用于供暖、通風(fēng)、空調(diào)以及制冷冷卻器的跨越方法和系統(tǒng)技術(shù)方案

一種在冷卻器／制冷系統(tǒng)中提供跨越能力的方法，利用具有有源變換器級、直流鏈路級以及逆變器級的變速驅(qū)動裝置，該變速驅(qū)動裝置用于提供變頻和變壓來給至少一個電機(jī)供電。感應(yīng)電機(jī)連接到該逆變器級的輸出端來驅(qū)動在冷卻器／制冷系統(tǒng)中的壓縮機(jī)。該跨越方法包括運(yùn)行該有源變換器來將該直流鏈路級的直流鏈路電壓調(diào)節(jié)到預(yù)定的電壓水平，直到有源變換器中的電流等于預(yù)定的電流限值；然后，一旦達(dá)到該變換器的電流限值，將該直流鏈路的調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)移到該逆變器。卸載該壓縮機(jī)，并且逆向該逆變器中的能流以保持該直流鏈路級的電壓水平。預(yù)旋葉片、滑閥或者單向閥用來卸載該壓縮機(jī)。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
【國外來華專利技術(shù)】用于供暖、通風(fēng)、空調(diào)以及制冷冷卻器的跨越方法和系統(tǒng) 有關(guān)申請的相互引用本申請是于2005年9月2日提交的第11/218, 757號美國申請的 部分繼續(xù)申請。
技術(shù)介紹
本專利技術(shù)總體涉及變速驅(qū)動裝置，更具體地，涉及用于供暖、通風(fēng)、 空調(diào)以及制冷(HVAC&R)裝置中的、具有電壓暫降跨越能力 (voltage-sag ride through capability)的變速驅(qū)動裝置。在HVAC&R系統(tǒng)中使用變速驅(qū)動裝置(VSD),用以提供變幅和變 頻的交流電壓給驅(qū)動冷卻壓縮機(jī)的電機(jī)。VSD—般由輸入整流器、直 流鏈路以及逆變器組成。VSD輸入整流器將由電力工業(yè)以固定幅度和 固定頻率供應(yīng)的線交流電壓整流成直流電壓。在直流鏈路處，具有能 量存儲能力的無源元件(例如電容器)過濾和穩(wěn)定該直流電壓。該直 流鏈路電壓然后被轉(zhuǎn)換成供應(yīng)電力負(fù)載的、變幅變頻的交流電壓。在 HVAC&R裝置中，電力負(fù)載通常是連接到壓縮機(jī)的電機(jī)。VSD特別易受 到被稱作電壓暫降的欠壓現(xiàn)象的影響，該欠壓現(xiàn)象出現(xiàn)在電力供應(yīng)輸 入。如果不以其他方法調(diào)整和補(bǔ)償這種電壓，電壓暫降現(xiàn)象會被一直 反映到直流鏈路電壓和負(fù)載。大部分的線電壓暫降出現(xiàn)在大約幾毫秒 到幾秒的短時間內(nèi)。這種電壓暫降可以引起直流鏈路電壓暫降，以及 引起VSD系統(tǒng)關(guān)閉。VSD的跨越電壓暫降而不關(guān)閉以及在恢復(fù)輸入電 壓之后繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的能力在VSD中被認(rèn)為是有利的，因為它減少了 HVAC&R裝置的停機(jī)時間。對于基于電壓源逆變器(VSI)技術(shù)的VSD， 一般是通過將直流鏈路電壓維持在額定值或額定值附近來實現(xiàn)跨越能 力的。VSD然后能夠提供足夠的電壓來驅(qū)動電機(jī)。否則，如果該直流 鏈路電壓完全降到其額定值以下，則VSD和冷卻器控制系統(tǒng)會關(guān)閉以 防止不規(guī)則的以及可能有害的電機(jī)或壓縮機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)。但是，用在VSD中的最常見類型的整流器是無源整流器。無源整 流器一般包括三相式二極管橋。使用無源整流器，直流鏈路電壓直接與輸入線電壓成比例。因而，無源整流器沒有補(bǔ)償輸入線電壓的變化。因而，電壓暫降會引起直流鏈路電壓降低，這進(jìn)而可能引起VSD關(guān)閉。 當(dāng)在VSD中使用無源整流器時， 一種提高跨越能力的可能方式是 提供一個連接到直流鏈路的附加電源，如在Annette von Jouanne等 人的Assessment of Ride—Through Alternatives for Adjustable-Speed Drives, 35 IEEE Transactions on Industry Applications 908 (1999)所述的，通過引用的方式將該文納入本i兌明 書中。這種附加電源可由附加電容器、直流升壓變換器、蓄電池、超 級電容器、電機(jī)-發(fā)電機(jī)組、飛輪、超導(dǎo)磁儲能系統(tǒng)、燃料電池等提供。 所有這些都需要附加的硬件，因而大大增加了 VSD的成本。 一種增加 帶無源前端的VSD的跨越能力的相對便宜的方法是使用負(fù)載慣性以在 電壓暫降期間發(fā)電(也如上面引用的Annette von Jouanne等人的文 章中所述)。為了實現(xiàn)這種增加跨越能力的方法，在電壓暫降期間逆 變器輸出頻率被調(diào)整到一稍微低于電機(jī)負(fù)栽頻率的值。這使得電機(jī)充 當(dāng)發(fā)電機(jī)并且使得電機(jī)將直流鏈路電壓保持在所期望的水平上。這種 方法一般需要電機(jī)速度和電流傳感器，這可能增加VSD的成本。美國專利第6， 686， 718號描述了多種增加VSD的跨越能力的^支術(shù)。 例如，另一種增加VSD的跨越能力的可能方法是使用有源整流器。通 過使用能夠打開和關(guān)閉線電流的電源設(shè)備以及專用的控制方法，這種 整流器能夠補(bǔ)償輸入線電壓的變化。因而，可以將直流鏈路電壓保持 在大到完全能夠阻止VSD關(guān)閉的值。在Annabelle van Zyl等人的 Voltage Sag Ride—Through for Adjustable—Speed Drives with Act ive Rect if iers ， 34 IEEE Transactions on Indus try Appl icat ions 1270 (1998)中描述了這種技術(shù)，通過引用的方式將該文納入本i兌明書 中。一種有源整流器采用脈寬調(diào)制(PWM)升壓整流器?？梢栽谳斎刖€ 電壓減小或暫降期間將直流鏈路電壓緊密地調(diào)節(jié)在標(biāo)稱值。但是，升 壓整流器的輸入交流電流隨著線電壓減小而增大。由于升壓整流器元 件的實際電流感應(yīng)和電流轉(zhuǎn)換限制，不能允i午輸入交流電流無限增大。 相反，必須(通過升壓整流器控制算法)將它控制為使得它從不超出 預(yù)定極值，該預(yù)定極值被稱為升壓整流器電流極值。只要升壓整流器的輸入電流低于或處于電流極值，就可以將升壓整流器的輸出直流電 壓緊密控制在標(biāo)稱定位點。但是，如果在達(dá)到升壓整流器的電流極值 之后線電壓繼續(xù)降低，則升壓整流器不再能夠?qū)⑤敵鲋绷麟妷赫{(diào)節(jié)到該定位點值，盡管輸入電流仍被控制在電流極值水平。隨著VSD的逆 變器部分繼續(xù)從直流鏈路電容器提取電流以與電壓暫降開始之前相同 的動力水平驅(qū)動電機(jī)，存儲在直流鏈路電容器中的能量被傳遞到負(fù)載 并且直流鏈路的電壓減小。如果這種情況繼續(xù)一個充足的時段，則直 流鏈路電壓會減小到預(yù)定故障閾值以下并且冷卻系統(tǒng)會最終關(guān)閉。因而，需要的是， 一種用于增加被應(yīng)用到HVAC&R系統(tǒng)中的VSD的 跨越能力、使其超過上述技術(shù)水平的通用VSD的現(xiàn)有跨越能力的方法。 這種新方法基于升高和控制直流鏈路的電壓以使電壓暫降期間VSD 和HVAC&R系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)時段最大化，為將能量保存在直流鏈路電路中， 捕獲和保持旋轉(zhuǎn)電機(jī)慣性中所存儲的最大量的能量，以及利用HVAV&R 系統(tǒng)的制冷劑和水回路中所存儲的能量以在輸入電壓暫降期間最大化 該系統(tǒng)的跨越能力。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)公開了 一種在用于HVAC&R系統(tǒng)的VSD中提供跨越能力的方 法，該HVAC&R系統(tǒng)包括與壓縮機(jī)機(jī)械連接的電機(jī)，以及用于給該電機(jī) 提供動力的變速驅(qū)動裝置。該變速驅(qū)動裝置包括由直流鏈路級電連接 的有源整流器級和逆變器級。線交流電壓、輸入交流電流、直流鏈路 電壓以及電機(jī)交流電流都被系統(tǒng)監(jiān)控和/或檢測。在正常運(yùn)轉(zhuǎn)期間和在 電壓暫降期間通過有源整流器將直流鏈路級的直流電壓調(diào)節(jié)到定位 點。直流鏈路級的直流電壓的調(diào)節(jié)還從有源整流器級轉(zhuǎn)移到逆變器級 以響應(yīng)進(jìn)入有源整流器中的輸入電流達(dá)到預(yù)定電流極值，并且停止制 冷劑系統(tǒng)中的壓縮機(jī)所做的工作。然后經(jīng)由逆變器通過逆轉(zhuǎn)能流使其 從電機(jī)流到直流鏈路來控制直流鏈路級的直流電壓。對該直流鏈路級 的直流電壓的控制轉(zhuǎn)移回到有源整流器級以響應(yīng)所監(jiān)控的線交流電壓 恢復(fù)到預(yù)定閾值電壓值。本專利技術(shù)的一個方面，公開了一種用于控制變速驅(qū)動裝置跨越電壓 暫降的方法。該方法包括步驟提供連接到機(jī)械負(fù)載的電機(jī)和壓縮機(jī)；提供變速驅(qū)動裝置來給電機(jī)提供動力，該變速驅(qū)動裝置包括由直流鏈路級電連接的有源變換器級和逆變器級；監(jiān)控該直流鏈路級的直流電 壓；監(jiān)控該有源變換器級的輸入?yún)?shù)；用有源變換器調(diào)節(jié)該直流鏈路 級的直流電壓以響應(yīng)所監(jiān)控的直流鏈路電壓的變化；將直流鏈路級的 直流電壓的調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)移到逆變器級以響應(yīng)該直流電壓小于預(yù)定的第一闊 值電壓；從壓縮機(jī)去掉機(jī)械負(fù)載；以及利用本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點】
一種用于控制變速驅(qū)動裝置以跨越電壓暫降的方法，包括步驟：　提供連接到機(jī)械負(fù)載的電機(jī)和壓縮機(jī)；　提供變速驅(qū)動裝置來給電機(jī)供電，該變速驅(qū)動裝置包括通過直流鏈路級電連接的有源變換器級和逆變器級；　監(jiān)控該直流鏈路級的直流電壓；　監(jiān)控該有源變換器級的輸入?yún)?shù)；　用該有源變換器調(diào)節(jié)該直流鏈路級的直流電壓以響應(yīng)所監(jiān)控的直流鏈路電壓的變化；　對該直流電壓小于預(yù)定的第一閾值電壓作出響應(yīng)，執(zhí)行步驟：　將直流鏈路級的直流電壓的調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)移到逆變器級；　從該壓縮機(jī)去掉機(jī)械負(fù)載；以及　利用該逆變器級通過逆轉(zhuǎn)能流使其從該電機(jī)流到該直流鏈路級來控制該直流鏈路級的直流電壓。

【技術(shù)特征摘要】
【國外來華專利技術(shù)】...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：HR施尼茨卡，I杰德瑞克，
申請(專利權(quán))人：江森自控科技公司，
類型：發(fā)明
國別省市：US[美國]