[发明专利]泵组件及控制方法

说明书

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(U_in)提供给频率变换器(209)，输入电压(U_in)在最小输入电压(U_min)和最大输入电压(U_max)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(U_in)。

技术领域

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。

背景技术

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。

EP 2 133 991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。

发明内容

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U_in，该输入电压在最小输入电压U_min和和最大输出电压U_max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。