本發(fā)明涉及電力電子和電動發(fā)動機領域。更具體地，本發(fā)明描述了在電力電路中的諧波含量校正系統(tǒng)、用于控制電動發(fā)動機的系統(tǒng)和用于制冷的壓縮機。本發(fā)明的系統(tǒng)提供了對電抗部件(L)的保護并避免其過大。本發(fā)明在壓縮機的電動發(fā)動機的控制中特別有用。

背景技術：

目前，各種類型的電動發(fā)動機(通常為交流發(fā)動機)使用稱為頻率變換器的裝置來控制發(fā)動機，例如速度控制、啟動和其它參數(shù)。

然而，變換器具有非線性的電壓和電流函數(shù)，即它們不遵從直線。非線性元件作用在它們的電力網(wǎng)絡上，以大量的低階諧波對其產生污染，使電源失真并導致電力質量的降低和配電網(wǎng)絡的超尺寸。

由于電流和電壓失真的影響，可能存在設備中的電損耗的增加及其部件(電纜、變壓器、電容器組、發(fā)動機等)的過熱，以及功率因數(shù)、額定功率的減小。考慮到這些情況，在網(wǎng)絡的輸入處添加諸如電感器之類的電抗元件以提供諧波含量的減少。

電力系統(tǒng)可以是吸收和耗散電力的任何類型的電動發(fā)動機、冰箱、壓縮機和/或其它裝置。具體地，在高電力耗散電路中，高電流通過所述電感器，該電感器以熱的形式耗散大量的能量。為了即使對于瞬態(tài)狀態(tài)也保持電感器的電感特性的該電感器的尺寸直接影響電感器芯，并且因此影響電感器尺寸和能量耗散。因此，電感器在電路中占據(jù)更大的空間，使其昂貴、笨重和/或非常龐大，經常使得器材在經濟上不合算或導致更高的能量消耗。

本發(fā)明提供了對這些問題的解決方案。從所審閱的文獻中，在本發(fā)明人的眼中，沒有發(fā)現(xiàn)預期或暗示本發(fā)明的教導的文獻，所以這里提出的解決方案從現(xiàn)有技術來看具有新穎性和創(chuàng)造性。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在從用于校正電力系統(tǒng)中的電流諧波含量的系統(tǒng)解決現(xiàn)有技術中的問題，該系統(tǒng)的特征在于，它包括與一個較小電抗元件(L)相關聯(lián)的至少一個開關裝置(M)，保護所述電感器并避免其尺寸過大。該開關旨在保護電感器不在其操作極限之外操作。例如，當電流或功率超過其極限時。這種保護便于適合于穩(wěn)態(tài)操作的電感器的設計和使用。這還提供了具有比常規(guī)電感器更小的尺寸、重量和成本的系統(tǒng)。

所有要求保護的上下文共有的發(fā)明概念涉及一種電動發(fā)動機控制系統(tǒng)，該電動發(fā)動機控制系統(tǒng)通過保護用于減少諧波含量的第一電抗部件(L)的(M)，來避免第一電抗部件(L)的過載和尺寸過大，使得該第一電抗部件(L)操作在狀態(tài)條件(21)中而不尺寸過大。

本發(fā)明的目的之一是一種用于校正電力電路中的電流的諧波含量的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括與電抗元件(L)相關聯(lián)的開關裝置(M)。

本發(fā)明的另一個目的是一種用于控制電動發(fā)動機的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括用于校正諧波電流含量的電路，該電路設置有與電抗元件(L)相關聯(lián)的開關裝置(M)。

本發(fā)明的另一個目的是提供一種制冷壓縮機，該制冷壓縮機包括具有用于校正電流諧波含量的電路的電動發(fā)動機控制系統(tǒng)，該電路包括與電抗元件(L)相關聯(lián)的開關裝置(M)。

本發(fā)明的這些和其他目的將容易地為本領域技術人員和對本領域感興趣的公司所理解，并且將在下面的描述中為了它們的再現(xiàn)而被充分詳細地描述。

附圖說明

呈現(xiàn)以下附圖以便更好地定義和闡明本專利申請的內容：

圖1示出了本發(fā)明中所示的系統(tǒng)的一個實施例的圖。

圖2示出在第一電抗元件(L)和開關裝置(M)中流動的比較性電流圖以及控制器(10)的操作圖。

具體實施方式

在連接到電力系統(tǒng)的各種應用中，電動發(fā)動機在其消耗電流上具有變化，即，所述發(fā)動機使用操作電流，并且在某一時刻，其需要更多的功率，從而導致電流的增加。這種增加是暫時的，并且通常具有短的持續(xù)時間。

本發(fā)明提供了一種用于校正電力系統(tǒng)中的電流諧波含量的系統(tǒng)，該系統(tǒng)的特征在于，它包括尺寸被設置成以工作周期操作的電感器，該電感器被開關裝置(M)保護，這允許電感器具有比常規(guī)電感器更小的尺寸、重量和成本。

本發(fā)明的目的之一是一種用于校正電力電路中的諧波電流含量的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括與電抗元件(L)相關聯(lián)的開關裝置(M)。

在一個實施例中，所述系統(tǒng)包括：

a.至少一個研磨系統(tǒng)(grinding system)；

b.用于減少諧波含量的至少一個第一電抗元件(L)；

c.至少一個第二電抗元件(C_p)；

d.與所述第一電抗元件(L)相關聯(lián)的至少一個開關裝置(M)；

e.與所述開關裝置(M)相關聯(lián)的至少一個控制器；和

f.用于發(fā)動機控制的至少一個轉換器。

在一個實施例中，所述第一電抗元件是電感器。在一個實施例中，所述開關裝置是繼電器、邏輯開關、定時器、MOSFET或其組合。在一個實施例中，所述轉換器是頻率變換器。

在一個實施例中，控制系統(tǒng)對來自電源13的信號進行整流，將經整流的信號引導到第二電抗元件(C_p)，并且將其轉發(fā)到變換器(11)。根據(jù)信號(該信號可以是時間、由于電壓的增加而產生的電信號或與最大負載狀態(tài)的出現(xiàn)相關的其他信號)，開關裝置(M)被致動，使得電流不通過電感器(L)。當開關裝置(M)被停用時，電流通過電感器(L)。

本發(fā)明的另一個目的是一種用于控制電動發(fā)動機的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括用于校正諧波電流含量的電路，該電路設置有與電抗元件(L)相關聯(lián)的開關裝置(M)。

本發(fā)明的另一個目的是一種制冷壓縮機，該制冷壓縮機包括具有用于校正電流諧波含量的電路的電動發(fā)動機控制系統(tǒng)，該電路包括與電抗元件(L)相關聯(lián)的開關裝置(M)。

在一個實施例中，壓縮機具有可變的容量。在一個實施例中，壓縮機具有電感器(L)，該電感器(L)在壓縮機的下拉周期(10)期間由于開關裝置(M)的致動而不接收電流，從而除了其他優(yōu)點之外，還使得旋轉式壓縮機在高于當不使用與開關裝置相關聯(lián)的電感器時獲得的最大負載的最大負載處操作。

本發(fā)明的系統(tǒng)可應用于各種電力系統(tǒng)，例如電動發(fā)動機-包括用于制冷的壓縮機發(fā)動機。

例如，在制冷壓縮機中使用的電動發(fā)動機經歷兩個周期：下拉周期(10)和狀態(tài)(regimen)周期(11)(或正常的操作周期)。下拉周期10在于根據(jù)期望溫度降低冰箱的溫度，下拉周期10出現(xiàn)在冰箱首次啟動時或當冰箱長時間關閉時。因此，在冰箱的操作期間不會出現(xiàn)下拉周期(10)。然而，這樣的周期需要高功率和強電流，這通常意味著用于電流的諧波含量校正的電感器過大。

出于便于理解本發(fā)明的發(fā)明概念的唯一目的在本發(fā)明一些實施例中呈現(xiàn)以下示例，并且這些示例不應被解釋為限制本發(fā)明的范圍。

示例1-用于校正制冷壓縮機中的電力電路中的電流的諧波含量的系統(tǒng)

本發(fā)明提供了包括電感器(L)作為電抗元件的電力電路中的諧波含量校正系統(tǒng)。所述電感器的芯被設置為減小的尺寸，然而滿足在正常負載狀態(tài)下的電流的要求。在該實施例中，當狀態(tài)是滿載或下拉(10)時，也出現(xiàn)最大發(fā)動機操作溫度。在該實施例中，電感器(L)由于保護電感器的開關裝置(M)的致動而不接收電流。這樣，電感器的尺寸適于在可變容量壓縮機的正常狀態(tài)下操作。

參考圖1，將理解的是，在本發(fā)明的該實施例中，由于研磨系統(tǒng)(12)、第一電抗元件(L)、第二電抗元件(C_p)、開關裝置(M)、控制系統(tǒng)(10)和變換器(11)的組合，而避免了第一電抗元件(L)的過載和過大。

研磨系統(tǒng)(12)互連到交流電源(13)，該交流電源是電網(wǎng)本身。研磨系統(tǒng)12通過將來自源13的交流信號轉換為DC信號來對其進行整流。第二電抗元件(C_p)與研磨系統(tǒng)(12)和變換器(11)相關聯(lián)，使得第二電抗元件(C_p)用作頻率濾波器。

第一電抗元件(L)與第二電抗元件(C_p)和變換器(11)相關聯(lián)。在一個實施例中，這樣的電抗元件(L)是電感器。因此，所述電感器(L)被布置為減少變換器(11)和電網(wǎng)(13)中的電抗元件(C_p)的電流、諧波含量的影響。

在許多應用中，電動發(fā)動機表現(xiàn)出在其電流消耗中的變化，即，所述發(fā)動機使用操作電流，并且在很少的時刻，它需要更多的功率，從而導致電流的增加，其中這種增加是暫時的并且具有短的持續(xù)時間。為了避免所述電感器(L)因為其尺寸要承受該電流增加而具有非常大的幾何形狀，以及為了避免出現(xiàn)電感器(L)的過載，開關裝置(M)與所述電感器(L)相關聯(lián)，使得兩者并聯(lián)連接?？刂破?10)與所述開關裝置(M)相關聯(lián)。

在一個實施例中，所述開關裝置(M)選自：繼電器、邏輯開關、定時器、MOSFET或其組合。

控制器(10)被配置為驅動開關裝置(M)，這可以以多種方式實現(xiàn)。在一個實施例中，驅動如下給出：超過預定時間、發(fā)信號給恒溫器、給系統(tǒng)通電、發(fā)動機扭矩、變換器功率或與電動發(fā)動機的周期或來自冰箱的下拉(20)的開始和/或結束相關聯(lián)的任何信號。在一個實施例中，控制器10從讀取變換器11的功率檢測下拉周期20的開始，因為當冷卻器進入下拉周期20時，同樣需要更多的功率。因此，在控制器10檢測到變換器11的功率超過預定值時，控制器10向開關裝置M發(fā)送控制信號，以通過所述開關裝置(M)返回。也就是說，當開關裝置(M)進入電路時，第一電抗元件(L)被停用，即不工作。

隨著下拉周期(20)的高電流通過開關裝置(M)，開關裝置(M)的驅動控制特性保護電感器(L)并且使得其尺寸能夠在系統(tǒng)周期(21)中操作。以這種方式，由于減少了用于生產所述電感器(L)的材料的量的事實，電感器(L)以更低的電流操作，從而具有減小的尺寸并因此具有較低的制造成本。此外，電感器中的能量耗散更小，從而為組件提供更好的能量效率。

圖2示出了用于比較開關裝置(M)和第一電抗元件(L)中的電流的曲線圖。已知當控制器10在下拉周期20中被致動時，電流通過開關裝置M而不是第一電抗元件L。在冷卻系統(tǒng)返回到工作周期21時，開關裝置M被停用，并且電流回流通過第一電抗元件L。

在圖2中，控制器10的曲線圖示出了其向開關裝置M發(fā)送ON(導通)信號，并且此后向控制器發(fā)送“OFF(斷開)”關斷信號。所述開關裝置(M)。控制器10檢測變換器11的功率低于預定值的時刻，以發(fā)送OFF信號。

本發(fā)明還提供了一種控制電動發(fā)動機的方法，其中該方法包括確定用于在工作周期(21)中的操作的第一電抗元件(L)的尺寸。因此，系統(tǒng)被啟動并且包括通過整流系統(tǒng)(12)對來自電源(13)的信號進行整流，從而將所述信號轉換為DC的步驟。

然后信號被引導到第二電抗元件(C_p)，其中該信號被路由到變換器(11)?？刂破?0檢測冷卻器的下拉周期20的開始，并驅動開關裝置M，從而使下拉周期20的電流行經所述開關裝置(M)。

在一個實施例中，下拉周期(20)的開始與變換器(11)的功率變化相關聯(lián)，因此，在變換器(11)的功率值大于控制器(10)的值時，它致動開關裝置(M)，從而使電流從中通過。

控制器檢測下拉周期(20)的結束，并且因此，向開關裝置發(fā)送控制信號，從而禁用它。因此，在與變換器11的功率相關聯(lián)的下拉周期20的實施例中，在變換器11的功率小于預定值的時刻，控制系統(tǒng)10斷開開關裝置(M)，從而使電流通過第一電抗元件(L)。

以這種方式，本發(fā)明中提出的解決方案允許第一電抗元件(L)的尺寸被設置為在作為發(fā)動機的正常操作電流的狀態(tài)電流(21)中操作。因此，第一電抗元件(L)包括減小的尺寸和降低的制造成本，因為需要更少的材料來生產同樣的第一電抗元件(L)這一事實。

在本發(fā)明中，針對在例如可變容量壓縮機安裝到其上的冰箱的下拉周期(10)期間壓縮機的操作條件，控制系統(tǒng)具有減小的尺寸和重量。在從使用該電感器用于可變容量的壓縮機獲得的其它優(yōu)點中，壓縮機在最大負載下的容量(旋轉)的增加值得強調，因為電感器具有低電感并且對壓縮機的可用壓降的影響變小。本發(fā)明提供了在最大負載操作狀態(tài)期間電感的可測性減小。最大負載旋轉大于當不使用本發(fā)明的系統(tǒng)時所獲得的最大負載旋轉。

本領域技術人員將理解本文呈現(xiàn)的知識并且可以再現(xiàn)所呈現(xiàn)的實施例和落入所附權利要求的范圍內的其他實施例中的本發(fā)明。