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CN105102910B - 用于控制具有带有可变速度驱动器的离心式压缩机的冷却器系统的方法和系统 - Google Patents

用于控制具有带有可变速度驱动器的离心式压缩机的冷却器系统的方法和系统 Download PDF

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CN105102910B CN201480018199.9A CN201480018199A CN105102910B CN 105102910 B CN105102910 B CN 105102910B CN 201480018199 A CN201480018199 A CN 201480018199A CN 105102910 B CN105102910 B CN 105102910B
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Abstract

用于对冷却器系统进行控制以实现控制稳定性同时维持最佳效率的方法和系统。具体地，用于控制离心式压缩机速度和入口导向叶片位置的方法和系统，其中离心式压缩机速度和入口导向叶片位置在控制路径中建立了三个截然不同的区域：(i)在从全负荷的初始卸载期间，入口导向叶片位置保持在完全打开位置处，而离心式压缩机速度改变，以实现期望的冷却容量；(ii)在转折点与转变点之间，保持离心式压缩机速度恒定，而入口导向叶片位置改变，以实现期望的冷却容量；以及(iii)在转变点与零冷却容量之间，改变入口导向叶片位置和离心式压缩机速度两者以实现期望的冷却容量。

Description

用于控制具有带有可变速度驱动器的离心式压缩机的冷却器 系统的方法和系统
技术领域
本文中所公开的实施例总地涉及一种具有离心式压缩机的供热、通风和空气调节(“HVAC”)系统、诸如冷却器系统。更具体地，实施例涉及用于对冷却器系统进行控制以实现控制稳定性同时维持最佳效率的方法和系统。
背景技术
冷却器系统通常结合制冷回路的标准部件，以提供冷却水用于冷却指定的建筑物空间。典型的制冷回路包括压缩制冷剂气体的压缩机、将所压缩的制冷剂冷凝成液体的冷凝器和利用液态制冷剂来冷却水的蒸发器。冷却水然后可以用管道输送到将要冷却的空间。
利用所谓的离心式压缩机的冷却器系统可以通常在尺寸上例如从～100到～10,000冷吨，并且可以在用于大型设施、诸如商业建筑中时提供特定优点和效率。离心式冷却器的可靠性可以较高，而维护要求可以较低，因为离心式压缩通常涉及仅一些机械零件的纯旋转运动。
离心式压缩机通常具有叶轮，该叶轮可以认为是具有许多风扇叶片的风扇。叶轮通常由管道环绕。到叶轮的制冷剂流可以由在叶轮的入口处位于管道中的可变入口导向叶片(“IGV”)来控制。入口导向叶片可以相对于流动方向以某一角度运转，并引起制冷剂流刚好在进入压缩机叶轮之前形成涡流。入口导向叶片的角度可以相对于制冷剂流动方向是可变的。当入口导向叶片的角度改变并且入口导向叶片打开和关闭时，到压缩机的制冷剂流可以增加或减少。在许多应用中，入口导向叶片可以在垂直于制冷剂流动方向的完全关闭位置到入口导向叶片与制冷剂流对齐的完全打开入口叶片导向位置之间可变九十度。当冷却负荷高时，入口导向叶片可以打开以增加抽取通过蒸发器的制冷剂量，由此增加冷却器的运行冷却容量。
为了满足空气调节空间中的所有需求情况，冷却器系统可以改变输出容量。在高冷却需求的时候，离心式压缩机可以以最大负荷或全容量运行。在其它时候，对空气调节的需要减少，并且离心式压缩机可以以降低的容量运行。冷却器系统的输出于是可以基本上小于全容量下的输出。还期望使离心式压缩机以针对在任何给定时刻所需的容量的最有效模式运转，以将冷却器系统的耗电降至针对给定负荷的最低可能量。已经发现离心式压缩机的最有效运转点在称为浪涌(surge)的情况附近。然而，在浪涌情况下的运转会是不期望的，因为这会对离心式压缩机造成损坏。
发明内容
提供了用于利用可变速度驱动器来控制具有离心式压缩机的冷却器系统的实施例。具体地，本文中所公开的实施例涉及用于对冷却器系统进行控制以实现控制稳定性同时维持最佳效率的方法和系统。
如上所述，当在称为浪涌的情况附近运转时，离心式冷却器最有效。在到达用于期望的冷却输出的点的浪涌时，直接在叶轮的出口处的制冷剂与在叶轮的入口处的制冷剂之间的压差巨大。在这种情况下，制冷剂将会浪涌，首先向后然后向前流过离心式压缩机。这会产生不稳定的运转情况。
在一些实施例中，提供了用于对冷却器系统进行控制以实现控制稳定性同时维持最佳效率的方法和系统。具体地，用于控制离心式压缩机速度和入口导向叶片位置的方法和系统，其中离心式压缩机速度和入口导向叶片位置在控制路径中建立了三个截然不同的区域：(i)在从全负荷的初始卸载期间，入口导向叶片位置保持在完全打开位置处，而离心式压缩机速度改变，以实现期望的冷却容量；(ii)在转折点与转变点之间，保持离心式压缩机速度恒定，而入口导向叶片位置改变，以实现期望的冷却容量；以及(iii)在转变点与零冷却容量之间，改变入口导向叶片位置和离心式压缩机速度两者以实现期望的冷却容量。
在一些实施例中，期望的容量命令由冷却器控制单元的容量控制部件确定。基于由容量控制部件所确定的期望的容量命令，致动器控制部件确定离心式压缩机的离心式压缩机速度和入口导向叶片位置以实现冷却器系统的最佳效率。
在一些实施例中，期望的容量命令可以基于蒸发器离开水温测量和蒸发器进入水温测量。
而且，在一些实施例中，离心式压缩机的速度和入口导向叶片位置可以基于期望的容量命令、蒸发器离开水温、冷凝器进入水温、饱和的蒸发器温度和冷凝器压力来确定。
另外，在一些实施例中，离心式压缩机和入口导向叶片位置可以基于三级控制过程来确定，由此冷却器控制单元最初通过经由可变速度驱动器(VSD)(例如，可变频率驱动器(“VFD”))使离心式压缩机速度以最大离心式压缩机速度开始并将入口导向叶片位置设定在完全打开的入口导向叶片位置处而使冷却器系统运转。然后，通过改变离心式压缩机速度同时保持入口导向叶片位置完全打开直至期望的冷却器容量降至转变点T*之下，可以到达期望的归一化的冷却器容量。当期望的归一化的冷却器容量降至转变点T*之下，通过改变入口导向叶片位置同时保持离心式压缩机速度恒定直至期望的归一化的冷却器容量降至转折点C*之下，可以到达期望的归一化的冷却器容量。当期望的归一化的冷却器容量降至转折点C*之下时，通过同时改变离心式压缩机速度和入口导向叶片位置，可以到达期望的归一化的冷却器容量。
在另一实施例中，离心式压缩机和入口导向叶片位置可以基于二级控制过程来确定，由此冷却器控制单元最初通过经由VSD将离心式压缩机速度设定在最大离心式压缩机速度处并将入口导向叶片位置设定在完全打开的入口导向叶片位置处而使冷却器系统运转。然后，通过改变离心式压缩机速度同时保持入口导向叶片位置完全打开直至期望的归一化的冷却器容量降至转折点C*之下，可以到达期望的归一化的冷却器容量。当期望的归一化的冷却器容量降至转折点C*之下时，通过同时改变离心式压缩机速度和入口导向叶片位置，可以到达期望的归一化的冷却器容量。
在又一实施例中，离心式压缩机和入口导向叶片位置可以基于二级控制过程来确定，由此冷却器控制单元最初通过经由VSD将离心式压缩机速度设定在最大离心式压缩机速度处并将入口导向叶片位置设定在完全打开的入口导向叶片位置处而使冷却器系统运转。然后，通过改变离心式压缩机速度同时保持入口导向叶片位置完全打开直至期望的归一化的冷却器容量降至转变点T*之下，可以到达期望的归一化的冷却器容量。当期望的归一化的冷却器容量降至转变点T*之下，通过同时改变离心式压缩机速度和入口导向叶片位置，可以到达期望的归一化的冷却器容量。
相应地，本文中所公开的实施例提供了离心式冷却器的改善的容量控制系统，其中离心式压缩机速度和入口导向叶片位置可以调整到最有效的运转点，同时避免浪涌情况。
通过以下详细描述和附图的考虑，用于对冷却器系统进行控制以实现控制稳定性同时维持最佳效率的方法和系统的其它特征和方面将会变得显而易见。
附图说明
现在参考附图，其中相同的参考数字在全文中表示对应的零件。
图1图示了根据一个实施例的冷却器系统的方框图。
图2图示了根据一个实施例的冷却器控制单元的方框图。
图3图示了根据一个实施例的用于使冷却器系统运转的过程的流程图。
图4图示了沿着归一化的离心式压缩机速度与期望的归一化的冷却器容量C曲线图的入口导向叶片曲线。
图5图示了沿着入口导向位置与压力系数曲线图的浪涌边界曲线。
图6图示了沿着归一化的容量与归一化的离心式压缩机速度曲线图的归一化的浪涌曲线。
图7图示了根据一个实施例的沿着入口导向位置与压力系数曲线图和归一化的容量与归一化的离心式压缩机速度曲线图的控制路径。
图8图示了用于多致动器控制部件根据第一控制路径来确定离心式压缩机速度和入口导向叶片位置的过程的流程图。
图9图示了根据另一实施例的沿着入口导向位置与压力系数曲线图和归一化的容量与归一化的离心式压缩机速度曲线图的控制路径。
图10图示了用于多致动器控制部件根据第二控制路径来确定离心式压缩机速度和入口导向叶片位置的过程的流程图。
图11图示了用于多致动器控制部件根据第三控制路径来确定离心式压缩机速度和入口导向叶片位置的过程的流程图。
具体实施方式
关于上述描述，应理解，尤其是就所采用的结构材料以及零件的形状、尺寸和布置而论，在不偏离本发明的范围的情况下可以详细地进行改变。意图是，说明书和描述的实施例仅认为是示例性的，本发明的实际范围和精神通过宽泛意义的权利要求来指出。
提供了利用VSD(例如，VFD)来控制具有离心式压缩机的冷却器系统的实施例。具体地，本文中所公开的实施例涉及用于对冷却器系统进行控制以实现控制稳定性同时维持最佳效率的方法和系统。
虽然下面所描述的实施例利用可变频率驱动器来控制离心式压缩机的离心式压缩机速度，但是应意识到，其它类型的可变速度驱动器也可以用来控制离心式压缩机的离心式压缩机速度。
图1图示了根据一个实施例的冷却器系统100的方框图。冷却器系统包括具有VFD110的离心式压缩机105、冷凝器115、蒸发器120和冷却器控制单元125。
如在图1中总地示出的，离心式压缩机105配置成压缩制冷剂气体。所压缩的制冷剂然后发送(通过箭头107示出)到冷凝器115。冷凝器115将所压缩的制冷剂冷凝成液态制冷剂。液态制冷剂然后发送(通过箭头117示出)到蒸发器120。蒸发器120利用液态制冷剂来冷却经由管路122流过蒸发器120的水。冷却水然后可以用管道输送到将要冷却的空间。随着液态制冷剂冷却经过蒸发器120的水，液态制冷剂转变为气体，并且制冷的气体(通过箭头103示出)然后返回到离心式压缩机105。
冷却器控制单元125配置成利用从多个传感器130a-e获得的测量数据来监测冷却器系统100的运转，并且基于由正在冷却的空间的空气调节要求所需求的负荷的变化来控制冷却器系统100的运转。冷却器控制单元125可以通过控制通过离心式压缩机105的制冷剂流的体积来针对由正在冷却的空间的空气调节要求所需求的负荷的变化进行调整。这可以通过单独地或以协调的方式改变离心式压缩机105的入口导向叶片(未示出)的位置和离心式压缩机105的压缩机速度来实现。
具体地，冷却器控制单元125配置成通过向离心式压缩机105发送入口导向叶片命令127以控制入口导向叶片的位置，并且通过向VFD 110发送压缩机速度信号129以控制离心式压缩机105的压缩机速度，来控制离心式压缩机105和VFD 110的运转。冷却器控制单元125的运转的具体细节在下面关于图2进行讨论。
多个传感器130a-e中的每一个连接到冷却器控制单元125，并且配置成监测冷却器系统100的特定方面，以及向冷却器控制单元125发送测量数据。传感器130a监测冷凝器制冷剂压力。传感器130b监测冷凝器进入水温。传感器130c监测蒸发器进入水温。传感器130d监测蒸发器制冷剂温度。传感器130e监测蒸发器离开水温。
图2图示了用于冷却器系统、诸如在图1中示出的冷却器系统100中的冷却器控制单元200的方框图的一个实施例。冷却器控制单元200配置成，监测冷却器系统的运转，并且基于由正在冷却的空间的空气调节要求所需求的负荷的变化来控制冷却器系统的运转。
冷却器控制单元200一般可以包括处理器和存储器。冷却器控制单元200还包括容量控制部件210和多致动器控制部件220，容量控制部件210和多致动器控制部件220被配置成基于一个或更多个存储在存储器中的算法利用处理器来处理信息。
冷却器控制单元200包括多个输入端230a-e和多个输出端240a-b。多个输入端230a-e配置成从例如冷却器系统中的多个传感器(诸如在图1中示出的多个传感器130a-e)接收测量数据。在一个实施例中，例如，输入端230a可以配置成接收关于蒸发器离开水温的测量数据；输入端230b可以配置成接收关于蒸发器进入水温的测量数据；输入端230c可以配置成接收关于冷凝器进入水温的测量数据；输入端230d可以配置成接收关于蒸发器制冷剂温度的测量数据；以及输入端230e可以配置成接收关于冷凝器制冷剂压力的测量数据。
多个输出端240a-b配置成将命令信号发送到冷却器系统一个或更多个部件，包括例如压缩机(诸如在图1中示出的离心式压缩机105和VFD110)。具体地，输出端240a可以配置成将离心式压缩机速度命令255发送到例如冷却器系统的VFD，并且输出端240b可以配置成将入口导向叶片命令260发送到例如冷却器系统的离心式压缩机。
容量控制部件210配置成从输入端230a和230b接收测量数据，并且将相关的冷却器容量(本文中也称为期望的冷却器容量)命令250发送到多致动器控制部件220。相关的冷却器容量命令250表示由例如正在由冷却器系统冷却的空间的空气调节要求所需求的负荷。在一个实施例中，容量控制部件210配置成分别经由输入端230a和230b来接收蒸发器离开水温和蒸发器进入水温测量数据，以便确定相关的冷却器容量命令250。
多致动器控制部件220配置成从输入端230a、230c、230d和230e接收测量数据，接收容量命令250，并且输出离心式压缩机速度命令255和入口导向叶片命令260。提供离心式压缩机速度命令255和入口导向叶片命令260来调整冷却器系统的离心式压缩机和VFD的运转，以适应负荷需求同时维持最佳效率并防止浪涌。
在一个实施例中，多致动器控制部件220配置成分别经由输入端230a、230c、230d和230e接收蒸发器离开水温、冷凝器进入水温、饱和的蒸发器温度和冷凝器压力测量数据以及相关的冷却器容量命令250。利用该信息，多致动器控制部件220配置成确定离心式压缩机速度命令255和入口导向叶片命令260，并且分别经由输出端240a、240b从冷却器控制单元200发送命令255、260。
现在描述用于经由冷却器控制单元200来确定离心式压缩机速度命令255和入口导向叶片命令260的过程。图3图示了用于经由冷却器控制单元200来对冷却器系统、诸如冷却器系统100进行控制以实现控制稳定性(例如防止浪涌)同时维持最佳效率的过程300的流程图的一个实施例。
过程300在310处以冷却器控制单元200从输入端230a-e接收测量数据开始。具体地，冷却器控制单元200从输入端230a接收蒸发器离开水温测量，从输入端230b接收蒸发器进入水温测量，从输入端230c接收冷凝器进入水温测量，从输入端230d接收蒸发器制冷剂温度，并且从输入端230e接收冷凝器制冷剂压力测量。过程300然后进行到320。
在320处，容量控制部件210基于蒸发器离开水温测量和蒸发器进入水温测量来确定相关的冷却器容量。过程300然后进行到330。
在330处，多致动器控制部件220基于蒸发器离开水温、冷凝器进入水温、蒸发器制冷剂温度和冷凝器制冷剂压力来确定离心式压缩机速度和入口导向叶片位置。用于确定离心式压缩机速度和入口导向叶片位置以实现控制稳定性同时维持最佳效率的具体过程在下面进行讨论。在一些实施例中，多致动器控制部件220通过遵循下面详细地描述的控制路径A1、A2和A3中的一个来确定离心式压缩机速度和入口导向叶片位置。过程300然后进行到340。
在340处，冷却器控制单元200基于确定的离心式压缩机速度和入口导向叶片位置来产生入口导向叶片命令260和离心式压缩机速度命令255。冷却器控制单元200然后将入口导向叶片命令260发送到冷却器系统的离心式压缩机的入口导向叶片，并且将离心式压缩机速度命令255发送到冷却器系统的VFD。过程300然后返回到310。
现在描述关于多致动器控制部件220在330处如何确定离心式压缩机速度和入口导向叶片位置以便实现控制稳定性同时维持最佳效率的细节。
多致动器控制部件220确定离心式压缩机速度，并且在相关的冷却器容量命令250下的入口导向叶片位置可以基于界定到多致动器控制部件220的输入(例如，蒸发器离开水温、冷凝器进入水温、蒸发器制冷剂温度、冷凝器制冷剂压力和相关的冷却器容量命令)与离心式压缩机速度命令以及入口导向叶片位置之间的关系的数学模型。
数学模型包括容量模型和多致动器控制模型。容量模型确定可以在冷却器系统的给定情况下(例如，蒸发器离开水温、冷凝器进入水温、蒸发器制冷剂温度、冷凝器制冷剂压力)产生期望的冷却器容量(例如，相关的冷却器容量命令)的离心式压缩机和初始的入口导向叶片位置对。多致动器控制模型确定可以以避免浪涌可能性的最低可能的功率消耗产生相关的冷却器容量的离心式压缩机速度和入口导向叶片位置对。
现在描述容量模型。已经发现，简单的关系可以用来示出离心式压缩机速度与期望的归一化的冷却器容量之间的关系。该关系可以定义为：
速度＝axC2+b，
其中速度是离心式压缩机速度，C是期望的归一化的冷却器容量，而变量a和b是系数。
对系数a和b的求解可以通过将容量设定为0吨并将速度设定为最大离心式压缩机速度来实现。如在图4中示出的，在0吨处，所有入口导向叶片曲线都收敛到单个值N0。该收敛点可以随着由以下关系所限定的升程而改变：
b＝N0＝fb(升程)，
其中升程可以定义为：i)冷凝器进入水温与蒸发器离开水温之间的差；或ii)冷却器系统的蒸发器与冷凝器之间的饱和制冷剂温度的差。所使用的升程的具体定义可以取决于发现哪一种界定在冷却器系统尺寸之间更一致。
当将速度设定为最大可能的离心式压缩机速度并对系数a求解时，提供以下关系：
其中Nmax是归一化的最大可能的离心式压缩机速度。期望的归一化的冷却器容量C可以通过以下关系来定义：
并且归一化的离心式压缩机速度Ns可以通过以下关系来定义：
函数fa(IGV)是用于将期望的归一化的冷却器容量命令收敛到入口导向叶片位置的线性化曲线。通过组合以上关系，归一化的离心式压缩机速度Ns可以利用以下关系来确定：
现在描述多致动器控制模型。由于上面所描述的容量模型可能具有无限数量的解，因此提供额外的约束来获得唯一解。已经发现，冷却器系统使用离心式压缩机的最佳效率是当冷却器系统在浪涌边界附近运转时。浪涌边界可以通过压力系数Pc来界定。
压力系数Pc一般是用来定义离心式压缩机运转的无量纲特性参数。即，压力系数Pc可以是离心式压缩机的表示离心式压缩机的静态压力与动能之间的关系的动态测量。因此，压力系数Pc可以用来确定离心式压缩机在给定运转情况下的浪涌势能。已经发现，压力系数Pc越高，浪涌的势能越大。因此，冷却器系统的效率可以随着压力系数接近浪涌而增加。压力系数可以利用以下关系来确定：
其中Pcond是测量的冷凝器压力(psia)，Pevap是测量的蒸发器压力(psia)，Tevap是饱和的蒸发器温度(℉)，Cp是制冷剂的比热(BTU/ibm/℉)，y是比热的比率，stages是离心式压缩机的级数，d是压缩机级的平均直径(in)，N是离心式压缩机速度(Hz)，而gc是～32.2ft/sec。以上关系可以通过将KH定义为以下来简化：
因此，压力系数Pc可以通过以下关系来定义：
对于给定的一组冷却器系统运转情况，可以通过调整离心式压缩机速度将压力系数Pc设定为浪涌边界。如在图5中示出的，浪涌边界(通过浪涌边界曲线Pc边界505来定义)一般不是固定值，而是可以基于入口导向叶片位置进行改变。在图5中示出的浪涌边界曲线Pc边界505可以通过以下关系来定义：
PcBoundary＝α1·IGV+β1
对于IGV<R，并且
对于IGV>R。在一些实施例中，入口导向叶片位置R可以约为12.5％。
通过组合容量模型与多致动器控制模型，可以获得沿着归一化的容量与归一化的离心式压缩机速度曲线图的归一化的浪涌曲线(参见图6)。
如在图6中示出的，当遵循从全容量负荷x到最小容量负荷的控制路径时，在转变点Nt处出现问题。通过遵循在图5中示出的控制路径、保持入口导向叶片完全打开并降低离心式压缩机速度以刚好在转变点之前降低冷却器容量，入口导向叶片位置将会开始关闭并且离心式压缩机速度将会增加以遵循浪涌边界505。然而，如在图6中示出的，由冷却器系统所产生的容量实际上会增加，直至入口导向叶片关闭经过点Nt’。因此，存在冷却器系统可能试图卸载冷却器容量的区域，但是实际上引起冷却器容量的增加。当冷却器容量从最小负荷容量转到全负荷容量时出现相反效果。
相应地，图7提供了当防止浪涌时可以优化效率的控制路径A1。控制路径A1提供了用于控制入口导向叶片位置和离心式压缩机速度以实现最佳效率同时防止浪涌的三级控制过程。
在最大期望的归一化的冷却器容量处开始，将离心式压缩机速度设定为最大离心式压缩机速度，并且将入口导向叶片位置设定为完全打开的入口导向叶片位置。随着期望的归一化的冷却器容量降低，离心式压缩机速度降低，而入口导向叶片位置保持在完全打开的入口导向叶片位置处。当期望的归一化的冷却器容量到达转变点T*时，离心式压缩机速度保持恒定，而入口导向叶片位置改变，以到达期望的归一化的冷却器容量。相应地，当期望的归一化的冷却器容量降至转变点T*之下时，通过保持离心式压缩机速度恒定并且仅改变入口导向叶片位置，可以在转变点T*处避免大的致动器改变，由此维持冷却器系统的最佳效率。当期望的归一化的冷却器容量降至转折点C*之下时，离心式压缩机速度和入口导向叶片位置两者都改变，以将冷却器容量控制为期望的归一化的冷却器容量。相应地，一旦期望的归一化的冷却器容量降至转折点C*之下，通过改变离心式压缩机速度和入口导向叶片位置两者就可以防止浪涌。转变点T*和转折点C*可以基于所提供的关系来计算，以确定容量控制模型和多致动器控制模型。
即，如在图6中示出的，浪涌边界曲线605中存在急剧的转变。当冷却器系统正在急剧的转变处运转时，不能在不引起浪涌的情况下立即降低容量。为了沿将会降低容量同时避免浪涌的方向遵循浪涌边界曲线605，冷却器系统可以调整离心式压缩机速度和入口导向叶片位置两者以暂时增加容量。然而，通过保持离心式压缩机速度恒定并调整入口导向叶片位置以避免急剧的转变，从而实现期望的容量，可以防止浪涌同时维持最佳效率。
图8图示了用于多致动器控制部件220根据控制路径A1来确定离心式压缩机速度和入口导向叶片位置的过程800的流程图。
过程800在810处以冷却器系统最初以设定为最大离心式压缩机速度的离心式压缩机速度和设定为完全打开的入口导向叶片位置的入口导向叶片位置开始而开始。过程800然后进行到820。
在820处，多致动器控制部件220确定期望的归一化的冷却器容量C是否大于转变点T*。如果多致动器控制部件220确定期望的归一化的冷却器容量C大于转变点T*，那么过程800进行到830。如果多致动器控制部件220确定期望的归一化的冷却器容量C不大于转变点T*，那么过程800进行到840。
在830处，多致动器控制部件220编程为改变离心式压缩机速度以获得期望的归一化的冷却器容量C，而入口导向叶片位置保持在完全打开的入口导向叶片位置处。过程800然后回到820。
在840处，多致动器控制部件220确定期望的归一化的冷却器容量C是否大于转折点C*。如果多致动器控制部件220确定期望的归一化的冷却器容量C大于转折点C*，那么过程800进行到850。如果多致动器控制部件220确定期望的归一化的冷却器容量C不大于转折点C*，那么过程800进行到860。
在850处，多致动器控制部件220编程为改变入口导向叶片位置以获得期望的归一化的冷却器容量C，而离心式压缩机速度保持恒定。过程800然后回到840。
在860处，多致动器控制部件220被编程为改变离心式压缩机速度和入口导向叶片位置两者以获得期望的归一化的冷却器容量C。
图9提供了在防止浪涌的同时可以优化效率的控制路径A2的另一实施例。控制路径A2提供了用于控制入口导向叶片位置和离心式压缩机速度以实现最佳效率同时防止浪涌的二级控制过程。
在最大期望的归一化的冷却器容量处开始，将离心式压缩机速度设定为最大离心式压缩机速度，并且将入口导向叶片位置设定为完全打开的入口导向叶片位置。随着期望的归一化的冷却器容量降低，离心式压缩机速度降低，而入口导向叶片位置保持在完全打开的入口导向叶片位置处。当期望的归一化的冷却器容量降至转折点C*之下时，离心式压缩机速度和入口导向叶片位置两者都改变，以将冷却器容量控制为期望的归一化的冷却器容量。相应地，一旦期望的归一化的冷却器容量降至转折点C*之下，通过改变离心式压缩机速度和入口导向叶片位置两者就可以防止浪涌。转折点C*可以基于所提供的关系来计算，以确定容量控制模型和多致动器控制模型。
图10图示了用于多致动器控制部件220根据控制路径A2来确定离心式压缩机速度和入口导向叶片位置的过程1000的流程图。
过程1000在1010处以冷却器系统最初以设定为最大离心式压缩机速度的离心式压缩机速度和设定为完全打开的入口导向叶片位置的入口导向叶片位置开始而开始。过程1000然后进行到1020。
在1020处，多致动器控制部件220确定期望的归一化的冷却器容量C是否大于转折点C*。如果多致动器控制部件220确定期望的归一化的冷却器容量C大于转折点C*，那么过程1000进行到1030。如果多致动器控制部件220确定期望的归一化的冷却器容量C不大于转折点C*，那么过程1000进行到1040。
在1030处，多致动器控制部件220被编程为改变离心式压缩机速度以获得期望的归一化的冷却器容量C，而入口导向叶片位置保持在完全打开的入口导向叶片位置处。过程1000然后回到1020。
在1040处，多致动器控制部件220被编程为改变离心式压缩机速度和入口导向叶片位置两者以获得期望的归一化的冷却器容量C。
返回到图5，示出了根据又一实施例的控制路径A3。控制路径A3提供了用于控制入口导向叶片位置和离心式压缩机速度以实现最佳效率的二级控制过程。
在最大期望的归一化的冷却器容量处开始，将离心式压缩机速度设定为最大离心式压缩机速度，并且将入口导向叶片位置设定为完全打开的入口导向叶片位置。随着期望的归一化的冷却器容量降低，离心式压缩机速度降低，而入口导向叶片位置保持在完全打开的入口导向叶片位置处。当期望的归一化的冷却器容量到达转变点T*时，入口导向叶片位置保持在完全打开的入口导向叶片位置处，而离心式压缩机速度改变，以到达期望的归一化的冷却器容量。相应地，当期望的归一化的冷却器容量降至转变点T*之下时，通过将入口导向叶片的位置保持在完全打开的入口导向叶片位置处并且仅改变离心式压缩机速度，可以在转变点T*处避免大的致动器变化，由此维持冷却器系统的最佳效率。转变点T*可以基于所提供的关系来计算，以确定容量控制模型和多致动器控制模型。
图11图示了用于多致动器控制部件220根据控制路径A3实施例来确定离心式压缩机速度和入口导向叶片位置的过程1100的流程图。
过程1100在1110处以冷却器系统最初以设定为最大离心式压缩机速度的离心式压缩机速度和设定为完全打开的入口导向叶片位置的入口导向叶片位置开始而开始。过程1100然后进行到1120。
在1120处，多致动器控制部件220确定期望的归一化的冷却器容量C是否大于转变点T*。如果多致动器控制部件220确定期望的归一化的冷却器容量C大于转变点T*，那么过程1100进行到1130。如果多致动器控制部件220确定期望的归一化的冷却器容量C不大于转变点T*，那么过程1100进行到1140。
在1130处，多致动器控制部件220被编程为改变离心式压缩机速度以获得期望的归一化的冷却器容量C，而入口导向叶片位置保持在完全打开的入口导向叶片位置处。过程1100然后回到1120。
在1140处，多致动器控制部件220被编程为改变离心式压缩机速度和入口导向叶片位置两者以获得期望的归一化的冷却器容量C。
方面：
应注意，方面1-9中的任何一个可以与方面10-18中的任何一个组合。
1.一种用于控制冷却器系统的方法，所述冷却器系统包括具有可变速度驱动器的离心式压缩机、冷却器控制单元和一个或更多个入口导向叶片，所述方法包括：
所述冷却器控制单元接收第一测量数据和第二测量数据；
基于所述第一测量数据确定期望的冷却器容量；
基于所述第二测量数据确定离心式压缩机速度和入口导向叶片位置；
基于确定的离心式压缩机速度和确定的入口导向叶片位置产生压缩机速度命令和入口导向叶片命令；
将所述压缩机速度命令发送到所述离心式压缩机的所述可变速度驱动器，并且将所述入口导向叶片命令发送到所述离心式压缩机，以控制所述一个或更多个入口导向叶片。
2.根据方面1所述的方法，其中所述第一测量数据包括蒸发器离开水温数据和蒸发器进入水温数据中的至少一个。
3.根据方面1和2中任一项所述的方法，其中所述第二测量数据包括蒸发器离开水温数据、蒸发器制冷剂温度数据、冷凝器进入水温数据、冷凝器制冷剂压力数据和所述期望的冷却器容量中的至少一个。
4.根据方面1-3中任一项所述的方法，其中基于所述第二测量数据确定所述离心式压缩机速度和所述入口导向叶片位置包括：
确定所述期望的冷却器容量是否大于转变点；
当所述期望的冷却器容量大于所述转变点时，调整离心式压缩机速度以实现所述期望的冷却器容量，并将入口导向叶片位置设定为完全打开的入口导向叶片位置；
当所述期望的冷却器容量不大于所述转变点时，确定所述期望的冷却器容量是否大于转折点；
当所述期望的冷却器容量大于所述转折点时，调整所述入口导向叶片位置以获得所述期望的冷却器容量，而所述离心式压缩机速度保持恒定；以及
当所述期望的冷却器容量不大于所述转折点时，调整所述入口导向叶片位置和所述离心式压缩机速度两者以获得所述期望的冷却器容量。
5.根据方面4所述的方法，其中还包括：最初使所述冷却器系统以设定在最大离心式压缩机速度处的所述离心式压缩机速度和设定为完全打开的入口导向叶片位置的所述入口导向叶片位置开始。
6.根据方面1-3中任一项所述的方法，其中基于所述第二测量数据确定所述离心式压缩机速度和所述入口导向叶片位置包括：
确定所述期望的冷却器容量是否大于转折点；
当所述期望的冷却器容量大于所述转折点时，调整离心式压缩机速度以实现所述期望的冷却器容量，并将入口导向叶片位置设定为完全打开的入口导向叶片位置；以及
当所述期望的冷却器容量不大于所述转折点时，调整所述入口导向叶片位置和所述离心式压缩机速度两者以获得所述期望的冷却器容量。
7.根据方面6所述的方法，其中还包括：最初使所述冷却器系统以设定在最大离心式压缩机速度处的所述离心式压缩机速度和设定为完全打开的入口导向叶片位置的所述入口导向叶片位置开始。
8.根据方面1-3中任一项所述的方法，其中基于所述第二测量数据确定所述离心式压缩机速度和所述入口导向叶片位置包括：
确定所述期望的冷却器容量是否大于转变点；
当所述期望的冷却器容量大于所述转变点时，调整离心式压缩机速度以实现所述期望的冷却器容量，并将入口导向叶片位置设定为完全打开的入口导向叶片位置；以及
当所述期望的冷却器容量不大于所述转变点时，调整所述入口导向叶片位置和所述离心式压缩机速度两者以获得所述期望的冷却器容量。
9.根据方面8所述的方法，其中还包括，最初使所述冷却器系统以设定在最大离心式压缩机速度处的所述离心式压缩机速度和设定为完全打开的入口导向叶片位置的所述入口导向叶片位置开始。
10.一种冷却器系统，包括：
离心式压缩机，所述离心式压缩机具有可变速度驱动器；
一个或更多个入口导向叶片；以及
冷却器控制单元，所述冷却器控制单元包括容量控制部件和多致动器控制部件，所述容量控制部件配置成接收第一测量数据，并且基于所述第一测量数据确定期望的冷却器容量，所述多致动器控制部件配置成接收第二测量数据，并且基于所述第二测量数据确定离心式压缩机速度和入口导向叶片位置，
其中，所述冷却器控制单元配置成基于确定的离心式压缩机速度产生离心式压缩机速度命令并将所述离心式压缩机速度命令发送到所述离心式压缩机的所述可变速度驱动器，并且配置成基于确定的入口导向叶片位置产生入口导向叶片位置命令并将所述入口导向叶片位置命令发送到所述离心式压缩机以控制所述一个或更多个入口导向叶片。
11.根据方面10所述的冷却器系统，其中所述第一测量数据包括蒸发器离开水温数据和蒸发器进入水温数据中的至少一个。
12.根据方面10和11中任一项所述的冷却器系统，其中所述第二测量数据包括蒸发器离开水温数据、蒸发器制冷剂温度数据、冷凝器进入水温数据、冷凝器制冷剂压力数据和所述期望的冷却器容量中的至少一个。
13.根据方面10-12中任一项所述的冷却器系统，其中所述多致动器控制部件配置成：
确定期望的冷却器容量是否大于转变点；
当所述期望的冷却器容量大于所述转变点时，调整离心式压缩机速度以实现所述期望的冷却器容量，并将入口导向叶片位置设定为完全打开的入口导向叶片位置；
当所述期望的冷却器容量不大于所述转变点时，确定所述期望的冷却器容量是否大于转折点；
当所述期望的冷却器容量大于所述转折点时，调整所述入口导向叶片位置以获得所述期望的冷却器容量，而所述离心式压缩机速度保持恒定；以及
当所述期望的冷却器容量不大于所述转折点时，调整所述入口导向叶片位置和所述离心式压缩机速度两者以获得所述期望的冷却器容量。
14.根据方面13所述的冷却器系统，其中所述多致动器控制部件配置成，最初使所述冷却器系统以设定在最大离心式压缩机速度处的所述离心式压缩机速度和设定为完全打开的入口导向叶片位置的所述入口导向叶片位置开始。
15.根据方面10-12中任一项所述的冷却器系统，其中所述多致动器控制部件配置成：
确定所述期望的冷却器容量是否大于转折点；
当所述期望的冷却器容量大于所述转折点时，调整离心式压缩机速度以实现所述期望的冷却器容量，并将入口导向叶片位置设定为完全打开的入口导向叶片位置；以及
当所述期望的冷却器容量不大于所述转折点时，调整所述入口导向叶片位置和所述离心式压缩机速度两者以获得所述期望的冷却器容量。
16.根据方面15所述的冷却器系统，其中所述多致动器控制部件配置成，最初使所述冷却器系统以设定在最大离心式压缩机速度处的所述离心式压缩机速度和设定为完全打开的入口导向叶片位置的所述入口导向叶片位置开始。
17.根据方面10-12中任一项所述的冷却器系统，其中所述多致动器控制部件配置成：
确定所述期望的冷却器容量是否大于转变点；
当所述期望的冷却器容量大于所述转变点时，调整离心式压缩机速度以实现所述期望的冷却器容量，并将入口导向叶片位置设定为完全打开的入口导向叶片位置；以及
当所述期望的冷却器容量不大于所述转变点时，调整所述入口导向叶片位置和所述离心式压缩机速度两者以获得所述期望的冷却器容量。
18.根据方面17所述的冷却器系统，其中所述多致动器控制部件配置成，最初使所述冷却器系统以设定在最大离心式压缩机速度处的所述离心式压缩机速度和设定为完全打开的入口导向叶片位置的所述入口导向叶片位置开始。
虽然实施例的仅某些特征在本文中进行了图示和描述，但是本领域技术人员会想到许多更改和变化。因此，应理解的是，所附权利要求意图覆盖落在本文中所公开的实施例的实际精神范围内的所有这种更改和变化。

Claims (8)

1.一种用于控制冷却器系统的方法，所述冷却器系统包括具有可变速度驱动器的离心式压缩机、冷却器控制单元和一个或更多个入口导向叶片，所述方法包括：
所述冷却器控制单元接收第一测量数据和第二测量数据，其中所述第二测量数据包括冷凝器进入水温数据和冷凝器制冷剂压力数据；
所述冷却器控制单元的容量控制部件基于所述第一测量数据确定期望的冷却器容量，其中所述期望的冷却器容量表示所述冷却器系统所需求的负荷；
所述冷却器控制单元的多致动器控制部件基于所述第二测量数据确定离心式压缩机速度和入口导向叶片位置；
基于所述期望的冷却器容量确定归一化的冷却器容量；
基于所述离心式压缩机速度确定归一化的离心式压缩机速度；
确定表示所述离心式压缩机的静态压力和动能的压力系数；
基于所述归一化的冷却器容量、所述归一化的离心式压缩机速度和所述压力系数确定转折点；
基于所述归一化的冷却器容量、所述归一化的离心式压缩机速度和所述压力系数确定调整的离心式压缩机速度和调整的入口导向叶片位置；
其中所述冷却器控制单元基于调整的离心式压缩机速度和调整的入口导向叶片位置产生压缩机速度命令和入口导向叶片命令；并且
将所述压缩机速度命令发送到所述离心式压缩机的所述可变速度驱动器，并且将所述入口导向叶片命令发送到所述离心式压缩机，以控制所述一个或更多个入口导向叶片；
其中，确定所述调整的离心式压缩机速度和所述调整的入口导向叶片位置包括：
确定所述期望的冷却器容量是否大于所述转折点；
当所述期望的冷却器容量大于所述转折点时，调整所述离心式压缩机速度以实现所述期望的冷却器容量，并将所述入口导向叶片位置设定为完全打开的入口导向叶片位置；以及
当所述期望的冷却器容量不大于所述转折点时，调整所述入口导向叶片位置和所述离心式压缩机速度两者以获得所述期望的冷却器容量。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一测量数据包括蒸发器离开水温数据和蒸发器进入水温数据中的至少一个。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二测量数据还包括蒸发器离开水温数据、蒸发器制冷剂温度数据和所述期望的冷却器容量中的至少一个。
4.一种冷却器系统，包括：
离心式压缩机，所述离心式压缩机具有可变速度驱动器；
一个或更多个入口导向叶片；以及
冷却器控制单元，所述冷却器控制单元包括：
容量控制部件，所述容量控制部件配置成接收第一测量数据，并且基于所述第一测量数据确定期望的冷却器容量，其中所述期望的冷却器容量表示所述冷却器系统所需求的负荷；和
多致动器控制部件，所述多致动器控制部件配置成：
接收第二测量数据，其中所述第二测量数据包括冷凝器进入水温数据和冷凝器制冷剂压力数据，
基于所述冷凝器进入水温数据和所述冷凝器制冷剂压力数据确定离心式压缩机速度和入口导向叶片位置，
基于所述期望的冷却器容量确定归一化的冷却器容量，
基于所述离心式压缩机速度确定归一化的离心式压缩机速度，
确定表示所述离心式压缩机的静态压力和动能的压力系数，
基于所述归一化的冷却器容量、所述归一化的离心式压缩机速度和所述压力系数确定转折点；以及
基于所述归一化的冷却器容量、所述归一化的离心式压缩机速度和所述压力系数确定调整的离心式压缩机速度和调整的入口导向叶片位置；
其中，所述冷却器控制单元配置成基于调整的离心式压缩机速度产生离心式压缩机速度命令并将所述离心式压缩机速度命令发送到所述离心式压缩机的所述可变速度驱动器，并且配置成基于调整的入口导向叶片位置产生入口导向叶片位置命令并将所述入口导向叶片位置命令发送到所述离心式压缩机以控制所述一个或更多个入口导向叶片；
其中所述多致动器控制部件配置成：
确定所述期望的冷却器容量是否大于转折点；
当所述期望的冷却器容量大于所述转折点时，调整离心式压缩机速度以实现所述期望的冷却器容量，并将入口导向叶片位置设定为完全打开的入口导向叶片位置；以及
当所述期望的冷却器容量不大于所述转折点时，调整所述入口导向叶片位置和所述离心式压缩机速度两者以获得所述期望的冷却器容量。
5.根据权利要求4所述的冷却器系统，其特征在于，所述第一测量数据包括蒸发器离开水温数据和蒸发器进入水温数据中的至少一个。
6.根据权利要求4所述的冷却器系统，其特征在于，所述第二测量数据还包括蒸发器离开水温数据、蒸发器制冷剂温度数据和所述期望的冷却器容量中的至少一个。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二测量数据还包括蒸发器离开水温数据、蒸发器制冷剂温度数据和所述期望的冷却器容量，并且所述方法还包括：
基于所述蒸发器离开水温数据、所述蒸发器制冷剂温度数据和所述期望的冷却器容量确定所述离心式压缩机速度和所述入口导向叶片位置。
8.根据权利要求4所述的冷却器系统，其特征在于，所述多致动器控制部件配置成接收蒸发器离开水温数据、蒸发器制冷剂温度数据和所述期望的冷却器容量，并且配置成基于所述蒸发器离开水温数据、所述蒸发器制冷剂温度数据和所述期望的冷却器容量确定所述离心式压缩机速度和所述入口导向叶片位置。
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