CN112414000B - 一种温控系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及温控技术领域，公开了一种温控系统及其控制方法，其中温控系统包括：制冷系统和载冷剂系统；加热组件用于根据实时目标温度与预设目标温度的偏差实时调整加热量；制冷系统用于根据实时出口温度与预设出口温度的偏差实时调整制冷量，制冷系统同时用于根据出口温度传感器检测的实时出口温度、实时进口温度、压力传感器检测的实时蒸发压力、吸气温度传感器检测的实时吸气温度以及排气温度传感器检测的实时排气温度进行实时调整。本发明提供的一种温控系统及其控制方法，可实现精准的温度控制，还有利于降低温控装置的功耗，且该温控系统在调控时还对多个部位的工况进行监测，有利于维持工况稳定，提高温度调节的精度。

Description

一种温控系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及温控技术领域，尤其涉及一种温控系统及其控制方法。

背景技术

在半导体晶圆制造工艺中，反应腔室内需要保持恒定的环境温度。目前在光刻，刻蚀，离子注入等主要制程工艺中，使用专用的温控装置进行加工腔室的高精度恒温控制。同时，对于不同的工艺制程，加工腔室内温控控制在存在较大差异，对于目前最普遍应用的8英寸和12英寸制造工艺中，温控装置的控温范围可达到-20℃到90℃。另外对于刻蚀工艺，其由于其热负载装置为射频装置，根据不同的制程，射频装置会快速的切换不同功率运行，对于温控装置，需要对连续快速变化的热负载做出及时反馈，以达到实时的高精度恒温控制。

参考图1，当前主流的半导体生产用温控装置使用“制冷系统+电加热”的系统结构，以高绝缘性的电子氟化液作为载冷剂，为晶圆加工腔控温。现有温控装置控制为在恒温控制过程中，控制制冷系统制冷量输出恒定，调节加热器输出，使外部负载部件热负荷L与加热器输出量H之和保持与制冷系统制冷量Q相等。系统控制流程图如附图2所示，对于载冷剂循环系统，根据温控装置出口温度设定值SV0及实际测量值PV0，计算实时误差值，利用PID算法控制加热器输出比，以实现出口温度的恒定温控；对于制冷系统，将循环液的允许运行温度范围划分为N个区间，在每个温度区间内给定固定的主路电子膨胀阀开度以及压缩机变频器输出值。在以上器件输出参数固定的情况下，制冷系统制冷量Q为恒定值。对于温控装置，其恒温控制过程中，冷热能量平衡公式有：Q = H + L，其中Q为制冷系统制冷量，H为加热器输出热功率，L为外部负载部件输出热功率。

现有温度控制方案主要有以下缺点：首先是温控装置平均功耗高，制冷系统需要持续维持高制冷量输出，即压缩机电功率高，同时为保持空载状态下温控稳定，加热器需要维持高输出以平衡制冷量。其次温控装置在温控过程中，仅依靠改变加热器调节温控装置的输出制冷量，导致温控装置的制冷量变化速率慢，无法适应快速变化的外部负载速率，使控温精度下降。

发明内容

本发明提供一种温控系统及其控制方法，用以解决现有温控系统主要通过调节加热器进行温控，存在功耗较高且调节速度较慢、温控精度较低的问题。

本发明提供一种温控系统，包括：制冷系统和载冷剂系统，所述制冷系统包括依次串联形成回路的蒸发器的第一侧、压缩机、冷凝器和主路电子膨胀阀，所述载冷剂系统包括依次串联形成回路的蒸发器的第二侧、加热组件和循环泵，其中所述循环泵的出口和所述蒸发器的第二侧之间的管路用于流经负载部件；所述循环泵的出口处设有目标温度传感器，所述蒸发器的第二侧的入口处设有进口温度传感器，所述蒸发器的第二侧的出口处设有出口温度传感器，所述蒸发器的第一侧的出口处设有压力传感器和吸气温度传感器，所述压缩机的出口处设有排气温度传感器；所述加热组件用于根据目标温度传感器检测的实时目标温度与预设目标温度的偏差实时调整加热量；所述制冷系统用于根据出口温度传感器检测的实时出口温度与预设出口温度的偏差实时调整制冷量，所述制冷系统同时用于根据出口温度传感器检测的实时出口温度、进口温度传感器检测的实时进口温度、压力传感器检测的实时蒸发压力、吸气温度传感器检测的实时吸气温度以及排气温度传感器检测的实时排气温度进行实时调整。

根据本发明提供的一种温控系统，所述压缩机的出口管路和所述蒸发器的第一侧的入口管路之间连通有热旁通管路，所述热旁通管路上设有热旁通电子膨胀阀；所述主路电子膨胀阀的入口管路和所述压缩机的入口管路之间连通有冷旁通管路，所述冷旁通管路上设有冷旁通电子膨胀阀。

本发明还提供一种温控系统控制方法，基于上述温控系统，包括：根据载冷剂系统中的实时出口温度和实时进口温度、制冷系统中的实时蒸发压力、实时吸气温度以及实时排气温度对制冷系统进行调控，使得实时出口温度与预设出口温度一致；根据实时目标温度和预设目标温度的偏差对加热组件的热量输出进行调控，使得实时目标温度与预设目标温度一致。

根据本发明提供的一种温控系统控制方法，对制冷系统进行调整，使得实时出口温度与预设出口温度一致具体包括：根据实时出口温度与预设出口温度的偏差，对制冷系统输出的制冷量进行调控。

根据本发明提供的一种温控系统控制方法，根据实时出口温度与预设出口温度的偏差，对制冷系统输出的制冷量进行调控具体包括：根据实时出口温度与预设出口温度的偏差，对主路电子膨胀阀的开度进行调控。

根据本发明提供的一种温控系统控制方法，对制冷系统进行调整，使得实时出口温度与预设出口温度一致还包括：获取制冷系统中的实时蒸发压力，通过对制冷系统调控使得实时蒸发压力处于预设蒸发压力范围内。

根据本发明提供的一种温控系统控制方法，对制冷系统调控使得实时蒸发压力处于预设蒸发压力范围内具体包括：根据实时蒸发压力获得实时蒸发温度；对制冷系统调控使得实时蒸发温度处于预设蒸发温度范围内。

根据本发明提供的一种温控系统控制方法，对制冷系统调控使得实时蒸发温度处于预设蒸发温度范围内具体包括：通过调节热旁通电子膨胀阀的开度和/或压缩机的工作频率，使得实时蒸发温度处于预设蒸发温度范围内。

根据本发明提供的一种温控系统控制方法，预设蒸发温度范围具体通过以下公式确定：T_h=min(m，SV)-a+k₁×(T_入-T_出)，T_l=min(m，SV)-b+k₂×(T_入-T_出)，其中：SV为载冷剂系统中蒸发器出口的预设出口温度；T_h为预设蒸发温度上限值；T_l为预设蒸发温度下限值；T_入为实时入口温度；T_出为实时出口温度；m、a、b、k₁、k₂分别为常数。

根据本发明提供的一种温控系统控制方法，对制冷系统进行调整，使得实时出口温度与预设出口温度一致还包括：获取制冷系统中的压缩机吸气实时过热度，通过对制冷系统进行调控使得实时过热度处于预设过热度范围内；获取制冷系统中压缩机的实时排气温度，通过对制冷系统进行调控使得实时排气温度处于预设排气温度范围内。

本发明提供的一种温控系统及其控制方法，通过制冷系统和加热组件的配合调控，可实现精准的温度控制，且在温控过程中，通过调节制冷系统使得载冷剂系统中蒸发器出口的温度保持稳定，还有利于减小加热组件的负荷，降低温控装置的功耗，同时提高温控系统的制冷量变化速率，更好的适应外部负载的快速变化，且该温控系统在调控时还对多个部位的工况进行监测，有利于维持工况稳定，提高温度调节的精度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是现有技术中半导体生产用温控装置的结构示意图；

图2是现有技术中半导体生产用温控装置的控制流程示意图；

图3是本发明提供的温控系统的结构示意图；

图4是本发明提供的温控系统的控制流程示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面结合图3-图4描述本发明的温控系统及其控制方法。

参考图3，本实施例提供一种温控系统，该温控系统包括：制冷系统和载冷剂系统，制冷系统包括依次串联形成回路的蒸发器6的第一侧、压缩机1、冷凝器2和主路电子膨胀阀5。载冷剂系统包括依次串联形成回路的蒸发器6的第二侧、加热组件和循环泵12，其中循环泵12的出口和蒸发器6的第二侧之间的管路用于流经负载部件14。制冷系统用于提供冷量输出，通过蒸发器6内的换热将冷量传递至载冷剂系统中的载冷剂。加热组件用于对载冷剂提供热量输出。从而通过制冷系统和加热组件实现稳定的温度输出。

循环泵12的出口处设有目标温度传感器13。即目标温度传感器13用于设在循环泵12的出口和负载部件14之间。循环泵12出口处的载冷剂温度即为经过制冷系统和加热组件换热后的温度，即为整个温控系统的出口温度。蒸发器6的第二侧的入口处设有进口温度传感器15，蒸发器6的第二侧的出口处设有出口温度传感器9，蒸发器6的第一侧的出口处设有压力传感器7和吸气温度传感器8，压缩机1的出口处设有排气温度传感器18。

加热组件用于根据目标温度传感器13检测的实时目标温度与预设目标温度的偏差实时调整加热量。制冷系统用于根据出口温度传感器9检测的实时出口温度与预设出口温度的偏差实时调整制冷量，制冷系统同时用于根据出口温度传感器9检测的实时出口温度、进口温度传感器15检测的实时进口温度、压力传感器7检测的实时蒸发压力、吸气温度传感器8检测的实时吸气温度以及排气温度传感器18检测的实时排气温度进行实时调整。

即该温控系统先根据预设目标温度和加热组件的加热温度范围设定预设出口温度；使得预设出口温度和预设目标温度之间的温差在加热组件的调节范围内。该温控系统通过制冷系统的调控使得实时出口温度趋近于预设出口温度。然后再通过加热组件的调控使得实时目标温度趋近于预设目标温度。该温控系统同时还设有压力传感器以及多个温度传感器，对系统中各个部位的工况进行实时监测，具体还可监测实时进口温度、实时出口温度、实时蒸发压力、实时吸气温度和实时排气温度。制冷系统在以实时出口温度趋近于预设出口温度为目的进行调控的同时，还根据温控系统中实时进口温度、实时出口温度、实时蒸发压力、实时吸气温度和实时排气温度进行调控，使得制冷系统的工况在调控过程中维持稳定，有利于提高温度调节的精度。

本实施例提供的一种温控系统，通过制冷系统和加热组件的配合调控，可实现精准的温度控制，且在温控过程中，通过调节制冷系统使得载冷剂系统中蒸发器出口的温度保持稳定，还有利于减小加热组件的负荷，降低温控装置的功耗，同时提高温控系统的制冷量变化速率，更好的适应外部负载的快速变化，且该温控系统在调控时还对多个部位的工况进行监测，有利于维持工况稳定，提高温度调节的精度。

在上述实施例的基础上，进一步地，压缩机1的出口管路和蒸发器6的第一侧的入口管路之间连通有热旁通管路，热旁通管路上设有热旁通电子膨胀阀16。热旁通管路的一端连接在压缩机1和冷凝器2之间的管路上，另一端连接在主路电子膨胀阀5和蒸发器6之间的管路上。主路电子膨胀阀5的入口管路和压缩机1的入口管路之间连通有冷旁通管路，冷旁通管路上设有冷旁通电子膨胀阀17。冷旁通管路的一端连接在冷凝器2和主路电子膨胀阀5之间的管路上，另一端连接在蒸发器6和压缩机1之间的管路上。

进一步地，参考图3，本实施例提供的温控系统中，具体制冷系统中，在冷凝器2的出口和主路电子膨胀阀5的入口之间依次串联设有干燥过滤器3和视液镜4；压缩机1连接有压缩机变频器19。载冷剂系统中，加热组件包括水箱10，载冷剂系统的管路流经水箱10；水箱10中可设有加热器11。

在上述实施例的基础上，进一步地，本实施例提供一种温控系统控制方法，该温控系统控制方法基于上述实施例所述的温控系统，包括：根据载冷剂系统中的实时出口温度和实时进口温度、制冷系统中的实时蒸发压力、实时吸气温度以及实时排气温度对制冷系统进行调控，使得实时出口温度与预设出口温度一致；根据实时目标温度和预设目标温度的偏差对加热组件的热量输出进行调控，使得实时目标温度与预设目标温度一致。

本实施例提供的对于以上系统的控制方法，主要控制思路如下：首先，调节制冷系统使载冷剂侧蒸发器出口温度恒定，其次通过微调加热器11输出比，使温控装置出口温度实现高精度控温。通过制冷系统和加热组件的匹配调控，可降低温控装置的功耗，同时提高温控装置的制冷量变化速率，更好的适应外部负载的快速变化。

且制冷系统在以实时出口温度趋近于预设出口温度为目的进行调控时，不仅考虑实时出口温度与预设出口温度的偏差，还根据温控系统中实时进口温度、实时蒸发压力、实时吸气温度和实时排气温度进行调控，使得制冷系统的工况在调控过程中维持稳定，有利于提高温度调节的精度。

在上述实施例的基础上，进一步地，对制冷系统进行调整，使得实时出口温度与预设出口温度一致具体包括：根据实时出口温度与预设出口温度的偏差，对制冷系统输出的制冷量进行调控。在检测获得的实时出口温度与预设出口温度存在偏差时，根据该偏差调节制冷系统制冷量输出与外部负载部件14热功率变化一致，通过制冷量的快算调节使载冷剂侧蒸发器出口温度恒定。

在上述实施例的基础上，进一步地，对制冷系统输出的制冷量进行调控的措施可包括：对压缩机1的运行频率、主路电子膨胀阀5的开度以及热旁通电子膨胀阀16的开度中的至少一个进行调控。压缩机1的运行频率、主路电子膨胀阀5的开度以及热旁通电子膨胀阀16的开度变化调节，均会引起制冷系统输出的制冷量发生变化。

优选的，本实施例中根据实时出口温度与预设出口温度的偏差，对制冷系统输出的制冷量进行调控具体包括：根据实时出口温度与预设出口温度的偏差，对主路电子膨胀阀的开度进行调控。具体可根据实时出口温度与预设出口温度的偏差，利用PID控制逻辑调节主路电子膨胀阀5的开度；可快速改变制冷系统中制冷剂的质量流量，控制制冷量变化，实现对载冷剂系统中蒸发器出口温度的恒温控制。

在上述实施例的基础上，进一步地，对制冷系统进行调整，使得实时出口温度与预设出口温度一致还包括：获取制冷系统中的实时蒸发压力，通过对制冷系统调控使得实时蒸发压力处于预设蒸发压力范围内。即制冷系统不仅根据实时出口温度与预设出口温度的偏差进行输出制冷量的调节，同时制冷系统还根据系统内工况压力的波动进行调控，使得系统内工况温度，可提高制冷系统输出制冷量调节的精度，即对主路电子膨胀阀5的开度进行调控以调节输出制冷量的精度。

进一步地，随着主路电子膨胀阀5开度的调节，制冷系统内部压力波动主要发生在蒸发器6处，因此，本实施例主要控制目标为蒸发压力保持稳定。优选的，设置冷凝器为水冷式冷凝器。可减小制冷系统中冷凝器处的压力波动，使得系统内的压力波动主要集中在蒸发器处，提高以蒸发压力稳定为调控目标的精度。

在上述实施例的基础上，进一步地，对制冷系统调控使得实时蒸发压力处于预设蒸发压力范围内具体包括：根据实时蒸发压力获得实时蒸发温度；对制冷系统调控使得实时蒸发温度处于预设蒸发温度范围内。蒸发温度保持稳定即蒸发压力保持稳定，可以蒸发温度为监测参数，通过控制蒸发温度的稳定实现蒸发压力即工况的稳定。

在上述实施例的基础上，进一步地，对制冷系统调控使得实时蒸发温度处于预设蒸发温度范围内具体包括：通过调节热旁通电子膨胀阀的开度和/或压缩机的工作频率，使得实时蒸发温度处于预设蒸发温度范围内。

在上述实施例的基础上，进一步地，预设蒸发温度范围具体通过以下公式确定：

T_h=min(m，SV)-a+k₁×(T_入-T_出)，

T_l=min(m，SV)-b+k₂×(T_入-T_出)，

其中：SV为载冷剂系统中蒸发器出口的预设出口温度；T_h为预设蒸发温度上限值；T_l为预设蒸发温度下限值；T_入为实时进口温度；T_出为实时出口温度；m、a、b、k₁、k₂分别为常数。

具体的，公式中a的取值范围为8-15之间的值；控制空载过热度保持8°以上；b的取值比a低3-5；为了控制蒸发温度的可调整范围。a和b这两个参数的取值在不同的系统配置下基本都适用。然后m，k₁，k₂根据系统有区别，对于降温速率要求高的系统，相对来说中高温段压缩机总输出比正常运行的输出高很多，那么高温段蒸发温度就控制的低，m可能取-10到0都有可能。对于压缩机输出与正常运行输出差不多的机台，m可能取5-15左右。k₁大概0.3-0.5；k₂大概0.1左右，特征就是控制最大输出，即T_入-T_出最大温差的时候，T_h比T_l大，差值在1-2℃；即在最大带载时候，保证T_l比蒸发器最小换热温差高1-2度，这样保证蒸发器不会出现过液。

k₁，k₂可以理解是最大负载越高，T_入-T_出温差越大，这两个值取值越小。同时跟载冷剂流量也有关，流量越小，同样负载温差变大，这两个值取值也越小。因为要保证k₁×（T_入-T_出）比a值小；k₂×（T_入-T_出）比b小。然后b取值一般是蒸发器的最小换热温差加上1到2度。

进一步地，公式中常数的具体值可预先通过调试试验确定。具体的，可先预设各个常数值，将温控系统在模拟工况下进行温控试验，根据预设的各个常数值对温控系统进行调控，并对载冷剂系统中蒸发器出口温度的波动进行监测。通过更换调试不同的预设常数值，获得载冷剂系统中蒸发器出口温度波动最小时的预设常数值，即为确定的常数值。载冷剂系统中蒸发器出口温度波动最小即温控精度最高。具体的，可利用加热器模拟负载部件14产生的温差以形成模拟工况。

在上述实施例的基础上，进一步地，对制冷系统进行调整，使得实时出口温度与预设出口温度一致还包括：

获取制冷系统中的压缩机吸气实时过热度，通过对制冷系统进行调控使得实时过热度处于预设过热度范围内。具体的，获取制冷系统中的压缩机吸气实时过热度，通过对主路电子膨胀阀的开度进行调控使得实时过热度处于预设过热度范围内。在实时过热度低于预设过热度范围时，逐渐减小主路电子膨胀阀的开度。

获取制冷系统中压缩机的实时排气温度，通过对制冷系统进行调控使得实时排气温度处于预设排气温度范围内。具体的，获取制冷系统中压缩机的实时排气温度，通过对冷旁通电子膨胀阀17的开度进行调控使得实时排气温度处于预设排气温度范围内。在实时排气温度高于预设排气温度范围时，逐渐增大冷旁通电子膨胀阀的开度；在实时排气温度低于预设排气温度范围时，逐渐减小冷旁通电子膨胀阀的开度。

在上述实施例的基础上，进一步地，参考图3，本实施例提供一种半导体设备用温控装置系统及其控制方法，温控装置分为两个部分，一个是氟利昂制冷系统，一个是载冷剂循环系统。氟利昂制冷系统包括压缩机1，压缩机变频器19，水冷式冷凝器2，干燥过滤器3，视液镜4，主路电子膨胀阀5，蒸发器6，蒸发器出口温度传感器即压缩机吸气温度传感器8，低压压力传感器7，热旁通电子膨胀阀16，冷旁通电子膨胀阀17，排气温度传感器18及其连接管路；载冷剂循环系统包括以蒸发器6，出口温度传感器9，水箱10，加热器11，循环泵12，目标温度传感器13，外部负载部件14，进口温度传感器15组成的循环系统。

参考图4，该温控装置的具体控制方法为：对于载冷剂循环系统，仍采用PID算法，输入量为温控装置出口温度设定值即预设目标温度SV0与温控装置出口温度实际值即实时目标温度PV0，根据两值的误差，以PID输出量控制加热器的输出比，以实现温控装置出口温度的稳定。

对于制冷系统，其制冷量的快速调整，控制逻辑如下：首先设置载冷剂侧即循环液侧蒸发器出口温度设定值即预设出口温度SV=SV0-ΔT，ΔT根据不同温度工况及循环泵流量取不同的值，以保证SV和SV0的差值在加热器可调节的范围内。其次，利用PID算法，调节主路电子膨胀阀5的开度来快速改变制冷剂质量流量l_m，控制制冷量变化，实现对载冷剂侧蒸发器出口温度的恒温控制；对于PID算法，其直接控制的是制冷剂质量流量l_m，但最终决定温控精度的是制冷量Q的变化，所以制冷量Q与质量流量l_m的关系越线性，PID调节才越精确，温控精度越高。但在主路电子膨胀阀5大范围的调节过程中，会产生制冷系统压力的较大波动，不同高低压工况下单位质量制冷量q_m不同，而制冷系统制冷量Q有如下公式：

Q=q_m×l_m；其中：Q为制冷系统制冷量；q_m为单位质量制冷量；l_m为制冷剂质量流量；

所以，在主路电子膨胀阀5的调节过程中，由于q_m的波动，会导致主路电子膨胀阀5开度值与制冷量的线性关系变差，导致PID控制难度增大，温控精度变差。为调高制冷量与主路电子膨胀阀5开度的线性对应关系，在温控过程中，本实施例通过调节压缩机1运转频率和热旁通电子膨胀阀16的开度，控制蒸发温度保持在合理的范围内，即使得蒸发压力保持在合理范围内，从而保持制冷系统工况波动小，使单位质量制冷量q_m保持稳定，同时控制蒸发温度的上限值，可以减少过热度过低产生回液的风险。

本实施例中制冷系统中的冷凝器2优选为水冷式冷凝器。对于水冷式温控装置，由于冷却水的冷凝器2入口温度稳定，且水的比热容相对较大，负载变化时，冷却水冷凝器2出口温度波动较小，基于冷凝器换热面积充分的前提下，冷凝压力波动较小。所以在负载变化时，主路电子膨胀阀5的调节主要是引起低压侧蒸发压力的大范围波动，控制蒸发压力的稳定，即可实现制冷系统压力工况的稳定。

所以，在温控调节过程中，合理的设置蒸发温度控制范围，即控制蒸发压力的波动是温控稳定的关键。本实施例中蒸发温度控制的上下限可通过以下公式得出：

T_h=min(m，SV)-a+k₁×(T₂-T₃)；

T_l=min(m，SV)-b+k₂×(T₂-T₃)；

其中：SV为载冷剂侧即循环液侧蒸发器出口温度设定值即预设出口温度；T_h为蒸发温度T_e的控制上限值；T_l为蒸发温度T_e的控制下限值；T₂为进口温度传感器15的测量值即实时进口温度；T₃为出口温度传感器9的测量值即实时出口温度；m，a，b，k₁，k₂为常数。

通过以上的公式，根据制冷系统的配置设置合理的参数，可以在载冷剂不同的设定温度下，控制蒸发温度T_e在小范围波动，且能根据不同外部负载量及时调整合理的蒸发温度范围。当蒸发温度T_e>T_h时，需要逐步减小热气旁通电子膨胀阀即热旁通电子膨胀阀16的开度，增大压缩机变频器19的输出频率；当T_e<T_l时，逐步增大热气旁通电子膨胀阀的开度，降低压缩机变频器19的输出频率。通过对蒸发温度的合理范围控制，使制冷系统实际制冷量与主路电子膨胀阀开度变化关系更线性，达到载冷剂侧蒸发器出口温度的高精度恒温控制。

在温控过程中，主路电子膨胀阀5的快速调节，可能会出现过热度降低，压缩机回液的风险，所以需要采集压缩机吸气过热度。具体可根据压缩机吸气测量值T₄即实时吸气温度，以及蒸发温度T_e获得压缩机吸气过热度。蒸发温度T_e可根据吸气侧压力P₄即压力传感器7检测到的蒸发压力获得。设置过热度最小值x，当实时吸气过热度低于x时，逐步减小主路电子膨胀阀的开度。

由于在温控过程中压缩机频率，电子膨胀阀的快速调节，会导致压缩机排气温度的大范围变化，当在高温工况下或高负载运行时，排气温度可能会波动过高导致压缩机内部过热保护，或引起压缩机油碳化等问题，对此，需要控制调节冷旁通电子膨胀阀17开度使压缩机排气温度控制在合理的范围内。设定预设排气温度范围（x，y）,当排气温度传感器18测量值T₅高于y时，阶梯增大冷旁通电子膨胀阀开度，当排气温度T₅<x时，阶梯减小冷旁通电子膨胀阀开度。

本实施例提供的温控系统控制方法如附图4所示的蒸发温度的控制方法。根据上述公式计算得出蒸发温度的合理范围，通过调节压缩机运转频率和热气旁通阀开度实现蒸发温度的控制。制冷系统制冷量的控制方法。通过压缩机吸气压力控制压缩机和热气旁通电子膨胀阀，控制制冷系统工况稳定；通过载冷剂侧蒸发器出口温度控制主路电子膨胀阀，调节制冷量输出。通过独立的压力工况和蒸发器出口温度控制，实现制冷系统制冷量的高精度调节。

该温控装置能耗降低。本实施例涉及的温控装置控制方法，使制冷系统制冷量随外部负载状态调整，在空载和低负载下制冷量维持低输出状态，制冷系统能耗下降。同时加热器作为微调控温的作用，加热器总功率下降。温控精度高；将制冷系统蒸发压力和制冷剂质量流量分别独立控制，使单位质量制冷量q_m保持稳定。在外部负载快速波动时，PID输出量与制冷量Q反馈更线性，达到出口温度传感器9处的高精度恒温控制。从而使温控装置出口温度更稳定。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种温控系统，其特征在于，包括：制冷系统和载冷剂系统，所述制冷系统包括依次串联形成回路的蒸发器的第一侧、压缩机、冷凝器和主路电子膨胀阀，所述载冷剂系统包括依次串联形成回路的蒸发器的第二侧、加热组件和循环泵，其中所述循环泵的出口和所述蒸发器的第二侧之间的管路用于流经负载部件；

所述循环泵的出口处设有目标温度传感器，所述蒸发器的第二侧的入口处设有进口温度传感器，所述蒸发器的第二侧的出口处设有出口温度传感器，所述蒸发器的第一侧的出口处设有压力传感器和吸气温度传感器，所述压缩机的出口处设有排气温度传感器；

所述加热组件用于根据目标温度传感器检测的实时目标温度与预设目标温度的偏差实时调整加热量；所述制冷系统用于根据出口温度传感器检测的实时出口温度与预设出口温度的偏差实时调整制冷量，所述制冷系统同时用于根据出口温度传感器检测的实时出口温度、进口温度传感器检测的实时进口温度、压力传感器检测的实时蒸发压力、吸气温度传感器检测的实时吸气温度以及排气温度传感器检测的实时排气温度进行实时调整；

根据实时蒸发压力获得实时蒸发温度；对制冷系统调控使得实时蒸发温度处于预设蒸发温度范围内；

预设蒸发温度范围具体通过以下公式确定：

T_h=min(m，SV)-a+k₁×(T_入-T_出)，

T_l=min(m，SV)-b+k₂×(T_入-T_出)，

其中：SV为载冷剂系统中蒸发器出口的预设出口温度；T_h为预设蒸发温度上限值；T_l为预设蒸发温度下限值；T_入为实时入口温度；T_出为实时出口温度；m、a、b、k₁、k₂分别为常数。

2.根据权利要求1所述的温控系统，其特征在于，所述压缩机的出口管路和所述蒸发器的第一侧的入口管路之间连通有热旁通管路，所述热旁通管路上设有热旁通电子膨胀阀；所述主路电子膨胀阀的入口管路和所述压缩机的入口管路之间连通有冷旁通管路，所述冷旁通管路上设有冷旁通电子膨胀阀。

3.一种温控系统控制方法，其特征在于，基于上述权利要求1或2所述的温控系统，包括：

根据载冷剂系统中的实时出口温度和实时进口温度、制冷系统中的实时蒸发压力、实时吸气温度以及实时排气温度对制冷系统进行调控，使得实时出口温度与预设出口温度一致；

根据实时目标温度和预设目标温度的偏差对加热组件的热量输出进行调控，使得实时目标温度与预设目标温度一致；

对制冷系统进行调整，使得实时出口温度与预设出口温度一致还包括：

获取制冷系统中的实时蒸发压力，通过对制冷系统调控使得实时蒸发压力处于预设蒸发压力范围内；

对制冷系统调控使得实时蒸发压力处于预设蒸发压力范围内具体包括：

根据实时蒸发压力获得实时蒸发温度；

对制冷系统调控使得实时蒸发温度处于预设蒸发温度范围内；

预设蒸发温度范围具体通过以下公式确定：

T_h=min(m，SV)-a+k₁×(T_入-T_出)，

T_l=min(m，SV)-b+k₂×(T_入-T_出)，

其中：SV为载冷剂系统中蒸发器出口的预设出口温度；T_h为预设蒸发温度上限值；T_l为预设蒸发温度下限值；T_入为实时入口温度；T_出为实时出口温度；m、a、b、k₁、k₂分别为常数。

4.根据权利要求3所述的温控系统控制方法，其特征在于，对制冷系统进行调整，使得实时出口温度与预设出口温度一致具体包括：

根据实时出口温度与预设出口温度的偏差，对制冷系统输出的制冷量进行调控。

5.根据权利要求4所述的温控系统控制方法，其特征在于，根据实时出口温度与预设出口温度的偏差，对制冷系统输出的制冷量进行调控具体包括：

根据实时出口温度与预设出口温度的偏差，对主路电子膨胀阀的开度进行调控。

6.根据权利要求4所述的温控系统控制方法，其特征在于，对制冷系统调控使得实时蒸发温度处于预设蒸发温度范围内具体包括：

通过调节热旁通电子膨胀阀的开度和/或压缩机的工作频率，使得实时蒸发温度处于预设蒸发温度范围内。

7.根据权利要求4所述的温控系统控制方法，其特征在于，对制冷系统进行调整，使得实时出口温度与预设出口温度一致还包括：

获取制冷系统中的压缩机吸气实时过热度，通过对制冷系统进行调控使得实时过热度处于预设过热度范围内；

获取制冷系统中压缩机的实时排气温度，通过对制冷系统进行调控使得实时排气温度处于预设排气温度范围内。

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