CN114980704A - 变频器冷却装置、冷却方法及空调设备 - Google Patents

变频器冷却装置、冷却方法及空调设备 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种变频器冷却装置、冷却方法及空调设备。所述变频器冷却装置包括：进口管路；出口管道,其上设有第一电动阀；第一支路和第二支路，并联在所述进口管路和所述出口管道之间，所述第一支路用于冷却变频器柜体，所述第二支路用于冷却变频器模块；一旁通，其一端与压缩机出口管道连通，另一端与所述出口管道上的第一电动阀的出口管道连通，所述旁通上设有第二电动阀和引射器；和第三支路，其一端与所述引射器连通，另一端与所述第一电动阀的入口管道连通，第三支路上设有第三电动阀。本发明通过旁通和引射器强制引流，保证在高温和低频负荷下，变频器有良好的冷却效果。

Description

变频器冷却装置、冷却方法及空调设备
技术领域
本发明涉及空调技术领域，尤其涉及一种变频器冷却装置、冷却方法及使用该变频器冷却装置的空调设备。
背景技术
变频制冷压缩机组运行过程中，变频器在恶劣工况长时间运行会导致其温度异常升高，为保证变频器正常工作需要对其进行冷却。常规变频器冷却手段是增加散热装置，例如，使用风扇对变频器进行冷却，这种冷却方式使得变频器空间结构增加，成本增大，而冷却效果却不佳。另一种冷却方式是在制冷循环系统中引出部分冷媒对变频器进行冷却降温。中国专利，ZL201910945491.X，公开了一种使变频器均匀降温的变频器冷却系统。该冷却系统通过从冷凝器出口引出两条冷媒流路分别对变频器箱体和变频器模块进行冷却，以解决制冷机组变频器在常规工况下降温冷却的问题。然而,风冷冷水机组在实际运行中，会存在高温工况(环境温度48℃-52℃)的运行状态，在高温工况下，变频器冷却流路中冷媒量较少或者无冷媒，此时会使变频器存在超温的风险。另外，当压缩机长时间低频负荷情况时，系统高低压差较小，也会使变频器冷却流路中冷媒量偏少，此时冷量不足以使变频器降温。
发明内容
本发明提出一种变频器冷却装置、冷却方法及使用该变频器冷却装置的空调设备，以解决现有技术中高温工况和压缩机低频负荷下变频器超温问题。
本发明采用的技术方案如下：
提出一种变频器冷却装置，包括：进口管路，其一端与冷凝器出口管道连通；出口管道，其上设有第一电动阀，一端与蒸发器进口管道连通；第一支路和第二支路，并联在所述进口管路和所述出口管道之间，所述第一支路用于冷却变频器柜体，所述第二支路用于冷却变频器模块；所述变频器冷却装置还包括：一旁通，其一端与压缩机出口管道连通，另一端与所述出口管道上的第一电动阀的出口管道连通，所述旁通上设有第二电动阀和引射器；和第三支路，其一端与所述引射器连通，另一端与所述第一电动阀的入口管道连通，第三支路上设有第三电动阀。
优选地，所述第一支路上设有第四电动阀和毛细管。
优选地，所述第二支路上设有第五电动阀，所述第五电动阀的两端并联一支路，该支路上设有电子膨胀阀。
本发明还提出一种空调设备，所述空调设备包括上述的变频器冷却装置。
本发明还提出一种上述空调设备的变频器冷却方法，该方法根据环境温度、变频器柜内温度、变频器模块温度和/或压缩机运行频率控制出口管路与旁通连通，在高温和低频工况通过引射器的强制引流保证变频器的冷却效果。
优选地，所述变频器冷却方法包括：
在机组开机状态，根据环境温度和设定环境温度高温值，按照第一预设策略控制旁通的开启和关闭；
在机组正常运行状态，根据变频器柜内温度、变频器模块温度和两者设定温度最高值，按照第二预设策略控制旁通的开启和关闭；
在机组处于低频运行状态，根据压缩机的运行频率、设定最小运行频率和设定频率低频值，按照第三预设策略控制旁通的开启和关闭。
进一步地，所述第一预设策略控制包括：
当环境温度小于设定环境温度高温值时，旁通关闭，第一支路和第二支路内的冷媒在出口汇合后通过第一电动阀直接与蒸发器连通；
当环境温度大于等于设定环境温度高温值时，旁通开启，第一支路和第二支路内的冷媒在出口汇合后经过第三电动阀和引射器与旁通内的冷媒会合后与出口管道连通。
在一实施例中，所述第一预设策略控制包括以下步骤：
机组开机时检测环境温度T，并判断环境温度T是否小于设定环境温度高温值TK1；
如是，压缩机开启前t1分钟内打开第四电动阀、第五电动阀、第一电动阀和电子膨胀阀，机组进入正常运行状态；
如否，压缩机开启前t1分钟内打开第四电动阀、第三电动阀、第二电动阀和电子膨胀阀，通过旁通和引射器稳定冷却变频器的冷媒流量，待压缩机开启t2分钟后，开启第五电动阀和第一电动阀，关闭第三电动阀和第二电动阀，机组进入正常运行状态。
进一步地，所述第二预设策略控制包括：
当变频器柜内温度小于设定柜内温度最高值，且变频器模块温度小于设定变频器模块温度最高值时，旁通关闭，第一支路和第二支路内的冷媒在出口汇合后通过出口管道直接与蒸发器连通；
当变频器柜内温度大于等于设定柜内温度最高值，且变频器模块温度大于等于设定变频器模块温度最高值时，旁通开启，第一支路和第二支路内的冷媒在出口汇合后经第三电动阀和引射器与旁通内的冷媒会合后经出口管道连通与蒸发器连通。
在一实施例中，所述第二预设策略控制包括以下步骤：
压缩机开启t2分钟后，实时检测变频器柜内温度TG和变频器模块温度TM；
判断变频器柜内温度TG是否小于设定柜内温度最高值TK2，且变频器模块温度TM是否小于设定变频器模块温度最高值TK3；
如是，开启第五电动阀和第一电动阀，关闭第三电动阀和第二电动阀，旁通关闭；
如否，关闭第五电动阀和第一电动阀，打开第三电动阀和第二电动阀，旁通开启。
在一实施例中，所述第三预设策略控制包括以下步骤：
压缩机开启t2分钟后，检查压缩机运行频率，判断连续t3分钟内压缩机运行频率是否大于等于压缩机设定最小运行频率，且小于等于设定压缩机频率低频值；
如是，打开第三电动阀和第二电动阀，开启旁通，关闭第五电动阀和第一电动阀；
如否，打开第五电动阀和第一电动阀，旁通关闭。
进一步地，当第二预设策略控制和第三预设策略控制中任一状态进入旁通强制冷却控制后，不再进入另一状态的控制，直到恢复正常状态。
进一步地，当第二预设策略控制和第三预设策略控制相冲突时优先按第二预设策略控制旁通的开启和关闭。
本发明还提出一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器读取时执行上述的变频器冷却方法。
本发明在制冷系统上增加一条旁通管路和引射器，将冷却变频器柜体和冷却变频器模块的第一支路和第二支路中冷媒连接到旁通回路的引射器上，通过引射器强制引流，保证变频器冷却流路中冷媒稳定的流通，使变频器柜体及变频器模块的温度控制在合理的范围，从而保证在高温和低频负荷下，变频器有良好的冷却效果。
附图说明
以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明，其中：
图1是本发明的系统图；
图2是本发明变频器冷却控制方法中第一预设策略控制的流程图；
图3是本发明变频器冷却控制方法中第二预设策略控制的流程图；
图4是本发明变频器冷却控制方法中第三预设策略控制的流程图。
图1中：
1-压缩机、2-油分离器、3-冷凝器、4-节流装置、5-蒸发器、6-第四电动阀、7-第五电动阀、8-毛细管、9-电子膨胀阀、10-变频器、11-第一电动阀、12-第三电动阀、13-引射器、14-第二电动阀、15-进口管路、16-第一支路、17-第二支路、18-出口管路、19-第三支路、20-旁通、21-支路。
流程图中：
T-环境温度、TK1-设定环境温度高温值、TG-变频器柜内温度、TM-变频器模块温度、TK2-设定变频器柜内温度高温值、TK3-设定变频器模块温度高温值；
t1-压缩机开启前时间间隔、t2-压缩机开启后时间间隔；t3-连续检测时间；
f-压缩机运行频率、fl-压缩机设定最小运行频率、fd-设定压缩机频率低频值。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚，以下结合附图和实施例对本发明进行详细的说明。应当理解，以下具体实施例仅用以解释本发明，并不对本发明构成限制。
如图1所示，变频制冷循环系统包括：用管路依次连通的压缩机1、油分离器2、冷凝器3、节流装置4和蒸发器5。压缩机排出的高温高压冷媒在油分离器2中过滤掉润滑油后在冷凝器3中冷却为中温高压的液体，然后经过节流装置4后变成低温低压的液体，接着在蒸发器5中气化为低温低压的气体，再通过压缩机1循环。为满足不同的负荷要求，压缩机通常采用变频压缩机，为保证变频器正常工作需要对其进行冷却。
本发明提出的变频器冷却装置包括：进口管路15，其一端与冷凝器3的出口管道连通，另一端与并联的第一支路16和第二支路17连通，第一支路经过变频器柜体后与出口管道18连通，第二支路经过变频器模块后与出口管道18连通，出口管路18的另一端与蒸发器5的进口管道连通，出口管道18上设有第一电动阀11。
第一支路16用于对变频器柜体进行冷却，其上设有第四电动阀6，用于通过开启或关闭控制冷媒是否流经第一支路，从而控制是否需要对变频器的柜体进行降温。第一支路上还可以设置毛细管8，用于控制第一支路进口端与出口端的压差，限制冷媒流经第一支路的速度，增强换热效果。第一支路在变频器柜体内的部分可以紧贴在柜体内侧壁，以蛇形管的方式设置。
第二支路17用于对变频器模块进行冷却，其上设有第五电动阀7，其作用同样是通过开启或关闭控制冷媒是否流经第二支路，从而控制是否需要对变频器模块进行降温。第五电动阀7的两端还可并联一支路21，该支路上设有电子膨胀阀9，可以通过调整电子膨胀阀的开度调节第二支路内的冷媒流速。第二支路在柜内的部分可以紧贴变频器模块设置。当变频器工作模块的温度大于一定值时，降低冷媒流速，可以使流经变频器模块的冷媒温度更低，从而提高第二支路与变频器模块的换热效果，进而实现加快变频器模块降温速度的目的，变频器模块的温度小于或等于一定值时，降低冷媒流速，同时流经第二支路的冷媒量也降低了，此时换热效果会降低，从而降低变频器模块的降温速度。
在高温工况，或压缩机长时间低频负荷情况，变频器冷却流路中冷媒量较少或者无冷媒，此时会使变频器存在超温的风险。针对这种情况，本发明在上述变频器冷却装置中增设了一旁通20和第三支路19，旁通的一端与压缩机1的出口管道连通，另一端与出口管道18上的第一电动阀11的出口管道连通。旁通20上依次设有第二电动阀14和引射器13。第三支路19上设有第三电动阀12，第三支路的一端与引射器13连通，另一端与第一电动阀11的入口管道连通。引射器13作为一个动力源部件，旁通中引入的引射流体对第三支路19中过来的被引射流体做功，提高其能量。也就是说，引射器对第一支路和第二支路中的冷媒有抽吸作用，利用这个抽吸作用提高和稳定第一支路和第二支路中冷媒的流量，从而保证冷媒对变频器柜体和变频器模块的冷却效果。
本发明提出的变频器冷却方法包括：
在机组开机状态，根据环境温度和设定环境温度高温值，按照第一预设策略控制旁通的开启和关闭；
在机组正常运行状态，根据变频器柜内温度、变频器模块温度和这两个温度的设定温度最高值，按照第二预设策略控制旁通的开启和关闭；
在机组处于低频运行状态，根据压缩机的运行频率、压缩机设定最小运行频率和设定压缩机频率低频值，按照第三预设策略控制旁通的开启和关闭。
所述第一预设策略控制应用于机组开机状态，包括：
当环境温度小于设定环境温度高温值时，旁通20关闭，第一支路16和第二支路17内的冷媒在出口汇合后通过出口管道18与蒸发器5连通；
当环境温度大于等于设定环境温度高温值时，旁通20开启，第一支路16和第二支路17内的冷媒在出口汇合后经第三电动阀12和引射器13与旁通内的冷媒会合后通过出口管道18与蒸发器5连通。
如图1和图2所示，第一预设策略控制包括以下步骤：
机组在开机状态下，检测环境温度T，并判断环境温度T是否小于设定环境温度高温值TK1；
当检测到环境温度T小于设定环境温度高温值TK1时，按照常规控制对变频器进行冷却。压缩机开启前t1分钟内，第四电动阀6、第五电动阀7、第一电动阀11和电子膨胀阀9打开。①机组冷媒主流路：1→2→3→4→5→1；②变频器柜内冷却冷媒流路：1→2→3→6→8→10→11→5→1；③变频器模块冷却冷媒流路：1→2→3→7、9→10→11→5→1；
当检测到环境温度T大于等于设定环境温度高温值TK1时，此时环境温度过高，变频器柜内温度和模块温度存在超温风险，此时开启旁通20，利用旁通和引射器13强制引流保证变频器的冷却。压缩机开启前t1分钟内，第四电动阀6、第三电动阀12、第二电动阀14和电子膨胀阀9打开。此时，
①机组冷媒主流路：1→2→3→4→5→1；
②变频器柜内冷却冷媒流路：1→2→3→6→8→10→12→13→5→1；
③变频器模块冷却冷媒流路：1→2→3→7、9→10→12→13→5→1；
④旁通冷媒流路：1→14→13→5→1。
待压缩机开启t2分钟后，冷媒稳定流通，先打开第五电动阀7、第一电动阀11，然后关闭第三电动阀12、第二电动阀14，此时冷媒流路按照常规控制对变频器进行冷却。
所述第二预设策略控制用于机组正常运行状态，包括：
当变频器柜内温度小于设定柜内温度最高值，且变频器模块温度小于设定变频器模块温度最高值时，旁通关闭，第一支路和第二支路内的冷媒在出口汇合后直接与出口管道连通；
当变频器柜内温度大于等于设定柜内温度最高值，且变频器模块温度大于等于设定变频器模块温度最高值时，旁通开启，第一支路和第二支路内的冷媒在出口汇合后经引射器，并与旁通内的冷媒会合后与出口管道连通。
如图1和图3所示，第二预设策略控制包括以下步骤：
压缩机开启t2分钟后，检测变频器柜内温度TG和变频器模块温度TM，并判断变频器柜内温度TG是否小于设定柜内温度最高值TK2，且变频器模块温度TM是否小于设定变频器模块温度最高值TK3，TG＜TK2且TM＜TK3；
当判断结果为是时，各电动阀开启与关闭状态保持原状，(第四电动阀6、第五电动阀7、电子膨胀阀9、第一电动阀11打开，第三电动阀12、第二电动阀14关闭)，冷媒流路不变，持续进入变频器柜内温度TG和变频器模块温度TM的检测判断；
当判断结果为否时，打开第三电动阀12、第二电动阀14、电子膨胀阀9，旁通开启，关闭第五电动阀7和第一电动阀11；
再次检测变频器柜内温度TG和变频器模块温度TM，并判断是否TG＜TK2且TM＜TK3；
当判断结果为是时，打开第五电动阀7、第一电动阀11，关闭第三电动阀12、第二电动阀14，冷媒流路与正常状态，不开通旁通20的冷媒流路相同；之后重新进入变频器柜内温度TG和变频器模块温度TM的检测和判断；
当判断结果为否时，各电动阀的状态保持不变，冷媒流路不变，并返回继续进行检测判断。
所述第三预设策略控制用于压缩机低频运行状态，包括：
当压缩机运行频率大于等于压缩机设定最小运行频率，且小于等于设定压缩机频率低频值时，开启旁通；
当压缩机运行频率小于压缩机设定最小运行频率，且大于设定压缩机频率低频值时，关闭旁通。
如图1和图4所示，第三预设策略控制包括以下步骤：
在压缩机开启t2分钟后，检测压缩机运行频率f并判断是否连续t3分钟内满足fl≤f≤fd；
当判断结果为否时，各电动阀的状态保持不变，旁通关闭，重新进入压缩机运行频率f的检测和判断；
当判断结果为是时，打开第三电动阀12、第二电动阀14，旁通开启，第五电动阀7、第一电动阀11关闭，此时变频器出口的冷媒与旁通内的冷媒经引射器13后流至蒸发器5；
之后重新进入压缩机运行频率f的检测并判断，即判断是否连续t3分钟内满足fl≤f≤fd；
当判断结果为是时，维持各电动阀的原状，并持续对压缩机运行频率进行检测和判断，此时，第五电动阀7、第一电动阀11关闭，第三电动阀12、第二电动阀14开启，变频器出口的冷媒与旁通引入的冷媒经引射器后流至蒸发器；
当判断结果为否时，打开第五电动阀7和第一电动阀11，关闭第三电动阀12和第二电动阀14，旁通关闭，之后重新进入压缩机运行频率的检测和判断。
第二预设策略控制和第三预设策略控制的优先级按以下步骤进行：
当第二预设策略控制和第三预设策略控制中的任一状态进入旁通强制冷却控制后，即第三电动阀12、第二电动阀14打开，第五电动阀7、第一电动阀11关闭时，不再进入另一状态的控制，直到恢复正常状态为止。
当第二预设策略控制和第三预设策略控制相冲突时，优先满足第二预设策略控制旁通的开启和关闭。
本发明通过在系统中附加旁通管路和引射器确保了恶劣工况下变频器冷却流路中冷媒能够稳定流通，从而保证在高温和低频负荷下的变频器冷却效果。
本发明提出的变频器冷却控制方法可存储于计算机可读存储介质内，当该可读存储介质上的程序被处理器读取时执行上述变频器冷却方法。
以上所述仅为本发明的具体实施方式。应当指出的是，凡在本发明构思的精神和框架内所做出的任何修改、等同替换和变化，都应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (15)

1.一种变频器冷却装置，包括：进口管路，其一端与冷凝器出口管道连通；出口管道，其上设有第一电动阀，一端与蒸发器进口管道连通；第一支路和第二支路，并联在所述进口管路和所述出口管道之间，所述第一支路用于冷却变频器柜体，所述第二支路用于冷却变频器模块；其特征在于，所述变频器冷却装置还包括：一旁通，其一端与压缩机出口管道连通，另一端与所述出口管道上的第一电动阀的出口管道连通，所述旁通上设有第二电动阀和引射器；以及第三支路，其一端与所述引射器连通，另一端与所述第一电动阀的入口管道连通，第三支路上设有第三电动阀。
2.如权利要求1所述的变频器冷却装置，其特征在于，所述第一支路上设有第四电动阀和毛细管。
3.如权利要求1所述的变频器冷却装置，其特征在于，所述第二支路上设有第五电动阀。
4.如权利要求3所述的变频器冷却装置，其特征在于，所述第五电动阀的两端并联一支路，该支路上设有电子膨胀阀。
5.一种空调设备，其特征在于，所述空调设备包括权利要求1-4任一项所述的变频器冷却装置。
6.一种权利要求5所述空调设备的变频器冷却方法，其特征在于，根据环境温度、变频器柜内温度、变频器模块温度和/或压缩机运行频率控制出口管路与旁通连通，在高温和低频工况通过旁通和引射器的强制引流保证变频器的冷却效果。
7.如权利要求6所述的变频器冷却方法，其特征在于，所述方法包括：
在空调设备开机状态，根据环境温度和设定环境温度高温值，按照第一预设策略控制旁通的开启和关闭；
在空调设备正常运行状态，根据变频器柜内温度、变频器模块温度和两者设定温度最高值，按照第二预设策略控制旁通的开启和关闭；
在空调设备处于低频运行状态，根据压缩机的运行频率、设定最小运行频率和设定频率低频值，按照第三预设策略控制旁通的开启和关闭。
8.如权利要求7所述的变频器冷却方法，其特征在于，所述第一预设策略控制包括：
当环境温度小于设定环境温度高温值时，旁通关闭，第一支路和第二支路内的冷媒在出口汇合后通过第一电动阀直接与蒸发器连通；
当环境温度大于等于设定环境温度高温值时，旁通开启，第一支路和第二支路内的冷媒在出口汇合后经过第三电动阀和引射器与旁通内的冷媒汇合后经出口管道与蒸发器连通。
9.如权利要求8所述的变频器冷却方法，其特征在于，所述第一预设策略控制包括以下步骤：
机组开机时检测环境温度T，并判断环境温度T是否小于设定环境温度高温值TK1；
如是，压缩机开启前t1分钟内打开第四电动阀、第五电动阀、第一电动阀和电子膨胀阀，机组进入正常运行状态；
如否，压缩机开启前t1分钟内打开第四电动阀、第三电动阀、第二电动阀和电子膨胀阀，通过旁通和引射器稳定冷却变频器的冷媒流量，待压缩机开启t2分钟后，开启第五电动阀、第一电动阀，关闭第三电动阀和第二电动阀，机组进入正常运行状态。
10.如权利要求7所述的变频器冷却方法，其特征在于，所述第二预设策略控制包括：
当变频器柜内温度小于设定柜内温度最高值，且变频器模块温度小于设定变频器模块温度最高值时，旁通关闭，第一支路和第二支路内的冷媒在出口汇合后通过出口管道直接与蒸发器连通；
当变频器柜内温度大于等于设定柜内温度最高值，且变频器模块温度大于等于设定变频器模块温度最高值时，旁通开启，第一支路和第二支路内的冷媒在出口汇合后经第三电动阀和引射器与旁通内的冷媒会合后通过出口管道与蒸发器连通。
11.如权利要求10所述的变频器冷却方法，其特征在于，所述第二预设策略控制包括以下步骤：
压缩机开启t2分钟后，检测变频器柜内温度TG和变频器模块温度TM；
判断变频器柜内温度TG是否小于设定柜内温度最高值TK2，且变频器模块温度TM是否小于设定变频器模块温度最高值TK3；
如是，开启第五电动阀和第一电动阀，关闭第三电动阀和第二电动阀，旁通关闭；
如否，关闭第五电动阀和第一电动阀，打开第三电动阀和第二电动阀，旁通开启。
12.如权利要求7所述的变频器冷却方法，其特征在于，所述第三预设策略控制包括以下步骤：
压缩机开启t2分钟后，检查压缩机运行频率，判断连续t3分钟内压缩机运行频率是否大于等于压缩机设定最小运行频率，且小于等于设定压缩机频率低频值；
如是，打开第三电动阀和第二电动阀，开启旁通，关闭第五电动阀和第一电动阀；
如否，打开第五电动阀和第一电动阀，旁通关闭。
13.如权利要求7所述的变频器冷却方法，其特征在于，当第二预设策略控制和第三预设策略控制中任一状态进入旁通强制冷却控制后，不再进入另一状态的控制，直到恢复正常状态。
14.如权利要求7所述的变频器冷却方法，其特征在于，当第二预设策略控制和第三预设策略控制相冲突时优先按第二预设策略控制旁通的开启和关闭。
15.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器读取时执行权利要求6至14中任一项所述的变频器冷却方法。
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