用於變速壓縮機的曲軸箱加熱系統和方法
2023-05-30 21:57:36
用於變速壓縮機的曲軸箱加熱系統和方法
【專利摘要】本發明公開一種系統，包括：壓縮機；變頻驅動器，在處於工作狀態時變頻驅動器通過改變輸送到電動馬達的電壓的頻率來驅動電動馬達，並且在處於不工作狀態時變頻驅動器對電動馬達的定子供應電流以便加熱壓縮機；壓縮機溫度傳感器，其生成對應於壓縮機溫度的壓縮機溫度信號；連接到變頻驅動器的控制模塊，在處於工作狀態時控制模塊控制電動馬達的速度，並且在處於不工作狀態時控制模塊控制供應到電動馬達的定子的電流，其中，控制模塊接收壓縮機溫度信號、確定期望的壓縮機溫度、將壓縮機溫度與期望的壓縮機溫度進行比較、並且基於比較來確定用以在處於不工作狀態時供應到定子的電流量。本發明還公開一種方法。
【專利說明】用於變速壓縮機的曲軸箱加熱系統和方法
[0001]本申請是 申請人:「艾默生環境優化技術有限公司」於2012年3月23日提交的、申請號為201080042651.7、名稱為「用於變速壓縮機的曲軸箱加熱系統和方法」的發明專利申請的分案申請。
[0002]相關文件參引
[0003]本申請要求2010年9月23日提交的申請號為12/888，823的美國專利申請和2009年9月24日提交的申請號為61/245，394的美國臨時專利申請的優先權。這兩個申請的內容通過參引併入本文。
【技術領域】
[0004]本發明涉及一種壓縮機，更具體而言涉及用於與變速壓縮機一起使用的加熱系統以及方法。
【背景技術】
[0005]在這裡提到的背景介紹出於大致上提出本發明的上下文的目的。當前指定的發明人的工作既不明確也不暗示地承認為相對於本發明的現有技術，該工作在某種程度上在【背景技術】部分以及可能此外在申請時間未認證為現有技術的各個方面的描述中加以描述。
[0006]壓縮機可使用在各種各樣的工業和民用應用中，用於在制冷機、熱泵、HVAC(採暖通風與空調)或冷卻系統(通常稱為「製冷系統」)中循環製冷劑，以供應所期望的熱效應或冷效應。在前述應用中的任一種中，壓縮機應供應恆定的且有效的運行來確保特定應用(即制冷機、熱泵、HVAC或冷卻系統)的正確運轉。變速壓縮機可根據製冷系統負荷改變壓縮機容量。
[0007]壓縮機可能包括用於容納壓縮機的運動部件例如曲軸的曲軸箱。此外，曲軸箱可包括潤滑油箱，如油罐。潤滑劑箱含有潤滑壓縮機的運動部件的潤滑劑。壓縮機的潤滑可提聞性能和/或防止損壞。
[0008]當壓縮機不運轉時，曲軸箱中的潤滑劑可冷卻到低溫。例如，曲軸箱可由於低的戶外環境溫度而冷卻。附加地，潤滑劑可由於在運行循環期間回到壓縮機的液態製冷劑一也就是已知的「液體回流」-而冷卻。
[0009]潤滑特性可在低溫下改變。更具體而言，潤滑劑可能在低溫下變得更粘(亦即更稠)。因此，具有低溫曲軸箱(亦即冷潤滑劑)的壓縮機的啟動——也就是已知的「冷啟動」——可能導致由於不充分的潤滑而降低性能並且/或者壓縮機的損壞。此外，液體冷卻劑可在壓縮機開或關時進入壓縮機。液體冷卻劑也可改變潤滑劑特性。因此，壓縮機也可能包括用於加熱曲軸箱(並且因而加熱製冷劑和潤滑劑)的加熱元件，以便避免有關「冷啟動」的問題。
【發明內容】
[0010]一種系統包括壓縮機，所述壓縮機包括容納著壓縮機構的殼體，所述壓縮機構在處於工作狀態時由電動馬達驅動，並且在處於不工作狀態時不由電動馬達驅動。所述系統也包括變頻驅動器，在處於所述工作狀態時所述變頻驅動器通過改變輸送到電動馬達上的電壓的頻率來驅動電動馬達，並且在處於所述不工作狀態時所述變頻驅動器對電動馬達的定子供應電流以便加熱壓縮機。
[0011]在其他特徵中，該系統可包括連接到變頻驅動器的控制模塊，在處於所述工作狀態時所述控制模塊控制所述電動馬達的速度，並且在處於所述不工作狀態時所述控制模塊控制供應到所述電動馬達的所述定子的電流。
[0012]在其他特徵中，該系統可包括溫度傳感器，所述溫度傳感器生成對應於壓縮機溫度的溫度信號。控制模塊可接收溫度信號，並且在處於不工作狀態時控制供應給電動馬達的定子的電流，以將壓縮機的溫度維持得高於預定溫度閾值。
[0013]在其他特徵中，溫度傳感器可測量在壓縮機的潤滑劑箱中的潤滑劑的溫度。
[0014]在其他特徵中，溫度傳感器可測量壓縮機構的溫度。
[0015]在其他特徵中，系統可包括壓縮機溫度傳感器以及周圍環境溫度傳感器，所述壓縮機溫度傳感器生成對應於壓縮機溫度的壓縮機溫度信號，所述周圍環境溫度傳感器生成對應於周圍環境溫度的周圍環境溫度信號。控制模塊可接收壓縮機溫度信號和周圍環境溫度信號，基於周圍環境溫度確定期望的壓縮機溫度，將壓縮機溫度與期望壓縮機溫度進行比較，並且基於比較確定在處於不工作狀態時供應給定子的電流量。
[0016]在其他特徵中，控制模塊可基於周圍環境溫度和預定溫度閾值的總和來確定期望的壓縮機溫度。
[0017]在其他特徵中，預定溫度閾值可以在十和二十華氏度之間。
[0018]在其他特徵中，系統可包括第一溫度傳感器和第二溫度傳感器，所述第一溫度傳感器生成對應於壓縮機溫度的第一溫度信號，所述第二溫度傳感器生成對應於變頻驅動器的逆變器板的溫度、變頻驅動器的功率因子校正模塊的溫度以及吸入管溫度中的至少一個的第二溫度信號。控制模塊可接收第一和第二溫度信號，基於第二溫度確定期望的壓縮機溫度，將壓縮機溫度與期望壓縮機溫度進行比較，並且基於比較確定用於在處於不工作狀態時供應給定子的電流量。
[0019]在其他特徵中，系統可包括壓縮機溫度傳感器，所述壓縮機溫度傳感器生成對應於壓縮機溫度的壓縮機溫度信號。定子可將所述壓縮機加熱第一時間段，並且控制模塊可接收壓縮機溫度信號，在第一時間段之後確定壓縮機溫度在第二時間段上的變化率，並且基於該變化率計算用於供應到定子的電流量。
[0020]一種方法包括:在處於工作狀態時通過用改變輸送到電動馬達的電壓頻率的變頻驅動器對電動馬達進行驅動來利用電動馬達驅動壓縮機的壓縮機構；並且在處於不工作狀態時不利用電動馬達驅動壓縮機構。該方法也包括加熱壓縮機，方法是通過在處於不工作狀態時利用變頻驅動器將電流供應給電動馬達的定子以加熱電動馬達的定子。
[0021]在其他特徵中，該方法可包括在處於工作狀態時利用連接到變頻驅動器的控制模塊來控制電動馬達的速度，以及在處於不工作狀態時利用控制模塊控制供應到電動馬達定子的電流。
[0022]在其他特徵中，該方法可能包括生成對應於壓縮機溫度的溫度信號，利用控制模塊接收溫度信號，以及在處於不工作狀態時利用控制模塊控制供應到電動馬達定子的電流，以便將壓縮機的溫度維持得高於預定溫度閾值。
[0023]在其他特徵中，預定溫度閾值可以是零華氏度。
[0024]在其他特徵中，溫度信號的生成可包括測量在壓縮機的潤滑劑箱中的潤滑劑的溫度。
[0025]在其他特徵中，溫度信號的生成可包括測量壓縮機構的溫度。
[0026]在其他特徵中，該方法可包括利用壓縮機溫度傳感器生成對應於壓縮機溫度的壓縮機溫度信號，利用周圍環境溫度傳感器生成對應於周圍環境溫度的周圍環境溫度信號，利用控制模塊接收壓縮機溫度信號和周圍環境溫度信號，利用控制模塊基於周圍環境溫度確定期望的壓縮機溫度，利用控制模塊將壓縮機溫度與期望的壓縮機溫度進行比較，以及利用控制模塊基於比較確定用於在處於不工作狀態時供應給電動馬達定子的電流量。
[0027]在其他特徵中，確定所期望的壓縮機溫度可基於周圍環境溫度和預定溫度閾值的總和進行。
[0028]在其他特徵中，該方法可包括:利用第一溫度傳感器生成對應於第一壓縮機溫度的第一溫度信號；利用第二溫度傳感器生成對應於變頻驅動器的逆變器板的溫度、變頻驅動器的功率因子校正模塊的溫度以及吸入管溫度中的至少一個的第二溫度信號；利用控制模塊接收第一和第二溫度信號；利用控制模塊基於第二溫度確定期望的壓縮機溫度；利用控制模塊將壓縮機溫度與期望的壓縮機溫度進行比較；以及基於比較確定用於在處於不工作狀態時供應給電動馬達定子的電流量。
[0029]在其他特徵中，該方法可包括利用壓縮機溫度傳感器生成對應於壓縮機溫度的壓縮機溫度信號，利用定子將壓縮機加熱第一時間段，利用控制模塊可接收壓縮機溫度信號，在第一時間段之後利用控制模塊確定壓縮機溫度在第二時間段上的變化率，並且利用控制模塊基於該變化率計算用於供應給所述電動馬達的所述定子的電流量。
[0030]本發明還公開一種系統，包括:壓縮機，所述壓縮機包括壓縮機構，所述壓縮機構在處於工作狀態時由電動馬達驅動並且在處於不工作狀態時未由所述電動馬達驅動；變頻驅動器，在處於所述工作狀態時所述變頻驅動器通過改變輸送到所述電動馬達的電壓的頻率來驅動所述電動馬達，並且在處於所述不工作狀態時所述變頻驅動器對所述電動馬達的定子供應電流以便加熱所述壓縮機；壓縮機溫度傳感器，所述壓縮機溫度傳感器生成對應於壓縮機溫度的壓縮機溫度信號；連接到所述變頻驅動器的控制模塊，在處於所述工作狀態時所述控制模塊控制所述電動馬達的速度，並且在處於所述不工作狀態時所述控制模塊控制供應到所述電動馬達的所述定子的電流，其中，所述控制模塊接收所述壓縮機溫度信號、確定期望的壓縮機溫度、將所述壓縮機溫度與所述期望的壓縮機溫度進行比較、並且基於所述比較來確定用以在處於所述不工作狀態時供應到所述定子的電流量。
[0031]本發明還進一步公開一種方法，包括:在處於工作狀態時利用連接到所述變頻驅動器的控制模塊而通過用變頻驅動器改變輸送到電動馬達的電壓的頻率來控制對壓縮機的壓縮機構進行驅動的所述電動馬達的速度；在處於不工作狀態時利用所述控制模塊控制通過所述變頻驅動器供應到所述電動馬達的定子以加熱所述電動馬達的所述定子的電流；利用所述控制模塊接收由壓縮機溫度傳感器生成並且對應於壓縮機溫度的壓縮機溫度信號；利用所述控制模塊確定期望的壓縮機溫度；利用所述控制模塊比較所述壓縮機溫度和所述期望的壓縮機溫度；以及利用所述控制模塊基於所述比較來確定用以在處於所述不工作狀態時供應到所述定子的電流量。
[0032]在其他特徵中，上述系統和方法由一個或多個處理器通過電腦程式精確地實施。電腦程式可存放在計算機可讀媒介中，舉例而非限制的有內存、非易失性數據存儲器和/或其它實際的存儲媒介。
[0033]其它應用領域可從這裡作出的說明中清楚獲知。應理解的是，所述說明和特定例子僅用於圖示說明，而不用於限制本發明的範圍。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0034]根據詳細描述和附圖可以更完整地理解本發明，圖中:
[0035]圖1A是根據本發明的製冷系統的第一實施方式的示意圖。
[0036]圖1B是根據本發明的製冷系統的第二實施方式的示意圖。
[0037]圖2是具有根據本發明的變頻驅動器的壓縮機的立體圖。
[0038]圖3是具有根據本發明的變頻驅動器的壓縮機的另一立體圖。
[0039]圖4是根據本發明的壓縮機的橫截面圖。
[0040]圖5是根據本發明的控制模塊的輸入和輸出的示意圖。
[0041]圖6是控制壓縮機中的潤滑劑溫度的第一方法的流程圖。
[0042]圖7是控制壓縮機中的潤滑劑溫度的第二方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0043]下面的說明實際上僅是示例性的，而不用於限制本發明、其應用或使用方式。為清晰起見，在圖中同樣的參考標記用於標以類似的元件。如在此所使用的，短語「A、B和C中至少一個」應使用非唯一的邏輯學詞語「或」解釋成意思是邏輯上的(A或B或C)。應理解的是，方法中的步驟能夠以不同的順序執行，而不改變本發明的原理。
[0044]如在此所使用的，術語「模塊」、」控制模塊」和「控制器」可以指以下各者的部件:特定用途集成電路(ASIC);電子電路；執行一個或多個軟體和/或固件程序的處理器(共享的、專用的或成組的)和/或內存(共享的、專用的或成組的)；組合邏輯電路和/或提供所述功能的適合部件。或者術語「模塊」、」控制模塊」和「控制器」可以包括:特定用途集成電路(ASIC);電子電路；執行一個或多個軟體和/或固件程序的處理器(共享的、專用的或成組的)和/或內存(共享的、專用的或成組的)；組合邏輯電路和/或提供所述功能的適合部件。
[0045]如在此所使用的，計算機可讀媒介可以指任意的能夠儲存用於計算機的或模塊的數據的媒介，包括處理器。計算機可讀媒介包括但不限制於內存、RAM(隨機存取存儲器)、R0M(只讀存儲器)、PR0M(可編程的只讀存儲器)、EPROM(電可編程的只讀存儲器)、EEPROM(電可擦除只讀存儲器)、快閃記憶體、⑶-ROM(光碟驅動器)、軟盤、磁帶、其它磁性媒介、光學媒介或任意其它能夠為計算機存儲數據的裝置或媒介。
[0046]壓縮機可包括加熱元件，所述加熱元件加熱曲軸箱，以便避免有關「冷啟動」或「液體回流」的問題。更具體而言，加熱曲軸箱提高了在曲軸箱內的潤滑劑的溫度。提高潤滑劑的溫度可由於提高了冷潤滑劑的粘度而改善性能並且/或者防止損傷壓縮機。
[0047]典型的曲軸箱加熱元件，在下文中稱為「曲軸箱加熱器」，可以不同方式運行。例如，在壓縮機在處於不工作狀態時，曲軸箱加熱器可連續運轉。替代地，當壓縮機在處於關閉狀態且周圍環境溫度低於預定閾值時，曲軸箱加熱器可連續運轉。僅舉例地，預定閾值可以是70華氏度。另外，當壓縮機已在處於關閉狀態一段預定時間之後，曲軸箱加熱器可連續運轉。僅舉例地，所述預定時間可以是30分鐘。
[0048]當壓縮機在處於不工作狀態時，典型的曲軸箱加熱器可持續運行，進而可相比對於避免「冷啟動」所要求的情況更多地加熱潤滑劑。因此，由於過度加熱浪費了能量，所以典型的曲軸箱加熱器效率會較低。另外，典型的曲軸箱加熱器能以恆定的功率運行。僅舉例地，恆定的功率可以是40瓦。因此，當曲軸箱溫度非常低時，典型的曲軸箱加熱器要用很長時間加熱曲軸箱。
[0049]因此，公開一種用於更有效的可變曲軸箱加熱器的系統和方法。可變曲軸箱加熱器可確定為了維持在壓縮機內部的潤滑劑的期望的溫度而用於輸送到壓縮機的功率量。維持期望的溫度所需的可變的功率量可經由變頻驅動器(VFD)輸送到壓縮機。此外，可以不需要附加的加熱元件。
[0050]VFD可將功率輸送給處於不工作狀態的壓縮機的電動馬達中的定子。定子是壓縮機中的電動馬達的非運動部件。例如，當壓縮機工作時，定子可以磁性地驅動轉子，轉子又去驅動曲軸。曲軸可以又去驅動壓縮機的壓縮機構。然而，當壓縮機處於不工作狀態時，定子的溫度可在被供應電流時得以提高，進而定子可充當用於在壓縮機內部的潤滑劑的加熱器。
[0051]潤滑劑的期望的溫度可以是用於避免「冷啟動」並且用於確保所有液態製冷劑轉變成氣相的溫度。僅舉例地，潤滑劑的期望的溫度可以比戶外環境溫度高10至20華氏度。因此，可變曲軸箱加熱器可通過按需加熱潤滑劑來儲存能量從而維持期望溫度。
[0052]可變曲軸箱加熱器也可通過更大的功率供應(例如大於40瓦)來更快地加熱潤滑劑。換而言之，可變曲軸箱加熱器能以相比典型的曲軸箱加熱器更高的功率運轉，進而可更快地加熱曲軸箱。因此，當壓縮機在非常低的溫度時，會期望更快的曲軸箱加熱。因此，可不再需要特殊的用於避免「冷啟動」的啟動順序，因為所期望的溫度可維持恆定。另外，壓縮機軸承的使用壽命可以得到提高，因為避免了 「冷啟動」。
[0053]此外，可以實施溫度上限控制，以防止VFD過熱。更具體而言，溫度傳感器可測量逆變器模塊的溫度，並且所測溫度可用於檢測VFD的過熱。換而言之，當檢測到VFD過熱時，可降低供應到馬達的功率。
[0054]參考圖1A和1B,示例的製冷系統5包括壓縮機10,所述壓縮機包括容納壓縮機構的殼體。在處於工作狀態時，壓縮機構由電動馬達驅動，用於壓縮製冷蒸汽。在處於不工作狀態時，壓縮機構不由電動馬達驅動。在圖中所示的示例的製冷系統5中，壓縮機10被示出為渦旋壓縮機，並且壓縮機構可包括具有圖4中所示的一對相互嚙合的渦旋構件的渦盤。然而，本教導也適用於使用其它類型的壓縮機構的其它類型的壓縮機。例如，壓縮機可以是往復式壓縮機，並且該壓縮機構可包括至少一個由曲軸驅動的用於壓縮製冷蒸汽的活塞。在另一個例子中，壓縮機可以是旋轉式壓縮機，並且壓縮機構可包括用於壓縮製冷蒸汽的葉片機構。此外，在圖1A和IB中示出了特殊的製冷系統，而本教導可適用於任何包括熱泵、HVAC和冷卻系統的製冷系統。
[0055]將來自壓縮機10的製冷蒸汽輸送到冷凝器12，在冷凝器12處製冷蒸汽在高壓下液化，由此朝外界空氣排出熱。離開冷凝器12的液態製冷劑通過膨脹閥14輸送到蒸發器16。膨脹閥14可以是機械的、熱力的或電子的閥，用於控制進入壓縮機10的製冷劑的過熱。
[0056]製冷劑通過膨脹閥14，在膨脹閥14處壓力降導致高壓液態製冷劑實現液體和蒸汽的更低壓的組合。熱氣體穿過蒸發器16，低壓液體轉化成氣體，因此排走來自接近於蒸發器16的熱氣體的熱量。低壓氣體再被輸送到壓縮機10，在壓縮機10處所述低壓氣體被壓縮成高壓氣體並且輸送到冷凝器12以便再啟動製冷循環。
[0057]參考圖1A、1B、2和3，壓縮機10可以由容納在罩20中的變頻驅動器(VFD) 22驅動，所述變頻驅動器也稱為逆變器驅動器。罩20可靠近或遠離壓縮機10。具體地，參考圖1A，VFD22示出為在壓縮機10附近。例如，如在圖2和3中所示，VFD22可以(作為罩20的一部分)附連於壓縮機10。替選地，參考圖1B，VFD22可通過分隔件17被設置為遠離壓縮機10。僅舉例地，分隔件17可包括牆壁。僅舉例地，VFD22可位於建築物內，而壓縮機10可位於建築物外或者位於與壓縮機10不同的房間。另外，僅舉例地，分隔件10可以是10米。
[0058]VFD22從電源18接收交流(AC)電壓，並且將AC電壓輸送到壓縮機10。VFD22可包括具有處理器的控制模塊25和可運行的用於調整和控制輸送到壓縮機10的電動馬達的AC電壓的頻率和/或大小的軟體。
[0059]控制模塊25可包括用於存儲數據的計算機可讀媒介，包括由處理器執行以調整和控制輸送到壓縮機10的電壓的頻率和/或大小的軟體以及對於控制模塊25而言必需的用於執行和完成本教導的加熱和控制運算的軟體。通過調整輸送到壓縮機10的電壓的頻率和/或大小，控制模塊25因此可調整和控制壓縮機10的速度並且從而控制壓縮機10的容量。
[0060]VFD22可包括固態的用於調整AC電壓的頻率和/或大小的電子機構。通常，VFD22將輸入的AC電壓從AC轉換成DC，並且然後將DC電壓從DC轉換回在期望的頻率和/或大小下的AC。例如，VFD22可利用全波整流橋直接校正AC電壓。然後，VFD22可使用絕緣柵雙極型電晶體(IGBT’s)或電晶體來轉換電壓，以便達到期望的輸出(例如頻率、大小、電流和/或電壓)。其它適合的電子部件可用於對來自電源18的AC電壓的頻率和/或大小進行調整。
[0061]從蒸發器16至壓縮機10的管道可安排通過罩20，用於冷卻在罩20內的VFD22的電子部件。罩20可包括冷卻板15。吸入氣體製冷劑可在進入壓縮機10之前冷卻所述冷卻板，並且因此冷卻VFD22的電子部件。以這種方式，冷卻板15可作用為在吸入氣體和VFD22之間的熱交換器，使得將來自VFD22的熱量在吸入氣體進入壓縮機10之前傳送給吸入氣體。然而，如在圖1B中所示，罩20可不包括冷卻板15，進而VFD22可不由吸入氣體製冷劑來冷卻。例如，假設VFD22和冷凝器12彼此充分接近地布置，VFD22就可通過冷凝器12的風扇進行氣冷。
[0062]如圖2和3中所示，來自被容納在罩20中的VFD22的電壓可經由附連於壓縮機10的接線盒24輸送到壓縮機10。
[0063]參考圖4，示出壓縮機10的橫截面。壓縮機10包括定子42，所述定子在處於工作狀態時磁性地旋轉轉子44來驅動曲軸46。潤滑劑箱48包括潤滑劑(例如油)，所述潤滑劑潤滑壓縮機10的運動部件，如曲軸46。壓縮機10也包括連接到曲軸46的渦盤50。曲軸46驅動渦盤50以壓縮通過吸入管52接收的製冷劑。
[0064]參考圖1和4，控制模塊25也可控制和調整壓縮機10的溫度。更具體而言，控制模塊25可控制和調整在壓縮機10的潤滑劑箱48中的潤滑劑溫度。例如，控制模塊25可通過對定子42供應電流以及通過參考一個或多個溫度傳感器來完成潤滑劑溫度的閉環控制。
[0065]僅舉例地，多個溫度傳感器可包括周圍環境溫度傳感器30、壓縮機溫度傳感器32和VFD溫度傳感器34。周圍環境溫度傳感器30測量在壓縮機10和/或罩20之外的周圍環境溫度(Tamb)。僅舉例地，周圍環境溫度傳感器30可作為現有系統的部件被包含在內，進而可經由共用的通訊總線來使用。然而，也可以構成用於製冷系統5的專用周圍環境溫度傳感器30。
[0066]壓縮機溫度傳感器32測量在壓縮機10內的溫度(Tcom)。例如，壓縮機溫度傳感器32可測量渦盤50的溫度。此外，壓縮機溫度傳感器32可測量在潤滑劑箱48中的溫度或定子42的溫度。此外，定子42的溫度可基於馬達線圈的電阻得出。
[0067]VFD溫度傳感器34測量VFD22的溫度(Tvfd)。VFD溫度傳感器34可位於罩20內和/或VFD22內。僅舉例地，VFD溫度傳感器34可測量在VFD中的功率因子校正模塊的溫度。例如，VFD溫度傳感器34也可測量在VFD22中的電路板溫度。另外，VFD溫度傳感器34可測量吸入管52的溫度。VFD溫度傳感器34的測量數據可用作周圍環境溫度的近似數據。
[0068]參考圖5更詳細示出了控制模塊25的輸入和輸出。控制模塊25可完成曲軸箱溫度的閉環控制。換而言之，控制模塊25可基於一個或多個溫度輸入(例如Tamb和/或Tvfd)以及一個或多個溫度反饋(例如Tcom)來控制定子電流。
[0069]溫度反饋可通過壓縮機溫度傳感器52來測量。例如，溫度反饋可包括潤滑劑箱溫度、渦盤溫度以及定子溫度。最精確的反饋可以是潤滑劑箱溫度。
[0070]溫度輸入可通過周圍環境溫度傳感器30和/或VFD溫度傳感器34來測量。例如，溫度輸入可包括周圍環境溫度、PFC模塊溫度、VFD電路板溫度和/或吸入管溫度。最精確的輸入可以是來自周圍環境傳感器30的周圍環境溫度。
[0071]控制模塊25可基於一個或多個溫度反饋以及一個或多個溫度輸入來控制定子電流。例如，控制模塊25可基於潤滑劑箱溫度和周圍環境溫度完成定子電流的閉環控制。然而，控制模塊25也可基於多個反饋溫度的平均值和多個溫度輸入的平均值完成定子電流的閉環控制。
[0072]參考圖6，用於使用閉環控制來控制在壓縮機10中的潤滑劑溫度的第一方法從步驟100開始。在步驟102中，控制模塊25可確定壓縮機10是否運轉，即，壓縮機構是否處於工作狀態並且由電動馬達和曲軸驅動而壓縮製冷劑。如果是，控制可返回到步驟102。如果否，控制可前進到步驟104。換而言之，如果壓縮機10不運轉，並且壓縮機構處於不工作狀態並且不由電動馬達和曲軸驅動而壓縮製冷劑，則控制可前進到步驟104。
[0073]在步驟104中，控制模塊25可確定壓縮機溫度Tcom是否大於O °F。如果否，控制可前進到步驟106。如果是，控制可前進到步驟108。在步驟106中，控制模塊25可在預定的時間量中給定子42供應預定的電流量。換而言之，控制模塊25可迅速地將定子42加熱成將壓縮機溫度Tcom提高到O T以上，以便防止壓縮機10損傷。
[0074]在步驟108中，控制模塊25可確定壓縮機溫度Tcom是否大於所期望的溫度Tdes。例如，期望的溫度Tdes可以是周圍環境溫度Tamb和溫度閾值Tth的總和。替選地，例如，所期望的溫度Tdes可以是VFD溫度Tvfd和溫度閾值Tth的總和。僅舉例地，溫度閾值Tthr可以是10 T-20 T。如果否，控制可前進到步驟112。如果是，則不需要額外的加熱，並且控制可前進到步驟110並結束。替選地，從步驟110可等待預定的時間量，並且然後返回到步驟100。例如，預定的時間量可以是30分鐘。
[0075]在步驟112中，控制模塊25可確定溫度差Tdiff。僅舉例地，溫度差Tdiff可以是期望的壓縮機溫度Tdes減實際的壓縮機溫度Tcom的差(例如Tdiff = Tdes-Tcom)。
[0076]在步驟114中，控制模塊25可基於溫度差Tdiff來確定用於加熱定子42的期望的電流量。在步驟116中，VFD22可對定子42供應由控制模塊25確定的所期望的電流量。換而言之，VFD22可改變輸送到定子42的電壓，以便實現所期望的電流量。然後，控制可返回到步驟108，並且閉環控制可以繼續。
[0077]參考圖7，用於使用非閉環控制來控制在壓縮機10中的潤滑劑溫度的第二方法從步驟200開始。第二方法可涉及基於測量的溫度變化率將壓縮機溫度Tcom維持在所期望的等級。因為第二方法不是閉環控制，所以第二方法可以與其它加熱策略相結合地使用。例如，第二方法可以與上述參考圖6的本發明第一方法相結合地使用。
[0078]在步驟202中，控制模塊25可以確定壓縮機是否在運轉，也就是說，壓縮機構是否處於工作狀態並且由電動馬達和曲軸驅動來壓縮製冷劑。如果是，控制可返回到步驟202。如果否，控制可前進到步驟204。換而言之，如果壓縮機10不在運轉，壓縮機構處於不工作狀態且不由電動馬達和曲軸驅動來壓縮製冷劑，則控制可前進到步驟204。
[0079]在步驟204中，控制模塊25可將壓縮機10加熱期望的一段時間。在將壓縮機10加熱期望的一段時間之後，控制模塊25可停止加熱壓縮機10。
[0080]在步驟206中，控制模塊25可基於壓縮機溫度Tcom在預定時間量上的降低來測量溫度變化率。例如，控制模塊25可測量定子溫度的溫度下降變化率。
[0081]在步驟208中，控制模塊25可基於溫度變化率確定需要的用於加熱壓縮機10的定子的電流量。需要的電流量可基於電流狀況(也就是說周圍環境溫度)來相應維持所期望的溫度。
[0082]在步驟210中，VFD22對定子42供應由控制模塊25確定的需要的電流量。換而言之，VFD22可控制輸送到定子42的電壓，以便達到需要的電流量。然後，控制可前進到步驟212並且結束。替選地，從步驟212起，控制可等待預定時間量，並且然後返回到步驟200。例如，預定時間量可以是30分鐘。
[0083]本領域技術人員現在可由上述說明意識到，本發明的主要教導能以各種各樣的方式實施。因此，雖然本發明包括特別的例子，但本發明的真實範圍不應這樣限制，因為專業人員通過研究附圖、說明書和下面的權利要求可以理解其它的改型。
【權利要求】
1.一種系統，包括: 壓縮機，所述壓縮機包括壓縮機構，所述壓縮機構在處於工作狀態時由電動馬達驅動並且在處於不工作狀態時未由所述電動馬達驅動； 變頻驅動器，在處於所述工作狀態時所述變頻驅動器通過改變輸送到所述電動馬達的電壓的頻率來驅動所述電動馬達，並且在處於所述不工作狀態時所述變頻驅動器對所述電動馬達的定子供應電流以便加熱所述壓縮機； 壓縮機溫度傳感器，所述壓縮機溫度傳感器生成對應於壓縮機溫度的壓縮機溫度信號; 連接到所述變頻驅動器的控制模塊，在處於所述工作狀態時所述控制模塊控制所述電動馬達的速度，並且在處於所述不工作狀態時所述控制模塊控制供應到所述電動馬達的所述定子的電流， 其中，所述控制模塊接收所述壓縮機溫度信號、確定期望的壓縮機溫度、將所述壓縮機溫度與所述期望的壓縮機溫度進行比較、並且基於所述比較來確定用以在處於所述不工作狀態時供應到所述定子的電流量。
2.根據權利要求1所述的系統，進一步包括: 周圍環境溫度傳感器，所述周圍環境溫度傳感器生成對應於周圍環境溫度的周圍環境溫度信號； 其中，所述控制模塊接收所述周圍環境溫度信號並且基於所述周圍環境溫度來確定所述期望的壓縮機溫度。
3.根據權利要求2所述的系統，其中，所述控制模塊根據所述周圍環境溫度和預定溫度閾值的總和來確定所述期望的壓縮機溫度。
4.根據權利要求3所述的系統，其中，所述預定溫度閾值在十華氏度和二十華氏度之間。
5.根據權利要求1所述的系統，進一步包括: 變頻驅動器溫度傳感器，所述變頻驅動器溫度傳感器生成對應於所述變頻驅動器溫度的變頻驅動器溫度信號； 其中，所述控制模塊接收所述變頻驅動器溫度信號並且基於所述變頻驅動器溫度來確定所述期望的壓縮機溫度。
6.根據權利要求5所述的系統，其中，所述控制模塊根據所述變頻驅動器溫度和預定溫度閾值的總和來確定所述期望的壓縮機溫度。
7.根據權利要求6所述的系統，其中，所述預定溫度閾值在十華氏度和二十華氏度之間。
8.根據權利要求1所述的系統，其中，所述壓縮機溫度傳感器測量下述至少其中一項:在所述壓縮機的潤滑劑箱中的潤滑劑的溫度、所述壓縮機構的溫度以及所述電動馬達的定子的溫度。
9.根據權利要求1所述的系統，其中，所述變頻驅動器改變輸送到所述定子的電壓以實現所確定的在處於所述不工作狀態時供應至所述定子的電流量。
10.根據權利要求1所述的系統，其中，所述控制模塊確定所述壓縮機溫度和所述期望的壓縮機溫度之間的溫度差並且基於所述溫度差來確定在處於所述不工作狀態時供應至所述定子的電流量。
11.一種方法，包括: 在處於工作狀態時利用連接到變頻驅動器的控制模塊而通過用變頻驅動器改變輸送到電動馬達的電壓的頻率來控制對壓縮機的壓縮機構進行驅動的所述電動馬達的速度； 在處於不工作狀態時利用所述控制模塊控制通過所述變頻驅動器供應到所述電動馬達的定子以加熱所述電動馬達的所述定子的電流； 利用所述控制模塊接收由壓縮機溫度傳感器生成並且對應於壓縮機溫度的壓縮機溫度信號； 利用所述控制模塊確定期望的壓縮機溫度； 利用所述控制模塊比較所述壓縮機溫度和所述期望的壓縮機溫度；以及 利用所述控制模塊基於所述比較來確定用以在處於所述不工作狀態時供應到所述定子的電流量。
12.根據權利要求11所述的方法，進一步包括: 利用所述控制模塊接收由周圍環境溫度傳感器生成並且對應於周圍環境溫度的周圍環境溫度信號； 其中，所述控制模塊基於所述周圍環境溫度來確定所述期望的壓縮機溫度。
13.根據權利要求12所述的方法，其中，所述控制模塊根據所述周圍環境溫度和預定溫度閾值的總和來確定所述期望的壓縮機溫度。
14.根據權利要求13所述的方法，其中，所述預定溫度閾值在十華氏度和二十華氏度之間。
15.根據權利要求11所述的方法，進一步包括: 利用所述控制模塊接收由變頻驅動器溫度傳感器生成並且對應於變頻驅動器溫度的變頻驅動器溫度信號； 其中，所述控制模塊基於所述變頻驅動器溫度來確定所述期望的壓縮機溫度。
16.根據權利要求15所述的方法，其中，所述控制模塊根據所述變頻驅動器溫度和預定溫度閾值的總和來確定所述期望的壓縮機溫度。
17.根據權利要求16所述的方法，其中，所述預定溫度閾值在十華氏度和二十華氏度之間。
18.根據權利要求11所述的方法，其中，所述壓縮機溫度傳感器測量下述至少其中一項:在所述壓縮機的潤滑劑箱中的潤滑劑的溫度、所述壓縮機構的溫度以及所述電動馬達的定子的溫度。
19.根據權利要求11所述的方法，進一步包括利用所述變頻驅動器改變輸送到所述定子的電壓以實現所確定的在處於所述不工作狀態時供應至所述定子的電流量。
20.根據權利要求11所述的方法，其中，比較所述壓縮機溫度和所述期望的壓縮機溫度包括確定所述壓縮機溫度和所述期望的壓縮機溫度之間的溫度差，並且其中確定用以在處於所述不工作狀態時供應到所述定子的電流量包括基於所述溫度差來確定供應至所述定子的電流量。
【文檔編號】F04B35/04GK104389759SQ201410545027
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2010年9月24日 優先權日:2009年9月24日
【發明者】丹尼爾·L·麥克斯威尼, 查爾斯·E·格林, 史蒂芬·M·塞貝爾 申請人:艾默生環境優化技術有限公司