阅读说明：本技术 使用电机温度超控的容量控制技术 (Capacity control techniques using motor temperature override ) 是由 柯提斯·克里斯蒂安·克莱恩 于 2018-12-28 设计创作，主要内容包括：一种控制系统(122)包括处理电路系统和存储器电路系统,所述存储器电路系统存储有用于冷却器系统(14)的基于温度的容量控制方案(200),并且所述处理电路系统被配置用于执行所述基于温度的容量控制方案(200)。根据以下各项来执行所述基于温度的容量控制方案(200)：所监测到的被配置用于驱动所述冷却器系统(14)的压缩机(32)的电机(50)的温度、与所述监测到的温度相对应的第一温度阈值、以及与所述监测到的温度相对应的高于所述第一温度阈值的第二温度阈值。(A control system (122) includes processing circuitry and memory circuitry, the memory circuitry storing a temperature-based capacity control scheme (200) for a chiller system (14), and the processing circuitry configured to execute the temperature-based capacity control scheme (200). Performing the temperature-based capacity control scheme (200) according to: a monitored temperature of a motor (50) configured to drive a compressor (32) of the chiller system (14), a first temperature threshold corresponding to the monitored temperature, and a second temperature threshold corresponding to the monitored temperature that is higher than the first temperature threshold.)

使用电机温度超控的容量控制技术

相关申请的交叉引用

本申请要求于2017年12月29日提交的题为“CAPACITY CONTROL TECHNIQUE WITHMOTOR TEMPERATURE OVERRIDE(使用电机温度超控的容量控制技术)”的美国临时申请号62/611,822的优先权和权益，所述美国临时申请出于所有目的通过援引以其全部内容并入本文。

背景技术

本申请总体涉及蒸气压缩系统(诸如冷却器)，并且更具体地涉及一种冷却器的压缩机。

本章节旨在向读者介绍可能涉及本披露内容的各个方面的各领域方面，所述各领域方面将在以下进行描述。本讨论被认为有助于向读者提供背景信息以利于对本披露内容各个方面的更好理解。因此，应当理解的是，这些陈述将从这个角度被解读，而不是作为对现有技术的承认。

蒸气压缩系统(例如，冷却器)利用通常被称为制冷剂的工作流体，所述工作流体响应于经受与蒸气压缩系统的运转相关的不同温度和压力而在蒸气、液体及其组合之间改变相态。例如，加热、通风、空气调节和制冷(HVAC&R)系统可以包括冷却器，所述冷却器是一种类型的蒸气压缩系统，所述蒸气压缩系统使得制冷剂循环以从贯穿延伸过冷却器蒸发器的管的水流中移除热量或对所述水流加以冷却。冷却水流可以被引导到附近结构以吸收热量或提供冷却，之后被循环回冷却器蒸发器以再次冷却。

冷却器系统利用压缩机(诸如离心式压缩机)来压缩制冷剂作为制冷循环的一部分，并且促使制冷剂通过冷却器系统。压缩机的容量(通常是指借助于压缩机工作的制冷剂或流体的量)通常确定冷却器系统的总容量(例如，冷却器系统生成冷却的流体的能力)。以这种方式，进入到压缩机中的流体流的增加增大了冷却器系统的容量，同时进入到压缩机中的流体流的减少减小了冷却器系统的容量。

这种压缩机包括使轴旋转从而使压缩机运转的电机。电机的运转会在电机内产生热量，如果不加以控制，则可能随着时间推移使电机的性能降级。实际上，在某些情况下，一旦电机达到某一温度，冷却器的控制系统就会指示故障状况，这使冷却器关停以允许电机返回到可接受的运转温度。

离心式压缩机在运转期间可能会遭遇诸如喘振或失速等不稳定性。喘振或喘振是在压力或流中存在振荡的一种瞬态现象，并且可能导致流完全倒流通过压缩机。喘振如果不加以控制则可能会在压缩机的旋转部件和静止部件两者中引起过度振动，并且可能导致压缩机的永久性损坏。校正喘振状况的一种技术可以涉及打开热气旁通阀以使压缩机的一部分排放气体回流到压缩机入口，从而增大压缩机入口的流动。相反，失速或旋转失速是在压缩机的一个或多个部件中的局部流动分离，并且可能具有处于小于压缩机的叶轮的旋转频率的基本频率下的排放压力扰动。在定速离心式压缩机中的旋转失速主要位于压缩机的扩散器中，并且可以使用可变几何形状扩散器(VGD)进行补救。压缩机中存在旋转失速可能是即将发生喘振状况的前兆。

在多种控制系统中，容量控制、喘振/失速控制和电机温度控制可能会相互冲突。例如，容量控制可以规定压缩机运转状况，所述压缩机运转状况可能引起喘振或失速状况发生，和/或可能使电机温度升高到超过可接受的运转温度。类似地，喘振/失速控制和电机温度控制可能无法提供容量控制的期望输出容量。

发明内容

以下概述了与最初要求保护的主题范围相称的某些实施例。这些实施例并非旨在限制本披露内容的范围，而是这些实施例旨在仅提供对所披露的某些实施例的简要概述。实际上，本披露内容可以涵盖可与以下阐述的实施例相似或不同的各种形式。

实施例包括一种冷却器系统，所述冷却器系统具有制冷回路的压缩机，所述制冷回路具有流体连通的所述压缩机、冷凝器和蒸发器。所述冷却器系统还包括被配置用于驱动所述压缩机的电机。所述电机流体地联接至所述冷凝器以允许所述电机从所述冷凝器接收制冷剂以用于冷却所述电机。电机冷却阀被流体地定位在所述电机与所述冷凝器之间，并且所述电机冷却阀在完全打开位置与完全关闭位置之间可连续地以电子方式调整，以便相应地在完全制冷剂流与无制冷剂流之间调节被引入到所述电机中的制冷剂的量。所述冷却器系统还包括容量控制系统，所述容量控制系统被配置用于根据响应于确定所述电机冷却阀处于所述完全打开位置而执行的基于电机温度的容量控制方案来控制所述冷却器系统的装载或卸载。根据以下各项来执行所述基于电机温度的容量控制方案：监测到的与所述电机相关联的温度、与所述监测到的温度相对应的第一温度阈值、以及与所述监测到的温度相对应的高于所述第一温度阈值的第二温度阈值。

另一实施例包括一种在冷却器系统中执行容量控制的方法。所述方法包括：使用电机来驱动所述冷却器系统的压缩机；使用从所述冷却器系统的制冷回路供应的制冷剂来冷却所述电机，所述制冷回路具有流体连通的所述压缩机、冷凝器和蒸发器；使用被流体地定位在所述电机与所述冷凝器之间的电机冷却阀来控制提供给所述电机以用于冷却的制冷剂的量，其中，所述电机冷却阀在完全打开位置与完全关闭位置之间可连续地以电子方式调整，以便相应地在完全制冷剂流与无制冷剂流之间调节被引入到所述电机中的制冷剂的量；以及使用容量控制系统根据响应于确定所述电机冷却阀处于所述完全打开位置而执行的基于电机温度的容量控制方案来控制所述冷却器系统的装载或卸载，其中，根据以下各项来执行所述基于电机温度的容量控制方案：监测到的与所述电机相关联的温度、与所述监测到的温度相对应的第一温度阈值、以及与所述监测到的温度相对应的高于所述第一温度阈值的第二温度阈值。

另一实施例包括一种控制系统，所述控制系统包括处理电路系统和存储器电路系统，所述存储器电路系统存储有用于冷却器系统的基于温度的容量控制方案，并且所述处理电路系统被配置用于执行所述基于温度的容量控制方案。根据以下各项来执行所述基于电机温度的容量控制方案：所监测到的被配置用于驱动所述冷却器系统的压缩机的电机的温度、与所述监测到的温度相对应的第一温度阈值、以及与所述监测到的温度相对应的高于所述第一温度阈值的第二温度阈值。

附图说明

在阅读以下详细描述并且在参考附图之后，可以更好地理解本披露内容的各个方面，在附图中：

图1是根据本披露内容的一方面的可以在商业环境中利用加热、通风、空气调节和制冷(HVAC&R)系统的实施例的建筑物的透视图；

图2是根据本披露内容的一方面的蒸气压缩系统的实施例的透视图；

图3是根据本披露内容的一方面的图2的蒸气压缩系统的实施例的示意图；

图4是根据本披露内容的一方面的图2的蒸气压缩系统的另一个实施例的示意图；

图5是根据本披露内容的一方面的被配置用于使图1至图4的蒸气压缩系统的压缩机电机冷却的冷却系统的实施例的示意图；

图6是根据本披露内容的一方面的图1至图5的压缩机电机的实施例的示意图，所述压缩机电机具有向电机温度控制系统提供温度反馈的多个温度传感器；

图7是根据本披露内容的一方面的图1的蒸气压缩系统的实施例的正视图；

图8是根据本披露内容的一方面的图2至图4以及图7的压缩机的实施例的截面视图；

图9是过程流程图，展示了根据本披露内容的一方面的包括限制和超控的容量控制过程的实施例；以及

图10是根据本披露内容的一方面的基于电机温度的容量控制方案的图形图示，所述基于电机温度的容量控制方案具有装载限制区和超控区、根据监测到的电机温度来执行。

具体实施方式

下文将描述一个或多个具体实施例。为了提供对这些实施例的简洁描述，并没有在说明书中描述实际实施方式的全部特征。应当理解的是，在任何这种实际实施方式的开发中(如在任何工程或设计方案中)，必须作出大量实施方式特定的决定以实现开发者的特定目标(诸如符合系统相关的和商业相关的约束)，所述目标从一个实施方式到另一个实施方式可能有所变化。此外，应当理解的是，这种开发工作可能是复杂且耗时的，但是对于从本披露内容受益的普通技术人员来说，这仍是常规的设计、生产和制造工作。

如上所述，冷却器压缩机包括使轴旋转从而使压缩机运转的电机。电机的运转会在电机内产生热量，如果不加以控制，则可能随着时间推移使电机的性能降级。进一步地，压缩机的吞吐量通常确立了冷却器系统的总容量，其中，增大容量可以被称为系统的“装载”，而减小容量可以被称为系统的“卸载”。

本披露内容的某些控制方案可以包括随着监测到的电机温度升高而引起冷却器系统的装载限制和卸载的容量控制方案。这种容量控制可以使用例如PID控制来执行以满足冷却负载。在美国专利申请公开号2015/0056059中阐述了容量冷却控制方案的示例，所述美国专利出于所有目的通过援引以其全部内容并入本文。

在电机中的某些温度状况处于正常运转范围内时，本披露内容的某些控制方案使用容量控制方案。然而，在电机内的某些温度状况使得电机冷却阀为完全打开的情况下，部分地或完全地超控容量控制以使得能够充分地冷却电机，从而避免冷却器关停。容量控制是被部分地超控还是被完全超控可能取决于电机的某些温度。以这种方式，本披露内容的控制方案包括除其他参数之外还取决于监测到的电机的某些温度的各种运转机制。通过非限制性示例的方式，这些监测到的温度可以包括电机绕组温度、电机轴承温度、和/或电机轴承控制器(MBC)散热器温度。

本披露内容的控制技术可以在各种系统中使用。然而，为了便于讨论，在下文中描述的图1至图4中描绘了可以结合本披露内容的控制技术的系统的示例。

现在转到附图，图1是用于典型商业环境的建筑物12中的暖通空调(HVAC)系统10的环境的实施例的透视图。HVAC系统10可以包括蒸气压缩系统14，所述蒸气压缩系统供应可以用于冷却建筑物12的冷却液体。HVAC系统10还可以包括锅炉16以供应温暖的液体，从而加热建筑物12和使空气循环通过建筑物12的空气分配系统。空气分配系统还可以包括空气回流管道18、空气供应管道20和/或空气处理机22。在一些实施例中，空气处理机22可以包括通过导管24连接到锅炉16和蒸气压缩系统14的热交换器。空气处理机22中的热交换器可以接收来自锅炉16的加热液体或来自蒸气压缩系统14的冷却液体，这取决于HVAC系统10的操作模式。HVAC系统10被示出为在建筑物12的每个楼层上具有单独的空气处理机，但是在其他实施例中，HVAC系统10可以包括在两个或更多个楼层之间可以共享的空气处理机22和/或其他部件。

图2和图3是可以在HVAC系统10中使用的蒸气压缩系统14的实施例。蒸气压缩系统14可以使制冷剂循环通过以压缩机32开始的回路。所述回路还可以包括冷凝器34、(多个)膨胀阀或(多个)膨胀装置36、以及液体冷却器或蒸发器38。蒸气压缩系统14可以进一步包括控制面板40(例如，控制器)，所述控制面板具有模数(A/D)转换器42、微处理器44、非易失性存储器46和/或接口板48。

可以在蒸气压缩系统14中用作制冷剂的流体的一些示例是基于氢氟烃(HFC)的制冷剂(例如，R-410A、R-407、R-134a、氢氟烯烃(HFO))、“天然”制冷剂(像氨(NH3)、R-717、二氧化碳(CO2)、R-744)、或者烃基制冷剂、水蒸气、具有低全球变暖潜势(GWP)的制冷剂或任何其他合适的制冷剂。在一些实施例中，蒸气压缩系统14可以被配置用于高效地利用在一个大气压下具有约19摄氏度(66华氏度或以下)的标准沸点的制冷剂(相对于诸如R-134a等中压制冷剂，也称为低压制冷剂)。如本文所使用的，“标准沸点”可以指在一个大气压下测量的沸点温度。

在一些实施例中，蒸气压缩系统14可以使用变速驱动装置(VSD)52、电机50、压缩机32、冷凝器34、膨胀阀或膨胀装置36和/或蒸发器38中的一者或多者。电机50可以驱动压缩机32并且可以由变速驱动装置(VSD)52供电。VSD 52从交流(AC)电源接收具有特定的固定线路电压和固定线路频率的AC电力，并且向电机50提供具有可变电压和频率的电力。在其他实施例中，电机50可以直接由AC或直流(DC)电源供电。电机50可以包括可以由VSD供电或直接由AC或DC电源供电的任何类型的电动电机，诸如开关磁阻电机、感应电机、电子换向永磁电机或另一合适的电机。

压缩机32压缩制冷剂蒸气并通过排放通道将蒸气输送至冷凝器34。在一些实施例中，压缩机32可以是离心式压缩机。由压缩机32输送至冷凝器34的制冷剂蒸气可以将热量传递到冷凝器34中的冷却用流体(例如，水或空气)。作为与冷却用流体进行热传递的结果，制冷剂蒸气可以在冷凝器34中冷凝成制冷剂液体。来自冷凝器34的制冷剂液体可以流过膨胀装置36到达蒸发器38。在图3所展示的实施例中，冷凝器34是水冷式的并且包括连接到冷却塔56的管束54，所述冷却塔将冷却用流体供应到冷凝器。

输送到蒸发器38的制冷剂液体可以吸收来自另一冷却用流体的热量，所述另一冷却用流体可以是或可以不是与冷凝器34中使用的相同的冷却流体。蒸发器38中的制冷剂液体可能经历从制冷剂液体到制冷剂蒸气的相变。如图3的所展示的实施例中所示，蒸发器38可以包括具有连接到冷却负载62的供应管线60S和回流管线60R的管束58。蒸发器38的冷却用流体(例如，水、乙二醇、氯化钙盐水、氯化钠盐水或任何其他合适的流体)经由回流管线60R进入蒸发器38，并且经由供应管线60S离开蒸发器38。蒸发器38可以经由与制冷剂进行热传递来降低管束58中的冷却用流体的温度。蒸发器38中的管束58可以包括多个管和/或多个管束。在任何情况下，制冷剂蒸气离开蒸发器38并且通过抽吸管线返回到压缩机32以完成循环。

图4是具有结合在冷凝器34与膨胀装置36之间的中间回路64的蒸气压缩系统14的示意图。中间回路64可以具有直接流体连接至冷凝器34的入口管线68。在其他实施例中，入口管线68可以间接流体联接至冷凝器34。如图4的所展示的实施例中所示，入口管线68包括定位在中间容器70上游的第一膨胀装置66。在一些实施例中，中间容器70可以是闪蒸罐(例如，闪蒸式中间冷却器)。在其他实施例中，中间容器70可以被配置成热交换器或“表面式节能器”在图4的所展示的实施例中，中间容器70用作闪蒸罐，并且第一膨胀装置66被配置成降低从冷凝器34接收的制冷剂液体的压力(例如，使其膨胀)。在膨胀过程期间，液体的一部分可能蒸气化，并且因此中间容器70可以用来将蒸气与从第一膨胀装置66接收的液体分离。另外地，由于制冷剂液体在进入中间容器70时经历压降(例如，归因于在进入中间容器70时经历体积的迅速增大)，中间容器70可以提供制冷剂液体的进一步膨胀。中间容器70中的蒸气可以通过压缩机32的抽吸管线74由压缩机32汲取。在其他实施例中，中间容器中的蒸气可以被汲取到压缩机32的中间级(例如，不是抽吸级)。由于在膨胀装置66和/或中间容器70中膨胀，在中间容器70中收集的液体可以与离开冷凝器34的制冷剂液体相比处于更低的焓。来自中间容器70的液体然后可以在管线72中流过第二膨胀装置36到达蒸发器38。

如上文阐述的，在图1至图4的蒸气压缩系统14中使用的电机50可能在运转期间产生热量，并且因此通常使用从冷凝器34提供的制冷剂来使其冷却。具体地，根据本披露内容的电机冷却技术来调节引入到电机50中的制冷剂。为帮助说明，图5示意性地描绘了可以使用来自冷凝器34的制冷剂来冷却电机50的方式的示例。具体地，图5描绘了使制冷剂循环到电机50以冷却电机50的冷却系统90。应当注意的是，为了清楚起见，未示出蒸气压缩系统14的各部分。

如上文阐述的，压缩机32压缩制冷剂(通常作为气体进入)，当所述制冷剂被压缩时，升高了制冷剂气体的温度。然后，加压的高温制冷剂气体流到将高压制冷剂气体冷凝成高压液体92的冷凝器34。来自冷凝器34的制冷剂液体的一部分94被引导通过在本文中被称为电机冷却阀96的第三膨胀装置96(例如，电子膨胀阀)，在所述电机冷却阀中，液体制冷剂被转换成低温雾98。然后，将制冷剂雾98发送至电机50，在所述电机中，所述制冷剂雾用于冷却电机50。具体地，制冷剂雾98的液体部分随其蒸发从电机50吸取热量，从而经历相变。将未蒸发的液体制冷剂从电机发送回至蒸发器36，在所述蒸发器中，液体制冷剂蒸发。可以在从蒸发器36到压缩机32的气体制冷剂入口的任何点处使来自电机50的制冷剂气体回流至制冷回路。在图5中，来自电机50的制冷剂气体和制冷剂液体被示出为经由单独的管线回流至蒸发器36，但是可以使用其他布置(例如，制冷剂相的组合流、引导至回路的其他部分的流)。

图6中示出了电机50的示意性表示。如所展示的，电机50包括具有制冷剂入口102和制冷剂出口104的壳体100。制冷剂入口102流体地联接至图5的电机冷却阀96，并且允许将制冷剂雾98引入到电机50的壳体100中以冷却各种内部部件。具体地，制冷剂雾98在壳体100内循环以冷却各种电机部件，并且制冷剂气体和/或制冷剂液体经由制冷剂出口104被引导出壳体100。尽管仅展示了一个制冷剂入口102和一个制冷剂出口104，但在某些实施例中，可能存在多个(两个或更多个)制冷剂入口102和制冷剂出口104(例如以将制冷剂引导至电机50的特定部分和/或从电机50的不同部分收集制冷剂。

电机50包括各种部件，在图6中仅示出了其中的一些。除了其他项之外，这些部件还包括被定位在定子108内的转子106。定子108通常包括定子绕组，诸如围绕铁磁芯材料(例如，叠层钢)的铜绕组。转子106被配置用于附接至压缩机32，并且在运转期间驱动压缩机32的轴。

电磁(EM)轴承110使用磁场来支撑电机50内的转子106。在某些实施例中，电机50还可以包括作为EM轴承110的备用的机械轴承。在其他实施例中，轴承110可以是油润滑轴承(诸如轴颈轴承)或耐摩轴承(例如，滚珠轴承或滚子轴承)。在又进一步实施例中，轴承110可以包括制冷剂润滑轴承。EM轴承110的运转参数由磁力轴承控制器(MBC)112来监测和控制，所述磁力轴承控制器部分地或完全地被布置在壳体100内，或在其他实施例中可以被布置在壳体100的外部或者完全远离壳体100。所展示的MBC 112包括机柜114，所述机柜被安装到电机壳体50上。机柜114容纳各个电子部件118(例如，处理器、存储器)可以被安装到其上的一个或多个电路板116。电子部件可以被配置用于监测和控制EM轴承110的运转参数(除其他项之外)。

在电机50的运转期间，电子部件118产生热量，所述热量被去除以防止对部件造成损坏。通常，经由机柜114将热量从电子部件118传导走，所述机柜可以是用于MBC 112的散热器。在某些实施例中，MBC 112可以包括散热器层120，以提供离开电路板116和电子部件118的附加热传导。

为了便于对电机50进行温度控制，电机温度控制系统122可以与电机50相关联。作为示例，电机温度控制系统可以包括一个或多个比例积分微分(PID)控制器。所述一个或多个PID控制器可以被实施为独立的控制装置、或与控制面板40相关联的硬件模块和/或软件模块。控制系统122通信地联接至至少电机冷却阀96、以及与电机50的各个部件中的任一个或其组合相关联的多个温度传感器124(例如，热电偶、热敏电阻器)。温度传感器124向电机温度控制系统122提供温度反馈。例如，在所展示的实施例中，温度传感器124包括提供定子绕组温度反馈的定子绕组温度传感器124a、提供电机壳体温度反馈的电机壳体温度传感器124b、提供轴承温度反馈的轴承温度传感器124c、和提供MBC散热器温度反馈的MBC散热器温度传感器124d。电机温度控制系统122可以使用这种反馈中的任何一个或其组合来控制对电机冷却阀96的操作(例如，打开和关闭)。

如可以理解的是，打开电机冷却阀96可以增大被引入到电机50中的制冷剂雾98的量，以实现对电机部件的冷却。相反地，关闭电机冷却阀96减小引入到电机50中的制冷剂雾98的量，这可以降低对电机部件的冷却速率或者可以允许它们变暖，这取决于运转状况。根据本实施例，可以使用容量控制方案根据由温度传感器124提供的温度反馈(除其他项之外)来控制蒸气压缩系统14的装载和卸载。

可以使用与压缩机32相关联的各种特征来控制压缩机32的容量。图7是蒸气压缩系统14的示例实施例的正视图，并且描绘了被配置用于允许对压缩机32进行容量控制的某些装置。如所示出的，压缩机32包括预旋叶片140。预旋叶片(PRV)140可以被固定到预定位置上或者可以具有可调整的位置。PRV 140(或入口导向叶片)例如沿着在蒸发器38与压缩机32之间延伸的抽吸管线142而定位在压缩机32的入口处，并且可调整以控制制冷剂流入压缩机32中。可以使用致动器144打开PRV 140，以增加流向压缩机32的制冷剂或流体的量，并且从而增大系统14的容量。类似地，可以使用致动器144关闭PRV 140，以减少流向压缩机32的制冷剂或流体的量，并且从而减小系统14的容量。

所展示的蒸气压缩系统14还包括热气旁通阀(HGBV)146，所述热气旁通阀沿着在压缩机32的排放通道150与压缩机32的抽吸管线142之间延伸的旁通管线148定位。打开HGBV 146允许一部分经压缩的制冷剂或流体返回到压缩机32的抽吸入口142。

除了使用PRV 140和/或HGBV 146之外或将其作为替代，还可以通过调整压缩机32的速度来执行容量控制。例如，VSD 52可以经由电机50的转子106的旋转速度来调整压缩机32的速度。

还可以使用压缩机32的某些内部特征来控制系统的容量。图8是压缩机32的示例实施例的局部截面视图。所展示的压缩机32包括用于压缩制冷剂蒸气的叶轮160。然后，来自叶轮160的经压缩的蒸气通过可变几何形状扩散器(VGD)162。VGD 162具有形成在扩散器板166与喷嘴基板168之间的扩散器空间或间隙164，以供制冷剂蒸气通过。喷嘴基板168被配置成与扩散器环170一起使用。扩散器环170被配置用于控制通过扩散器空间或间隙164的制冷剂蒸气的速度。扩散器环170能够延伸到扩散器间隙164中以增大流过扩散器间隙164的蒸气的速度，并且可以从扩散器间隙164缩回以减小流过扩散器间隙164的蒸气的速度。可以使用由致动器驱动的调整机构172来执行扩散器环170的延伸和缩回。

VGD 162可被调整到基本上打开或缩回位置(在所述位置，制冷剂流在扩散器间隙164中基本上是畅通的)与基本上关闭或延伸位置(在所述位置，制冷剂流在扩散器间隙164中是受阻的)之间的任何位置。在一个实施例中，VGD 162当处于关闭位置时可能不会完全停止制冷剂在扩散器间隙164中的流动。调整机构172可以连续地或在分立步骤中逐渐地移动扩散器环170，以打开和关闭扩散器间隙164。

如果压缩机32具有多于一个的压缩级，则可以将VGD 162结合在一个或多个压缩级的排放通道中。在另一实施例中，可以将多于一个的VGD 162定位在扩散器间隙164中，以控制制冷剂自叶轮160的流动，并且从而控制压缩机32的容量。在进一步实施例中，扩散器环170的定位可以减小或消除压缩机32中的喘振状况和失速状况。

为了提供本披露内容的电机冷却控制、容量控制和其他控制过程，在图4的控制面板40中，A/D转换器42和/或接口板48可以接收来自提供蒸气压缩系统14的操作参数的系统传感器和部件的输入信号。例如，由控制面板40接收的输入信号可以包括：从管束54离开的冷却液体的温度、蒸发器38和冷凝器34中的制冷剂压力、到VSD 52的输入电流、来自VSD 52的输出电流、压缩机排放温度、压缩机油温、压缩机供油压力、VGD位置、HGBV位置、和压缩机排放通道150中的声学压力或声压、轴承110自身的温度、润滑剂离开轴承110之后的温度等。控制面板40可以使用接口板48来向蒸气压缩系统14的各部件传输信号，以控制对蒸气压缩系统14的操作(例如，关闭和打开电机冷却阀96、定位PRV 140、移动VGD 162和扩散器环170、定位HGBV 146等，并且与蒸气压缩系统14的各种传感器和控制装置进行通信。

控制面板40可以执行或使用单个或中央控制算法或控制系统来控制蒸气压缩系统14(包括上文阐述的各部件等)的运转。事实上，本披露内容的控制算法、控制系统、控制模块等可以被实施为存储在非易失性存储器46中的计算机程序或软件，所述非易失性存储器具有可由微处理器44执行的一系列指令。虽然控制算法可以在计算机程序中得以体现并由微处理器44执行，但是在其他实施例中，可以使用数字硬件和/或模拟硬件来实施并执行所述控制算法。进一步地，控制面板40可以将各自执行离散函数的多个控制器(例如，PID控制器)与确定控制面板40的输出的中央控制器结合。

在这方面，由控制面板40上的微处理器44执行的中央控制算法包括容量控制程序或算法，用于控制压缩机32的容量以满足冷却负载，同时还执行电机温度控制算法以避免潜在的冷却器关停状况。容量控制程序可以发送或传输控制信号，以通过以特定的顺序调整VGD 162的位置、VSD 52的速度(以及由此电机50的速度)和HGBV 146的位置来调整压缩机32的容量，所述特定顺序取决于压缩机32的装载或卸载是否适于将离开的冷却液体温度(LCHLT)保持在预选设定值处。在需要时，可以根据现有压缩机速度、VGD位置、以及冷凝器与蒸发器的压力差另外地且同时地调整VSD 52的速度和电机的速度以维持适于防止喘振的最小压缩机升程。在某些实施例中，可以将PRV 140的位置作为上述顺序的一部分进行调整。

另外，本披露内容的容量控制程序包括与某些监测到的电机温度相对应的限制阈值和超控阈值，以缓解可能不稳定的状况，从而使系统保持运转，例如，避免系统关停。限制和超控可以限制或减小到适当装置(例如，PRV 140、HGBV 146、VGD 162和/或VSD 52)的输出，以缓解状况并使系统保持运转。当接近限制阈值和超控阈值中的任一个时，容量控制程序可以成比例地限制准许的容量增大的量，并且在超过所述限制阈值和超控阈值时可以发出卸载指令。

图9是过程流程图，展示了根据本披露内容执行的容量控制过程180的实施例。过程180包括发起或应用容量控制算法，以确定容量控制输出(CC输出)参数(操作182)。例如，在进入运行状态时(即，在压缩机启动时)，容量控制算法就可以应用或发起离开的冷却液体温度(LCHLT)比例积分微分(PID)控制器或控制算法。在每个控制循环期间，基于LCHLT与LCHLT有效设定值的比较，容量控制算法可以使用PID逻辑来确定所期望的系统容量(即，CC输出)的变化百分比。所期望的变化百分比对于装载可能为正，或对于卸载可能为负。

LCHLT有效设定值是LCHLT已编程设定值的目标，所述LCHLT已编程设定值取决于所选择的控制源，例如，本地用户界面、远程用户界面或建筑物自动化系统(BAS)或ISN控制。当系统未运转时，可以将LCHLT有效设定值例如设置为进入的冷却液体温度-10°F。当VSD 52启动时，LCHLT有效设定值以可编程LCHLT设定值缓变率缓变至LCHLT已编程设定值。当容量控制程序运行时，已编程的LCHLT设定值的任何变化都会使得以已编程的LCHLT设定值缓变率从旧的有效设定值缓变到新的LCHLT设定值。

该过程包括将测得的系统参数与预定阈值进行比较，以确定输出限制条件和/或超控(操作184)。具有输出限制条件和超控的系统参数可以包括高冷凝器压力限制和超控、低蒸发器压力限制和超控、电机电流限制和超控、以及到VSD的输入电流的限制和超控。根据本披露内容，系统参数包括一系列所监测到的电机温度的限制和超控。本文针对图10描述了这种方案的示例。

在过程180中，如果一个或多个测得的参数处于装载限制区或超控区内，则可以基于所确定的输出限制条件和/或超控对CC输出进行调整(操作186)。在一个实施例中，可以将CC输出调整为根据LCHLT PID以及确定的装载限制条件和超控值中的每一者计算出的容量变化的最小值的增大。类似地，可以将CC输出调整为根据LCHLT PID以及确定的装载限制条件和超控值中的每一者计算出的容量变化的最大值的减小。然后，可以将输出以任何合适的顺序发送至以上所述的适当装置，以根据所确定的调整后的CC输出来实现容量变化。

根据本实施例，可以通过按照预定顺序将计算出的输出变化(CC输出)施加到每个装置来实施所期望的容量变化，因此每个装置的变化之和等于所期望的全部变化。如果由于限制而无法将变化的全部大小施加到某一特定装置，则将变化的剩余部分按顺序施加到其他装置。每个装置可能具有相关联的运转增益(可选择为其输出增益设定值)，所述操作增益将所期望的容量变化百分比与装置对位置或赫兹百分比的响应进行相关。可以根据每个装置各自的输出增益，针对所述每个装置来确定变化的大小。

图10是基于电机温度的容量控制方案200的图形描绘，可以在接收到关于电机冷却阀96处于完全打开位置的指示时发起所述基于电机温度的容量控制方案。这可以通过信号通知控制面板40电机50正在经历高运转温度，并且因此可能需要调整蒸气压缩系统14的操作以避免由于电机温度而导致的冷却器关停故障状况，并且防止对电机50造成的可能损坏。

根据监测到的电机温度来执行基于电机温度的容量控制方案200，所述监测到的电机温度可以是来自以下各项的温度读数：提供定子绕组温度反馈的定子绕组温度传感器124a、提供电机壳体温度反馈的电机壳体温度传感器124b、提供轴承温度反馈(例如，轴承自身的温度反馈和/或轴承润滑剂的温度反馈)的轴承温度传感器124c、或提供MBC散热器温度反馈的MBC散热器温度传感器124d。例如，基于温度的容量控制方案200可能取决于定子绕组的最高测得温度。在另一实施例中，可以使用平均最高温度以用于控制方案200。在其他实施例中，控制方案200可以取决于轴承温度，诸如特定轴承温度、基于一系列温度读数的最高轴承温度、或平均轴承温度。在仍进一步实施例中，控制方案200可以是基于特定MBC温度、来自一系列MBC温度读数的最高MBC温度、或平均MBC温度。

图10中的图形示出了递增的电机温度读数(定子绕组温度、或轴承温度、或MBC温度)、第一阈值与第二阈值之间的装载限制区、以及第二阈值与第三阈值(例如，冷却器关停故障温度)之间的超控区。控制方案200还包括第二阈值处的过渡点202，在所述过渡点处，不允许装载(例如，发起禁止装载命令超控)。

根据控制方案200，在第一阈值处和低于所述第一阈值时允许最大容量控制输出。换言之，在低于第一阈值的温度处，由于输出不受电机冷却问题的影响，因此容量控制处于完全命令模式，而没有施加任何增益或其他限制。响应于确定测得的温度处于装载限制区，容量控制程序仍可以增大系统的容量，但是增大的量或百分比也成比例地受到限制。

响应于确定监测到的温度处于超控区，容量控制程序被迫减小系统的容量，即使在容量控制程序需要容量增大的情况下也是如此。减小的量或百分比与超过第二阈值的量成比例。进一步地，如果容量控制算法要求卸载多于超控，则将由容量控制算法生成的输出用于卸载。在超控区，使用容量控制、电机冷却控制和所有超控中的最小值来命令冷却器的装载和卸载。关于系统容量增大或减小的百分比或量，正数反映了增大容量的请求，而负数反映了减小容量的请求。

已经通过示例的方式示出了以上描述的具体实施例，并且应当理解的是，这些实施例可能易受各种修改和替代形式的影响。应当进一步理解的是，权利要求不旨在受限于所披露的特定形式，而是旨在涵盖落入本披露内容的精神和范围内的全部修改、等效物及替代方案。