ES2211944T3 - Control para sistema de refrigeracion comercial. - Google Patents

Abstract

SE PRESENTA UN SISTEMA DE CONTROL DE UN SISTEMA DE REFRIGERACION COMERCIAL (10) QUE INCLUYE UN COMPRESOR DE VELOCIDAD VARIABLE (36) Y UNOS COMPRESORES DE VELOCIDAD FIJA (30, 32, 34). EL SISTEMA DE CONTROL (40) CALCULA LA VARIABLE QUE FLUCTUA SEGUN LA CAPACIDAD DESEADA DEL SISTEMA, LA CUAL ES CALCULADA COMO UNA FUNCION DE LA DIFERENCIA ENTRE UNA INDICATIVO VARIABLE DE LA CARGA DE REFRIGERACION EN EL SISTEMA, TAL COMO LA PRESION DE SUCCION DEL COMPRESOR, Y UN VALOR SELECCIONADO. SE UTILIZA UN CONTROLADOR DIFERENCIAL INTEGRAL PROPORCIONAL (DIP) EN EL QUE SE AÑADEN LOS TERMINOS QUE FLUCTUAN COMO UNA FUNCION DEL CUADRADO DE LA DIFERENCIA ENTRE LA VARIABLE PERCIBIDA Y EL VALOR SELECCIONADO, Y COMO UNA FUNCION DEL SEGUNDO DERIVADO DE LA VARIABLE DE CONTROL CON RESPECTO AL TIEMPO. LOS COMPRESORES DE VELOCIDAD FIJOS (30, 32, 34) SE PUEDEN ENCENDER O APAGAR. LA VELOCIDAD DEL COMPRESOR DE VELOCIDAD VARIABLE (36) SE PUEDE AJUSTAR PARA TRAER LA CAPACIDAD DE REFRIGERACION REAL DEL SISTEMA EN LINEA CON LOS REQUERIMIENTOS DE REFRIGERACION DEL SISTEMA.

Description

Control para sistema de refrigeración comercial.

Esta invención está relacionada con un controlador para controlar la capacidad de refrigeración de un sistema de refrigeración comercial.

Los sistemas comerciales modernos del tipo utilizado para visualizar las mercaderías refrigeradas y congeladas en los supermercados comprenden varios armarios de refrigeración interconectadas por compresores de refrigeración montados en un bastidor, por ejemplo en una sala interior del supermercado. Pueden utilizarse hasta ocho o más compresores independientes para cada sistema de compresores en paralelo, para proporcionar refrigeración para los armarios expositores refrigerados en un moderno supermercado. En consecuencia, una fracción substancial de la energía utilizada en un moderno supermercado es consumida por los compresores utilizados en proveer la refrigeración y para los armarios congeladores. En consecuencia, es deseable controlar el sistema, de forma que se proporcione la capacidad de refrigeración suficiente por el sistema según se requiera por los armarios de refrigeración para minimizar por tanto el consumo de energía eléctrica. No obstante, es difícil el control de la capacidad de refrigeración de un sistema de refrigeración comercial, porque la carga de refrigeración puede variar ampliamente de momento en momento. Por ejemplo, la carga de refrigeración puede desplazarse en respuesta a un incremento en el número de clientes que están abriendo y cerrando las puertas de los armarios frigoríficos, o debido a que uno o más de los armarios frigoríficos inician o terminan un ciclo de descongelación, o debido a que los empleados de la tienda se encuentran llenando los frigoríficos con productos. Por ejemplo, cuando los armarios están llenos, todas las puertas de los armarios se encuentran abiertas y los productos se encuentran colocados en estantes dentro de los armarios, incrementando así la carga de forma brusca en un periodo muy corto de tiempo. Otros factores pueden también influir en la carga de refrigeración del sistema, pero no tan bruscamente como en los casos anteriormente expuestos; por ejemplo, las variaciones en la temperatura y humedad de la tienda pueden influir también en la carga de refrigeración.

En general, se utilizan múltiples compresores de velocidad fija, y en donde cada uno de los compresores utilizados en el sistema tienen diferentes capacidades de refrigeración, de forma que la capacidad del sistema pueda ser ajustable mediante la conmutación del encendido y apagado de uno o más de los múltiples compresores. Tal como se expone en la patente de los EE.UU. número RE 33620 de nueva publicación, uno de los compresores puede ser un compresor de velocidad variable, cuya capacidad pueda ser ajustada mediante la variación de la velocidad del compresor. El compresor de velocidad variable se utiliza en cualquier momento en que se precise cualquier capacidad de refrigeración, y uno o más de los compresores de velocidad fija se conmutan en el encendido y en el apagado, para proporcionar junto con el compresor de velocidad variable la capacidad necesaria de refrigeración del sistema.

Un ejemplo de un sistema y control de refrigeración de compresores múltiples se muestra también en la patente de los EE.UU. número 4384462, de J. Overman y otros. Este sistema utiliza varios compresores de velocidad fija, y se expone una tabla de combinación de compresores (figura 3, y Tabla II) que muestra la capacidad del sistema utilizando las diferentes combinaciones de los compresores. El controlador electrónico expuesto por Overman tiene tres niveles de zonas de presión de activación y de desactivación por encima/debajo del rango preferido para determinar el número de etapas de la capacidad del compresor de incremento o disminución para afrontar el requisito del cambio. El control utiliza un transductor de compresor en la línea de aspiración del compresor como un control principal para los criterios de entrada. El ancho de banda de objetivo es de 2 libras por pulgada cuadrada (13,7894 kPa). Se encuentra situado un sensor de temperatura en cada armario para proporcionar los criterios de entrada de sí se salta el cambio convocado basándose en la presión detectada. Se utiliza también un retardo de tiempo para asegurar que los compresores no realicen ciclos cortos. Este sistema tiene varios inconvenientes, incluyendo que la fluctuación de la presión es muy grande. Puede fácilmente fluctuar más allá de +/- 2 libras por pulgada cuadrada (13,7894 kPa) con respecto a la presión promedio de objetivo. Así mismo, el régimen del reciclado del compresor es alto si la carga cae en los límites de la capacidad de las combinaciones de los compresores, y no tienen guarda de seguridad para dicho caso. Otro inconveniente es que el salto máximo al mismo tiempo es de tres etapas en la tabla de la capacidad de los compresores. Esto puede ser insuficiente y por tanto llegando con retardo la combinación de compresores correcta. El resultado es la fluctuación de la presión.

Un ejemplo de un sistema de aire acondicionado de múltiples compresores es el que se expone en la patente de los EE.UU. número 5245837, de M. Kitamoto. Este sistema utiliza varios compresores de capacidad variable junto con varios compresores de velocidad fija. No obstante, se expone nada bien sea por Kitamoto ni por Overman sobre el mantenimiento de la velocidad de los compresores de velocidad variable dentro de un rango de velocidades óptimo.

La presente invención, según se define en las reivindicaciones, proporciona un control para un sistema de refrigeración comercial en el cual el sistema se hace que sea substancialmente más sensible a los cambios en la carga del compresor que con respecto a los sistemas conocidos en el arte previo. El sistema presente no solo responde más rápidamente a un incremento o disminución en la carga de refrigeración del sistema, sino que el sobredisparo y el infradisparo del control queden minimizados, reduciendo por tanto la frecuencia con la que los compresores tienen que ser activados o desactivados. Adicionalmente, el presente control mantiene el compresor de velocidad variable en su rango de velocidades óptimo de entre el 50% - 100% (para los compresores de movimiento recíproco o de pistón de vaivén; otros tipos de compresores tales como los compresores helicoidales, pueden tener un rango de velocidades óptimo distinto) como máximo del ciclo del refrigerador en lo posible, mejorando por tanto además la eficiencia global del sistema, y minimizando el consumo de energía eléctrica. De acuerdo con la invención, se detecta y se compara con un valor de objetivo un parámetro indicativo de la carga de refrigeración del sistema (usualmente la presión de aspiración del compresor, pero a menudo la temperatura dentro de los armarios expositores). Se calcula entonces una señal de control, la cual se utiliza para variar la velocidad del compresor de velocidad variable, y se utiliza también para encender o apagar uno o más de los compresores de velocidad fija. Esta señal de control se genera utilizando una ley de control proporcional-integral-diferencial ("controlador PID"), a la cual se suma la segunda derivada del error entre la variable detectada y la variable de objetivo con respecto al tiempo, y el cuadrado de la diferencia entre la variable detectada y el valor de objetivo. El efecto de sumar estos términos es reducir substancialmente el tiempo de respuesta del sistema ante los cambios bruscos en la carga, lo que tiene lugar debido a cualquiera de los factores expuestos anteriormente. Haciendo que el sistema sea más sensible, la carga de refrigeración puede ser ajustada inmediatamente que sea debida a los cambios, asegurando así que los productos almacenados en los armarios de refrigeración no queden dañados. Así mismo de acuerdo con la invención, las capacidades de los distintos compresores se sitúan en una matriz y el sistema examina varias combinaciones posibles de los compresores de velocidad fija que puedan ser utilizadas para proporcionar la capacidad de refrigeración necesaria, y seleccionando la combinación que más se adapte a los requisitos del sistema, asegurando de nuevo un consumo mínimo de energía eléctrica, y minimizando el arranque y parada de los compresores, maximizando por tanto la vida útil de los compresores. Adicionalmente, el sistema incluye un control que proporciona un retardo de tiempo que asegure un periodo de tiempo mínimo en que el compresor tiene que estar con la carga desconectada antes de que vuelva a arrancar y retornar a la carga y un retardo de tiempo mínimo en que el compresor tiene que funcionar antes de que sea desconectado, de forma que se minimice los daños en los compresores, y maximizando por tanto la vida útil de los compresores.

Estas y otras ventajas de la presente invención llegarán a ser evidentes a partir de la siguiente descripción, con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:

la figura 1 es una ilustración esquemática de un sistema de refrigeración comercial fabricado de acuerdo con lo expuesto en la presente invención;

la figura 2 es un diagrama de flujo del programa de control principal utilizado para controlar el sistema mostrado en la figura 1;

la figura 3 es una matriz de las capacidades de cada compresor y de cada combinación de compresores utilizados en el sistema mostrado en la figura 1, siendo clasificadas las capacidades mediante el programa de control mostrado en la figura 2; y

las figuras 4-9 son diagramas de flujo de varias subrutinas utilizadas en el control principal mostrado en la figura 2 o bien en una de las demás subrutinas.

Con referencia ahora a la figura 1 de los dibujos, el sistema de refrigeración comercial indicado generalmente por el numeral 10 incluye los armarios expositores refrigerados 12, 14, 16 y 18, los cuales están configurados en la parte accesible a clientes de la tienda. Tal como aquí se emplea, el término "armarios" puede incluir una línea de varios armarios discretos que estén operados en forma conjunta. Aunque se muestran cuatro armarios expositores refrigerados, se comprende que pueden utilizarse cualquier numero de armarios expositores refrigerados, y que la invención no está limitada al uso de cualquier numero de armarios expositores. Cada uno de los armarios expositores 12-18 están provistos con un evaporador 20 el cual recibe el refrigerante expandido por la válvula de expansión 22. Tal como es bien conocido para los técnicos especializados en el arte, los armarios expositores refrigerados pueden ser descongelados mediante varios métodos conocidos; en consecuencia, los armarios expositores 12 y 14 se descongelan mediante el bombeo de gas caliente a través de sus evaporadores 20, tal como se expondrá más adelante. Los armarios expositores refrigerados 16 y 18 están provistos con calefactores de descongelación 24, que están operados eléctricamente, y se encienden y se apagan tal como se describirá más adelante. Los armarios refrigerados 12 y 14, los cuales se descongelan por el sistema de gas caliente incluyen las válvulas de retención 26 en torno a las válvulas de expansión 22 y un sensor de temperatura 28 que detecta la temperatura en el correspondiente armario expositor.

La refrigeración se suministra a los armarios 12, 14, 16 y 18 por el método de expansión del líquido en el cual el gas de refrigeración se comprime por los compresores 30, 32, 34 y 36. Los compresores 30, 32 y 34 son compresores de velocidad fija, pero cada uno de los compresores de velocidad fija 30, 32 y 34 tienen capacidades de refrigeración distintas. Aunque se muestran solo tres compresores de velocidad fija, se comprenderá que pueden ser necesarios cualquier número de compresores de velocidad fija para suministrar la capacidad de refrigeración necesaria al sistema 10. El compresor 36 es un compresor de velocidad variable, cuya velocidad está controlada por un inversor convencional 38.

Los compresores 30, 32, 34 y 36 están controlados por un controlador generalmente indicado por el numeral 40. Tal como se describirá más adelante, el controlador 40 recibe las entradas que indican los requisitos de refrigeración del sistema, y activa y desactiva los compresores de velocidad fija 30, 32 y 34, y varía la velocidad del compresor de velocidad variable 36, para adaptarse a la capacidad de refrigeración del sistema con las necesidades de refrigeración iguales posibles. El controlador 40 incluye una unidad de proceso central o CPU 42, la cual está programada tal como se describirá más adelante. La CPU 42 escribe los datos y lee los datos a partir de una unidad de almacenamiento de datos en memoria 44, y está provista con un temporizador vigilante convencional 46, el cual monitoriza el funcionamiento adecuado de la CPU 42. La CPU 42 recibe datos del operador a través de una interfaz de teclado 48 y del módem 50, y controla una pantalla 52 que puede ser monitorizada por el operador. La CPU recibe datos de los distintos sensores del sistema, tal como se describirá posteriormente, a través de la interfaz de entrada 48, y controlando los compresores 30-36, los calefactores de descongelación 24, y el ventilador 54 del condensador 56, a través de la interfaz de salida 58. La interfaz de entrada recibe las señales de entrada de los sensores de temperatura 28, la señal de realimentación del inversor 38, el cual está controlado por la CPU 42 a través de la interfaz de salida 58, y las señales del sensor de presión 60 en el colector de aspiración 62 y el sensor de presión 64 en el colector de descarga 66. La interfaz de salida 58 está conectada a los compresores de velocidad fija 30, 32 y 34 a través de las líneas 68, 70 y 72. En consecuencia, las señales de la interfaz de salida 58 son operativas para la activación y desactivación de los compresores de velocidad fija 30, 32 y 34. Otra línea 74 transporta una señal desde la interfaz de salida 58 hacia el inversor 38. Esta señal ajusta la velocidad del compresor de velocidad variable 36 a través del inversor de acuerdo con la señal transmitida a través de la línea 74. En caso de fallo del controlador 40, los compresores 30-36 y el ventilador 54 se activan por le dispositivo mecánico de reserva 78.

Los compresores 30-38 arrastran el refrigerante en el estado gaseoso desde el colector de aspiración 62, comprimen el refrigerante, y descargan el refrigerante comprimido desde el colector de descarga 66. Conforme el refrigerante se comprime, la temperatura del refrigerante se incrementa substancialmente. El refrigerante comprimido en el colector de descarga 66 se comunica a través del separador de aceite 80, el cual elimina el aceite que pueda haber pasado al refrigerante desde el compresor durante la compresión y transfiere el aceite separado de vuelta al depósito de aceite 76. El refrigerante comprimido del colector de descarga 66 se emplea para cargar el colector de suministro de gas caliente 82, para suministrar gas caliente para la descongelación, tal como se expondrá más adelante. El refrigerante comprimido del colector de descarga 66 se comunica también a través de la válvula 84 de accionamiento eléctrico al serpentín 86 de reutilización de calor espacial para proporcionar calefacción espacial al supermercado en el cual se utilizan los armarios expositores 12-18. La válvula 84 puede ser operada para puentear el serpentín de reutilización de calor espacial, y comunicar el refrigerante comprimido directamente al condensador 56. El gas caliente retornado desde los armarios expositores 12, 14 durante un ciclo de descongelación, tal como se expondrá de ahora en adelante, es recibido en un colector de retorno de gas caliente 88 y comunicándolo de nuevo a la entrada del condensador 56 a través de la válvula de control indicada generalmente por el numeral 90. El condensador 56 elimina el calor del flujo de gas caliente del colector de descarga 66, y cambiando por tanto la fase del refrigerante a un estado líquido. El refrigerante en el estado líquido se comunica a un colector de suministro líquido 92, a través de la línea 94. El sensor de temperatura 96 opera la válvula 98 para dirigir parte de la salida del condensador 56 a un receptor 100 en el caso de que la presión de condensación del refrigerante exceda al ajuste de la válvula 98. El refrigerante 100 se comunica de vuelta al colector de aspiración 62 a través del tubo capilar 102.

El refrigerante líquido en el colector de suministro 92 se comunica a las válvulas de expansión 22 en cada uno de los armarios expositores de refrigeración 12-18 a través de las líneas 106. Las válvulas de expansión 22 provocan una caída en la presión del refrigerante, efectuando por tanto la refrigeración de los armarios expositores 12-18 mediante el cambio del refrigerante de líquido a gas conforme pasa a través de los evaporadores 20 de una forma bien conocida para los técnicos especializados en el arte. El refrigerante en el estado gaseoso es retornado al colector de aspiración 62 a través de las líneas de retorno 108.

Los armarios de refrigeración 16 y 18 se descongelan mediante los calefactores de descongelación eléctricos 24, los cuales se activan por la CPU cuando se inicia un ciclo de descongelación. Los armarios de refrigeración 12 y 14 se descongelan mediante el sistema de descongelación por gas caliente, tal como se expondrá de aquí en adelante. Obviamente, todos los armarios refrigeradores podrían ser descongelados por un sistema de gas caliente, o bien todos los armarios podrían ser descongelados por un calefactor de descongelación eléctrico. Cuando es necesario un ciclo de descongelación de los armarios refrigerados 12-14 equipados con el sistema de descongelación por gas caliente, la CPU 42 abre las válvulas 110 y cierra las válvulas 112, cerrando por tanto las líneas de retorno 108 hacia el colector de aspiración 62 y abriendo las líneas 108 hacia el colector de suministro de gas caliente 82. En consecuencia, el gas refrigerante en el colector de suministro de gas caliente, el cual ha sido comprimido y por tanto se encuentra a una temperatura elevada, se comunica a través de las líneas 108, a través de los serpentines 20 del evaporador, a través de las válvulas de retención 26 puenteando las válvulas de expansión 22, y en las líneas 106. El refrigerante en las líneas 106 se comunica a través hacia el colector de retorno de gas caliente 88 a través de las válvulas de retensión 116, en el que las válvulas 117 impiden la comunicación del gas caliente al colector de suministro de líquido 92. En consecuencia, los evaporadores 20 en los armarios expositores 12, 14 se descongelan haciendo pasar gas caliente a través de los serpentines del evaporador desde el colector de suministro de gas caliente 82. Cuando se termina el ciclo de descongelación, las válvulas de expansión 22 de los armarios 12, 14 se comunican con el colector de suministro de líquido 92, y las líneas 108 se abren de nuevo hacia el colector de aspiración 62.

Tal como se ha expuesto anteriormente, el controlador 40 ajusta la capacidad del sistema mediante la activación o la desactivación de los compresores de velocidad fija 30, 32 y 34, y mediante el ajuste de la velocidad del compresor de velocidad variable 36. El controlador 40 efectúa el ajuste de la capacidad del sistema mediante la detección de un parámetro que varía de acuerdo con la carga de refrigeración en el sistema, y mediante el ajuste de la capacidad del sistema, para minimizar la diferencia entre este parámetro y un valor de objetivo mayor. Un parámetro que puede ser utilizado es la temperatura dentro de uno o más de los armarios de refrigeración 12-18, aunque se prefiere la medida de la presión en el colector de aspiración 62. En consecuencia, el sensor de presión 60 mide la presión en el colector de aspiración 62 y transmite esta información al controlador 40, a través de la interfaz de entrada 49. Se ajusta un valor de objetivo que puede ser variado, tal como se describirá de ahora en adelante. Se opera entonces el controlador 40 para ajustar la capacidad del sistema, de forma tal que se minimice la diferencia entre la presión medida en el colector de aspiración 62 por el sensor 60 y el valor de objetivo. La capacidad del sistema 10 se ajusta mediante la ejecución de un programa de ordenador en la CPU 42, indicado generalmente por el numeral 118 en la figura 2. Tal como se ha expuesto anteriormente, el programa 118 provocará que uno o más de los compresores de velocidad fija sean activados o desactivados, y/o ajustará la velocidad del compresor de velocidad variable 36, en respuesta a las variaciones en las demandas de refrigeración del sistema.

El programa 118 se hace que arranque según lo indicado en 120, y el sistema se inicializa de la forma bien conocida para aquellos técnicos especializados en el arte, según lo indicado en 122. El programa da entonces instrucciones, según se indica en 124, para que sean leídos los distintos sensores, tales como los sensores 60, 64 y 28. Se invoca entonces a la subrutina vigilante en 126, la cual lee el temporizador vigilante 46 para asegurar que la unidad de proceso central o CPU 42 está operando debidamente. Se invoca entonces a una subrutina de alarma 128, para proporcionar un aviso si el defecto del sistema es tal que el sistema no pueda ser operado. Se invoca entonces la subrutina de la interfaz de usuario 130. La subrutina de interfaz 130 es convencional y permite al operador introducir datos desde el teclado 48 o recibir datos del módem 50. Tales entradas pueden incluir, por ejemplo, el número y capacidad de los compresores utilizados en el sistema, y la capacidad del compresor de velocidad variable para su velocidad especificada como máxima. La subrutina de la interfaz de usuario aceptará la entrada en el arranque inicial del sistema y cuando tengan que cambiarse cualesquiera de los parámetros del sistema, como por ejemplo lo que ocurriría cuando uno o más de los compresores sean reemplazados con un compresor que tenga una capacidad distinta, y/o cuando se añada compresores al sistema para proporcionar una capacidad adicional.

El programa 118 determina entonces en 132 si se ha cambiado la configuración de los compresores. Si la configuración del compresor ha sido reconfigurada, o durante el arranque inicial del sistema 10, se invoca la subrutina de capacidad del compresor, según se indica en 134. Si no se encuentra presente un nuevo compresor configurado, el programa puentea la subrutina 134 de pedido de la capacidad del compresor. La subrutina de pedido 134 de la capacidad del compresor forma la matriz de capacidades de los compresores según se muestra en la figura 3. El numero de compresor 1 está etiquetado como "VS", y se refiere al compresor de velocidad variable 36. Los compresores 2, 3 y 4 son los compresores de velocidad fija 30, 32 y 34. Según se indica en la segunda línea de la figura 3, la capacidad máxima del compresor de velocidad variable, es decir su capacidad de refrigeración a su máximo régimen de velocidad, es por ejemplo de 20 HP (14,92 kW). La capacidad de los compresores 2, 3 y 4 es de por ejemplo, 15, 10 y 5 HP (11,19 kW, 7,46 kW, 3,73 kW) respectivamente. La columna etiquetada como "COM.NUM" es un número de identificación asignado a cada una de las distintas combinaciones de compresores formados en la matriz. Según se indica, un "0" en la matriz indica que el compresor correspondiente ha sido desconectado, y un "1" en la matriz indica que el compresor correspondiente ha sido activado. La columna etiquetada como "Capacidad total" proporciona el listado de la capacidad total de todos los compresores de velocidades fijas que están activados en cada etapa. Si todos los compresores, incluyendo el compresor de velocidad variable, se desactivan, la capacidad total del sistema será obviamente cero, asignándole el valor cero a "COM.NUM". El compresor de velocidad variable es el primer compresor a activar, y el último compresor a desactivar. En consecuencia, si solo se utiliza el compresor de velocidad variable, la capacidad total del sistema es de 20 HP (14,932 kW), la capacidad del compresor de velocidad variable a su máxima velocidad especificada. La capacidad total de cada etapa listada en las líneas horizontales de la matriz se encuentra listada debajo de la columna "Capacidad total". Tal como se ha expuesto anteriormente, los COM.NUM arbitrarios, a los cuales se hará referencia de ahora en adelante, se les ha asigna una referencia taquigráfica para cada una de las distintas etapas de las capacidades de la combinación de compresores 30-36. Aunque se han listado solo tres compresores de velocidad fija, se comprenderá que son necesarios con frecuencia múltiples compresores, y que no es inusual que puedan utilizarse hasta ocho o más compresores. Puesto que el número total de la capacidad de la etapa de los compresores de los compresores de velocidad fija se calcula como que es igual a 2^{n-1+1}, en donde n es el número de compresores de velocidad fija, se observará que si se utilizan siete u ocho compresores, existirán literalmente cientos de combinaciones de capacidades de los compresores, de forma que el valor de COM.NUM puede estar entre cientos de combinaciones. La función del programa 118 es seleccionar la combinación apropiada de los compresores de velocidad fija a partir de la matriz de la figura 3, y ajustar entonces la velocidad del compresor de velocidad variable para ajustar la capacidad del sistema, de forma que la variable de control (que se supone que es la presión en el colector de aspiración 62) esté lo más cerca posible del valor de objetivo. La subrutina de pedido de capacidad del compresor, que forma la matriz mostrada en la figura 3 es una técnica de procesamiento de datos convencional.

El programa principal 118 invoca entonces a la subrutina de descongelación según se indica en 136. La subrutina de descongelación 136, tal como se describirá de ahora en adelante, controla los ciclos de descongelación de los armarios refrigeradores 12-18. El programa 118 invoca entonces a la subrutina de punto de ajuste flotante 138. Tal como se ha expuesto anteriormente, la presente invención detecta una variable que refleja la demanda de refrigeración del sistema, preferiblemente la presión en el colector de aspiración 62, y controla los compresores 30-36, de forma tal que la presión medida en el colector de aspiración se encuentre lo más cercana posible a la presión de objetivo. La subrutina de punto de ajuste flotante calcula el valor de objetivo tal como se describirá de ahora en adelante. El programa 118 invoca entonces a la subrutina de parámetros 140. La subrutina de parámetros 140 establece algunos de los parámetros utilizados en los cálculos de la ley de control efectuados en la subrutina PIDA 142. La subrutina PIDA es una "FID" modificada o controlador proporcional-integral-diferencial, al cual se ha sumado un término de segundo orden, tal como se describirá de ahora en adelante. El programa 118 invoca entonces a la subrutina de secuencia del compresor 144, la cual ajusta la velocidad del compresor variable 36, y decidiendo también cual es de los compresores de velocidad fija 30-34 será activado o desactivado para ajustar la capacidad del sistema.

El programa principal 118 invoca a continuación a la subrutina de control del condensador 146, la cual activa y desactiva el ventilador del condensador 54. Según lo indicado en 148, el programa principal 118 da salida entonces a las señales de activación/desactivación del compresor y a las señales de activación/desactivación para el circuito de interfaz 49, el cual efectúa el control en curso de estos componentes. Tal como se indica en 150, el programa principal 118 se ejecuta una vez en cada ciclo si el tiempo de muestreo del ciclo no ha terminado todavía, y el programa espera hasta que haya terminado antes de volver al ciclo para leer de nuevo las entradas al sensor según se muestra en 124.

Con referencia ahora a la subrutina de descongelación 136 mostrada en la figura 4, se observará que cada uno de los armarios 12-18 se descongelan independientemente entre sí, siendo común que solo uno o dos de los armarios de refrigeración 12-18 estén ejecutando un ciclo de descongelación al mismo tiempo. En consecuencia, la subrutina de descongelación 136 se ejecuta durante el tiempo de cada ciclo del programa principal 118 para cada uno de los armarios de refrigeración 12-18 para determinar deberá iniciarse o terminar el ciclo de descongelación en cada uno de los armarios. El programa 136 primeramente comprueba, según se indica en 152, si se tiene que hincar un ciclo de descongelación para uno de los armarios en particular. Generalmente, el ciclo de descongelación se inicia en un periodo de tiempo predeterminado después de iniciar el último ciclo de descongelación. Si se tiene que iniciar un ciclo de descongelación, el programa entonces comprueba, según se indica en 154, si se está usando la descongelación de gas caliente para descongelar el armario de refrigeración en particular. Si es afirmativo, el programa según se indica en 156, cierra el solenoide de control 112 para el armario expositor que está ejecutando un ciclo de descongelación, y abre el correspondiente solenoide de suministro de gas caliente 110, lo cual conecta el evaporador 20 del armario de refrigeración llevando a cabo un ciclo de descongelación en el colector de suministro de gas caliente 82. La bandera de descongelación de gas caliente se configura entonces a "1" antes del retorno del programa. Si no se está utilizando la descongelación de gas caliente, el programa entonces comprueba en 158, si se está utilizando o no la descongelación eléctrica. Si se está utilizando la descongelación eléctrica, según se indica en 160, se desactiva el solenoide de control correspondiente 112, y se activa el calefactor de descongelación 24. Si la prueba en 158 es negativa, no se está utilizando la descongelación de gas caliente ni la descongelación eléctrica para el armario refrigerador en particular que se está controlado. En consecuencia, el armario refrigerador es descongelado por la desconexión de la refrigeración y permitiendo la descongelación por el incremento inherente de la temperatura. En consecuencia, según se indica en 162, la válvula de control para dicho armario se corta antes de que retorne el programa.

Si la prueba en 152 es negativa, indicando que no se inicie un ciclo de descongelación, el programa prueba entonces en 164 para determinar si están ya en proceso o no un ciclo de descongelación. En caso negativo, el programa retorna. Si se encuentra en proceso un ciclo de descongelación, el programa estable entonces si se está utilizando la descongelación por gas caliente, según se indica en 166, y entonces determina si el tiempo desde la iniciación del ciclo de descongelación es inferior a un limite de tiempo de gas caliente predeterminado, tal como se indica en 168. Generalmente, el ciclo de gas caliente inicia un ciclo por la desactivación de la válvula 112 y activando la válvula 110, para iniciar el flujo del gas de descarga en el evaporador 20. El gas caliente es desactivado un periodo de tiempo antes de que termine el ciclo de descongelación. El ciclo de descongelación se termina mediante la activación de nuevo de la válvula 112. En consecuencia, si el tiempo de descongelación es igual o mayor que el limite de tiempo de gas caliente activado según lo probado en 168, el programa entonces comprueba, según lo indicado en 170, si el tiempo de descongelación total es igual o supera al limite de tiempo de descongelación. Si la prueba en 170 es positiva, se termina el ciclo de descongelación, según se indica en 172, mediante la apertura del solenoide de control 112 y cerrando el solenoide del gas caliente 110. Si la prueba en 170 es negativa, solo se cierra el solenoide de gas caliente 110, según se indica en 174. Si la descongelación por gas caliente no se está utilizando, según se comprueba como negativo en 166, el programa entonces comprueba, según se indica en 176, si el tiempo de descongelación es mayor que la duración del tiempo de descongelación definido. Si esta prueba es positiva, el programa según se indica en 178 cierra el calefactor (si se utiliza), y abre el solenoide de control 112. Si la prueba en 176 es negativa, el programa entonces comprueba, según lo indicado en 180, si la temperatura de control de terminación dentro del armario es mayor que un límite predeterminado. Si es así, el programa avanza a 178, para terminar el ciclo de descongelación antes de retornar.

Tal como se expuso anteriormente, el controlador 40 controla la capacidad de refrigeración del sistema mediante la activación y desactivación de los compresores de velocidad fija 30, 32 y 34, y mediante el ajuste de la velocidad del compresor de velocidad variable 36, para llevar la presión en el colector de aspiración 62, según lo detectado por el sensor de presión 60, tan cerca como sea posible de un valor de objetivo predeterminado. Este valor de objetivo del nivel de presión en el colector de aspiración 62 se ajusta de por sí como una función de la temperatura dentro de los armarios expositores de refrigeración según lo detectado por los sensores de temperatura 28. La presión de objetivo ser permite que "flote" dentro de límites basados en la temperatura detectada dentro de los armarios refrigerados. La subrutina 138 del punto de ajuste de presión de flotación mostrada en la figura 5 examina primeramente en 180 si la temperatura control según está detectada por el sensor 28 es inferior al punto de ajuste de la temperatura. Si es afirmativo, el programa 138 examina entonces en 182, para determinar si la temperatura de control ha sido superior a 1ºF (0,56ºC), inferior al punto de ajuste durante cinco minutos. En caso negativo, el punto de ajuste de la presión no se cambia y el programa retorna. Si la prueba en 182 es positiva, el punto de ajuste de la presión se incrementa en 0,5 libras por pulgada cuadrada (3,4474 kPa), según se indica en 184 en la figura 5. El programa entonces comprueba, según se indica en 186, el ajuste de la presión en 184 es mayor que un punto de ajuste de la presión fija predeterminada, y flotando entonces el limite superior del ajuste de la presión. Si el ajuste de presión nuevo es inferior al límite superior, el ajuste de presión se hace igual al límite superior, tal como se indica en 188, antes de retornar.

Si la temperatura de control detectada por el sensor de temperatura 28 es igual o superior al punto de ajuste de la temperatura según se comprueba en 180, el programa entonces examina en 190 si la temperatura de control ha sido superior a 0,5ºF (0,28ºC), por encima del punto de ajuste de la temperatura durante al menos cinco minutos. En caso negativo, no se efectúa cambio en el punto de ajuste de la presión, y entonces el programa retorna. Si la prueba en 190 es positiva, el punto de ajuste de la presión se reduce en 0,5º libras por pulgada cuadrada (3,4474 kPA), según se indica en 192. El programa entonces comprueba si el nuevo punto de ajuste de la presión es mayor que un límite inferior, según se indica en 194. Si el nuevo ajuste de la presión está por debajo de este límite, el nuevo punto de ajuste de la presión se fija igual al limite inferior, según se indica en 196 antes de que retorne el programa.

Después de que se establezca el punto de ajuste de la presión por la subrutina 138, el programa principal 118 invoca la subrutina de parámetros 140 mostrada en la figura 6, la cual ajusta los parámetros utilizados en el ajuste de los cálculos de control en la subrutina PIDA 142. Según se indica en 198, la variable PDELTA se ajusta igual a la presión en el colector de aspiración 62 según lo detectado por el sensor de presión 60, menos la presión de objetivo calculada por la subrutina 138 (figura 5). El programa entonces avanza a 200 para calcular el coeficiente del término proporcional utilizado en controlador PIDA, tal como se expondrá posteriormente con respecto a la figura 6. Este factor Kp se ajusta con un valor igual a una constante predeterminada KP multiplicada por el término PDELTA según lo calculado en 198, más el valor de PCONSTANT. El multiplicador Ki para el termino integral de la subrutina PIDA calculada por la subrutina 142, según se indica en 202 en la figura 6, se ajusta con un valor igual a una constante GANANCIA-I, dividido por el valor de objetivo de la presión en el colector de aspiración 62, calculado por la subrutina 138 en la figura 5, más una constante ICONSTANT. Los multiplicadores restantes utilizados en la subrutina 142 se ajustan con un valor igual a las constantes, según se indica en 204 y 206.

Con referencia ahora a la figura 7, la subrutina PIDA 142 se utiliza para calcular una señal de control NUEVAVELOCIDAD, la cual se utiliza por la subrutina de la siguiente secuencia del compresor 144 para ajustar la velocidad del compresor variable 36 para activar o desactivar uno o más de los compresores de velocidad fija 30, 32, 34 para llevar la presión del colector de aspiración 62 lo más cerca posible a la presión de objetivo calculada por la subrutina 138 (figura 5), Con referencia a la figura 7, la variable PDELTA se calcula con un valor igual a la presión de aspiración medida en el colector de aspiración 62, según lo medido por el sensor de presión 60 menos la presión de objetivo de ajuste de presión calculada en la figura 5, según se indica en 208. La matriz de los valores PDELTA se forma según lo indicado en 210, mediante el almacenamiento de los valores de PDELTA según lo calculado en 208 en una pila de almacenamiento en cada paso a través del programa. Cuando la pila está llena, el valor más antiguo de PDELTA se descarta y se reemplaza por el nuevo valor.

Según se indica en 212, el término proporcional SP se calcula para que sea igual al multiplicador Kp según se calcula en 200 en la subrutina de parámetros 140, multiplicado por PDELTA. En consecuencia, SP es una función de la variable PDELTA y el cuadrado de la variable PDELTA, ya que PDELTA se utilizó también en el cálculo de Kp. Con referencia a 214 en la figura 7, se calcula la variable ISUM para que sea igual al valor previo de ISUM más PDELTA según lo calculado en 208, multiplicado por el tiempo de ejecución del programa principal 118. En consecuencia, se calcula un nuevo valor de ISUM y se almacena con cada ejecución del programa. Según se indica en 216, el término integral del controlador PIDA se ajusta igual al multiplicador Ki, según se calcula en 202 en la subrutina 140 (figura 6), multiplicado por ISUM según se calculó en 214. En consecuencia, el término integral Si es una integral de los valores previos de PDELTA, y es también una función del punto de ajuste de la presión según se calculó en la figura 5.

Según se indica en 218, la variable DELTA se calcula igual a la diferencia entre el término PDELTA calculado en el paso en curso a través del programa menos PDELTA calculado en el último paso a través del programa, dividido por el tiempo de muestreo, calculando así el régimen de cambio de la señal de error entre la presión de aspiración y la presión de objetivo. En consecuencia, el término diferencial SD del controlador proporcional-integral-diferencial se ajusta en 220 en la figura 7, como igual a una constante multiplicada por la variable DELTA calculada en la etapa 218. El programa avanza entonces para calcular el término de aceleración utilizado en el controlador "PIDA" de la presente invención. Según se indica en 222, la variable ADELTA se calcula como la diferencia entre el valor de DELTA calculado en el paso en curso del programa y el valor de DELTA calculado en el último paso del programa, dividido por el tiempo de muestreo. El término diferencial de segundo orden ADELTA se multiplica por la constante Ka, según se indica en 224, y el cual forma parte de la variable SA, el término de aceleración en el algoritmo de control PIDA. En consecuencia, según se indica en 226, la variable SDELTA se ajusta igual a la constante Sm, multiplicado por la suma de los términos proporcionales, integrales, derivados y de aceleración SP, Si, SD, y SA. Según lo indicado en 228, la variable NUEVAVELOCIDAD se ajusta igual a la variable VELOCIDAD más la variable SDELTA calculada en la etapa 226. Tal como se describe más adelante con respecto a la figura 8, la subrutina 144 de la secuencia siguiente del compresor, la cual ajusta la velocidad del compresor de velocidad variable y activa y desactiva los compresores de velocidades fijas en función de la variable de control NUEVAVELOCIDAD, ajusta la variable VELOCIDAD con un valor igual a la variable NUEVAVELOCIDAD para la siguiente pasada a través del programa principal 118. Aunque no se ha mostrado en la figura 7, se encuentra dentro de la técnica del límite de las magnitudes de los términos del control PIDA si es necesario.

La subrutina 144 de la secuencia siguiente del compresor mostrada en la figura 8, ajusta la velocidad del compresor de velocidad variable 36, y activa o desactiva los compresores de velocidad fija 30, 32 ó 34, en función de la variable NUEVAVELOCIDAD calculada en la subrutina PIDA 142 y la velocidad variable, la cual es el valor de "NUEVAVELOCIDAD" calculada durante la pasada anterior a través del programa. Con referencia a la figura 8, la subrutina 144 comprueba primero en 230 para determinar si la variable VELOCIDAD calculada durante la última pasada a través del programa es igual a cero. Si la variable VELOCIDAD es igual a cero, no se precisa ninguna refrigeración en el paso previo a través del programa, y todos los compresores, incluyendo el compresor de velocidad variable, habrán sido desactivados. Si la variable VELOCIDAD en la última pasada a través del programa fue igual a cero, el programa prueba entonces en 232 si la variable NUEVAVELOCIDAD es mayor que cero. Si la variable calculada de NUEVAVELOCIDAD permanece a cero, no se precisará refrigeración alguna. En consecuencia, la subrutina retorna al programa principal. Si la variable NUEVAVELOCIDAD comprobada en 232 es mayor que cero, se precisará refrigeración. En consecuencia, el programa ajusta el siguiente compresor en la matriz igual al compresor 1, el compresor de velocidad variable, el cual en consecuencia será activado. Volviendo a la tabla 3, el valor de COM.NUM de la etapa en la que el compresor de velocidad variable es activado y todos los compresores de velocidad fija se desactivan es COM.NUM 1. En consecuencia, el valor de NUEVO COM NUN se ajusta igual a 1. Puesto que es deseable que la velocidad del compresor de velocidad variable sea al menos del 50% de su velocidad de diseño, la velocidad del compresor de velocidad variable se ajusta igual al 50% de la velocidad de diseño, tal como se indica en 234 en la figura 8. El programa retorna entonces al programa principal.

Si la variable VELOCIDAD no es igual a cero, el programa comprueba entonces en 236 para determinar si NUEVAVELOCIDAD calculada por la subrutina PIDA (figura 7) excede del 100%. Puesto que la velocidad del compresor de velocidad variable se calcula en la subrutina PIDA sin tener en cuenta los cambios en las etapas del compresor de velocidad variable, el valor de NUEVAVELOCIDAD puede superar al 100%. Si la variable NUEVAVELOCIDAD no excede del 100%, se precisa de una capacidad adicional de los compresores de velocidades fijas. En consecuencia, si NUEVAVELOCIDAD excede del 100%, se efectúa una prueba en 238 para determinar si COM NUM calculado a partir de la última pasada a través del programa es igual al COM NUM máximo. Si la prueba en 238 es positiva, se precisa más capacidad de refrigeración, pero todos los compresores disponibles se encuentran ahora en utilización. En consecuencia, la velocidad del compresor de velocidad variable se ajusta al 100% de su velocidad de diseño, y el valor de NUEVO COM NUM se ajusta igual al valor de COM NUM, según se indica en 240. El programa se ramifica entonces para invocar a la subrutina de activación/desactivación de compresor en 242, tal como se describirá a partir de ahora.

Si la prueba en 238 es negativa, indicando que se encuentra disponible más capacidad de los compresores de velocidades fijas, se calculan dos variables mediante las cuales se efectuarán las selecciones de la nueva etapa de los compresores de velocidades fijas a partir de la matriz mostrada en la figura 3. Según se indica en 242, la variable CMPH se calcula como igual a la capacidad del compresor del compresor de velocidad variable, multiplicado por la diferencia entre el valor de NUEVAVELOCIDAD menos el 55% (NUEVAVELOCIDAD se expresa como un porcentaje de la velocidad especificada del compresor de velocidad variable), más la capacidad del valor en curso de COM NUM, es decir, el total de la capacidad del compresor de velocidad fija en curso. En consecuencia, la variable CMPH representa una capacidad del compresor de velocidad fija que se precisa si el compresor de velocidad variable se ajusta al 55%. De forma similar, la variable CMPL se calcula para determinar una necesidad de capacidad del compresor de velocidad fija si la capacidad del compresor de velocidad variable se ajusta al 80% de su capacidad nominal. En consecuencia, si se selecciona una capacidad de compresor de velocidad fija entre las variables CMPH y CMPL, la velocidad del compresor de velocidad variable se ajustaría en algún punto entre el 55% y el 80% de su velocidad nominal, dentro del rango de velocidades óptimas para el compresor de velocidad variable.

Según se indica en 244, la variable I se ajusta igual a 1. I es un contador tal como se expondrá de ahora en adelante. Se efectúa una comprobación en 246 para determinar si I es mayor que 5. Si la prueba en 246 es negativa, según se indica en 248, se seleccionan las siguientes cinco combinaciones del compresor de capacidad mayor a partir de la matriz de la figura 3. Estas combinaciones son las cinco combinaciones más altas que las representadas por la capacidad del compresor de velocidad fija en curso que se estén utilizando.

Tal como se expondrá más adelante, algunas de las posibles selecciones tiene que ser excluidas porque los compresores no cumplen con los requisitos del tiempo de funcionamiento. La combinación de los compresores (identificados por COM NUM) se selecciona de la matriz con una capacidad entre el promedio entre la variable CMPL y CMPH. Si dos o más combinaciones son iguales en la capacidad, se selecciona aquella que tengan el menor tiempo de funcionamiento total del compresor. Se efectúa una prueba en 250 para determinar si la selección se ha efectuado. Si se ha efectuado la selección como en 248, se invoca la subrutina de retardo de tiempo, la cual se expondrá más adelante con respecto a la figura 9, según se indica en 252. Después de la ejecución de la subrutina del retardo de tiempo, se efectúa una prueba para determinar si la bandera del retardo de tiempo configurada durante la ejecución de la subrutina de retardo de tiempo ha sido configurada con un valor igual a cero, según se indica en 254. Si la bandera de retardo de tiempo es igual a cero, indicando que los retardos de tiempo de activación/desactivación de los compresores en el COM NUM seleccionado han sido cumplidos, la variable NUEVO COM NUM se fija igual a COM NUM de la nueva combinación seleccionada en 248, según se indica en 256. El programa avanza entonces para invocar a la subrutina de activación/desactivación del compresor, según se indica en 242.

Si la bandera de retardo de tiempo está en 1, se efectuará una nueva selección en la matriz. En consecuencia, según se indica en 269, el contador se incrementa en 1. Se efectúa una prueba en 246 para determinar si I es superior a 5. Si es inferior a 5, se efectúa una nueva selección en la matriz, según se indica en 248, con la combinación de compresores que no cumplieron con los requisitos del retardo de tiempo excluidos de la consideración. Después de cinco pasadas a través del programa según se mide en 246, o si no se efectúa la selección en 250, indicando que ninguna de las siguientes cinco combinaciones de capacidad más altas cumplen las necesidades, el programa se ramifica a 251, en donde la variable COM1 se configura igual a COM NUM más 1, de forma que la etapa del compresor se selecciona en la matriz que sea la siguiente más alta que la se esté utilizando en curso. El programa prueba entonces en 253, para determinar si la capacidad de COM1 es superior a la capacidad del COM NUM en curso. Puesto que ya se ha determinado que tiene que añadirse capacidad, no es aceptable escoger una nueva capacidad inferior o igual a la capacidad en curso. Si la capacidad en la prueba de 253 es positiva, la NUEVO COM NUM se fija igual a COM1 en 255, e invocándose en 257 a la subrutina de retardo de tiempo, y se examina la bandera del retardo de tiempo en 259. Si los requisitos de retardo de tiempo han sido cumplidos, el programa avanza para invocar la subrutina de activación/desactivación del compresor en 242. Si no se han cumplido los requisitos de retardo de tiempo, el programa configura la variable NUEVO COM NUM igual al número del antiguo COM NUM según se indica en 262, de forma que no se efectúe ningún cambio de la capacidad de los compresores de velocidad fija.

Si la prueba en 253 es negativa, indicando que la capacidad de COM1 es inferior o igual a la capacidad de COM NUM en curso, COM1 se incrementa en 1 según se indica en 263, efectuando una prueba en 265 para determinar si el número máximo de los compresores de velocidad fija se encuentra ya en utilización, y si esta prueba es negativa, la prueba se ramifica en 253 para probar de nuevo que la capacidad de COM1 sea mayor que la capacidad del COM NUM en curso. Si la prueba en 265 indica que se ha utilizado ya el numero máximo del compresor de velocidad fija, COM1 se fija igual a este máximo en 267, y el programa avanza para configurar NUEVO COM NUM como igual a COM1 en 255.

Volviendo de nuevo a la prueba efectuada en 236, si NUEVAVELOCIDAD es inferior al 100%, se efectúa una prueba para determinar si NUEVAVELOCIDAD es inferior al 50%, según se indica en 264. Si NUEVAVELOCIDAD es mayor del 50% según se ha probado en 264, y puesto que NUEVAVELOCIDAD ya ha sido establecida como que es inferior al 100%, no será necesario ningún cambio en la capacidad del compresor de velocidad fija, puesto que la velocidad del compresor de velocidad variable está operando en curso en su rango de diseño óptimo de entre el 50% y el 100%. En consecuencia, el programa configura NUEVO COM NUM igual al COM NUM existente en 266 y avanza para invocar la subrutina de activación/desactivación del compresor en 242.

Si la prueba en 264 indica que NUEVAVELOCIDAD es inferior al 50%, puede ser deseable reducir la capacidad del compresor de velocidad fija mediante la desactivación de uno o más de los compresores de velocidad fija. En consecuencia, el programa comprueba en 268, para determinar si el valor de COM NUM en curso es 1, lo cual indica que no están operando los compresores de velocidad fija, y que está operando solo el compresor de velocidad variable. Si la prueba en 268 es negativa, indicando que al menos está operando un compresor de velocidad fija además del compresor de velocidad variable, las variables CMPH y CMPL se calculan en 270, las cuales de forma similar con respecto a 242, establecen la capacidad de los compresores de velocidad fija que se precisa si el compresor de velocidad variable está operando entre el 70% y el 95% de su velocidad de diseño. El programa configura después el contador I en 272, comprueba el contador en 274, selecciona una combinación de compresores a partir de las 5 combinaciones inferiores en 276, de forma similar en la que se efectuaron las seleccione en 248 de las siguientes combinaciones más altas de compresores al añadir capacidad de los compresores. Se efectúa una prueba en 278 para determinar si ha tenido lugar una selección, invocándose la subrutina de retardo de tiempo en 280, y examinándose la bandera del retardo de tiempo en 282, de forma que NUEVO COM NUM se fije igual al COM NUM seleccionado en 284, si se cumplen los requisitos del retardo de tiempo de la capacidad del compresor seleccionada. Si no se han cumplido los requisitos del retardo de tiempo, se efectúa una nueva selección, y entonces I se incrementa en 1 según se indica en 286, antes de proceder de retorno hacia atrás a través de la etapa de selección en 276, para seleccionar otra combinación. Si no se efectúan selecciones después de cinco intentos, o si ninguna de las siguientes cinco capacidades inferiores pueden cumplir los requisitos, se selecciona una etapa arbitraria, la cual es la etapa siguiente inferior por debajo de la etapa en curso. En consecuencia, la variable COM1 se fija igual a COM NUM en curso menos 1 en 288, efectuándose una prueba en 290 para asegurar que la capacidad de COM1 es inferior a la capacidad de COM NUM en curso, y si la prueba es positiva, NUEVO COM NUM se fija igual a COM1 en 292. Se invoca la subrutina de retardo de tiempo en 294, se examina en 296 la bandera de retardo de tiempo configurada en la subrutina, y si se cumplen los requisitos de retardo de tiempo, el programa avanza entonces para invocar la subrutina de activación/desactivación del compresor.

Si no se cumplen los requisitos del retardo de tiempo, se comprueba la presión de aspiración según lo medido por el sensor 60, en 298, para determinar si la presión de aspiración es inferior a 0 libras por pulgada cuadrada / bares. Obviamente, si la presión de aspiración es ya inferior a 0 libras por pulgada cuadrada / bares, no es deseable mantener las mismas etapas de los compresores, lo cual podría reducir incluso más la presión de aspiración. (Si la presión de aspiración es mayor de 0 libras por pulgada cuadrada / bares según lo probado en 298, la variable NUEVO COM NUM se fija igual a COM NUM según se indica en 266 antes de que se invoque a la subrutina 242 de activación/desactivación de los compresores). Con referencia de nuevo a la prueba en 290, si la capacidad de COM1 no es menor que la capacidad de COM NUM, COM1 se fija igual a COM1 menos 1, según lo indicado en 300, y se comprueba COM1 en 302 para determinar si COM1 es inferior a 1. Si COM1 no es inferior a 1, el programa se ramifica de nuevo a la prueba en 290, para determinar si la capacidad en COM1 es inferior a la capacidad de COM NUM. Si la prueba en 302 es positiva, COM1 se fija igual a 1 en 304, a continuación el programa continua para configurar NUEVO COM NUM igual a 1 según se indica en 292.

Con referencia de nuevo a la prueba hecha en 264, si NUEVAVELOCIDAD es inferior al 50% de la velocidad de diseño del compresor de velocidad variable, y COM NUM es igual a 1, indicando que se está utilizando solo el compresor de velocidad variable, y que no está utilizando ninguno de los compresores de velocidad fija, el programa comprueba entonces en 306 si la presión de aspiración es inferior a 0 libras por pulgada cuadrada / bares. Si la presión de aspiración es inferior a 0, el programa continúa a la etapa 316. Si la presión de aspiración es mayor de 0 según lo comprobado en 306, se comprueba la bandera de descongelación de gas caliente en 308, para determinar si uno de los armarios refrigeradores está llevando a cabo un ciclo de descongelación de gas caliente. Si es afirmativo, la variable NUEVAVELOCIDAD se fija igual al 50% según se indica en 310, y el programa se ramifica a 266 en donde NUEVO COM NUM se fija igual a COM NUM antes de invocar a la subrutina de activación/desactivación del compresor. Si no existe ningún armario refrigerador que esté efectuando un ciclo de descongelación de gas caliente, NUEVAVELOCIDAD se comprueba en 312 para determinar si NUEVAVELOCIDAD es inferior al 45%, y la presión de aspiración se comprueba en 314, para determinar si la presión de aspiración según lo detectado por el sensor 60 es inferior al valor de 5 libras por pulgada cuadrada (34,4735 kPa) por debajo del punto de ajuste de presión. Si NUEVAVELOCIDAD es inferior al 45% de la velocidad de diseño y la presión de aspiración es inferior al valor de 5 libras por pulgada cuadrada (34,4735 kPa), inferior al punto de ajuste, según lo indicado en 316, el valor de NUEVO COM NUM se fija igual a 0, que es la etapa en la que no se utiliza ningún compresor, en la etapa de siguiente compresor en la matriz, es decir, la etapa que será configurada a continuación como igual a 0, y en que NUEVAVELOCIDAD se configurará igual a 0, de forma que todos los compresores sean desactivados. Por el contrario, si NUEVAVELOCIDAD está entre el 45% y el 50% o la presión de aspiración es inferior a 5 libras por pulgada cuadrada (34,4735 kPa) por debajo del punto de ajuste, el programa continúa a 318, en donde NUEVO GCOM NUM se fija igual a 1, el siguiente compresor en la matriz 1 se configura igual a 1 y el valor de NUEVAVELOCIDAD del compresor es igual al 50%. En otras palabras, el bloque 318 fija la velocidad del compresor de velocidad variable, el único que se está utilizando en ese momento, igual al 50% de la velocidad nominal.

Después de haber seleccionado la capacidad de los compresores de velocidad fija, la subrutina de siguiente secuencia del compresor 144 invoca a la subrutina de activación/desactivación del compresor según se indica en 242. La subrutina de activación/desactivación del compresor 242 no será descrita con detalle, puesto que sencillamente configura el estado de activación/desactivación de los compresores de la matriz seleccionados en las matrices listadas en las líneas horizontales en la figura 3. Después de que los estados de los compresores de velocidad fija invocados en la etapa seleccionada por la subrutina 144 se encuentren configurados por la subrutina 242, se calcula la velocidad del compresor de velocidad variable, mediante la invocación de la subrutina de la nueva velocidad del compresor, según lo indicado en 244 en la figura 8. La subrutina de nueva velocidad configura la velocidad del compresor de velocidad variable, en la cual la capacidad del compresor de velocidad variable conforma la diferencia entre la capacidad de los compresores de velocidad fija que están operando y la capacidad requerida, no obstante, la subrutina de la nueva velocidad del compresor limita la velocidad del compresor, de forma que se encuentre entre el 50% y el 100%, pueden provocar incluso que la capacidad del sistema se desvíe ligeramente de la capacidad óptima. Esto se debe a que la eficiencia del compresor de velocidad variable es mayor si opera entre el 50% de su velocidad de diseño y el 100% de su velocidad de diseño. Aunque es posible hacer funcionar el compresor de velocidad variable en forma superior al 100% de su velocidad de diseño, no es recomendable hacer así, ya que el compresor de velocidad variable puede desgastarse prematuramente.

Con referencia ahora a la figura 9, la rutina de retardo de tiempo indicada generalmente por el numeral 320 comprueba los compresores a activar o a desactivar en respuesta a la ejecución de la subrutina de siguiente secuencia del compresor 144, para determinar si los compresores a activar o a desactivar cumplen con un requisito de retardo de tiempo predeterminado. Una vez que un compresor se ha desactivado, no es deseable activar inmediatamente de nuevo el compresor, y si el compresor se ha activado no es deseable el desactivarlo inmediatamente después, ya que en cualquier caso es posible un desgaste prematuro, de forma que se disminuya la vida útil del compresor. La subrutina de retardo de tiempo 320 comprueba los compresores en la etapa seleccionada por la subrutina 144, de forma tal que se examinan las banderas configuradas en la prueba 259, 254, 282 y 296 de la subrutina 144. Con referencia a la figura 9, el programa en 322 compara primeramente la combinación de compresores seleccionada por la subrutina 144, y compara los compresores seleccionados de la etapa seleccionada con la selección de compresores en curso, para determinar si uno o más de los compresores necesitan ser activados o desactivados, según se indica en 322 en la figura 9. El programa comprueba entonces en 324 cada uno de los compresores que tengan que ser activados para determinar si el tiempo en que han estado desactivados es inferior al mínimo tiempo de desactivación. Si la prueba en 324 es positiva, no se satisfacen los requisitos del retardo de tiempo, de forma que la bandera de retardo de tiempo se fija en 1, según se indica en 326 en la figura 9. El programa comprueba entonces en 328 si el tiempo de activación de cualquier compresor a desactivar es inferior al tiempo de activación mínimo. Si la prueba en 328 es positiva, no se satisfacen los requisitos del retardo de tiempo, y la bandera de retardo de tiempo se ajusta a 1 según se indica en 326. Si ambas pruebas en 324 y en 328 son negativas, se habrán cumplido los requisitos del retardo de tiempo, de forma que la bandera de retardo de tiempo se configurará a 0, según se indica en 330 en la figura 9. El programa retorna entonces a la subrutina 144 de la figura 8.

En consecuencia, puede observarse que el programa 118 calcula una velocidad para el compresor de velocidad variable sin tener en cuenta cualquier cambio en las etapas de los compresores de velocidad fija. Esta variable se utiliza para sumar o restar compresores del sistema, y para ajustar la velocidad del compresor de velocidad variable, para adaptarse al sistema en tanto lo que sea posible para los requisitos de la demanda de refrigeración del sistema. La velocidad del compresor de velocidad variable se calcula como una función de una variable que indica la carga de refrigeración del sistema, tal como la presión de aspiración en el colector de entrada del compresor. La velocidad se calcula utilizando una ley de control convencional proporcional-integral-diferencial (o "PID"), basada en la diferencia en la presión de aspiración y una presión de objetivo que se varía como una función de la temperatura en los armarios refrigeradores. Para el control PID normal, se suma un término de aceleración que es sensible a la segunda derivada con respecto al tiempo de los cambios en la diferencia entre la presión detectada y la presión de objetivo. Adicionalmente, el coeficiente del término proporcional del controlador PID se hace variar en sí como una función de la diferencia entre la presión de aspiración y la presión en curso, de forma que el término igual al cuadrado de esta diferencia en las presiones sea introducido en el registro del control. En consecuencia, el sistema se hace mucho más sensible a los cambios bruscos en la demanda de refrigeración que en el arte previo.

Claims (15)

1. Un sistema de control de la capacidad (80) para su utilización en relación con un sistema de refrigeración comercial (10) que tiene al menos un armario refrigerador (12, 14, 16, 18), en el que el mencionado sistema de refrigeración incluye un sistema de compresores para comprimir el refrigerante, en el que el mencionado sistema de compresores incluye un compresor de velocidad variable (36) y múltiples compresores de velocidad fija (30, 32, 34) de diferentes capacidades, por lo que la capacidad del mencionado sistema puede ser controlada haciendo variar la velocidad del compresor de velocidad variable (36) y arrancando y parando uno o más de los compresores de velocidad fija (30, 32, 34), medios de detección de la carga (28, 60) para detectar una variable indicativa de la carga de refrigeración en el sistema, medios de cálculo (42) para comparar la mencionada variable con un valor de objetivo, y generar una señal de diferencia que varía de acuerdo con la diferencia entre la variable y el valor de objetivo, y generando una señal de control del compresor como una función de la señal diferencia que represente la capacidad del sistema (10) requerida por la carga del sistema, en el que los medios mencionados de cálculo (42) incluyen medios para la formación de una matriz de las capacidades de las combinaciones variables de los compresores de velocidad fija, y medios para seleccionar una capacidad de los compresores de velocidad fija del sistema, a partir de la mencionada matriz y para controlar la velocidad del mencionado compresor de velocidad variable (38), para proporcionar una capacidad de los compresores del sistema total aproximado, representada por la señal de control de los compresores y para mantener el compresor de velocidad variable dentro de un rango óptimo de velocidades.

2. Un sistema de control de la capacidad según la reivindicación 1, caracterizado además porque los medios de cálculo mencionados (42) calculan un rango de velocidades deseadas del mencionado compresor de velocidad variable y seleccionando la mencionada capacidad del compresor de velocidad variable del sistema, para mantener la velocidad del mencionado compresor de velocidad variable dentro de dicho rango.

3. Un sistema de control de la capacidad según la reivindicación 2, caracterizado además porque los mencionados medios de cálculo (42) incluyen medios para comprobar los compresores (30, 32, 34) proporcionando la capacidad de los compresores de velocidad fija seleccionada a partir de la mencionada matriz, para determinar si los compresores de velocidad fija seleccionados satisfacen los criterios de tiempo de funcionamiento predeterminados.

4. Un sistema de control de la capacidad según la reivindicación 1, caracterizado además porque los mencionados medios de cálculo (42) incluyen medios para calcular los límites superior e inferior de un rango de la capacidad de los compresores de velocidad fija (30, 32, 34) a seleccionar de la mencionada matriz, y porque los mencionados medios de selección seleccionan una combinación de compresores de velocidad fija a partir de la mencionada matriz dentro del mencionado rango.

5. Un sistema de control de la capacidad según la reivindicación 4, caracterizado además porque los mencionados medios de selección seleccionan la combinación de compresores en la mencionada matriz, teniendo una capacidad total próxima al promedio entre los mencionados límites superior e inferior.

6. Un sistema de control de la capacidad según la reivindicación 5, caracterizado además porque los mencionados medios de cálculo (42) incluyen medios para determinar si los compresores seleccionados en la mencionada matriz satisfacen unos criterios de tiempo de funcionamiento predeterminados, y medios de tiempo de funcionamiento para provocar que los mencionados medios de selección seleccionen otra combinación de compresores en la mencionada matriz si no se cumplen los mencionados criterios de tiempo de funcionamiento.

7. Un sistema de control de la capacidad según la reivindicación 6, caracterizado además porque los mencionados medios de tiempo de funcionamiento incluyen medios para determinar si un compresor en funcionamiento ha estado operativo durante un tiempo superior a un periodo de tiempo predeterminado, y medios para determinar si un compresor que no está en funcionamiento se desactivó durante un periodo predeterminado antes de arrancar o detener los mencionados compresores.

8. Un sistema de control de la capacidad según la reivindicación 1, caracterizado además porque los mencionados medios de cálculo (42) calculan la señal de control del compresor para controlar la capacidad del mencionado sistema como una función de la segunda derivada con respecto al tiempo de la mencionada señal diferencia.

9. Un sistema de control de la capacidad según la reivindicación 8, caracterizado además porque los mencionados medios de cálculo (42) calculan la mencionada señal de control del compresor como una función de la señal diferencia, la integral de la señal diferencia, y la primera derivada de la señal diferencia, así como también la mencionada segunda derivada de la señal diferencia.

10. Un sistema de control de la capacidad según la reivindicación 9, caracterizado además porque los mencionados medios de cálculo (42) calculan la mencionada señal de control del compresor también como una función del cuadrado de la señal diferencia.

11. Un sistema de control de la capacidad según la reivindicación 1, caracterizado además porque los mencionados medios de cálculo (42) calculan la mencionada señal de control del compresor para controlar la capacidad del mencionado sistema como una función de la señal diferencia y también como una función del cuadrado de la señal diferencia.

12. Un sistema de control de la capacidad según la reivindicación 8 ú 11, caracterizado además porque los mencionados medios de cálculo (42) incluyen medios para ajustar el valor de objetivo, y medios para multiplicar la mencionada integral de la señal diferencia por un factor que varía en función del valor de objetivo.

13. Un sistema de control de la capacidad según cualquiera de las reivindicaciones 1-12, caracterizado además porque la mencionada variable es la presión de entrada del compresor en el colector de aspiración (62).

14. Un sistema de control de la capacidad según la reivindicación 13, caracterizado además porque los mencionados medios de cálculo (42) ajustan el valor de objetivo como una función de la temperatura dentro del armario refrigerador (12, 14, 16, 18).

15. Un sistema de control de la capacidad según cualquiera de las reivindicaciones 1-12, caracterizado además porque la mencionada variable es la temperatura en el mencionado armario refrigerador (12, 14, 16, 18).