[发明专利]膨胀阀位置控制系统和方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2012年11月21日提交的美国临时申请第61/729029号的优先权，上述申请的全部公开内容通过引用并入本文中。

技术领域

本公开涉及冷却系统，更具体地说，涉及膨胀阀控制系统。

背景技术

本节提供涉及不一定是现有技术的本公开的背景信息。

冷却系统适用于其中要冷却流体的许多不同的应用。流体可能是例如空气的气体或者例如水的液体。示例应用包括用于将例如办公室等人们所在的空间进行冷却的供热、通风、空调（HVAC）系统以及数据中心气候控制系统。数据中心可以指的是具有例如计算机服务器等一些电子设备的房间。

在图1中，示出了可以在例如机房中使用的空调50。空调50包括冷却回路51和机柜52。冷却回路51被布置在机柜52中并且包括蒸发器54、空气移动装置56、压缩机58、冷凝器60以及膨胀阀62。蒸发器54、压缩机58、冷凝器60以及膨胀阀62连接在冷却流体（例如相变制冷剂）在其中循环的封闭环路中。蒸发器54可以包括具有多个冷却片的V形或者A形盘管组件以提供增加的冷却能力。蒸发器54接收冷却流体并且将流经蒸发器54的开口的空气冷却。空气移动装置56（例如风扇或者离心风机）从机柜52内的入口（未示出）吸入空气并且经过蒸发器54。冷却的空气从蒸发器54导出到机柜52中的空腔64中。

压缩机58将冷却流体循环通过冷凝器60、膨胀阀62、蒸发器54并且返回压缩机58。压缩机58可以是例如涡旋式压缩机。涡旋式压缩机可以是定速压缩机、数字速度压缩机或者变速压缩机。涡旋式压缩机通常包括两个偏移螺旋盘。第一螺旋盘是静止盘或者静涡盘。第二螺旋盘是动涡盘。冷却流体在涡旋式压缩机的入口处被接收，在偏移螺旋盘之间被捕获，被压缩并且在朝向冷凝器60的中心（或者出口）处被排放。冷凝器60可以是将从压缩机58接收的冷却流体冷却的微通道冷凝器。膨胀阀62可以是电子膨胀阀并且将冷却流体从例如液体到蒸汽从冷凝器60中膨胀出来。

可以调节膨胀阀62的位置（或者膨胀阀的开口百分比）来控制压缩机58的吸入过热值。压缩机的过热值等于压缩机吸入温度减去压缩机饱和吸入温度。压缩机吸入压力可以用于确定压缩机饱和吸入温度。可以基于来自在蒸发器54与压缩机58之间连接的对应的传感器的信号来确定压缩机吸入温度和压缩机吸入压力。过热值指的是将气态下的冷却流体的温度加热到压缩机饱和吸入温度以上的量。

过热值可用于调制（或者调节）膨胀阀62的位置。膨胀阀62的位置（或者开口百分比）的控制可以由比例积分微分（PID）控制模块执行。PID控制模块控制过热值以与恒定的预定过热设定点相匹配。这确保压缩机可靠性并且提高压缩机的效率。

发明内容

本节提供本公开的总体概要，但并非全面公开其全部范围或者其所有特征。

在一个方面，提供了一种系统，该系统包括负荷模块、比较模块和控制模块。负荷模块配置为确定压缩机的当前负荷。比较模块配置为将当前负荷与压缩机的先前负荷进行比较以基于比较生成比较信号。控制模块配置为（i）基于压缩机的过热值生成第一控制信号，以及（ii）基于当前负荷和先前负荷生成第二控制信号。控制模块配置为，根据第一控制信号或者第二控制信号，基于比较信号控制膨胀阀的位置。

在另一个方面，提供了一种系统，该系统包括负荷模块和控制模块。负荷模块配置为检测压缩机的负荷的变化。控制模块配置为（i）基于压缩机的过热值生成比例积分微分（PID）控制信号，以及（ii）基于负荷的变化生成膨胀阀控制信号。控制模块配置为，响应于负荷的变化，从根据PID控制信号来控制膨胀阀的位置转变为根据膨胀阀控制信号来控制膨胀阀的位置。

在另一个方面，提供了一种方法，该方法包括确定压缩机的当前负荷并且将当前负荷与压缩机的先前负荷进行比较。基于比较生成比较信号。基于比较信号，该方法还包括：基于压缩机的过热值生成第一控制信号并且根据第一控制信号控制膨胀阀的位置；或者基于当前负荷和先前负荷生成第二控制信号并且根据第二控制信号控制膨胀阀的位置。

此外，根据本文中提供的描述，应用的领域将变得明显。该发明内容中的描述和具体示例仅意在说明的目的而并不意在限制本公开内容的范围。

附图说明

本文中所描述的附图仅出于所选择的实施方式而非所有可能的实施方式的说明性目的，而并不意在限制本公开内容的范围。

图1是现有技术的空调的透视图；

图2是根据本公开的一个方面并入冷却控制模块的多级冷却系统的示意图；