[发明专利]变速驱动器控制

说明书

相关申请的交叉引用

要求序号为60/623,263、提交于2004年10月29日、名称为“变速驱动器控制”的美国专利申请的优先权，其公开的内容如同详细的阐述一样在这里作为参照引入。

背景技术

本发明涉及马达控制。尤其是，涉及对用于压缩机马达的变速驱动器的控制。

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可靠性。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供给调制交流电输出，该交流电输出具有特有的输出电压和输出频率。VSD从动力供给装置(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。

在压缩机/空调系统的设计中运行效率始终是令人关注的。

发明内容

本发明的一方面是一种控制变速驱动器的方法，该变速驱动器为马达供给有输出电压和输出频率的脉宽调制电力以驱动压缩机。该方法包括至少如下之一的步骤：与改变输出频率相关联地，动态改变换流器开关频率；以及在所述频率的频域的第一部分内，按照所述电压与所述频率之间的动态变化的关系，运行驱动器。

在不同实施中，可施行该方法，以便与所述电压与所述频率间基本恒定的比率及基本恒定的所述换流器开关频率相比，提高效率。这可以包括通过至少下述方法之一来所述动态地改变换流器开关频率：基本上通过阶跃函数，所述阶跃函数至少在下述二值之间：与输出频率的第一范围相关联的换流器开关频率的第一值；和与输出频率的第二范围相关联的换流器开关频率的第二值；以及在输出频率的范围内，与改变输出频率相关联地连续改变换流器开关频率。

本发明的另一方面包含压缩机系统。马达与压缩机结合以驱动该压缩机并具有马达速度。变速驱动器与马达结合，以便为马达供给具有电压和频率的电力。控制装置与该变速驱动器结合并被构造成运行该变速驱动器以供给所述电力，以便改善马达和变速驱动器的组合效率，使其高于基准效率，该基准效率与基本恒定的换流器开关频率、以及所述电压与所述频率间基本恒定的比率相关联。

在不同实施中，在所述速度的第一范围内，所述电压可随所述速度大致线性增加。在所述速度的高于所述第一范围的第二范围内，所述电压可保持基本恒定。该控制装置可构造成在第一范围内以基本上随所述速度线性增加的所述频率供给所述电力。

本发明的另一方面包括一种用于再造变速驱动器和马达的组合或者将所述组合的构造从基准状态再设计到第二状态的方法。控制硬件或软件配置与变速驱动器结合，用于运行该变速驱动器以供给所述电力。该控制硬件或软件被构造成，改善马达和变速驱动器的组合效率，使其高于基准状态效率，该基准状态效率与基本恒定的换流器开关频率以及所述电压与所述频率间基本恒定的比率相关联。