[发明专利]变速驱动器控制

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求序号为60/623,355、提交于2004年10月29日、名称为“VSC控制”的美国专利申请的优先权，通过引用将其全部内容并入于此。

技术领域

本发明涉及马达控制。尤其是，本发明涉及对用于压缩机马达的变速驱动器的控制。

背景技术

在制冷应用中，压缩机用于将工作流体(制冷剂)从初始(吸入)状态压缩到压缩(排出)状态。初始状态以饱和吸入温度(SST)为特征而排出状态以饱和排出温度(SDT)为特征。对于给定的制冷剂，压缩机(不包括为其提供动力的马达)将具有由多种考虑因素决定的性能范围，这些因素包括效率和耐久性。该性能范围可由三维空间近似表示，其维度是SST、SDT以及第三维度(例如，压缩机速度或功率参数)，该第三维度表现考虑了其他两个维度的输出。涉及马达和其他组件的考虑因素将在压缩机的运行范围中进一步限定系统的运行范围。

典型的压缩机由密封的马达提供动力，而马达则由变速驱动器(VSD)提供动力。VSD以输出频率供给交流电输出电压。VSD从电源(例如，460VAC，60Hz)接收动力。在基本的VSD中，输出电压和输出频率间的关系是大致固定和近似线性的。由于这样的基本VSD和密封马达，使得马达的速度是驱动频率的大致固定且近似线性的函数。在没有可变比率传动的情况下，马达速度与压缩机速度的比率将是固定的并且可以是简单的1∶1的比率。

压缩机所需转矩(并且因此由马达供给)将基本上是SDT和SST的函数，并且将基本上独立于第三压缩机性能范围参数。在基本的运行中，在给定的SST和SDT下，马达和压缩机速度将由负载(例如，空气调节负载)决定。给定的马达速度与驱动器的固定电压/频率曲线(直线)上成比例的频率位置相关联。然而，在电压/频率曲线的给定点上，驱动器的电流消耗(current draw)将相应地由SST值和SDT值决定。例如，在给定的电压和频率下，如果SDT突然增加，转矩将会在给定的速度下增加，从而迫使来自VSD的动力增加和相应的电流增加。

某些VSD允许电压/频率关系的选择。当驱动器与其马达相关联用于给定的应用时，这些通常是预设的。

发明内容

本发明的一方面是动态改变电压/频率特征曲线(线)，意图在于允许压缩机/马达/VSD系统在SST/SDT/速度运行谱的较宽部分中运行。

因此，本发明的实施会涉及控制VSD的方法，VSD为马达供给电力以驱动压缩机。在压缩机性能范围的一部分中，VSD以动态改变的电压与频率间关系运行。可基本上由驱动器的最大电流对这部分中的该关系进行电流限制。该运行可包含第一状态下的运行，所述第一状态有第一转矩、具有第一值的电压与频率间比率以及第一电流消耗，所述第一电流消耗是最大目标电流消耗。运行从第一状态转换到第二状态，该第二状态有大于第一转矩的第二转矩和具有大于第一值的第二值的电压与频率间比率。在第二状态中，第二电流消耗可基本不大于第一电流消耗。第二电压可大于第一电压且/或第二频率可小于第一频率。

本发明的各种实施可涉及压缩机系统，该压缩机系统具有压缩机、与压缩机结合以驱动压缩机的马达、以及与马达结合为马达供给电力的VSD。控制系统与VSD结合，该控制系统被编程成运行VSD以提供动力。

本发明的一个或更多实施例的细节在下面的附图与描述中予以阐明。本发明其他的特征、目标及优点将从该描述和附图以及权利要求中得以显现。

附图说明

图1是压缩机运行参数的曲线图。

在各图中，相同的附图编号和标记表示相同的元件。

具体实施方式

在制冷系统中，如果给定压缩机的物理和运行参数，那么对马达和VSD运行参数的控制可被用于提供扩展的运行范围。例如，压缩机的物理参数可包括压缩机的构造和尺寸以及其工作流体的性质。运行参数可包括对应于某个目标或其他运行环境的饱和吸入温度(SST)和饱和排出温度(SDT)。这些值可以用作吸入和排出压力的替代。

对于给定的压缩机，所需马达转矩将是SST和SDT的函数。如果这些值是固定的，转矩将基本上是固定的。如果马达转矩是固定的，则马达的功率输出与马达(旋转)速度成比例。在典型的系统中，具有固定的线性的标准或默认电压/频率曲线(轴速度和频率借助恒定因数基本上相互关联)。