多压缩机冷却器系统内的容量控制的系统和方法

专利名称：多压缩机冷却器系统内的容量控制的系统和方法
技术领域：
本发明一般地涉及控制冷却器系统的容量(capacity)。具体上，本发明涉 及在高环境温度条件期间控制多压缩机冷却器系统的容量。
背景技术：
许多液体冷却器或者制冷应用在一个或多个对应的制冷电路内使用多个 压缩机，即两个或者更多的压缩机。使用多个压缩机的一个目的是从冷却器 系统获得增加的容量，所述增加的容量不能通过操作单个压缩机来获得。此 外，在一个压缩机发生故障并且不再能提供冷却容量的情况下，使用多个压 缩机可通过让一个或多个压缩机保持工作以提供级别降低的冷却容量，而提 供整体系统的可靠性改善。
可以直接地从在系统位置的交流电电力网向冷却器系统的多个压缩片几电 动机供电，这可以导致压缩机仅仅以一个速度来工作。或者， 一个或多个压 缩器电动机可以使用插入在系统电力网和电动机之间的可变速度驱动器来以 可变的频率和可变的电压向所述电动机供电，其因此导致压缩机能够以几个 不同的速度工作。可以通过下述方式来获得电动机的可变速度工作通过为 每个压缩机电动机提供对应的可变速度驱动器，或者通过将所有的压缩机电 动机并行连接到可变速度驱动器的逆变器输出。对于每个压缩机使用独立的 可变速度驱动器的一个缺点是整个冷却器系统变得更为昂贵，因为具有给定 的累积额定功率的多个驱动器比同一输出额定功率的单个驱动器更为昂贵。 将多个压缩机电动机并行连接到可变速度驱动器的单个逆变器输出的一个缺
点是一个所述电动机故障或者失灵可能使得所述可变速度驱动器失效 (disable),因此阻止连接到所述可变速度驱动器的其他电动机操作在冷却器系 统上的剩余的压缩机。这种使连接到可变速度驱动器的其他电动机失效使得
冗余的压缩机的功能作废，因为作为所述电动机和所述可变速度驱动器失效 的结果，所有的压缩机失效。
对于由AC电力网供电的压缩机电动机的对应控制较为简单，主要包含
启动和停止电动机。对于可变速度驱动器供电的压缩机电动机的对应控制复 杂得多，并且包含根据系统条件来确定每个压缩机电动机(和压缩机)的适 当速度。
多个压缩机的一种类型的控制包含使压缩机依序接合(engaging)和脱离 (disengaging),以获得期望的系统负载。这种控制处理通常包含启动一个压缩 机以满足增加的系统需求，并且随后增加另外的压缩机直到满足了系统需求。 所述压缩机然后响应于减少的系统需求以类似的方式关闭或者卸载。在美国 专利第6,499,504 (，504专利)内可见这种类型的控制的一个示例。所述，504 专利涉及一种压缩机控制系统，其响应于系统压力和所述系统的体积流量容 量而工作。具体上，在感测到压缩机系统的实际压力和体积流量容量后，从 压缩^L系统加载或者卸载压缩才几。
对于多个压缩机的另 一种类型的控制处理包含才艮据系统条件来确定领 先的(lead)压缩机的操作配置，然后使用附加的控制指令来控制一个或多个 滞后的压缩机，以匹配所述领先压缩机的输出。在美国专利第5,343,384( ，384 专利)中可见这种类型的控制的一个示例。所述，384专利涉及一种控制系统 和方法，其以类似的工作点来操作多个压缩机。微控制器连续地将系统压力 与期望的压力相比较，并且首先在领先压缩机的进口阀的位置、随后在领先 压缩机的旁通阀的位置引起向上或向下的对应调整，以便这些改变可以通过 CEM程序一皮传送到系统内的剩余压缩机。
因此，所需要的是用于通过控制压缩机的工作速度和工作中的压缩机的 数量，以在冷却器系统内保持剩余冷却液体温度设定点(setpoint)来控制多 压缩机冷却器系统的容量的系统和方法。

发明内容
本发明的一个实施例针对用于控制多压缩机冷却器系统的容量的方法。 所述方法包括步骤提供具有多个逆变器的可变速度驱动器。每个逆变器被 配置为向多压缩机冷却器系统的对应压缩机电动才几供电。所述方法还包括步 骤监控多压缩机冷却器系统的至少一个操作条件；响应于所述至少一个被
监控的操作条件而确定是否增加多压缩机冷却器系统的输出容量，并且响应 于增加输出容量的确定而调整多个逆变器的操作配置，以增加多压缩机冷却 器系统的输出容量。所述方法还包括步骤响应于所述至少一个被监控的才喿 作条件而确定是否减少多压缩机冷却器系统的输出容量，并且响应于减少丰命 出容量的确定而调整所述多个逆变器的操作配置，以减少多压缩机冷却器系 统的输出容量。
本发明的另 一个实施例针对具有多个压缩机的多压缩机冷却器系统。所 述多个压缩机中的每个压缩机由对应的电动机驱动，并且所述多个压缩枳4皮 并入至少一个制冷电路内。每个制冷电路包括在闭合的制冷回路内连接的所 述多个压缩机的至少一个压缩机、冷凝器装置和蒸发器装置。所述多压缩机 冷却器系统还具有可变速度驱动器，用于向所述多个压缩机的对应的电动机
供电。可变速度驱动器包括转换器级、DC链路级和逆变器级。逆变器级具有 多个逆变器，每个逆变器并联电连接到DC链路级，并且每个逆变器向多个 压缩机的对应电动机供电。所述多压缩机冷却器系统还具有控制面板，用于 控制可变速度驱动器以从所述多个压缩机产生预先选择的系统容量。控制面 板被配置为确定在可变速度驱动器内的多个逆变器中要工作的多个逆变器， 并且被配置为确定在可变速度驱动器内的多个逆变器中工作的多个逆变器的 工作频率，以从所述多个压缩机产生预先选择的系统容量。
本发明的另 一个实施例针对用于多压缩机冷却器系统的容量控制方法。 所述方法包括步骤提供具有多个逆变器的可变速度驱动器。每个逆变器被 配置为以预先选择的输出频率向多压缩机冷却器系统的对应压缩机电动机供 电。该方法还包括步骤监控多压缩机冷却器系统的至少一个操作条件；响 应于所述至少一个被监控的操作条件而确定是否增加多压缩机冷却器系统的 容量；并且响应于增加容量的确定而配置多个逆变器以在多压缩机冷却器系 统内产生增加的容量。配置多个逆变器以产生增加的容量的步骤包括确定 是否启用多个逆变器中的另外一个逆变器，以便启动多压缩机冷却器系统的 另外一个压缩机电动机；响应于启动另外一个逆变器的确定而启动所述多个 逆变器的另外一个逆变器；并且调整多个逆变器的每个工作逆变器的预先选 择输出频率。所述方法还包括步骤响应于至少一个一皮监控的操作条件而确 定是否减少所述多压缩机冷却器系统内的容量，并且，响应于减少容量的确 定而配置多个逆变器以在多压缩机冷却器系统内产生减少的容量。配置多个
逆变器以产生减少的容量的步骤包括确定是否禁用多个逆变器中一个工作 的逆变器，以便停止多压缩机冷却器系统的一个压缩才几电动机；响应于禁用
一个工作的逆变器的确定来禁用所述多个逆变器中一个工作的逆变器；并且，
减小多个逆变器中每个工作的逆变器的预先选择输出频率。
本发明的另 一个实施例针对用于控制具有多个压缩机的冷却器系统的容
量的方法。所述方法包括步骤提供具有多个逆变器的可变速度驱动器。每 个逆变器被配置为向多个压缩机的对应电动机供电。该方法还包括测量环 境空气温度；响应于环境空气温度小于第一预定温度，用容量控制程序控制 可变速度驱动器；并且响应于环境空气温度大于第二预定温度，用高环境空 气温度容量控制程序控制可变速度驱动器。高环境空气温度容量程序一皮配置 为覆盖所述容量控制程序，并且在高环境空气温度条件下提供改善的冷却器 系统控制。
本发明的另 一个实施例针对多压缩机冷却器系统。所述冷却器系统包括 多个压缩机；可变速度驱动器，用于对多个压缩机的对应电动机供电；以及， 控制面板，用于控制可变速度驱动器从所述多个压缩机产生预先选择的系统 容量。多个压缩机中的每个压缩机由对应的电动机驱动，并且多个压缩才几被 并入至少一个制冷电路。每个制冷电路包括在闭合的制冷回路内连接的所述 多个压缩机的至少一个压缩机、冷凝器装置和蒸发器装置。可变速度驱动器 包括转换器级、DC链路级和逆变器级。逆变器级具有多个逆变器，每个逆变 器并联电连接到DC链路级，并且每个逆变器向所述多个压缩机的对应电动 机供电。控制面板被配置为响应于环境空气温度小于第一预定温度而以容量 控制程序来控制可变速度驱动器，并且响应于环境空气温度大于第二预定温 度而以高环境空气温度容量控制程序来控制可变速度驱动器。高环境空气温 度容量控制程序被配置为在高环境空气温度条件下提供改善的冷却器系统控 制。
本发明的一个优点是减少了压缩机循环，同时提供了所述压缩机的最佳 控制。
本发明的另一个优点是通过操作尽可能多的压缩机以满足给定的负载条 件来改善系统效率。
通过下面结合附图更详细地说明的优选实施例，本发明的其他特征和优 点将显而易见，所述附图举例图解了本发明的原理。


图1图解了可以用于本发明的一4殳应用。
图2示意地图解了可以用于本发明的可变速度驱动器。
图3图解了用于本发明的制冷和冷却器系统的一个实施例。
图4是示出本发明的基本容量控制处理的流程图。
图5是示出本发明的压缩机启动控制处理的流程图。 图6是示出本发明的系统加载控制处理的流程图。 图7是示出本发明的系统卸载控制处理的流程图。 图8是示出本发明的基本高环境温度容量控制处理的流程图。 图9是示出本发明的高环境温度控制处理的压缩机启动处理的第一实施 例的流程图。
图10是示出本发明的高环境温度控制处理的压缩机启动处理的第二实 施例的流程图。
图11是示出本发明的高环境温度控制处理的系统加载处理的第一实施 例的流程图。
图12是示出本发明的高环境温度控制处理的系统加载处理的第二实施 例的流程图。
图13是示出本发明的高环境温度控制处理的系统卸载处理的一个实施 例的流程图。
在任何可能的情况下，在附图中始终使用相同的附图标号来表示相同或 者类似的部分。
具体实施例方式
图1 一般地图解了可以用于本发明的应用。AC电源102向可变速度驱动 器(VSD)104供电，所述可变速度驱动器104向多个电动机106供电。电 动机106优选地用于驱动可以在制冷或者冷却器系统内使用的对应压缩才几。 控制面板110可以用于控制VSD 104的操作，并且可以监控和/或控制电动机 106和压缩机的操作。
AC电源102从AC电力网或者位于一个地点的配电系统向VSD 104提 供单相或者多相(例如三相)的固定电压和固定频率的AC电力(power )。
该AC电源102可优选地根据对应的AC电力网而以50Hz或60Hz的线频率 (line frequency)向VSD 104供应200V、 230V、 380V、 460、或600V的AC
电压或线电压。
VSD 104从AC电源102接收具有特定的固定线电压和固定线频率的AC 电力，并且以期望的电压和期望的频率向每个电动机106提供AC电力，所 述期望的电压和期望的频率两者都可以变化以满足特定的需要。优选的是， VSD 104可以向每个电动机106提供AC电力，其可以具有比每个电动才几106 的额定电压和频率更高的电压和频率和更低的电压和频率。在另一个实施例 内，VSD 104还可以提供与每个电动机106的额定电压和频率相比更低或更 高的频率、但仅有相同或者更低的电压。
电动机106优选地是感应电动机，其能够以可变的速度工作。所述感应 电动机可以具有任何适当的极配置，其中包括2个极、4个极或者6个才及。
图2示意地图解了在VSD 104的一个实施例内的一些部件。VSD 104可 以具有三级转换器或者整流器级202、 DC链路级204和具有多个逆变器206 的输出级。转换器202将来自AC电源102的固定线频率、固定线电压AC 功率转换为DC功率。转换器202可以具有整流器配置，所述整流器配置由 电子开关组成，所述电子开关可以仅仅当使用硅控整流器时通过选通而^皮接 通，或者当使用二极管时通过正向偏置而被接通。或者，转换器202可以具 有转换器配置，所述转换器配置由电子开关组成，所述电子开关可以被选通 接通或者关断，以产生受控的DC电压，并且如果期望的话，整形输入电流 信号以呈现正弦波。所述转换器202的转换器配置相对于整流器配置具有附 加的灵活度，因为所述AC功率不仅仅能被整流为DC功率，而且所述DC 功率电平也可以被控制到特定值。在本发明的一个实施例内，二极管和硅控 整流器(SCR)可以向转换器202提供大电流浪涌能力和低故障率。在另一 个实施例内，转换器202可以使用耦接到升压DC/DC转换器或者脉冲宽度调 制升压整流器的二极管或者闸流管整流器，以向DC链路204提供升压的DC 电压，以^更获得大于VSD 104的输入电压的、来自VSD 104的输出电压。
DC链路204滤波来自转换器202的DC功率，并且提供能量存储部件。 DC链路204可以由电容器和电感器构成，所述电容器和电感器是显示高可靠 性和很低的故障率的无源器件。最后，逆变器206并联连接在DC链路204 上，并且每个逆变器206将来自DC链路204的DC功率转换为用于对应的 电动机106的可变频率、可变电压的AC功率。逆变器206是电力才莫块，其 可以包括具有并联连接的二极管的功率晶体管或者集成双极功率晶体管 (IGBT)电力开关。而且，应当明白，VSD 104可以包含与在图2内上述和 示出的那些不同的部件，只要VSD 104的逆变器206可以向电动机106提供 适当的输出电压和频率。
对于要由VSD 104供电的每个电动机106,在VSD 104的输出级中有对 应的逆变器206 。可以由VSD 104供电的电动机106的数量依赖于被并入到 VSD 104内的逆变器206的数量。在一个优选实施例内，可以在VSD 104内 包含2个或者3个逆变器206,它们并联连接到DC链路204,并且用于向对 应的电动机106供电。虽然VSD 104最好具有2个或3个逆变器206， -f旦是 应当明白，可以4吏用多于3个逆变器206，只要DC链^各204可以向每个逆变 器206提供和保持适当的DC电压。
在一个优选实施例内，逆变器206共同被一个控制系统控制(如下面更 详细所述)，以便每个逆变器206根据被提供到逆变器206的公共控制信号或 者控制指令向对应的电动机提供处于相同的期望电压和频率的AC功率。所 述逆变器206的控制可以是通过控制面板110或者包含控制系统的其他适当 的控制装置。
VSD 104可以防止在电动4几106的启动期间大的冲入电流到达电动机 106。另外，VSD104的逆变器206可以向AC电源102提供具有大约整功率 因数的功率。最后，VSD 104调整由电动机106接收的输入电压和输入频率 的能力允许配备了 VSD104的系统工作在多种国内外的电力网上，而不必改 变电动4几106以用于不同的电源。
图3 —般地图解了在制冷系统内包含的本发明的一个实施例。如图3内 所示，HVAC，制冷或者液体冷却器系统300具有在对应的制冷电路内包含的 两个压缩机，但是应当明白，系统300可以具有用于提供期望的系统负载的 一个制冷电路或者多于2个制冷电路，并且对于对应的制冷电路可以具有多 于一个的压缩机。系统300包括第一压缩机302、第二压缩机303、冷凝器装 置308、扩展设备、水冷却器或者蒸发器装置310和控制面板110。控制面板 IIO可以包括模数(A/D)转换器、微处理器、非易失性存储器和接口板，用 于控制制冷系统300的操作。控制面板IIO也可以用于控制VSD 104、电动
机106和压缩机302和303的操作。传统的HVAC,制冷或者液体冷却器系 统300包括在图3内未示出的许多其他的特征。这些特征已经特意^C省略以 简化附图，以便容易说明。
压缩机302和303压缩制冷蒸气，并且将其传递到冷凝器308。压缩机 302和303最好连接在独立的制冷电路内，即，压缩机302和303输出的制 冷剂在重新进入压缩机302和303以开始另一个循环之前，没有被混合，而 在分离电路中穿行通过系统300。所述独立的制冷电路最好使用单个冷凝器 外壳308和单个蒸发器外壳310来用于对应的热交换。冷凝器外壳308和蒸 发器外壳310通过在对应的外壳内的分隔物或者其他的划分装置或者^f吏用独 立的旋管装置来保持独立的制冷电路。在本发明的另一个实施例内，压缩机 302和303的制冷输出可以被组合进入单个制冷电路，以在被分离和重新进 入压缩才几302和303之前通过系统300。
压缩机302和303最好是螺旋式压缩机或者离心式压缩机，但是，所述 压缩机可以是任何适当类型的压缩机，包括往复式压縮机、涡旋压缩才几、旋 转式压缩机或者其他类型的压缩机。压缩机302和303的输出容量可以基于 压缩机302和303的工作速度，该工作速度依赖于由VSD 104的逆变器206 驱动的电动机106的输出速度。传递到冷凝器308的制冷蒸气进入与诸如空 气或者水的流体的热交换关系，并且作为与所述流体的热交换关系的结果， 经历向制冷液体的相变。来自冷凝器308的冷凝液体制冷剂流经对应的扩展 设备到达蒸发器310。
蒸发器310可以包括冷却负载的供应管线和回流管线的连接。辅助液体 最好是水，但是可以是任何其他适当的辅助液体，例如乙二醇、氯化钙卤水 或者氯化钠卣水，所述辅助液体经由回流管线穿行进入蒸发器310，并且经 由供应管线退出蒸发器310。在蒸发器310内的液体制冷剂进入与辅助液体 的热交换关系，以冷却所述辅助液体的温度。作为与辅助液体的热交换关系 的结果，在蒸发器310内的制冷液体经历向制冷蒸气的相变。在蒸发器310 内的蒸气制冷剂然后返回到压缩机302和303以完成循环。应当明白，冷凝 器308和蒸发器310的任何适当配置可以用于系统300内，只要获得在冷凝 器304和蒸发器306内的制冷剂的适当相变。
优选的是，所述控制面板、微处理器或者控制器IIO可以向VSD 104提 供控制信号，以控制VSD104的操作，特别是控制逆变器206的操作，以提 供VSD 104的最佳操作设置。响应于在压缩机302和303上的增加或者减少 的负载条件，控制面板110可以增大或者减小VSD 104的逆变器206的输出 电压和/或频率，如下更详细所述，以便获得电动机106的期望工作速度和压 缩机302和303的期望容量。
控制面板110响应于对于系统100的特定输出容量要求执行一个或多个 控制算法或者软件，以控制系统100的操作，以及确定和实现VSD 104的逆 变器206的操作配置，以控制压缩机102和104的容量。在一个实施例内， 所述一个或多个控制算法可以是在控制面板110的非易失性存储器内存储的 计算机程序或者软件，并且可以包括一系列可由控制面板110的微处理器执 行的指令。虽然最好所述控制算法在一个或多个计算^4呈序内具体化并且由 所述微处理器执行，但是应当明白，可以由本领域内的技术人员使用数字和/ 或模拟硬件来实现和执行所述控制算法。如果使用硬件来执行所述控制算法， 则可以改变控制面板110的对应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。
图4图解了本发明的基本容量控制处理。所述处理在步骤402通过监控 压缩机和对应的冷却器系统的当前工作条件而开始。 一个或多个传感器或者 其他适合的监控设备被置于所述冷却器系统内，以监控冷却器系统的一个或 多个工作条件。传感器向控制面板110提供对应于所测量的系统参数的信号。 所测量的冷却器系统的系统参数可以对应于可以被测量的任何适当的冷却器 系统参数，诸如制冷剂温度、制冷剂压力、制冷剂流量、来自蒸发器的剩余 冷却液体温度或者任何其他适当的参数。
基于在步骤402获得的被监控的系统条件，控制处理然后在步骤404确 定是否需要初始的系统启动。初始的系统启动包含启动一个或多个压缩机以 将所述系统从不活动或者关闭状态转变到活动或者工作的状态。如果确定需 要初始的系统启动，则控制转到在图5内示出并且在下面更详细描述的启动 控制处理。如果不需要初始的系统启动，这通常是因为已经预先启动了一个 或多个压缩机，则控制处理移动到步骤406以确定是否需要系统加载或者增 加系统容量。
如果控制处理基于在步骤402监控的系统条件、响应于增加系统容量的 需要而确定需要系统加载，则控制处理进行到在图6所示并且在下面更详细 描述的系统加载处理，以增加在压缩机上的负载，以便增加系统容量。如果
不需要系统加载，则控制处理移动到步骤408,以确定是否需要系统卸载或
者减少系统容量。
如果控制处理基于步骤402监控的系统条件、响应于系统容量需求的减 少而确定需要系统卸载，则所述控制处理进行到在图7所示并且在下面更详 细描述的系统卸载处理，以减少在压缩机上的负载，以便减少系统容量。如 果不需要系统卸载，则控制处理返回到步骤402，并且重复处理。
图4的基本控制处理最好使用模糊逻辑控制技术，但是可以使用用于确 定何时启动冷却器系统的压缩机、何时增加冷却器系统的容量和何时减少冷 却器系统的容量的任何适当控制技术。图5、 6和7的控制处理最好响应于由 图4的基本控制处理进行的上述确定之一而针对冷却器系统的控制处理。
图5图解了本发明的启动控制处理。所述启动控制处理包含一个或多个 压缩机的启动，以使系统从不活动或者关闭状态转变到活动或者工作状态。 处理通过在步骤502确定是否所有的压缩机都停止(off)、不活动(inactive) 或者关闭而开始。如果压缩机之一在步骤502活动或者工作，则处理返回到 图4的步骤402以进一步监控系统条件，因为由于一个或多个压缩机是工作 的,因而不需要启动处理。接着，在步骤502内确定所有的压缩机不活动或者 停止，即所述压缩机不工作后，启动控制处理确定来自蒸发器的剩余冷却液 体温度(LCHLT)大于设定点温度加预定偏移或者控制范围。所述预定偏移 提供了在设定点(setpoint)温度(即期望的LCHLT)周围的控制区域，以防止响 应于系统条件的很小的改变而对冷却器系统进行频繁调整。
优选的，用户可编程或者设置所述预定设定点温度和预定偏移。但是应 当明白，也可以将所述预定设定点溫度和预定偏移编程到所述系统内。所述 预定设定点温度可以取决于要在蒸发器内冷却的具体液体而在大约10 。F和 大约60 。F之间的范围内。所述预定设定点温度在将要冷却水时优选地在大约 40 。F和大约55 。F之间，而在将要开始冷却乙二醇混合物时最好在大约15 。F 和大约55 。F之间。预定偏移可以在大约士l 。F和大约士5 。F之间的范围内， 并且优选地在大约士1.5 。F和大约±2.5 。F之间。
如果在步骤504 LCHLT大于设定点温度加上预定偏移，则在步骤506确 定要启动的压缩机的数量。可以通过任何适当的技术来确定要启动的压缩机 的数量，并且通常响应于诸如LCHLT和LCHLT的变化率的特定系统特征或 者参数来确定所述数量。如果LCHLT在步骤504不大于所述设定点温度加上 所述预定偏移，则所述处理返回到图4的步骤402，以进一步监控系统条件。 在确定了要启动的压缩机的数量后，在步骤508测试所述压缩机以确定是否 可以启动或者操作所述压缩机。在步骤508,控制面板110可以优选地才艮据 防止压缩机启动的内部压缩机控制或者信号(例如存在"不允许运行"信号， 并且压缩机已经故障或者压缩机被锁定)或者根据与在系统内的问题或者限 制相关的其他系统控制或者信号(例如，已经关闭了系统开关，系统已经故 障，系统已经锁定，或者系统反再循环定时器活动)，确定是否不能启动或者 操作所述压缩机，或者否则所述压缩机不能工作。如果在步骤508所有的压 缩机不能启动，则处理返回到图4的步骤402以进一步监控系统条件。 一旦 确定要启动的所有的压缩机能够被启动或者操作，则所述压缩机在步骤510 被启动，并且以对应于由VSD输出的最小频率的频率被搡作。用于压缩机操 作的、由VSD输出的最小频率可以在从15Hz到75Hz的范围内，并且最好 是40Hz。应当明白，VSD可能能够提供小于压缩机操作所需要的最小频率 输出的最小频率输出。在步骤510启动压缩机后，处理返回到图4的步骤402， 以再一次开始所述处理，并且监控系统条件。
图6图解了本发明的系统加载控制处理。所述系统加载控制处理包含 响应于在系统上增加负载或者需要，启动或者开始一个或多个压缩机，或者 响应于在系统增加负载或者需要，而增大来自向所述压缩机供电的VSD的输 出频率，以便增加压缩机的输出容量。处理在步骤602通过确定加载定时器 或者计数器是否已经完成了其计数而开始。在本发明的一个实施例内，加载 定时器最好被设置为2秒。但是，可以使用任何适当的持续时间来用于加载 定时器。如果加载定时器还没有完成其计数，则所述系统不加载任何压缩机， 并且返回到图4的步骤402,以进一步监控系统条件，直到加载定时器结束 或者系统条件改变。所述加载定时器用于给予系统足够的时间来响应启动新 压缩机或者增大向所述压缩机和它们各自的电动机供电的VSD的输出频率 的先前控制指令。
在加载定时器已经完成了其计数后，系统加载控制处理然后在步骤604 确定是否存在当前未工作的、能够工作的任一压缩机。如果存在当前未工作 的任一压缩机，则在步骤606将VSD的输出频率(即所述压缩机的工作频率) 与停止频率加上预定偏移频率相比较。所述停止频率最好被计算为如上所述 的VSD最小频率输出乘以工作的压缩机的数量加上1与该工作的压缩机的数
量相除的比率。所述预定偏移频率可以在大约0Hz和大约50Hz之间的范围 内，并且最好在大约5 Hz和大约10 Hz之间。VSD输出频率与停止频率加上 偏移频率的比较用于确定启动另一个压缩机是否合适。因为压缩机以最小频 率工作，所述偏移频率与停止频率的相加用于防止通过仅仅满足用于启动压 缩机的条件(即处于所述停止频率)来启动压缩机，然后响应于系统的减少 的负载或者需要(即卸载的请求)而不得不关闭压缩机。所述偏移与停止频 率的相加用于在启动附加的压缩机后，使得压缩机以最小频率之上的频率工 作，因此在需要关闭压缩机之前具有通过减小VSD的输出频率而卸载压缩机 的空间。
在步骤606确定VSD输出频率大于停止频率加上偏移后，在步骤608启 动另一个压缩机，并且控制VSD以启动频率向工作的压缩4几供电。所述启动 频率最好计算为在启动所述压缩机之前的VSD输出频率乘以工作的压缩机 的数量(包括要启动的压缩机)减去1与工作的压缩机的数量(包括要启动 的压缩机)相除的比率。 一旦压缩机被启动并加速到所述启动频率，则所述 处理返回到图4的步骤402 ，以进一步监控系统条件。
向回参见步骤604,如果所有的压缩机当前都在工作，则在步骤610确 定向压缩机供电的VSD输出频率是否小于最大VSD输出频率。所述VSD最 大输出频率可以在120Hz和300 Hz之间的范围内，并且最好是200 Hz。但 是，应当明白，VSD可以具有任何适当的最大输出频率。如果VSD输出频 率等于最大VSD输出频率，则因为系统不能产生附加的容量，所以处理返回 到图4的步骤420，以进一步监控系统条件。但是，如果VSD输出频率小于 最大VSD输出频率，则检查和评估压缩机和它们对应的制冷电路，以便在步 骤612中确定它们是否正在接近卸载限制。所述卸载限制用于通过当出现某 些预定参数或者条件时卸载所述压缩机，来防止对压缩机和对应的制冷电路 的损害。
如果没有压缩机或者对应的制冷电路正在接近卸载限制，则在步骤616, 控制VSD以便以增大的VSD输出频率向压缩机供电，所述增大的VSD输出 频率等于当前输出频率加上预定增加量。所述预定增加量可以在大约0.1 Hz
和大约25 Hz之间，并且最好在大约0.1 Hz和大约1 Hz之间。优选地，通过 模糊逻辑控制器或者控制技术来计算所述预定增加量，但是，可以使用任何
适当的控制器或控制技术，例如PID控制。所述增大的VSD输出频率可以被
增大到达到最大VSD输出频率。 一旦压缩机加速到该增大的VSD输出频率， 则处理返回到图4的步骤402,以进一步监控系统条件。向回参见步骤612， 如果确定一个或多个压缩机和对应的制冷电路正在接近卸载限制(unload limit),则在步骤614对于那些压缩机和对应的制冷电路计算基于负载限制控 制表内的信息的受限负载值。接着，在步骤616,如上详细所述，所述处理 调整所述压缩机的VSD输出频率，该输出频率经受来自步骤614的任何负载 限制，并且返回到图4的步骤402以进一步监控系统条件。
图7图解了用于本发明的系统卸载控制处理，所述系统卸载控制处理包 含响应于系统的降低的负载或者需要来使一个或多个压缩机不活动或关闭， 或者响应于系统的减少的负载或者需要减少来自向压缩机供电的VSD的输 出频率，以便减少压缩机的输出容量。所述处理在步骤702通过确定卸载定 时器或者计数器是否已经完成了其计数而开始。在本发明的一个实施例内， 卸载定时器最好被设置为2秒。但是，可以使用任何适当的持续时间来用于 卸载定时器。如果卸载定时器还没有完成其计数，则所述系统不卸载任何压 缩机，并且返回到图4的步骤402，以进一步监控系统条件，直到卸载定时 器结束或者系统条件改变。
卸载定时器用于给予系统足够的时间来响应先前的控制指令，该控制指 令停止工作的压缩机或者减小向压缩机和它们各自的电动机供电的VSD的
输出频率。在卸载定时器已经完成了其计数后，压缩机卸载控制处理然后在 步骤704确定是否当前仅有单个压缩机或者领先的压缩机在工作。如果仅有 单个压缩机或者领先的压缩机在工作，则在步骤706将VSD的输出频率与最 小VSD频率相比较，以确定VSD的输出频率是否大于最小VSD频率。如果 VSD的输出频率不大于最小VSD频率，则在步骤708评估LCHLT,以确定 其是否小于设定点温度减去预定偏移。如果在步骤708 LCHLT小于设定点温 度减去预定偏移，则所述处理在步骤710开始对压缩机和对应的制冷系统的 关闭处理，并且所述处理结束。如果LCHLT小于设定点温度减去预定偏移， 则关闭压缩机，因为系统已经完成了其操作目标，即达到设定点温度，并且 取决于在冷却器内的液体的凝固点，以便可能避免由于具有太低的LCHLT而 损害所述压缩机或者对应的制冷电路。如果在步骤708 LCHLT不小于设定点 温度减去预定偏移，则压缩机继续以最小速度工作，并且所述处理返回到图 4的步骤402,以进一步监控。
如果在步骤706中VSD的输出频率大于最小VSD频率，则在步骤712 中控制VSD以便以与当前输出频率减去预定减少量相等的减小的VSD输出 频率向压缩机供电。所述预定减少量可以在大约0.1 Hz和大约25 Hz之间， 并且最好在大约0.1 Hz和大约1 Hz之间。最好通过it糊逻辑控制来计算所述 预定的减少量，但是可以使用任何适当的控制，例如PID控制。所述减小的 VSD输出频率可以被减小到最小VSD输出频率。 一旦所述压缩机被调整到 所述减少的VSD输出频率，则处理返回到图4的步骤402以进一步监控系统 条件。
向回参见步骤704,如果除了领先压缩机之外还有任一压缩机在工作， 则在步骤714确定向压缩机供电的VSD输出频率是否等于最小VSD输出频 率。如果VSD输出频率等于最小VSD输出频率，则在步骤716停止或者关 闭滞后压缩机，并且控制VSD以停止频率向剩余的工作的压缩机供电。如上 所述，优选地将停止频率计算为VSD最小频率输出乘以工作的压缩机的数量 加1与工作的压缩机的数量相除的比率。 一旦剩余的压缩机被启动并加速到 停止频率，则处理返回到图4的步骤402，以进一步监控系统条件。
如果在步骤714中VSD输出频率不等于最小VSD输出频率，则如上面 更详细地描述的，在步骤712中控制VSD以便以与当前输出频率减去预定减 少量相等的减小的VSD输出频率向压缩机供电。 一旦压缩机被调整到所述减 小的VSD输出频率，则处理返回到图4的步骤402，以进一步监控系统状态。
虽然上述的控制处理讨论了通过调整提供到电动机的VSD的输出频率 来控制系统容量，但是应当明白，也可以调整VSD的输出电压来控制系统容 量。在上述的控制处理内，优选地，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轮廓的负载(诸如螺旋式压缩机) 的、电动机操作的恒定通量(flux)或者恒定的volts/Hz模式要求提供到电动机 的频率的任何增大或者减小与被提供到电动机的电压的对应增大或者减小匹 配。例如，当四电才及感应电动才几以其额定电压的两倍和其额定频率的两倍工 作时，可传递其额定输出马力和速度的两倍。当处于恒定通量或者恒定 volts/Hz模式时，电动机的电压的任何增大导致电动机的输出马力的对等的增 大。类似地，电动机的频率的任何增大导致电动机的输出速度的对等增大。
当诸如在步骤608和716中所述那样，启动或者停止压缩机以便调整冷 却器系统的容量时，VSD优选地遵循下面的过程。首先，VSD在受控停止中
被减速到0速度。接着，对应地启用或禁用要添加或者移除的压缩机。然后
控制VSD，以便当增加压缩机时以启动频率、或者当移除压缩机时以停止频 率向工作的压缩机提供输出功率。可以明白，还控制VSD，以对于对应的频 率提供适当的电压。最后，将VSD加速到适当的频率和电压，以向工作中的 压缩才几供电。
除了以上相对于图4-7描述述的容量控制处理之外，本发明还可以实现 用于高环境空气温度条件(诸如大约95 。F的那些)的容量控制处理。高环境 温度容量控制处理可以被实现为与如上所述的容量控制处理分离的控制处理 或者可以被实现为如上所述的容量控制处理的集成部分。当室外环境温度大 于预定室外环境温度时，可以启动高环境温度容量控制处理。所述预定室外 环境温度可以是大约95。F或者更大，并且优选的是大约105 。F。高环境温度 容量控制处理可以继续，直到室外环境温度比预定的室外环境温度小预定偏 移量。 一旦室外环境温度比预定室外环境温度小预定偏移量，则常规的容量 控制处理恢复操作。所述预定偏移量可以在大约1 。F和大约10 。F之间，并 且优选地是大约5 。F。
图8图解了本发明的基本高环境温度(HAT)容量控制处理。所述处理在步 骤802通过监控压缩机和对应的冷却器系统的当前工作条件而开始。 一个或 多个传感器或者其他适合的监控设备被置于所述冷却器系统内，以监控冷却 器系统的一个或多个工作条件。传感器向控制面板110提供对应于所测量的 系统参数的信号。所测量的冷却器系统的系统参数可以对应于可以被测量的 任何适当的冷却器系统参数，诸如制冷剂温度、制冷剂压力、制冷剂流量、 来自蒸发器的剩余冷却液体温度或者任何其他适当的参数。
基于在步骤802获得的被监控的系统条件，HAT控制处理然后在步骤804 确定是否需要初始的系统启动或重启。初始的系统启动包含启动一个或多个 压缩机以将所述系统从不活动或者关闭状态转变到活动或者工作状态。如果 确定需要初始的系统启动，则控制转到如下更详细所述的启动控制处理的几 个实施例之一 (参见图9和10)。如果不需要初始的系统启动，这通常是因 为已经预先启动了一个或多个压缩机，则HAT控制处理移动到步骤806以确 定是否需要系统加载或者增加系统容量。
如果HAT控制处理基于在步骤802监控的系统条件、响应于增加系统容 量的需要而确定需要系统加载，则HAT控制处理进行到下面更详细描述的系
统加载处理的几个实施例之一(参见图11和12),以增加在压缩机上的负载，
以便增加系统容量。如果不需要系统加载，则控制处理移动到步骤808,以 确定是否需要系统卸载或者减少系统容量。
如果HAT控制处理基于步骤802监控的系统条件、响应于系统容量需求 的减少而确定需要系统卸载，则所述HAT控制处理进行到在图13所示并且 在下面更详细描述的系统卸载处理，以减少在压缩沖几上的负载，以^便减少系 统容量。如果不需要系统卸载，则HAT控制处理返回到步骤802,并且重复 处理。
图8的基本HAT控制处理最好使用模糊逻辑控制技术，但是可以使用用 于确定何时启动或重启冷却器系统的压缩机、何时增加冷却器系统的容量和 何时减少冷却器系统的容量的任何适当控制技术。另外，虽然在图8内示出 了基本HAT控制处理，但是可以在几个不同的实施例内实现特定的HAT控 制处理。在图9、 11和13内图解了一个实施例，在图10、 12和13内图解了 另一个更优选的实施例。优选地，图9、 11和13与图10、 12和13的特定控 制处理响应于由图8的基本HAT控制处理进行的上述确定之一，而针对冷却 器系统的控制处理。
图9图解了本发明的HAT控制处理的启动控制处理的一个实施例。所述 启动控制处理包含一个或多个压缩机的启动，以使系统从不活动或者关闭状 态转变到活动或者工作状态。处理通过在步骤902确定是否所有的压缩机(以 及对应的电动机和逆变器)都停止(off)、不活动或者关闭而开始。如果压缩 机之一在步骤902活动或者工作，则处理返回到图8的步骤802以进一步监 控系统条件，因为由于一个或多个压缩机是工作的因而不需要启动处理。接 着，当在步骤902内确定所有的压缩机不活动或者停止，即所述压缩机不工 作后，启动控制处理确定来自蒸发器的剩余冷却液体温度(LCHLT)是否大 于设定点温度加预定偏移或者控制范围。所述预定偏移提供了在设定点温度 周围的控制区域，即期望的LCHLT,以防止响应于系统条件的4艮小的改变而 对冷却器系统进行频繁调整。
优选的，用户可编程或者设置所述预定设定点温度和预定偏移，但是应 当明白，也可以将所述预定设定点温度和预定偏移编程到系统内。所述预定
60 。F之间的范围内。所述预定设定点温度在将要冷却水时优选地在大约40 。F
和大约55 °F之间，而在将要开始冷却乙二醇混合物时最好在大约i5 。F和大 约55。F之间。预定偏移可以在大约士l 。F和大约士5 。F之间的范围内，并且 优选地在大约士1.5 。F和大约±2.5 。F之间。
如果在步骤904 LCHLT大于设定点温度加上预定偏移，则在步骤906指 定启动所有的压缩机。在高环境空气温度条件期间指定启动所有的压缩机， 以减少压缩才几循环和压缩才几启动过程，这两者都包括在系统已经启动并且工 作后，停止系统任何工作的压缩机。而且，在高环境温度条件下，冷却器系 统具有减少的冷却容量，由此允许启动大量的压缩机，而不产生在较低环境 温度条件下可能发生的过量的容量。如果在步骤904 LCHLT不大于设定点温 度加上预定偏移，则处理返回到图8的步骤802以进一步监控系统条件。在 指定启动所有的压缩机后，在步骤908测试压缩机，以确定是否可以启动或 者操作压缩机。在步骤908，控制面板110优选地可以根据防止压缩机启动 的内部压缩机控制或者信号(例如存在"不允许运行"信号，压缩机已经故 障或者压缩机被锁定)，或者根据与在系统内的问题或者限制相关的其他系统 控制或者信号(例如，系统开关已经关闭，系统已经故障，系统已经锁定， 或者系统反再循环定时器活动)，确定压缩机是否不能启动或操作，或者所述 压缩机是否不能工作。如果在步骤908不能启动所有的压缩机，则处理返回 到图8的步骤802以进一步监控系统条件。
一旦确定能够启动或者操作一个或多个压缩机，则那些压缩机在步骤910 启动，并且以对应于由VSD输出的最小频率的频率操作。由VSD输出的最 小频率取决于室外环境温度。VSD最好具有用于小于或者等于第一环境温度 设定点的所有环境温度的第一(低)最小频率。第一环境温度设定点最好在 大约105 。F和大约115 。F之间。随后VSD的最小频率在环境温度上升到大 于第一环境温度设定点时升高到在第二环境温度设定点的第二(高)最小频 率。第二环境温度设定点优选地在大约120 。F和大约130 。F之间。由VSD 输出的用于压缩机工作的最小频率可以在从大约15 Hz到大约120 Hz的范 围，并且对于第一最小频率优选地是大约50Hz，对于第二最小频率优选地是 大约95 Hz。应当明白，VSD可能能够提供比压缩机工作所需要的最小频率 输出更小的最小频率输出。另外，在步骤910,将加载定时器和卸载定时器 都设置一预定启动时间。所述预定启动时间可以在从大约10秒到大约60秒 的范围，并且最好是大约30秒。下面参见图11-13来提供加载和卸载定时器
的操作的另外的讨论。当在步骤910启动压缩机后，处理返回到图8的步骤
802，以再一次开始所述处理，并且监控系统条件。
图10图解了本发明的HAT控制处理的优选启动控制处理。该启动控制 处理包含启动或者重启一个或多个压缩机以将系统vMv不活动或者关闭状态 转变到活动或工作状态。该处理通过在步骤902确定是否所有的压缩机都停 止、不活动或者关闭而开始。如果所述压缩机之一在步骤902是活动的或者 工作的，则处理返回到图8的步骤802以进一步监控系统条件。接着，当在 步骤902内确定所有的压缩机都不活动或者停止，即所述压缩机不工作后， 启动控制处理在步骤904确定是否来自蒸发器的剩余冷却液体温度(LCHLT ) 大于设定点温度加预定偏移或者控制范围。
如果在步骤904 LCHLT不大于设定点温度加上预定偏移，则处理返回到 图8的步骤802以进一步监控系统条件。但是，如果在步骤904， LCHLT大 于设定点温度加上预定偏移，则在步骤906指定启动所有的压缩机。在指定 启动所有的压缩机后，在步骤908测试所述压缩才几，以确定是否可以启动或 者操作压缩机。如果在步骤908不能启动所有的压缩机，则处理返回到图8 的步骤802，以进一步监控系统条件。
一旦确定能够启动或者操作一个或多个压缩机，则所述控制进行到步骤 1010，以确定在高环境重启模式还是正常启动模式启动压缩机。下面参见图 12更详细地讨论了高环境重启模式。如果不在高环境重启模式内启动压缩机， 即在正常的启动模式中启动压缩机，则控制进行到步骤901,并且以对应于 由VSD输出的最小频率的频率启动或者操作压缩机，所述最小频率基于室外 的环境温度。然而，如果要在高环境重启模式下重启压缩机，则控制进行到 步骤1014，并且以对应于所述高环境启动频率的频率来启动和操作压缩机。 所述高环境启动频率被计算为"当前"VSD频率(即紧邻在开始高环境重启 之前的VSD频率)乘以先前启用的压缩机的数量(即紧邻在开始高环境重启 之前的工作的压缩机的数量)并且除以被启用或者启动的压缩机的数量。高 环境启动频率的计算用于提供在启动高环境重启模式之前存在的VSD的相 同"总Hz"输出，同时作为高环境重启的结果操作在系统内的增加数量的压 缩机。另外，在步骤901或者1014两者，加载定时器和卸载定时器都被设置 预定的启动时间。在步骤901或者1014内启动压缩机后，处理返回到图8的 步骤802,以再一次开始处理，并且监控系统条件。
图11图解了用于本发明的HAT控制处理的系统加载控制处理的一个实 施例。系统加载控制处理包含响应于在系统上的增加的负载或者需要启动 或者开始一个或多个压缩机，或者响应于在系统上的增加的负载或者需要而 增大来自对所述压缩机供电的VSD的输出频率，以便增加压缩机的输出容 量。处理在步骤1102通过确定加载定时器或者计数器是否已经完成了其计数 而开始。如果加载定时器还没有完成其计数，则所述系统不加载任何压缩机， 并且返回到图8的步骤802，以进一步监控系统条件，直到加载定时器结束 或者系统条件改变。所述加载定时器用于给予系统足够的时间来响应启动或 停止压缩机或者增大或减小向所述压缩机和它们各自的电动机供电的VSD
的输出频率的先前控制指令。
在加载定时器已经完成了其计数后，系统加载控制处理然后在步骤1104 确定向压缩机供电的VSD输出频率是否小于最大VSD输出频率。VSD最大 输出频率可以在120Hz和300Hz之间的范围内，并且最好是200Hz。但是， 应当明白，VSD可以具有任何适当的最大输出频率。如果VSD输出频率等 于最大VSD输出频率，则控制处理在步骤1106指定先前的被启用的压缩机 的数量等于当前的被启动的压缩机的数量。接着，在步骤1108内，启用当前 未工作的任何压缩机，并且将所有的压缩机设置为以高环境启动频率工作。 控制然后返回到图8的步骤802，以进一步监控系统条件。在本发明的替代 实施例内，可以添加额外的步骤来确定是否存在当前未工作的、能够工作的 任一压缩机，这个步骤类似于图12内的步骤1204。如上所述，将高环境启 动频率计算为"当前"VSD频率(即紧邻在启动剩余的压缩机前的VSD频 率)乘以先前被启用的压缩机的数量(即紧邻在启动剩余的压缩机前工作的 压缩机的数量)，并且除以正被启用或者启动的压缩机的数量。
如果在步骤1104VSD输出频率小于最大VSD输出频率，则在步骤1110 查看或者评估压缩机和它们的对应制冷电路，以确定是否有任何一个在负载 限制模式中工作。负载限制模式用于通过当存在特定的预定参数或者条件时 卸载压缩机来防止对于压缩机和对应的制冷电路的损害。如果没有压缩机或 者对应的制冷电路在负载限制模式中工作，则在步骤1114,控制VSD以便以 等于当前的输出频率加上预定增加量的增大的VSD输出频率来对压缩机供 电。所述预定增加量可以在大约0.1 Hz和大约25 Hz之间，并且最好在大约 O.lHz和大约1Hz之间。优选地，可以通过^^莫糊逻辑控制器或者控制技术来
计算所述预定增加量，但是，可以使用任何适当的控制器或者控制技术，例
如PID控制。可以将被增大的VSD输出频率增大到最大VSD输出频率。另 外，在步骤1114,加载定时器和卸载定时器都纟皮设置预定的调整时间。该预 定调整时间可以在从大约1秒到大约10秒的范围内，并且最好是大约2秒。 一旦压缩机被调整到它们的新工作VSD频率，则处理返回到图8的步骤802， 以进一步监控系统条件。
向回参见步骤1110,如果控制处理确定一个或多个压缩机和对应的制冷 电路在负载限制模式中工作，则在步骤1112评估LCHLT,以确定LCHLT是 否在超过预定的负载限制时间段的时间内大于设定点温度加上预定偏移。所 述预定负载限制时间段可以在从大约1分钟到大约IO分钟的范围内，并且最 好是大约5分钟。如果在步骤1112， LCHLT在预定的负载限制时间段内大 于设定点温度加上预定偏移，则所述处理进行到步骤1108，以启动任何未工 作的压缩机，因为工作的压缩机不能满足负载，并且它们的输出受到在负载 限制模式内工作了延长的时间段的限制。如果在步骤1112 LCHLT未在预定 的负载限制时间段内大于设定点温度加上预定偏移，则处理返回到图8的步 骤802,以进一步监控系统条件，并且向工作在负载限制模式内的一个或多 个压缩机提供校正任何问题和恢复正常操作的机会。
图12图解了用于本发明的HAT控制处理的系统加载控制处理的一个优 选实施例。系统加载控制处理包含响应于在系统上的增加的负载或者需要 启动或者开始一个或多个压缩机，或者响应于在系统上的增加的负载或者需 要而增大来自对所述压缩机供电的VSD的输出频率，以便增加压缩机的输出 容量。处理在步骤1102通过确定加载定时器或者计数器是否已经完成了其计 数而开始。如果加载定时器还没有完成其计数，则所述系统不加载任何压缩 机，并且返回到图8的步骤802，以进一步监控系统条件，直到加载定时器 结束或者系统条件改变。
在加载定时器已经完成了其计数后，系统加载控制处理然后在步骤1204 确定是否存在当前未工作的、能够工作的任一压缩机。如果存在当前未工作 的任何压缩机，则控制处理在步骤1106指定被启用的压缩机的先前数量等于 被启用的压缩机的当前数量。接着，在步骤1206,评估压缩机的环境空气温 度和排出压力(DP),以确定环境空气温度是否大于预定温度，并且DP是否 大于任何压缩机的预定的DP阈值。DP阈值被计算为"当前，，VSD频率乘以
9并且除以25加上1450。 VSD频率和DP阈值都是x10的4各式。所述预定温 度可以在从大约90 。F到大约120 。F的范围，并且最好是大约105 。F。
如果在步骤1206环境空气温度大于预定温度，并且DP大于任何压缩机 的DP阈值，则所述处理进行到步骤1208,以启动高环境温度重启处理。高 环境温度重启处理斜坡降低(ramp down),然后使所有工作的压缩机不活动 (inactive)。另夕卜，当正在关闭压缩机时，在VSD内的DC链路总线仍然被充 电或者是活动的。DC链路总线的充电使得重启压缩机能够有较快的响应时 间。最后，标记或者其他适当的通知技术用于表示在图IO的启动处理的步骤 1010需要高温重启。所述处理然后返回到图8的步骤802,以进一步监控系 统条件，并且开始在高环境温度模式中重启压缩机。如果在步骤1206,环境 空气温度小于预定温度和DP小于任何压缩机的DP阈值中的一个或两者成 立，则所述处理进行到步骤1108。在步骤1108，当前未工作的任何压缩机被 启用，并且压缩积4皮:没置为以高环境启动频率工作，并且控制返回到图8的 步骤802，以进一步监控系统条件。
向回参见步骤1204，如果所有的压缩机当前正在工作，则在步骤1114 确定向压缩机供电的VSD输出频率是否小于最大VSD输出频率。如果VSD 输出频率等于最大VSD输出频率，则处理返回到图8的步骤802,以进一步 监控系统条件，因为系统不能产生额外的容量。但是，如果VSD输出频率小 于最大VSD输出频率，则在步骤1110,查看和评估所述压缩机和它们对应的 制冷电路，以确定是否任何压缩机工作在负载限制模式中。如果没有压缩机 或者对应的制冷电路工作在负载限制模式中，则在步骤1114，控制VSD,以 便以等于当前输出频率加上预定增加量的增大的VSD输出频率向压缩机供 电。预定增加量可以在大约0.1 Hz和大约25 Hz之间，并且最好在大约0.1 Hz 和大约lHz之间。优选地，通过模糊逻辑控制器或者控制技术来计算所述预 定增加量，但是，可以使用任何适当的控制器或控制技术，例如PID控制。 所述增大的VSD输出频率可以被增大到达到最大VSD输出频率。另外，在 步骤1114,加载定时器和卸载定时器都被设置一预定的调整时间。 一旦压缩 机被调整到它们的新的工作VSD频率，则处理返回到图8的步骤802，以进 一步监控系统条件。向回参见步骤1110，如果控制处理确定一个或多个压缩 机和对应的制冷电路正工作在负载限定模式中，则加载定时器和卸载定时器 都被设置所述预定的调整时间，并且处理返回到图8的步骤802以进一步监
控系统条件。
图13图解了用于本发明的HAT控制处理的任何实施例的系统卸载控制 处理。所述系统卸载控制处理包含响应于系统的降低的负载或者需要来停 用或者关闭一个或多个压缩机，或者响应于系统的减少的负载或者需要减少 来自向压缩机供电的VSD的输出频率，以便减少压缩机的输出容量。所述处 理在步骤1302通过确定卸载定时器或者计数器是否已经完成了其计数而开 始。如果卸载定时器还没有完成其计数，则所述系统不卸载任何压缩机，并 且返回到图8的步骤802，以进一步监控系统条件，直到卸载定时器结束或 者系统条件改变。
卸载定时器用于给予系统足够的时间来响应先前的控制指令，该控制指 令停止压缩机或者增大或减少向所述压缩机和它们各自的电动机供电的VSD
的输出频率。在卸载定时器已经完成了其计数后，压缩机卸载控制处理然后 在步骤1304确定VSD输出频率是否大于最小VSD频率，该最小频率取决于 室外环境温度。如果VSD的输出频率不大于最小VSD频率，则在步骤1306 评估LCHLT,以确定LCHLT是否在超过预定的时间段的时间内小于设定点 温度减去预定偏移。预定时间段可以在从大约IO秒到大约60秒的范围，并 且最好是大约30秒。如果在步骤1306 LCHLT在所述预定的时间段内小于设 定点温度减去预定偏移，则处理在步骤1310开始所有工作的压缩机和一个或 多个对应的制冷系统的关闭处理，并且处理结束。在步骤1306使用预定时间 段是用于防止系统的短循环，并且用于确认负载足够低来验证整个系统被关 闭。如果LCHLT在预定的时间段内小于设定点温度减去预定偏移，则关闭压 缩机，因为系统已经完成了其操作目的，即达到设定点温度，并且取决于在 冷却器内的液体的凝固点，以便可能避免由于具有太低的LCHLT而损害所述 压缩机或者对应的制冷电^各。如果在步骤1306 LCHLT在预定的时间段内不 小于设定点温度减去预定偏移，则所述处理返回到步骤802，以进一步监控。 如果在步骤1304中VSD的输出频率大于最小VSD频率，则在步骤1312 中控制VSD以便以与当前输出频率减去预定减少量相等的减小的VSD输出 频率向压缩机供电。所述预定减少量可以在大约0.1 Hz和大约25 Hz之间， 并且最好在大约0.1 Hz和大约1 Hz之间。最好通过^^莫糊逻辑控制来计算所述 预定的减少量，但是可以使用任何适当的控制，例如PID控制。所述减小的 VSD输出频率可以被减小到最小VSD输出频率。另外，在步骤1312，加载定时器和卸载定时器都被设置预定调整时间。预定调整时间可以在从大约1 秒到大约10秒的范围内，并且最好是大约2秒。 一旦压缩机被调整到它们的
新的工作VSD频率，则处理返回到图8的步骤802以进一步监控系统条件。 虽然上述的控制处理讨论了在高环境温度条件下通过调整提供到电动机 的VSD的输出频率来控制系统容量，但是应当明白，也可以调整VSD的输 出电压来控制系统容量。在上述的控制处理内，优选地，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轮廓的负载 (诸如螺旋式压缩机)的、电动机操作的恒定通量(flux)或者恒定的volts/Hz 模式要求提供到电动机的频率的任何增大或者减小与被提供到电动机的电压 的对应增大或者减小匹配。例如，当四电才及感应电动才几以其额定电压的两倍 和其额定频率的两倍工作时，可传递其额定输出马力和速度的两倍。当处于 恒定通量或者恒定volts/Hz模式时，电动机的电压的任何增大导致电动机的 输出马力的对等的增大。类似地，电动机的频率的任何增大导致电动机的输 出速度的对等增大。
尽管已经结合优选实施例描述了本发明，但本领域的技术人员将理解， 在不脱离本发明的范围的情况下，可以进行各种改变和将其元件替换为等价 物。此外，可进行许多变化，以使特定的情形或材料适合于本发明的示教， 而不脱离本发明的实质范围。因此，本发明不是想要限于这里描述的、作为 为执行本发明所构思的最佳模式而公开的特定实施例，而是要包括落入所附 权利要求的范围内的所有实施例。
权利要求
1.一种用于控制具有多个压缩机的冷却器系统的容量的方法，所述方法包括步骤提供具有多个逆变器的可变速度驱动器，其中，每个逆变器被配置为向多个压缩机的对应电动机供电；测量环境空气温度；响应于环境空气温度小于第一预定温度，用容量控制程序控制所述可变速度驱动器；并且响应于环境空气温度大于第二预定温度，用高环境空气温度容量控制程序控制所述可变速度驱动器，所述高环境空气温度容量程序被配置为覆盖所述容量控制程序，并且在高环境空气温度条件下提供改善的冷却器系统控制。
2. 根据权利要求l的方法，其中，所述第二预定温度比所述第一预定温 度大预定偏移温度。
3. 根据权利要求2的方法，其中，所述第二预定温度等于或者大于大约 95 。F，并且所述预定偏移温度在大约1 。F和大约10 。F之间。
4. 根据权利要求l的方法，还包括步骤停止所述高环境空气温度容量 控制程序，并且响应于环境空气温度小于第二预定温度减去预定偏移而以所 述容量控制程序恢复操作。
5. 根据权利要求l的方法，其中，所述高环境温度容量控制程序包括步骤监控所述冷却器系统的至少一个工作条件；根据至少一个被监控的工作条件和多个压缩机处于不活动状态，响应于 提供输出容量的确定而执行系统启动处理；根据所述至少一个被监控的工作条件，响应于增加输出容量的确定而执 行系统加载处理；并且根据所述至少一个被监控的工作条件，响应于减少输出容量的确定而执 -阡系统卸载处理。
6. 根据权利要求5的方法，其中，所述执行系统启动处理的步骤包括 确定冷却的液体温度是否大于设定点温度加上偏移温度； 响应于冷却的液体温度大于设定点温度加上偏移温度的确定，指定要启 动的多个压缩机；确定是否所述多个压缩机中的每个压缩机能够启动；并且启动所述多个压缩机中每一个被确定为能够启动的压缩机。
7. 根据权利要求6的方法，其中，启动所述多个压缩机的每一个压缩机 的步骤包括以预定频率操作用于对应的压缩机的多个逆变器中的一个逆变器。
8. 根据权利要求7的方法，其中，所述预定频率取决于所述环境空气温度。
9. 根据权利要求5的方法，其中，执行系统加载处理的步骤包括 确定所述多个逆变器的工作频率是否小于最大逆变器频率；并且 响应于所述多个逆变器的工作频率小于最大逆变器频率的确定，将所述多个逆变器的工作频率增大预定的频率量。
10. 根据权利要求9的方法，其中，执行系统加载处理的步骤包括 确定当前未工作的多个压缩机中的任一压缩机是否能够启动；并且 响应于不存在当前未工作的、能够启动的压缩机的确定，执行确定所述多个逆变器的工作频率是否小于最大逆变器频率的步骤。
11. 根据权利要求10的方法，其中，执行系统加载处理的步骤包括 确定在所述多个压缩机中的任一压缩机上的排出压力是否大于预定的排出压力；确定所述环境空气温度是否大于预定环境温度；并且 响应于存在当前未工作的、能够启动的压缩机的确定、在所述多个压缩机中的任一压缩机上的排出压力大于预定排出压力的确定、和所述环境空气温度大于预定环境温度的确定，启动重启处理。
12. 根据权利要求ll的方法，其中，执行系统加载处理的步骤包括 响应于在所述多个压缩机中的任一压缩机上的排出压力小于预定排出压力的确定、或者所述环境空气温度小于预定环境温度的确定，启动当前未工 作的、能够启动的所有压缩机；并且以预定的频率来操作用于对应的压缩机的多个逆变器。
13. 根据权利要求12的方法，其中，所述预定频率是所述多个逆变器的 工作频率乘以先前工作的压缩机的数量与要工作的压缩机的数量相除的比
14. 根据权利要求9的方法，其中，执行系统加载处理的所述步骤包括 响应于多个逆变器的工作频率不小于最大逆变器频率的确定，启动当前未工作的所有压缩机；并且以预定的频率操作用于对应的压缩机的所述多个逆变器。
15. 根据权利要求14的方法，其中，所述预定频率是所述多个逆变器的 工作频率乘以先前工作的压缩机的数量与先前工作的压缩机的数量加上要启 动的压缩机的数量相除的比率。
16. 根据权利要求5的方法，其中，执行系统卸载处理的步骤包括确 定所述多个逆变器的工作频率是否大于最小逆变器频率。
17. 根据权利要求16的方法，其中，执行系统卸载处理的步骤包括响 应于所述多个逆变器的工作频率大于最小逆变器频率的确定，将所述多个逆 变器的工作频率减小预定的频率量。
18. 根据权利要求16的方法，其中，执行系统卸载处理的步骤包括 确定冷却的液体温度是否在一预定的时间段内小于设定点温度减去偏移温度；并且响应于所述多个逆变器的工作频率不大于最小逆变器频率的确定和冷却 的液体温度在预定的时间段内小于设定点温度减去偏移温度的确定，停止所 述多个逆变器中任何工作的逆变器。
19. 根据权利要求18的方法，其中，所述最小逆变器频率取决于所述环 境空气温度。
20. —种多压缩机冷却器系统，包括多个压缩机，所述多个压缩机中的每个压缩才/L由对应的电动才几驱动，并 且所述多个压缩机被并入至少一个制冷电路，每个制冷电路包括在闭合的制 冷回路内连接的所述多个压缩机的至少一个压缩机、冷凝器装置和蒸发器装置；可变速度驱动器，用于向所述多个压缩机的对应的电动机供电，所述可变速度驱动器包括转换器级、DC链路级和逆变器级，所述逆变器级具有多个 逆变器，每个逆变器并联电连接到DC链路级，并且每个逆变器向所述多个 压缩才几的对应电动才几供电；以及控制面板，用于控制可变速度驱动器以从所述多个压缩机产生预先选择 的系统容量，所述控制面板被配置为响应于环境空气温度小于第一预定温度 而以容量控制程序来控制所述可变速度驱动器，并且响应于环境空气温度大 于第二预定温度而以高环境空气温度容量控制程序来控制所述可变速度驱动 器，所述高环境空气温度容量控制程序被配置为在高环境空气温度条件下提 供改善的冷却器系统控制。
21. 根据权利要求20的多压缩机冷却器系统，其中，所述第二预定温度 比所述第 一预定温度大预定偏移温度。
22. 根据权利要求21的多压缩机冷却器系统，其中，所述第二预定温度 等于或者大于大约95 。F，并且所述预定偏移温度在大约1 。F和大约10 。F之间。
23. 根据权利要求20的多压缩机冷却器系统，还包括 用于监控冷却器舉统的至少一个工作条件的部件；以及 所述高环境空气温度容量控制程序包括用于根据至少一个被监控的工作条件来确定所述多个压缩机中的容 量调整的手段；系统启动处理，用于启动所述多个压缩^L，该系统启动处理响应于 增加输出容量的确定而执行；系统加载处理，用于增加所述多个压缩机的输出容量，该系统加载 处理响应于增加输出容量的确定而执行；以及系统卸载处理，用于减少所述多个压缩机的输出容量，该系统卸载 处理响应于减少输出容量的确定而执行。
24. 根据权利要求23的多压缩机冷却器系统，其中，所述系统启动处理 包括所述多个逆变器的预定启动频率，所述预定启动频率基于所述环境空气温度o
25. 根据权利要求23的多压缩机冷却器系统，其中，所述系统加载处理 包括用于重启所述多个压缩机的重启处理，其中响应于存在当前未工作的、 能够启动的压缩机的确定、所述多个压缩机中的任何压缩机上的排出压力大 于预定排出压力的确定、和所述环境空气温度大于预定环境温度的确定，执 行重启处理。
26. 根据权利要求23的多压缩机冷却器系统，其中，所述系统卸载处理 包括用于停止所述多个压缩机的关闭处理，其中响应于多个逆变器的工作频 率不大于最小逆变器频率的确定、和冷却的液体温度在一预定的时间段内小于设定点温度减去偏移温度的确定，执行所述关闭处理。
27.根据权利要求20的多压缩机冷却器系统，其中，所述多个逆变器具 有最小工作频率，所述最小工作频率基于所述环境空气温度。
全文摘要
本发明提供了一种用于多压缩机液体冷却器系统的容量控制算法，其中，控制工作中的压缩机的速度和数量以便获得剩余液体温度设定点。响应于冷却器系统内的负载的增加，所述算法确定是否应当启动一个压缩机，并且当启动一个附加的压缩机时调整所有工作的压缩机的工作速度。响应于其中多个压缩机工作的冷却器系统内负载的减少，所述算法确定是否应当断开一个压缩机，并且当断开一个压缩机时，其调整所有剩余的工作的压缩机的工作速度。
文档编号F25B49/02GK101356411SQ200680050386
公开日2009年1月28日 申请日期2006年11月3日 优先权日2005年11月3日
发明者柯蒂斯·C·克兰 申请人:约翰逊控制技术公司