[发明专利]泵组件及控制方法

说明书

本公开提供了一种泵组件(1)，该泵组件包括能够在零流率下提供期望压头H₀的泵单元(2)，用于驱动泵单元(2)的无刷速度控制的永磁交流驱动马达(205)和用于控制所述驱动马达(205)的控制单元，其中所述控制单元包括配置为接收输入电压(U_in)的频率变换器，其中所述驱动马达(205)可在磁场减弱模式和非磁场减弱模式下运行，其中驱动马达(205)的尺寸过小，以用于在设计输入电压(U₀)下驱动所述泵单元(2)以在所述非磁场减弱模式中在零流率下提供比所述期望压头H₀更低的压头H，并且用于驱动所述泵单元(2)以在所述磁场减弱模式下在零流率下提供所述期望压头H₀。

技术领域

本公开总体上涉及泵组件，特别地涉及速度控制的湿式转子泵，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

泵和特别是这种泵的电驱动马达的定子的电枢通常被设计用于在零流率下以最大效率提供某个压头H₀。正常情况下，最大效率是通过一种设计达到的，该设计允许在最大调制指数接近1的非磁场减弱模式下在零流率下提供所需的压头H₀。

EP 2 133 991描述了一种速度控制泵，其利用磁场减弱来优化低流率下的电力消耗。

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对于某些负载情况更有效的进一步优化设计的泵组件。

根据本公开的第一方面，提供了一种泵组件，其包括能够在零流率下提供期望压头H₀的泵单元，用于驱动泵单元的无刷速度控制的永磁交流驱动马达，以及用于控制所述驱动马达的控制单元，其中所述控制单元包括配置为接收输入电压U_in的频率变换器。驱动马达可以在磁场减弱模式和非磁场减弱模式下运行，其中驱动马达的尺寸过小，用于在设计输入电压U₀下驱动泵单元以在非磁场减弱模式下在零流率时提供比期望压头H₀更低的压头H以及在磁场减弱模式下驱动泵单元以在零流率下提供期望压头H₀。这里“尺寸过小(Undersized)”表示驱动马达的选择的设计参数，特别是定子的电枢的选择的设计参数，诸如定子绕组的数量和/或定子绕组的导线横截面，将导致在非磁场减弱模式下在零流率时得到压头H，其中压头H低于H₀。这意味着用尺寸过小的驱动马达只能在磁场减弱模式下实现压头H₀。然而，由于在磁场减弱模式下运行通常效率较低，所以这不是本文公开的泵的优选运行模式。在马达的部分负载期间，尺寸过小的马达可以在比标准设计更高的输出电压和更低的相电流下更高效地运行。

当频率变换器接收到固定的输入电压时，设计输入电压U₀可被选择为最低可能的DC输入电压U_in，以在非磁场减弱模式下在零流率下提供压头H。

本文公开的泵优选地大部分使用时间在非磁场减弱模式下以及可选地以低于最大调制指数M_max≈1的调制指数M运行。调制指数M在此将被定义为频率变换器的有效AC输出电压U_out(即，相对于中性电势的输出相电压)与最大有效AC输出电压U_out,max(其由频率变换器输入DC电压U_in限制)之间的比率，即换句话说，频率变换器主要在部分负载下运行，而不是满负载运行。满负载时，本文公开的泵的马达效率低于普通马达设计的马达效率，但是其在部分负载下更高，这将在下面更详细地解释。因此，通常的马达设计被优化为满负载运行，而在此公开的泵优化为部分负载运行，同时仍然允许在需要时在磁场减弱模式下在零流率下实现所需的H₀。这里，满负载意味着对频率变换器以最大输入功率供电，而部分负载意味着对频率变换器以小于最大输入功率供电。