專利名稱：多區(qū)制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)的控制的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請大體而言涉及制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)，且更特定而言涉及用于控制與具有至少兩個溫度控制區(qū)的氣候控制空間相關(guān)聯(lián)的制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)的操作的方法。
背景技術(shù)：
制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)是本領(lǐng)域中熟知的且通常用于調(diào)節(jié)要供應(yīng)到住宅、辦公樓、 醫(yī)院、學(xué)校、餐館或其它場所內(nèi)的氣候控制舒適區(qū)的空氣。制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)也通常用于制冷供應(yīng)到商業(yè)機構(gòu)中的陳列柜、售貨機、冷凍柜、冷室或其它易腐/冷凍產(chǎn)品儲存區(qū)域的空氣。制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)也通常用于運輸制冷系統(tǒng)中以制冷供應(yīng)到卡車、拖車、集裝箱或類似物的溫度控制貨物空間的空氣以由貨車、火車、輪船或聯(lián)合運輸來運輸易腐/冷凍物品。結(jié)合運輸制冷系統(tǒng)使用的制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)通常經(jīng)受更苛刻的操作條件，這歸因于很寬的操作負載條件范圍和很寬的室外環(huán)境條件，制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)必須在這些條件下操作以維持貨物空間內(nèi)的產(chǎn)品在所需溫度。貨物需要被控制的所需溫度也可在很寬范圍變化，這取決于待保存的貨物性質(zhì)。制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)不僅必須具有充分的容量和制冷劑充注量以迅速地下拉在環(huán)境溫度下加載到貨物空間內(nèi)的產(chǎn)物的溫度，而且還必須在運輸期間維持穩(wěn)定產(chǎn)品溫度時以過量制冷劑充注量高效地在低負載下操作。在運輸制冷應(yīng)用中，制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)需要產(chǎn)生充分的冷卻來冷卻貨物空間到預(yù)選的設(shè)置點溫度。對于易腐食品，貨物空間將被冷卻到略高于0°c (32下)至高達大約 300C (86下)的設(shè)置點溫度，這取決于被運輸?shù)奶囟ㄒ赘称?。但是，對于冷凍食品，貨物空間將被冷卻到低于0°c (32 °F)至低至-20°C (-4 °F)或更低的設(shè)置點溫度，這取決于被運輸?shù)奶囟ɡ鋬鍪称?。由于這種寬范圍的產(chǎn)品溫度要求，卡車、拖車、集裝箱或類似物的貨物空間通常為容納諸如水果或蔬菜的易腐產(chǎn)品或者諸如肉或海鮮食品的冷凍產(chǎn)品的單個隔室。因此，大多數(shù)制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)響應(yīng)于單個設(shè)置點溫度進行簡單地控制。

發(fā)明內(nèi)容
在本發(fā)明的一方面，提供一種控制制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)的方法，該制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)用于冷卻具有多個溫度控制區(qū)的溫度控制空間。制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)包括制冷劑回路，由壓縮裝置使制冷劑質(zhì)量流量循環(huán)通過該制冷劑回路。該方法包括以下步驟響應(yīng)于所述多個溫度控制區(qū)的總體冷卻需求來控制通過制冷劑回路的制冷劑質(zhì)量流量以提供制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)的冷卻容量；以及，在該多個溫度控制區(qū)之間選擇性地分配該制冷劑質(zhì)量流量。該方法還可包括以下步驟根據(jù)與該多個溫度控制區(qū)的每個相應(yīng)區(qū)相關(guān)聯(lián)的傳感溫度與相關(guān)設(shè)置點溫度之間的差來估計該多個溫度控制區(qū)的每個相應(yīng)區(qū)的冷卻需求?？刂浦评鋭┵|(zhì)量流量的步驟可包括提供變速壓縮裝置；以及，響應(yīng)于與該多個溫度控制區(qū)的每個相應(yīng)區(qū)相關(guān)聯(lián)的傳感溫度與相關(guān)設(shè)置點溫度之間的相應(yīng)溫差之和來選擇性地改變變速壓縮裝置的操作速度。確定變速壓縮裝置的所需操作速度的步驟可包括通過具有抗飽和性的PI控制器處理相應(yīng)溫差。PI控制器可包括積分時間調(diào)諧參數(shù)，其為與該多個溫度控制區(qū)的每一個相關(guān)聯(lián)的一組相應(yīng)積分時間調(diào)諧參數(shù)的區(qū)體積加權(quán)平均數(shù)。在該多個溫度控制區(qū)之間選擇性地分配該制冷劑質(zhì)量流量的步驟可包括響應(yīng)于與該多個溫度控制區(qū)中的每個相應(yīng)區(qū)相關(guān)聯(lián)的設(shè)置點溫度選擇性地在該多個溫度控制區(qū)之間分配該制冷劑質(zhì)量流量。在實施例中，具有最低設(shè)置點溫度的溫度控制區(qū)被指定接收制冷劑質(zhì)量流量的最大部分。在實施例中，一個溫度控制區(qū)被手動地指定接收制冷劑質(zhì)量流量的最大部分。在本發(fā)明的一方面，提供一種制冷系統(tǒng)，其包括具有多個溫度控制區(qū)的貨物空間、 制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)和系統(tǒng)控制裝置。該制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)具有制冷劑回路，該制冷劑回路包括壓縮裝置，其用于循環(huán)制冷劑質(zhì)量流量通過該制冷劑回路；多個蒸發(fā)器，其中至少一個蒸發(fā)器與該多個溫度控制區(qū)中的每一個相關(guān)聯(lián)，來自該多個溫度控制區(qū)中相關(guān)聯(lián)的一個區(qū)的空氣流量循環(huán)通過第一蒸發(fā)器與制冷劑質(zhì)量流量的一部分成熱交換關(guān)系；多個液體流量控制閥，其中一個液體流量控制閥安置于制冷劑回路中與該多個蒸發(fā)器中的每一個在操作上相關(guān)聯(lián)用于調(diào)節(jié)通過它的制冷劑流量。該系統(tǒng)控制裝置響應(yīng)于該多個溫度控制區(qū)的總體冷卻需求來控制壓縮裝置的制冷劑質(zhì)量流量輸出以提供該制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)的冷卻容量，且在該多個溫度控制區(qū)之間選擇性地分配該制冷劑質(zhì)量流量。在本發(fā)明的一方面，提供一種運輸制冷系統(tǒng)，其包括貨物空間，該貨物空間具有限定第一溫度控制區(qū)的第一隔室和限定第二溫度控制區(qū)的第二隔室；制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)和系統(tǒng)控制裝置。制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)具有制冷劑回路，該制冷劑回路包括可變?nèi)萘繅嚎s裝置，其用于循環(huán)制冷劑質(zhì)量流量通過該制冷劑回路；第一蒸發(fā)器，來自第一溫度控制區(qū)的空氣流量循環(huán)通過該第一蒸發(fā)器與制冷劑質(zhì)量流量的第一部分成熱交換關(guān)系；第二蒸發(fā)器， 來自第二溫度控制區(qū)的空氣流量循環(huán)通過該第二蒸發(fā)器與制冷劑質(zhì)量流量的第二部分成熱交換關(guān)系；第一液體流量控制閥，其安置于制冷劑回路中用于調(diào)節(jié)通過第一蒸發(fā)器的制冷劑流量；以及，第二液體流量控制閥，其安置于制冷劑回路中用于調(diào)節(jié)通過第二蒸發(fā)器的制冷劑流量。系統(tǒng)控制裝置響應(yīng)于第一溫度控制區(qū)和第二溫度控制區(qū)的總體冷卻需求來控制壓縮裝置的制冷劑質(zhì)量流量輸出以提供制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)的冷卻容量，且選擇性地控制第一液體流量控制閥的定位以控制傳遞到第一蒸發(fā)器的制冷劑質(zhì)量流量的第一部分的質(zhì)量流量，且選擇性地控制第二液體流量控制閥的定位以控制傳遞到第二蒸發(fā)器的制冷劑質(zhì)量流量的第二部分的質(zhì)量流量。在一實施例中，可變?nèi)萘繅嚎s裝置包括變速壓縮機。該變速壓縮機可由變速驅(qū)動馬達驅(qū)動，響應(yīng)于來自系統(tǒng)控制裝置的操作頻率信號，由變頻驅(qū)動器將電流以所需操作頻率供應(yīng)給變速驅(qū)動馬達。在一實施例中，第一液體流量控制閥和第二液體流量控制閥中的每一個包括具有完全打開位置與完全閉合位置的兩位置電磁閥。第一電磁閥和第二電磁閥的每一個可在完全打開位置與完全關(guān)閉位置之間進行脈沖寬度調(diào)制。


為了進一步理解本發(fā)明，現(xiàn)將參考本發(fā)明的下文的具體描述，具體描述將結(jié)合附圖來閱讀，在附圖中
圖1是與兩個溫度控制區(qū)相關(guān)聯(lián)的制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)的示范性實施例的示意圖； 圖2是用于確定壓縮裝置的所需速度的PI控制過程的示范性實施例的方塊圖； 圖3是呈現(xiàn)用于控制超前液體流量控制閥的定位的示范性方法的曲線說明； 圖4是呈現(xiàn)用于控制超前液體流量控制閥的定位的另一示范性方法的曲線說明； 圖5是用于生成具有兩個或兩個以上的單獨溫度控制區(qū)的系統(tǒng)的總系統(tǒng)溫度誤差的程序的過程流程圖。
具體實施例方式首先參看圖1，其描繪了運輸制冷系統(tǒng)的示范性實施例，運輸制冷系統(tǒng)包括制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)10，制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)10提供冷卻容量以冷卻在卡車、拖車、集裝箱或類似物內(nèi)的兩隔室制冷貨物空間100內(nèi)的空氣。貨物空間100被分成兩個分開且獨立的溫度控制區(qū)101、102，其可被冷卻到不同設(shè)置點溫度，由此可同時裝運兩種不同產(chǎn)品。舉例而言， 隔室101可容納易腐食品且可被冷卻到高于0°C (32 °F)的箱溫度，而隔室102可容納冷凍產(chǎn)品且被冷卻到低于0°C (32下)的箱溫度。盡管在圖1所描繪的示范性實施例中，貨物空間100被分成兩個隔室，其為兩個分開且獨立的溫度控制區(qū)；但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)10可易于適合結(jié)合三個或更多的分開且獨立的溫度控制區(qū)使用?，F(xiàn)參看圖1，制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)10包括制冷劑蒸氣壓縮裝置20、制冷劑散熱熱交換器30、第一制冷劑蒸發(fā)器40和與第一制冷劑蒸發(fā)器40在操作上相關(guān)聯(lián)的第一膨脹裝置45，第二制冷劑蒸發(fā)器50和與第二蒸發(fā)器在操作上相關(guān)聯(lián)的第二膨脹裝置55，這些部件由制冷劑管線互連成閉合制冷劑回路且布置成常規(guī)已知的制冷劑蒸氣壓縮循環(huán)。制冷劑管線2連接壓縮裝置20的排放出口與制冷劑散熱熱交換器30的制冷劑入口成制冷劑流動連通。制冷劑管線4連接制冷劑散熱熱交換器的制冷劑出口分別經(jīng)由分支管線如和4b與第一蒸發(fā)器和第二蒸發(fā)器的制冷劑入口成制冷劑流動連通。分支管線6a和6b分別將第一蒸發(fā)器40和第二蒸發(fā)器50的制冷劑出口連接到制冷劑管線6，制冷劑管線6連接成與壓縮裝置20的吸入口成制冷劑流動連通。制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)20可以亞臨界制冷劑循環(huán)操作且被充注相對高臨界溫度制冷劑，諸如但不限于，氫氯氟化碳(HCFC)，諸如R22，且更通常地氫氟碳(HFC)，諸如R134a、 R410A、R404A和R407C。在以亞臨界循環(huán)操作的制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)中，制冷劑散熱熱交換器30充當制冷劑蒸氣冷凝器，且冷凝器30以及蒸發(fā)器40、50以低于制冷劑臨界點的制冷劑溫度和壓力操作。替代地，制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)20可被充注相對低臨界溫度制冷劑，諸如二氧化碳。因為二氧化碳具有低臨界溫度，充注二氧化碳作為制冷劑的大多數(shù)制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)被設(shè)計成以跨臨界壓力范圍操作。在以跨臨界循環(huán)操作的制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)中，制冷劑散熱熱交換器30充當氣體冷卻器而非冷凝器，且以超過制冷劑臨界點的制冷劑溫度和壓力操作，而蒸發(fā)器40和50在亞臨界范圍以制冷劑溫度和壓力操作。壓縮裝置20包括可變?nèi)萘繅嚎s裝置，諸如變速壓縮裝置。在圖1所描繪的制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)20的示范性實施例中，壓縮裝置包括單個壓縮機，例如，封閉式或開放式的單級或多級往復(fù)式或旋轉(zhuǎn)式壓縮機，或者渦旋式壓縮機。但應(yīng)了解壓縮裝置20并不限于單個壓縮機實施例，而是可包括安置成串聯(lián)排列或并聯(lián)排列或者混合的并聯(lián)和串聯(lián)排列的多個壓縮機。壓縮裝置20由在操作上與壓縮裝置20相關(guān)聯(lián)的驅(qū)動馬達M驅(qū)動，且通過變頻驅(qū)動器觀供應(yīng)來自電源的交流電流。通過改變供應(yīng)到驅(qū)動馬達M的交流電流的頻率而改變壓縮裝置操作的速度從而控制壓縮裝置20的容量?？砂孀兤鞯淖冾l驅(qū)動器觀接收通常在50、55或60赫茲的線頻率的電流，選擇性地更改該頻率且輸出選定頻率的交流電流到驅(qū)動馬達。在本文所述的運輸制冷應(yīng)用中，電源包括由內(nèi)燃機12驅(qū)動的電流發(fā)生器22，內(nèi)燃機12諸如為與貨物空間100相關(guān)聯(lián)的卡車或拖車牽引機的發(fā)動機或者專用于驅(qū)動電流發(fā)生器22的單獨內(nèi)燃機。制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)20還包括第一液體流量控制閥60a和第二液體控制閥60b。 第一液體流量控制閥60a安置于制冷劑分支管線如中相對于第一膨脹裝置45的制冷劑流動在上游。第二液體流量控制閥60b安置于制冷劑分支管線4b中相對于第一膨脹裝置55 的制冷劑流動在上游。在本文所述的制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)20的示范性實施例中，第一流量控制閥60a和第二流量控制閥60b中的每一個包括兩位置電磁閥，兩位置電磁閥具有打開位置與關(guān)閉位置且可選擇性地定位于打開位置以允許通過它不受限制地流動，定位于關(guān)閉位置以防止通過它流動，且在打開位置與關(guān)閉位置之間選擇性地進行脈沖寬度調(diào)制以提供通過它的受限制的流動，其為打開位置流量的一定百分比的流量。但是，應(yīng)了解流量控制閥 60a、60b可替代地包括可選擇性地定位于完全關(guān)閉與完全打開之間的任何所需流動開口的流量控制閥。制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)10還包括系統(tǒng)控制裝置110，諸如微處理器控制器，其具有中央處理單元(CPU) 112、存儲器組114和輸入/輸出界面116。系統(tǒng)控制器110通過選擇性地控制壓縮機20、與冷凝器熱交換器盤管32相關(guān)聯(lián)的冷凝器風扇34、與第一蒸發(fā)器40 相關(guān)聯(lián)的蒸發(fā)器風扇44、與第二蒸發(fā)器50相關(guān)聯(lián)的蒸發(fā)器風扇M的操作和打開與關(guān)閉與第一蒸發(fā)器40相關(guān)聯(lián)的第一液體流量控制閥60a和與第二蒸發(fā)器50相關(guān)聯(lián)的第二液體流量控制閥60b來維持貨物空間中的所需溫度環(huán)境。舉例而言，當需要冷卻貨物空間內(nèi)的環(huán)境時，系統(tǒng)控制器110通過變頻驅(qū)動器28來控制來自電流發(fā)生器22 (或外部交流電源)到壓縮機驅(qū)動馬達M的交流電流以在所需操作速度啟動驅(qū)動馬達22且向壓縮機20提供動力。電流發(fā)生器(或者外部電源)也供應(yīng)電流用于向與冷凝器風扇34和蒸發(fā)器風扇44相關(guān)聯(lián)的馬達提供動力。為了便于控制制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)10的控制，控制器110還通過多個溫度傳感器和壓力換能器來監(jiān)視在制冷系統(tǒng)中各個點的操作參數(shù)，溫度傳感器和壓力換能器未圖示， 如在常規(guī)實踐中為諸如但不限于環(huán)境空氣溫度傳感器、壓縮機吸入壓力換能器、壓縮機吸入溫度傳感器、壓縮機排放壓力換能器、以及壓縮機排放溫度傳感器?？刂破?10還監(jiān)視返回空氣傳感器91，返回空氣傳感器91傳感從第一隔室101傳遞到第一蒸發(fā)器40內(nèi)的返回空氣流的溫度RATI。返回空氣溫度RATI指示限定于第一隔室101內(nèi)的第一溫度控制區(qū)內(nèi)的溫度，通常被稱作箱溫度?？刂破?10還監(jiān)視返回空氣傳感器92，返回空氣傳感器92傳感從第二隔室102傳遞到第二蒸發(fā)器50內(nèi)的返回空氣流的溫度RAT2。返回空氣溫度RAT2 指示限定于第二隔室102內(nèi)的第二溫度控制區(qū)內(nèi)的溫度，通常被稱作箱溫度。該系統(tǒng)控制裝置110響應(yīng)于限定于貨物空間100內(nèi)的多個溫度控制區(qū)的總體冷卻需求來控制通過制冷劑回路的制冷劑質(zhì)量流量以提供制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)10的冷卻容量；以及，在該多個溫度控制區(qū)之間選擇性地分配該制冷劑質(zhì)量流量。參看具有兩隔室貨物空間100的圖1的制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)10的特定實施例，系統(tǒng)控制裝置100根據(jù)在所傳感的返回空氣溫度RAT1、RAT2與相關(guān)設(shè)置點溫度RATlSP與RAT2SP之間的差來估計限定于隔室101、102內(nèi)的兩個溫度控制區(qū)的每個相應(yīng)區(qū)的冷卻需求，設(shè)置點溫度RATlSP與RAT2SP 分別與限定于第一隔室101內(nèi)的溫度控制區(qū)和限定于第二隔室102內(nèi)的第二溫度控制區(qū)的所需箱溫度相關(guān)聯(lián)。設(shè)置點溫度RAT1SP、RAT2SP代表估計的返回空氣溫度，其將指示分別容納于第一隔室101和第二隔室102內(nèi)的特定產(chǎn)品的所需產(chǎn)品儲存溫度維持在當前環(huán)境條件下。控制制冷劑質(zhì)量流量的步驟可包括提供變速壓縮裝置；以及，響應(yīng)于與該多個溫度控制區(qū)中每個相應(yīng)區(qū)相關(guān)聯(lián)的傳感溫度與相關(guān)設(shè)置點溫度之間的相應(yīng)溫差之和來選擇性地改變變速壓縮裝置的操作速度。舉例而言，第一隔室101可容納易腐食品且可被冷卻到高于0°C (32 °F)的箱溫度，諸如大約4°C (大約40 °F)或更高，而第二隔室102可容納冷凍產(chǎn)品且被冷卻到低于0°C (32下)的箱溫度，諸如大約-20°C (大約-4下)或更低。在圖1所描繪的制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)的示范性實施例中，壓縮裝置20是變速壓縮機且系統(tǒng)控制器Iio通過響應(yīng)于總體冷卻需求以改變壓縮機20的操作速度來控制制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)10的冷卻容量。為了確定所需操作速度，該系統(tǒng)控制裝置可通過PI控制例程來處理相應(yīng)傳感溫度數(shù)據(jù)RATI和RAT2，和設(shè)置點溫度RATlSP和RAT2SP，諸如圖2所示。如圖中所描繪的，對于每個溫度控制區(qū)，在加法器205、206處指示所傳感的返回空氣溫度RATI、RAT2的信號201、202分別作為負反饋加到指示相關(guān)聯(lián)的設(shè)置點溫度RATlSP與 RAT2SP的信號203、204以生成溫度誤差信號207、208。每當RATlSP大于RATI或者RAT2SP 大于RAT2時，分別通過將個體誤差信號207和208修剪(clip)到值0而保存每個箱的冷卻要求的估計值符號(sign)。然后分別使個體溫度誤差信號207、208乘以調(diào)諧常數(shù)KpI KP2 且然后在加法器209中相加以生成系統(tǒng)溫度誤差信號210。在圖5中作為過程流程圖示出用于生成具有兩個或更多的分開溫度控制區(qū)的系統(tǒng)的總系統(tǒng)溫度誤差210的此程序。然后通過PI控制器212來處理溫度誤差信號210，其中溫度誤差乘以比例參數(shù)Κρ， 其具有默認值1，以提供比例項信號211且乘以積分時間調(diào)諧參數(shù)Κρ/Τ”以提供積分項信號214，其在如圖2所示進一步處理之后以得到修正的積分項信號227，在加法器220中加到比例項信號211以提供輸出頻率信號U。然后，輸出頻率信號u通過限制電路230傳遞。 如果輸出頻率信號u在例如至少30赫茲的下限與例如不超過80赫茲的上限之間，限制電路230簡單地輸出所接收的頻率信號作為所需速度頻率信號Ud到變頻驅(qū)動器觀的逆變器電路M0。但是，如果輸出頻率信號u小于下限或大于上限，限制電路230調(diào)整輸出頻率信號分別至下限或上限，且輸出該限制的頻率信號作為所需速度頻率信號Ud到變頻驅(qū)動器觀的逆變器電路M0。變頻驅(qū)動器28更改經(jīng)由發(fā)生器22供應(yīng)的電流頻率以匹配所需速度頻率信號ud，
8且將現(xiàn)處于更改的頻率Ua的電流傳遞到驅(qū)動馬達M用于在與所需速度頻率信號Ud相當?shù)牟僮魉俣闰?qū)動壓縮機20。如果逆變器電路240傳感到驅(qū)動發(fā)生器觀的發(fā)動機正以每分鐘較低轉(zhuǎn)數(shù)(rpm)運轉(zhuǎn)，諸如怠速，該發(fā)生器將不能生成在所需速度頻率信號Ud下的適當電流，逆變器電路將根據(jù)發(fā)動機在其低rpm下能支持的減小的頻率水平限制所需速度頻率信號直到發(fā)動機恢復(fù)更高rpm操作。如圖2所描繪，PI控制器212可具有抗飽和特征。抗飽和特征包括反饋環(huán)路，其中通過從來自逆變器電路240輸出的實際頻率Ua減去來自PI控制器240輸出的頻率信號 u而在加法器222中生成的速度誤差信號221乘以抗飽和調(diào)諧參數(shù)V(NiXTi)，以產(chǎn)生修正的誤差信號223。PI控制器212的積分項信號214在加法器224中修正以向它加上誤差信號223。然后使如此修正的積分項通過積分器2 且被進一步修正的積分項信號227被加到比例項信號211以提供PI輸出頻率u，其作為輸入傳遞到限制器230。積分時間調(diào)諧參數(shù)Ti是與多個溫度控制區(qū)的每一個相關(guān)聯(lián)的一組相應(yīng)積分時間調(diào)諧參數(shù)的區(qū)體積加權(quán)平均數(shù)且由以下方程式定義
T1= (BV1 χ Ti I+ BV2Xlb)/(BV1 + BV2),
其中BV1是第一隔室的體積，BV2是第二隔室的體積，Til是與第一隔室相關(guān)聯(lián)的積分時間調(diào)諧參數(shù)且Ti2是與第二隔室相關(guān)聯(lián)的積分時間調(diào)諧參數(shù)。M是通常具有大約0. 9的值的抗飽和調(diào)諧參數(shù)。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)了解到每組調(diào)諧參數(shù)D(pl，Til]和[Kp2，Ti2]可使用常規(guī)控制調(diào)諧規(guī)則和特定隔室的識別設(shè)備轉(zhuǎn)移函數(shù)(plant transfer function)來計
笪弁。系統(tǒng)控制裝置110還在由隔室101、102限定的相應(yīng)溫度控制區(qū)之間選擇性地分配該制冷劑質(zhì)量流量。當壓縮機20運轉(zhuǎn)時，系統(tǒng)控制裝置110確保液體控制閥60a、60b中的至少一個處于完全打開位置。在兩隔室貨物布置中用于在第一蒸發(fā)器40與第二蒸發(fā)器50 之間分配制冷劑質(zhì)量流量的自動模式中，該系統(tǒng)控制裝置識別具有最低返回空氣溫度設(shè)置點的隔室被稱作滯后隔室且另一隔室被稱作超前隔室。如果僅一個隔室處于冷卻模式，那么系統(tǒng)控制裝置110將指定該隔室為滯后隔室。在以此自動控制模式分配該制冷劑質(zhì)量流量中，系統(tǒng)控制裝置110將與滯后隔室相關(guān)聯(lián)的流量控制閥60a、60b中相應(yīng)的一個定位于完全打開位置。然后系統(tǒng)控制裝置110將打開與超前隔室相關(guān)聯(lián)的流量控制閥60a、60b中的另一個到等效于完全打開的大約17%，但可使用小于100%完全打開的任何其它值，除非所傳感的超前隔室的返回空氣溫度等于或高于這樣的溫度值，即該溫度值等于該隔室的設(shè)置點返回空氣溫度加上指定的設(shè)置點偏差上限一半。前文所討論的控制在圖3中用曲線圖示出。當特定隔室處于冷卻模式時，也可通過手動指定該特定隔室為優(yōu)先隔室而管理由系統(tǒng)控制裝置110在兩個或更多隔室之間的制冷劑質(zhì)量流量的分配。在此情況下，當手動選擇的隔室處于冷卻模式時系統(tǒng)控制器110將總是指定該手動選擇的隔室為滯后隔室，且將指定另一隔室或者其它隔室中的每一個為超前隔室。如在自動模式，在以手動控制模式分配該制冷劑質(zhì)量流量中，系統(tǒng)控制裝置110將與滯后隔室相關(guān)聯(lián)的流量控制閥中相應(yīng)的一個定位于完全打開位置。然后系統(tǒng)控制器110將根據(jù)以下關(guān)系根據(jù)與滯后隔室相關(guān)聯(lián)的傳感的返回空氣溫度(RATlag)和其相關(guān)聯(lián)的返回空氣溫度設(shè)置點(SP)和相關(guān)聯(lián)的設(shè)置點溫度偏差上限(USL)和設(shè)置點溫度偏差下限(LSL)將與超前隔室相關(guān)聯(lián)的流量控制閥定位成等于完全打開位置的一定百分比Opening-d。在圖4中用曲線圖示出在此手動模式中用于與超前隔室相關(guān)聯(lián)的流量控制閥的開度的控制邏輯，其中特定隔室被手動地選為優(yōu)先隔室。雖然流量控制閥60a、60b可包括可連續(xù)地定位或選擇性地定位于完全關(guān)閉位置與完全打開位置之間的多個開度的電磁閥，在實施例中，流量控制閥60a、60b可包括具有完全關(guān)閉位置和完全打開位置的兩位置電磁閥，諸如脈沖寬度調(diào)制兩位置電磁閥。在此情況下，為了獲得等于通過完全打開位置的流量控制閥的流量的所需百分比的通過流量控制閥的所需流量，系統(tǒng)控制裝置110將在完全打開位置與完全關(guān)閉位置之間迅速地調(diào)制該流量控制閥以獲得通過該閥的所需制冷劑質(zhì)量流量。本文所用的術(shù)語只是出于描述目的，而不是限制目的。本文所公開的具體結(jié)構(gòu)和功能細節(jié)不應(yīng)被理解為具有限制意義，而是只是作為教導(dǎo)本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)用本發(fā)明的基礎(chǔ)。雖然參考附圖所示的示范性實施例特別地示出且描述了本發(fā)明，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)認識到在不偏離本發(fā)明的精神和范圍的情況下可做出各種修改。本領(lǐng)域技術(shù)人員還應(yīng)認識到在不偏離本發(fā)明的范圍的情況下等效物可替代參考本文所公開的示范性實施例所描述的元件。因此，本公開意圖并不限于所公開的特定實施例，而是本公開將包括落入所附權(quán)利要求書的范圍內(nèi)的所有實施例。
權(quán)利要求
1.一種控制制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)的操作的方法，所述制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)用于冷卻具有多個溫度控制區(qū)的溫度控制空間，所述制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)包括制冷劑回路，由壓縮裝置使制冷劑質(zhì)量流量循環(huán)通過所述制冷劑回路，所述方法包括以下步驟響應(yīng)于所述多個溫度控制區(qū)的總體冷卻需求來控制所述制冷劑質(zhì)量流量以提供所述制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)的冷卻容量；以及，在所述多個溫度控制區(qū)之間選擇性地分配所述制冷劑質(zhì)量流量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于控制制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)的操作的方法，還包括以下步驟根據(jù)與所述多個溫度控制區(qū)的每個相應(yīng)區(qū)相關(guān)聯(lián)的傳感溫度與相關(guān)設(shè)置點溫度之間的差來估計所述多個溫度控制區(qū)的每個相應(yīng)區(qū)的冷卻需求。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于控制制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)的操作的方法，其中，控制所述制冷劑質(zhì)量流量的步驟包括提供變速壓縮裝置；以及響應(yīng)于與所述多個溫度控制區(qū)中每個相應(yīng)區(qū)相關(guān)聯(lián)的傳感溫度與相關(guān)設(shè)置點溫度之間的相應(yīng)溫差之和來選擇性地改變所述變速壓縮裝置的操作速度。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于控制制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)的操作的方法，還包括通過帶抗飽和特征的PI控制器處理所述相應(yīng)溫差來確定變速壓縮裝置的所需操作速度的步馬聚ο
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于控制制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)的操作的方法，其中，所述PI 控制器包括積分時間調(diào)諧參數(shù)，其為與所述多個溫度控制區(qū)的每一個相關(guān)聯(lián)的一組相應(yīng)積分時間調(diào)諧參數(shù)的區(qū)體積加權(quán)平均數(shù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于控制制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)的操作的方法，其中，在所述多個溫度控制區(qū)之間選擇性地分配所述制冷劑質(zhì)量流量的步驟包括響應(yīng)于與所述多個溫度控制區(qū)的每個相應(yīng)區(qū)相關(guān)聯(lián)的設(shè)置點溫度選擇性地在所述多個溫度控制區(qū)之間分配所述制冷劑質(zhì)量流量。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于控制制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)的操作的方法，其中，具有最低設(shè)置點溫度的溫度控制區(qū)被指定接收制冷劑質(zhì)量流量的最大部分。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于控制制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)的操作的方法，其中，具有最低設(shè)置點溫度的溫度控制區(qū)之一被手動地指定接收制冷劑質(zhì)量流量的最大部分。
9.一種制冷系統(tǒng)，包括貨物空間，其具有多個溫度控制區(qū)；制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)，其具有制冷劑回路，該制冷劑回路包括壓縮裝置，其用于循環(huán)制冷劑質(zhì)量流量通過所述制冷劑回路；以及多個蒸發(fā)器，其中至少一個蒸發(fā)器與所述多個溫度控制區(qū)的每一個區(qū)相關(guān)聯(lián)，來自所述多個溫度控制區(qū)中相關(guān)聯(lián)的一個區(qū)的空氣流量循環(huán)通過第一蒸發(fā)器與制冷劑質(zhì)量流量的一部分成熱交換關(guān)系；多個液體流量控制閥，其中一個液體流量控制閥安置于制冷劑回路中與所述多個蒸發(fā)器的每一個在操作上相關(guān)聯(lián)，用于調(diào)節(jié)通過它的制冷劑流量；以及系統(tǒng)控制裝置，其用于響應(yīng)于所述多個溫度控制區(qū)的總體冷卻需求來控制所述壓縮裝置的制冷劑質(zhì)量流量輸出以提供制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)的冷卻容量，且用于在所述多個溫度控制區(qū)之間選擇性地分配所述制冷劑質(zhì)量流量。
10.一種運輸制冷系統(tǒng)，包括貨物空間，其具有限定第一溫度控制區(qū)的第一隔室和限定第二溫度控制區(qū)的第二隔室；制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)，其具有制冷劑回路，該制冷劑回路包括可變?nèi)萘繅嚎s裝置，其用于循環(huán)制冷劑質(zhì)量流量通過所述制冷劑回路；第一蒸發(fā)器，來自第一溫度控制區(qū)循環(huán)的空氣流量循環(huán)通過所述第一蒸發(fā)器與制冷劑質(zhì)量流量的第一部分成熱交換關(guān)系；第二蒸發(fā)器，來自第二溫度控制區(qū)的空氣流量循環(huán)通過所述第二蒸發(fā)器與制冷劑質(zhì)量流量的第二部分成熱交換關(guān)系；第一液體流量控制閥，其安置于所述制冷劑回路中用于調(diào)節(jié)通過第一蒸發(fā)器的制冷劑流量；以及，第二液體流量控制閥，其安置于所述制冷劑回路中用于調(diào)節(jié)通過所述第二蒸發(fā)器的制冷劑流量；以及系統(tǒng)控制裝置，其用于響應(yīng)于第一溫度控制區(qū)和第二溫度控制區(qū)的總體冷卻需求來控制所述壓縮裝置的制冷劑質(zhì)量流量輸出以提供所述制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)的冷卻容量，且用于選擇性地控制所述第一液體流量控制閥的定位以控制傳遞到所述第一蒸發(fā)器的制冷劑質(zhì)量流量的第一部分的質(zhì)量流量，且用于選擇性地控制所述第二液體流量控制閥的定位以控制傳遞到所述第二蒸發(fā)器的制冷劑質(zhì)量流量的第二部分的質(zhì)量流量。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的運輸制冷系統(tǒng)，其中，所述可變?nèi)萘繅嚎s裝置包括變速壓縮機。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的運輸制冷系統(tǒng)，其還包括變速驅(qū)動馬達，其用于以所需操作速度來驅(qū)動所述變速壓縮機；以及變頻驅(qū)動器，其在操作上與所述系統(tǒng)控制裝置和所述變速馬達相關(guān)聯(lián)，用于響應(yīng)于來自所述系統(tǒng)控制裝置的頻率信號以所需頻率將電流遞送到所述變速驅(qū)動馬達。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的運輸制冷系統(tǒng)，其中，所述第一液體流量控制閥和第二液體流量控制閥中的每一個包括具有完全打開位置與完全關(guān)閉位置的兩位置電磁閥。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的運輸制冷系統(tǒng)，其中，第一電磁閥和第二電磁閥中的每一個可在完全打開位置與完全關(guān)閉位置之間進行脈沖寬度調(diào)制。
全文摘要
一種制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)和用于控制該系統(tǒng)的方法適于控制在兩個或更多溫度控制區(qū)之間的冷卻容量的分配。
文檔編號F24F11/00GK102203515SQ200980143245
公開日2011年9月28日 申請日期2009年10月21日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月31日
發(fā)明者佩奧 F., 孫 F., 趙 F., 古瓦 J., 王 L., 阿德托娜 O., 比特米德 R., 魯比諾 R., 米亞諾維奇 S. 申請人:開利公司