变频螺杆压缩机及其能量调节控制方法和空调系统技术方案

本发明专利技术公开了一种变频螺杆压缩机及其能量调节控制方法和空调系统，其中，变频螺杆压缩机包括：相互平行且啮合的双转子结构；滑阀结构和驱动机构，所述滑阀结构覆盖于所述双转子结构；控制器，控制器响应于能调需求信号调节双转子结构的转速以及控制驱动机构动作以调节滑阀结构在轴向上的位置，其中，滑阀结构覆盖双转子结构的最小长度大于双转子结构的转子行程的一半且小于转子行程。可以提升压缩机的能效，提高压缩机的性能。

Variable frequency screw compressor and its energy regulation and control method and air conditioning system

The invention discloses a frequency conversion screw compressor and its control method of energy regulation and air conditioning system, the inverter screw compressor comprises a double rotor structure are parallel and meshing; slide valve structure and a driving mechanism, wherein the valve structure is covered on the double rotor structure; controller, controller can adjust in response to demand signal regulated double rotor structure and speed control of the driving mechanism movement to adjust the valve structure in the axial position, the valve structure covering the minimum length of double rotors is larger than the rotor stroke dual rotor structure and less than half of the rotor stroke. It can improve the energy efficiency of the compressor and improve the performance of the compressor.

【技术实现步骤摘要】
变频螺杆压缩机及其能量调节控制方法和空调系统
本专利技术属于电器制造
，尤其涉及一种变频螺杆压缩机，以及具有该变频螺杆压缩机的空调系统和变频螺杆压缩机的能量调节控制方法。
技术介绍
变频螺杆压缩机的部分负荷运行效率相对于定频螺杆压缩机有显著提升，被逐步推广。定频螺杆压缩机通常通过改变能调滑阀的位置来进行输气量调节，如图1所示为螺杆压缩机能量调节原理示意图，其中，图1中(1)所示为25％负荷时滑阀的位置，图1中(2)所示为100％负荷时滑阀的位置，在低负载下运行时有效密封齿数减少，转子内、外泄露大大增加，从而导致压缩机的等熵效率和容积效率急剧下降，运行效率较低。通过变频驱动的方式，通过电机转速的改变实现压缩机输气量变化，可以有效避免上述问题。目前常用的变频螺杆压缩机设计一般分为以下三种方式：第一种方式，采用高速涉及，专为变频设计的螺杆压缩机形式，相对于定频压缩机结构而言，其转子规格小，轴承及结构部件设计强度较高，通常能够满足100Hz以上运行，部分品牌的螺杆压缩机可以运行至200Hz以上，此设计方式通常不设置滑阀机构。但是，实现高频运行结构需要大幅加强，高频应用也会导致变频器成本的上升，另外，采用高频噪声很难杜绝，影响用户感受。因此，该设计对结构精度有较高要求，容易因转速过高产生压缩机等熵效率的明显下降。第二种方式，定频压缩机直接通过变频器驱动：控制方式通常是尽量通过降低频率来减少输气量，如果频率已降至下限值，则降低能调滑块位置。但是，该设计方式，频率变化和滑阀位置分别负责能量调节的前后阶段，在频率变化过程中，较低频率导致转子间泄漏率上升、电机效率下降、轴封泄露风险上升；滑阀卸载过程仍造成明显性能衰减。整个能调过程压缩机内外压比无法匹配、电机效率低、压缩机运行工况偏离设计最优点，所以，性能相对较差。如图2所示为第二种设计方式中测试相同蒸发、冷凝压力的不同滑阀位置、频率组合下的性能的统计曲线图，可以看出，该设计的COP(coefficientofperformance，性能系数)最优点在75％滑阀位置明显下降。第三种方式，将定频压缩机的能调滑阀加长，如图3所示为设计原理示意图，其中图3中(1)表示滑阀在初始位置，图3中(2)表示滑阀在运行过程中的状态，该滑阀在整个行程都能够覆盖转子腔，压缩机完全通过频率的改变来实现能量调节，滑阀的移动可产生内容积比的改变，与外部压比匹配减少，过压缩或欠压缩产生的效率衰减。但是，完全通过频率的改变实现能量调节，为了避免过低转速下的可靠性风险，压缩机能量调节范围相对较窄，另外，同样存在低转速状态下电机效率低、压缩机运行工况偏离设计最优点等问题。如图4所示为采用该设计方式测试相同蒸发、冷凝压力的不同频率组合下的性能，发现COP在30Hz时明显下降，且由于最低频率限制，能量调节范围小。
技术实现思路
本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术实施例提出一种变频螺杆压缩机，该变频螺杆压缩机，可以提升效率，提高性能。本专利技术还提出包括该变频螺杆压缩机的空调系统以及变频螺杆压缩机的控制方法。为了解决上述问题，本专利技术第一方面实施例的变频螺杆压缩机，包括：相互平行且啮合的双转子结构；滑阀结构和驱动机构，所述滑阀结构覆盖于所述双转子结构；控制器，所述控制器响应于能调需求信号调节所述双转子结构的转速以及控制所述驱动机构动作以调节所述滑阀结构在轴向上的位置，其中，所述滑阀结构覆盖所述双转子结构的最小长度大于所述双转子结构的转子行程的一半且小于所述转子行程。本专利技术实施例的变频螺杆压缩机，将滑阀位置调节和频率调节结合，基于滑阀结构的结构设计以及电机效率的考虑，可以保证压缩机运行状态同时接近结构设计最优点及电机效率最优点，并且，在低负荷运行时，滑阀结构能够覆盖双转子结构的大部分行程，因而压缩机的等熵效率和容积效率衰减不会太明显，并且，滑阀结构也不会覆盖全部转子行程，电机转速会维持在相对接近最优转速的位置，提升电机运行效率，并提升压缩机运行可靠性，避免电机的转速过低，有助于减少转子行程间的内漏。在本专利技术的一些实施例中，所述控制器响应于所述加载信号控制所述双转子结构的转速增高以及控制所述驱动结构动作以增加所述滑阀结构覆盖所述双转子结构的长度。在本专利技术的一些实施例中，所述控制器响应于所述加载信号获取所述变频螺杆压缩机的外部压比，并获得与所述外部压比匹配的内容积比，根据所述内容积比控制所述驱动结构以调节所述滑阀结构在轴向上的位置，以及，调节所述双转子结构的转速以使所述变频螺杆压缩机的制冷量与负载相匹配。在本专利技术的一些实施例中，所述控制器在所述双转子结构的转速达到允许上限值且仍需加载时控制所述驱动结构动作以增加所述滑阀结构覆盖所述双转子结构的长度。在本专利技术的一些实施例中，所述控制器响应于所述卸载信号控制所述双转子结构的转速降低以及控制所述驱动结构动作以减少所述滑阀结构覆盖所述双转子结构的长度。在本专利技术的一些实施例中，所述控制器响应于所述卸载信号获取所述变频螺杆压缩机的外部压比，并获得与所述外部压比匹配的内容积比，根据所述内容积比控制所述驱动结构以调节所述滑阀结构在轴向上的位置，以及，调节所述双转子结构的转速以使所述变频螺杆压缩机的制冷量与负载相匹配。在本专利技术的一些实施例中，所述控制器在所述双转子结构的转速达到允许下限值且仍需卸载时控制所述驱动结构动作以减小所述滑阀结构覆盖所述双转子结构的长度。在本专利技术的一些实施例中，所述滑阀结构覆盖所述双转子结构的最小长度的取值范围为所述转子行程的60％-80％。基于上述方面实施例的变频螺杆压缩机，本专利技术另一方面实施例的空调系统，包括所述的变频螺杆压缩机。本专利技术实施例的空调系统，采用上述实施例的变频螺杆压缩机来进行能量调节，可以提高部分负荷性能系数，提升部分负载运行效率。为了解决上述问题，本专利技术另一方面实施例的变频螺杆压缩机的能量调节控制方法，所述变频螺杆压缩机包括双转子结构、滑阀结构和驱动机构；所述能量调节控制方法包括：检测能调需求信号；响应于能调需求信号调节所述双转子结构的转速以及控制所述驱动机构动作以调节所述滑阀结构在轴向上的位置，其中，在轴向上，所述滑阀结构覆盖所述双转子结构的最小长度大于所述双转子结构的转子行程的一半且小于所述转子行程。本专利技术实施例的变频螺杆压缩机的能量调节控制方法，将滑阀位置调节和频率调节结合，基于滑阀结构的结构设计以及电机效率的考虑，可以保证压缩机运行状态同时接近结构设计最优点及电机效率最优点，并且，在低负荷运行时，滑阀结构能够覆盖双转子结构的大部分行程，因而压缩机的等熵效率和容积效率衰减不会太明显，并且，滑阀结构也不会覆盖全部转子行程，电机转速会维持在相对接近最优转速的位置，提升电机运行效率，并提升压缩机运行可靠性，避免电机的转速过低，有助于减少转子行程间的内漏。在本专利技术的一些实施例中，响应于能调需求信号调节所述双转子结构的转速以及控制所述驱动机构动作以调节所述滑阀结构在轴向上的位置包括：响应于加载信号控制所述双转子结构的转速增高以及控制所述驱动结构动作以增加所述滑阀结构覆盖所述双转子结构的长度。在本专利技术的一些实施例中，所述方法还包括：响应于所述加载信号获取所述变频螺杆压缩机的外部压比，并获得与所述外部压比匹配本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种变频螺杆压缩机，其特征在于，包括：相互平行且啮合的双转子结构；滑阀结构和驱动机构，所述滑阀结构覆盖于所述双转子结构；控制器，所述控制器响应于能调需求信号调节所述双转子结构的转速以及控制所述驱动机构动作以调节所述滑阀结构在轴向上的位置，其中，所述滑阀结构覆盖所述双转子结构的最小长度大于所述双转子结构的转子行程的一半且小于所述转子行程。

【技术特征摘要】
1.一种变频螺杆压缩机，其特征在于，包括：相互平行且啮合的双转子结构；滑阀结构和驱动机构，所述滑阀结构覆盖于所述双转子结构；控制器，所述控制器响应于能调需求信号调节所述双转子结构的转速以及控制所述驱动机构动作以调节所述滑阀结构在轴向上的位置，其中，所述滑阀结构覆盖所述双转子结构的最小长度大于所述双转子结构的转子行程的一半且小于所述转子行程。2.如权利要求1所述的变频螺杆压缩机，其特征在于，所述控制器响应于所述加载信号控制所述双转子结构的转速增高以及控制所述驱动结构动作以增加所述滑阀结构覆盖所述双转子结构的长度。3.如权利要求2所述的变频螺杆压缩机，其特征在于，所述控制器响应于所述加载信号获取所述变频螺杆压缩机的外部压比，并获得与所述外部压比匹配的内容积比，根据所述内容积比控制所述驱动结构以调节所述滑阀结构在轴向上的位置，以及，调节所述双转子结构的转速以使所述变频螺杆压缩机的制冷量与负载相匹配。4.如权利要求3所述的变频螺杆压缩机，其特征在于，所述控制器在所述双转子结构的转速达到允许上限值且仍需加载时控制所述驱动结构动作以增加所述滑阀结构覆盖所述双转子结构的长度。5.如权利要求1所述的变频螺杆压缩机，其特征在于，所述控制器响应于所述卸载信号控制所述双转子结构的转速降低以及控制所述驱动结构动作以减少所述滑阀结构覆盖所述双转子结构的长度。6.如权利要求5所述的变频螺杆压缩机，其特征在于，所述控制器响应于所述卸载信号获取所述变频螺杆压缩机的外部压比，并获得与所述外部压比匹配的内容积比，根据所述内容积比控制所述驱动结构以调节所述滑阀结构在轴向上的位置，以及，调节所述双转子结构的转速以使所述变频螺杆压缩机的制冷量与负载相匹配。7.如权利要求6所述的变频螺杆压缩机，其特征在于，所述控制器在所述双转子结构的转速达到允许下限值且仍需卸载时控制所述驱动结构动作以减小所述滑阀结构覆盖所述双转子结构的长度。8.如权利要求1-7任一项所述的变频螺杆压缩机，其特征在于，所述滑阀结构覆盖所述双转子结构的最小长度的取值范围为所述转子行程的60％-80％。9.一种空调系统，其特征在于，包括如权利要求1-8任一项所述的变频螺杆压缩机。10.一种变频螺杆压缩机的能量调节控制方法，其特征在于，所述变频螺杆压缩机包括双转子结构、滑阀结构和驱动机构；所述能量调节控制方法包括：检测能调需求信号；响应于能调需求信号调节...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆海龙，顾同先，
申请(专利权)人：重庆美的通用制冷设备有限公司，美的集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：重庆,50