用于电机的控制器及驱动电路制造技术

描述了一种电机系统。该电机系统包括驱动电路，该驱动电路包括被配置为供应变频电流的逆变器和被配置为供应线路频率电流的接触器。电机系统还包括联接到驱动电路的电机，其中电机通信地联接到控制器。控制器被配置为控制逆变器以向电机供应变频电流，从而以一电机速度操作电机，并且基于至少一个输入参数确定逆变器可以实现的最大潜在电机速度。控制器还被配置为接收以线路频率电流操作电机的命令，并且在达到逆变器能够实现的最大潜在电机速度之前控制驱动电路从供应变频电流转变到供应线路频率电流。路频率电流。路频率电流。

Controller and driving circuit for motor

【技术实现步骤摘要】
用于电机的控制器及驱动电路
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2021年1月22日提交的No.17/156,003的美国专利申请的优先权，其全部内容通过引用并入本文。


[0003]本专利技术的领域总体上涉及用于电机/电机器的控制器和驱动电路，具体地涉及用于固定分相电容器(PSC)式电机的控制器和驱动电路，并且更具体地涉及通过动态地确定驱动电路何时应当转变至供应线路频率功率来控制驱动电路的电机控制器。

技术介绍

[0004]至少一些已知的PSC电机是在线路频率功率下最有效地操作的固定速度电机。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电机可由变速电机控制器驱动，以使电机速度适应负载水平。这种配置通常受到功率因数、电磁干扰和电气损耗的限制。
[0005]一种用于PSC电机的驱动电路，其能够在高负载条件和低负载条件下均能有效地运行。例如，在暖通空调(HVAC)系统中操作压缩机的PSC电机可在峰值温度期间经历高负载状态，在较温和的温度期间经历低负载状态。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线路频率功率操作PSC电机。
[0006]当启动压缩机时，PSC电机上的负载通常较低，并且随着吸入压力和排出压力增大了PSC电机上的扭矩需求而随时间推移增加。例如，在线路频率功率下PSC电机的起动扭矩输出通常高于在压力接近均衡的情况下启动时的扭矩负载。相反，当压缩机已经运行一段时间时，吸入和排出压力可能增加，并产生超过起动扭矩输出的扭矩负载，从而阻止PSC电机转动，即，转子锁定或压缩机失速。至少一些用于PSC电机的系统控制器包括互锁装置，其防止PSC电机重新启动，直到压缩机中的压力几乎相等，从而减轻起动扭矩负载。这种互锁可以持续几分钟，在此期间压缩机不能操作。
[0007]因此，期望这样的用于控制PSC电机的驱动电路的系统和方法，其中，当转换到线路频率功率/从线路频率功率转换时不需要停机时间/互锁，并且其中，PSC电机在转换期间不间断地操作(例如，避免了诸如转子锁定或压缩机失速的问题)。

技术实现思路

[0008]在一个方面，描述了一种电机系统。该电机系统包括驱动电路，该驱动电路包括被配置为在第一持续时间内供应变频电流的逆变器和被配置为在第二持续时间内供应线路频率电流的接触器或电子开关。电机系统还包括联接到驱动电路的电机，其中电机通信地联接到控制器。控制器被配置为控制逆变器以在第一持续时间内向电机供应变频电流，从而以一电机速度操作电机，并且基于至少一个接收的输入参数或测量的输入参数确定逆变器能够实现的最大潜在电机速度。控制器还被配置为接收以线路频率电流操作电机的命
令，并且在达到逆变器能够实现的最大潜在电机速度之前控制驱动电路从供应变频电流转变到供应线路频率电流。
[0009]在另一方面，描述了一种电机。该电机包括驱动电路，该驱动电路包括被配置为在第一持续时间内供应变频电流的逆变器和被配置为在第二持续时间内供应线路频率电流的接触器或电子开关。电机还包括控制器，其通信地联接到驱动电路和电机。控制器被配置为控制逆变器以在第一持续时间内向电机供应变频电流，从而以一电机速度操作电机，并且基于至少一个接收的输入参数或测量的输入参数来确定逆变器能够实现的最大潜在电机速度。控制器还被配置为确定以线路频率电流操作电机，并且在达到逆变器能够实现的最大潜在电机速度之前控制驱动电路从供应变频电流转变到供应线路频率电流。
[0010]在又一方面，描述了一种操作电机的方法。电机通信地联接到控制器并且联接到驱动电路，驱动电路包括配置成在第一持续时间内供应变频电流的逆变器和配置成在第二持续时间内供应线路频率电流的接触器或电子开关。该方法包括控制逆变器以在第一持续时间内向电机供应变频电流，从而以一电机速度操作电机，并且基于至少一个接收的输入参数或测量的输入参数确定逆变器能够实现的最大潜在电机速度。该方法还包括接收以线路频率电流操作电机的命令，以及在达到逆变器能够实现的最大潜在电机速度之前控制驱动电路从供应变频电流转变到供应线路频率电流。
附图说明
[0011]图1是用于PSC电机的示例性驱动电路的示意图；
[0012]图2是PSC电机的示例性扭矩、速度和电流曲线的图表；以及
[0013]图3是操作PSC电机的示例性方法的流程图。
具体实施方式
[0014]如本文所用，以单数形式叙述且前面有词语“一”或“一个”的元件或步骤应理解为不排除多个元件或步骤，除非明确叙述了这种排除。此外，对本公开的“示例实施例”或“一个实施例”的引用不旨在被解释为排除也结合了所叙述的特征的附加实施例的存在。
[0015]在操作压缩机时，用于电机——诸如PSC电机——的驱动电路在低负载条件下利用逆变器驱动电机，并且在高负载条件下利用线路频率功率驱动电机。通常，由于线路
‑
线路之间短路的电势，逆变器和线路频率功率不能同时连接到电机。为了从逆变器转变到线路，或从线路转变到逆变器，在连接一个之前断开另一个。
[0016]当从逆变器转变到线路频率功率时，线路频率功率下的起动扭矩输出可能降到压缩机的转矩需求以下。在这种情况下，压缩机可能失速，即，绕组电流增加，并且电机速度和电机扭矩在单个线电压周期内或大约16ms内衰减。在此还认识到，用于重新启动操作压缩机的电机的通常的互锁持续时间太长而导致电机不能在利用逆变器的操作和在用于有效系统操作的线路频率功率下操作之间转变。
[0017]因此，本文所述的驱动电路与至少一个控制器(例如，电机控制器、系统控制器等)通信，该控制器被配置为动态地确定驱动电路何时应当从供应变频电流转变到供应线路频率电流，使得PSC电机处于恒定的运行(例如，不需要重新启动)。如上所述，当压缩机已经运行一段时间时，吸入和排出压力可能增加，这产生超过在AC主运行下的起动扭矩输出的扭
矩负载，从而防止PSC电机转动，即转子锁定或压缩机失速。因此，与驱动电路通信的控制器被配置为确定逆变器的最大操作速度(例如，通过在低速操作期间测量速度和电流)，并且基于所确定的逆变器的最大操作速度，在达到逆变器的最大操作速度之前(例如，在吸入/排出压力和温度增至足够大以使得将需要超过最大逆变器能力来维持PSC电机的平稳运行之前)控制驱动电路转变到供应线路频率电流。
[0018]在示例性实施例中，当电机控制器控制驱动电路以向电机供应变频电流时，电机控制器被配置为估计逆变器可以实现的最大速度(例如，基于诸如低速电流、低速、压力累积/增大和温度的测量值)。电机控制器被配置为基于至少一个输入参数(例如，诸如以上示例，如从另一装置接收的，或在PSC电机或压缩机处局部测量的)和存储在电机控制器的存储器中的查找表和多项式中的至少一者来确定最大速度。然后，电机控制器向系统控制器发送消息，该消息包括所确定的逆变器的潜在的最大操作速度。在从电机控制器接收到消息时，系统控制器本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电机系统，其包括：驱动电路，该驱动电路包括被配置为在第一持续时间内供应变频电流的逆变器和被配置为在第二持续时间内供应线路频率电流的接触器；以及电机，该电机联接到所述驱动电路，其中所述电机通信地联接到控制器，所述控制器被配置成：控制所述逆变器在所述第一持续时间内向所述电机供应变频电流，从而以一电机速度操作所述电机；基于至少一个输入参数确定逆变器能够实现的最大潜在电机速度；接收以线路频率电流操作所述电机的命令；以及在达到所述逆变器能够实现的最大潜在电机速度之前，控制所述驱动电路从供应变频电流转变到供应线路频率电流。2.根据权利要求1所述的电机系统，其中，所述控制器还被配置为基于查找表或多项式中的至少一者和至少一个输入参数来确定所述逆变器能够实现的最大潜在电机速度，其中，所述至少一个输入参数包括温度、压力、电流、电压或负载中的至少一者。3.根据权利要求1所述的电机系统，其中，所述控制器还被配置为向与所述控制器通信的系统控制器传输指示所述逆变器能够实现的最大潜在电机速度的信号。4.根据权利要求3所述的电机系统，其中，所述系统控制器被配置为响应于接收到指示所述最大潜在电机速度的所述信号：确定所述逆变器在低于所述最大潜在电机速度的情况下操作所述电机；以及向所述控制器发送指示驱动电路应当被控制为从供应可变频率转变到供应线路频率的信号。5.根据权利要求3所述的电机系统，其中，所述控制器被配置为：从所述系统控制器接收将所述驱动电路从供应可变频率转变到供应线路频率的命令；确定在将所述驱动电路从供应可变频率转变到供应线路频率之前是否应当降低电机速度；确定降低后的电机速度；控制所述逆变器在降低后的电机速度下操作电机；以及控制所述驱动电路从供应变频电流转变到供应线路频率电流。6.根据权利要求5所述的电机系统，其中，所述控制器还被配置为：确定在至少一个潜在的降低的电机速度下的估计压力和估计负载下降量；以及至少部分地基于所述估计压力和所述估计负载下降量，从所述至少一个潜在的降低的电机速度确定所述降低后的电机速度。7.根据权利要求3所述的电机系统，其中，所述系统控制器包括所述控制器。8.根据权利要求1所述的电机系统，其中，所述控制器还被配置为在自适应起动模式下操作以延迟压缩机的操作并开始发电机的操作，其中，在所述自适应起动模式下操作省去了所述发电机中对低电压起动器的需要。9.根据权利要求1所述的电机系统，其中，所述控制器还被配置为确定控制所述驱动电路从供应可变频率转变到供应线路频率，以在转变到供应线路频率时使峰值电流或功耗最小化。
10.根据权利要求1所述的电机系统，其中，所述控制器还被配置为通过将所述逆变器控制为始终在低于所述逆变器能够实现的最大潜在电机速度的情况下操作来在发电机模式下操作。11.一种电机，其包括：驱动电路，该驱动电路包括被配置为在第一持续时间内供应变频电流的逆变器和被配置为在第二持续时间内供应线路频率电流的接触器；以及控制器，该控制器通信地联接到所述驱动电路和所述电机，其中所述控制器被配置成：控制所述逆变器以在所述第一持续时间内向所述电机供应变频电流，从而以一电机速度操作所述电机；基于至少一个输入参数确定逆变器能够实现的最大潜在电机速度；确定以线路频率电流操作所述电机；以及在达到所述逆变器能够实现的最大潜在电机速度之前，控制所述驱动电路从供应变频电流转变到供应线路频率电流。12.根据权利要求11所述的电机，...

【专利技术属性】
技术研发人员：L，
申请(专利权)人：雷勃美国公司，
类型：发明
国别省市：