本申請要求于2014年1月24日提交的美國發(fā)明申請第14/162,792號的優(yōu)先權以及要求于2013年1月25日提交的美國臨時申請第61/756,852號的權益。上述申請的全部公開通過引用并入本文。

技術領域

本公開涉及一種用于控制跨臨界制冷系統(tǒng)的系統(tǒng)和方法，并且更具體地涉及一種用于控制如下跨臨界制冷系統(tǒng)的部件的系統(tǒng)和方法，該跨臨界制冷系統(tǒng)利用CO₂制冷劑并且包括高壓閥、旁通氣體閥和貯液器。

背景技術：

本部分提供與本公開相關但不一定是現(xiàn)有技術的背景信息。

利用二氧化碳(CO₂)作為制冷劑的制冷系統(tǒng)可以具有優(yōu)于利用非CO₂制冷劑的制冷系統(tǒng)的許多優(yōu)點。利用CO₂制冷劑的制冷系統(tǒng)可以包括例如一個或更多個壓縮機、氣體冷卻器、貯液器、以及一個或更多個蒸發(fā)器。貯液器可以包括旁通線路，用以將來自貯液器的制冷劑排出返回到壓縮機，從而繞過蒸發(fā)器。

在利用非CO₂制冷劑的制冷系統(tǒng)中，壓縮機向冷凝器排出高壓氣態(tài)制冷劑，該冷凝器將制冷劑冷卻為低于其臨界點，從而引起制冷劑的狀態(tài)從氣態(tài)改變成液態(tài)。

另一方面，在操作于跨臨界模式的CO₂制冷系統(tǒng)中，氣態(tài)制冷劑在氣體冷卻器中被冷卻至仍高于制冷劑的臨界點的溫度，從而得到較低溫度的氣態(tài)制冷劑但不會引起到液態(tài)的狀態(tài)改變。然后，CO₂制冷劑從氣體冷卻器排出到貯液器，該貯液器連接至蒸發(fā)器并且還連接至旁通線路?？梢詫①A液器的壓力保持為使得能夠在貯液器中形成液態(tài)制冷劑。然后，可以將液態(tài)制冷劑從貯液器供給到蒸發(fā)器。然后，在貯液器中的氣態(tài)制冷劑可以被路由回到壓縮機。

由于與CO₂制冷系統(tǒng)相關聯(lián)的工作溫度和壓力較高，所以可能難以保持制冷系統(tǒng)的正確并且有效的操作。

技術實現(xiàn)要素：

本部分提供本公開的總體概述，并且本部分不是其全部范圍或其所有特征的全面公開。

在本公開的各種實施例中，提供了如下CO₂制冷系統(tǒng)，該CO₂制冷系統(tǒng)能夠操作于亞臨界(subcritical)模式和跨臨界(transcritical)模式。CO₂制冷系統(tǒng)包括：至少一個壓縮機；以及熱交換器，其用于接收從至少一個壓縮機排出的制冷劑。在CO₂制冷系統(tǒng)操作于跨臨界模式時，熱交換器能夠操作為氣體冷卻器；而在CO₂制冷系統(tǒng)操作于亞臨界模式時，熱交換器能夠操作為冷凝器。CO₂制冷系統(tǒng)還包括貯液器，該貯液器接收從熱交換器排出的制冷劑。CO₂制冷系統(tǒng)還包括連接在熱交換器與貯液器之間的第一閥。第一閥控制制冷劑從熱交換器到貯液器的流動。CO₂制冷系統(tǒng)還包括閥控制器，該閥控制器監(jiān)測室外環(huán)境溫度和離開熱交換器的制冷劑的壓力。閥控制器確定CO₂制冷系統(tǒng)是操作于亞臨界模式還是操作于跨臨界模式，以及基于所監(jiān)測的室外環(huán)境溫度來確定壓力設定值(setpoint)。當確定CO₂制冷系統(tǒng)操作于跨臨界模式時，閥控制器基于所確定的壓力設定值與所監(jiān)測的離開熱交換器的制冷劑的壓力的比較來控制第一閥。

在本公開的各種實施例中，提供了一種用于能夠操作于亞臨界模式和跨臨界模式的CO₂制冷系統(tǒng)的方法。該方法包括利用閥控制器來監(jiān)測室外環(huán)境溫度。該方法還包括利用閥控制器來監(jiān)測離開CO₂制冷系統(tǒng)的熱交換器的制冷劑的壓力。熱交換器接收從至少一個壓縮機排出的冷卻劑，以及在CO₂制冷系統(tǒng)操作于跨臨界模式時，熱交換器能夠操作為氣體冷卻器而在CO₂制冷系統(tǒng)操作于亞臨界模式時，熱交換器能夠操作為冷凝器。該方法還包括利用閥控制器來確定CO₂制冷系統(tǒng)是操作于亞臨界模式還是操作于跨臨界模式。該方法還包括利用閥控制器基于所監(jiān)測的室外環(huán)境溫度來確定壓力設定值。該方法還包括當確定CO₂制冷系統(tǒng)操作于跨臨界模式時，利用閥控制器基于所確定的壓力設定值與所監(jiān)測的離開熱交換器的制冷劑的壓力的比較來控制第一閥。第一閥連接在熱交換器與貯液器之間，并且控制制冷劑從熱交換器到貯液器的流動。

在本公開的各種實施例中，提供了另一種能夠操作于亞臨界模式和跨臨界模式的CO₂制冷系統(tǒng)。CO₂制冷系統(tǒng)包括第一壓縮機機架和第二壓縮機機架，二者各自具有至少一個壓縮機。第一壓縮機機架和第二壓縮機機架相連接，使得第二壓縮機機架的吸入側接收來自第一壓縮機機架的排出側的制冷劑。CO₂制冷系統(tǒng)包括熱交換器，在CO₂制冷系統(tǒng)操作于跨臨界模式時該熱交換器能夠操作為氣體冷卻器，而在CO₂制冷系統(tǒng)操作于亞臨界模式時該熱交換器能夠操作為冷凝器。熱交換器接收來自第二壓縮機機架的排出側的制冷劑。CO₂制冷系統(tǒng)包括貯液器，該貯液器接收從熱交換器排出的制冷劑。CO₂制冷系統(tǒng)包括至少一個蒸發(fā)器，該至少一個蒸發(fā)器接收從貯液器排出的制冷劑。CO₂制冷系統(tǒng)包括連接在熱交換器與貯液器之間的第一閥。第一閥控制制冷劑從熱交換器到貯液器的流動。CO₂制冷系統(tǒng)包括位于如下旁通線路中的第二閥，該旁通線路將制冷劑從貯液器路由到第二壓縮機機架的吸入側。第二閥控制制冷劑從貯液器到第二壓縮機機架的吸入側的流動。CO₂制冷系統(tǒng)包括閥控制器，該閥控制器監(jiān)測離開熱交換器的制冷劑的壓力、離開熱交換器的制冷劑的溫度、以及貯液器內的壓力。閥控制器基于所監(jiān)測的離開熱交換器的制冷劑的壓力、所監(jiān)測的離開熱交換器的制冷劑的溫度、以及貯液器內的壓力中至少之一來控制第一閥和第二閥。

根據(jù)本文提供的描述，適用性的另外的領域將變得明顯。發(fā)明內容中的描述和具體示例意在出于僅說明的目的，而非意在限制本公開的范圍。

附圖說明

本文所描述的附圖出于僅說明所選擇的實施例而不是所有可能的實現(xiàn)方式的目的，并且非意在限制本公開的范圍。

圖1是CO₂制冷系統(tǒng)的示意圖。

圖2是用于CO₂制冷系統(tǒng)的控制算法的流程圖。

圖3是用于CO₂制冷系統(tǒng)的控制算法的流程圖。

圖4是用于CO₂制冷系統(tǒng)的控制算法的流程圖。

圖5是用于CO₂制冷系統(tǒng)的控制算法的流程圖。

圖6是用于CO₂制冷系統(tǒng)的控制算法的流程圖。

相應的附圖標記指示貫穿附圖的若干視圖中相應的部件。

具體實施方式

現(xiàn)在將參照附圖更加充分地描述示例性實施例。

參照圖1，調壓型(booster)跨臨界CO₂制冷系統(tǒng)10包括具有壓縮機13、14的低溫壓縮機機架12以及具有壓縮機17、18、19的中溫壓縮機機架16。壓縮機13、14、17、18、19可以是固定容量壓縮機或可變容量壓縮機。例如，每個壓縮機機架12、16可以包括至少一個可變容量壓縮機和至少一個固定容量壓縮機。每個機架中的壓縮機可以經由適當?shù)奈腩^和排出頭進行連接。低溫壓縮機機架12可以與中溫壓縮機機架16串聯(lián)地連接，使得從低溫壓縮機機架12排出的制冷劑在中溫壓縮機機架16的吸入側被接收。

從中溫壓縮機機架16排出的制冷劑被氣體冷卻器/冷凝器20接收。如在下面進一步詳細描述地，制冷系統(tǒng)10可以操作于亞臨界模式或者操作于跨臨界模式。在跨臨界模式下，氣體冷卻器/冷凝器20用作氣體冷卻器。在亞臨界模式下，氣體冷卻器/冷凝器20用作冷凝器。

從氣體冷卻器/冷凝器20排出的制冷劑被貯液器21接收。貯液器21連接至第一排出線路22，該第一排出線路22將來自貯液器21的氣態(tài)制冷劑路由返回到中溫壓縮機機架16的吸入側。貯液器21還連接至第二排出線路23，該第二排出線路23將來自貯液器21的液態(tài)制冷劑路由到蒸發(fā)器24、26。

從貯液器21經由第二排出線路23所路由的制冷劑被低溫蒸發(fā)器24和中溫蒸發(fā)器26接收。低溫蒸發(fā)器24可以包括例如雜貨店冰柜或冷凍食品陳列柜。中溫蒸發(fā)器26可以包括例如奶制品或肉類陳列柜。

來自低溫蒸發(fā)器24的制冷劑然后被排出到低溫壓縮機機架12的吸入側。來自中溫蒸發(fā)器26的制冷劑然后被排出到中溫壓縮機機架16的吸入側。然后，制冷循環(huán)重新啟動。

制冷系統(tǒng)10可以包括由各種相關聯(lián)的控制器控制的各種閥，用以監(jiān)測并且調節(jié)制冷系統(tǒng)10內的各種溫度和壓力，以保持有效的和期望的操作。

具體地，制冷系統(tǒng)10包括高壓閥(HPV)30和旁通氣體閥(BGV)40。如圖1所示，HPV 30位于氣體冷卻器/冷凝器20與貯液器21之間。BGV 40位于貯液器21與中溫壓縮機機架16的吸入側之間的第一排出線路22上。如下面進一步詳細描述地，對HPV 30和BGV40進行調節(jié)和控制以保持特定的系統(tǒng)操作條件，以用于有效的和期望的操作。例如，HPV 30控制制冷劑從氣體冷卻器/冷凝器20到貯液器21的流動。BGV 40控制制冷劑從貯液器21到中溫壓縮機機架16的吸入側的流動。HPV 30和BGV 40可以包括例如相關聯(lián)的步進電機，以用于閥開度的可變調節(jié)。

低溫蒸發(fā)器24和中溫蒸發(fā)器26各自包括相關聯(lián)的膨脹閥(EV)42、44。

制冷系統(tǒng)10包括各種控制器，該各種控制器監(jiān)測操作條件和環(huán)境條件(包括溫度和壓力)并且根據(jù)編程的控制策略來控制各種系統(tǒng)部件。具體地，系統(tǒng)控制器50通過啟用、停用以及調節(jié)壓縮機機架12、16的壓縮機13、14、17、18、19來控制壓縮機機架12、16。系統(tǒng)控制器50還通過啟用、停用以及調節(jié)氣體冷卻器/冷凝器20的風扇來控制氣體冷卻器/冷凝器20。系統(tǒng)控制器50可以是例如，具有根據(jù)本公開適當編程的，可從喬治亞州肯尼索的愛默生氣候技術零售解決方案公司得到的愛因斯坦(Einstein)RX制冷控制器、愛因斯坦BX建筑物/HVAC控制器、E2 RX制冷控制器、E2 BX HVAC控制器或E2 CX便利商店控制器；或者可從意大利的皮耶韋達爾帕戈(柏盧諾)的Dixell股份有限公司得到的壓縮機機架控制器，諸如XC系列控制器。系統(tǒng)控制器50可以包括諸如觸摸屏或顯示屏的用戶接口以及諸如鍵盤的用戶輸入裝置，以與用戶進行通信。例如，系統(tǒng)控制器50可以向用戶輸出諸如系統(tǒng)操作溫度或壓力的系統(tǒng)參數(shù)和/或系統(tǒng)設定值。此外，系統(tǒng)控制器50可以接收用戶輸入從而修改系統(tǒng)設定值或控制算法。

制冷系統(tǒng)10包括經編程的用以控制HPV 30和BGV 40的閥控制器60。閥控制器60連接至用以監(jiān)測系統(tǒng)條件和環(huán)境條件的各種溫度傳感器和壓力傳感器。具體地，閥控制器60連接至制冷劑溫度傳感器62，該制冷劑溫度傳感器62感測離開氣體冷卻器/冷凝器20的制冷劑的溫度。閥控制器60還連接至制冷劑壓力傳感器64，該制冷劑壓力傳感器64感測離開氣體冷卻器/冷凝器20的制冷劑的壓力。雖然在圖1中示出了獨立的壓力傳感器和溫度傳感器，但是可替選地，可以使用單個的合成制冷劑壓力和溫度傳感器來感測離開氣體冷卻器/冷凝器20的制冷劑的壓力和溫度二者。閥控制器60還連接至室外環(huán)境溫度(OAT)傳感器66，該OAT傳感器66感測室外環(huán)境溫度?？商孢x地，傳感器66可以感測其他系統(tǒng)條件或操作條件諸如其他系統(tǒng)操作溫度或壓力，包括在制冷循環(huán)中的指定位置處制冷劑的溫度或壓力。閥控制器60還連接至貯液器壓力傳感器68，該貯液器壓力傳感器68感測在貯液器21內的制冷劑的壓力。如下面進一步詳細討論地，閥控制器60控制HPV 30和BGV 40的開度以保持制冷系統(tǒng)10在亞臨界模式和跨臨界模式這兩種模式下有效的和期望的操作。

閥控制器60可以是，具有根據(jù)本公開適當編程的，可從喬治亞肯尼索的愛默生氣候技術零售解決方案公司得到的用以控制HPV 30和BGV 40的iPro控制器。此外，閥控制器60可以包括諸如觸摸屏或顯示屏的用戶接口以及諸如鍵盤的用戶輸入裝置，以與用戶進行通信。例如，閥控制器60可以向用戶輸出諸如系統(tǒng)操作溫度或壓力的系統(tǒng)參數(shù)和/或系統(tǒng)設定值。此外，閥控制器60可以接收用戶輸入從而修改系統(tǒng)設定值或控制算法。

制冷系統(tǒng)10還包括柜控制器70、80，該柜控制器70、80用于控制低溫蒸發(fā)器24和中溫蒸發(fā)器26以及相關聯(lián)的膨脹閥42、44。例如，柜控制器70、80可以啟用、停用以及調節(jié)蒸發(fā)器24、26的蒸發(fā)器風扇。柜控制器還可以調節(jié)膨脹閥42、44。柜控制器70、80可以是，具有根據(jù)本公開適當編程的，可從意大利的皮耶韋達爾帕戈(柏盧諾)的Dixell股份有限公司得到的XM678柜控制器。此外，柜控制器70、80可以包括諸如觸摸屏或顯示屏的用戶接口以及諸如鍵盤的用戶輸入裝置，以與用戶進行通信。例如，柜控制器70、80可以向用戶輸出諸如系統(tǒng)操作溫度或壓力的系統(tǒng)參數(shù)和/或系統(tǒng)設定值。此外，柜控制器70、80可以接收用戶輸入從而修改系統(tǒng)設定值或控制算法。

圖1中所示的控制器中的每個控制器能夠操作成彼此進行通信。例如，系統(tǒng)控制器50可以調節(jié)閥控制器60和柜控制器70、80的操作或設定值。此外，如果閥控制器60的本地傳感器發(fā)生故障，則閥控制器60可以與系統(tǒng)控制器50或柜控制器70、80進行通信，以相應地調節(jié)操作。例如，如果閥控制器60本地OAT傳感器66發(fā)生故障時，則閥控制器60可以與系統(tǒng)控制器50或柜控制器70、80進行通信，以接收來自如下OAT傳感器的OAT數(shù)據(jù)，該OAT傳感器連接至系統(tǒng)控制器50或柜控制器70、80或者該OAT傳感器可由系統(tǒng)控制器50或柜控制器70、80訪問。

此外，遠程計算機90可以連接至系統(tǒng)控制器50使得遠程用戶可以登錄到系統(tǒng)控制器50中，并且遠程計算機90可以監(jiān)測、控制或調節(jié)下述控制器中的任何一種控制器的操作，控制器包括系統(tǒng)控制器50、閥控制器60以及柜控制器70、80。

此外，系統(tǒng)控制器50可以與建筑物自動化系統(tǒng)(BAS)95進行通信。BAS 95可以連接至另外的溫度傳感器和壓力傳感器，以及可以監(jiān)測并且存儲另外的溫度數(shù)據(jù)和壓力數(shù)據(jù)，其中在傳感器發(fā)生故障的情況下該另外的溫度數(shù)據(jù)和壓力數(shù)據(jù)可以由系統(tǒng)控制器50和/或閥控制器60訪問。遠程計算機90也可以連接至BAS 95使得遠程用戶可以登錄到BAS 95中，以及遠程計算機90可以監(jiān)測、控制或調節(jié)下述控制器中的任何一種控制器的操作，該控制器包括系統(tǒng)控制器50、閥控制器60以及控制器柜70、80。

參照圖2，示出了用于調節(jié)HPV 30的控制算法200。控制算法200可以由閥控制器60執(zhí)行。可替選地，控制算法200可以由系統(tǒng)控制器50執(zhí)行，該系統(tǒng)控制器50可以向閥控制器60輸出適當?shù)目刂菩盘柣蛘咧苯酉騂PV 30輸出適當?shù)目刂菩盘?。?02處控制算法200開始。在204處，閥控制器60接收來自所連接的壓力傳感器和溫度傳感器62、64、66、68的壓力值和溫度值。具體地，閥控制器60接收如下數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)指示離開氣體冷卻器/冷凝器20的制冷劑的壓力和溫度、OAT以及貯液器21內的壓力。

在206處，閥控制器60確定制冷系統(tǒng)10是操作于亞臨界模式還是操作于跨臨界模式。例如，閥控制器60可以將當前系統(tǒng)或操作條件與特定系統(tǒng)或操作條件設定值進行比較。作為示例，閥控制器60可以將當前OAT與OAT設定值進行比較，以確定制冷系統(tǒng)10是處于亞臨界模式還是處于跨臨界模式。當OAT高于OAT設定值時，閥控制器60可以確定制冷系統(tǒng)10處于跨臨界模式。當OAT低于OAT設定值時，閥控制器60可以確定制冷系統(tǒng)10處于亞臨界模式。例如，OAT設定值可以為14攝氏度。作為另一示例，閥控制器60可以將當前OAT與OAT設定值減去預定的OAT滯后值進行比較。在這樣的情況下，例如，OAT設定值可以為21攝氏度并且OAT滯后值可以為7攝氏度。OAT設定值和OAT滯后值二者均可以由用戶進行配置?？商孢x地，閥控制器60可以通過將離開氣體冷卻器/冷凝器20的制冷劑的當前溫度和/或壓力與溫度或壓力設定值進行比較來進行確定?？商孢x地，閥控制器60可以結合離開氣體冷卻器/冷凝器20的制冷劑的壓力和/或溫度來評估OAT，以關于制冷系統(tǒng)10是操作于亞臨界模式還是操作于跨臨界模式進行確定。

在208處，當制冷系統(tǒng)10處于亞臨界模式時，閥控制器60前進到210。在210處，閥控制器60基于離開氣體冷卻器/冷凝器20的制冷劑的溫度和壓力來計算當前過冷卻溫度。具體地，基于離開氣體冷卻器/冷凝器20的制冷劑的溫度和壓力，閥控制器60可以確定制冷劑的臨界點。閥控制器60然后可以將制冷劑的臨界點與離開氣體冷卻器/冷凝器20的制冷劑的當前溫度進行比較。閥控制器60可以將過冷卻溫度值確定為制冷劑的臨界點與離開氣體冷卻器/冷凝器20的制冷劑的當前溫度之間的差異。

在212處，閥控制器60將過冷卻溫度與過冷卻溫度設定值進行比較，并且確定這兩個值之間的差異。例如，過冷卻溫度設定值可以為10攝氏度。

在214處，閥控制器60基于比較來調節(jié)HPV 30。具體地，閥控制器60調節(jié)HPV 30以驅使當前過冷卻溫度值趨向于過冷卻溫度設定值。閥控制器60可以使用PID控制算法、PI控制算法、模糊邏輯或神經網絡類型控制系統(tǒng)/算法來對HPV 30進行適當?shù)恼{節(jié)。在調節(jié)HPV 30之后，閥控制器循環(huán)返回(loop back)到204。

在208處，當制冷系統(tǒng)10處于跨臨界模式時，閥控制器60前進到216。在216處，閥控制器60確定壓力設定值。例如，閥控制器60可以參照查找表，該查找表包括基于系統(tǒng)或環(huán)境操作條件索引的壓力設定值。例如，查找表可以包括基于OAT索引的壓力設定值。這樣，閥控制器60可以確定當前的OAT，并且可以訪問查找表來確定相應的壓力設定值。如果當前的OAT處于表條目之間，則閥控制器60可以基于最接近的表條目來插入壓力設定值。查找表可以被存儲在如下存儲器中，該存儲器被包括在閥控制器60中或者可由閥控制器60訪問。例如，查找表可以被存儲在系統(tǒng)控制器50中，并且閥控制器60可以查詢系統(tǒng)控制器50以獲得壓力設定值?？商孢x地，查找表可以包括基于離開氣體冷卻器/冷凝器20的制冷劑溫度或壓力或者另一系統(tǒng)或環(huán)境操作溫度或壓力而索引的壓力設定值。

在下面的表1中示出了示例性的查找表，該查找表示出了環(huán)境溫度和相應的壓力設定值。

查找表可以特定于一個或更多個壓縮機或一個或更多個其他系統(tǒng)部件的具體型號、尺寸或類型，并且查找表可以針對一個或更多個壓縮機或一個或更多個其他系統(tǒng)部件的具體型號、尺寸或類型被最優(yōu)化。例如，系統(tǒng)控制器50可以查詢壓縮機機架12、16中的各個壓縮機13、14、17、18、19或系統(tǒng)控制器50，以識別存在于制冷系統(tǒng)10中的壓縮機，并且可以基于所識別的制冷系統(tǒng)10中所包括的壓縮機來確定最合適的查找表或者可以生成安裝特定查找表。例如，各個壓縮機13、14、17、18、19可以包括單獨的壓縮機控制器和/或非易失性存儲器，其具有識別壓縮機的型號、尺寸或類型的充分識別信息。識別信息可以用于確定最合適的查找表?？梢曰诂F(xiàn)場數(shù)據(jù)或實驗數(shù)據(jù)和/或基于與各個壓縮機型號、尺寸、類型等的操作相對應的建模數(shù)據(jù)來預先生成特定的查找表。此外，可以基于現(xiàn)場數(shù)據(jù)和/或實驗數(shù)據(jù)生成用于特定壓縮機的模型，并且然后將其插入到其他類似的壓縮機中。

可替選地，閥控制器60可以根據(jù)OAT來計算壓力設定值。可替選地，閥控制裝置60可以基于其他系統(tǒng)或環(huán)境數(shù)據(jù)諸如離開氣體冷卻器/冷凝器20的制冷劑的溫度或壓力來確定壓力設定值。

在218處，閥控制器60將離開氣體冷卻器/冷凝器20的制冷劑的壓力與所確定的壓力設定值進行比較。在220處，閥控制器60然后基于比較來控制HPV 30。具體地，閥控制器60調節(jié)HPV 30以驅使當前的壓力值趨向于所確定的壓力設定值。閥控制器60可以使用PID控制算法、PI控制算法、模糊邏輯或神經網絡類型的控制系統(tǒng)/算法來對HPV 30進行適當?shù)恼{節(jié)。在調節(jié)HPV 30之后，閥控制器循環(huán)返回到204。

參照圖3，示出了用于調節(jié)BGV 40的控制算法300?？刂扑惴?00可以由閥控制器60執(zhí)行，可替選地，控制算法300可以由系統(tǒng)控制器50執(zhí)行，該系統(tǒng)控制器50可以向閥控制器60輸出適當?shù)目刂菩盘柣蛘咧苯酉駼GV 40輸出適當?shù)目刂菩盘?。?02處控制算法300開始。在304處，閥控制器60接收來自貯液器壓力傳感器68的貯液器壓力值。

在306處，閥控制器將貯液器壓力與預定的貯液器壓力設定值進行比較。例如，預定的貯液器壓力設定值可以為15巴。貯液器壓力設定值可以由用戶進行配置。在308處，閥控制器基于比較調節(jié)BGV 40。具體地，閥控制器60調節(jié)BGV 40以驅使當前的貯液器壓力值趨向于預定的貯液器壓力設定值。閥控制器60可以使用PID控制算法、PI控制算法、模糊邏輯或神經網絡類型的控制系統(tǒng)/算法來對BGV 40進行適當?shù)恼{節(jié)。在調節(jié)BGV 40之后，閥控制器循環(huán)返回到304。

如上所述的預定設定值以及此處引用的所有設定值可以被存儲在如下計算機可讀介質或存儲器中，該計算機可讀介質或存儲器被包括在閥控制器60中或者可由閥控制器60訪問。設定值可以本地地存儲在閥控制器60中?？商孢x地，設定值可以被存儲在系統(tǒng)控制器50處并且被傳送至閥控制器60。設定值可以在閥控制器60處、在系統(tǒng)控制器50處經由直接從用戶接收到的輸入由用戶進行配置，或者設定值可以通過遠程計算機90和/或BAS 95由用戶進行配置。

參照圖4，示出了用于調節(jié)HPV 30和BGV 40的安全控制算法400。安全控制算法400可以由閥控制器60執(zhí)行?？商孢x地，控制算法400可以由系統(tǒng)控制器50執(zhí)行，該系統(tǒng)控制器50可以向閥控制器60輸出合適的控制信號或者直接向HPV 30和BGV 40輸出合適的控制信號。在402處控制算法400開始。在404處，閥控制器60從貯液器壓力傳感器68接收指示貯液器壓力的數(shù)據(jù)。

在406處，閥控制器60確定貯液器壓力是否小于低壓力設定值。例如，低壓力設定值可以為1巴。當貯液器壓力低于低壓力設定值時，閥控制器60前進到408。在408處，閥控制器60開啟HPV 30并且關閉BGV 40。以此方式，貯液器中的壓力將會增大。閥控制器60然后循環(huán)返回到404?？商孢x地，閥控制器60可以監(jiān)測貯液器的壓力，直到貯液器的壓力上升到高于低壓力設定值加上預定的低壓力滯后值為止。例如，如果低壓力設定值為1巴，則低壓力滯后值可以為1巴。低壓力設定值和低壓力滯后值二者可以由用戶進行配置。

在406處，當貯液器壓力不小于低壓力設定值時，閥控制器60前進到410。在410處，閥控制器60將貯液器壓力與高壓力設定值進行比較。例如，高壓力設定值可以為50巴。當貯液器壓力大于高壓力設定值時，閥控制器60關閉HPV 30并且將BGV 40開啟為預定的百分比開度。例如，預定的百分比開度可以為百分之八十、百分之九十或百分之百。閥控制器60然后循環(huán)返回到404?？商孢x地，閥控制器60可以監(jiān)測貯液器壓力，直到貯液器壓力低于高壓力設定值減去預定的高壓力滯后值為止。例如，如果高壓力設定值為50巴，則高壓力滯后值可以為5巴。高壓力設定值和高壓力滯后值二者可以由用戶進行配置。

在410處，當貯液器壓力不大于高壓力設定值時，閥控制器60以在414處的正常操作進行并且循環(huán)返回到404。制冷系統(tǒng)10的正常操作可以包括例如根據(jù)以上參照圖2和圖3所描述的控制算法來控制HPV 30和BGV 40。

參照圖5，示出了用于對中溫壓縮機機架16和低溫壓縮機機架12中的壓縮機的啟用進行協(xié)調的控制算法500。具體地，因為在低溫壓縮機機架12與中溫壓縮機機架16之間的呈串聯(lián)方式的連接，所以除非中溫壓縮機機架16中的壓縮機17、18、19已經被啟用，否則低溫壓縮機機架12中的壓縮機13、14不能被啟用?？刂扑惴?00由系統(tǒng)控制器50執(zhí)行。在502處控制算法500開始。

在504處，系統(tǒng)控制器50接收或生成對啟用低溫壓縮機機架12中的壓縮機的命令。例如，當對于低溫蒸發(fā)器24而言需要另外的冷卻能力時，可以接收或生成對啟用低溫壓縮機機架12中的壓縮機的命令。例如，用于低溫蒸發(fā)器24的柜控制器70可以監(jiān)測冷凍空間諸如冷凍食品柜的內部的溫度，并且確定當溫度上升到高于預定的設定值時需要的另外的冷卻能力。在506處，系統(tǒng)控制器50確定是否中溫壓縮機機架16中的所有壓縮機17、18、19被停用。在506處，當在中溫壓縮機機架16中的所有壓縮機17、18、19被停用時，系統(tǒng)控制器50前進到508，并且啟用中溫壓縮機機架16中的至少一個壓縮機。例如，系統(tǒng)控制器50可以啟用中溫壓縮機機架16中的固定容量壓縮機?？商孢x地，系統(tǒng)控制器50可以啟用中溫壓縮機機架16中的可變容量壓縮機使之處于低容量狀態(tài)。系統(tǒng)控制器50然后前進到510。在506處，當中溫壓縮機機架16中的至少一個壓縮機17、18、19已經被啟用時，系統(tǒng)控制器50前進至510。

在510處，系統(tǒng)控制器50啟用低溫壓縮機機架12中的壓縮機13、14。在512處控制算法500結束。

參照圖6，示出了用于對低溫壓縮機機架12和中溫壓縮機機架16中的壓縮機的停用進行協(xié)調的控制算法600。因為在低溫壓縮機機架12與中溫壓縮機機架16之間的呈串聯(lián)方式的連接，所以如果低溫壓縮機機架12中的壓縮機13、14保持啟用，則中溫壓縮機機架16中的所有壓縮機17、18、19不能被停用?？刂扑惴?00由系統(tǒng)控制器50執(zhí)行。在602處控制算法600開始。

在604處，系統(tǒng)控制器50接收或生成對停用中溫壓縮機機架16中的壓縮機的命令。例如，當對于中溫蒸發(fā)器26而言需要降低的冷卻能力時，可以接收或生成對停用中溫壓縮機架16中的壓縮機的命令。例如，用于中溫蒸發(fā)器26的柜控制器80可以監(jiān)測冷凍空間諸如冷凍食品柜的內部的溫度，并且確定當溫度低于預定的設定值時需要較低的冷卻能力。在606處，系統(tǒng)控制器50確定是否低溫壓縮機機架12中的所有壓縮機13、14被停用。在606處，當?shù)蜏貕嚎s機機架12中的所有壓縮機13、14都被停用時，系統(tǒng)控制器進行到608，并且停用中溫壓縮機機架16中的壓縮機17、18、19。在606處，當并不是低溫壓縮機機架12中的所有壓縮機13、14都被停用——換句話說，低溫壓縮機機架12中的至少一個壓縮機13、14被啟用——時，系統(tǒng)控制器50前進到610，并且確定在中溫壓縮機機架16中當前是否多于一個壓縮機17、18、19被啟用。在610處，當在中溫壓縮機機架16中多于一個壓縮機17、18、19被啟用時，系統(tǒng)控制器50前進到608，并且停用中溫壓縮機機架16中的壓縮機17、18、19。在610處，當在中溫壓縮機機架16中并不是多于一個壓縮機17、18、19被啟用時，系統(tǒng)控制器50前進到612。在612處，控制算法600結束。以此方式，當在低溫壓縮機機架12中啟用的壓縮機13、14進行操作時，系統(tǒng)控制器50將不會停用中溫壓縮機機架16中的上一個啟用的壓縮機17、18、19。因此，系統(tǒng)控制器50防止其中低溫壓縮機機架12中的壓縮機13、14被啟用同時中溫壓縮機機架16中的壓縮機17、18、19都沒有被啟用的情況。

同樣地，針對系統(tǒng)安全功能諸如發(fā)起壓縮機機架關閉順序，可以使用壓縮機診斷信息。例如，系統(tǒng)控制器50可以在停用中溫壓縮機機架16中的上一個壓縮機17、18、19之前停用低溫壓縮機機架12中的壓縮機13、14。以此方式，系統(tǒng)控制器50可以保證按順序關閉系統(tǒng)，而不會使系統(tǒng)經歷不期望的系統(tǒng)狀況，諸如過量的系統(tǒng)壓力或溫度。

在溫度傳感器或壓力傳感器62、64、66、68中之一發(fā)生故障的情況下，可以利用適當?shù)膫浞菘刂扑惴▽﹂y控制器60和/或系統(tǒng)控制器50進行編程以操作制冷系統(tǒng)10，直到發(fā)生故障的傳感器可以被修復為止。

具體地，在溫度傳感器62或壓力傳感器64發(fā)生故障的情況下，閥控制器60可以查詢系統(tǒng)控制器50和/或BAS 95以確定溫度傳感器62或壓力傳感器64是否可以提供備份的溫度數(shù)據(jù)或壓力數(shù)據(jù)以供閥控制器60使用，其中所述溫度傳感器62或壓力傳感器64分別感測離開氣體冷卻器/冷凝器20的制冷劑的溫度和壓力。如果沒有其他備份的溫度數(shù)據(jù)或壓力數(shù)據(jù)可用，則閥控制器60還可以基于制冷系統(tǒng)10是處于亞臨界操作模式還是處于跨臨界操作模式來將HPV設定為預定的固定開度。例如，在傳感器發(fā)生故障的情況下，閥控制裝置60可以將HPV 30設定為以50％開度進行操作和/或將BGV 40設定為以100％開度進行操作。針對HPV 30和BGV 40的故障模式設定可以由用戶進行配置。此外，針對在亞臨界操作模式或跨臨界操作模式下的操作，HPV 30和BGV 40可以具有不同的故障模式設定。

如以上所討論的，系統(tǒng)控制器50與閥控制器60和柜控制器70、80進行通信。系統(tǒng)控制器50、遠程計算機90和/或BAS 95可以向各種系統(tǒng)控制器——包括閥控制器60——提供遠程設定值調節(jié)以及咨詢和監(jiān)督功能。例如，系統(tǒng)控制器50可以監(jiān)測制冷系統(tǒng)10和閥控制器60的操作，并且可以在工作時(on the fly)進行設定值調節(jié)或其他控制策略調節(jié)。此外，遠程用戶可以登錄到遠程計算機90或BAS 95，并且對系統(tǒng)控制器50和/或閥控制器60進行設定值調節(jié)或其他控制策略調節(jié)。

此外，系統(tǒng)控制器50可以從附接至壓縮機13、14、17、18、19中的一個或更多個壓縮機的本地壓縮機控制器接收壓縮機特定診斷數(shù)據(jù)，并且可以利用該診斷數(shù)據(jù)來修改或調節(jié)系統(tǒng)設定值或控制策略，包括閥控制器60采用的特定設定值。例如，如果特定壓縮機發(fā)生故障、過熱、或者以其他方式經歷操作上的困難，則系統(tǒng)控制器50可以修改制冷系統(tǒng)10(包括閥控制器60)的設定值或控制策略以調節(jié)和解決發(fā)生故障的壓縮機，直到可以采取補救措施為止。

此外，壓縮機診斷信息還可以用于優(yōu)化系統(tǒng)控制算法。例如，系統(tǒng)控制器50可以監(jiān)測壓縮機13、14、17、18、19的操作性能和壓縮機診斷信息?；谒O(jiān)測的性能數(shù)據(jù)和/或壓縮機診斷信息，系統(tǒng)控制器50可以適當?shù)剡x擇如下壓縮機，該壓縮機將在給定的一組操作條件下最有效地操作。

此外，在遠程計算機90處的遠程用戶可以在設置或修理制冷系統(tǒng)10時協(xié)助本地技術人員、修理工或安裝人員。特別地，由于系統(tǒng)的如上所述的獨特操作方面，所以CO₂制冷系統(tǒng)可能難以安裝、設置或修理。可能不具有在安裝、維護或修理CO2制冷系統(tǒng)方面的特別的專業(yè)知識的本地安裝人員可以通過位于相距較遠的遠程計算機90處的專家來協(xié)助。遠程專家則可以監(jiān)測并且審查系統(tǒng)參數(shù)和數(shù)據(jù)，以及在執(zhí)行任何安裝、維護或修理任務時協(xié)助和指導本地方的安裝人員或技術人員。

此外，柜控制器70、80可以基于監(jiān)測的相關聯(lián)的低溫蒸發(fā)器24和中溫蒸發(fā)器26過熱來控制膨脹閥42、44。可以利用自動自適應(auto-adaptive)學習算法對柜控制器70、80進行配置以優(yōu)化相關聯(lián)的膨脹閥42、44的控制的操作。例如，正常的PI或PID控制包括如下一些增益常數(shù)，該一些增益常數(shù)必須適當?shù)剡M行調節(jié)以達到最可取的控制行為。利用自動自適應學習算法，柜控制器可以遞增地修改相關聯(lián)的增益常數(shù)并且監(jiān)測這樣的修改的產生效果。以此方式，自動自適應算法可以通過監(jiān)測這些因果關系對常量進行調整，而無需外部的技術人員來調整這些增益常數(shù)。

此外，系統(tǒng)控制器50可以在系統(tǒng)部件上協(xié)調制冷系統(tǒng)操作，諸如除霜。換句話說，在CO₂制冷系統(tǒng)10中的低溫壓縮機機架12和中溫機架的操作下，系統(tǒng)控制器50可以與柜控制器70、80相協(xié)調，以協(xié)調這些除霜操作階段和正常操作階段。

此外，制冷系統(tǒng)10可以包括在圖1中示出的各個不同的分支或壓力區(qū)中的另外的溫度傳感器和壓力傳感器。系統(tǒng)控制器50可以接收所有這樣的溫度數(shù)據(jù)和壓力數(shù)據(jù)，并且然后通過開啟或關閉各種閥(包括HPV 30和BGV 40、以及膨脹閥42、44和任何其他系統(tǒng)閥)來采取適當?shù)难a救措施，以保證各種系統(tǒng)部件不會受到任何極端的、危險的或不安全的溫度或壓力。

為了說明和描述的目的提供了對實施例的前述描述。但其并非意在窮舉或限制本公開。即使未具體示出或描述，但具體實施例的各個要素或特征通常不限于該具體實施例，而是在適用時可進行互換并且可以被用于所選擇的實施例中。上述情況還可以以許多方式進行變化。這樣的變化不應被視為背離本公開內容，并且所有這樣的修改意在被包括在本公開的范圍內。

為了清楚起見，在附圖使用相同的附圖標記來標識相似的要素。如本文所使用地，措辭A、B和C中至少之一應當被理解為是指使用非排他性邏輯OR的邏輯(A或B或C)。應當理解的是，方法中的一個或更多個步驟可以在不更改本公開的原理的情況下根據(jù)情況以不同的順序被執(zhí)行(或者同時被執(zhí)行)。

如本文所使用地，術語“模塊”可以指代下述各項中的一部分或者包括下述各項：專用集成電路(ASIC)；電子電路；組合邏輯電路；現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)；用以執(zhí)行代碼的(共享的、專用的或分組的)處理器；提供所描述的功能的其他合適的硬件部件；或者諸如在片上系統(tǒng)中的上述中的部分或全部的組合。術語“模塊”可以包括(共享的、專用的或分組的)存儲器，該存儲器存儲由處理器執(zhí)行的代碼。

如以上使用的術語“代碼”可以包括軟件、固件和/或微代碼，并且可以指代程序、例程、函數(shù)、類和/或對象。如以上使用的術語“共享”是指：來自多個模塊的一些代碼或全部代碼可以使用單個(共享的)處理器來執(zhí)行。此外，來自多個模塊的一些代碼或全部代碼可以由單個(共享的)存儲器來存儲。如以上使用的術語“組”是指來自單個模塊的一些代碼或全部代碼可以使用一組處理器來執(zhí)行。此外，來自單個模塊的一些代碼或全部代碼可以使用一組存儲器來存儲。

本文中所描述的設備和方法可以通過由一個或更多個處理器執(zhí)行的一個或更多個計算機程序來實現(xiàn)。計算機程序包括存儲在非暫態(tài)有形計算機可讀介質上的處理器可執(zhí)行指令。計算機程序還可以包括存儲的數(shù)據(jù)。非暫態(tài)有形計算機可讀介質的非限制性示例為非易失性存儲器、磁存儲器以及光存儲器。

提供了示例性實施例，使得本公開更詳盡并且向本領域的技術人員充分地表達本公開的范圍。闡述了許多具體細節(jié)，諸如具體部件、裝置和方法的示例，以提供對本公開的實施例的全面理解。對本領域的技術人員來說顯然的是，不必采用這些具體細節(jié)，以及可以以許多不同的形式實施示例性實施例，并且這些都不應解釋為對本公開的范圍的限制。在一些示例性實施例中，沒有詳細描述公知的方法、公知的裝置結構以及公知的技術。

本文中所使用的術語僅出于描述具體的示例性實施例的目的，而并不意在限制。除非上下文另外明確地指出，否則如本文中所使用的單數(shù)形式“一個”、“一種”和“該”可以意指也包括復數(shù)形式。術語“包括”、“包含”、“含有”和“具有”是包括性的，并且因此表明存在所提及的特征、整體、步驟、操作、要素和/或部件，但不排除存在有或附加有一個或更多其他特征、整體、步驟、操作、要素、部件和/或其組合。除非明確地被確定為執(zhí)行的順序，否則本文中所描述的方法步驟、過程和操作不被解釋為必需要求其以所討論的或所示出的具體順序執(zhí)行。還應當理解的是，可以采用附加的或可替選的步驟。

當元件或層被稱為在另外的元件或層“之上”以及“接合至”、“連接至”、“耦接至”另外的要素或層時，該元件或層可以是直接在另外的元件或層之上以及接合至、連接至、耦接至另外的元件或層，也可能是存在中間要素或中間層。相比之下，當元件被稱為“直接在另外的元件或層之上”以及“直接接合至”、“直接連接至”、“直接耦接至”另外的要素或層時，不存在中間要素或中間層。用于表述要素之間的關系的其他詞語應當以類似的方式進行解釋(例如，“位于…之間”相對于“直接位于…之間”，“相鄰”相對于“直接相鄰”等)。如本文中所使用地，術語“和/或”包括相關聯(lián)列舉項中的一個或更多個中的任一個和所有組合。

盡管在本文中使用術語第一、第二、第三等來描述各種要素、部件、區(qū)域、層和/或部分，但這些要素、部件、區(qū)域、層和/或部分不應當受這些術語限制。這些術語可以僅用于將一個要素、部件、區(qū)域、層或部分區(qū)別于另外的區(qū)域、層或部分。除非在上下文中明確地指出，否則在本文中使用時，諸如“第一”、“第二”以及其他數(shù)字性的術語不暗示次序或順序。因此，在不背離示例性實施例的教示的情況下，下文中討論的第一級、第一要素、第一部件、第一區(qū)域、第一層或第一部分可以稱為第二級、第二要素、第二部件、第二區(qū)域、第二層或第二部分。