Hvac電動(dòng)機(jī)負(fù)載均衡的制作方法
【專利摘要】一種電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的方法包括監(jiān)測(cè)向所述電動(dòng)機(jī)供電的電源總線的電壓，基于所述監(jiān)測(cè)確定是否正發(fā)生或已經(jīng)發(fā)生電源故障，以及響應(yīng)于所述確定而降低所述電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行能力。
【專利說(shuō)明】HVAC電動(dòng)機(jī)負(fù)載均衡
[0001]發(fā)明背景
[0002]暖通空調(diào)(HVAC)系統(tǒng)可采用各種組件來(lái)達(dá)到期望的調(diào)節(jié)能力，例如，電動(dòng)機(jī)、弓丨擎、壓縮機(jī)等。通常，HVAC系統(tǒng)(諸如離心式冷卻系統(tǒng))采用離心式壓縮機(jī)，以通過(guò)工作流體的蒸汽壓縮來(lái)提供冷卻效果。離心式壓縮機(jī)可通過(guò)渦輪機(jī)、柴油發(fā)動(dòng)機(jī)、汽油發(fā)動(dòng)機(jī)、電動(dòng)機(jī)或任何其它旋轉(zhuǎn)裝置來(lái)提供動(dòng)力。應(yīng)理解，在旋轉(zhuǎn)裝置出現(xiàn)故障的情況下，離心式冷卻系統(tǒng)停止運(yùn)行。例如，在電動(dòng)離心式冷卻系統(tǒng)中，掉電或電源故障可能會(huì)使整個(gè)冷卻系統(tǒng)關(guān)閉。再者，在其它包括電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)HVAC系統(tǒng)中，掉電或電源故障也可能造成系統(tǒng)關(guān)閉。此夕卜，在一些電動(dòng)HVAC系統(tǒng)中，啟動(dòng)過(guò)程是一個(gè)可能會(huì)阻礙系統(tǒng)運(yùn)行的漫長(zhǎng)過(guò)程，該過(guò)程比實(shí)際電源故障或掉電的持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)得多。
[0003]發(fā)明簡(jiǎn)述
[0004]根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方案，電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的方法包括監(jiān)測(cè)向電動(dòng)機(jī)供電的電源總線的電壓，基于所述監(jiān)測(cè)確定是否正發(fā)生或已經(jīng)發(fā)生電源故障，以及響應(yīng)于確定是否正發(fā)生或已經(jīng)發(fā)生電源故障而降低電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行能力。
[0005]根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實(shí)施方案，系統(tǒng)包括系統(tǒng)控制器、與系統(tǒng)控制器通信的可變頻率驅(qū)動(dòng)(VFD)和與VFD通信的電動(dòng)機(jī)。根據(jù)示例性實(shí)施方案，VFD控制器被配置來(lái)監(jiān)測(cè)布置于其中的電源總線的電壓，以確定是否已經(jīng)發(fā)生或正發(fā)生電源故障，并且VFD被配置來(lái)響應(yīng)于確定正發(fā)生或已經(jīng)發(fā)生電源故障而降低電動(dòng)機(jī)的速度。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實(shí)施方案，HVAC系統(tǒng)包括HVAC系統(tǒng)控制器、與HVAC系統(tǒng)控制器通信的可變頻率驅(qū)動(dòng)(VFD)和與VFD通信的電動(dòng)機(jī)。根據(jù)示例性實(shí)施方案，HVAC系統(tǒng)控制器被配置來(lái)監(jiān)測(cè)布置在VFD內(nèi)的電源總線的電壓，以確定是否已經(jīng)發(fā)生或正發(fā)生電源故障，并且VFD被配置來(lái)響應(yīng)于HVAC系統(tǒng)控制器的確定而降低電動(dòng)機(jī)的速度。
[0007]附圖簡(jiǎn)述
[0008]在本說(shuō)明書(shū)的開(kāi)始處的權(quán)利要求書(shū)中尤其指出并明確要求被認(rèn)為是本發(fā)明的主題。從以下結(jié)合附圖進(jìn)行的詳細(xì)描述，本發(fā)明的前述和其它特征、優(yōu)點(diǎn)變得顯而易見(jiàn)，其中:
[0009]圖1描繪根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方案的HVAC系統(tǒng)；以及
[0010]圖2描繪根據(jù)示例性實(shí)施方案的HVAC電動(dòng)機(jī)控制的方法。
【具體實(shí)施方式】
[0011]如本文所公開(kāi)，本發(fā)明的示例性實(shí)施方案提供一種HVAC系統(tǒng)和運(yùn)行該系統(tǒng)的方法，這在發(fā)生完全或部分電源故障的情況下通過(guò)新穎的“穿越”方法來(lái)縮短系統(tǒng)的故障時(shí)間。示例性實(shí)施方案的技術(shù)效益包括在發(fā)生完全或部分電源故障后恢復(fù)電力時(shí)所需的完全啟動(dòng)序列的頻率上的降低。
[0012]轉(zhuǎn)向圖1，示出HVAC系統(tǒng)。系統(tǒng)100包括HVAC控制器101。HVAC控制器101可以是任何合適的控制器，其包括被配置來(lái)控制系統(tǒng)100的運(yùn)行的可編程邏輯處理設(shè)備。例如，HVAC控制器101可被配置來(lái)執(zhí)行如本文所述的HVAC電動(dòng)機(jī)控制的方法。[0013]系統(tǒng)100進(jìn)一步包括與HVAC控制器101通信的可變頻率驅(qū)動(dòng)(VFD) 102。VFD102可以是任何合適的VFD，其被配置來(lái)處理線路功率(例如，單相功率或多相功率)并且輸出可變頻率單相功率或多相功率輸出。VFD102可以包括通過(guò)通信介質(zhì)129與HVAC控制器101信號(hào)通信的VFD控制器121。VFD控制器121可以是任何合適的控制器，其被配置來(lái)控制由VFD102處理的功率的整流和逆變。VFD102可進(jìn)一步包括通過(guò)通信介質(zhì)126與VFD控制器121信號(hào)通信的門(mén)驅(qū)動(dòng)器122。門(mén)驅(qū)動(dòng)器122可以從VFD控制器121接收門(mén)控制信號(hào)，并且可處理這些信號(hào)以通過(guò)通信介質(zhì)127改變由逆變器124執(zhí)行的功率逆變的頻率。VFD102進(jìn)一步包括通過(guò)通信介質(zhì)130與HVAC控制器101信號(hào)通信的整流器123。HVAC控制器101可向VFD控制器和/或整流器123提供速度參照值和/或需求控制信號(hào)，以使得能夠通過(guò)VFD102實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)整流和負(fù)載控制。如圖所示，VFD102包括與整流器123和逆變器124通信的DC電源總線125。DC電源總線可以由VFD控制器121和HVAC控制器101中的一個(gè)或兩者分別通過(guò)線路128和104進(jìn)行監(jiān)測(cè)。因此，VFD控制器121或HVAC控制器101可感測(cè)DC電源總線125上的指示完全或部分電源故障的電壓中斷。再者，HVAC控制器101可可選地監(jiān)測(cè)通過(guò)通信介質(zhì)105輸入至VFD102的實(shí)際線路功率。因此，HVAC控制器101可感測(cè)輸入功率的指示可能的、即將發(fā)生的或?qū)嶋H的電源故障的電壓中斷。這可有益于早期檢測(cè)方法中的一些示例性實(shí)施方案以進(jìn)一步增加本發(fā)明的技術(shù)效益。
[0014]系統(tǒng)100進(jìn)一步包括與VFD102通信的電動(dòng)機(jī)103。電動(dòng)機(jī)103可被布置來(lái)旋轉(zhuǎn)HVAC組件、壓縮機(jī)或可由電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)的其它合適的組件(為了清楚起見(jiàn)而未示出)。應(yīng)理解，雖然示例性實(shí)施方案可被描述為適用于HVAC系統(tǒng)，但是可以許多方式對(duì)這些實(shí)施方案做出改變。例如，本文描述的HVAC控制的方法可以適用于采用DC總線向電動(dòng)機(jī)供電的任何系統(tǒng)。
[0015]下文中，結(jié)合圖2對(duì)根據(jù)示例性實(shí)施方案的HVAC電動(dòng)機(jī)運(yùn)行進(jìn)行更詳細(xì)地描述。根據(jù)圖2，在框201處，HVAC控制的方法200包括監(jiān)測(cè)VFD102的DC總線電壓。例如，在框202處，在發(fā)生完全或部分電源故障的情況下，HVAC控制器101和VFD控制器121的一個(gè)或兩者可確定是否已經(jīng)發(fā)生電源故障。應(yīng)注意，HVAC控制器101和/或VFD控制器121還可監(jiān)測(cè)輸入功率以確定是否已經(jīng)發(fā)生電源故障。在框203處，在發(fā)生電源故障的情況下，方法200包括確定現(xiàn)有的總線電壓。在框204處，在確定后，方法200包括基于所述總線電壓而降低HVAC系統(tǒng)100的能力(例如，向HVAC組件，諸如壓縮機(jī)提供動(dòng)力的電動(dòng)機(jī)的速度)。
[0016]例如，在發(fā)生電源故障期間，VFD102可能仍有足夠的電壓向電動(dòng)機(jī)103供電。根據(jù)DC總線125上的現(xiàn)有電壓，HVAC控制器101可以指示VFD控制器通過(guò)逆變器124 (例如，通過(guò)降低輸出至電動(dòng)機(jī)103的功率的頻率)來(lái)降低電動(dòng)機(jī)103的速度?？筛鶕?jù)基于現(xiàn)有的DC總線電壓的預(yù)定或理想范圍來(lái)降低電動(dòng)機(jī)103的速度，且因此降低HVAC系統(tǒng)100的運(yùn)行能力。這樣的范圍可在電場(chǎng)進(jìn)行調(diào)節(jié)或可基于有關(guān)降低的HVAC電動(dòng)機(jī)運(yùn)行功率排放的實(shí)證或?qū)嶒?yàn)數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行預(yù)配置。
[0017]在框205處，在降低HVAC系統(tǒng)100的能力后，方法200包括確定是否已經(jīng)恢復(fù)電力。在框201-202處，如果已經(jīng)恢復(fù)電力，則增加HVAC系統(tǒng)100的運(yùn)行能力并再次監(jiān)測(cè)總線電壓以確定是否發(fā)生電源故障。
[0018]應(yīng)注意，HVAC系統(tǒng)100的運(yùn)行能力可以增加到標(biāo)準(zhǔn)的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行能力。替代地，在可以對(duì)HVAC系統(tǒng)執(zhí)行維護(hù)或檢查的情況下，HVAC系統(tǒng)的運(yùn)行能力可以增加到降低的或稍微降低的能力。
[0019]返回到圖2，在框206處，如果尚未恢復(fù)電力，則方法200包括確定DC總線125的電壓是否低于預(yù)定或期望閾值。所述預(yù)定或期望閾值可以是電動(dòng)機(jī)不可能運(yùn)行的電壓，或者是電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行可能會(huì)對(duì)HVAC系統(tǒng)100的組件部分造成損害的電壓。在框207處，如果DC總線電壓低于所述閾值，則方法200包括關(guān)閉HVAC系統(tǒng)和電動(dòng)機(jī)。然而，如果電壓不低于所述閾值，則方法200包括通過(guò)HVAC系統(tǒng)能力上的逐漸、持續(xù)或定時(shí)降低(例如，框203-206)的持續(xù)迭代直到恢復(fù)電力或DC總線電壓下降至低于上述閾值。替代地，HVAC系統(tǒng)的運(yùn)行能力可維持在初始或隨后的降低能力值直到恢復(fù)電力或DC總線電壓下降至低于所述閾值。以此方式，HVAC系統(tǒng)運(yùn)行可執(zhí)行完全或部分電源故障的“穿越”，從而在DC總線電壓下降至低于所述閾值之前恢復(fù)電力的情況下降低長(zhǎng)長(zhǎng)的啟動(dòng)序列的頻率。
[0020]如上所述，本發(fā)明的示例性實(shí)施方案提供HVAC系統(tǒng)及運(yùn)行該系統(tǒng)的方法，HVAC系統(tǒng)克服了傳統(tǒng)系統(tǒng)的缺陷。本文描述的HVAC系統(tǒng)可以是離心式冷卻系統(tǒng)或者包括DC總線的任何其它合適的HVAC系統(tǒng)或電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，所述DC總線可以在可執(zhí)行電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的“穿越”時(shí)的完全或部分功率中斷期間提供剩余功率。
[0021]雖然僅結(jié)合了有限的實(shí)施方案對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述，但是應(yīng)該容易理解，本發(fā)明不局限于這些公開(kāi)的實(shí)施方案。相反，本發(fā)明可被修改以包含尚未描述的任何數(shù)量的變更、改變、替換或等同布置，但這些均符合本發(fā)明的精神和范圍。此外，雖然已經(jīng)描述了本發(fā)明的各種實(shí)施方案，但是應(yīng)該理解，本發(fā)明的方面可僅包括所描述的實(shí)施方案中的一些。因此，本發(fā)明不應(yīng)被認(rèn)為是受前述描述的限制，而是僅受隨附權(quán)利要求書(shū)的范圍的限制。
【權(quán)利要求】
1.一種電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的方法，其包括: 監(jiān)測(cè)向所述電動(dòng)機(jī)供電的電源總線的電壓； 基于所述監(jiān)測(cè)確定是否正發(fā)生或已經(jīng)發(fā)生電源故障；以及 響應(yīng)于所述確定而降低所述電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行能力。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其進(jìn)一步包括響應(yīng)于所述確定而確定所述電源總線的現(xiàn)有電壓，其中所述電動(dòng)機(jī)的所述降低的運(yùn)行能力是基于所述現(xiàn)有電壓。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中在發(fā)生電源故障的情況下，所述電動(dòng)機(jī)的所述降低的運(yùn)行能力是基于所述電動(dòng)機(jī)的預(yù)定放電率。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其進(jìn)一步包括確定是否已經(jīng)恢復(fù)電力，并且如果恢復(fù)電力，則增加所述電動(dòng)機(jī)的所述運(yùn)行能力。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中增加所述電動(dòng)機(jī)的所述運(yùn)行能力包括將所述電動(dòng)機(jī)的所述運(yùn)行能力增加到標(biāo)準(zhǔn)的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行能力或降低的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行能力之一。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其進(jìn)一步包括確定所述電源總線的所述現(xiàn)有電壓是否低于預(yù)定閾值，并且如果所述電源總線的所述現(xiàn)有電壓低于所述預(yù)定閾值，則關(guān)閉所述電動(dòng)機(jī)。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其進(jìn)一步包括確定所述電源總線的所述現(xiàn)有電壓是否低于預(yù)定閾值，并且如果所述電源總線的所述現(xiàn)有電壓不低于所述預(yù)定閾值，則持續(xù)定期地降低所述電動(dòng)機(jī)的所述運(yùn)行能力直到所述電源總線的所述現(xiàn)有電壓低于所述預(yù)定閾值。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其進(jìn)一步包括確定所述電源總線的所述現(xiàn)有電壓是否低于預(yù)定閾值，并且如果所述電源總線的所述現(xiàn)有電壓不低于所述預(yù)定閾值，則維持所述電動(dòng)機(jī)的所述降低的運(yùn)行能力直到所述電源總線的所述現(xiàn)有電壓低于所述預(yù)定閾值。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中確定是否正發(fā)生或已經(jīng)發(fā)生電源故障包括確定所述電源總線的所述電壓是否已減少到標(biāo)稱功率電平以下。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述電動(dòng)機(jī)是HVAC系統(tǒng)的組件。
11.一種系統(tǒng)，其包括: 系統(tǒng)控制器； 可變頻率驅(qū)動(dòng)(VFD)，其與所述系統(tǒng)控制器通信； 以及 電動(dòng)機(jī)，其與所述VFD通信； 其中所述VFD被配置來(lái)監(jiān)測(cè)布置`于其中的電源總線的電壓，以確定是否已經(jīng)發(fā)生或正發(fā)生電源故障，且其中所述VFD被配置來(lái)響應(yīng)于所述確定而降低所述電動(dòng)機(jī)的速度。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中所述電動(dòng)機(jī)的所述降低的速度是基于所述電源總線的所述電壓。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中所述VFD被進(jìn)一步配置來(lái)確定是否已經(jīng)恢復(fù)所述系統(tǒng)的電力，并且如果恢復(fù)電力，所述VFD被配置來(lái)增加所述電動(dòng)機(jī)的所述速度。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中所述VFD被進(jìn)一步配置來(lái)確定所述電源總線的所述電壓是否低于預(yù)定閾值，并且如果所述電源總線的所述電壓低于所述預(yù)定閾值，則所述VFD被配置來(lái)指示所述系統(tǒng)控制器關(guān)閉所述電動(dòng)機(jī)或系統(tǒng)。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中所述VFD被進(jìn)一步配置來(lái)確定所述電源總線的所述電壓是否低于預(yù)定閾值，并且如果所述電源總線的所述電壓不低于所述預(yù)定閾值，則所述VFD被配置來(lái)持續(xù)降低所述電動(dòng)機(jī)的所述速度直到所述電源總線的所述電壓低于所述預(yù)定閾值。
16.一種暖通空調(diào)(HVAC)系統(tǒng)，其包括: HVAC系統(tǒng)控制器； 可變頻率驅(qū)動(dòng)(VFD)，其與所述HVAC系統(tǒng)控制器通信；以及 電動(dòng)機(jī)，其與所述VFD通信； 其中所述HVAC系統(tǒng)控制器被配置來(lái)監(jiān)測(cè)布置在所述VFD內(nèi)的電源總線的電壓，以確定是否已經(jīng)發(fā)生或正發(fā)生電源故障，且其中所述VFD被配置來(lái)響應(yīng)于所述HVAC控制器的所述確定而降低所述電動(dòng)機(jī)的速度。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其中所述電動(dòng)機(jī)的所述降低的速度是基于所述電源總線的所述電壓。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其中所述HVAC系統(tǒng)控制器被進(jìn)一步配置來(lái)確定是否已經(jīng)恢復(fù)所述HVAC系統(tǒng)的電力，并且如果恢復(fù)電力，則所述HVAC系統(tǒng)控制器被配置來(lái)指示所述VFD增加所述電動(dòng)機(jī)的所述速度。
19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其中所述HVAC系統(tǒng)控制器被進(jìn)一步配置來(lái)確定所述電源總線的所述電壓是否低于預(yù)定閾值，并且如果所述電源總線的所述電壓低于所述預(yù)定閾值，則所述HVAC系統(tǒng)控制器被配置來(lái)關(guān)閉所述HVAC系統(tǒng)。
20.根據(jù)權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其中`所述HVAC系統(tǒng)控制器被進(jìn)一步配置來(lái)確定所述電源總線的所述電壓是否低于預(yù)定閾值，并且如果所述電源總線的所述電壓不低于所述預(yù)定閾值，則所述HVAC系統(tǒng)控制器被配置來(lái)指示所述VFD持續(xù)降低所述電動(dòng)機(jī)的所述速度直到所述電源總線的所述電壓低于所述預(yù)定閾值。
【文檔編號(hào)】H02P6/00GK103733502SQ201280039096
【公開(kāi)日】2014年4月16日 申請(qǐng)日期:2012年8月6日 優(yōu)先權(quán)日:2011年8月10日
【發(fā)明者】T.德 申請(qǐng)人:開(kāi)利公司