變頻驅(qū)動有源諧波緩解控制和診斷的制作方法
【專利說明】變頻驅(qū)動有源諧波緩解控制和診斷
【背景技術(shù)】
[0001] 變頻驅(qū)動為加熱、通風(fēng)、空調(diào)或制冷（HVACR)應(yīng)用提供許多潛在的優(yōu)點，包括用于 增強(qiáng)效率、控制以及性能的機(jī)會。然而，其也提出許多設(shè)計挑戰(zhàn)，包括需要緩解由于電源線 輸入諧波電流和/或端子電壓而引起的諧波損耗。已經(jīng)提出了各種技術(shù)以緩解諧波，包括 鏈路扼流圈、線路反應(yīng)器、多相技術(shù)、諧波濾波器以及這些和其它技術(shù)的組合。還可使用有 源諧波衰減、消除或阻尼技術(shù)來緩解諧波。這些及其它有源諧波緩解("AHM")技術(shù)一般地利 用針對諧波失真的存在和特性來分析給定驅(qū)動信號并生成緩解命令或信號的控制，該緩解 命令或信號被配置成提供期望衰減、消除或阻尼以產(chǎn)生期望的經(jīng)修正的驅(qū)動信號，例如以 產(chǎn)生正弦波的更精確合成近似、或者以緩解到變頻驅(qū)動的輸入端/輸出端的諧波反饋。其 可單獨地或與其它技術(shù)組合地實現(xiàn)。雖然AHM技術(shù)提供了許多潛在益處，但其還提出相對 于HVACR應(yīng)用的許多未預(yù)料到的挑戰(zhàn)和問題。HVACR應(yīng)用的各種占空比要求可以產(chǎn)生控制 狀態(tài)，其雖然從諧波緩解的角度看是期望的，但是具有損壞系統(tǒng)的潛在可能。這些問題在利 用永磁電動機(jī)的應(yīng)用中令人特別感興趣，雖然其也廣泛地適用于其它系統(tǒng)。對于本文公開 的獨特且創(chuàng)造性的裝置、方法和系統(tǒng)存在明顯的需要。
[0002] 公開 出于清楚地、簡明地且精確地描述本發(fā)明的示例性實施例、完成和使用所述示例性實 施例的方式和過程以及為了使得能夠?qū)崿F(xiàn)所述示例性實施例的實施、完成和使用，現(xiàn)在將 對某些示例性實施例進(jìn)行參考，包括附圖中所示的那些，并且將使用具體語言來對其進(jìn)行 描述。應(yīng)理解的是，并不從而產(chǎn)生對本發(fā)明的范圍的限制，并且本發(fā)明包括且保護(hù)本發(fā)明相 關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)人員將想到的對于示例性實施例的此類變更、修改以及進(jìn)一步的應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 公開了用于控制和診斷變頻驅(qū)動有源諧波緩解的裝置、方法和系統(tǒng)。示例性控制 和診斷包括操作變頻驅(qū)動，其將AC輸入線電壓轉(zhuǎn)換成DC電壓，使用該DC電壓生成電動機(jī) 控制信號，并且用該電動機(jī)驅(qū)動信號來驅(qū)動電動機(jī)。諧波緩解信號被提供給該驅(qū)動并被配 置成在驅(qū)動操作的期間至少部分地緩解諧波?；谂c驅(qū)動輸入相關(guān)聯(lián)的誤差條件的存在而 禁止諧波緩解信號?；谡`差條件的不存在而終止所述禁止。診斷故障條件基于誤差條件 的多次發(fā)生。根據(jù)以下描述和附圖，更多實施例、形式、目的、特征、優(yōu)點、方面以及益處將變 得顯而易見。
【附圖說明】
[0004] 圖1是示例性HVACR系統(tǒng)的示意圖。
[0005] 圖2是示例性變頻驅(qū)動和永磁電動機(jī)的示意圖。
[0006] 圖3和4是圖示出示例性控制和診斷過程的流程圖。
[0007] 圖5是圖示出示例性控制和診斷的框圖。
【具體實施方式】
[0008] 參考圖1，圖示出示例性HVACR系統(tǒng)100,其包括包含壓縮機(jī)110、冷凝器120以及 蒸發(fā)器130的制冷劑回路。制冷劑在閉合回路中通過系統(tǒng)100從壓縮機(jī)110流動至冷凝器 120至蒸發(fā)器130并返回壓縮機(jī)110。各種實施例還可包括附加的制冷劑回路元件，包括例 如用于控制制冷劑流動的閥、制冷劑過濾器、節(jié)熱器、油分離器和/或冷卻部件和用于各種 系統(tǒng)部件的流動路徑。
[0009] 壓縮機(jī)110由驅(qū)動單元150驅(qū)動，包括由變頻驅(qū)動155驅(qū)動的永磁電動機(jī)170。在 所示實施例中，變頻驅(qū)動155被配置成輸出三相PffM驅(qū)動信號，并且電動機(jī)170是表面磁體 永磁電動機(jī)。還可設(shè)想其它類型和配置的變頻驅(qū)動以及諸如內(nèi)部磁體永磁電動機(jī)之類的永 磁電動機(jī)的使用。應(yīng)認(rèn)識到的是，在本文中公開的原理和技術(shù)可應(yīng)用于廣泛種類的驅(qū)動和 電動機(jī)配置，包括感應(yīng)電動機(jī)系統(tǒng)、磁阻電動機(jī)系統(tǒng)及其它電動機(jī)系統(tǒng)。
[0010] 冷凝器120被配置成傳遞來自從壓縮機(jī)110接收的被壓縮的制冷劑的熱量。在所 示實施例中，冷凝器120是水冷式冷凝器，其在進(jìn)口 121處接收冷卻水，將熱量從制冷劑傳 遞至冷卻水，并在出口 122處輸出冷卻水。還可設(shè)想的是，可利用其它類型的冷凝器，例如 氣冷式冷凝器或蒸發(fā)式冷凝器。還應(yīng)認(rèn)識到的是，除非另外限制，本文對水的引用包括包含 附加成分的水溶液。
[0011] 蒸發(fā)器130被配置成從冷凝器120接收制冷劑，使接收到的制冷劑膨脹以降低其 溫度，并將熱量從冷卻介質(zhì)傳遞至制冷劑。在所示實施例中，蒸發(fā)器130被配置為水冷卻 器，其接收提供到進(jìn)口 131的水，將熱量從水傳遞至制冷劑，并在出口 132處輸出被冷卻的 水?？稍O(shè)想的是，可利用許多特定類型的蒸發(fā)器和冷卻器系統(tǒng)，其中包括干膨脹式蒸發(fā)器、 滿液式蒸發(fā)器、裸管蒸發(fā)器、板表面蒸發(fā)器以及翅片式蒸發(fā)器。
[0012] HVACR系統(tǒng)100還包括控制器160,其向變頻驅(qū)動155輸出控制信號，以控制電動 機(jī)170和壓縮機(jī)110的操作?？刂破?60還接收關(guān)于驅(qū)動單元150的操作的信息。在示例 性實施例中，控制器160接收關(guān)于電動機(jī)電流、電動機(jī)端子電壓和/或電動機(jī)的其它操作特 性(包括本文下面描述的那些)的信息。應(yīng)認(rèn)識到的是，本文所述的控制、控制例程以及控制 模塊可使用硬件、軟件、固件及其各種組合來實現(xiàn)，并且其可利用存儲在一個或多個非瞬時 計算機(jī)可讀介質(zhì)中的可執(zhí)行指令。還應(yīng)理解的是，控制器160能夠以各種形式被提供，并且 其可包括許多硬件和軟件模塊及部件，諸如在本文中公開的那些。此外，應(yīng)認(rèn)識到的是，控 制器160是可被配置成整體上或部分地與其它系統(tǒng)、模塊或部件組合地實現(xiàn)在本文中公開 的示例性控制和診斷的控制器的一個示例。
[0013] 參考圖2,圖示出用于變頻驅(qū)動200的示例性電路圖。驅(qū)動200被連接到電源210， 例如，向線路濾波器模塊220提供三相AC功率的400/480 VAC公用電網(wǎng)。線路濾波器模塊 220被配置成提供同步信號并充當(dāng)RF濾波器。然后向整流器290提供三相AC功率，所述整 流器290將AC功率轉(zhuǎn)換成DC功率并向DC總線291提供DC功率。DC總線被連接到逆變 器280。為了圖示和描述的清楚起見，將整流器290、DC總線291以及逆變器280示為分立 的塊。然而，應(yīng)認(rèn)識到的是，可在還可包括多種附加電路和部件的公共模塊、板或板組件中 提供這些部件中的兩個或更多。除所示的6脈沖配置之外，應(yīng)進(jìn)一步理解的是，可利用諸如 12脈沖、18脈沖、24脈沖或30脈沖整流器之類的多脈沖整流器連同相移變壓器，所述相移 變壓器為6脈沖、12脈沖、18脈沖、24脈沖或30脈沖操作提供適當(dāng)?shù)南辔惠斎搿?br>[0014] 逆變器模塊280包括被連接到DC總線291的正和負(fù)線路的開關(guān)285、286和287。 開關(guān)285、286和287優(yōu)選地被配置為基于IGBT和二極管的開關(guān)，但是還可利用其它類型的 功率電子開關(guān)部件，諸如功率MOSFET或其它電開關(guān)器件。開關(guān)285、286和287向電動機(jī)端 子275、276和277提供輸出。電流傳感器281、282和283被配置成檢測從逆變器模塊280 流到電動機(jī)270的電流，并且向ID模塊293發(fā)送電流信息。電壓傳感器也與電動機(jī)端子 275、276和277可操作地耦接，并且被配置成從電動機(jī)端子向ID模塊293提供電壓信息。
[0015] ID模塊293包括與電流感測相結(jié)合地用來設(shè)定關(guān)于電流信號