專利名稱：多壓縮機(jī)冷卻器系統(tǒng)內(nèi)的容量控制的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及控制冷卻器系統(tǒng)的容量(capacity)。具體上，本發(fā)明涉 及在高環(huán)境溫度條件期間控制多壓縮機(jī)冷卻器系統(tǒng)的容量。
背景技術(shù)：
許多液體冷卻器或者制冷應(yīng)用在一個或多個對應(yīng)的制冷電路內(nèi)使用多個 壓縮機(jī)，即兩個或者更多的壓縮機(jī)。使用多個壓縮機(jī)的一個目的是從冷卻器 系統(tǒng)獲得增加的容量，所述增加的容量不能通過操作單個壓縮機(jī)來獲得。此 外，在一個壓縮機(jī)發(fā)生故障并且不再能提供冷卻容量的情況下，使用多個壓 縮機(jī)可通過讓一個或多個壓縮機(jī)保持工作以提供級別降低的冷卻容量，而提 供整體系統(tǒng)的可靠性改善。
可以直接地從在系統(tǒng)位置的交流電電力網(wǎng)向冷卻器系統(tǒng)的多個壓縮片幾電 動機(jī)供電，這可以導(dǎo)致壓縮機(jī)僅僅以一個速度來工作。或者， 一個或多個壓 縮器電動機(jī)可以使用插入在系統(tǒng)電力網(wǎng)和電動機(jī)之間的可變速度驅(qū)動器來以 可變的頻率和可變的電壓向所述電動機(jī)供電，其因此導(dǎo)致壓縮機(jī)能夠以幾個 不同的速度工作?？梢酝ㄟ^下述方式來獲得電動機(jī)的可變速度工作通過為 每個壓縮機(jī)電動機(jī)提供對應(yīng)的可變速度驅(qū)動器，或者通過將所有的壓縮機(jī)電 動機(jī)并行連接到可變速度驅(qū)動器的逆變器輸出。對于每個壓縮機(jī)使用獨立的 可變速度驅(qū)動器的一個缺點是整個冷卻器系統(tǒng)變得更為昂貴，因為具有給定 的累積額定功率的多個驅(qū)動器比同一輸出額定功率的單個驅(qū)動器更為昂貴。 將多個壓縮機(jī)電動機(jī)并行連接到可變速度驅(qū)動器的單個逆變器輸出的一個缺
點是一個所述電動機(jī)故障或者失靈可能使得所述可變速度驅(qū)動器失效 (disable),因此阻止連接到所述可變速度驅(qū)動器的其他電動機(jī)操作在冷卻器系 統(tǒng)上的剩余的壓縮機(jī)。這種使連接到可變速度驅(qū)動器的其他電動機(jī)失效使得
冗余的壓縮機(jī)的功能作廢，因為作為所述電動機(jī)和所述可變速度驅(qū)動器失效 的結(jié)果，所有的壓縮機(jī)失效。
對于由AC電力網(wǎng)供電的壓縮機(jī)電動機(jī)的對應(yīng)控制較為簡單，主要包含
啟動和停止電動機(jī)。對于可變速度驅(qū)動器供電的壓縮機(jī)電動機(jī)的對應(yīng)控制復(fù) 雜得多，并且包含根據(jù)系統(tǒng)條件來確定每個壓縮機(jī)電動機(jī)(和壓縮機(jī))的適 當(dāng)速度。
多個壓縮機(jī)的一種類型的控制包含使壓縮機(jī)依序接合(engaging)和脫離 (disengaging),以獲得期望的系統(tǒng)負(fù)載。這種控制處理通常包含啟動一個壓縮 機(jī)以滿足增加的系統(tǒng)需求，并且隨后增加另外的壓縮機(jī)直到滿足了系統(tǒng)需求。 所述壓縮機(jī)然后響應(yīng)于減少的系統(tǒng)需求以類似的方式關(guān)閉或者卸載。在美國 專利第6,499,504 (，504專利)內(nèi)可見這種類型的控制的一個示例。所述，504 專利涉及一種壓縮機(jī)控制系統(tǒng)，其響應(yīng)于系統(tǒng)壓力和所述系統(tǒng)的體積流量容 量而工作。具體上，在感測到壓縮機(jī)系統(tǒng)的實際壓力和體積流量容量后，從 壓縮^L系統(tǒng)加載或者卸載壓縮才幾。
對于多個壓縮機(jī)的另 一種類型的控制處理包含才艮據(jù)系統(tǒng)條件來確定領(lǐng) 先的(lead)壓縮機(jī)的操作配置，然后使用附加的控制指令來控制一個或多個 滯后的壓縮機(jī)，以匹配所述領(lǐng)先壓縮機(jī)的輸出。在美國專利第5,343,384( ，384 專利)中可見這種類型的控制的一個示例。所述，384專利涉及一種控制系統(tǒng) 和方法，其以類似的工作點來操作多個壓縮機(jī)。微控制器連續(xù)地將系統(tǒng)壓力 與期望的壓力相比較，并且首先在領(lǐng)先壓縮機(jī)的進(jìn)口閥的位置、隨后在領(lǐng)先 壓縮機(jī)的旁通閥的位置引起向上或向下的對應(yīng)調(diào)整，以便這些改變可以通過 CEM程序一皮傳送到系統(tǒng)內(nèi)的剩余壓縮機(jī)。
因此，所需要的是用于通過控制壓縮機(jī)的工作速度和工作中的壓縮機(jī)的 數(shù)量，以在冷卻器系統(tǒng)內(nèi)保持剩余冷卻液體溫度設(shè)定點(setpoint)來控制多 壓縮機(jī)冷卻器系統(tǒng)的容量的系統(tǒng)和方法。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個實施例針對用于控制多壓縮機(jī)冷卻器系統(tǒng)的容量的方法。 所述方法包括步驟提供具有多個逆變器的可變速度驅(qū)動器。每個逆變器被 配置為向多壓縮機(jī)冷卻器系統(tǒng)的對應(yīng)壓縮機(jī)電動才幾供電。所述方法還包括步 驟監(jiān)控多壓縮機(jī)冷卻器系統(tǒng)的至少一個操作條件；響應(yīng)于所述至少一個被
監(jiān)控的操作條件而確定是否增加多壓縮機(jī)冷卻器系統(tǒng)的輸出容量，并且響應(yīng) 于增加輸出容量的確定而調(diào)整多個逆變器的操作配置，以增加多壓縮機(jī)冷卻 器系統(tǒng)的輸出容量。所述方法還包括步驟響應(yīng)于所述至少一個被監(jiān)控的才喿 作條件而確定是否減少多壓縮機(jī)冷卻器系統(tǒng)的輸出容量，并且響應(yīng)于減少豐命 出容量的確定而調(diào)整所述多個逆變器的操作配置，以減少多壓縮機(jī)冷卻器系 統(tǒng)的輸出容量。
本發(fā)明的另 一個實施例針對具有多個壓縮機(jī)的多壓縮機(jī)冷卻器系統(tǒng)。所 述多個壓縮機(jī)中的每個壓縮機(jī)由對應(yīng)的電動機(jī)驅(qū)動，并且所述多個壓縮枳4皮 并入至少一個制冷電路內(nèi)。每個制冷電路包括在閉合的制冷回路內(nèi)連接的所 述多個壓縮機(jī)的至少一個壓縮機(jī)、冷凝器裝置和蒸發(fā)器裝置。所述多壓縮機(jī) 冷卻器系統(tǒng)還具有可變速度驅(qū)動器，用于向所述多個壓縮機(jī)的對應(yīng)的電動機(jī)
供電?？勺兯俣闰?qū)動器包括轉(zhuǎn)換器級、DC鏈路級和逆變器級。逆變器級具有 多個逆變器，每個逆變器并聯(lián)電連接到DC鏈路級，并且每個逆變器向多個 壓縮機(jī)的對應(yīng)電動機(jī)供電。所述多壓縮機(jī)冷卻器系統(tǒng)還具有控制面板，用于 控制可變速度驅(qū)動器以從所述多個壓縮機(jī)產(chǎn)生預(yù)先選擇的系統(tǒng)容量?？刂泼?板被配置為確定在可變速度驅(qū)動器內(nèi)的多個逆變器中要工作的多個逆變器， 并且被配置為確定在可變速度驅(qū)動器內(nèi)的多個逆變器中工作的多個逆變器的 工作頻率，以從所述多個壓縮機(jī)產(chǎn)生預(yù)先選擇的系統(tǒng)容量。
本發(fā)明的另 一個實施例針對用于多壓縮機(jī)冷卻器系統(tǒng)的容量控制方法。 所述方法包括步驟提供具有多個逆變器的可變速度驅(qū)動器。每個逆變器被 配置為以預(yù)先選擇的輸出頻率向多壓縮機(jī)冷卻器系統(tǒng)的對應(yīng)壓縮機(jī)電動機(jī)供 電。該方法還包括步驟監(jiān)控多壓縮機(jī)冷卻器系統(tǒng)的至少一個操作條件；響 應(yīng)于所述至少一個被監(jiān)控的操作條件而確定是否增加多壓縮機(jī)冷卻器系統(tǒng)的 容量；并且響應(yīng)于增加容量的確定而配置多個逆變器以在多壓縮機(jī)冷卻器系 統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生增加的容量。配置多個逆變器以產(chǎn)生增加的容量的步驟包括確定 是否啟用多個逆變器中的另外一個逆變器，以便啟動多壓縮機(jī)冷卻器系統(tǒng)的 另外一個壓縮機(jī)電動機(jī)；響應(yīng)于啟動另外一個逆變器的確定而啟動所述多個 逆變器的另外一個逆變器；并且調(diào)整多個逆變器的每個工作逆變器的預(yù)先選 擇輸出頻率。所述方法還包括步驟響應(yīng)于至少一個一皮監(jiān)控的操作條件而確 定是否減少所述多壓縮機(jī)冷卻器系統(tǒng)內(nèi)的容量，并且，響應(yīng)于減少容量的確 定而配置多個逆變器以在多壓縮機(jī)冷卻器系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生減少的容量。配置多個
逆變器以產(chǎn)生減少的容量的步驟包括確定是否禁用多個逆變器中一個工作 的逆變器，以便停止多壓縮機(jī)冷卻器系統(tǒng)的一個壓縮才幾電動機(jī)；響應(yīng)于禁用
一個工作的逆變器的確定來禁用所述多個逆變器中一個工作的逆變器；并且，
減小多個逆變器中每個工作的逆變器的預(yù)先選擇輸出頻率。
本發(fā)明的另 一個實施例針對用于控制具有多個壓縮機(jī)的冷卻器系統(tǒng)的容
量的方法。所述方法包括步驟提供具有多個逆變器的可變速度驅(qū)動器。每 個逆變器被配置為向多個壓縮機(jī)的對應(yīng)電動機(jī)供電。該方法還包括測量環(huán) 境空氣溫度；響應(yīng)于環(huán)境空氣溫度小于第一預(yù)定溫度，用容量控制程序控制 可變速度驅(qū)動器；并且響應(yīng)于環(huán)境空氣溫度大于第二預(yù)定溫度，用高環(huán)境空 氣溫度容量控制程序控制可變速度驅(qū)動器。高環(huán)境空氣溫度容量程序一皮配置 為覆蓋所述容量控制程序，并且在高環(huán)境空氣溫度條件下提供改善的冷卻器 系統(tǒng)控制。
本發(fā)明的另 一個實施例針對多壓縮機(jī)冷卻器系統(tǒng)。所述冷卻器系統(tǒng)包括 多個壓縮機(jī)；可變速度驅(qū)動器，用于對多個壓縮機(jī)的對應(yīng)電動機(jī)供電；以及， 控制面板，用于控制可變速度驅(qū)動器從所述多個壓縮機(jī)產(chǎn)生預(yù)先選擇的系統(tǒng) 容量。多個壓縮機(jī)中的每個壓縮機(jī)由對應(yīng)的電動機(jī)驅(qū)動，并且多個壓縮才幾被 并入至少一個制冷電路。每個制冷電路包括在閉合的制冷回路內(nèi)連接的所述 多個壓縮機(jī)的至少一個壓縮機(jī)、冷凝器裝置和蒸發(fā)器裝置?？勺兯俣闰?qū)動器 包括轉(zhuǎn)換器級、DC鏈路級和逆變器級。逆變器級具有多個逆變器，每個逆變 器并聯(lián)電連接到DC鏈路級，并且每個逆變器向所述多個壓縮機(jī)的對應(yīng)電動 機(jī)供電?？刂泼姘灞慌渲脼轫憫?yīng)于環(huán)境空氣溫度小于第一預(yù)定溫度而以容量 控制程序來控制可變速度驅(qū)動器，并且響應(yīng)于環(huán)境空氣溫度大于第二預(yù)定溫 度而以高環(huán)境空氣溫度容量控制程序來控制可變速度驅(qū)動器。高環(huán)境空氣溫 度容量控制程序被配置為在高環(huán)境空氣溫度條件下提供改善的冷卻器系統(tǒng)控 制。
本發(fā)明的一個優(yōu)點是減少了壓縮機(jī)循環(huán)，同時提供了所述壓縮機(jī)的最佳 控制。
本發(fā)明的另一個優(yōu)點是通過操作盡可能多的壓縮機(jī)以滿足給定的負(fù)載條 件來改善系統(tǒng)效率。
通過下面結(jié)合附圖更詳細(xì)地說明的優(yōu)選實施例，本發(fā)明的其他特征和優(yōu) 點將顯而易見，所述附圖舉例圖解了本發(fā)明的原理。
圖1圖解了可以用于本發(fā)明的一4殳應(yīng)用。
圖2示意地圖解了可以用于本發(fā)明的可變速度驅(qū)動器。
圖3圖解了用于本發(fā)明的制冷和冷卻器系統(tǒng)的一個實施例。
圖4是示出本發(fā)明的基本容量控制處理的流程圖。
圖5是示出本發(fā)明的壓縮機(jī)啟動控制處理的流程圖。 圖6是示出本發(fā)明的系統(tǒng)加載控制處理的流程圖。 圖7是示出本發(fā)明的系統(tǒng)卸載控制處理的流程圖。 圖8是示出本發(fā)明的基本高環(huán)境溫度容量控制處理的流程圖。 圖9是示出本發(fā)明的高環(huán)境溫度控制處理的壓縮機(jī)啟動處理的第一實施 例的流程圖。
圖10是示出本發(fā)明的高環(huán)境溫度控制處理的壓縮機(jī)啟動處理的第二實 施例的流程圖。
圖11是示出本發(fā)明的高環(huán)境溫度控制處理的系統(tǒng)加載處理的第一實施 例的流程圖。
圖12是示出本發(fā)明的高環(huán)境溫度控制處理的系統(tǒng)加載處理的第二實施 例的流程圖。
圖13是示出本發(fā)明的高環(huán)境溫度控制處理的系統(tǒng)卸載處理的一個實施 例的流程圖。
在任何可能的情況下，在附圖中始終使用相同的附圖標(biāo)號來表示相同或 者類似的部分。
具體實施例方式
圖1 一般地圖解了可以用于本發(fā)明的應(yīng)用。AC電源102向可變速度驅(qū)動 器(VSD)104供電，所述可變速度驅(qū)動器104向多個電動機(jī)106供電。電 動機(jī)106優(yōu)選地用于驅(qū)動可以在制冷或者冷卻器系統(tǒng)內(nèi)使用的對應(yīng)壓縮才幾。 控制面板110可以用于控制VSD 104的操作，并且可以監(jiān)控和/或控制電動機(jī) 106和壓縮機(jī)的操作。
AC電源102從AC電力網(wǎng)或者位于一個地點的配電系統(tǒng)向VSD 104提 供單相或者多相(例如三相)的固定電壓和固定頻率的AC電力(power )。
該AC電源102可優(yōu)選地根據(jù)對應(yīng)的AC電力網(wǎng)而以50Hz或60Hz的線頻率 (line frequency)向VSD 104供應(yīng)200V、 230V、 380V、 460、或600V的AC
電壓或線電壓。
VSD 104從AC電源102接收具有特定的固定線電壓和固定線頻率的AC 電力，并且以期望的電壓和期望的頻率向每個電動機(jī)106提供AC電力，所 述期望的電壓和期望的頻率兩者都可以變化以滿足特定的需要。優(yōu)選的是， VSD 104可以向每個電動機(jī)106提供AC電力，其可以具有比每個電動才幾106 的額定電壓和頻率更高的電壓和頻率和更低的電壓和頻率。在另一個實施例 內(nèi)，VSD 104還可以提供與每個電動機(jī)106的額定電壓和頻率相比更低或更 高的頻率、但僅有相同或者更低的電壓。
電動機(jī)106優(yōu)選地是感應(yīng)電動機(jī)，其能夠以可變的速度工作。所述感應(yīng) 電動機(jī)可以具有任何適當(dāng)?shù)臉O配置，其中包括2個極、4個極或者6個才及。
圖2示意地圖解了在VSD 104的一個實施例內(nèi)的一些部件。VSD 104可 以具有三級轉(zhuǎn)換器或者整流器級202、 DC鏈路級204和具有多個逆變器206 的輸出級。轉(zhuǎn)換器202將來自AC電源102的固定線頻率、固定線電壓AC 功率轉(zhuǎn)換為DC功率。轉(zhuǎn)換器202可以具有整流器配置，所述整流器配置由 電子開關(guān)組成，所述電子開關(guān)可以僅僅當(dāng)使用硅控整流器時通過選通而^皮接 通，或者當(dāng)使用二極管時通過正向偏置而被接通?；蛘撸D(zhuǎn)換器202可以具 有轉(zhuǎn)換器配置，所述轉(zhuǎn)換器配置由電子開關(guān)組成，所述電子開關(guān)可以被選通 接通或者關(guān)斷，以產(chǎn)生受控的DC電壓，并且如果期望的話，整形輸入電流 信號以呈現(xiàn)正弦波。所述轉(zhuǎn)換器202的轉(zhuǎn)換器配置相對于整流器配置具有附 加的靈活度，因為所述AC功率不僅僅能被整流為DC功率，而且所述DC 功率電平也可以被控制到特定值。在本發(fā)明的一個實施例內(nèi)，二極管和硅控 整流器(SCR)可以向轉(zhuǎn)換器202提供大電流浪涌能力和低故障率。在另一 個實施例內(nèi)，轉(zhuǎn)換器202可以使用耦接到升壓DC/DC轉(zhuǎn)換器或者脈沖寬度調(diào) 制升壓整流器的二極管或者閘流管整流器，以向DC鏈路204提供升壓的DC 電壓，以^更獲得大于VSD 104的輸入電壓的、來自VSD 104的輸出電壓。
DC鏈路204濾波來自轉(zhuǎn)換器202的DC功率，并且提供能量存儲部件。 DC鏈路204可以由電容器和電感器構(gòu)成，所述電容器和電感器是顯示高可靠 性和很低的故障率的無源器件。最后，逆變器206并聯(lián)連接在DC鏈路204 上，并且每個逆變器206將來自DC鏈路204的DC功率轉(zhuǎn)換為用于對應(yīng)的 電動機(jī)106的可變頻率、可變電壓的AC功率。逆變器206是電力才莫塊，其 可以包括具有并聯(lián)連接的二極管的功率晶體管或者集成雙極功率晶體管 (IGBT)電力開關(guān)。而且，應(yīng)當(dāng)明白，VSD 104可以包含與在圖2內(nèi)上述和 示出的那些不同的部件，只要VSD 104的逆變器206可以向電動機(jī)106提供 適當(dāng)?shù)妮敵鲭妷汉皖l率。
對于要由VSD 104供電的每個電動機(jī)106,在VSD 104的輸出級中有對 應(yīng)的逆變器206 ?？梢杂蒝SD 104供電的電動機(jī)106的數(shù)量依賴于被并入到 VSD 104內(nèi)的逆變器206的數(shù)量。在一個優(yōu)選實施例內(nèi)，可以在VSD 104內(nèi) 包含2個或者3個逆變器206,它們并聯(lián)連接到DC鏈路204,并且用于向?qū)?應(yīng)的電動機(jī)106供電。雖然VSD 104最好具有2個或3個逆變器206， -f旦是 應(yīng)當(dāng)明白，可以4吏用多于3個逆變器206，只要DC鏈^各204可以向每個逆變 器206提供和保持適當(dāng)?shù)腄C電壓。
在一個優(yōu)選實施例內(nèi)，逆變器206共同被一個控制系統(tǒng)控制(如下面更 詳細(xì)所述)，以便每個逆變器206根據(jù)被提供到逆變器206的公共控制信號或 者控制指令向?qū)?yīng)的電動機(jī)提供處于相同的期望電壓和頻率的AC功率。所 述逆變器206的控制可以是通過控制面板110或者包含控制系統(tǒng)的其他適當(dāng) 的控制裝置。
VSD 104可以防止在電動4幾106的啟動期間大的沖入電流到達(dá)電動機(jī) 106。另外，VSD104的逆變器206可以向AC電源102提供具有大約整功率 因數(shù)的功率。最后，VSD 104調(diào)整由電動機(jī)106接收的輸入電壓和輸入頻率 的能力允許配備了 VSD104的系統(tǒng)工作在多種國內(nèi)外的電力網(wǎng)上，而不必改 變電動4幾106以用于不同的電源。
圖3 —般地圖解了在制冷系統(tǒng)內(nèi)包含的本發(fā)明的一個實施例。如圖3內(nèi) 所示，HVAC，制冷或者液體冷卻器系統(tǒng)300具有在對應(yīng)的制冷電路內(nèi)包含的 兩個壓縮機(jī)，但是應(yīng)當(dāng)明白，系統(tǒng)300可以具有用于提供期望的系統(tǒng)負(fù)載的 一個制冷電路或者多于2個制冷電路，并且對于對應(yīng)的制冷電路可以具有多 于一個的壓縮機(jī)。系統(tǒng)300包括第一壓縮機(jī)302、第二壓縮機(jī)303、冷凝器裝 置308、擴(kuò)展設(shè)備、水冷卻器或者蒸發(fā)器裝置310和控制面板110。控制面板 IIO可以包括模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換器、微處理器、非易失性存儲器和接口板，用 于控制制冷系統(tǒng)300的操作?？刂泼姘錓IO也可以用于控制VSD 104、電動
機(jī)106和壓縮機(jī)302和303的操作。傳統(tǒng)的HVAC,制冷或者液體冷卻器系 統(tǒng)300包括在圖3內(nèi)未示出的許多其他的特征。這些特征已經(jīng)特意^C省略以 簡化附圖，以便容易說明。
壓縮機(jī)302和303壓縮制冷蒸氣，并且將其傳遞到冷凝器308。壓縮機(jī) 302和303最好連接在獨立的制冷電路內(nèi)，即，壓縮機(jī)302和303輸出的制 冷劑在重新進(jìn)入壓縮機(jī)302和303以開始另一個循環(huán)之前，沒有被混合，而 在分離電路中穿行通過系統(tǒng)300。所述獨立的制冷電路最好使用單個冷凝器 外殼308和單個蒸發(fā)器外殼310來用于對應(yīng)的熱交換。冷凝器外殼308和蒸 發(fā)器外殼310通過在對應(yīng)的外殼內(nèi)的分隔物或者其他的劃分裝置或者^f吏用獨 立的旋管裝置來保持獨立的制冷電路。在本發(fā)明的另一個實施例內(nèi)，壓縮機(jī) 302和303的制冷輸出可以被組合進(jìn)入單個制冷電路，以在被分離和重新進(jìn) 入壓縮才幾302和303之前通過系統(tǒng)300。
壓縮機(jī)302和303最好是螺旋式壓縮機(jī)或者離心式壓縮機(jī)，但是，所述 壓縮機(jī)可以是任何適當(dāng)類型的壓縮機(jī)，包括往復(fù)式壓縮機(jī)、渦旋壓縮才幾、旋 轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)或者其他類型的壓縮機(jī)。壓縮機(jī)302和303的輸出容量可以基于 壓縮機(jī)302和303的工作速度，該工作速度依賴于由VSD 104的逆變器206 驅(qū)動的電動機(jī)106的輸出速度。傳遞到冷凝器308的制冷蒸氣進(jìn)入與諸如空 氣或者水的流體的熱交換關(guān)系，并且作為與所述流體的熱交換關(guān)系的結(jié)果， 經(jīng)歷向制冷液體的相變。來自冷凝器308的冷凝液體制冷劑流經(jīng)對應(yīng)的擴(kuò)展 設(shè)備到達(dá)蒸發(fā)器310。
蒸發(fā)器310可以包括冷卻負(fù)載的供應(yīng)管線和回流管線的連接。輔助液體 最好是水，但是可以是任何其他適當(dāng)?shù)妮o助液體，例如乙二醇、氯化鈣鹵水 或者氯化鈉卣水，所述輔助液體經(jīng)由回流管線穿行進(jìn)入蒸發(fā)器310，并且經(jīng) 由供應(yīng)管線退出蒸發(fā)器310。在蒸發(fā)器310內(nèi)的液體制冷劑進(jìn)入與輔助液體 的熱交換關(guān)系，以冷卻所述輔助液體的溫度。作為與輔助液體的熱交換關(guān)系 的結(jié)果，在蒸發(fā)器310內(nèi)的制冷液體經(jīng)歷向制冷蒸氣的相變。在蒸發(fā)器310 內(nèi)的蒸氣制冷劑然后返回到壓縮機(jī)302和303以完成循環(huán)。應(yīng)當(dāng)明白，冷凝 器308和蒸發(fā)器310的任何適當(dāng)配置可以用于系統(tǒng)300內(nèi)，只要獲得在冷凝 器304和蒸發(fā)器306內(nèi)的制冷劑的適當(dāng)相變。
優(yōu)選的是，所述控制面板、微處理器或者控制器IIO可以向VSD 104提 供控制信號，以控制VSD104的操作，特別是控制逆變器206的操作，以提 供VSD 104的最佳操作設(shè)置。響應(yīng)于在壓縮機(jī)302和303上的增加或者減少 的負(fù)載條件，控制面板110可以增大或者減小VSD 104的逆變器206的輸出 電壓和/或頻率，如下更詳細(xì)所述，以便獲得電動機(jī)106的期望工作速度和壓 縮機(jī)302和303的期望容量。
控制面板110響應(yīng)于對于系統(tǒng)100的特定輸出容量要求執(zhí)行一個或多個 控制算法或者軟件，以控制系統(tǒng)100的操作，以及確定和實現(xiàn)VSD 104的逆 變器206的操作配置，以控制壓縮機(jī)102和104的容量。在一個實施例內(nèi)， 所述一個或多個控制算法可以是在控制面板110的非易失性存儲器內(nèi)存儲的 計算機(jī)程序或者軟件，并且可以包括一系列可由控制面板110的微處理器執(zhí) 行的指令。雖然最好所述控制算法在一個或多個計算^4呈序內(nèi)具體化并且由 所述微處理器執(zhí)行，但是應(yīng)當(dāng)明白，可以由本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員使用數(shù)字和/ 或模擬硬件來實現(xiàn)和執(zhí)行所述控制算法。如果使用硬件來執(zhí)行所述控制算法， 則可以改變控制面板110的對應(yīng)配置以包含必要的部件，并且移除可能不再 需要的任何部件。
圖4圖解了本發(fā)明的基本容量控制處理。所述處理在步驟402通過監(jiān)控 壓縮機(jī)和對應(yīng)的冷卻器系統(tǒng)的當(dāng)前工作條件而開始。 一個或多個傳感器或者 其他適合的監(jiān)控設(shè)備被置于所述冷卻器系統(tǒng)內(nèi)，以監(jiān)控冷卻器系統(tǒng)的一個或 多個工作條件。傳感器向控制面板110提供對應(yīng)于所測量的系統(tǒng)參數(shù)的信號。 所測量的冷卻器系統(tǒng)的系統(tǒng)參數(shù)可以對應(yīng)于可以被測量的任何適當(dāng)?shù)睦鋮s器 系統(tǒng)參數(shù)，諸如制冷劑溫度、制冷劑壓力、制冷劑流量、來自蒸發(fā)器的剩余 冷卻液體溫度或者任何其他適當(dāng)?shù)膮?shù)。
基于在步驟402獲得的被監(jiān)控的系統(tǒng)條件，控制處理然后在步驟404確 定是否需要初始的系統(tǒng)啟動。初始的系統(tǒng)啟動包含啟動一個或多個壓縮機(jī)以 將所述系統(tǒng)從不活動或者關(guān)閉狀態(tài)轉(zhuǎn)變到活動或者工作的狀態(tài)。如果確定需 要初始的系統(tǒng)啟動，則控制轉(zhuǎn)到在圖5內(nèi)示出并且在下面更詳細(xì)描述的啟動 控制處理。如果不需要初始的系統(tǒng)啟動，這通常是因為已經(jīng)預(yù)先啟動了一個 或多個壓縮機(jī)，則控制處理移動到步驟406以確定是否需要系統(tǒng)加載或者增 加系統(tǒng)容量。
如果控制處理基于在步驟402監(jiān)控的系統(tǒng)條件、響應(yīng)于增加系統(tǒng)容量的 需要而確定需要系統(tǒng)加載，則控制處理進(jìn)行到在圖6所示并且在下面更詳細(xì) 描述的系統(tǒng)加載處理，以增加在壓縮機(jī)上的負(fù)載，以便增加系統(tǒng)容量。如果
不需要系統(tǒng)加載，則控制處理移動到步驟408,以確定是否需要系統(tǒng)卸載或
者減少系統(tǒng)容量。
如果控制處理基于步驟402監(jiān)控的系統(tǒng)條件、響應(yīng)于系統(tǒng)容量需求的減 少而確定需要系統(tǒng)卸載，則所述控制處理進(jìn)行到在圖7所示并且在下面更詳 細(xì)描述的系統(tǒng)卸載處理，以減少在壓縮機(jī)上的負(fù)載，以便減少系統(tǒng)容量。如 果不需要系統(tǒng)卸載，則控制處理返回到步驟402，并且重復(fù)處理。
圖4的基本控制處理最好使用模糊邏輯控制技術(shù)，但是可以使用用于確 定何時啟動冷卻器系統(tǒng)的壓縮機(jī)、何時增加冷卻器系統(tǒng)的容量和何時減少冷 卻器系統(tǒng)的容量的任何適當(dāng)控制技術(shù)。圖5、 6和7的控制處理最好響應(yīng)于由 圖4的基本控制處理進(jìn)行的上述確定之一而針對冷卻器系統(tǒng)的控制處理。
圖5圖解了本發(fā)明的啟動控制處理。所述啟動控制處理包含一個或多個 壓縮機(jī)的啟動，以使系統(tǒng)從不活動或者關(guān)閉狀態(tài)轉(zhuǎn)變到活動或者工作狀態(tài)。 處理通過在步驟502確定是否所有的壓縮機(jī)都停止(off)、不活動(inactive) 或者關(guān)閉而開始。如果壓縮機(jī)之一在步驟502活動或者工作，則處理返回到 圖4的步驟402以進(jìn)一步監(jiān)控系統(tǒng)條件，因為由于一個或多個壓縮機(jī)是工作 的,因而不需要啟動處理。接著，在步驟502內(nèi)確定所有的壓縮機(jī)不活動或者 停止，即所述壓縮機(jī)不工作后，啟動控制處理確定來自蒸發(fā)器的剩余冷卻液 體溫度(LCHLT)大于設(shè)定點溫度加預(yù)定偏移或者控制范圍。所述預(yù)定偏移 提供了在設(shè)定點(setpoint)溫度(即期望的LCHLT)周圍的控制區(qū)域，以防止響 應(yīng)于系統(tǒng)條件的很小的改變而對冷卻器系統(tǒng)進(jìn)行頻繁調(diào)整。
優(yōu)選的，用戶可編程或者設(shè)置所述預(yù)定設(shè)定點溫度和預(yù)定偏移。但是應(yīng) 當(dāng)明白，也可以將所述預(yù)定設(shè)定點溫度和預(yù)定偏移編程到所述系統(tǒng)內(nèi)。所述 預(yù)定設(shè)定點溫度可以取決于要在蒸發(fā)器內(nèi)冷卻的具體液體而在大約10 。F和 大約60 。F之間的范圍內(nèi)。所述預(yù)定設(shè)定點溫度在將要冷卻水時優(yōu)選地在大約 40 。F和大約55 。F之間，而在將要開始冷卻乙二醇混合物時最好在大約15 。F 和大約55 。F之間。預(yù)定偏移可以在大約士l 。F和大約士5 。F之間的范圍內(nèi)， 并且優(yōu)選地在大約士1.5 。F和大約±2.5 。F之間。
如果在步驟504 LCHLT大于設(shè)定點溫度加上預(yù)定偏移，則在步驟506確 定要啟動的壓縮機(jī)的數(shù)量?？梢酝ㄟ^任何適當(dāng)?shù)募夹g(shù)來確定要啟動的壓縮機(jī) 的數(shù)量，并且通常響應(yīng)于諸如LCHLT和LCHLT的變化率的特定系統(tǒng)特征或 者參數(shù)來確定所述數(shù)量。如果LCHLT在步驟504不大于所述設(shè)定點溫度加上 所述預(yù)定偏移，則所述處理返回到圖4的步驟402，以進(jìn)一步監(jiān)控系統(tǒng)條件。 在確定了要啟動的壓縮機(jī)的數(shù)量后，在步驟508測試所述壓縮機(jī)以確定是否 可以啟動或者操作所述壓縮機(jī)。在步驟508,控制面板110可以優(yōu)選地才艮據(jù) 防止壓縮機(jī)啟動的內(nèi)部壓縮機(jī)控制或者信號(例如存在"不允許運行"信號， 并且壓縮機(jī)已經(jīng)故障或者壓縮機(jī)被鎖定)或者根據(jù)與在系統(tǒng)內(nèi)的問題或者限 制相關(guān)的其他系統(tǒng)控制或者信號(例如，已經(jīng)關(guān)閉了系統(tǒng)開關(guān)，系統(tǒng)已經(jīng)故 障，系統(tǒng)已經(jīng)鎖定，或者系統(tǒng)反再循環(huán)定時器活動)，確定是否不能啟動或者 操作所述壓縮機(jī)，或者否則所述壓縮機(jī)不能工作。如果在步驟508所有的壓 縮機(jī)不能啟動，則處理返回到圖4的步驟402以進(jìn)一步監(jiān)控系統(tǒng)條件。 一旦 確定要啟動的所有的壓縮機(jī)能夠被啟動或者操作，則所述壓縮機(jī)在步驟510 被啟動，并且以對應(yīng)于由VSD輸出的最小頻率的頻率被搡作。用于壓縮機(jī)操 作的、由VSD輸出的最小頻率可以在從15Hz到75Hz的范圍內(nèi)，并且最好 是40Hz。應(yīng)當(dāng)明白，VSD可能能夠提供小于壓縮機(jī)操作所需要的最小頻率 輸出的最小頻率輸出。在步驟510啟動壓縮機(jī)后，處理返回到圖4的步驟402， 以再一次開始所述處理，并且監(jiān)控系統(tǒng)條件。
圖6圖解了本發(fā)明的系統(tǒng)加載控制處理。所述系統(tǒng)加載控制處理包含 響應(yīng)于在系統(tǒng)上增加負(fù)載或者需要，啟動或者開始一個或多個壓縮機(jī)，或者 響應(yīng)于在系統(tǒng)增加負(fù)載或者需要，而增大來自向所述壓縮機(jī)供電的VSD的輸 出頻率，以便增加壓縮機(jī)的輸出容量。處理在步驟602通過確定加載定時器 或者計數(shù)器是否已經(jīng)完成了其計數(shù)而開始。在本發(fā)明的一個實施例內(nèi)，加載 定時器最好被設(shè)置為2秒。但是，可以使用任何適當(dāng)?shù)某掷m(xù)時間來用于加載 定時器。如果加載定時器還沒有完成其計數(shù)，則所述系統(tǒng)不加載任何壓縮機(jī)， 并且返回到圖4的步驟402,以進(jìn)一步監(jiān)控系統(tǒng)條件，直到加載定時器結(jié)束 或者系統(tǒng)條件改變。所述加載定時器用于給予系統(tǒng)足夠的時間來響應(yīng)啟動新 壓縮機(jī)或者增大向所述壓縮機(jī)和它們各自的電動機(jī)供電的VSD的輸出頻率 的先前控制指令。
在加載定時器已經(jīng)完成了其計數(shù)后，系統(tǒng)加載控制處理然后在步驟604 確定是否存在當(dāng)前未工作的、能夠工作的任一壓縮機(jī)。如果存在當(dāng)前未工作 的任一壓縮機(jī)，則在步驟606將VSD的輸出頻率(即所述壓縮機(jī)的工作頻率) 與停止頻率加上預(yù)定偏移頻率相比較。所述停止頻率最好被計算為如上所述 的VSD最小頻率輸出乘以工作的壓縮機(jī)的數(shù)量加上1與該工作的壓縮機(jī)的數(shù)
量相除的比率。所述預(yù)定偏移頻率可以在大約0Hz和大約50Hz之間的范圍 內(nèi)，并且最好在大約5 Hz和大約10 Hz之間。VSD輸出頻率與停止頻率加上 偏移頻率的比較用于確定啟動另一個壓縮機(jī)是否合適。因為壓縮機(jī)以最小頻 率工作，所述偏移頻率與停止頻率的相加用于防止通過僅僅滿足用于啟動壓 縮機(jī)的條件(即處于所述停止頻率)來啟動壓縮機(jī)，然后響應(yīng)于系統(tǒng)的減少 的負(fù)載或者需要(即卸載的請求)而不得不關(guān)閉壓縮機(jī)。所述偏移與停止頻 率的相加用于在啟動附加的壓縮機(jī)后，使得壓縮機(jī)以最小頻率之上的頻率工 作，因此在需要關(guān)閉壓縮機(jī)之前具有通過減小VSD的輸出頻率而卸載壓縮機(jī) 的空間。
在步驟606確定VSD輸出頻率大于停止頻率加上偏移后，在步驟608啟 動另一個壓縮機(jī)，并且控制VSD以啟動頻率向工作的壓縮4幾供電。所述啟動 頻率最好計算為在啟動所述壓縮機(jī)之前的VSD輸出頻率乘以工作的壓縮機(jī) 的數(shù)量(包括要啟動的壓縮機(jī))減去1與工作的壓縮機(jī)的數(shù)量(包括要啟動 的壓縮機(jī))相除的比率。 一旦壓縮機(jī)被啟動并加速到所述啟動頻率，則所述 處理返回到圖4的步驟402 ，以進(jìn)一步監(jiān)控系統(tǒng)條件。
向回參見步驟604,如果所有的壓縮機(jī)當(dāng)前都在工作，則在步驟610確 定向壓縮機(jī)供電的VSD輸出頻率是否小于最大VSD輸出頻率。所述VSD最 大輸出頻率可以在120Hz和300 Hz之間的范圍內(nèi)，并且最好是200 Hz。但 是，應(yīng)當(dāng)明白，VSD可以具有任何適當(dāng)?shù)淖畲筝敵鲱l率。如果VSD輸出頻 率等于最大VSD輸出頻率，則因為系統(tǒng)不能產(chǎn)生附加的容量，所以處理返回 到圖4的步驟420，以進(jìn)一步監(jiān)控系統(tǒng)條件。但是，如果VSD輸出頻率小于 最大VSD輸出頻率，則檢查和評估壓縮機(jī)和它們對應(yīng)的制冷電路，以便在步 驟612中確定它們是否正在接近卸載限制。所述卸載限制用于通過當(dāng)出現(xiàn)某 些預(yù)定參數(shù)或者條件時卸載所述壓縮機(jī)，來防止對壓縮機(jī)和對應(yīng)的制冷電路 的損害。
如果沒有壓縮機(jī)或者對應(yīng)的制冷電路正在接近卸載限制，則在步驟616, 控制VSD以便以增大的VSD輸出頻率向壓縮機(jī)供電，所述增大的VSD輸出 頻率等于當(dāng)前輸出頻率加上預(yù)定增加量。所述預(yù)定增加量可以在大約0.1 Hz
和大約25 Hz之間，并且最好在大約0.1 Hz和大約1 Hz之間。優(yōu)選地，通過 模糊邏輯控制器或者控制技術(shù)來計算所述預(yù)定增加量，但是，可以使用任何
適當(dāng)?shù)目刂破骰蚩刂萍夹g(shù)，例如PID控制。所述增大的VSD輸出頻率可以被
增大到達(dá)到最大VSD輸出頻率。 一旦壓縮機(jī)加速到該增大的VSD輸出頻率， 則處理返回到圖4的步驟402,以進(jìn)一步監(jiān)控系統(tǒng)條件。向回參見步驟612， 如果確定一個或多個壓縮機(jī)和對應(yīng)的制冷電路正在接近卸載限制(unload limit),則在步驟614對于那些壓縮機(jī)和對應(yīng)的制冷電路計算基于負(fù)載限制控 制表內(nèi)的信息的受限負(fù)載值。接著，在步驟616,如上詳細(xì)所述，所述處理 調(diào)整所述壓縮機(jī)的VSD輸出頻率，該輸出頻率經(jīng)受來自步驟614的任何負(fù)載 限制，并且返回到圖4的步驟402以進(jìn)一步監(jiān)控系統(tǒng)條件。
圖7圖解了用于本發(fā)明的系統(tǒng)卸載控制處理，所述系統(tǒng)卸載控制處理包 含響應(yīng)于系統(tǒng)的降低的負(fù)載或者需要來使一個或多個壓縮機(jī)不活動或關(guān)閉， 或者響應(yīng)于系統(tǒng)的減少的負(fù)載或者需要減少來自向壓縮機(jī)供電的VSD的輸 出頻率，以便減少壓縮機(jī)的輸出容量。所述處理在步驟702通過確定卸載定 時器或者計數(shù)器是否已經(jīng)完成了其計數(shù)而開始。在本發(fā)明的一個實施例內(nèi)， 卸載定時器最好被設(shè)置為2秒。但是，可以使用任何適當(dāng)?shù)某掷m(xù)時間來用于 卸載定時器。如果卸載定時器還沒有完成其計數(shù)，則所述系統(tǒng)不卸載任何壓 縮機(jī)，并且返回到圖4的步驟402，以進(jìn)一步監(jiān)控系統(tǒng)條件，直到卸載定時 器結(jié)束或者系統(tǒng)條件改變。
卸載定時器用于給予系統(tǒng)足夠的時間來響應(yīng)先前的控制指令，該控制指 令停止工作的壓縮機(jī)或者減小向壓縮機(jī)和它們各自的電動機(jī)供電的VSD的
輸出頻率。在卸載定時器已經(jīng)完成了其計數(shù)后，壓縮機(jī)卸載控制處理然后在 步驟704確定是否當(dāng)前僅有單個壓縮機(jī)或者領(lǐng)先的壓縮機(jī)在工作。如果僅有 單個壓縮機(jī)或者領(lǐng)先的壓縮機(jī)在工作，則在步驟706將VSD的輸出頻率與最 小VSD頻率相比較，以確定VSD的輸出頻率是否大于最小VSD頻率。如果 VSD的輸出頻率不大于最小VSD頻率，則在步驟708評估LCHLT,以確定 其是否小于設(shè)定點溫度減去預(yù)定偏移。如果在步驟708 LCHLT小于設(shè)定點溫 度減去預(yù)定偏移，則所述處理在步驟710開始對壓縮機(jī)和對應(yīng)的制冷系統(tǒng)的 關(guān)閉處理，并且所述處理結(jié)束。如果LCHLT小于設(shè)定點溫度減去預(yù)定偏移， 則關(guān)閉壓縮機(jī)，因為系統(tǒng)已經(jīng)完成了其操作目標(biāo)，即達(dá)到設(shè)定點溫度，并且 取決于在冷卻器內(nèi)的液體的凝固點，以便可能避免由于具有太低的LCHLT而 損害所述壓縮機(jī)或者對應(yīng)的制冷電路。如果在步驟708 LCHLT不小于設(shè)定點 溫度減去預(yù)定偏移，則壓縮機(jī)繼續(xù)以最小速度工作，并且所述處理返回到圖 4的步驟402,以進(jìn)一步監(jiān)控。
如果在步驟706中VSD的輸出頻率大于最小VSD頻率，則在步驟712 中控制VSD以便以與當(dāng)前輸出頻率減去預(yù)定減少量相等的減小的VSD輸出 頻率向壓縮機(jī)供電。所述預(yù)定減少量可以在大約0.1 Hz和大約25 Hz之間， 并且最好在大約0.1 Hz和大約1 Hz之間。最好通過it糊邏輯控制來計算所述 預(yù)定的減少量，但是可以使用任何適當(dāng)?shù)目刂?，例如PID控制。所述減小的 VSD輸出頻率可以被減小到最小VSD輸出頻率。 一旦所述壓縮機(jī)被調(diào)整到 所述減少的VSD輸出頻率，則處理返回到圖4的步驟402以進(jìn)一步監(jiān)控系統(tǒng) 條件。
向回參見步驟704,如果除了領(lǐng)先壓縮機(jī)之外還有任一壓縮機(jī)在工作， 則在步驟714確定向壓縮機(jī)供電的VSD輸出頻率是否等于最小VSD輸出頻 率。如果VSD輸出頻率等于最小VSD輸出頻率，則在步驟716停止或者關(guān) 閉滯后壓縮機(jī)，并且控制VSD以停止頻率向剩余的工作的壓縮機(jī)供電。如上 所述，優(yōu)選地將停止頻率計算為VSD最小頻率輸出乘以工作的壓縮機(jī)的數(shù)量 加1與工作的壓縮機(jī)的數(shù)量相除的比率。 一旦剩余的壓縮機(jī)被啟動并加速到 停止頻率，則處理返回到圖4的步驟402，以進(jìn)一步監(jiān)控系統(tǒng)條件。
如果在步驟714中VSD輸出頻率不等于最小VSD輸出頻率，則如上面 更詳細(xì)地描述的，在步驟712中控制VSD以便以與當(dāng)前輸出頻率減去預(yù)定減 少量相等的減小的VSD輸出頻率向壓縮機(jī)供電。 一旦壓縮機(jī)被調(diào)整到所述減 小的VSD輸出頻率，則處理返回到圖4的步驟402，以進(jìn)一步監(jiān)控系統(tǒng)狀態(tài)。
雖然上述的控制處理討論了通過調(diào)整提供到電動機(jī)的VSD的輸出頻率 來控制系統(tǒng)容量，但是應(yīng)當(dāng)明白，也可以調(diào)整VSD的輸出電壓來控制系統(tǒng)容 量。在上述的控制處理內(nèi)，優(yōu)選地，控制VSD以保持操作的恒定volts/Hz或 者恒定扭矩模式。用于具有大致恒定的扭矩輪廓的負(fù)載(諸如螺旋式壓縮機(jī)) 的、電動機(jī)操作的恒定通量(flux)或者恒定的volts/Hz模式要求提供到電動機(jī) 的頻率的任何增大或者減小與被提供到電動機(jī)的電壓的對應(yīng)增大或者減小匹 配。例如，當(dāng)四電才及感應(yīng)電動才幾以其額定電壓的兩倍和其額定頻率的兩倍工 作時，可傳遞其額定輸出馬力和速度的兩倍。當(dāng)處于恒定通量或者恒定 volts/Hz模式時，電動機(jī)的電壓的任何增大導(dǎo)致電動機(jī)的輸出馬力的對等的增 大。類似地，電動機(jī)的頻率的任何增大導(dǎo)致電動機(jī)的輸出速度的對等增大。
當(dāng)諸如在步驟608和716中所述那樣，啟動或者停止壓縮機(jī)以便調(diào)整冷 卻器系統(tǒng)的容量時，VSD優(yōu)選地遵循下面的過程。首先，VSD在受控停止中
被減速到0速度。接著，對應(yīng)地啟用或禁用要添加或者移除的壓縮機(jī)。然后
控制VSD，以便當(dāng)增加壓縮機(jī)時以啟動頻率、或者當(dāng)移除壓縮機(jī)時以停止頻 率向工作的壓縮機(jī)提供輸出功率?？梢悦靼?，還控制VSD，以對于對應(yīng)的頻 率提供適當(dāng)?shù)碾妷?。最后，將VSD加速到適當(dāng)?shù)念l率和電壓，以向工作中的 壓縮才幾供電。
除了以上相對于圖4-7描述述的容量控制處理之外，本發(fā)明還可以實現(xiàn) 用于高環(huán)境空氣溫度條件(諸如大約95 。F的那些)的容量控制處理。高環(huán)境 溫度容量控制處理可以被實現(xiàn)為與如上所述的容量控制處理分離的控制處理 或者可以被實現(xiàn)為如上所述的容量控制處理的集成部分。當(dāng)室外環(huán)境溫度大 于預(yù)定室外環(huán)境溫度時，可以啟動高環(huán)境溫度容量控制處理。所述預(yù)定室外 環(huán)境溫度可以是大約95。F或者更大，并且優(yōu)選的是大約105 。F。高環(huán)境溫度 容量控制處理可以繼續(xù)，直到室外環(huán)境溫度比預(yù)定的室外環(huán)境溫度小預(yù)定偏 移量。 一旦室外環(huán)境溫度比預(yù)定室外環(huán)境溫度小預(yù)定偏移量，則常規(guī)的容量 控制處理恢復(fù)操作。所述預(yù)定偏移量可以在大約1 。F和大約10 。F之間，并 且優(yōu)選地是大約5 。F。
圖8圖解了本發(fā)明的基本高環(huán)境溫度(HAT)容量控制處理。所述處理在步 驟802通過監(jiān)控壓縮機(jī)和對應(yīng)的冷卻器系統(tǒng)的當(dāng)前工作條件而開始。 一個或 多個傳感器或者其他適合的監(jiān)控設(shè)備被置于所述冷卻器系統(tǒng)內(nèi)，以監(jiān)控冷卻 器系統(tǒng)的一個或多個工作條件。傳感器向控制面板110提供對應(yīng)于所測量的 系統(tǒng)參數(shù)的信號。所測量的冷卻器系統(tǒng)的系統(tǒng)參數(shù)可以對應(yīng)于可以被測量的 任何適當(dāng)?shù)睦鋮s器系統(tǒng)參數(shù)，諸如制冷劑溫度、制冷劑壓力、制冷劑流量、 來自蒸發(fā)器的剩余冷卻液體溫度或者任何其他適當(dāng)?shù)膮?shù)。
基于在步驟802獲得的被監(jiān)控的系統(tǒng)條件，HAT控制處理然后在步驟804 確定是否需要初始的系統(tǒng)啟動或重啟。初始的系統(tǒng)啟動包含啟動一個或多個 壓縮機(jī)以將所述系統(tǒng)從不活動或者關(guān)閉狀態(tài)轉(zhuǎn)變到活動或者工作狀態(tài)。如果 確定需要初始的系統(tǒng)啟動，則控制轉(zhuǎn)到如下更詳細(xì)所述的啟動控制處理的幾 個實施例之一 (參見圖9和10)。如果不需要初始的系統(tǒng)啟動，這通常是因 為已經(jīng)預(yù)先啟動了一個或多個壓縮機(jī)，則HAT控制處理移動到步驟806以確 定是否需要系統(tǒng)加載或者增加系統(tǒng)容量。
如果HAT控制處理基于在步驟802監(jiān)控的系統(tǒng)條件、響應(yīng)于增加系統(tǒng)容 量的需要而確定需要系統(tǒng)加載，則HAT控制處理進(jìn)行到下面更詳細(xì)描述的系
統(tǒng)加載處理的幾個實施例之一(參見圖11和12),以增加在壓縮機(jī)上的負(fù)載，
以便增加系統(tǒng)容量。如果不需要系統(tǒng)加載，則控制處理移動到步驟808,以 確定是否需要系統(tǒng)卸載或者減少系統(tǒng)容量。
如果HAT控制處理基于步驟802監(jiān)控的系統(tǒng)條件、響應(yīng)于系統(tǒng)容量需求 的減少而確定需要系統(tǒng)卸載，則所述HAT控制處理進(jìn)行到在圖13所示并且 在下面更詳細(xì)描述的系統(tǒng)卸載處理，以減少在壓縮沖幾上的負(fù)載，以^便減少系 統(tǒng)容量。如果不需要系統(tǒng)卸載，則HAT控制處理返回到步驟802,并且重復(fù) 處理。
圖8的基本HAT控制處理最好使用模糊邏輯控制技術(shù)，但是可以使用用 于確定何時啟動或重啟冷卻器系統(tǒng)的壓縮機(jī)、何時增加冷卻器系統(tǒng)的容量和 何時減少冷卻器系統(tǒng)的容量的任何適當(dāng)控制技術(shù)。另外，雖然在圖8內(nèi)示出 了基本HAT控制處理，但是可以在幾個不同的實施例內(nèi)實現(xiàn)特定的HAT控 制處理。在圖9、 11和13內(nèi)圖解了一個實施例，在圖10、 12和13內(nèi)圖解了 另一個更優(yōu)選的實施例。優(yōu)選地，圖9、 11和13與圖10、 12和13的特定控 制處理響應(yīng)于由圖8的基本HAT控制處理進(jìn)行的上述確定之一，而針對冷卻 器系統(tǒng)的控制處理。
圖9圖解了本發(fā)明的HAT控制處理的啟動控制處理的一個實施例。所述 啟動控制處理包含一個或多個壓縮機(jī)的啟動，以使系統(tǒng)從不活動或者關(guān)閉狀 態(tài)轉(zhuǎn)變到活動或者工作狀態(tài)。處理通過在步驟902確定是否所有的壓縮機(jī)(以 及對應(yīng)的電動機(jī)和逆變器)都停止(off)、不活動或者關(guān)閉而開始。如果壓縮 機(jī)之一在步驟902活動或者工作，則處理返回到圖8的步驟802以進(jìn)一步監(jiān) 控系統(tǒng)條件，因為由于一個或多個壓縮機(jī)是工作的因而不需要啟動處理。接 著，當(dāng)在步驟902內(nèi)確定所有的壓縮機(jī)不活動或者停止，即所述壓縮機(jī)不工 作后，啟動控制處理確定來自蒸發(fā)器的剩余冷卻液體溫度(LCHLT)是否大 于設(shè)定點溫度加預(yù)定偏移或者控制范圍。所述預(yù)定偏移提供了在設(shè)定點溫度 周圍的控制區(qū)域，即期望的LCHLT,以防止響應(yīng)于系統(tǒng)條件的4艮小的改變而 對冷卻器系統(tǒng)進(jìn)行頻繁調(diào)整。
優(yōu)選的，用戶可編程或者設(shè)置所述預(yù)定設(shè)定點溫度和預(yù)定偏移，但是應(yīng) 當(dāng)明白，也可以將所述預(yù)定設(shè)定點溫度和預(yù)定偏移編程到系統(tǒng)內(nèi)。所述預(yù)定
60 。F之間的范圍內(nèi)。所述預(yù)定設(shè)定點溫度在將要冷卻水時優(yōu)選地在大約40 。F
和大約55 °F之間，而在將要開始冷卻乙二醇混合物時最好在大約i5 。F和大 約55。F之間。預(yù)定偏移可以在大約士l 。F和大約士5 。F之間的范圍內(nèi)，并且 優(yōu)選地在大約士1.5 。F和大約±2.5 。F之間。
如果在步驟904 LCHLT大于設(shè)定點溫度加上預(yù)定偏移，則在步驟906指 定啟動所有的壓縮機(jī)。在高環(huán)境空氣溫度條件期間指定啟動所有的壓縮機(jī)， 以減少壓縮才幾循環(huán)和壓縮才幾啟動過程，這兩者都包括在系統(tǒng)已經(jīng)啟動并且工 作后，停止系統(tǒng)任何工作的壓縮機(jī)。而且，在高環(huán)境溫度條件下，冷卻器系 統(tǒng)具有減少的冷卻容量，由此允許啟動大量的壓縮機(jī)，而不產(chǎn)生在較低環(huán)境 溫度條件下可能發(fā)生的過量的容量。如果在步驟904 LCHLT不大于設(shè)定點溫 度加上預(yù)定偏移，則處理返回到圖8的步驟802以進(jìn)一步監(jiān)控系統(tǒng)條件。在 指定啟動所有的壓縮機(jī)后，在步驟908測試壓縮機(jī)，以確定是否可以啟動或 者操作壓縮機(jī)。在步驟908，控制面板110優(yōu)選地可以根據(jù)防止壓縮機(jī)啟動 的內(nèi)部壓縮機(jī)控制或者信號(例如存在"不允許運行"信號，壓縮機(jī)已經(jīng)故 障或者壓縮機(jī)被鎖定)，或者根據(jù)與在系統(tǒng)內(nèi)的問題或者限制相關(guān)的其他系統(tǒng) 控制或者信號(例如，系統(tǒng)開關(guān)已經(jīng)關(guān)閉，系統(tǒng)已經(jīng)故障，系統(tǒng)已經(jīng)鎖定， 或者系統(tǒng)反再循環(huán)定時器活動)，確定壓縮機(jī)是否不能啟動或操作，或者所述 壓縮機(jī)是否不能工作。如果在步驟908不能啟動所有的壓縮機(jī)，則處理返回 到圖8的步驟802以進(jìn)一步監(jiān)控系統(tǒng)條件。
一旦確定能夠啟動或者操作一個或多個壓縮機(jī)，則那些壓縮機(jī)在步驟910 啟動，并且以對應(yīng)于由VSD輸出的最小頻率的頻率操作。由VSD輸出的最 小頻率取決于室外環(huán)境溫度。VSD最好具有用于小于或者等于第一環(huán)境溫度 設(shè)定點的所有環(huán)境溫度的第一(低)最小頻率。第一環(huán)境溫度設(shè)定點最好在 大約105 。F和大約115 。F之間。隨后VSD的最小頻率在環(huán)境溫度上升到大 于第一環(huán)境溫度設(shè)定點時升高到在第二環(huán)境溫度設(shè)定點的第二(高)最小頻 率。第二環(huán)境溫度設(shè)定點優(yōu)選地在大約120 。F和大約130 。F之間。由VSD 輸出的用于壓縮機(jī)工作的最小頻率可以在從大約15 Hz到大約120 Hz的范 圍，并且對于第一最小頻率優(yōu)選地是大約50Hz，對于第二最小頻率優(yōu)選地是 大約95 Hz。應(yīng)當(dāng)明白，VSD可能能夠提供比壓縮機(jī)工作所需要的最小頻率 輸出更小的最小頻率輸出。另外，在步驟910,將加載定時器和卸載定時器 都設(shè)置一預(yù)定啟動時間。所述預(yù)定啟動時間可以在從大約10秒到大約60秒 的范圍，并且最好是大約30秒。下面參見圖11-13來提供加載和卸載定時器
的操作的另外的討論。當(dāng)在步驟910啟動壓縮機(jī)后，處理返回到圖8的步驟
802，以再一次開始所述處理，并且監(jiān)控系統(tǒng)條件。
圖10圖解了本發(fā)明的HAT控制處理的優(yōu)選啟動控制處理。該啟動控制 處理包含啟動或者重啟一個或多個壓縮機(jī)以將系統(tǒng)vMv不活動或者關(guān)閉狀態(tài) 轉(zhuǎn)變到活動或工作狀態(tài)。該處理通過在步驟902確定是否所有的壓縮機(jī)都停 止、不活動或者關(guān)閉而開始。如果所述壓縮機(jī)之一在步驟902是活動的或者 工作的，則處理返回到圖8的步驟802以進(jìn)一步監(jiān)控系統(tǒng)條件。接著，當(dāng)在 步驟902內(nèi)確定所有的壓縮機(jī)都不活動或者停止，即所述壓縮機(jī)不工作后， 啟動控制處理在步驟904確定是否來自蒸發(fā)器的剩余冷卻液體溫度(LCHLT ) 大于設(shè)定點溫度加預(yù)定偏移或者控制范圍。
如果在步驟904 LCHLT不大于設(shè)定點溫度加上預(yù)定偏移，則處理返回到 圖8的步驟802以進(jìn)一步監(jiān)控系統(tǒng)條件。但是，如果在步驟904， LCHLT大 于設(shè)定點溫度加上預(yù)定偏移，則在步驟906指定啟動所有的壓縮機(jī)。在指定 啟動所有的壓縮機(jī)后，在步驟908測試所述壓縮才幾，以確定是否可以啟動或 者操作壓縮機(jī)。如果在步驟908不能啟動所有的壓縮機(jī)，則處理返回到圖8 的步驟802，以進(jìn)一步監(jiān)控系統(tǒng)條件。
一旦確定能夠啟動或者操作一個或多個壓縮機(jī)，則所述控制進(jìn)行到步驟 1010，以確定在高環(huán)境重啟模式還是正常啟動模式啟動壓縮機(jī)。下面參見圖 12更詳細(xì)地討論了高環(huán)境重啟模式。如果不在高環(huán)境重啟模式內(nèi)啟動壓縮機(jī)， 即在正常的啟動模式中啟動壓縮機(jī)，則控制進(jìn)行到步驟901,并且以對應(yīng)于 由VSD輸出的最小頻率的頻率啟動或者操作壓縮機(jī)，所述最小頻率基于室外 的環(huán)境溫度。然而，如果要在高環(huán)境重啟模式下重啟壓縮機(jī)，則控制進(jìn)行到 步驟1014，并且以對應(yīng)于所述高環(huán)境啟動頻率的頻率來啟動和操作壓縮機(jī)。 所述高環(huán)境啟動頻率被計算為"當(dāng)前"VSD頻率(即緊鄰在開始高環(huán)境重啟 之前的VSD頻率)乘以先前啟用的壓縮機(jī)的數(shù)量(即緊鄰在開始高環(huán)境重啟 之前的工作的壓縮機(jī)的數(shù)量)并且除以被啟用或者啟動的壓縮機(jī)的數(shù)量。高 環(huán)境啟動頻率的計算用于提供在啟動高環(huán)境重啟模式之前存在的VSD的相 同"總Hz"輸出，同時作為高環(huán)境重啟的結(jié)果操作在系統(tǒng)內(nèi)的增加數(shù)量的壓 縮機(jī)。另外，在步驟901或者1014兩者，加載定時器和卸載定時器都被設(shè)置 預(yù)定的啟動時間。在步驟901或者1014內(nèi)啟動壓縮機(jī)后，處理返回到圖8的 步驟802,以再一次開始處理，并且監(jiān)控系統(tǒng)條件。
圖11圖解了用于本發(fā)明的HAT控制處理的系統(tǒng)加載控制處理的一個實 施例。系統(tǒng)加載控制處理包含響應(yīng)于在系統(tǒng)上的增加的負(fù)載或者需要啟動 或者開始一個或多個壓縮機(jī)，或者響應(yīng)于在系統(tǒng)上的增加的負(fù)載或者需要而 增大來自對所述壓縮機(jī)供電的VSD的輸出頻率，以便增加壓縮機(jī)的輸出容 量。處理在步驟1102通過確定加載定時器或者計數(shù)器是否已經(jīng)完成了其計數(shù) 而開始。如果加載定時器還沒有完成其計數(shù)，則所述系統(tǒng)不加載任何壓縮機(jī)， 并且返回到圖8的步驟802，以進(jìn)一步監(jiān)控系統(tǒng)條件，直到加載定時器結(jié)束 或者系統(tǒng)條件改變。所述加載定時器用于給予系統(tǒng)足夠的時間來響應(yīng)啟動或 停止壓縮機(jī)或者增大或減小向所述壓縮機(jī)和它們各自的電動機(jī)供電的VSD
的輸出頻率的先前控制指令。
在加載定時器已經(jīng)完成了其計數(shù)后，系統(tǒng)加載控制處理然后在步驟1104 確定向壓縮機(jī)供電的VSD輸出頻率是否小于最大VSD輸出頻率。VSD最大 輸出頻率可以在120Hz和300Hz之間的范圍內(nèi)，并且最好是200Hz。但是， 應(yīng)當(dāng)明白，VSD可以具有任何適當(dāng)?shù)淖畲筝敵鲱l率。如果VSD輸出頻率等 于最大VSD輸出頻率，則控制處理在步驟1106指定先前的被啟用的壓縮機(jī) 的數(shù)量等于當(dāng)前的被啟動的壓縮機(jī)的數(shù)量。接著，在步驟1108內(nèi)，啟用當(dāng)前 未工作的任何壓縮機(jī)，并且將所有的壓縮機(jī)設(shè)置為以高環(huán)境啟動頻率工作。 控制然后返回到圖8的步驟802，以進(jìn)一步監(jiān)控系統(tǒng)條件。在本發(fā)明的替代 實施例內(nèi)，可以添加額外的步驟來確定是否存在當(dāng)前未工作的、能夠工作的 任一壓縮機(jī)，這個步驟類似于圖12內(nèi)的步驟1204。如上所述，將高環(huán)境啟 動頻率計算為"當(dāng)前"VSD頻率(即緊鄰在啟動剩余的壓縮機(jī)前的VSD頻 率)乘以先前被啟用的壓縮機(jī)的數(shù)量(即緊鄰在啟動剩余的壓縮機(jī)前工作的 壓縮機(jī)的數(shù)量)，并且除以正被啟用或者啟動的壓縮機(jī)的數(shù)量。
如果在步驟1104VSD輸出頻率小于最大VSD輸出頻率，則在步驟1110 查看或者評估壓縮機(jī)和它們的對應(yīng)制冷電路，以確定是否有任何一個在負(fù)載 限制模式中工作。負(fù)載限制模式用于通過當(dāng)存在特定的預(yù)定參數(shù)或者條件時 卸載壓縮機(jī)來防止對于壓縮機(jī)和對應(yīng)的制冷電路的損害。如果沒有壓縮機(jī)或 者對應(yīng)的制冷電路在負(fù)載限制模式中工作，則在步驟1114,控制VSD以便以 等于當(dāng)前的輸出頻率加上預(yù)定增加量的增大的VSD輸出頻率來對壓縮機(jī)供 電。所述預(yù)定增加量可以在大約0.1 Hz和大約25 Hz之間，并且最好在大約 O.lHz和大約1Hz之間。優(yōu)選地，可以通過^^莫糊邏輯控制器或者控制技術(shù)來
計算所述預(yù)定增加量，但是，可以使用任何適當(dāng)?shù)目刂破骰蛘呖刂萍夹g(shù)，例
如PID控制?？梢詫⒈辉龃蟮腣SD輸出頻率增大到最大VSD輸出頻率。另 外，在步驟1114,加載定時器和卸載定時器都纟皮設(shè)置預(yù)定的調(diào)整時間。該預(yù) 定調(diào)整時間可以在從大約1秒到大約10秒的范圍內(nèi)，并且最好是大約2秒。 一旦壓縮機(jī)被調(diào)整到它們的新工作VSD頻率，則處理返回到圖8的步驟802， 以進(jìn)一步監(jiān)控系統(tǒng)條件。
向回參見步驟1110,如果控制處理確定一個或多個壓縮機(jī)和對應(yīng)的制冷 電路在負(fù)載限制模式中工作，則在步驟1112評估LCHLT,以確定LCHLT是 否在超過預(yù)定的負(fù)載限制時間段的時間內(nèi)大于設(shè)定點溫度加上預(yù)定偏移。所 述預(yù)定負(fù)載限制時間段可以在從大約1分鐘到大約IO分鐘的范圍內(nèi)，并且最 好是大約5分鐘。如果在步驟1112， LCHLT在預(yù)定的負(fù)載限制時間段內(nèi)大 于設(shè)定點溫度加上預(yù)定偏移，則所述處理進(jìn)行到步驟1108，以啟動任何未工 作的壓縮機(jī)，因為工作的壓縮機(jī)不能滿足負(fù)載，并且它們的輸出受到在負(fù)載 限制模式內(nèi)工作了延長的時間段的限制。如果在步驟1112 LCHLT未在預(yù)定 的負(fù)載限制時間段內(nèi)大于設(shè)定點溫度加上預(yù)定偏移，則處理返回到圖8的步 驟802,以進(jìn)一步監(jiān)控系統(tǒng)條件，并且向工作在負(fù)載限制模式內(nèi)的一個或多 個壓縮機(jī)提供校正任何問題和恢復(fù)正常操作的機(jī)會。
圖12圖解了用于本發(fā)明的HAT控制處理的系統(tǒng)加載控制處理的一個優(yōu) 選實施例。系統(tǒng)加載控制處理包含響應(yīng)于在系統(tǒng)上的增加的負(fù)載或者需要 啟動或者開始一個或多個壓縮機(jī)，或者響應(yīng)于在系統(tǒng)上的增加的負(fù)載或者需 要而增大來自對所述壓縮機(jī)供電的VSD的輸出頻率，以便增加壓縮機(jī)的輸出 容量。處理在步驟1102通過確定加載定時器或者計數(shù)器是否已經(jīng)完成了其計 數(shù)而開始。如果加載定時器還沒有完成其計數(shù)，則所述系統(tǒng)不加載任何壓縮 機(jī)，并且返回到圖8的步驟802，以進(jìn)一步監(jiān)控系統(tǒng)條件，直到加載定時器 結(jié)束或者系統(tǒng)條件改變。
在加載定時器已經(jīng)完成了其計數(shù)后，系統(tǒng)加載控制處理然后在步驟1204 確定是否存在當(dāng)前未工作的、能夠工作的任一壓縮機(jī)。如果存在當(dāng)前未工作 的任何壓縮機(jī)，則控制處理在步驟1106指定被啟用的壓縮機(jī)的先前數(shù)量等于 被啟用的壓縮機(jī)的當(dāng)前數(shù)量。接著，在步驟1206,評估壓縮機(jī)的環(huán)境空氣溫 度和排出壓力(DP),以確定環(huán)境空氣溫度是否大于預(yù)定溫度，并且DP是否 大于任何壓縮機(jī)的預(yù)定的DP閾值。DP閾值被計算為"當(dāng)前，，VSD頻率乘以
9并且除以25加上1450。 VSD頻率和DP閾值都是x10的4各式。所述預(yù)定溫 度可以在從大約90 。F到大約120 。F的范圍，并且最好是大約105 。F。
如果在步驟1206環(huán)境空氣溫度大于預(yù)定溫度，并且DP大于任何壓縮機(jī) 的DP閾值，則所述處理進(jìn)行到步驟1208,以啟動高環(huán)境溫度重啟處理。高 環(huán)境溫度重啟處理斜坡降低(ramp down),然后使所有工作的壓縮機(jī)不活動 (inactive)。另夕卜，當(dāng)正在關(guān)閉壓縮機(jī)時，在VSD內(nèi)的DC鏈路總線仍然被充 電或者是活動的。DC鏈路總線的充電使得重啟壓縮機(jī)能夠有較快的響應(yīng)時 間。最后，標(biāo)記或者其他適當(dāng)?shù)耐ㄖ夹g(shù)用于表示在圖IO的啟動處理的步驟 1010需要高溫重啟。所述處理然后返回到圖8的步驟802,以進(jìn)一步監(jiān)控系 統(tǒng)條件，并且開始在高環(huán)境溫度模式中重啟壓縮機(jī)。如果在步驟1206,環(huán)境 空氣溫度小于預(yù)定溫度和DP小于任何壓縮機(jī)的DP閾值中的一個或兩者成 立，則所述處理進(jìn)行到步驟1108。在步驟1108，當(dāng)前未工作的任何壓縮機(jī)被 啟用，并且壓縮積4皮:沒置為以高環(huán)境啟動頻率工作，并且控制返回到圖8的 步驟802，以進(jìn)一步監(jiān)控系統(tǒng)條件。
向回參見步驟1204，如果所有的壓縮機(jī)當(dāng)前正在工作，則在步驟1114 確定向壓縮機(jī)供電的VSD輸出頻率是否小于最大VSD輸出頻率。如果VSD 輸出頻率等于最大VSD輸出頻率，則處理返回到圖8的步驟802,以進(jìn)一步 監(jiān)控系統(tǒng)條件，因為系統(tǒng)不能產(chǎn)生額外的容量。但是，如果VSD輸出頻率小 于最大VSD輸出頻率，則在步驟1110,查看和評估所述壓縮機(jī)和它們對應(yīng)的 制冷電路，以確定是否任何壓縮機(jī)工作在負(fù)載限制模式中。如果沒有壓縮機(jī) 或者對應(yīng)的制冷電路工作在負(fù)載限制模式中，則在步驟1114，控制VSD,以 便以等于當(dāng)前輸出頻率加上預(yù)定增加量的增大的VSD輸出頻率向壓縮機(jī)供 電。預(yù)定增加量可以在大約0.1 Hz和大約25 Hz之間，并且最好在大約0.1 Hz 和大約lHz之間。優(yōu)選地，通過模糊邏輯控制器或者控制技術(shù)來計算所述預(yù) 定增加量，但是，可以使用任何適當(dāng)?shù)目刂破骰蚩刂萍夹g(shù)，例如PID控制。 所述增大的VSD輸出頻率可以被增大到達(dá)到最大VSD輸出頻率。另外，在 步驟1114,加載定時器和卸載定時器都被設(shè)置一預(yù)定的調(diào)整時間。 一旦壓縮 機(jī)被調(diào)整到它們的新的工作VSD頻率，則處理返回到圖8的步驟802，以進(jìn) 一步監(jiān)控系統(tǒng)條件。向回參見步驟1110，如果控制處理確定一個或多個壓縮 機(jī)和對應(yīng)的制冷電路正工作在負(fù)載限定模式中，則加載定時器和卸載定時器 都被設(shè)置所述預(yù)定的調(diào)整時間，并且處理返回到圖8的步驟802以進(jìn)一步監(jiān)
控系統(tǒng)條件。
圖13圖解了用于本發(fā)明的HAT控制處理的任何實施例的系統(tǒng)卸載控制 處理。所述系統(tǒng)卸載控制處理包含響應(yīng)于系統(tǒng)的降低的負(fù)載或者需要來停 用或者關(guān)閉一個或多個壓縮機(jī)，或者響應(yīng)于系統(tǒng)的減少的負(fù)載或者需要減少 來自向壓縮機(jī)供電的VSD的輸出頻率，以便減少壓縮機(jī)的輸出容量。所述處 理在步驟1302通過確定卸載定時器或者計數(shù)器是否已經(jīng)完成了其計數(shù)而開 始。如果卸載定時器還沒有完成其計數(shù)，則所述系統(tǒng)不卸載任何壓縮機(jī)，并 且返回到圖8的步驟802，以進(jìn)一步監(jiān)控系統(tǒng)條件，直到卸載定時器結(jié)束或 者系統(tǒng)條件改變。
卸載定時器用于給予系統(tǒng)足夠的時間來響應(yīng)先前的控制指令，該控制指 令停止壓縮機(jī)或者增大或減少向所述壓縮機(jī)和它們各自的電動機(jī)供電的VSD
的輸出頻率。在卸載定時器已經(jīng)完成了其計數(shù)后，壓縮機(jī)卸載控制處理然后 在步驟1304確定VSD輸出頻率是否大于最小VSD頻率，該最小頻率取決于 室外環(huán)境溫度。如果VSD的輸出頻率不大于最小VSD頻率，則在步驟1306 評估LCHLT,以確定LCHLT是否在超過預(yù)定的時間段的時間內(nèi)小于設(shè)定點 溫度減去預(yù)定偏移。預(yù)定時間段可以在從大約IO秒到大約60秒的范圍，并 且最好是大約30秒。如果在步驟1306 LCHLT在所述預(yù)定的時間段內(nèi)小于設(shè) 定點溫度減去預(yù)定偏移，則處理在步驟1310開始所有工作的壓縮機(jī)和一個或 多個對應(yīng)的制冷系統(tǒng)的關(guān)閉處理，并且處理結(jié)束。在步驟1306使用預(yù)定時間 段是用于防止系統(tǒng)的短循環(huán)，并且用于確認(rèn)負(fù)載足夠低來驗證整個系統(tǒng)被關(guān) 閉。如果LCHLT在預(yù)定的時間段內(nèi)小于設(shè)定點溫度減去預(yù)定偏移，則關(guān)閉壓 縮機(jī)，因為系統(tǒng)已經(jīng)完成了其操作目的，即達(dá)到設(shè)定點溫度，并且取決于在 冷卻器內(nèi)的液體的凝固點，以便可能避免由于具有太低的LCHLT而損害所述 壓縮機(jī)或者對應(yīng)的制冷電^各。如果在步驟1306 LCHLT在預(yù)定的時間段內(nèi)不 小于設(shè)定點溫度減去預(yù)定偏移，則所述處理返回到步驟802，以進(jìn)一步監(jiān)控。 如果在步驟1304中VSD的輸出頻率大于最小VSD頻率，則在步驟1312 中控制VSD以便以與當(dāng)前輸出頻率減去預(yù)定減少量相等的減小的VSD輸出 頻率向壓縮機(jī)供電。所述預(yù)定減少量可以在大約0.1 Hz和大約25 Hz之間， 并且最好在大約0.1 Hz和大約1 Hz之間。最好通過^^莫糊邏輯控制來計算所述 預(yù)定的減少量，但是可以使用任何適當(dāng)?shù)目刂?，例如PID控制。所述減小的 VSD輸出頻率可以被減小到最小VSD輸出頻率。另外，在步驟1312，加載定時器和卸載定時器都被設(shè)置預(yù)定調(diào)整時間。預(yù)定調(diào)整時間可以在從大約1 秒到大約10秒的范圍內(nèi)，并且最好是大約2秒。 一旦壓縮機(jī)被調(diào)整到它們的
新的工作VSD頻率，則處理返回到圖8的步驟802以進(jìn)一步監(jiān)控系統(tǒng)條件。 雖然上述的控制處理討論了在高環(huán)境溫度條件下通過調(diào)整提供到電動機(jī) 的VSD的輸出頻率來控制系統(tǒng)容量，但是應(yīng)當(dāng)明白，也可以調(diào)整VSD的輸 出電壓來控制系統(tǒng)容量。在上述的控制處理內(nèi)，優(yōu)選地，控制VSD以保持操 作的恒定volts/Hz或者恒定扭矩模式。用于具有大致恒定的扭矩輪廓的負(fù)載 (諸如螺旋式壓縮機(jī))的、電動機(jī)操作的恒定通量(flux)或者恒定的volts/Hz 模式要求提供到電動機(jī)的頻率的任何增大或者減小與被提供到電動機(jī)的電壓 的對應(yīng)增大或者減小匹配。例如，當(dāng)四電才及感應(yīng)電動才幾以其額定電壓的兩倍 和其額定頻率的兩倍工作時，可傳遞其額定輸出馬力和速度的兩倍。當(dāng)處于 恒定通量或者恒定volts/Hz模式時，電動機(jī)的電壓的任何增大導(dǎo)致電動機(jī)的 輸出馬力的對等的增大。類似地，電動機(jī)的頻率的任何增大導(dǎo)致電動機(jī)的輸 出速度的對等增大。
盡管已經(jīng)結(jié)合優(yōu)選實施例描述了本發(fā)明，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解， 在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，可以進(jìn)行各種改變和將其元件替換為等價 物。此外，可進(jìn)行許多變化，以使特定的情形或材料適合于本發(fā)明的示教， 而不脫離本發(fā)明的實質(zhì)范圍。因此，本發(fā)明不是想要限于這里描述的、作為 為執(zhí)行本發(fā)明所構(gòu)思的最佳模式而公開的特定實施例，而是要包括落入所附 權(quán)利要求的范圍內(nèi)的所有實施例。
權(quán)利要求
1.一種用于控制具有多個壓縮機(jī)的冷卻器系統(tǒng)的容量的方法，所述方法包括步驟提供具有多個逆變器的可變速度驅(qū)動器，其中，每個逆變器被配置為向多個壓縮機(jī)的對應(yīng)電動機(jī)供電；測量環(huán)境空氣溫度；響應(yīng)于環(huán)境空氣溫度小于第一預(yù)定溫度，用容量控制程序控制所述可變速度驅(qū)動器；并且響應(yīng)于環(huán)境空氣溫度大于第二預(yù)定溫度，用高環(huán)境空氣溫度容量控制程序控制所述可變速度驅(qū)動器，所述高環(huán)境空氣溫度容量程序被配置為覆蓋所述容量控制程序，并且在高環(huán)境空氣溫度條件下提供改善的冷卻器系統(tǒng)控制。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l的方法，其中，所述第二預(yù)定溫度比所述第一預(yù)定溫 度大預(yù)定偏移溫度。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中，所述第二預(yù)定溫度等于或者大于大約 95 。F，并且所述預(yù)定偏移溫度在大約1 。F和大約10 。F之間。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l的方法，還包括步驟停止所述高環(huán)境空氣溫度容量 控制程序，并且響應(yīng)于環(huán)境空氣溫度小于第二預(yù)定溫度減去預(yù)定偏移而以所 述容量控制程序恢復(fù)操作。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l的方法，其中，所述高環(huán)境溫度容量控制程序包括步驟監(jiān)控所述冷卻器系統(tǒng)的至少一個工作條件；根據(jù)至少一個被監(jiān)控的工作條件和多個壓縮機(jī)處于不活動狀態(tài)，響應(yīng)于 提供輸出容量的確定而執(zhí)行系統(tǒng)啟動處理；根據(jù)所述至少一個被監(jiān)控的工作條件，響應(yīng)于增加輸出容量的確定而執(zhí) 行系統(tǒng)加載處理；并且根據(jù)所述至少一個被監(jiān)控的工作條件，響應(yīng)于減少輸出容量的確定而執(zhí) -阡系統(tǒng)卸載處理。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其中，所述執(zhí)行系統(tǒng)啟動處理的步驟包括 確定冷卻的液體溫度是否大于設(shè)定點溫度加上偏移溫度； 響應(yīng)于冷卻的液體溫度大于設(shè)定點溫度加上偏移溫度的確定，指定要啟 動的多個壓縮機(jī)；確定是否所述多個壓縮機(jī)中的每個壓縮機(jī)能夠啟動；并且啟動所述多個壓縮機(jī)中每一個被確定為能夠啟動的壓縮機(jī)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其中，啟動所述多個壓縮機(jī)的每一個壓縮機(jī) 的步驟包括以預(yù)定頻率操作用于對應(yīng)的壓縮機(jī)的多個逆變器中的一個逆變器。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中，所述預(yù)定頻率取決于所述環(huán)境空氣溫度。
9. 根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其中，執(zhí)行系統(tǒng)加載處理的步驟包括 確定所述多個逆變器的工作頻率是否小于最大逆變器頻率；并且 響應(yīng)于所述多個逆變器的工作頻率小于最大逆變器頻率的確定，將所述多個逆變器的工作頻率增大預(yù)定的頻率量。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其中，執(zhí)行系統(tǒng)加載處理的步驟包括 確定當(dāng)前未工作的多個壓縮機(jī)中的任一壓縮機(jī)是否能夠啟動；并且 響應(yīng)于不存在當(dāng)前未工作的、能夠啟動的壓縮機(jī)的確定，執(zhí)行確定所述多個逆變器的工作頻率是否小于最大逆變器頻率的步驟。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其中，執(zhí)行系統(tǒng)加載處理的步驟包括 確定在所述多個壓縮機(jī)中的任一壓縮機(jī)上的排出壓力是否大于預(yù)定的排出壓力；確定所述環(huán)境空氣溫度是否大于預(yù)定環(huán)境溫度；并且 響應(yīng)于存在當(dāng)前未工作的、能夠啟動的壓縮機(jī)的確定、在所述多個壓縮機(jī)中的任一壓縮機(jī)上的排出壓力大于預(yù)定排出壓力的確定、和所述環(huán)境空氣溫度大于預(yù)定環(huán)境溫度的確定，啟動重啟處理。
12. 根據(jù)權(quán)利要求ll的方法，其中，執(zhí)行系統(tǒng)加載處理的步驟包括 響應(yīng)于在所述多個壓縮機(jī)中的任一壓縮機(jī)上的排出壓力小于預(yù)定排出壓力的確定、或者所述環(huán)境空氣溫度小于預(yù)定環(huán)境溫度的確定，啟動當(dāng)前未工 作的、能夠啟動的所有壓縮機(jī)；并且以預(yù)定的頻率來操作用于對應(yīng)的壓縮機(jī)的多個逆變器。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12的方法，其中，所述預(yù)定頻率是所述多個逆變器的 工作頻率乘以先前工作的壓縮機(jī)的數(shù)量與要工作的壓縮機(jī)的數(shù)量相除的比
14. 根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其中，執(zhí)行系統(tǒng)加載處理的所述步驟包括 響應(yīng)于多個逆變器的工作頻率不小于最大逆變器頻率的確定，啟動當(dāng)前未工作的所有壓縮機(jī)；并且以預(yù)定的頻率操作用于對應(yīng)的壓縮機(jī)的所述多個逆變器。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14的方法，其中，所述預(yù)定頻率是所述多個逆變器的 工作頻率乘以先前工作的壓縮機(jī)的數(shù)量與先前工作的壓縮機(jī)的數(shù)量加上要啟 動的壓縮機(jī)的數(shù)量相除的比率。
16. 根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其中，執(zhí)行系統(tǒng)卸載處理的步驟包括確 定所述多個逆變器的工作頻率是否大于最小逆變器頻率。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16的方法，其中，執(zhí)行系統(tǒng)卸載處理的步驟包括響 應(yīng)于所述多個逆變器的工作頻率大于最小逆變器頻率的確定，將所述多個逆 變器的工作頻率減小預(yù)定的頻率量。
18. 根據(jù)權(quán)利要求16的方法，其中，執(zhí)行系統(tǒng)卸載處理的步驟包括 確定冷卻的液體溫度是否在一預(yù)定的時間段內(nèi)小于設(shè)定點溫度減去偏移溫度；并且響應(yīng)于所述多個逆變器的工作頻率不大于最小逆變器頻率的確定和冷卻 的液體溫度在預(yù)定的時間段內(nèi)小于設(shè)定點溫度減去偏移溫度的確定，停止所 述多個逆變器中任何工作的逆變器。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18的方法，其中，所述最小逆變器頻率取決于所述環(huán) 境空氣溫度。
20. —種多壓縮機(jī)冷卻器系統(tǒng)，包括多個壓縮機(jī)，所述多個壓縮機(jī)中的每個壓縮才/L由對應(yīng)的電動才幾驅(qū)動，并 且所述多個壓縮機(jī)被并入至少一個制冷電路，每個制冷電路包括在閉合的制 冷回路內(nèi)連接的所述多個壓縮機(jī)的至少一個壓縮機(jī)、冷凝器裝置和蒸發(fā)器裝置；可變速度驅(qū)動器，用于向所述多個壓縮機(jī)的對應(yīng)的電動機(jī)供電，所述可變速度驅(qū)動器包括轉(zhuǎn)換器級、DC鏈路級和逆變器級，所述逆變器級具有多個 逆變器，每個逆變器并聯(lián)電連接到DC鏈路級，并且每個逆變器向所述多個 壓縮才幾的對應(yīng)電動才幾供電；以及控制面板，用于控制可變速度驅(qū)動器以從所述多個壓縮機(jī)產(chǎn)生預(yù)先選擇 的系統(tǒng)容量，所述控制面板被配置為響應(yīng)于環(huán)境空氣溫度小于第一預(yù)定溫度 而以容量控制程序來控制所述可變速度驅(qū)動器，并且響應(yīng)于環(huán)境空氣溫度大 于第二預(yù)定溫度而以高環(huán)境空氣溫度容量控制程序來控制所述可變速度驅(qū)動 器，所述高環(huán)境空氣溫度容量控制程序被配置為在高環(huán)境空氣溫度條件下提 供改善的冷卻器系統(tǒng)控制。
21. 根據(jù)權(quán)利要求20的多壓縮機(jī)冷卻器系統(tǒng)，其中，所述第二預(yù)定溫度 比所述第 一預(yù)定溫度大預(yù)定偏移溫度。
22. 根據(jù)權(quán)利要求21的多壓縮機(jī)冷卻器系統(tǒng)，其中，所述第二預(yù)定溫度 等于或者大于大約95 。F，并且所述預(yù)定偏移溫度在大約1 。F和大約10 。F之間。
23. 根據(jù)權(quán)利要求20的多壓縮機(jī)冷卻器系統(tǒng)，還包括 用于監(jiān)控冷卻器舉統(tǒng)的至少一個工作條件的部件；以及 所述高環(huán)境空氣溫度容量控制程序包括用于根據(jù)至少一個被監(jiān)控的工作條件來確定所述多個壓縮機(jī)中的容 量調(diào)整的手段；系統(tǒng)啟動處理，用于啟動所述多個壓縮^L，該系統(tǒng)啟動處理響應(yīng)于 增加輸出容量的確定而執(zhí)行；系統(tǒng)加載處理，用于增加所述多個壓縮機(jī)的輸出容量，該系統(tǒng)加載 處理響應(yīng)于增加輸出容量的確定而執(zhí)行；以及系統(tǒng)卸載處理，用于減少所述多個壓縮機(jī)的輸出容量，該系統(tǒng)卸載 處理響應(yīng)于減少輸出容量的確定而執(zhí)行。
24. 根據(jù)權(quán)利要求23的多壓縮機(jī)冷卻器系統(tǒng)，其中，所述系統(tǒng)啟動處理 包括所述多個逆變器的預(yù)定啟動頻率，所述預(yù)定啟動頻率基于所述環(huán)境空氣溫度o
25. 根據(jù)權(quán)利要求23的多壓縮機(jī)冷卻器系統(tǒng)，其中，所述系統(tǒng)加載處理 包括用于重啟所述多個壓縮機(jī)的重啟處理，其中響應(yīng)于存在當(dāng)前未工作的、 能夠啟動的壓縮機(jī)的確定、所述多個壓縮機(jī)中的任何壓縮機(jī)上的排出壓力大 于預(yù)定排出壓力的確定、和所述環(huán)境空氣溫度大于預(yù)定環(huán)境溫度的確定，執(zhí) 行重啟處理。
26. 根據(jù)權(quán)利要求23的多壓縮機(jī)冷卻器系統(tǒng)，其中，所述系統(tǒng)卸載處理 包括用于停止所述多個壓縮機(jī)的關(guān)閉處理，其中響應(yīng)于多個逆變器的工作頻 率不大于最小逆變器頻率的確定、和冷卻的液體溫度在一預(yù)定的時間段內(nèi)小于設(shè)定點溫度減去偏移溫度的確定，執(zhí)行所述關(guān)閉處理。
27.根據(jù)權(quán)利要求20的多壓縮機(jī)冷卻器系統(tǒng)，其中，所述多個逆變器具 有最小工作頻率，所述最小工作頻率基于所述環(huán)境空氣溫度。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于多壓縮機(jī)液體冷卻器系統(tǒng)的容量控制算法，其中，控制工作中的壓縮機(jī)的速度和數(shù)量以便獲得剩余液體溫度設(shè)定點。響應(yīng)于冷卻器系統(tǒng)內(nèi)的負(fù)載的增加，所述算法確定是否應(yīng)當(dāng)啟動一個壓縮機(jī)，并且當(dāng)啟動一個附加的壓縮機(jī)時調(diào)整所有工作的壓縮機(jī)的工作速度。響應(yīng)于其中多個壓縮機(jī)工作的冷卻器系統(tǒng)內(nèi)負(fù)載的減少，所述算法確定是否應(yīng)當(dāng)斷開一個壓縮機(jī)，并且當(dāng)斷開一個壓縮機(jī)時，其調(diào)整所有剩余的工作的壓縮機(jī)的工作速度。
文檔編號F25B49/02GK101356411SQ200680050386
公開日2009年1月28日 申請日期2006年11月3日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月3日
發(fā)明者柯蒂斯·C·克蘭 申請人:約翰遜控制技術(shù)公司