泵组件及控制方法技术

本公开提供一种泵组件(1)，其包括泵单元(2)、用于驱动泵单元(2)的电驱动马达(203)以及用于控制驱动马达(203)的控制单元(201)，其中控制单元(201)包括频率变换器(209)、电压变换器(207)和控制器(211)，其中电压变换器(207)被配置为将输入电压(Uin)提供给频率变换器(209)，输入电压(Uin)在最小输入电压(Umin)和最大输入电压(Umax)之间的电压范围内可调节，其中控制器(211)被配置为泵单元(2)的运行期间确定驱动马达(203)、频率变换器(209)和电压变换器(207)至少一个的实际功率消耗，并且其中控制器(211)被配置为在泵单元(2)的运行期间根据所确定的实际功率消耗来调整输入电压(Uin)。

【技术实现步骤摘要】
泵组件及控制方法
本公开一般涉及泵组件，特别是涉及速度控制的湿式转子离心泵，以及用于控制用于驱动这种泵的电驱动马达的方法。这种功率范围为5W至3kW的泵通常用于房屋供暖系统的循环泵。
技术介绍
泵设计的总体目标是尽可能降低泵的整体功率消耗。速度控制的湿式转子泵通常包括频率变换器，该频率变换器配置为根据所需的泵功率以期望的速度驱动马达。为了以正弦形状的脉宽调制信号来驱动马达，频率变换器的开关频率必须很高，这会在频率变换器中引入开关损失。EP2133991描述了一种速度控制泵，其中通过电压变换器将频率变换器的输入电压调整到所需的输出电压，以达到最大调制指数，从而最小化频率变换器中的开关损失。
技术实现思路
与这种已知的泵相比，本公开的实施例提供了具有进一步降低的功耗的泵组件。根据本公开的第一方面，提供了一种泵组件，其包括泵单元，用于驱动泵单元的电驱动马达以及用于控制驱动马达的控制单元。控制单元包括频率变换器、电压变换器和控制器，其中电压变换器被配置为向频率变换器提供输入电压Uin，该输入电压在最小输入电压Umin和和最大输出电压Umax之间可调节。控制器被配置为在泵单元的运行期间确定驱动马达、频率变换器和电压变换器中的至少一个的实际功率消耗，并且被配置为在泵单元运行期间根据所确定的实际功率消耗调整输入电压。控制器可以是频率变换器或电压变换器的一部分或控制单元的单独部件。可选地，所述控制器可以被配置成确定所述驱动马达、所述频率变换器和所述电压变换器的实际组合功率消耗，并且取决于所确定的实际组合功率消耗来调整所述输入电压。因此，不仅可以使频率变换器中的开关损失最小化，还可以减少电压变换器中的变换损失和马达中的功率损失。可选地，控制器因此可以被配置为调整输入电压，使得实际功率消耗被最小化。为了实现这一点，可以应用最小功率损失(MPL)算法来找到最佳输入电压，以实现包括驱动马达、频率变换器和电压变换器的组合系统的最低功率消耗。例如，MPL算法可以将输入电压从U0增加到U1，并将U0的功率消耗P0和U1的功率消耗P1进行比较。如果U1的功率消耗P1小于U0的功率消耗P0，则输入电压可以进一步增加到U2。如果U1的功率消耗P1高于U0的功率消耗P0，则输入电压可以从U0降低到U'1，然后如果功率消耗从U0到U'1降低了△P，那么输入电压进一步降低到U'2。这个过程可以用常数U＝U0-U1＝U1-U2＝...或优选地变量△U＝f(△P)迭代重复，以尽可能快地找到功率消耗最低的最佳输入电压。可选地，控制器可以被配置成在泵的运行期间确定驱动马达、频率变换器和电压变换器中的至少一个中的实际功率消耗的变化率，其中控制器被配置为仅在实际功率消耗的正变化率低于限定的阈值时，或者如果与实际功率消耗的正变化率有关的参数低于该参数的限定的阈值时调整输入电压。例如，当功率消耗上升得太快时，MPL算法可能会关闭，并且当功率消耗稳定在限定的阈值内时，MPL算法会开启。可选地，如果实际功率消耗的正变化率高于阈值，则控制器可以被配置为以预定方式增加输入电压。例如，只要实际功率消耗的正变化率高于所限定的阈值，输入电压就可以以恒定的速率或步长增加。如果功率消耗上升得太快，则可以应用达到最大调制指数的输入电压。调制指数M在此将被定义为频率变换器的有效AC输出电压Uout(即，相对于中性电势的输出相电压)与最大有效AC输出电压Uout,max(其由频率变换器输入DC电压Uin限制)之间的比率，即可选地，控制器可以被配置为以预定时间间隔或以基本上连续的方式确定实际电功率消耗，以相应地调整输入电压。可选地，控制器可以被配置为确定当提供所述输入电压时的功率消耗与当先前提供另一输入电压时的功率消耗之间的功率消耗差ΔP，其中调整输入电压包括通过电压差△U改变输入电压，其中电压差△U的符号和/或量取决于所确定的功率消耗差ΔP。可选地，驱动马达可以在磁场减弱模式和非磁场减弱模式下运行，其中控制器被配置为在所述磁场减弱模式中在最小输入电压Umin和参考电压Uref之间的电压范围内调整输入电压，并且其中所述控制器被配置为在所述非励磁减弱模式下在所述参考电压Uref与最大输入电压Umax之间的电压范围内调整所述输入电压，其中Umin<Uref<Umax。参考电压Uref在此可以定义为调制指数M最大的非磁场减弱模式中的输入电压Uin，即频率变换器对马达的有效AC输出电压Uout受到电压变换器到频率变换器的输入电压Uin的限制，从而得到最大有效AC输出电压这里，术语“磁场减弱模式”意味着定子电流部分地减小总磁通量，因为它相对于转子磁通量相移大于90°。术语“非磁场减弱模式”意味着定子电流相对于转子磁通量具有90°或更小的相移，使得定子电流的任何分量都不会减小总磁通量。可选地，频率变换器和电压变换器位于分开的电路板上，优选地由壳体壁分开。可选地，泵单元包括用于加热或冷却系统的湿式转子循环泵。根据本公开的第二方面，提供了一种用于控制用于驱动泵单元的电驱动马达的方法，其中所述电驱动马达的控制单元包括频率变换器和电压变换器。该方法包括以下步骤：-通过电压变换器向频率变换器提供输入电压，其中输入电压在Umin和Umax之间的电压范围内可调节，-在泵单元的运行期间确定驱动马达、频率变换器和电压变换器中的至少一个的实际功率消耗，以及-根据泵单元运行期间确定的实际功率消耗来调整输入电压。可选地，调整输入电压的步骤包括调整输入电压，使得实际功率消耗最小化。可选地，该方法可以包括确定在泵的运行期间驱动马达、频率变换器和电压变换器中的至少一个中的实际功率消耗的变化率的另一步骤，并且其中调整输入电压包括实际功率消耗的正变化率低于限定的阈值的条件。可选地，调整输入电压的步骤包括如果所述条件不满足，则以预定方式增加输入电压。可选地，确定实际电功率消耗的步骤包括以预定时间间隔或以基本上连续的方式确定实际电功率消耗，以相应地调整输入电压。可选地，调整输入电压的步骤包括当驱动马达在磁场减弱模式下运行时，在最小输入电压Umin和参考电压Uref之间的电压范围内调整输入电压，并且其中调整输入电压包括当驱动马达以非磁磁场减弱模式运行时，在参考电压Uref和最大输入电压Umax之间的电压范围内调整输入电压，其中Umin<Uref<Umax。可选地，该方法可以包括将参考电压Uref从频率变换器反馈回电压变换器的步骤。在功率消耗波动较大的情况下，电压变换器则可以在非磁场减弱模式下将输入电压调整到参考电压。可选地，该方法可以包括将所确定的实际总功率消耗用信号发送给频率变换器的步骤。实际总功率消耗可能是频率变换器、马达和电压变换器的组合系统的实际功率消耗。可选地，确定实际总功率消耗的步骤包括基于查找表和/或频率变换器中确定的实际功率消耗和/或输入电压来确定电压变换器中的近似功率消耗。可选地，该方法可以包括确定输入电压被提供时的功率消耗与先前提供另一输入电压时的功率消耗之间的功率消耗差的步骤，其中调整输入电压包括通过电压差△U改变所述输入电压，其中所述电压差△U的符号和/量取决于所确定的功率消耗差△P。附图说明现在将通过参考以下附图的示例来描述本公开的实施例，其中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种泵组件(1)，包括：‑泵单元(2)，‑电驱动马达(203)，用于驱动所述泵单元(2)，以及‑控制单元(201)，用于控制所述驱动马达(203)，其中所述控制单元(201)包括频率变换器(209)、电压变换器(207)和控制器(211)，其中所述电压变换器(207)被配置为向所述频率变换器(209)提供输入电压(Uin)，所述输入电压(Uin)在最小输入电压(Umin)与最大输入电压(Umax)之间可调节，其中所述控制器(211)被配置为确定在所述泵单元(2)的运行期间所述驱动马达(203)、所述频率变换器(209)和所述电压变换器(207)中的至少一个的实际功率消耗，以及其中所述控制器(211)被配置为在所述泵单元(2)的运行期间根据所确定的实际功率消耗来调整所述输入电压(Uin)。

【技术特征摘要】
2017.03.31 EP 171644001.一种泵组件(1)，包括：-泵单元(2)，-电驱动马达(203)，用于驱动所述泵单元(2)，以及-控制单元(201)，用于控制所述驱动马达(203)，其中所述控制单元(201)包括频率变换器(209)、电压变换器(207)和控制器(211)，其中所述电压变换器(207)被配置为向所述频率变换器(209)提供输入电压(Uin)，所述输入电压(Uin)在最小输入电压(Umin)与最大输入电压(Umax)之间可调节，其中所述控制器(211)被配置为确定在所述泵单元(2)的运行期间所述驱动马达(203)、所述频率变换器(209)和所述电压变换器(207)中的至少一个的实际功率消耗，以及其中所述控制器(211)被配置为在所述泵单元(2)的运行期间根据所确定的实际功率消耗来调整所述输入电压(Uin)。2.根据权利要求1所述的泵组件(1)，其中所述控制器(211)被配置为调整所述输入电压(Uin)，使得所述实际功率消耗被最小化。3.根据前述权利要求中任一项所述的泵组件(1)，其中所述控制器(211)被配置为在所述泵单元(2)的运行期间确定所述驱动马达(203)、所述频率变换器(209)和所述电压变换器(207)中至少一个的实际功率消耗的变化率，其中所述控制器(211)被配置为仅当所述实际功率消耗的正变化率低于限定的阈值时调整所述输入电压(Uin)。4.根据权利要求3所述的泵组件(1)，其中如果所述实际功率消耗的所述正变化率高于所述阈值，则所述控制器(211)被配置为以预定方式增加所述输入电压(Uin)。5.根据前述权利要求中的任一项所述的泵组件(1)，其中所述控制器(211)被配置为以预定时间间隔或以基本上连续的方式确定实际电功率消耗，以相应地调整所述输入电压(Uin)。6.根据前述权利要求中任一项所述的泵组件(1)，其中所述控制器(211)被配置为确定当提供所述输入电压(Uin)时的功率消耗与当先前提供另一个输入电压(Uin)时的功率消耗之间的功率消耗差(△P)，其中调整所述输入电压(Uin)包括通过电压差(△U)改变所述输入电压，其中所述电压差(△U)的符号和/量取决于所确定的功率消耗差(△P)。7.根据前述权利要求中任一项所述的泵组件(1)，其中所述驱动马达(203)能够以弱磁场模式和非磁场减弱模式运行，其中所述控制器(211)被配置为在所述磁场减弱模式中在所述最小输入电压(Umin)与参考电压(Uref)之间的电压范围内调整所述输入电压(Uin)，并且其中所述控制器(211)被配置为在所述非磁场减弱模式下在所述参考电压(Uref)与所述最大输入电压(Umax)之间的电压范围内调整所述输入电压(Uin)，其中Umin<Uref<Umax。8.根据前述权利要求中任一项所述的泵组件(1)，其中所述频率变换器(209)和所述电压变换器(207)位于分开的电路板上，优选地由壳体壁分开。9.根据前述权利要求中任一项所述的泵组件(1)，其中所述泵单元(2)包括用于加热或冷却系统的湿式转子循环泵。10.一种用于控制...

【专利技术属性】
技术研发人员：克劳斯·韦斯特高·克拉格隆德，J·波鲁格曼，扬·卡罗·奥勒斯楚普，
申请(专利权)人：格兰富控股联合股份公司，
类型：发明
国别省市：丹麦,DK