剂流量。阀58与 一些控制传感器连接，以便按需要向蒸发器54供应制冷剂。图12示出根据本发明原理配置冷凝单元或冷却系统240的另一实施例。冷却系 统240包括一系列的冷柜242a、242b和242c，以及一组压缩机244a、244b、244c和244d，压缩机组244a-d至少包括一个脉冲宽度调制压缩机244d。冷却系统240是一个分体式系统， 其中压缩机244a-d装在房顶上或机房18中，而冷柜242a_c则装在商店零售区。在装有压 缩机244a-d的机房18中，还装有一个冷凝器246，一个第一膨胀阀248和一个经济器250， 除冷柜242a-c之外，冷却系统240还包括一个第二膨胀阀252和一个蒸发器254。虽然在 图12中结合冷柜242a-c描述冷却系统240，但在需要时和其他冷却装置结合使用冷却系统 240也属于本发明的范围。冷凝器246包括一个排热机构256，借此把热传给环境。排热机构256可以是一个 与适宜管道相连接的水套，用以把废热带到位于房顶或室外别处的水冷却塔。要不然，排热 机构256可以是一个强制空气冷却系统或无源对流空气冷却系统。冷却系统240还可使用 一个液体管道截止阀258，去控制流向各蒸发器254的制冷剂流量。阀258与一些控制传感 器连接，以便按需要向蒸发器254供应制冷剂。冷却系统240像冷却系统40 —样，用压缩机控制器60在容量信号线62上把脉冲 宽度调制控制信号送到用于压缩机244d的容量电磁阀64。此外，控制器60利用下述的算 法调节阀64的控制信号的脉冲宽度。虽然图12中只示出一个脉冲宽度调制压缩机244d， 但可以有更多的压缩机包括容量电磁阀64用以靠控制器60来进行脉冲宽度调制。此外， 虽然图12中未示出，但控制器60还可在喷射信号线上把脉冲宽度调制蒸气喷射信号送到 用于任何压缩机244a-d的喷射电磁阀。控制器60利用下述的算法调节用于喷射电磁阀的 控制信号的脉冲宽度。冷却系统40采用一个冷凝单元或系统控制器60，控制器60在容量信号线62上把 脉冲宽度调制控制信号送到用于压缩机44的容量电磁阀64。控制器60使用下述算法调节 用于阀64的控制信号脉冲宽度。控制器60还在喷射信号线66上把脉冲宽度调制蒸气喷 射信号送到一个用于压缩机44的喷射电磁阀68。控制器60使用下述的算法调节用于阀 68的控制信号脉冲宽度。图3和图4示出压缩机44的细节。涡形压缩机44包括一个外壳70。在外壳70 内装有一个驱动马达和一个压缩机组件82。该马达包括一个定子72，一个转子74，一个把 转子74固定于其上的曲轴76，一个上轴承座78，和一个用于旋转支承曲轴76和压缩机组 件82的下轴承座80。压缩机组件82包括一个动涡旋构件84。构件84支承于上轴承座78上，且通过曲 轴销86和驱动轴套88可驱动地连接于曲轴76。一个非动涡旋构件90是以啮合于动涡旋 构件84的方式安置的，并且借助多个螺栓(未示出)和相关套构件(未示出)可轴向移动 地固定于上轴承座78上。一个欧氏联轴器92同涡旋构件84和90合作，以防在其间的相 对转动。一个隔板94被装在壳70的上端附近，用于把壳70的内部分隔成在其上端的排出 室96和在其下端的吸入室98。在操作中，当动涡旋构件84相对于涡旋构件90运动时，通过吸入管接头100把吸 入气体抽吸到壳70的吸入室98中。通过一个设在非动涡旋构件90中的入口 102把吸入 气体从吸入室98抽吸到压缩机82。设在涡旋构件84和90上的啮合涡旋线，界定气体的移 动袋；当这些袋由于涡旋构件84轨道运动而快速向内移动时，其尺寸逐渐减小，从而压缩 通过入口 102进入的吸入气体。然后通过一个设在非动涡旋构件90中的排出口 104和一 个在隔板94中形成的通道106，把压缩气体排出到排出管96中。最好在排出口 104内安置一个压力响应排出阀108。非动涡旋构件90还设有一个在其上表面中形成的环形凹槽110。在凹槽110内装 有一个浮动密封件112，由中压气体对着隔板94给该密封件加偏压，从而使吸入室98从排 出室96密封。一个通道114伸过非动涡旋构件90，以便把中压气体送到凹槽110。结合压缩机44示出一个容量控制系统120。容量控制系统120包括一个排出管接 头122，一个活塞124，一个管接头126和一个电磁阀64。在排出口 104内以螺旋方式承装 或以其他方式固定排出管接头122。排出管接头122界定一内腔130和多个排出通道132。 在排出管接头122和内腔130下面安装排出阀108。于是，压力气体克服排出阀108的偏 压负载而打开排出阀108，从而使压力气体通过通道132流入内腔130内并流入排出室96 内。现在参照图3，图4和图5，更详细地说明排出管接头122和活塞124组件。排出 管接头122界定一个环形法兰134。对着法兰134安置一个唇形密封件136和一个浮动保 持件138。活塞124是压入配合到或以其他方式固定到排出管接头122上的；活塞124界 定一个环形法兰140，法兰140把密封件136和保持件138夹在法兰140与法兰134之间。 排出管接头122界定一个通路142和一个孔144 ；孔144贯穿排出管接头122，以便把排出 室96流体连通于压力室146 ；压力室146是由排出管接头122、活塞124、密封件136、保持 件138和壳70界定的。壳接头126被固定于一个由壳70界定的孔内，且滑动地承装排出管 接头122、活塞124、密封件136和保持件138的组件。压力管146由管148流体连通于电 磁阀64，且与吸入管接头100连接，从而经管150连接于吸入管98。活塞124、密封件136 和浮动保持件318的组合提供一个自动定心密封系统，从而准确地对准壳接头126的内孔。 密封件136和浮动保持件138有足够的径向柔顺性，致使在壳接头126的内孔与其中固定 排出管接头122的排出口 104的内孔之间的任何未对准，都可由密封件136和浮动保持件 138调节。为了加偏压而使非动涡旋构件90密封地啮合于正常全负载运行的动涡旋构件 84，由控制器60退动电磁阀64(或起动它)，以阻断在管148与管150之间的流体流动。在 这个位置，室146通过通道142和孔144与排出室96连通。在室96和146内的处于排出 压力的压力流体，会对着活塞124的对峙侧作用，从面使非动涡旋构件90对着动涡旋构件 84正常地施加偏压，以便各个涡旋构件的轴端密封地啮合于其对峙涡旋构件各自的端板。 两个涡旋构件84和90的轴密封使压缩机44以100%容量工作。为了卸载压缩机44，由控制器60把电磁阀64起动到(或退动到)图4所示的位 置。在这个位置，吸入室98是通过吸入管接头100、管150、电磁阀64和管148直接连通于 室146的。在排出压力下，压力流体被卸压成从室146吸入，在活塞124对峙侧上的压力差 会向上移动非动涡旋构件90，使各涡旋构件的端部的轴端与其各自的端板分离，并且较高 的压力袋会释放到较低的压力袋且最终释放到吸入室98。设置孔144，以控制在排出室96 与室146之间的排出气体的流量。于是，当室146连接于压缩机的吸入侧射，活塞124对峙 侧上会产生压力差。安装一个波形弹簧152，以便在非动涡旋构件90调制期间，在浮动密 封件112与隔板94之间维持密封关系。在涡旋件84与92之间建立一个间隙154时，会消 除吸入气体的继续压缩。当这种卸载发生时，排出阀108会移动到它们的关闭位置，从而防 止高压流体从下游制冷系统上的排出室96回流。当要恢复吸入气体的压缩时，会退动(或起动)电磁阀64，以重新阻断在管148与150之间的流体流动，从而通过通道142和孔144 由排出室96加压室146。现在参照图3、图4和图6，更详细地说明用于压缩机44的流体喷射系统158。压 缩机44有能力把液体喷入中压移动管，即吸入管98和排出室96中间。一个流体喷射管接 头160贯穿壳70，并且流体地连接于喷射管162，这又会流体地连接于一个在非动涡旋构件 90上固定的喷射管接头164。非动涡旋构件90界定一对径向通道166，每个通道都延伸于 喷射管接头164与一对轴向通道168之间。在压缩机组件82的非动涡旋构件90的对峙侧， 轴向通道168向移动室打开，以便按控制器60的要求把流体喷入这些移动室。图2示出蒸气喷射系统158，该系统给压缩机44的流体喷射系统提供流体如图2 所示，在冷却系统中示出压缩机44 ；该系统包括冷凝器46，第1膨胀阀或节流阀48，经济器 50，第2膨胀阀或节流阀52，蒸发器54，和互连诸部件的一系列管道。压缩机44靠马达运 行，以压缩制冷气体。然后用冷凝器46液化受压缩的气体。经济器50可以是一个膨胀箱 型或热交换器型经济器。如图所示，液化的制冷剂通过膨胀阀48流到膨胀箱型经济器50， 制冷剂在此经济器分离成气体和液体。气态制冷剂进一步流过附加的管道系统，以便通过 管接头160引入压缩机44。另一方面，其余的液态制冷剂进一步在膨胀阀52膨胀，然后在 蒸发器54蒸发，且再次进入压缩机44。再参照图2，把膨胀箱经济器50和蒸气喷射系统的其余部分结合起来，可以把压 缩机44的容量增加到大于压缩机44的固定容量。通常，在标准的制冷条件下，压缩机44的 容量可增加约30%，从而给压缩机提供130%的容量。为了能够控制压缩机44的容量，在 经济器50与管接头160之间设置电磁阀68。可用控制器60控制压缩机44的增加容量，控 制器60或以脉冲宽度喷射方式或以连续喷射方式操纵电磁阀68。当以脉冲宽度调制方式 操纵时，把电磁阀68和压缩机44的容量控制系统120结合起来，可以在其固定容量的0% 与130%之间的任何容量处，安排压缩机44的容量，以适应较快的负载降低。参照图7，单个的压缩机44和冷凝器46能够服务于好几个分布柜或加热和冷却 (HVAC)系统中的好几个分布冷却单元。在图7中，用标以42a、42b和42c的虚线框表示冷 柜或冷却系统箱。常规上，压缩机44和冷凝器46可以装在冷柜或箱42a之类的冷柜或箱 之一之内或连接于其上；也可以比如在分体式系统中如图12中所示装在远处，其中压缩机 46和冷凝器44在机房中或在房顶18上。各冷柜或箱具有它自己的用54(a、b、c)和52 (a、 b、c)表示的蒸发器和配套的第2膨胀阀，以及液体管路截止阀58 (a、b、c)和恒温器172 (a、 b、c)，恒温器可控制一个各自的液体管路截止阀58(a、b、c)。此外，冷柜或箱之一，通常是 最低温度的柜或箱，可以具有温度传感器174，如冷柜或箱42a内所示。当包括温度传感器 174时，它可向控制器60提供输出信息，如下所述。最后，可以包括一个监测制冷剂吸入管 接头100的压力的压力传感器176。压力传感器176向控制器60提供这种信息，如下所述。要不然，如图2，图7和图11所示，每个蒸发器54皆可拥有它自己的柜控制器300， 以便根据柜温度和柜出口压力进行除霜、风扇和电子膨胀阀的控制。具体参照图11，在一 组冷柜42a、42b、42c中的每个柜都分别包括一个柜控制器300a、300b、300c。温度传感器 174a、174b、174c和压力传感器176a、176b、176c向各自的柜控制器300a、300b、300c提供温 度和柜出口压力测量。柜控制器300a、300b、300c通过一个数字双向通信路径310连接于 系统控制器60，从而能够用柜控制器300a、300b、300C向系统控制器60提供温度和压力传感值和柜需要的负载状态(1或0)。进而，各个柜控制器300a、300b、300c根据接收的温度 和压力传感值局部地进行除霜、电子膨胀阀和风扇的控制。图7的组合柜或组合冷却单元实施例说明怎样对单个的压缩机44进行脉冲宽度 调制，以便由控制器60进行容量控制和蒸气喷射，从而按瞬时需要冷却。温度传感器174 和/或压力传感器176提供系统上负载的指示。如下所述控制器60调整容量控制系统120 和蒸气喷射系统的脉冲宽度调制，以便在压缩机的高容量状态与低容量状态之间调制压缩 机，以满足制冷剂的瞬时需要。控制器60可通过使用电磁阀64的脉冲宽度调制来控制压缩机44的容量。除本 实施例之外，能够从0%到100%控制压缩机44的容量；用脉冲宽度调制操作可把容量从 10%调制到100%。此外，借助控制本发明蒸气喷射系统的电磁阀68的脉冲宽度调制，可把 压缩机44的容量增加到从100%到约130%之间的任何容量。控制器60还可以在需要时 用开/关方式操纵电磁阀68。引入控制器60的操作特征和算法将在下面详述。控制器60能够控制单个蒸发器(图2)的或多个蒸发器(图7)的制冷系统。多 个蒸发器的系统的蒸发器可以具有类似的温度或者混合的温度，其方法是在较高温度的蒸 发器中采用电子压力调节器。现在参照图7和图8，更详细地说明控制器60。控制器60控制一个报警输出200， 它在任何报警条件期间保持接通。当所有报警条件终结时，报警输出200会自己复位。控制器60控制第1冷凝器风扇202和第2冷凝器风扇204的运行。冷却系统40 包括用于冷凝器46的两个冷凝器风扇马达和风扇。控制器60控制以206表示的压缩机44 马达的运行，以208表示的蒸气喷射电磁阀68的运行，和以210表示的容量控制电磁阀64 的运行。向控制器60提供各种输入。这些输入包括以212表示的控制功率，以214表示的 来自压力传感器176的任选吸入压力输入，以216表示的来自温度传感器174的任选负载 柜温度输入，以220表示的来自温度传感器218的在半盘管或盘管返回处的制冷剂温度，和 以224表示的来自温度传感器222的压缩机44排出气体的温度。利用各种输入，控制器60 能够根据柜空气温度、压缩机吸入压力、或二者，控制压缩机44的容量，这将在下面详述。 控制器60和各种端子板都装在一个适合安装于冷却系统40中的盒(未示出)中。虽未具体详述，但是如果需要这种保护的话冷却系统40还包括一个低压切断电 动机械开关，以便在很低的吸入压力下停止压缩机44运行，从而提供真空保护；和一个高 压头切断电动机械开关，以便在很高的排出压力下停止压缩机44运行。如上所详述，各 个蒸发器54(a、b、c)都带有其自己的液体管路电磁阀58 (a、b、c)、其自己的温度传感器 172 (a、b、c)和其自己的恒温膨胀阀52 (a、b、c)，这些阀或传感器都不与控制器60连通。 只通过头柜温度传感器174和/或吸入压力传感器176与控制器60连通。最后，控制器 60能够在诸制冷剂之间切换，这些冷冻剂包括但不限于R-404A、R-407C、R-22、R-134a和 R-410A，这将在下面详述。压缩机容量控制算法(图9)控制器60通过电磁阀64和/或电磁阀68的脉冲宽度调制控制来调制压缩机44 的容量。有两种不同的比例积分微分控制环路。可把器60设置成使用利用传感器176的 吸入压力控制，利用传感器174的头柜温度控制，或利用传感器174和176的头柜温度控制和吸入控制后备的组合。将依次描述上述各情况。吸入压力控制在吸入压力控制期间，用被调整成把平均吸入压力维持在吸入压 力设定值230的加载时间操作压缩机44。平均吸入压力的确定方法是在压缩机44的各 个加载/卸载循环时期取许多吸入压力样值，然后利用数字滤波器232来过滤这种吸入压 力数据。通过消除由压缩44加载和卸载引起的几乎所有压力波动，数字滤波器232会产生 用来控制的有用的平均压力。最好是，数字滤波器的取样率与脉冲宽度调制(PWM)循环时 间成反比，以便数字滤波器在各个PWM循环期间都以20个样值操作，而与所选择的PWM循 环时间无关。这样得到的滤波将具有适宜的定时，以便匹配所选择的PWM循环时间。用PID 算法控制吸入压力。如下所述，可在控制器60设定吸入压力设定值。来自吸入压力传感器 176的信号是先通过数字滤波器再发送到吸入压力PID算法。如果选择吸入压力控制，则头 柜温度PID算法无作用。头柜温度控制在头柜温度控制期间，用加载工作周期百分率操作压缩机44，该 周期被调整成把所选头柜中空气温度维持在头柜温度设定值234。用PID算法控制这种头 柜温度。如下所述，可在控制器60上设定头柜温度设定值。来自温度传感器174的信号直 接送往头柜温度PID算法。如果选择头柜温度控制，则吸入压力PID算法无作用。组合控制在组合控制期间，操作压缩机44，以得到吸入压力设定值230和头柜温 度设定值234。增加压缩机44的容量，直到满足这两个设定值为止。通过使吸入压力PID 控制和头柜温度PID控制同时起作用的方法，实现组合控制。控制器60使要求最小的压缩 机容量的那个PID控制处于支配地位。在压缩机44的每个卸载循环期间，会重新计算哪一 个控制的确定。这种组合的优先企图在于头柜温度控制是大部分时间的处于支配地位的 控制，从而它必然要求较小的压缩机容量。于是，头柜温度设定值通常被设定成比按照吸 入压力设定值本身达到的值要略高的冷藏温度。在一个会选择二者中较小者的选择器236 中，组合两个PID控制功能(一个功能用于吸入压力，另一功能用于头柜温度)的输出。选 择器把信号送到一个容量调制生成器238。容量调制生成器生成一个要送到电磁铁驱动器 240的PWM电磁阀64的定时。优选头柜温度处于支配地位的理由是如果把吸入压力设定 值设定成去实现一个比头柜温度设定值低的温度，则吸入压力控制会处于支配地位，并且 头柜温度会维持于一个低于头柜温度设定值的温度。这样的设定基本上使头柜温度测量失 效。在支配头柜温度控制期间的吸入压力控制的存在，是在头柜除霜时有用的，因为吸入压 力在除霜时低于头柜温度。此外，吸入压力传感器176的压力能够更好地控制冷凝器，和当 吸入压力变得太低时更好地保护压缩机马达，以防止短循环。组合控制方式没有内环和没 有外环。两个PID控制路径是相等的，都是有效的；由选择器236确定哪一个路径在当时有 控制效果。转到描述脉冲宽度调制，用容量调制生成器238把选择器236的选择算法输出转 换成重复脉冲的负载循环值。容量调制生成器238的输出会控制压缩机44的电磁阀64。 较大的容量会在占较小比例的循环时间里使电磁阀64通电(或断电)，以增加压缩机44的 容量按下式计算输出容量
权利要求
一种用于复式压缩机柜的压缩机控制系统，该柜装有至少一个具备脉冲宽度调制容量的压缩机，所述的压缩机控制系统包括压力传感器，用以检测气体的吸入压力；和系统控制器，它响应于所述压力传感器并耦合于所述至少一个压缩机，以便向至少一个压缩机提供可变负载循环控制信号，使所述至少一个压缩机在运行时可以调制于第一容量状态与第二容量状态之间，从而根据所述吸入压力调整至少一个压缩机的工作容量，以维持规定的吸入压力。
2.根据权利要求1的压缩机控制系统，其中所述第二容量状态相较于所述第一容量状 态以更小的容量运行。
3.根据权利要求2的压缩机控制系统，其中所述第二容量状态以近似零容量运行。
4.根据权利要求1的压缩机控制系统，还包括蒸气喷射系统，用来在介于吸入压力与 排出压力之间的位置处，把蒸气喷入至少一个压缩机中，所述的系统控制器耦合于所述蒸 气喷射系统，以控制所述气体的喷射。
5.根据权利要求4的压缩机控制系统，还包括温度传感器，用以检测处于所述排出压 力下的所述气体的温度，所述控制器耦合于所述温度传感器，以便根据处于所述排出压力 下的所述气体的所述温度，控制所述蒸气的喷射。
6.根据权利要求1的压缩机控制系统，其中所述系统控制器耦合于冷凝器风扇，以控 制该风扇。
7.根据权利要求1的压缩机控制系统，其中所述系统控制器包括起动逻辑，所述起动 逻辑在激励所述至少一个压缩机时选择所述至少一个压缩机的所述第二容量状态。
8.根据权利要求1的压缩机控制系统，还包括用来控制蒸发器的蒸发器控制器和连 接于所述蒸发器控制器的温度传感器，所述温度传感器把温度数据传递到所述蒸发器控制 器，并且所述蒸发器控制器把所述温度数据传递到所述系统控制器。
9.根据权利要求8的压缩机控制系统，其中所述蒸发器控制器还把需求负载状态数据 传递到所述系统控制器。
10.根据权利要求1的压缩机控制系统，其中所述系统控制器在一段处于控制循环时 间内的规定时期，确定平均吸入压力。
11.一种压缩机控制系统，包括复式压缩机柜，其中至少装有一个压缩机，这个压缩机可在至少按照两种状态激励时 有选择地运行，其中第一状态对应于第一容量，第二状态对应于比所述第一容量小的第二 容量，所述至少一个压缩机可用于压缩一种其压力介于吸入压力与排出压力之间的气体；压力传感器，用以检测所述的吸入压力；和耦合于所述压力传感器的控制器，用以产生随所述吸入压力而变的可变负载循环控制 信号，所述控制器耦合于所述压缩机，以便使所述压缩机根据所述可变负载循环控制信号 在所述第一状态与第二状态之间进行有选择地变更，从而根据所述吸入压力来调整所述至 少一个压缩机的容量。
12.根据权利要求11的压缩机控制系统，其中所述第二容量为近似零容量。
13.根据权利要求11的压缩机控制系统，其中所述控制器在一段处于控制循环时间内 的规定时期，确定平均吸入压力。
14.根据权利要求11的压缩机控制系统，还包括蒸气喷射系统，用以在介于所述吸入 压力与所述排出压力之间的位置处把蒸气喷入所述的压缩机，所述控制器耦合于所述蒸气 喷射系统，以便控制所述气体的喷射。
15.根据权利要求14的压缩机控制系统，还包括温度传感器，用以检测处于所述排出 压力下的所述气体的温度，所述控制器耦合于所述温度传感器，以便根据处于所述排出压 力下的所述气体的所述温度，控制所述蒸气的喷射。
16.根据权利要求11的压缩机控制系统，其中所述压缩机是涡旋压缩机。
17.根据权利要求11的压缩机控制系统，其中所述压缩机具有由密封件隔开的两个机 械部件，所述机械部件可彼此相对地运动以建立流体压力；并且其中所述压缩机装有一个 机构，用以根据所述控制信号有选择地断开所述的密封件，从而变更建立的所述流体压力， 同时使所述机械部件保持基本上恒定的彼此相对的运动。
18.根据权利要求17的压缩机控制系统，其中当所述机械部件之间的所述密封件被断 开时，所述压缩机处于所述第二状态。
19.根据权利要求18的压缩机控制系统，其中所述第二容量近似为零。
20.根据权利要求17的压缩机控制系统，其中所述压缩机是涡旋压缩机；所述两个机 械部件是涡旋构件。
21.根据权利要求11的压缩机控制系统，其中所述控制器包括起动逻辑，所述起动逻 辑在激励所述压缩机时选择所述压缩机的所述第二状态。
全文摘要
一种压缩机控制系统，该系统能够用于复式压缩机柜，该柜装有至少一个具备脉冲宽度调制容量的压缩机，所述的压缩机控制系统包括压力传感器，用以检测气体的吸入压力；和系统控制器，它响应于所述吸入压力传感器并耦合于至少一个压缩机，以便向至少一个压缩机提供可变负载循环控制信号，使所述至少一个压缩机在运行时可以调制于第一容量状态与第二容量状态之间，从而根据所述吸入压力调整至少一个压缩机的工作容量，以维持规定的吸入压力。
文档编号F04C28/00GK101975167SQ20101014164
公开日2011年2月16日 申请日期2002年1月21日 优先权日2001年3月16日
发明者亨·M·潘, 内格拉杰·杰伊安斯, 理查德·P·沃格三世 申请人:科普兰有限责任公司