双级压缩机控制方法、双级压缩机制冷系统及制冷设备

摘要

本发明公开了双级压缩机控制方法、双级压缩机制冷系统及制冷设备，双级压缩机控制方法包括以下步骤：获取双级压缩机所在制冷系统的工作参数，根据工作参数确定双级压缩机的压力要求；检测双级压缩机的实际压力；判断实际压力是否满足压力要求，根据判断结果调节双级压缩机的低压级压缩机转速和/或高压级压缩机转速，直至实际压力满足压力要求。本发明能对双级压缩机的高压级压缩机和低压级压缩机的转速进行精确调控，满足制冷系统在不同制冷需求及工况下皆能稳定运行。

说明书

技术领域

本发明涉及制冷技术领域，尤其涉及调节压缩机转速的双级压缩机控制方法、双级压缩机制冷系统及制冷设备。

背景技术

制冷设备被广泛使用在日常生活中，冰箱是最常见的制冷设备，目前市场上具有深冷冻功能的冰箱大多为单系统，通过控制风门的开关和单级压缩机的频率来满足冷藏室和冷冻室冷量需求，往往会导致深冷冻能力不足、能耗值高、间室漏冷等问题。

现有技术中已出现具有深冷冻功能的双级压缩冰箱，其通过对双级压缩机的补气开度或双级压缩机的开停进行制冷需求的调控，从而达到深冷冻功能需求，这种调控方式并未考虑压缩机的压力因素，极易因双级压缩机各端口的压力失衡造成冷媒分流不均，影响双级压缩机运行的可靠性。

因此，如何设计调控过程中能够保障双级压缩机运行稳定性的控制方法是业界亟待解决的技术问题。

发明内容

为了解决现有双级压缩冰箱调控方案的缺陷，本发明提出双级压缩机控制方法、双级压缩机制冷系统及制冷设备，该控制方法能对双级压缩机的高压级压缩机和低压级压缩机的转速进行精确调控，满足制冷系统在不同制冷需求及工况下皆能稳定运行。

本发明采用的技术方案是，设计双级压缩机控制方法，包括以下步骤：

获取双级压缩机所在制冷系统的工作参数，根据工作参数确定双级压缩机的压力要求；

检测双级压缩机的实际压力；

判断实际压力是否满足压力要求，根据判断结果调节双级压缩机的低压级压缩机转速和/或高压级压缩机转速，直至实际压力满足压力要求。

其中，工作参数包括：反映制冷需求的目标温度参数和反映工况的实际温度参数中的至少一种。

在一实施例中，双级压缩机的压力要求包括：低压级压缩机的吸气压力要求、高压级压缩机的排气压力要求和补气压力要求；吸气压力要求为低压级压缩机的实际吸气压力低于低压上限值；排气压力要求为高压级压缩机的实际排气压力低于高压上限值；补气压力要求为高压级压缩机的实际补气压力达到预设值。双级压缩机的实际压力包括：低压级压缩机的实际吸气压力、高压级压缩机的实际排气压力以及实际补气压力。

在该实施例中，根据工作参数确定双级压缩机的压力要求包括：

根据工作参数从预设的工作参数与压力值对照关系中获取对应的低压上限值、高压上限值以及预设值；

以获取到的低压上限值、高压上限值以及预设值分别确定吸气压力要求、排气压力要求以及补气压力要求。

在该实施例中，根据判断结果调节双级压缩机的低压级压缩机转速和/或高压级压缩机转速包括：

当实际吸气压力不满足吸气压力要求时，提高低压级压缩机的转速；

当实际排气压力不满足排气压力要求时，降低高压级压缩机的转速；

当实际补气压力不满足补气压力要求时，若实际补气压力高于预设值，则提高高压级压缩机的转速和/或降低低压级压缩机的转速，若实际补气压力低于预设值，则降低高压级压缩机的转速和/或提高低压级压缩机的转速。

优选的，判断实际压力是否满足压力要求包括：

先判断实际吸气压力是否满足吸气压力要求，根据判断结果调节低压级压缩机的转速，直至实际吸气压力满足吸气压力要求；

再判断实际排气压力是否满足排气压力要求，根据判断结果调节高压级压缩机的转速，直至实际排气压力满足排气压力要求；

最后判断实际补气压力是否满足补气压力要求，根据判断结果调节高压级压缩机和/或低压级压缩机的转速，直至实际补气压力满足补气压力要求。

优选的，当实际补气压力不满足补气压力要求时，调节高压级压缩机和/或低压级压缩机的转速之后，重新开始判断实际压力是否满足压力要求。

本发明还提出了双级压缩机制冷系统，包括：具有双级压缩机的制冷回路、控制双级压缩机工作状态的控制模块、以及用于检测所述双级压缩机的实际压力的检测模块，双级压缩机由低压级压缩机和高压级压缩机构成；控制模块获取其所在制冷系统的工作参数并确定双级压缩机的压力要求，根据压力要求调节低压级压缩机转速和/或高压级压缩机的转速，直至实际压力满足压力要求。

其中，检测模块包括：检测低压级压缩机的实际吸气压力的第一检测装置、检测高压级压缩机的实际排气压力的第二检测装置、检测高压级压缩机的实际补气压力的第三检测装置。

本发明还提出了采用上述双级压缩机制冷系统的制冷设备，制冷设备可以是冰箱。

与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：

1、能根据压力要求自动控制高压级压缩机和低压级压缩机的转速，保障制冷系统持续稳定运行；

2、通过控制高压级压缩机和低压级压缩机的转速以平衡双级压缩机各端口的压力，能在满足补气充足的前提下，防止压缩机出现吸气带液现象，保障压缩机运行可靠性。

附图说明

下面结合实施例和附图对本发明进行详细说明，其中：

图1是本发明中双级压缩机制冷系统的连接示意图；

图2是本发明优选实施例中的判断流程示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明提出的双级压缩机制冷系统适用于制冷设备中，制冷系统包括制冷回路、检测模块以及控制模块，制冷回路通过双级压缩机、冷凝器3、一级节流元件6、第一蒸发器7、闪蒸罐8、第二蒸发器11、储液罐13依次连接形成，冷媒在制冷回路中循环流动，双级压缩机由低压级压缩机2和高压级压缩机3构成，低压级压缩机2和高压级压缩机3采用往复式压缩机，第一蒸发器7的出口连接在闪蒸罐8的进口，一级节流元件6设于第一蒸发器的进口，闪蒸罐8的出气口连接双级压缩机的补气口，第二蒸发器11的进口通过二级节流元件10连接闪蒸罐8的出液口，节流元件可以采用毛细管，闪蒸罐8的出气口用于给双级压缩机补气。

检测模块用于检测双级压缩机的实际压力，控制模块获取其所在制冷系统的工作参数并确定双级压缩机的压力要求，将接收到的实际压力与压力要求进行比对，根据比对结果调节低压级压缩机转速和/或高压级压缩机的转速，直至实际压力满足压力要求，保障制冷系统持续稳定运行。在本发明提供的优选实施例中，检测模块包括：检测低压级压缩机1的实际吸气压力的第一检测装置13、检测高压级压缩机2的实际排气压力的第二检测装置14、检测高压级压缩机的实际补气压力的第三检测装置9，检测装置可以采用压力阀。

具体来说，控制模块执行的控制方法如下。

步骤1、获取双级压缩机所在制冷系统的工作参数，根据工作参数确定双级压缩机的压力要求。

工作参数包括反映制冷需求的目标温度参数和反映工况的实际温度参数中的至少一种，此处的目标温度参数是指制冷回路中蒸发器所在间室的目标温度，实际温度参数是指制冷回路的冷凝温度、蒸发温度、吸气温度、排气温度等。压力要求随工作参数的变化而变化，以工作参数采用反映制冷需求的目标温度参数为例，当目标温度参数发生变化时，压力要求应当调整到与变化后的目标温度参数相匹配，以保证在制冷回路调控过程中双级压缩机的可靠性。

步骤2、检测双级压缩机的实际压力。

步骤3、判断实际压力是否满足压力要求，根据判断结果调节双级压缩机的低压级压缩机2转速和/或高压级压缩机3转速，直至实际压力满足压力要求。

在本发明提供的优选实施例中，压力要求包括低压级压缩机1的吸气压力要求、高压级压缩机2的排气压力要求和补气压力要求，吸气压力要求为低压级压缩机1的实际吸气压力低于低压上限值，排气压力要求为高压级压缩机2的实际排气压力低于高压上限值，补气压力要求为高压级压缩机2的实际补气压力达到预设值，双级压缩机的实际压力包括低压级压缩机1的实际吸气压力、高压级压缩机2的实际排气压力以及实际补气压力。

步骤1中根据工作参数确定双级压缩机的压力要求的方式为：根据工作参数从预设的工作参数与压力值对照关系中获取对应的低压上限值、高压上限值以及预设值，将获取到的低压上限值作为吸气压力要求中的低压上限值，以确定吸气压力要求，将获取到的高压上限值作为排气压力要求中的高压上限值，以确定排气压力要求，将获取到的预设值作为补气压力要求中的预设值，以确定补气压力要求。工作参数与压力值对照关系的设计方式有多种，可以根据制冷系统的实际情况选择，以工作参数采用反映制冷需求的目标温度参数为例，通过多次实验采样得到不同目标温度参数对应的低压上限值、高压上限值以及预设值，对多组采样数据进行统计得到目标温度参数与压力值的对照关系，该对照关系可以是多个采样点拟合得到的函数关系式，也可以是将目标温度参数划分区间，按照区间设计对应的压力值得到的对照表。

步骤3中根据判断结果调节双级压缩机的低压级压缩机转速和/或高压级压缩机转速的方式为：

当实际吸气压力不满足吸气压力要求时，提高低压级压缩机1的转速，此调节的作用为防止吸气压力过高，当低压级压缩机1的转速过低，大部分冷媒会从补气口进入高压级压缩机2，蒸发器过热度过大，吸气压力相应增大，使系统压力失衡；

当实际排气压力不满足排气压力要求时，降低高压级压缩机2的转速，此调节的作用为防止高压级压缩机2转速过高，排气压力过大，进而吸气压力过低，使大部分制冷剂从补气口进入高压级压缩机2，导致系统压力失衡；

当实际补气压力不满足补气压力要求时，若实际补气压力高于预设值，则提高高压级压缩机2的转速和/或降低低压级压缩机1的转速，若实际补气压力低于预设值，则降低高压级压缩机2的转速和/或提高低压级压缩机1的转速，此调节的作用是确保补气充足，实现系统压力均衡。

需要说明的是，转速的调整方式可以采用固定转速差进行调节，即每次提升或降低设定转速，例如压缩机当前转速为1500rpm，需提高转速时，每次提高设定转速500rpm，直至压力符合对应要求后保存该转速运行，当然也可以采用其他现有方式调整转速，本发明对此不作限定。

进一步的，如图2所示，为提高压缩机转速调节的效率，使实际压力快速达到压力要求，判断实际压力是否满足压力要求包括：

步骤3.1、先判断实际吸气压力是否满足吸气压力要求，即判断实际吸气压力是否低于低压上限值，若否则执行步骤3.2，若是则执行步骤3.3；

步骤3.2、提高低压级压缩机1的转速，返回步骤3.1；

步骤3.3、判断实际排气压力是否满足排气压力要求，即判断实际排气压力是否低于高压上限值，若否则执行步骤3.4，若是则执行步骤3.5；

步骤3.4、降低高压级压缩机2的转速，返回步骤3.3；

步骤3.5、判断实际补气压力是否满足补气压力要求，即判断实际补气压力是否达到预设值，若是则高压级压缩机2和低压级压缩机1保持当前转速，实际压力达到压力要求，双级压缩机的转速调节完成，若否则比较实际补气压力与预设值，当实际补气压力高于预设值时执行步骤3.6，当实际补气压力低于预设值时执行步骤3.7；

步骤3.6、提高高压级压缩机2的转速或者降低低压级压缩机1的转速，返回步骤3.1；

步骤3.7、降低高压级压缩机2的转速或者提高低压级压缩机1的转速，返回步骤3.1。

如图1所示，本发明还提出了采用上述双级压缩机制冷系统的制冷设备，当制冷设备为冰箱时，第一蒸发器为冷藏室蒸发器，第一蒸发器7所在间室为冷藏室，第二蒸发器11为冷冻室蒸发器。第二蒸发器11所在间室为冷冻室。冷凝器3的出口连接有干燥过滤器，主要是吸收制冷回路内的水分和尘污，确保证制冷回路的清洁、干燥，延长制冷系统的使用寿命。冷凝器3的出口与干燥过滤器5之间串联有防凝管4，由于冰箱门边缘温度较低，在潮湿天气会出现水珠，因此在冰箱门边缘设计了防凝管4，防凝管4与冷凝器3相连，在冰箱制冷过程中，中温高压的液态制冷剂会从防凝管4流过，防凝管4发热以防止冰箱门边缘出现冷凝水珠，起到防露作用。防凝管4与一级节流元件6的进口之间串联有干燥过滤器5，主要是吸收制冷回路内的水分和尘污，确保证制冷回路的清洁、干燥，延长制冷系统的使用寿命。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。