用于电动机的驱动电路制造技术

用于电动机的驱动电路包括第一滤波器、整流器、逆变器和线路接触器。第一滤波器配置成耦合到AC电源并产生经滤波的工频AC信号。整流器耦合到滤波器并由经滤波的工频AC信号产生DC信号逆变器耦合到整流器并在逆变器的输出节点上产生AC信号。AC信号被供给到电动机以使其定子绕组通电。线路接触器耦合在第一滤波器的输出节点与逆变器的输出节点之间。线路接触器在逆变器失效时将经滤波的工频AC信号直接供给至逆变器的输出节点以使定子绕组通电。

Drive circuit for motor

【技术实现步骤摘要】
用于电动机的驱动电路
本公开的领域总体上涉及用于电动机——具体而言为永久分相电容式(PSC)电机——的驱动电路，并且更具体地涉及能够在负载下同步传输到工频功率(linefrequencypower)的驱动电路。
技术介绍
至少一些已知的PSC电机是定速电机，其在工频功率下运行效率最高。这种PSC电机在起动期间表现出不受控制的加速。此外，在低负载条件下，这种PSC电机的运行效率较低。或者，PSC电机可以用变速电机控制器驱动，以使电机速度适应负载水平。这种配置通常受功率因数、电磁干扰和电损耗的限制。用于PSC电机的混合驱动电路在高负载和低负载条件下都能够高效运行。例如，操作加热、通风和空调(HVAC)系统中的压缩机的PSC电机可能经历峰值温度期间的高负载条件和较温和温度期间的低负载条件。驱动电路在低负载条件下使用逆变器操作PSC电机，并且在高负载条件下使用工频功率操作PSC电机。当起动压缩机时，PSC电机上的负载通常很低并随着时间的推移而增加，因为吸入和排出压力会增加PSC电机的转矩需求。例如，PSC电机工频功率下的起动转矩输出通常高于起动时的转矩负载。相反，当压缩机已经运行一段时间时，吸入和排出压力可能累积，其产生超过起动转矩输出的转矩负载，从而防止PSC电机转动，即形成锁死的转子或停转的压缩机。至少一些用于PSC电机的系统控制器包括互锁装置，该互锁装置防止PSC电机重新起动，直到压缩机中的压力均衡，从而减轻起动转矩负载。这种互锁的持续时间可以是几分钟，在此期间压缩机不能运行。更具体地，在操作压缩机时，逆变器和工频功率两者由于线路间短路的潜在原因而不能同时连接到电动机。要从逆变器转换到线路，或从线路转换到逆变器，在连接一者之前要断开另一者。然而，虽然逆变器可以在几微秒内断开，但是调节通向电动机的工频功率的接触器可能需要花费多达两个线路周期或大约16-32毫秒(ms)来断开或闭合。因此，在从逆变器到线路或线路到逆变器的转换期间，通过电动机的电流可能衰减到零，从而导致电机停止。电机速度可能在单个线路周期内衰减到阈值速度以下。在一些电动机中，阈值速度可以是零，而对于其它电动机，阈值速度可以高于零。当从工频功率转换到逆变器时，通过逆变器可获得的起动转矩输出通常超过电动机上的负载转矩，并且通常仅受到逆变器的开关部件的额定电流的限制。在这种转换期间，速度衰减不是问题。然而，当从逆变器转换到工频功率时，工频功率下的起动转矩输出可能低于来自压缩机的转矩需求。在这样的条件下，压缩机会在单个线路周期内或大约16ms内停转，即绕组电流、电机速度和电机转矩衰减。用于重新起动操作压缩机的电动机的典型互锁持续时间太长以至于电动机无法实施使用逆变器的操作与在工频功率下操作之间的转换以进行有效的系统操作。通常，就效率和热管理而言，用更快的固态开关替换调节通向电动机的工频功率的接触器成本过高。例如，典型的双极接触器可能消耗12瓦的功率，而合适的固态替代物如用于交流电的三极管(TriodeForAlternatingCurrent，TRIAC)将消耗50瓦。耦合在工频电源与定子绕组之间并且与接触器极(其用于逆变器与工频功率之间的转换)并联连接的固态开关能够实现无缝转换而不用完全更换接触器。在接触器闭合之前，固态开关可以被限制为在几个线路周期导通。由于电动机加速到工频时的转子滑差/转差，所需的电机电流可能短时间超过正常的满载电机电流需求达一个数量级。因此，固态开关能够以比正常工作电流更高的电平传导峰值电流达几个线路周期。这种固态开关可以包括例如TRIAC。固态开关可以在3ms内闭合，并且在某些实施例中，在1ms内、特别是在绕组电流衰减到电流阈值之前闭合，这避免了压缩机在从逆变器到工频功率的转换期间停转的可能性。这种电流阈值通常由转动具有给定的负载和电机速度的电动机所需的转矩限定。例如，在某些实施例中，取决于电机负载和电机速度，电流阈值的范围可以在0到60安培的范围内变化。用于电动机的驱动电路受到各种瞬态电气事件的影响，如果处理不当，所述瞬态电气事件可能会损坏驱动电路或电动机本身。瞬态电气事件的特征通常为在短时间内电势或电压的快速变化，否则称为高Δ电压/Δ时间或高dV/dt事件。这种事件最常由于雷击而发生在交流(AC)线路上，但也可能起因于不良或松动的连接。同样，高dV/dt事件也可能起因于电动机的底盘或外壳与定子绕组之间的电势累积，这种电势累积本身可能起因于例如雷击。然后，电势累积可以通过定子绕组电容耦合到驱动电路中。另外，驱动电路的正常操作、且更具体而言在逆变器内执行的切换可能产生高dV/dt噪声，其在某些条件下会损坏驱动电路的部件。例如，在标称环境条件下，高dV/dt噪声可以被适当地处理并且不会上升到损坏驱动电路的阈值。然而，在次优环境条件——如升高的环境温度或湿度——下，高dV/dt噪声可能导致瞬态事件，该瞬态事件会导致驱动电路损坏。包括线路同步电路的驱动电路或“混合驱动电路”特别容易受到瞬态电气事件或高dV/dt事件如环形波和组合波的影响。
技术实现思路
在一方面，提供了一种用于电动机的驱动电路。该驱动电路包括第一滤波器、整流器、逆变器和线路接触器。第一滤波器配置成耦合到AC电源。第一滤波器配置成产生经滤波的工频AC信号。整流器耦合到滤波器并且配置成由经滤波的工频AC信号产生DC信号。逆变器耦合到整流器并且配置成在逆变器的输出节点上产生AC信号。AC信号配置成被供应给电动机以使定子绕组通电。线路接触器耦合在第一滤波器的输出节点与逆变器的输出节点之间。线路接触器配置成在逆变器失效/停用时将经滤波的工频AC信号直接供给至逆变器的输出节点以使定子绕组通电。在另一方面，提供了一种PSC电机。该PSC电机包括多个定子绕组和驱动电路。多个定子绕组包括起动绕组和主绕组。驱动电路耦合到多个定子绕组并且包括第一滤波器、整流器、逆变器、线路接触器和同步电路。第一滤波器配置成耦合到AC电源。第一滤波器配置成产生经滤波的工频AC信号。整流器耦合到滤波器并且配置成由经滤波的工频AC信号产生DC信号。逆变器耦合到整流器并且配置成在逆变器的输出节点上产生AC信号。AC信号配置成被供给到定子绕组。线路接触器耦合在第一滤波器的输出节点与逆变器的输出节点之间。线路接触器配置成在逆变器失效时直接将经滤波的工频AC信号供给至逆变器的输出节点，以使定子绕组通电。线路同步电路与线路接触器并联耦合并且包括半导体开关和第二滤波器。半导体开关配置成，当从用逆变器操作电动机转换到用经滤波的工频AC信号操作电动机时，并且在线路接触器换向到闭合位置的时候，在经滤波的工频AC信号的至多两个周期内将第一滤波器的输出节点与逆变器的输出节点耦合。附图说明图1是用于电动机的已知驱动电路——包括线路同步电路——的方框图；图2是用于PSC电机的示例性驱动电路的示意图；图3是用于PSC电机的示例性驱动电路——包括改进的线路同步电路——的示意图；以及图4是用于PSC电机的另一示例性驱动电路——包括改进的线路同步电路——的示意图。具体实施方式如本文所使用的，以单数形式叙述且以单词“一”或“一个”开头的元件或步骤应理解为不排除多个元件或步骤，除非明确地叙述了这种排除。此外，对本公开的“示例实施例”或本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于电动机的驱动电路，所述驱动电路包括：第一滤波器，其配置成耦合到交流(AC)电源，所述第一滤波器配置成产生经滤波的工频AC信号；整流器，其耦合到所述第一滤波器并且配置成由经滤波的工频AC信号产生直流(DC)信号；逆变器，其耦合到所述整流器并且配置成在所述逆变器的输出节点上产生AC信号，所述AC信号配置成供给到所述电动机以使其定子绕组通电；和线路接触器，其耦合在所述第一滤波器的输出节点与所述逆变器的输出节点之间，所述线路接触器配置成在所述逆变器失效时直接将经滤波的工频AC信号供给至所述逆变器的输出节点以使所述定子绕组通电。

【技术特征摘要】
2018.04.03 US 15/9443811.一种用于电动机的驱动电路，所述驱动电路包括：第一滤波器，其配置成耦合到交流(AC)电源，所述第一滤波器配置成产生经滤波的工频AC信号；整流器，其耦合到所述第一滤波器并且配置成由经滤波的工频AC信号产生直流(DC)信号；逆变器，其耦合到所述整流器并且配置成在所述逆变器的输出节点上产生AC信号，所述AC信号配置成供给到所述电动机以使其定子绕组通电；和线路接触器，其耦合在所述第一滤波器的输出节点与所述逆变器的输出节点之间，所述线路接触器配置成在所述逆变器失效时直接将经滤波的工频AC信号供给至所述逆变器的输出节点以使所述定子绕组通电。2.根据权利要求1所述的驱动电路，其中，所述第一滤波器包括电磁干扰(EMI)共模(CM)滤波器，所述EMICM滤波器还包括至少一个CM扼流级和至少一个线对线和线对地电容滤波级。3.根据权利要求2所述的驱动电路，其中，所述第一滤波器的输出节点位于第一CM扼流级与第二CM扼流级之间。4.根据权利要求2所述的驱动电路，其中，所述第一滤波器的输出节点位于所述整流器的输入节点处。5.根据权利要求1所述的驱动电路，还包括与所述线路接触器并联耦合的线路同步电路，所述线路同步电路包括半导体开关和第二滤波器，所述半导体开关配置成：当从用所述逆变器操作所述电动机转换到用经滤波的工频AC信号操作所述电动机时，并且在所述线路接触器换向到闭合位置的时候，将所述第一滤波器的输出节点和所述逆变器的输出节点耦合。6.根据权利要求5所述的驱动电路，其中，所述第二滤波器包括耦合在所述逆变器的输出节点与所述半导体开关之间的电感滤波器。7.根据权利要求6所述的驱动电路，其中，所述半导体开关包括可控硅整流器(SCR)开关。8.根据权利要求6所述的驱动电路，其中，所述半导体开关包括三极管交流(TRIAC)开关。9.根据权利要求8所述的驱动电路，还包括用于控制所述TRIAC开关的栅极的光电TRIAC器件。10.根据权利要求5所述的驱动电路，其中，所述第二滤波器包括与所述逆变器的输出节点并联耦合的电容滤波器。11.根据权利要求10所述的驱动电路，其中，所述电容滤波器包括电阻-电容(RC)滤波器。12.根据权利要求10所述的驱动电路，其中，所述半导体开关包括三极管交流(TRIAC)开关。13.根据权利要求10所述的驱动电路，其中，所述半导体开关包括可控硅整流器(SCR)开关。14.根据权利要求13所述的驱动电路，其中，所述线路同步电路还包括具有中间节点的二极管电桥，并且其中所述SCR开关耦合在所述中间节点之间。15.根据权利要求14所述的驱动电路，其中，所述电容滤波器耦合在所述中间节点之间。16.根据权利要求12所述的驱动电路，其中，所述线路同步电路还包括栅极电路，所述栅极电路具有用于控制所述SCR开关的栅极的光电TRIAC器件。17.一种永久分相...

【专利技术属性】
技术研发人员：L·A·克雷蒂安，J·S·卡恩斯，
申请(专利权)人：雷勃美国公司，
类型：发明
国别省市：美国,US