專利名稱：用于冷卻器系統(tǒng)的變速驅(qū)動(dòng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及用于冷卻器系統(tǒng)的變速驅(qū)動(dòng)器。更明確地，本發(fā)明涉及 用于變速冷卻器系統(tǒng)的具有升壓功能的變速驅(qū)動(dòng)器。
背景技術(shù)：
過(guò)去，冷卻器系統(tǒng)中用于驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)的電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)為從標(biāo)準(zhǔn)線(主要) 電壓和頻率運(yùn)轉(zhuǎn)，該電壓和頻率可從在其電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的設(shè)施的配電系統(tǒng)中得到。因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)被限制于基于電動(dòng)機(jī)的輸入頻率的一個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)速度，所以線電 壓和頻率的使用典型地將用于調(diào)制壓縮機(jī)的容量的選擇限制于像進(jìn)口導(dǎo)向葉片和滑閥那樣的較低效率的機(jī)械裝置。另外，如果電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度不等于 壓縮機(jī)的期望的運(yùn)轉(zhuǎn)速度，則在電動(dòng)機(jī)與壓縮機(jī)之間嵌入"提升"或"減低" 變速傳動(dòng)箱，以獲得壓縮機(jī)的期望的運(yùn)轉(zhuǎn)速度。接下來(lái)，開發(fā)了能夠改變提供給冷卻器系統(tǒng)的電動(dòng)機(jī)的頻率和電壓的變速驅(qū)動(dòng)器(VSD)。改變電動(dòng)機(jī)的輸入頻率和電壓的這種能力導(dǎo)致了能夠給冷 卻器系統(tǒng)的相應(yīng)壓縮機(jī)提供可變的輸出速度的電動(dòng)機(jī)。當(dāng)期望在低于完全負(fù) 載設(shè)計(jì)速度的一個(gè)速度的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，電動(dòng)機(jī)(和壓縮機(jī))的變速運(yùn)轉(zhuǎn)使得冷卻 器系統(tǒng)能夠利用在壓縮機(jī)的部分負(fù)載期間發(fā)生的效率。除了現(xiàn)有的能夠從三 相功率線直4妄運(yùn)轉(zhuǎn)的電動(dòng)機(jī)，如，感應(yīng)電動(dòng)機(jī)、或同步電動(dòng)機(jī)之外，變速驅(qū) 動(dòng)器的使用也允許冷卻器系統(tǒng)中需要其自身的電子驅(qū)動(dòng)器的其它種類的電動(dòng) 機(jī)的使用?，F(xiàn)有的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)型的VSD的一個(gè)局限性是在不造成過(guò)量的諧波電壓的 情況下，來(lái)自VSD的基本輸出電壓的幅度可能不大于輸入，或到VSD的電力 設(shè)施，線電壓的幅度。出現(xiàn)有關(guān)基本輸出電壓的這種限制是因?yàn)閂SD的整流 器僅提供具有等于大約提供給VSD的線線AC電壓的均方根(rms )值的1. 3 倍的幅度的DC電壓。如果要求固定伏特/赫茲比運(yùn)轉(zhuǎn)(也已知為常通量運(yùn)轉(zhuǎn))， 則變速驅(qū)動(dòng)器的輸出電壓的這種局限性限制傳統(tǒng)的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的最大速度為 相應(yīng)于以線電壓運(yùn)轉(zhuǎn)的電動(dòng)機(jī)的速度的一個(gè)速度。為了傳遞電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩水平，傳統(tǒng)的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)需要固定伏特/赫茲比運(yùn)轉(zhuǎn)。因而，為了獲得較大 的壓縮機(jī)速度，在電動(dòng)機(jī)和壓縮機(jī)之間必須結(jié)合"提升"傳動(dòng)裝置布置，以 增加驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)的電動(dòng)機(jī)的輸出旋轉(zhuǎn)速度。可選擇地，倘若電動(dòng)機(jī)能夠經(jīng)受住與這樣的高速運(yùn)轉(zhuǎn)關(guān)聯(lián)的旋轉(zhuǎn)力，能夠在超過(guò)其額定電壓和頻率的電壓和/ 或頻率運(yùn)轉(zhuǎn)較低額定電壓的電動(dòng)機(jī)?，F(xiàn)有的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)型的VSD的能力也局限制于提供能夠使它們經(jīng)受住輸入線電壓的暫時(shí)跌落的平穩(wěn)運(yùn)行(ride-through)能力。因?yàn)閂SD的變換器 不包含補(bǔ)償輸入線電壓跌落的設(shè)備，在全速運(yùn)轉(zhuǎn)，輸入線電壓跌落幾乎立即 反映在VSD的輸出電壓上。因?yàn)閂SD的輸出電壓依賴于DC環(huán)節(jié)電壓的幅度， 當(dāng)在接近于最大的速度運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，經(jīng)受這樣的數(shù)秒的暫時(shí)電壓跌落的能力因?yàn)?會(huì)受到限制，因而輸入電壓受到限制。另外，對(duì)來(lái)自VSD的輸出電壓的這種局限性限制了冷卻器系統(tǒng)中高速感 應(yīng)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)效率。用于在不存在"提升"傳動(dòng)裝置布置的情況下獲得較 快的壓縮機(jī)速度的高速電動(dòng)機(jī)受到限制，其原因是當(dāng)在最大運(yùn)轉(zhuǎn)速度可利用 降低的最大運(yùn)轉(zhuǎn)電壓時(shí)，設(shè)計(jì)有效的和低成本的電動(dòng)4幾更加困難。因此，所需要的是具有經(jīng)改善的平穩(wěn)運(yùn)行(ride-through)能力，并能 夠提供冷卻器系統(tǒng)中高速感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的低成本的、高效率的以及容易實(shí)現(xiàn)的 運(yùn)轉(zhuǎn)的電動(dòng)機(jī)的變速驅(qū)動(dòng)器。同樣所需要的是能夠驅(qū)動(dòng)設(shè)定功率為超過(guò)標(biāo)稱輸入線固定AC電壓的運(yùn) 轉(zhuǎn)電壓的電動(dòng)機(jī)的變速驅(qū)動(dòng)器。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例指向關(guān)于冷卻器系統(tǒng)的壓縮機(jī)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。驅(qū)動(dòng)系 統(tǒng)具有變速驅(qū)動(dòng)器和電動(dòng)機(jī)。變速驅(qū)動(dòng)器配置為接收處于固定的AC輸入電壓 的AC輸入電壓，并提供處于可變電壓和可變頻率的AC輸出功率。變速驅(qū)動(dòng) 器包括連接到提供AC輸入電壓的AC功率源的變換器級(jí)、連接到變換器級(jí)的 DC環(huán)節(jié)、和連接到DC環(huán)節(jié)的逆變器級(jí)。變換器級(jí)配置為將AC輸入電壓變換 為經(jīng)升壓的DC電壓。DC環(huán)節(jié)配置為濾波經(jīng)升壓的DC電壓并存儲(chǔ)來(lái)自變換器 級(jí)的能量。逆變器級(jí)配置為將來(lái)自DC環(huán)節(jié)的經(jīng)升壓的DC電壓變換成為具有 可變電壓和可變頻率的AC輸出功率。電動(dòng)機(jī)，優(yōu)選地為感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，連接到 逆變器級(jí)，并由逆變器級(jí)的輸出提供功率。電動(dòng)機(jī)可連接到冷卻器系統(tǒng)的壓縮機(jī)，以為壓縮機(jī)提供功率。變換器配置為通過(guò)在AC輸入電壓的跌落期間維持經(jīng)升壓的DC電壓水平而提供平穩(wěn)運(yùn)行(ride-through)容量。本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是通過(guò)省略電動(dòng)機(jī)和壓縮機(jī)之間的傳動(dòng)裝置而增加的系統(tǒng)效率和潛在的成本降低。本發(fā)明的另 一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是電動(dòng)機(jī)和逆變器損耗的降低。 本發(fā)明的另 一 個(gè)優(yōu)點(diǎn)是冷卻器系統(tǒng)的經(jīng)改善的可靠性。 本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是變速驅(qū)動(dòng)器的經(jīng)改善的輸入功率品質(zhì)。 本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是在輸入電壓跌落期間，變速驅(qū)動(dòng)器具有經(jīng)改善的平穩(wěn)、運(yùn)4亍(ride—through)能量。結(jié)合作為例子闡明本發(fā)明的原理的附圖，從下列優(yōu)選實(shí)施例的更加詳細(xì)的描述中，本發(fā)明的其它特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)很明顯。
圖1示意性地闡明本發(fā)明的一般系統(tǒng)配置。 圖2示意性地闡明本發(fā)明的變速驅(qū)動(dòng)器的實(shí)施例。 圖3示意性地闡明能夠與本發(fā)明一起使用的致冷系統(tǒng)。 圖4闡明本發(fā)明的變速驅(qū)動(dòng)器的一個(gè)實(shí)施例的電路圖。 無(wú)論何種情況下可能，遍及繪圖，將使用相同的參考數(shù)字指示相同或相 似的部分。
具體實(shí)施方式
圖1 一般闡明本發(fā)明的系統(tǒng)配置。AC功率源102將AC功率供給至變速 驅(qū)動(dòng)器(VSD) 104,其依次將AC功率供給至電動(dòng)才幾106。在本發(fā)明的另一個(gè) 實(shí)施例中，VSD 104能夠?yàn)椴恢挂粋€(gè)電動(dòng)機(jī)提供功率。電動(dòng)機(jī)106優(yōu)選地用 于驅(qū)動(dòng)致冷或冷卻器系統(tǒng)的相應(yīng)壓縮機(jī)(一般參見(jiàn)圖3)。 AC功率源1(^從在 站點(diǎn)所提供的AC功率電網(wǎng)或配電系統(tǒng)將單相或多相(例如，三相)固定電壓 和固定頻率AC功率提供給VSD 104。能夠直接從電力設(shè)施或者能夠從電力設(shè) 施和AC功率電網(wǎng)之間的 一個(gè)或多個(gè)變電站供給AC功率電網(wǎng)。依賴于相應(yīng)的 AC功率電網(wǎng)，AC功率源102能夠優(yōu)選地將在50Hz或60Hz的標(biāo)稱線頻率的三 相AC電壓或200V、 230V、 380V、 460V、或600V的標(biāo)稱線電壓供給至VSD 104。 將理解到，依賴于AC功率電網(wǎng)的配置，AC功率源102能夠給VSD 104提供任何適當(dāng)?shù)墓潭?biāo)稱線電壓或固定標(biāo)稱線頻率。另外，特別的站點(diǎn)能夠具有 能夠滿足不同的線電壓和線頻率的要求的多個(gè)AC功率電網(wǎng)。例如， 一個(gè)站點(diǎn)可以具有230 VAC的功率電網(wǎng)，以處理某些應(yīng)用，以及具有460 VAC的功率 電網(wǎng)，以處理其它應(yīng)用。VSD 104從AC功率源102接收具有特定的固定線電壓和固定線頻率的AC 功率，并在期望的電壓和期望的頻率將AC功率提供給電動(dòng)機(jī)106，該期望的 電壓和頻率兩者都能夠改變以滿足特別的要求。優(yōu)選地，VSD 104能夠?qū)C 功率提供給具有比從AC功率源102所接收到的固定電壓和固定頻率高的電壓 和頻率或者低的電壓和頻率的電動(dòng)機(jī)106。電動(dòng)機(jī)106可以具有比固定的AC 輸入電壓和頻率大的預(yù)定的額定電壓和頻率，然而額定電動(dòng)機(jī)電壓和頻率也 可以等于或低于固定AC輸入電壓和頻率。圖2示意性地闡明VSD 104的一個(gè) 實(shí)施例的一些組件。VSD 104能夠具有三級(jí)變換器級(jí)202、 DC環(huán)節(jié)級(jí)204 和逆變器級(jí)206。變換器202將來(lái)自AC功率源102的固定線頻率、固定線電 壓AC功率變換成為DC電壓。DC環(huán)節(jié)204濾波來(lái)自變換器202的DC電壓， 并提供像電容器和/或電感器那樣的能量存儲(chǔ)組件。最后，逆變器206將來(lái)自 DC環(huán)節(jié)204的DC電壓變換成為用于電動(dòng)才幾106的可變頻率、可變電壓的AC 功率。電動(dòng)機(jī)106優(yōu)選地為能夠以可變的速度驅(qū)動(dòng)的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)。感應(yīng)電動(dòng)機(jī) 能夠具有包括2個(gè)電極、四個(gè)電才及或六個(gè)電極的任何適當(dāng)?shù)碾姌O布置。感應(yīng) 電動(dòng)機(jī)用來(lái)驅(qū)動(dòng)負(fù)載，優(yōu)選地為如圖3中所示的壓縮機(jī)。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí) 施例中，本發(fā)明的系統(tǒng)和方法能夠用來(lái)驅(qū)動(dòng)致冷系統(tǒng)的壓縮機(jī)。圖3—般闡 明連接到致冷系統(tǒng)的本發(fā)明的系統(tǒng)。如圖3中所示，HVAC、致冷或液體冷卻器系統(tǒng)300包括壓縮機(jī)302、冷 凝器304、蒸發(fā)器306、和控制面板308?？刂泼姘?08能夠包括像模擬數(shù)字 U/D)轉(zhuǎn)換器、微處理器、非易失性存儲(chǔ)器、和接口板那樣的多種不同的組 件，以控制致冷系統(tǒng)300的運(yùn)轉(zhuǎn)?？刂泼姘?08能夠用于控制VSD 104和電 動(dòng)才幾106,以及冷卻器系統(tǒng)300的其它組件的運(yùn)轉(zhuǎn)。壓縮機(jī)302壓縮致冷劑蒸汽，并通過(guò)排放線將蒸汽傳遞至冷凝器304。 壓縮機(jī)302優(yōu)選地為離心式壓縮機(jī)，但是能夠是任何適當(dāng)類型的壓縮機(jī)，例 如，螺桿式壓縮機(jī)、活塞式壓縮機(jī)等等。由壓縮機(jī)302傳遞至冷凝器304的 致冷劑蒸汽進(jìn)入與流體(如，空氣或水)的熱交換關(guān)系，并且作為與流體的熱交換關(guān)系的結(jié)果，經(jīng)歷至致冷液體的相變。來(lái)自冷凝器304的冷凝液體致冷劑流經(jīng)膨脹裝置(未示出)至蒸發(fā)器306。蒸發(fā)器306包括關(guān)于冷卻負(fù)載的供給線和返回線的連接。次級(jí)液體，如， 水，乙烯、氯化鈣囟水或氯化鈉卣水，經(jīng)由返回線行進(jìn)到蒸發(fā)器306，并經(jīng) 由供給線退出蒸發(fā)器306。蒸發(fā)器306中的液體致冷劑進(jìn)入與次級(jí)液體的熱 交換關(guān)系，以降低次級(jí)液體的溫度。作為與次級(jí)液體的熱交換關(guān)系的結(jié)果， 蒸發(fā)器306中的致冷液體經(jīng)歷至致冷劑蒸汽的相變。蒸發(fā)器306中的蒸汽致 冷劑退出蒸發(fā)器306，并由吸入線返回至壓縮機(jī)302，以完成循環(huán)。將理解到 倘若獲得冷凝器304和蒸發(fā)器306中的致冷劑的適當(dāng)?shù)南嘧?，系統(tǒng)300中就 能夠使用冷凝器304和蒸發(fā)器306的任何適當(dāng)?shù)呐渲?。HVAC，致冷或液體冷卻器系統(tǒng)300能夠包括圖3中未示出的許多其它特 點(diǎn)。已經(jīng)有意地省略了這些特點(diǎn)，以便為了解釋說(shuō)明的方便而簡(jiǎn)化繪圖。此 外，盡管圖3闡明了如具有連接在單個(gè)致冷電路中的一個(gè)壓縮機(jī)的HVAC，致 冷或液體冷卻器系統(tǒng)300,將理解到，系統(tǒng)300能夠具有連接在一個(gè)或多個(gè) 致冷電路的每一個(gè)中的，由單個(gè)VSD或多個(gè)VSD提供功率的多個(gè)壓縮機(jī)。優(yōu)選地，控制面板、微處理器或控制器能夠給VSD 1G4提供控制信號(hào)， 以控制VSD104 (且從而電動(dòng)機(jī)106)的運(yùn)轉(zhuǎn)，以便依賴于由控制面板所接收 到的特定的傳感器讀數(shù)，而提供關(guān)于VSD 104和電動(dòng)機(jī)106的最佳的運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè) 置。例如，在圖3的致冷系統(tǒng)300中，控制面板308能夠調(diào)節(jié)VSD 104的輸 出電壓和頻率，以相應(yīng)于致冷系統(tǒng)中的變化條件，即，為了獲得電動(dòng);f幾106 的期望的運(yùn)轉(zhuǎn)速度以及壓縮機(jī)302的期望的負(fù)載輸出，響應(yīng)壓縮機(jī)302中增 加或減少負(fù)載條件，控制面板308能夠增加或減少VSD 104的輸出電壓和頻 率。返回參考圖2,變換器202為具有絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)的脈寬 調(diào)制的升壓整流器，以給DC環(huán)節(jié)204提供經(jīng)升壓的DC電壓，以便從VSD104 獲得大于VSD 104的輸入電壓的輸出電壓。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，VSD 104 能夠提供大于提供給VSD 104的固定輸入電壓的最大輸出電壓，和大于提供 給VSD104的固定輸入頻率的最大輸出頻率。此外，將理解到，只要VSD104 能夠給電動(dòng)機(jī)106提供適當(dāng)?shù)妮敵鲭妷汉皖l率，VSD 104就能夠結(jié)合與圖2 中所示的那些不同的組件。除了給DC環(huán)節(jié)204提供經(jīng)升壓的DC電壓以外，變換器202還能夠控制從AC功率源102所吸取的電流波形的形狀和相角，以改善VSD 104的輸入功 率品質(zhì)。能夠通過(guò)評(píng)估兩個(gè)特征來(lái)確定輸入功率的品質(zhì)。 一個(gè)特征是從AC功 率源102所吸取的電流的波形的形狀，在波形形狀越靠近或接近理想的正弦 曲線的地方，輸入功率的品質(zhì)越好。另一個(gè)特征是輸入功率的功率因素，即， 所供給的AC輸入電壓與從AC功率源102所吸取的電流的基本諧波分量之間 的相角的余弦，在功率因素越靠近或接近一的地方，輸入功率的品質(zhì)越好。 變換器202能夠控制從AC功率源102所吸取的電流波形的形狀和相角，以致 波形的形狀為正弦曲線，且大致與AC輸入電壓同相。因而，變換器202使得 VSD 104能夠具有經(jīng)改善的輸入功率品質(zhì)。此外，變換器202能夠用來(lái)在AC輸入電壓的降低，也稱為電壓跌落期間 改善VSD 104的平穩(wěn)運(yùn)行(ride-through)能力。能夠控制變換器202,以 為DC環(huán)節(jié)204提供基本上獨(dú)立于并大于AC輸入電壓的峰值的期望的或預(yù)定 的輸出電壓。通過(guò)提供不依賴于AC輸入電壓的DC電壓，變換器202 (和VSD 104)不受AC輸入電壓的電壓跌落的影響，并從而為VSD 104提供經(jīng)改善的 平穩(wěn)運(yùn)行(ride-through)性能。即使AC輸入電壓已跌落，變換器202也能 夠繼續(xù)為DC環(huán)節(jié)204提供期望的DC電壓。變換器202的這種平穩(wěn)運(yùn)行 (ride-through )能力使得VSD 104在AC輸入電壓跌落的時(shí)期期間能夠繼續(xù) 運(yùn)轉(zhuǎn)而不中斷。圖4示出關(guān)于VSD 104的一個(gè)實(shí)施例的電路圖。在VSD 104的這個(gè)實(shí)施 例中，來(lái)自三相AC功率源102的^T入線連接到用來(lái)平滑VSD 104的相應(yīng)線中 的電流的電感器434。然后將電感器434的每一個(gè)的輸出提供給變換器202， 以將AC輸入電壓的每相變換為DC功率。另外，VSD 104能夠包括圖4中未 示出的位于電感器434的上游的另外的組件。例如，能夠包括電路斷路器， 當(dāng)過(guò)量的電流、電壓或功率提供給VSD 104時(shí)，該電路斷路器能夠從AC功率 源102斷開VSD 104。能夠包括預(yù)先充電電阻器和接觸器，以緩慢地給DC環(huán) 節(jié)電容器充電。最后，響應(yīng)每條線中的過(guò)量的電流，能夠使用關(guān)于每條線的 保險(xiǎn)絲來(lái)斷開VSD l(H的那個(gè)輸入相或線。變換器模塊2Q2優(yōu)選地包括三對(duì)(對(duì)于每個(gè)輸入相來(lái)說(shuō)一對(duì))功率開關(guān) 或晶體管430。變換器模塊202也包括相應(yīng)的控制接線(為簡(jiǎn)單起見(jiàn)未示出), 以控制功率開關(guān)430的開關(guān)轉(zhuǎn)換。在變換器模塊202的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中， 功率開關(guān)為由脈寬調(diào)制技術(shù)所控制的IGBT功率開關(guān)，以產(chǎn)生DC環(huán)節(jié)所期望的輸出電壓。優(yōu)選地，變換器 ^莫塊202能夠如升壓整流器一樣運(yùn)轉(zhuǎn)，以給DC環(huán)節(jié)204提供經(jīng)升壓的DC電]￡,以便從VSD 104獲得大于VSD 104的輸入電壓的基本輸出電壓。也可以并聯(lián)地配置多個(gè)變換器模塊，以增加變換器的電 、-六^匕+并聯(lián)至變換器202的輸出的是DC環(huán)節(jié)204。這個(gè)實(shí)施例中的DC環(huán)節(jié)204 包括電容器420和電阻器422,以濾波DC功率并存儲(chǔ)來(lái)自DC總線412的能 量。電阻器能夠起電壓平衡裝置的作用，以在電容器組之間維持大致相等的 DC環(huán)節(jié)電壓。電阻器也能夠起電荷損耗裝置的作用，以當(dāng)從AC功率源102 移除功率時(shí)，放電電容器組中所存儲(chǔ)的電壓。同樣連接至DC總線412的是逆 變器部分206，其將DC總線412上的DC功率變換為用于電動(dòng)機(jī)106的三相 AC功率。在圖4中所示的實(shí)施例中，使用一個(gè)逆變器部分或模塊206來(lái)驅(qū)動(dòng) 單個(gè)電動(dòng)機(jī)。然而，能夠添加另外的逆變器模塊206以驅(qū)動(dòng)另外的電動(dòng)機(jī)， 并且另外的逆變器模塊將具有與圖4中所示的逆變器模塊206類似的電路表 示。逆變器模塊206包括三對(duì)(對(duì)于每個(gè)輸出相來(lái)說(shuō)一對(duì))絕緣柵雙極型晶 體管(IGBT)功率開關(guān)426和二極管。逆變器模塊206也包括相應(yīng)的控制接 線，以控制IGBT功率開關(guān)430的開關(guān)轉(zhuǎn)換。通過(guò)使用調(diào)制方案，從逆變器模塊206獲得期望的AC電壓和頻率，在"導(dǎo) 通"或激活的狀態(tài)與"截止"或解激活的狀態(tài)選擇性地轉(zhuǎn)換逆變器模塊206 中的IGBT功率開關(guān)426的每一個(gè)，逆變器模塊206將DC總線412上的DC電 壓變換為三相AC電壓。基于調(diào)制方案，控制面板308將門信號(hào)或開關(guān)信號(hào)提 供給IGBT功率開關(guān)426,以在"導(dǎo)通"狀態(tài)與"截止，，狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換IGBT 功率開關(guān)426。當(dāng)開關(guān)信號(hào)為"高"，即，邏輯l時(shí)，IGBT功率開關(guān)426優(yōu)選 地處于"導(dǎo)通'，狀態(tài)，并且當(dāng)開關(guān)信號(hào)為"低"，即，邏輯O時(shí)，IGBT功率 開關(guān)4M處于"截止"狀態(tài)。然而，將理解到IGBT功率開關(guān)430的激活和解 激活能夠基于開關(guān)信號(hào)的相反的狀態(tài)。通過(guò)用變換器202提供經(jīng)升壓的DC電壓給DC環(huán)節(jié)204,降低了進(jìn)入逆 變器206的DC和RMS電流的幅度，對(duì)于給定的系統(tǒng)功率等級(jí)，該逆變器電流 近似地反比例于逆變器206的DC輸入電壓。對(duì)于給定的基本輸出電壓，逆變 器電流的這種降低致使VSD 104的逆變器損耗的降低。VSD 104中的逆變器 損耗的降低致使冷卻器系統(tǒng)300的效率的增加。最后，VSD 104的基本獨(dú)立于VSD的標(biāo)稱AC輸入電壓和標(biāo)稱AC輸入頻 率，調(diào)節(jié)由VSD 104所傳遞至電動(dòng)機(jī)的最大輸出電壓和最大輸出頻率兩者的 能力，允許在多種國(guó)外的和國(guó)內(nèi)的功率電網(wǎng)上運(yùn)轉(zhuǎn)VSD 104，而不需要關(guān)于 不同的功率源來(lái)改變電動(dòng)才幾106或VSD 104。盡管已經(jīng)參考優(yōu)選的實(shí)施例描述了本發(fā)明，本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解到可 以作各種各樣的改變，并且可以用等同物替換其元素，而不背離本發(fā)明的范 圍。另外，可以作許多更改，以適應(yīng)本發(fā)明的教義的特別的情形或材料，而 不背離其本質(zhì)范圍。因此，其意謂著本發(fā)明并不局限于作為實(shí)施這個(gè)發(fā)明所 期望的最好的模式而公開的特別的實(shí)施例，而是本發(fā)明將包括落于附屬權(quán)利 要求的范圍內(nèi)的所有實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.一種用于冷卻器系統(tǒng)的壓縮機(jī)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，所述驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括變速驅(qū)動(dòng)器，所述變速驅(qū)動(dòng)器配置為接收處于固定的AC輸入電壓的AC輸入電壓，并提供處于可變電壓和可變頻率的AC輸出功率，所述變速驅(qū)動(dòng)器包括連接到提供所述AC輸入電壓的AC功率源的變換器級(jí)，所述變換器級(jí)配置為將所述AC輸入電壓變換為經(jīng)升壓的DC電壓；連接到所述變換器級(jí)的DC環(huán)節(jié)，所述DC環(huán)節(jié)配置為濾波并存儲(chǔ)來(lái)自所述變換器級(jí)的所述經(jīng)升壓的DC電壓；和連接到所述DC環(huán)節(jié)的逆變器級(jí)，所述逆變器級(jí)配置為將來(lái)自所述DC環(huán)節(jié)的所述經(jīng)升壓的DC電壓變換成為具有所述可變電壓和所述可變頻率的所述AC輸出功率；和連接到所述逆變器級(jí)并由來(lái)自所述逆變器級(jí)的所述AC輸出功率提供功率的電動(dòng)機(jī)，所述電動(dòng)機(jī)可連接到所述冷卻器系統(tǒng)的壓縮機(jī)，以為所述壓縮機(jī)提供功率；其中所述變換器級(jí)配置為當(dāng)所述AC輸入電壓降低為在所述固定的AC輸入電壓之下時(shí)，維持大于所述輸入的AC輸入電壓的經(jīng)升壓的DC電壓。
2. 如權(quán)利要求1所述的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其中所述經(jīng)升壓的DC電壓為大于所 述固定AC輸入電壓的均方根值的1. 3倍的DC電壓。
3. 如權(quán)利要求1所述的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其中所述變換器級(jí)包括 連接到AC功率源的整流器；和連接到所迷整流器的DC-DC升壓變換器，所述DC-DC升壓變換器配置并 部署為給所述DC環(huán)節(jié)提供所述經(jīng)升壓的DC電壓。
4. 如權(quán)利要求1所述的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其中所述變換器級(jí)包括具有絕緣柵雙 極型晶體管的脈寬調(diào)制升壓整流器。
5. 如權(quán)利要求1所述的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其中所述電動(dòng)機(jī)具有大于所述固定的 AC輸入電壓的額定電壓。
6. 如權(quán)利要求1所述的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其中所述變換器級(jí)配置為控制乂人所述 AC功率源所吸取的電流波形為具有大致的正弦曲線形狀并基本與所述固定的 AC輸入電壓同相。
7. 如權(quán)利要求1所述的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其中所述變換器級(jí)配置為基本獨(dú)立于所述固定的AC輸入電壓，給所述DC環(huán)節(jié)提供所述經(jīng)升壓的DC電壓，從而允 許所述變速驅(qū)動(dòng)器在所述固定的AC輸入電壓降低的期間內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)預(yù)定時(shí)間。
8. 如權(quán)利要求1所述的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其中所述逆變器級(jí)配置為響應(yīng)在所述 DC環(huán)節(jié)所出現(xiàn)的所述經(jīng)升壓的DC電壓，減小DC電流的幅度，從而降低所述 變速驅(qū)動(dòng)器中的逆變器損耗。
9. 如權(quán)利要求1所述的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其中所述電動(dòng)機(jī)配置為響應(yīng)大于所述 固定的AC輸入電壓的所述可變電壓，而具有減小的幅度的詣S值的電動(dòng)機(jī)電 流，/人而降〗氐所述電動(dòng)才幾的電動(dòng)枳4員井毛。
10. 如;f又利要求1所述的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其中所述電動(dòng)^/l為感應(yīng)電動(dòng)才幾。
11. 一種冷卻器系統(tǒng)，包括連接在閉合致冷環(huán)路中的壓縮機(jī)、冷凝器、和蒸發(fā)器；連接至所述壓縮機(jī)的電動(dòng)機(jī)，以為所述壓縮機(jī)提供功率；和連接至所述電動(dòng)機(jī)的變速驅(qū)動(dòng)器，所述變速驅(qū)動(dòng)器配置為接收處于固定 的AC輸入電壓和固定的輸入頻率的AC輸入功率，并給所述電動(dòng)機(jī)4是供處于 可變電壓和可變頻率的輸出功率，所述可變電壓具有幅度大于所述固定的AC 輸入電壓的最大電壓，以及所述可變頻率具有大于所述固定的輸入頻率的最 大頻率，所述變速驅(qū)動(dòng)器包括連接到提供所述AC輸入功率的AC功率源的變換器級(jí)，所述變換器級(jí)配置為將所述AC輸入電壓變換為經(jīng)升壓的DC電壓，所述經(jīng)升壓的DC電壓大于所述固定的AC輸入電壓；連接到所述變換器級(jí)的DC環(huán)節(jié)，所述DC環(huán)節(jié)配置為濾波所述經(jīng)升壓的DC電壓并存儲(chǔ)來(lái)自所述變換器級(jí)的能量；和連接到所述DC環(huán)節(jié)的逆變器級(jí)，所述逆變器級(jí)配置為將來(lái)自所述DC環(huán)節(jié)的所述經(jīng)升壓的DC電壓變換成為具有所述可變電壓和所述可變頻率的用于所述電動(dòng)機(jī)的所述輸出功率。
12. 如權(quán)利要求11所述的冷卻器系統(tǒng)，其中所述經(jīng)升壓的DC電壓為大 于所述固定AC輸入電壓的均方根值的1. 3倍的DC電壓。
13. 如權(quán)利要求11所述的冷卻器系統(tǒng)，其中所述變換器級(jí)包括 連接到AC功率源的整流器；和連接到所述整流器的DC-DC升壓變換器，所述DC-DC升壓變換器配置并部署為給所述DC環(huán)節(jié)提供所述經(jīng)升壓的DC電壓。
14. 如權(quán)利要求11所述的冷卻器系統(tǒng)，其中所述變換器級(jí)包括具有絕緣柵雙極型晶體管的脈寬調(diào)制升壓整流器。
15. 如權(quán)利要求11所述的冷卻器系統(tǒng)，其中所述電動(dòng)機(jī)具有大于所述固 定的AC輸入電壓的額定電壓。
16. 如權(quán)利要求11所述的冷卻器系統(tǒng)，其中所述變換器級(jí)配置為控制從 所述AC功率源所吸取的電流波形為具有大致的正弦曲線形狀并基本與所述 固定的AC輸入電壓同相。
17. 如權(quán)利要求11所述的冷卻器系統(tǒng)，其中所述變換器級(jí)配置為基本獨(dú) 立于所述固定的AC輸入電壓，給所述DC環(huán)節(jié)提供所述經(jīng)升壓的DC電壓，從 而允許所述變速驅(qū)動(dòng)器在所述固定的AC輸入電壓降低的期間內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)預(yù)定時(shí) 間。
18. 如權(quán)利要求11所述的冷卻器系統(tǒng)，其中所述電動(dòng)機(jī)配置為響應(yīng)幅度 大于所述固定的AC輸入電壓的所述可變電壓，而具有減小的幅度的RMS值的 電動(dòng)機(jī)電流，從而降低所述電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)機(jī)損耗。
19. 如權(quán)利要求11所述的冷卻器系統(tǒng)，其中所述逆變器級(jí)配置為響應(yīng)在 所述DC環(huán)節(jié)所出現(xiàn)的所述經(jīng)升壓的DC電壓，減小DC電流的幅度，從而降低 所述變速驅(qū)動(dòng)器中的逆變器損耗。
20. 如權(quán)利要求11所述的冷卻器系統(tǒng)，其中所述電動(dòng)機(jī)為感應(yīng)電動(dòng)機(jī)。
全文摘要
為由感應(yīng)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的冷卻器系統(tǒng)提供具有升壓變換器的變速驅(qū)動(dòng)器。升壓變換器能夠?yàn)榫o跟有升壓DC/DC變換器或三相脈寬調(diào)制升壓變換器的二極管或可控硅整流器。升壓變換器給DC環(huán)節(jié)提供經(jīng)升壓的電壓，其致使由變速驅(qū)動(dòng)器的逆變器將經(jīng)升壓的電壓施加于感應(yīng)電動(dòng)機(jī)。
文檔編號(hào)H02M7/00GK101218738SQ200680024852
公開日2008年7月9日 申請(qǐng)日期2006年5月5日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月6日
發(fā)明者伊凡·杰德里克, 哈羅德·R·施內(nèi)茨卡 申請(qǐng)人:約克國(guó)際公司