[發(fā)明專利]用于控制制冷系統(tǒng)的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200680008698.5
• 申請日: 2006-03-15
• 公開（公告）號: CN101142455A
• 公開（公告）日: 2008-03-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 克勞斯·賽博;奧利·普勞
• 申請（專利權(quán)）人: 丹佛斯公司
• 主分類號: F25B49/02
• 分類號: F25B49/02;F25B5/02
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務(wù)所
• 代理人: 周少杰

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及用于控制具有可變的壓縮機(jī)容量的壓縮機(jī)架(rack)的制冷(refrigeration)系統(tǒng)的方法。該制冷系統(tǒng)可以方便地成為通常在超市中使用并且具有若干展示容器(display?case)的那種。

背景技術(shù)

如上面定義的制冷系統(tǒng)通常包括：具有可變?nèi)萘康膲嚎s機(jī)架、冷凝器以及許多制冷的展示容器。在圖1中概述了這樣的制冷系統(tǒng)的示例。每個展示容器典型地配備有控制閥和蒸發(fā)器(evaporator)。控制閥用作開/關(guān)閥和過熱控制(膨脹)閥，并且典型地為電磁閥(solenoid?valve)。當(dāng)控制閥是電磁閥時，過熱典型地通過脈沖寬度調(diào)制方法控制。可替代地，每個展示容器可以被配備開/關(guān)閥結(jié)合恒溫膨脹閥。

制冷系統(tǒng)的展示容器典型地根據(jù)滯后(hysteresis)控制策略控制。在這樣的控制策略中，測量了展示容器的代表性溫度T_display。該溫度與溫度帶的預(yù)定上限T_CutIn和下限T_CutOut比較。當(dāng)T_display等于或高于T_CutIn時，控制閥被激活并在維持足夠過熱時開始控制制冷劑流到蒸發(fā)器中，從而將蒸發(fā)器從無效切換到有效狀態(tài)。通過將蒸發(fā)器切換到有效狀態(tài)，容器被制冷。蒸發(fā)器持續(xù)處于有效狀態(tài)直到顯示溫度T_display等于或低于T_CutOut。當(dāng)是這種情況時，控制閥變?yōu)闊o效，由此它防止制冷劑流入蒸發(fā)器直到展示容器溫度達(dá)到T_CutIn。使用這種控制策略，展示容器溫度保持在由T_CutIn和TC_utOut定義的溫度帶內(nèi)，具有較小的過調(diào)量(overshoot)和欠調(diào)量(undershoot)。過調(diào)量通常小，并且它們出現(xiàn)是因?yàn)閺募せ羁刂崎y直到制冷劑被蒸發(fā)、并且制冷開始影響展示容器溫度T_display，存在較小的時間延遲。欠調(diào)量典型地有些過大。它們出現(xiàn)是因?yàn)楫?dāng)控制閥停止制冷劑流進(jìn)入蒸發(fā)器時，蒸發(fā)器包括一定量的制冷劑(并且因?yàn)檎舭l(fā)器的熱容量)。溫度(T_display)將持續(xù)下降直到蒸發(fā)器中的制冷劑已經(jīng)蒸發(fā)，并且直到蒸發(fā)器的溫度等于T_display.

當(dāng)根據(jù)滯后控制策略控制展示容器時，容器溫度T_display以一定的周期循環(huán)。經(jīng)驗(yàn)顯示該周期幾乎獨(dú)立于溫度設(shè)置的等級和容器類型。經(jīng)驗(yàn)還顯示各容器趨于同步它們的溫度循環(huán)，使得它們幾乎同時達(dá)到T_CutIn，從而導(dǎo)致各控制閥幾乎同時被激活。類似地，T_CutOut也由各容器在大約相同的時間達(dá)到。在圖2中反映了該同步過程。這能夠由事實(shí)解釋，即當(dāng)吸入壓力(suctionpressure)相對低時，蒸發(fā)器從周圍空氣吸收的熱量比當(dāng)吸入壓力相對高時多。因此，當(dāng)蒸發(fā)器的多數(shù)無效，從而導(dǎo)致吸入壓力相對低時，剩余的有效的蒸發(fā)器能夠驅(qū)動溫度更快下降到T_CutOut。因此有效的蒸發(fā)器將“趕上”支配吸入壓力的蒸發(fā)器，即對應(yīng)于有效的蒸發(fā)器的溫度曲線的斜率將變得更陡。由于控制閥幾乎同時轉(zhuǎn)變有效和無效，所以同步過程導(dǎo)致波動的吸入壓力，并且甚至周期性波動的吸入壓力。

吸入壓力通常經(jīng)由壓縮機(jī)控制器、通過增加或降低打開或關(guān)閉的壓縮機(jī)的數(shù)量來控制。壓縮機(jī)控制器典型地根據(jù)通常具有靜帶補(bǔ)償(deadbandcompensation)的比例積分微分(PID)控制策略運(yùn)行壓縮機(jī)。吸入壓力基于用在壓縮機(jī)架入口的壓力傳感器完成的吸入壓力測量控制。同步發(fā)起的壓力波動具有與容器溫度相同的周期，該同步發(fā)起的壓力波動導(dǎo)致用與溫度波動相同的周期頻繁的打開和關(guān)閉壓縮機(jī)。因?yàn)樗鼈冓呌诟S展示容器的周期，所以這導(dǎo)致壓縮機(jī)上顯著的磨損。展示容器的周期典型地在分鐘的量級。這是重大的缺點(diǎn)。

US?5,460,008描述了一種控制用于具有多個制冷容器的制冷系統(tǒng)的、多個普通管道壓縮機(jī)(commonly?piped?compressor)的方法。該方法包括以下步驟：讀出(sense)制冷系統(tǒng)的吸入壓力；確定是否讀出的吸入壓力在預(yù)定的壓力范圍內(nèi)；以及按階段打開或關(guān)閉壓縮機(jī)，直到吸入壓力在預(yù)定的壓力范圍內(nèi)。該方法還包括以下步驟：如果讀出的吸入壓力在預(yù)定的壓力范圍內(nèi)，則讀出每個制冷容器的容器溫度；并且確定是否讀出的容器溫度在預(yù)定的溫度范圍內(nèi)。該方法還包括以下步驟：當(dāng)容器溫度在預(yù)定的溫度范圍內(nèi)時，選擇性地打開或關(guān)閉每個制冷容器上的負(fù)載，直到讀出的吸入壓力在預(yù)定的同步壓力范圍內(nèi)。