專利名稱：用于變速壓縮機(jī)的曲軸箱加熱系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種壓縮機(jī)，更具體而言涉及用于與變速壓縮機(jī)一起使用的加熱系統(tǒng)以及方法。
背景技術(shù)：
在這里提到的背景介紹出于大致上提出本發(fā)明的上下文的目的。當(dāng)前指定的發(fā)明人的工作既不明確也不暗示地承認(rèn)為相對(duì)于本發(fā)明的現(xiàn)有技術(shù)，該工作在某種程度上在背景技術(shù)部分以及可能此外在申請(qǐng)時(shí)間未認(rèn)證為現(xiàn)有技術(shù)的各個(gè)方面的描述中加以描述。壓縮機(jī)可使用在各種各樣的エ業(yè)和民用應(yīng)用中，用于在制冷機(jī)、熱泵、HVAC(采暖通風(fēng)與空調(diào))或冷卻系統(tǒng)(通常稱為“制冷系統(tǒng)”)中循環(huán)制冷劑，以供應(yīng)所期望的熱效應(yīng)或冷效應(yīng)。在前述應(yīng)用中的任ー種中，壓縮機(jī)應(yīng)供應(yīng)恒定的且有效的運(yùn)行來確保特定應(yīng)用(即制冷機(jī)、熱泵、HVAC或冷卻系統(tǒng))的正確運(yùn)轉(zhuǎn)。變速壓縮機(jī)可根據(jù)制冷系統(tǒng)負(fù)荷改變壓縮機(jī)容量。壓縮機(jī)可能包括用于容納壓縮機(jī)的運(yùn)動(dòng)部件例如曲軸的曲軸箱。此外，曲軸箱可包括潤(rùn)滑油箱，如油罐。潤(rùn)滑劑箱含有潤(rùn)滑壓縮機(jī)的運(yùn)動(dòng)部件的潤(rùn)滑剤。壓縮機(jī)的潤(rùn)滑可提聞性能和/或防止損壞。當(dāng)壓縮機(jī)不運(yùn)轉(zhuǎn)吋，曲軸箱中的潤(rùn)滑劑可冷卻到低溫。例如，曲軸箱可由于低的戶外環(huán)境溫度而冷卻。附加地，潤(rùn)滑劑可由于在運(yùn)行循環(huán)期間回到壓縮機(jī)的液態(tài)制冷劑——也就是已知的“液體回流”-而冷卻。潤(rùn)滑特性可在低溫下改變。更具體而言，潤(rùn)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(rùn)滑剤)的壓縮機(jī)的啟動(dòng)——也就是已知的“冷啟動(dòng)”——可能導(dǎo)致由于不充分的潤(rùn)滑而降低性能并且/或者壓縮機(jī)的損壞。此外，液體冷卻劑可在壓縮機(jī)開或關(guān)時(shí)進(jìn)入壓縮機(jī)。液體冷卻劑也可改變潤(rùn)滑劑特性。因此，壓縮機(jī)也可能包括用于加熱曲軸箱(并且因而加熱制冷劑和潤(rùn)滑剤)的加熱元件，以便避免有夫“冷啟動(dòng)”的問題。

發(fā)明內(nèi)容
ー種系統(tǒng)電括壓縮機(jī)，所述壓縮機(jī)包括容納著壓縮機(jī)構(gòu)的殼體，所述壓縮機(jī)構(gòu)在處于工作狀態(tài)時(shí)由電動(dòng)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，并且在處于不工作狀態(tài)時(shí)不由電動(dòng)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)。所述系統(tǒng)也包括變頻驅(qū)動(dòng)器，在處于所述工作狀態(tài)時(shí)所述變頻驅(qū)動(dòng)器通過改變輸送到電動(dòng)馬達(dá)上的電壓的頻率來驅(qū)動(dòng)電動(dòng)馬達(dá)，并且在處于所述不工作狀態(tài)時(shí)所述變頻驅(qū)動(dòng)器對(duì)電動(dòng)馬達(dá)的定子供應(yīng)電流以便加熱壓縮機(jī)。在其他特征中，該系統(tǒng)可包括連接到變頻驅(qū)動(dòng)器的控制模塊，在處于所述工作狀態(tài)時(shí)所述控制模塊控制所述電動(dòng)馬達(dá)的速度，并且在處于所述不工作狀態(tài)時(shí)所述控制模塊控制供應(yīng)到所述電動(dòng)馬達(dá)的所述定子的電流。在其他特征中，該系統(tǒng)可包括溫度傳感器，所述溫度傳感器生成對(duì)應(yīng)于壓縮機(jī)溫度的溫度信號(hào)?？刂颇K可接收溫度信號(hào)，并且在處于不工作狀態(tài)時(shí)控制供應(yīng)給電動(dòng)馬達(dá)的定子的電流，以將壓縮機(jī)的溫度維持得高于預(yù)定溫度閾值。在其他特征中，溫度傳感器可測(cè)量在壓縮機(jī)的潤(rùn)滑劑箱中的潤(rùn)滑劑的溫度。
在其他特征中，溫度傳感器可測(cè)量壓縮機(jī)構(gòu)的溫度。在其他特征中，系統(tǒng)可包括壓縮機(jī)溫度傳感器以及周圍環(huán)境溫度傳感器，所述壓縮機(jī)溫度傳感器生成對(duì)應(yīng)于壓縮機(jī)溫度的壓縮機(jī)溫度信號(hào)，所述周圍環(huán)境溫度傳感器生成對(duì)應(yīng)于周圍環(huán)境溫度的周圍環(huán)境溫度信號(hào)。控制模塊可接收壓縮機(jī)溫度信號(hào)和周圍環(huán)境溫度信號(hào)，基于周圍環(huán)境溫度確定期望的壓縮機(jī)溫度，將壓縮機(jī)溫度與期望壓縮機(jī)溫度進(jìn)行比較，并且基于比較確定在處于不工作狀態(tài)時(shí)供應(yīng)給定子的電流量。在其他特征中，控制模塊可基于周圍環(huán)境溫度和預(yù)定溫度閾值的總和來確定期望的壓縮機(jī)溫度。在其他特征中，預(yù)定溫度閾值可以在十和二十華氏度之間。在其他特征中，系統(tǒng)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(duì)應(yīng)于壓縮機(jī)溫度的第一溫度信號(hào)，所述第二溫度傳感器生成對(duì)應(yīng)于變頻驅(qū)動(dòng)器的逆變器板的溫度、變頻驅(qū)動(dòng)器的功率因子校正模塊的溫度以及吸入管溫度中的至少ー個(gè)的第二溫度信號(hào)。控制模塊可接收第一和第二溫度信號(hào)，基于第二溫度確定期望的壓縮機(jī)溫度，將壓縮機(jī)溫度與期望壓縮機(jī)溫度進(jìn)行比較，并且基于比較確定用于在處于不工作狀態(tài)時(shí)供應(yīng)給定子的電流量。在其他特征中，系統(tǒng)可包括壓縮機(jī)溫度傳感器，所述壓縮機(jī)溫度傳感器生成對(duì)應(yīng)于壓縮機(jī)溫度的壓縮機(jī)溫度信號(hào)。定子可將所述壓縮機(jī)加熱第一時(shí)間段，并且控制模塊可接收壓縮機(jī)溫度信號(hào)，在第一時(shí)間段之后確定壓縮機(jī)溫度在第二時(shí)間段上的變化率，并且基于該變化率計(jì)算用于供應(yīng)到定子的電流量。ー種方法包括在處于工作狀態(tài)時(shí)通過用改變輸送到電動(dòng)馬達(dá)的電壓頻率的變頻驅(qū)動(dòng)器對(duì)電動(dòng)馬達(dá)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)來利用電動(dòng)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)的壓縮機(jī)構(gòu)；并且在處于不工作狀態(tài)時(shí)不利用電動(dòng)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)構(gòu)。該方法也包括加熱壓縮機(jī)，方法是通過在處于不工作狀態(tài)時(shí)利用變頻驅(qū)動(dòng)器將電流供應(yīng)給電動(dòng)馬達(dá)的定子以加熱電動(dòng)馬達(dá)的定子。在其他特征中，該方法可包括在處于工作狀態(tài)時(shí)利用連接到變頻驅(qū)動(dòng)器的控制模塊來控制電動(dòng)馬達(dá)的速度，以及在處于不工作狀態(tài)時(shí)利用控制模塊控制供應(yīng)到電動(dòng)馬達(dá)定子的電流。在其他特征中，該方法可能電括生成對(duì)應(yīng)于壓縮機(jī)溫度的溫度信號(hào)，利用控制模塊接收溫度信號(hào)，以及在處于不工作狀態(tài)時(shí)利用控制模塊控制供應(yīng)到電動(dòng)馬達(dá)定子的電流，以便將壓縮機(jī)的溫度維持得高于預(yù)定溫度閾值。在其他特征中，預(yù)定溫度閾值可以是零華氏度。在其他特征中，溫度信號(hào)的生成可包括測(cè)量在壓縮機(jī)的潤(rùn)滑劑箱中的潤(rùn)滑劑的溫度。在其他特征中，溫度信號(hào)的生成可包括測(cè)量壓縮機(jī)構(gòu)的溫度。在其他特征中，該方法可包括利用壓縮機(jī)溫度傳感器生成對(duì)應(yīng)于壓縮機(jī)溫度的壓縮機(jī)溫度信號(hào)，利用周圍環(huán)境溫度傳感器生成對(duì)應(yīng)于周圍環(huán)境溫度的周圍環(huán)境溫度信號(hào)，利用控制模塊接收壓縮機(jī)溫度信號(hào)和周圍環(huán)境溫度信號(hào)，利用控制模塊基于周圍環(huán)境溫度確定期望的壓縮機(jī)溫度，利用控制模塊將壓縮機(jī)溫度與期望的壓縮機(jī)溫度進(jìn)行比較，以及利用控制模塊基于比較確定用于在處于不工作狀態(tài)時(shí)供應(yīng)給電動(dòng)馬達(dá)定子的電流量。在其他特征中，確定所期望的壓縮機(jī)溫度可基于周圍環(huán)境溫度和預(yù)定溫度閾值的總和進(jìn)行。在其他特征中，該方法可包括利用第一溫度傳感器生成對(duì)應(yīng)于第一壓縮機(jī)溫度的第一溫度信號(hào)；利用第二溫度傳感器生成對(duì)應(yīng)于變頻驅(qū)動(dòng)器的逆變器板的溫度、變頻驅(qū)動(dòng)器的功率因子校正模塊的溫度以及吸入管溫度中的至少ー個(gè)的第二溫度信號(hào)；利用控制 模塊接收第一和第二溫度信號(hào)；利用控制模塊基于第二溫度確定期望的壓縮機(jī)溫度；利用控制模塊將壓縮機(jī)溫度與期望的壓縮機(jī)溫度進(jìn)行比較；以及基于比較確定用于在處于不エ作狀態(tài)時(shí)供應(yīng)給電動(dòng)馬達(dá)定子的電流量。在其他特征中，該方法可包括利用壓縮機(jī)溫度傳感器生成對(duì)應(yīng)于壓縮機(jī)溫度的壓縮機(jī)溫度信號(hào)，利用定子將壓縮機(jī)加熱第一時(shí)間段，利用控制模塊可接收壓縮機(jī)溫度信號(hào)，在第一時(shí)間段之后利用控制模塊確定壓縮機(jī)溫度在第二時(shí)間段上的變化率，并且利用控制模塊基于該變化率計(jì)算用于供應(yīng)給所述電動(dòng)馬達(dá)的所述定子的電流量。在其他特征中，上述系統(tǒng)和方法由一個(gè)或多個(gè)處理器通過計(jì)算機(jī)程序精確地實(shí)施。計(jì)算機(jī)程序可存放在計(jì)算機(jī)可讀媒介中，舉例而非限制的有內(nèi)存、非易失性數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和/或其它實(shí)際的存儲(chǔ)媒介。其它應(yīng)用領(lǐng)域可從這里作出的說明中清楚獲知。應(yīng)理解的是，所述說明和特定例子僅用于圖示說明，而不用于限制本發(fā)明的范圍。


根據(jù)詳細(xì)描述和附圖可以更完整地理解本發(fā)明，圖中圖IA是根據(jù)本發(fā)明的制冷系統(tǒng)的第一實(shí)施方式的示意圖。圖IB是根據(jù)本發(fā)明的制冷系統(tǒng)的第二實(shí)施方式的示意圖。圖2是具有根據(jù)本發(fā)明的變頻驅(qū)動(dòng)器的壓縮機(jī)的立體圖。圖3是具有根據(jù)本發(fā)明的變頻驅(qū)動(dòng)器的壓縮機(jī)的另ー立體圖。圖4是根據(jù)本發(fā)明的壓縮機(jī)的橫截面圖。圖5是根據(jù)本發(fā)明的控制模塊的輸入和輸出的示意圖。圖6是控制壓縮機(jī)中的潤(rùn)滑劑溫度的第一方法的流程圖。圖7是控制壓縮機(jī)中的潤(rùn)滑劑溫度的第二方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式下面的說明實(shí)際上僅是示例性的，而不用于限制本發(fā)明、其應(yīng)用或使用方式。為清晰起見，在圖中同樣的參考標(biāo)記用于標(biāo)以類似的元件。如在此所使用的，短語(yǔ)“A、B和C中至少ー個(gè)”應(yīng)使用非唯一的邏輯學(xué)詞語(yǔ)“或”解釋成意思是邏輯上的(A或B或C)。應(yīng)理解的是，方法中的步驟能夠以不同的順序執(zhí)行，而不改變本發(fā)明的原理。如在此所使用的，術(shù)語(yǔ)“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(zhí)行ー個(gè)或多個(gè)軟件和/或固件程序的處理器(共享的、專用的或成組的)和/或內(nèi)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?；蛘咝g(shù)語(yǔ)“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(zhí)行一個(gè)或多個(gè)軟件和/或固件程序的處理器(共享的、專用的或成組的)和/或內(nèi)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。如在此所使用的，計(jì)算機(jī)可讀媒介可以指任意的能夠儲(chǔ)存用于計(jì)算機(jī)的或模塊的數(shù)據(jù)的媒介，包括處理器。計(jì)算機(jī)可讀媒介包括但不限制于內(nèi)存、RAM(隨機(jī)存取存儲(chǔ)器)、ROM (只讀存儲(chǔ)器)、PROM (可編程的只讀存儲(chǔ)器)、EPROM (電可編程的只讀存儲(chǔ)器)、EEPROM(電可擦除只讀存儲(chǔ)器)、閃存、⑶-ROM(光盤驅(qū)動(dòng)器)、軟盤、磁帶、其它磁性媒介、光學(xué)媒介或任意其它能夠?yàn)橛?jì)算機(jī)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的裝置或媒介。壓縮機(jī)可包括加熱元件，所述加熱元件加熱曲軸箱，以便避免有夫“冷啟動(dòng)”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(nèi)的潤(rùn)滑劑的溫度。提高潤(rùn)滑劑的溫度可由于提高了冷潤(rùn)滑劑的粘度而改善性能并且/或者防止損傷壓縮機(jī)。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(yùn)行。例如，在壓縮機(jī)在處于不工作狀態(tài)時(shí)，曲軸箱加熱器可連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。替代地，當(dāng)壓縮機(jī)在處于關(guān)閉狀態(tài)且周圍環(huán)境溫度低于預(yù)定閾值吋，曲軸箱加熱器可連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。僅舉例地，預(yù)定閾值可以是70華氏度。另外，當(dāng)壓縮機(jī)已在處于關(guān)閉狀態(tài)一段預(yù)定時(shí)間之后，曲軸箱加熱器可連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。僅舉例地，所述預(yù)定時(shí)間可以是30分鐘。當(dāng)壓縮機(jī)在處于不工作狀態(tài)時(shí)，典型的曲軸箱加熱器可持續(xù)運(yùn)行，進(jìn)而可相比對(duì)于避免“冷啟動(dòng)”所要求的情況更多地加熱潤(rùn)滑剤。因此，由于過度加熱浪費(fèi)了能量，所以典型的曲軸箱加熱器效率會(huì)較低。另外，典型的曲軸箱加熱器能以恒定的功率運(yùn)行。僅舉例地，恒定的功率可以是40瓦。因此，當(dāng)曲軸箱溫度非常低吋，典型的曲軸箱加熱器要用很長(zhǎng)時(shí)間加熱曲軸箱。因此，公開ー種用于更有效的可變曲軸箱加熱器的系統(tǒng)和方法?？勺兦S箱加熱器可確定為了維持在壓縮機(jī)內(nèi)部的潤(rùn)滑劑的期望的溫度而用于輸送到壓縮機(jī)的功率量。維持期望的溫度所需的可變的功率量可經(jīng)由變頻驅(qū)動(dòng)器(VFD)輸送到壓縮機(jī)。此外，可以不需要附加的加熱元件。VFD可將功率輸送給處于不工作狀態(tài)的壓縮機(jī)的電動(dòng)馬達(dá)中的定子。定子是壓縮機(jī)中的電動(dòng)馬達(dá)的非運(yùn)動(dòng)部件。例如，當(dāng)壓縮機(jī)工作時(shí)，定子可以磁性地驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子又去驅(qū)動(dòng)曲軸。曲軸可以又去驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)的壓縮機(jī)構(gòu)。然而，當(dāng)壓縮機(jī)處于不工作狀態(tài)時(shí)，定子的溫度可在被供應(yīng)電流時(shí)得以提高，進(jìn)而定子可充當(dāng)用于在壓縮機(jī)內(nèi)部的潤(rùn)滑劑的加熱器。潤(rùn)滑劑的期望的溫度可以是用于避免“冷啟動(dòng)”并且用于確保所有液態(tài)制冷劑轉(zhuǎn)變成氣相的溫度。僅舉例地，潤(rùn)滑劑的期望的溫度可以比戶外環(huán)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(rùn)滑劑來儲(chǔ)存能量從而維持期望溫度。、
可變曲軸箱加熱器也可通過更大的功率供應(yīng)(例如大于40瓦)來更快地加熱潤(rùn)滑剤。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(yùn)轉(zhuǎn)，進(jìn)而可更快地加熱曲軸箱。因此，當(dāng)壓縮機(jī)在非常低的溫度時(shí)，會(huì)期望更快的曲軸箱加熱。因此，可不再需要特殊的用于避免“冷啟動(dòng)”的啟動(dòng)順序，因?yàn)樗谕臏囟瓤删S持恒定。另外，壓縮機(jī)軸承的使用壽命可以得到提高，因?yàn)楸苊饬?“冷啟動(dòng)”。此外，可以實(shí)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(cè)量逆變器模塊的溫度，并且所測(cè)溫度可用于檢測(cè)VFD的過熱。換而言之，當(dāng)檢測(cè)到VFD過熱吋，可降低供應(yīng)到馬達(dá)的功率。參考圖IA和1B,示例的制冷系統(tǒng)5包括壓縮機(jī)10,所述壓縮機(jī)包括容納壓縮機(jī)構(gòu)的殼體。在處于工作狀態(tài)時(shí)，壓縮機(jī)構(gòu)由電動(dòng)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，用于壓縮制冷蒸汽。在處于不エ作狀態(tài)時(shí)，壓縮機(jī)構(gòu)不由電動(dòng)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)。在圖中所示的示例的制冷系統(tǒng)5中，壓縮機(jī)10被示出為渦旋壓縮機(jī)，并且壓縮機(jī)構(gòu)可包括具有圖4中所示的ー對(duì)相互嚙合的渦旋構(gòu)件的渦盤。然而，本教導(dǎo)也適用于使用其它類型的壓縮機(jī)構(gòu)的其它類型的壓縮機(jī)。例如，壓縮機(jī)可以是往復(fù)式壓縮機(jī)，并且該壓縮機(jī)構(gòu)可包括至少ー個(gè)由曲軸驅(qū)動(dòng)的用于壓縮制冷蒸汽的活 塞。在另ー個(gè)例子中，壓縮機(jī)可以是旋轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)，并且壓縮機(jī)構(gòu)可包括用于壓縮制冷蒸汽的葉片機(jī)構(gòu)。此外，在圖IA和IB中示出了特殊的制冷系統(tǒng)，而本教導(dǎo)可適用于任何包括熱泵、HVAC和冷卻系統(tǒng)的制冷系統(tǒng)。將來自壓縮機(jī)10的制冷蒸汽輸送到冷凝器12，在冷凝器12處制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(tài)制冷劑通過膨脹閥14輸送到蒸發(fā)器
16。膨脹閥14可以是機(jī)械的、熱カ的或電子的閥，用于控制進(jìn)入壓縮機(jī)10的制冷劑的過熱。制冷劑通過膨脹閥14，在膨脹閥14處壓カ降導(dǎo)致高壓液態(tài)制冷劑實(shí)現(xiàn)液體和蒸汽的更低壓的組合。熱氣體穿過蒸發(fā)器16，低壓液體轉(zhuǎn)化成氣體，因此排走來自接近于蒸發(fā)器16的熱氣體的熱量。低壓氣體再被輸送到壓縮機(jī)10，在壓縮機(jī)10處所述低壓氣體被壓 縮成高壓氣體并且輸送到冷凝器12以便再啟動(dòng)制冷循環(huán)。參考圖1A、1B、2和3，壓縮機(jī)10可以由容納在罩20中的變頻驅(qū)動(dòng)器(VFD) 22驅(qū)動(dòng)，所述變頻驅(qū)動(dòng)器也稱為逆變器驅(qū)動(dòng)器。罩20可靠近或遠(yuǎn)離壓縮機(jī)10。具體地，參考圖1A，VFD22示出為在壓縮機(jī)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)附連于壓縮機(jī)10。替選地，參考圖1B，VFD22可通過分隔件17被設(shè)置為遠(yuǎn)離壓縮機(jī)10。僅舉例地，分隔件17可包括墻壁。僅舉例地，VFD22可位于建筑物內(nèi)，而壓縮機(jī)10可位于建筑物外或者位干與壓縮機(jī)10不同的房間。另外，僅舉例地，分隔件10可以是10米。VFD22從電源18接收交流(AC)電壓，并且將AC電壓輸送到壓縮機(jī)10。VFD22可包括具有處理器的控制模塊25和可運(yùn)行的用于調(diào)整和控制輸送到壓縮機(jī)10的電動(dòng)馬達(dá)的AC電壓的頻率和/或大小的軟件?？刂颇K25可包括用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)可讀媒介，包括由處理器執(zhí)行以調(diào)整和控制輸送到壓縮機(jī)10的電壓的頻率和/或大小的軟件以及對(duì)于控制模塊25而言必需的用于執(zhí)行和完成本教導(dǎo)的加熱和控制運(yùn)算的軟件。通過調(diào)整輸送到壓縮機(jī)10的電壓的頻率和/或大小，控制模塊25因此可調(diào)整和控制壓縮機(jī)10的速度并且從而控制壓縮機(jī)10的容量。
VFD22可包括固態(tài)的用于調(diào)整AC電壓的頻率和/或大小的電子機(jī)構(gòu)。通常，VFD22將輸入的AC電壓從AC轉(zhuǎn)換成DC，并且然后將DC電壓從DC轉(zhuǎn)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。然后，VFD22可使用絕緣柵雙極型晶體管(IGBT’s)或晶體管來轉(zhuǎn)換電壓，以便達(dá)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于對(duì)來自電源18的AC電壓的頻率和/或大小進(jìn)行調(diào)整。從蒸發(fā)器16至壓縮機(jī)10的管道可安排 通過罩20，用于冷卻在罩20內(nèi)的VFD22的電子部件。罩20可包括冷卻板15。吸入氣體制冷劑可在進(jìn)入壓縮機(jī)10之前冷卻所述冷卻板，并且因此冷卻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(jìn)入壓縮機(jī)10之前傳送給吸入氣體。然而，如在圖IB中所示，罩20可不包括冷卻板15，進(jìn)而VFD22可不由吸入氣體制冷劑來冷卻。例如，假設(shè)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(fēng)扇進(jìn)行氣冷。如圖2和3中所示，來自被容納在罩20中的VFD22的電壓可經(jīng)由附連于壓縮機(jī)10的接線盒24輸送到壓縮機(jī)10。參考圖4，示出壓縮機(jī)10的橫截面。壓縮機(jī)10包括定子42，所述定子在處于工作狀態(tài)時(shí)磁性地旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子44來驅(qū)動(dòng)曲軸46。潤(rùn)滑劑箱48包括潤(rùn)滑劑(例如油)，所述潤(rùn)滑劑潤(rùn)滑壓縮機(jī)10的運(yùn)動(dòng)部件，如曲軸46。壓縮機(jī)10也包括連接到曲軸46的渦盤50。曲軸46驅(qū)動(dòng)渦盤50以壓縮通過吸入管52接收的制冷劑。參考圖I和4，控制模塊25也可控制和調(diào)整壓縮機(jī)10的溫度。更具體而言，控制模塊25可控制和調(diào)整在壓縮機(jī)10的潤(rùn)滑劑箱48中的潤(rùn)滑劑溫度。例如，控制模塊25可通過對(duì)定子42供應(yīng)電流以及通過參考ー個(gè)或多個(gè)溫度傳感器來完成潤(rùn)滑劑溫度的閉環(huán)控制。僅舉例地，多個(gè)溫度傳感器可包括周圍環(huán)境溫度傳感器30、壓縮機(jī)溫度傳感器32和VFD溫度傳感器34。周圍環(huán)境溫度傳感器30測(cè)量在壓縮機(jī)10和/或罩20之外的周圍環(huán)境溫度(Tamb)。僅舉例地，周圍環(huán)境溫度傳感器30可作為現(xiàn)有系統(tǒng)的部件被包含在內(nèi)，進(jìn)而可經(jīng)由共用的通訊總線來使用。然而，也可以構(gòu)成用于制冷系統(tǒng)5的專用周圍環(huán)境溫度傳感器30。壓縮機(jī)溫度傳感器32測(cè)量在壓縮機(jī)10內(nèi)的溫度(Tcom)。例如，壓縮機(jī)溫度傳感器32可測(cè)量渦盤50的溫度。此外，壓縮機(jī)溫度傳感器32可測(cè)量在潤(rùn)滑劑箱48中的溫度或定子42的溫度。此外，定子42的溫度可基于馬達(dá)線圈的電阻得出。VFD溫度傳感器34測(cè)量VFD22的溫度(Tvfd)。VFD溫度傳感器34可位于罩20內(nèi)和/或VFD22內(nèi)。僅舉例地，VFD溫度傳感器34可測(cè)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(cè)量在VFD22中的電路板溫度。另外，VFD溫度傳感器34可測(cè)量吸入管52的溫度。VFD溫度傳感器34的測(cè)量數(shù)據(jù)可用作周圍環(huán)境溫度的近似數(shù)據(jù)。參考圖5更詳細(xì)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(huán)控制。換而言之，控制模塊25可基于ー個(gè)或多個(gè)溫度輸入(例如Tamb和/或Tvfd)以及ー個(gè)或多個(gè)溫度反饋(例如Tcom)來控制定子電流。
溫度反饋可通過壓縮機(jī)溫度傳感器52來測(cè)量。例如，溫度反饋可包括潤(rùn)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(rùn)滑劑箱溫度。溫度輸入可通過周圍環(huán)境溫度傳感器30和/或VFD溫度傳感器34來測(cè)量。例如，溫度輸入可包括周圍環(huán)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(huán)境傳感器30的周圍環(huán)境溫度。控制模塊25可基于ー個(gè)或多個(gè)溫度反饋以及ー個(gè)或多個(gè)溫度輸入來控制定子電流。例如，控制模塊25可基于潤(rùn)滑劑箱溫度和周圍環(huán)境溫度完成定子電流的閉環(huán)控制。然而，控制模塊25也可基于多個(gè)反饋溫度的平均值和多個(gè)溫度輸入的平均值完成定子電流的閉環(huán)控制。參考圖6，用于使用閉環(huán)控制來控制在壓縮機(jī)10中的潤(rùn)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(jī)10是否運(yùn)轉(zhuǎn)，即，壓縮機(jī)構(gòu)是否處于工作狀態(tài)并且由電動(dòng)馬達(dá)和曲軸驅(qū)動(dòng)而壓縮制冷劑。如果是，控制可返回到步驟102。如果否，控制可前進(jìn)到步驟104。換而言之，如果壓縮機(jī)10不運(yùn)轉(zhuǎn)，并且壓縮機(jī)構(gòu)處于不工作狀態(tài)并且不由電動(dòng)馬達(dá)和曲軸驅(qū)動(dòng)而壓縮制冷劑，則控制可前進(jìn)到步驟104。在步驟104中，控制模塊25可確定壓縮機(jī)溫度Tcom是否大于0° F。如果否，控制可前進(jìn)到步驟106。如果是，控制可前進(jìn)到步驟108。在步驟106中，控制模塊25可在預(yù)定的時(shí)間量中給定子42供應(yīng)預(yù)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(jī)溫度Tcom提高到0° F以上，以便防止壓縮機(jī)10損傷。在步驟108中，控制模塊25可確定壓縮機(jī)溫度Tcom是否大于所期望的溫度Tdes。例如，期望的溫度Tdes可以是周圍環(huán)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° F-20° F。如果否，控制可前進(jìn)到步驟112。如果是，則不需要額外的加熱，井且控制可前進(jìn)到步驟110并結(jié)束。替選地，從步驟110可等待預(yù)定的時(shí)間量，并且然后返回至Ij步驟100。例如，預(yù)定的時(shí)間量可以是30分鐘。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(jī)溫度Tdes減實(shí)際的壓縮機(jī)溫度Tcom的差(例如Tdiff = Tdes-Tcom)。在步驟114中，控制模塊25可基于溫度差Tdiff來確定用于加熱定子42的期望的電流量。在步驟116中，VFD22可對(duì)定子42供應(yīng)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(shí)現(xiàn)所期望的電流量。然后，控制可返回到步驟108，并且閉環(huán)控制可以繼續(xù)。參考圖7，用于使用非閉環(huán)控制來控制在壓縮機(jī)10中的潤(rùn)滑劑溫度的第二方法從步驟200開始。第二方法可涉及基于測(cè)量的溫度變化率將壓縮機(jī)溫度Tcom維持在所期望的等級(jí)。因?yàn)榈诙椒ú皇情]環(huán)控制，所以第二方法可以與其它加熱策略相結(jié)合地使用。例如，第二方法可以與上述參考圖6的本發(fā)明第一方法相結(jié)合地使用。在步驟202中，控制模塊25可以確定壓縮機(jī)是否在運(yùn)轉(zhuǎn)，也就是說，壓縮機(jī)構(gòu)是否處于工作狀態(tài)并且由電動(dòng)馬達(dá)和曲軸驅(qū)動(dòng)來壓縮制冷劑。如果是，控制可返回到步驟202。如果否，控制可前進(jìn)到步驟204。換而言之，如果壓縮機(jī)10不在運(yùn)轉(zhuǎn)，壓縮機(jī)構(gòu)處于不工作狀態(tài)且不由電動(dòng)馬達(dá)和曲軸驅(qū)動(dòng)來壓縮制冷劑，則控制可前進(jìn)到步驟204。在步驟204中，控制模塊25可將壓縮機(jī)10加熱期望的一段時(shí)間。在將壓縮機(jī)10加熱期望的一段時(shí)間之后，控制模塊25可停止加熱壓縮機(jī)10。在步驟206中，控制模塊25可基于壓縮機(jī)溫度Tcom在預(yù)定時(shí)間量上的降低來測(cè)量溫度變化率。例如，控制模塊25可測(cè)量定子溫度的溫度下降變化率。在步驟208中，控制模塊25可基于溫度變化率確定需要的用于加熱壓縮機(jī)10的定子的電流量。需要的電流量可基于電流狀況(也就是說周圍環(huán)境溫度)來相應(yīng)維持所期望的溫度。在步驟210中，VFD22對(duì)定子42供應(yīng)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(dá)到需要的電流量。然后，控制可前進(jìn)到步驟212并且結(jié)束。替選地，從步驟212起，控制可等待預(yù)定時(shí)間量，并且然后返回到步驟200。例如，預(yù)定時(shí)間量可以是30分鐘。本領(lǐng)域技術(shù)人員現(xiàn)在可由上述說明意識(shí)到，本發(fā)明的主要教導(dǎo)能以各種各樣的方 式實(shí)施。因此，雖然本發(fā)明包括特別的例子，但本發(fā)明的真實(shí)范圍不應(yīng)這樣限制，因?yàn)閷I(yè)人員通過研究附圖、說明書和下面的權(quán)利要求可以理解其它的改型。
權(quán)利要求
1.一種系統(tǒng)，包括 壓縮機(jī)，所述壓縮機(jī)包括容納壓縮機(jī)構(gòu)的殼體，所述壓縮機(jī)構(gòu)在處于工作狀態(tài)時(shí)由電動(dòng)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)并且在處于不工作狀態(tài)時(shí)未由所述電動(dòng)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)； 變頻驅(qū)動(dòng)器，在處于所述工作狀態(tài)時(shí)所述變頻驅(qū)動(dòng)器通過改變輸送到所述電動(dòng)馬達(dá)的電壓的頻率來驅(qū)動(dòng)所述電動(dòng)馬達(dá)，并且在處于所述不工作狀態(tài)時(shí)所述變頻驅(qū)動(dòng)器對(duì)所述電動(dòng)馬達(dá)的定子供應(yīng)電流以便加熱所述壓縮機(jī)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，進(jìn)一歩包括 連接到所述變頻驅(qū)動(dòng)器的控制模塊，在處于所述工作狀態(tài)時(shí)所述控制模塊控制所述電動(dòng)馬達(dá)的速度，并且在處于所述不工作狀態(tài)時(shí)所述控制模塊控制供應(yīng)到所述電動(dòng)馬達(dá)的所述定子的電流。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，進(jìn)一歩包括 溫度傳感器，所述溫度傳感器生成對(duì)應(yīng)于所述壓縮機(jī)的溫度的溫度信號(hào)； 其中，所述控制模塊接收所述溫度信號(hào)并且在處于所述不工作狀態(tài)時(shí)控制供應(yīng)到所述電動(dòng)馬達(dá)的所述定子的電流，以便將所述壓縮機(jī)的溫度維持得高于預(yù)定溫度閾值。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中，所述溫度傳感器測(cè)量在所述壓縮機(jī)的潤(rùn)滑劑箱中的潤(rùn)滑劑的溫度。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中，所述溫度傳感器測(cè)量所述壓縮機(jī)構(gòu)的溫度。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，進(jìn)一歩包括 壓縮機(jī)溫度傳感器，所述壓縮機(jī)溫度傳感器生成對(duì)應(yīng)于壓縮機(jī)溫度的壓縮機(jī)溫度信號(hào)；以及 周圍環(huán)境溫度傳感器，所述周圍環(huán)境溫度傳感器生成對(duì)應(yīng)于周圍環(huán)境溫度的周圍環(huán)境溫度信號(hào)； 其中，所述控制模塊接收所述壓縮機(jī)溫度信號(hào)和所述周圍環(huán)境溫度信號(hào)、基于所述周圍環(huán)境溫度確定期望的壓縮機(jī)溫度、將所述壓縮機(jī)溫度與所述期望的壓縮機(jī)溫度進(jìn)行比較、并且基于所述比較來確定用以在處于所述不工作狀態(tài)時(shí)供應(yīng)到所述定子的電流的量。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中，所述控制模塊基于所述周圍環(huán)境溫度和預(yù)定溫度閾值的總和確定所述期望的壓縮機(jī)溫度。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中，所述預(yù)定溫度閾值在十和二十華氏度之間。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，進(jìn)一歩包括 第一溫度傳感器，所述第一溫度傳感器生成對(duì)應(yīng)于壓縮機(jī)溫度的第一溫度信號(hào)；以及 第二溫度傳感器，所述第二溫度傳感器生成對(duì)應(yīng)于所述變頻驅(qū)動(dòng)器的逆變器板的溫度、所述變頻驅(qū)動(dòng)器的功率因子校正模塊的溫度以及吸入管溫度中的至少ー個(gè)的第二溫度信號(hào); 其中，所述控制模塊接收所述第一溫度信號(hào)和所述第二溫度信號(hào)、基于所述第二溫度確定所述期望的壓縮機(jī)溫度、將所述壓縮機(jī)溫度與所述期望的壓縮機(jī)溫度進(jìn)行比較、并且基于所述比較來確定用以在處于所述不工作狀態(tài)時(shí)供應(yīng)到所述定子的電流量。
10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，進(jìn)一歩包括 壓縮機(jī)溫度傳感器，所述壓縮機(jī)溫度傳感器生成對(duì)應(yīng)于壓縮機(jī)溫度的壓縮機(jī)溫度信號(hào);其中，所述定子將所述壓縮機(jī)加熱第一時(shí)間段，所述控制模塊接收所述壓縮機(jī)溫度信號(hào)、在第一時(shí)間段之后確定所述壓縮機(jī)溫度在第二時(shí)間段上的變化率、并且基于所述變化率計(jì)算用以供應(yīng)到所述定子的電流量。
11.ー種方法，包括 在處于工作狀態(tài)時(shí)通過用改變輸送到電動(dòng)馬達(dá)的電壓的頻率的變頻驅(qū)動(dòng)器對(duì)電動(dòng)馬達(dá)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)來利用所述電動(dòng)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)的壓縮機(jī)構(gòu)，，并且在處于不工作狀態(tài)時(shí)不利用所述電動(dòng)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)所述壓縮機(jī)構(gòu)； 通過在處于所述不工作狀態(tài)時(shí)利用所述變頻驅(qū)動(dòng)器將電流供應(yīng)到所述電動(dòng)馬達(dá)的定子以加熱所述電動(dòng)馬達(dá)的定子，從而加熱所述壓縮機(jī)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，進(jìn)ー步包括 在處于工作狀態(tài)時(shí)利用連接到所述變頻驅(qū)動(dòng)器的控制模塊來控制所述電動(dòng)馬達(dá)的速度； 在處于不工作狀態(tài)時(shí)利用所述控制模塊來控制供應(yīng)到所述電動(dòng)馬達(dá)的所述定子的電流。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，進(jìn)ー步包括 生成對(duì)應(yīng)于所述壓縮機(jī)的溫度的溫度信號(hào)； 利用所述控制模塊接收所述溫度信號(hào)； 在處于所述不工作狀態(tài)時(shí)利用所述控制模塊控制供應(yīng)到所述電動(dòng)馬達(dá)的所述定子的電流，以便將所述壓縮機(jī)的溫度維持得高于預(yù)定溫度閾值。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中，所述預(yù)定溫度閾值是零華氏度。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中，生成所述溫度信號(hào)包括測(cè)量在所述壓縮機(jī)的潤(rùn)滑劑箱中的潤(rùn)滑劑的溫度。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中，生成所述溫度信號(hào)包括測(cè)量所述壓縮機(jī)構(gòu)的溫度。
17.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，進(jìn)ー步包括 利用壓縮機(jī)溫度傳感器生成對(duì)應(yīng)于壓縮機(jī)溫度的壓縮機(jī)溫度信號(hào)； 利用周圍環(huán)境溫度傳感器生成對(duì)應(yīng)于周圍環(huán)境溫度的周圍環(huán)境溫度信號(hào)； 利用所述控制模塊接收所述壓縮機(jī)溫度信號(hào)和所述周圍環(huán)境溫度信號(hào)； 利用所述控制模塊基于所述周圍環(huán)境溫度確定期望的壓縮機(jī)溫度； 利用所述控制模塊將所述壓縮機(jī)溫度與所述期望的壓縮機(jī)溫度進(jìn)行比較； 利用所述控制模塊基于所述比較確定用以在處于所述不工作狀態(tài)時(shí)供應(yīng)到所述電動(dòng)馬達(dá)的所述定子的電流量。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中，確定所述期望的壓縮機(jī)溫度是基于所述周圍環(huán)境溫度和預(yù)定溫度閾值的總和進(jìn)行的。
19.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，進(jìn)ー步包括 利用第一溫度傳感器生成對(duì)應(yīng)于第一壓縮機(jī)溫度的第一溫度信號(hào)； 利用第二溫度傳感器生成對(duì)應(yīng)于所述變頻驅(qū)動(dòng)器的逆變器板的溫度、所述變頻驅(qū)動(dòng)器的功率因子校正模塊的溫度以及吸入管溫度中的至少ー個(gè)的第二溫度信號(hào)； 利用所述控制模塊接收所述第一溫度信號(hào)和所述第二溫度信號(hào)；利用所述控制模塊基于所述第二溫度確定期望的壓縮機(jī)溫度； 利用所述控制模塊將所述壓縮機(jī)溫度與所述期望的壓縮機(jī)溫度進(jìn)行比較； 基于所述比較確定用以在處于所述不工作狀態(tài)時(shí)供應(yīng)到所述電動(dòng)馬達(dá)的所述定子的電流量。
20.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，進(jìn)ー步包括 利用壓縮機(jī)溫度傳感器生成對(duì)應(yīng)于壓縮機(jī)溫度的壓縮機(jī)溫度信號(hào)； 利用定子將壓縮機(jī)加熱第一時(shí)間段； 利用所述控制模塊接收所述壓縮機(jī)溫度信號(hào)； 在第一時(shí)間段之后利用所述控制模塊確定所述壓縮機(jī)溫度在第二時(shí)間段上的變化率； 并且利用所述控制模塊基于所述變化率計(jì)算用以供應(yīng)給所述電動(dòng)馬達(dá)的所述定子的電流量。
全文摘要
一種系統(tǒng)，包括壓縮機(jī)，所述壓縮機(jī)具有容納壓縮機(jī)構(gòu)的殼體，所述壓縮機(jī)構(gòu)在處于工作狀態(tài)時(shí)由電動(dòng)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)并且在處于不工作狀態(tài)時(shí)不由所述電動(dòng)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)。該系統(tǒng)也包括變頻驅(qū)動(dòng)器，在處于所述工作狀態(tài)時(shí)所述變頻驅(qū)動(dòng)器通過改變輸送到所述電動(dòng)馬達(dá)的電壓頻率來驅(qū)動(dòng)所述電動(dòng)馬達(dá)，并且在處于所述不工作狀態(tài)時(shí)所述變頻驅(qū)動(dòng)器對(duì)電動(dòng)馬達(dá)的定子供應(yīng)電流以便加熱所述壓縮機(jī)。
文檔編號(hào)F04C28/00GK102725600SQ201080042651
公開日2012年10月10日 申請(qǐng)日期2010年9月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月24日
發(fā)明者丹尼爾·L·麥克斯威尼, 史蒂芬·M·塞貝爾, 查爾斯·E·格林 申請(qǐng)人:艾默生環(huán)境優(yōu)化技術(shù)有限公司