CN103154750B

CN103154750B - 用于确定单个系统中的多个三相电机的正确连线的方法

Info

Publication number: CN103154750B
Application number: CN201180044575.8A
Authority: CN
Inventors: G.B.霍夫斯达尔; L.Y.柳; S.杜赖萨米
Original assignee: Carrier Corp
Current assignee: Carrier Corp
Priority date: 2010-09-15
Filing date: 2011-09-07
Publication date: 2016-01-20
Anticipated expiration: 2031-09-07
Also published as: US9228767B2; US20130162177A1; EP2616823A2; EP2616823B1; WO2012036948A2; WO2012036948A3; CN103154750A

Abstract

公开了一种用于确定制冷系统（300）中的多个三相电机（306、308、310）的正确连线的方法。所述方法可以包括以第一输入相位旋转给多个三相电机（306、308、310）通电并且记录性能数据，以第二输入相位旋转给所述多个三相电机通电并且记录所述性能数据（402、404、406），评估所述性能数据，并且确定三相电机中的每一个是否被正确地连线（408）。如果所有三相电机都被正确地连线，则以正常模式运转所述制冷系统（300）（410），或者如果至少一个三相电机被不正确连线，则以低效模式运转所述制冷系统（300）（412、414、416）。

Description

用于确定单个系统中的多个三相电机的正确连线的方法

相关申请的交叉引用

这是按照专利合作条约提交的国际专利申请，其依据35USC§119(e)对2010年9月15日提交的序号为61/383,153的美国临时专利申请要求优先权，在此通过引用将其整体并入本文。

技术领域

本公开通常涉及三相电机，并且尤其涉及一种用于确定制冷系统中的多个三相电机的正确连线的方法。

背景技术

制冷系统通常用于对期望区域进行冷却。制冷通过从封闭的区域移除热量并将该热量转移到位于该封闭区域外的外部大气而起作用。制冷系统被广泛地用于制冷机、家中和汽车中的空调单元、以及船只和货车的货物区域中。

图1图示了基本制冷系统100的方框图。制冷系统100包括压缩机102、冷凝器盘管104、具有冷凝器电机108的冷凝器风扇106、膨胀阀110、蒸发器盘管112、具有蒸发器电机116的蒸发器风扇114、以及制冷剂118。制冷剂是用于吸收和传递热量的流体。制冷剂通过从液体蒸发到低温和低压下的气体来吸热。制冷剂通过从气体冷凝回到较高温度和压力下的液体来放热。

制冷剂118以低温、低压的气态进入压缩机102。压缩机102将制冷剂118压缩到高温、高压的气态。制冷剂118然后流经冷凝器盘管104，在其中制冷剂118释放热量直到被液化。在制冷剂118中的热量通过冷凝器盘管104而排出。冷凝器风扇106循环周围的空气通过冷凝器盘管104，将热量从冷凝器盘管104转移到外部大气。然后当制冷剂118流经膨胀阀110时，膨胀阀110减少制冷剂118的压力，产生低温、低压的液态和蒸气态制冷剂的混合物。该低温、低压的制冷剂混合物118然后流经蒸发器盘管112。蒸发器风扇114吸取来自要被冷却的期望区域120的暖空气通过载有冷的制冷剂混合物118的蒸发器盘管112。然后，随着制冷剂118流经蒸发器盘管112，制冷剂118吸收热量。由于制冷剂118吸收热量，制冷剂118从液相改变回气相。然后重复该循环。

为了制冷剂118吸收和排出最大量的热量，如果压缩机102、冷凝器电机108、和蒸发器电机116均由三相电机驱动，在制冷系统100中的组件将高效地运转。因为三相电机是高效、经济和耐用的，所以它们被广泛地使用。三相电机通过引入经过端子的三个电相位而进行工作，该相位中的每一个给单独的端子通电并且在一个循环内的不同的时刻处达到最大。

在图2中，三相电机202具有标记为A、B和C的三个端子。端子被通电，其中端子B在端子A后滞后120°，以及端子C在端子B后滞后120°，在端子A后滞后240°。因此，端子A、B和C中的每一个彼此分开120°地被通电。通过也具有三个端子A'、B'、C'的三相电源204来给端子A、B、C通电。三相电源204的端子A'、B'、C'确定端子的相位旋转。该相位旋转确定三相电机202的旋转。例如，如果三相电源204的端子A'、B'、C'分别被连线到三相电机202的端子A、B、C，并且具有A'、B'、C'的相位旋转，那么端子A、B、C具有相同的相位旋转并且三相电机202顺时针旋转。在顺时针旋转中，端子C在端子A后滞后240°。

但是，如果三相电机202的端子A、B、C被不正确地连线至三相电源204的端子A'、B'、C'，那么三相电机202将逆时针旋转（即“反向”）。例如，如果交换端子B和C，其中端子B被连线到端子C'且端子C被连线到端子B'，那么对端子A'、B'、C'通电将导致端子A、C、B被通电。交换两个端子将导致120°的相移，即C将在A后滞后120°，120°的相移将使三相电机202反向旋转。

三相电机的反向旋转将降低效率并甚至可能对由制冷系统中的这些电机所驱动的组件中的一些造成损害。例如，如果反向旋转地运转涡旋压缩机，则可能损害涡旋压缩机。作为对比，如果配备有双向油泵，往复式压缩机可以在任一方向上运行而不受影响。如果反向地运转冷凝器电机或者蒸发器电机，那么将会降低冷凝器风扇或者蒸发器风扇的效率并影响热交换器的传热效率。例如，如果蒸发器风扇低效地运转，那么将无法从所述将被冷却的区域吸取足够的热量，并且制冷单元将具有较低的冷却容量。虽然当冷凝器电机反向地运转时，所述制冷系统将仍然运转，但冷凝器盘管的排热能力将降低。因此，取决于这些电机所驱动的组件，在制冷系统中的三相电机中的每一个不同地受到不正确连线的影响。在具有多个三相电机的单个系统中，确定针对这些三相电机中的每一个的运转的优先级是重要的。

发明内容

根据本公开的一个方面，公开了在单个系统中的三相组件连线识别装置。所述三相组件连线识别装置可以包括被配置为可运转地耦接到多个三相组件的至少一个端子，和可运转地耦接到所述端子的控制器。所述控制器被配置为确定针对所述三相组件中的每一个的相位旋转，如果针对所述多个三相组件中的每一个的所述相位旋转相同则以正常模式运转所述系统，或者如果针对至少一个三相组件的所述相位旋转不同，则通过确定针对所述系统的优先相位旋转来以低效模式运转所述系统。

根据本公开的另一方面，公开了用于确定制冷系统中的多个三相组件的正确定相的方法。所述方法可以包括给多个三相组件通电，确定针对所述三相组件中的每一个的相位旋转，如果针对多个三相组件中的每一个的所述相位旋转相同，则以正常模式运转所述制冷系统，或者如果针对至少一个三相组件的所述相位旋转不同，则通过确定针对所述制冷系统中的所述三相组件中的每一个的优先相位旋转来以低效模式运转所述制冷系统。

根据本公开的又一方面，公开了用于确定制冷系统中的多个三相电机的正确连线的方法。所述方法可以包括以第一输入相位旋转给多个三相电机通电并且记录性能数据，以第二输入相位旋转给所述多个三相电机通电并且记录所述性能数据，评估所述性能数据，并且确定所述多个三相电机是否被正确地连线。如果所述多个三相电机中的每一个都被正确地连线，则以正常模式运转所述制冷系统。否则，如果至少一个三相电机被不正确连线，则以低效模式运转所述制冷系统。

在所述低效模式中，所述方法还可以包括触发指明至少一个三相电机的不正确连线的警报，选择针对所述制冷系统的优先相位旋转，其中，基于选自决策矩阵的参数来确定所述多个三相电机中的每一个的优先次序，基于所选择的优先相位旋转来运行所述制冷系统，监测所述参数，并且基于在所述参数中检测到的变化来调整所述优先相位旋转。

当结合附图而阅读时，从下面的详细描述中，其它的优点和特征将显而易见。

附图说明

为了更为彻底理解所公开的系统和方法的，应当对附图中更加详细地图示的实施例进行参考。

图1是根据现有技术的教导而建立的制冷系统的实施例的方框图；

图2是图示在三相电源和三相电机之间的连线的方框图，也是根据现有技术的教导而建立的相位旋转的图形化的表示；

图3是根据本公开的教导而建立的制冷系统的实施例的部分的方框图；

图4是描绘了可以根据本公开的方法而实践的步骤的样本序列的流程图；

图5是描绘了可以根据本公开的方法而实践的两个样本优先级表的决策矩阵。

应当理解，附图并不必是按比例的，并且所公开的实施例有时被概略地或者局部地图示。在某些例子中，对于理解所公开的方法和系统而言细节并不是必要的，或者致使其它细节难以察觉的细节可以已经被省略。当然，应当理解，本公开不限于此处所图示的特定实施例。

具体实施方式

参照图3，图示了示出在制冷系统300中的三相电源302、控制器304和三相电机306、308、310之间的互连的简化的方框。在图3中，已经省略了在制冷系统300中的非电机运转的设备。下面的描述将参考制冷系统而进行，但是应当理解本公开也想到结合有包含多个三相组件的任何单个系统。

在图3中，制冷系统300可以包括三相压缩机电机306，三相冷凝器电机308，三相蒸发器电机310，和控制器304。三相电机306、308、310均可以运转地耦接至控制器304。该控制器可以具有能够储存算法和数据的存储器312。控制器304可以处理所储存的算法，分析电机306、308、310的性能，并且控制电机306、308、310。应当理解，控制器304可以是能够存储、处理和控制的任何类型的设备，诸如，但不限于，微处理器、微控制器、和核心处理单元（CPU）。

控制器304也可以运转地耦接到三相电源302。在一个示范性的实施例中，三相电源302可以从电力网、发电机、或者能够分配三相电力的任何其它设备中获得电力。三相电源302可以具有三个端子A'、B'、C'，所述三个端子分配彼此异相120°的电力。端子A'、B'、C'可以通过控制器304而连接到制冷系统300，连接到三相电机306、308、310中的每一个。三相电机306、308、310中的每一个也可以具有三个端子A、B、C。控制器304能够从三相电源302的端子A'、B'、C'吸取电力并将该电力以期望的相位旋转分配到三相电机306、308、310的端子A、B、C。

这样，在三相电机306、308、310的任何一个的端子A、B、C可能被不正确连线的情况下，控制器304可以能够施加正确地运转被不正确连线的电机所需要的相位旋转。在一个示范性的实施例中，当维修制冷系统300时，由于更换三相电机306、308、310的任何一个，并且没有将端子A、B、C准确地连线到三相电源302的对应的端子A'、B'、C'，将可能发生不正确的连线。通过运算进一步在图4中公开的算法，控制器304可以能够确定三相电机306、308、310的正确连线。

现在参照图4，步骤402表示确定用于第一电机的准确相位旋转，该第一电机可以是三相蒸发器风扇电机310。在一个示范性的实施例中，通过以第一输入相位旋转给所述第一电机310通电，控制器304可以确定对于第一电机310的准确相位旋转。所述第一输入相位旋转可以包括以其中每个端子彼此异相120°的顺序，给第一电机310的端子A、B和C通电。控制器304然后可以测量并且记录第一电机310的性能。在一个示范性的实施例中，通过测量通过蒸发器盘管的供给和返回空气温度，可以测量第一电机310（即蒸发器风扇电机）的性能。控制器304然后可以以第二输入相位旋转给第一电机310通电。第二输入相位旋转可以包括以其中每个端子彼此异相120°的顺序给第一电机310的端子A、C和B通电。通过交换两个端子B和C，第二输入相位旋转可以与第一输入相位旋转异相120°。第二输入相位旋转可以使得第一电机310以与第一输入相位旋转相反的方向旋转。控制器304然后可以测量并且记录蒸发器盘管的性能作为第一电机310以相反方向运转的结果。

一旦第一电机310已经在任一方向上旋转并且已经记录了蒸发器盘管的性能数据，控制器304然后可以确定哪个方向可以导致蒸发器盘管的最优性能。然后控制器304可以以与步骤402中类似的方式，在步骤404中确定对于第二电机（即冷凝器风扇电机308）的准确相位旋转，以及在步骤406中确定对于第三电机（即压缩机电机306）的准确相位旋转。相对于步骤402，在步骤404和步骤406中可以不同地执行的一个小例外是测量每个旋转的响应数据的方法。取决于电机的类型，测量所述响应数据的方法可能不同。在一个示范性的实施例中，在步骤404中，控制器304可以通过测量第二电机308的电流吸取来测量该第二电机308的响应。应当理解的是，测量所述响应数据的方法可以取决于电机的类型以及电机所驱动的组件的类型，并且其不应当限于此处所公开的方法。

一旦控制器304已经确定针对三相电机306、308、310中的每个的准确相位旋转，控制器304然后可以在步骤408中确定是否所有的三相电机306、308、310都需要相同的相位旋转，即，所有的电机是否都被准确地连线。如果所有的三相电机306、308、310都需要相同的相位旋转，那么在步骤410中制冷系统300可以以其中对所有的三相电机306、308、310施加一个相位旋转的正常模式运行。在一个示范性的实施例中，以正常模式运行制冷系统300可能需要所有的三相电机306、308、310以相位旋转A、B、C进行运转。

但是，如果三相电机306、308、310的至少一个需要相比至少一个其它的三相电机的相位旋转的不同的相位旋转，那么制冷系统300可以以步骤412-418中所公开的低效模式运行。在一个示范性的实施例中，当蒸发器电机310需要相位旋转A、C、B，而压缩机电机306和冷凝器电机308需要相位旋转A、B、C时，制冷系统300可以以低效模式运行。在低效模式中，在步骤412中，控制器304可以向用户触发警报，指示哪个或者哪几个特定的三相电机可能没有被正确地定相，即，被正确地连线。在一个示范性的实施例中，可以在诸如但不限于LED屏幕、LCD监视器，或者能够给用户显示信息的任何其它设备的显示器上触发警报。在另一个示范性实施例中，可以远程触发警报，诸如但不限于经由射频（RF）、蓝牙、或者红外（IR）无线地进行传输。

一旦已经触发警报，控制器304然后可以在步骤414中确定针对制冷系统300的优先相位旋转。因为所有的三相电机306、308、310并未都以相同的相位旋转进行运转，所以控制器304然后可以确定三相电机306、308、310中的哪一个应当接收优先级以便高效地运转制冷系统300。可以基于选自决策矩阵的参数来给制冷系统300分配优先相位旋转。在图5中，将根据本发明的一个示范性实施例公开决策矩阵502、504。

决策矩阵502可以描绘基于参数-电机类型和效率的基本优先相位旋转。例如，取决于压缩机电机306的类型，优先相位旋转可受到影响。在一个示范性的实施例中，如果压缩机电机306是往复式压缩机，那么优先相位旋转可以向压缩机电机306分配最低优先级（3），而冷凝器电机308可接收优先级级别（2），且蒸发器电机310可接收最高优先级（1）。在另一个示范性实施例中，如果压缩机电机306是涡旋式、螺旋式、或旋转式压缩机，那么优先相位旋转可以向压缩机电机306分配最高优先级（1），之后是蒸发器电机310接收优先级级别（2），并且最后是向冷凝器电机308分配最低优先级（3）。

对于参数、电机类型对优先相位旋转具有如此影响的一个原因可能是电机驱动的一些组件不能以相反的方向运转，而电机驱动的其它组件可能仅低效地运转，或者对它们的性能没有经受影响。配备有双向油泵的往复式压缩机能够在任一方向上运转而不影响性能，而涡旋式、螺旋式、或旋转式压缩机在相反的方向上不能正确的运转，并且可能对压缩机、高成本组件造成损害。此外，参数，即由电机所驱动的组件的效率，也可能在确定针对制冷系统300的优先相位旋转方面起到重要的作用。例如，如果要反向运转冷凝器风扇电机308，则来自制冷系统300的热量将仍然被排出到外部大气中，只是不那么高效。不过，制冷系统300可以仍然以具有最小影响的低效模式运转。但是，如果要反向运转蒸发器电机310，则大量的热将不会从期望被冷却的区域被吸取，并且制冷系统300将无法充分冷却。因此，以准确相位旋转运转蒸发器风扇电机310优先于冷凝器风扇电机308。

但是，如决策矩阵502中所公开的，其它参数可能影响基本优先相位旋转。在一个示范性的实施例中，在制冷系统300周围的高环境温度（例如，80°F或者更高的温度）可能影响优先相位旋转。在图5中，决策矩阵504描绘了基于参数-在高环境温度下电机所驱动的组件的效率，针对制冷系统300的优先相位旋转。在高环境温度中，冷凝器风扇电机308可以优先于蒸发器风扇电机310，因为从冷凝器排出热量的需求对于制冷系统300高效运转是更高优先级。应当理解的是，其它参数，诸如但不限于，货物类型（例如，易腐或者冷冻货物）、压缩机排气压力、和货物除湿要求在确定优先相位旋转方面可能也起着重要的作用。

现在回到步骤416，一旦选择了优先相位旋转，将以所述优先相位旋转来运转制冷系统300，同时控制器304可以监测参数中的任何变化。在一个示范性的实施例中，以所选择的优先相位旋转来运转制冷系统可能不仅需要以该优先相位旋转来运转优先三相电机，还需要运转制冷系统300中的剩余的三相电机。这样，在制冷系统300中的所有的三相电机306、308、310可以以如它们已经被分配的优先相位旋转进行运转。此外，在一个示范性的实施例中，可以通过经由RF、蓝牙或者IR无线地传输来在LCD监视器上远程地监测参数。在步骤418中，控制器304可以继续监测参数直到检测到变化，此时控制器304可以返回参照步骤414，以基于在参数中检测到的变化来确定新的优先相位旋转。

此外，应当理解的是，虽然在此参考仅三个电机306、308、310描述了用于确定用于单个系统的多个三相电机的正确连线的方法，但也可能根据所公开的当前方法，结合更少或者更多的电机来进行运转。

虽然已经阐述了仅特定的实施例，但对于本领域技术人员而言根据以上描述，替代和修改将是显而易见的。这些和其它的替代被认为是等同的，并且处于本公开以及所附权利要求的精神和范围内。

Claims

1.一种供具有至少第一三相组件和第二三相组件的系统使用的三相组件连线检测装置，所述装置包括：

至少一个端子，其至少间接连接到所述第一三相组件和所述第二三相组件；以及

控制器，其至少间接连接到所述端子，所述控制器被配置为在第一模式与第二模式之间切换所述第一三相组件和所述第二三相组件，在所述第一模式中，第一三相组件的相位旋转与所述第二三相组件的相位旋转相同，在所述第二模式中，第一三相组件的相位旋转与所述第二三相组件的相位旋转不同，在所述第二模式中所述相位旋转的不同的相位旋转是基于被分配给系统的优先相位旋转。

2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述优先相位旋转基于至少一个参数向所述第一三相组件和所述第二三相组件分配优先次序。

3.根据权利要求2所述的装置，其中，所述至少一个参数选自三相组件类型、货物类型、压缩机排气压力、环境温度、和货物除湿要求。

4.根据权利要求2所述的装置，其中，所述控制器还被配置为监测所述至少一个参数，并且在检测到所述至少一个参数中的变化时更新所述优先相位旋转。

5.根据权利要求1所述的装置，还包括至少间接地连接到所述控制器的显示器，所述显示器被配置为接收来自所述控制器的警报以标识出在不正确的相位旋转上工作的所述第一三相组件或所述第二三相组件中的一个。

6.根据权利要求5所述的装置，其中，所述显示器远程设置。

7.根据权利要求4所述的装置，其中，远程地执行对所述至少一个参数的监测。

8.根据权利要求1所述的装置，其中，通过以下步骤执行确定针对所述三相组件中的每一个的所述相位旋转：

以第一输入相位旋转给所述第一和第二三相组件通电并且记录第一组性能数据；

以第二输入相位旋转给所述第一和第二三相组件通电并且记录第二组性能数据；以及

评估所述第一组和第二组性能数据并且对所述第一和第二三相组件的分配最优相位旋转。

9.根据权利要求8所述的装置，其中，所述第二输入相位旋转与所述第一输入相位旋转异相120°。

10.一种用于确定制冷系统中的组件的正确定相的方法，所述制冷系统包括第一三相组件和第二三相组件，所述方法包括：

给所述第一和第二三相组件通电；

确定所述第一和第二三相组件是否被正确地连线；

如果被正确地连线，则以相同的相位旋转运转所述第一和第二三相组件；以及

当第一三相组件和第二三相组件中的至少一个被非正确地连线时，以不同的相位旋转运转所述第一和第二三相组件，所述不同的相位旋转取决于针对所述制冷系统的优先相位旋转。

11.根据权利要求10所述的方法，其中，基于至少一个参数，所述优先相位分配优先次序给所述第一三相位组件与所述第二三相位组件。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述至少一个参数选自三相组件类型、货物类型、压缩机排气压力、环境温度、和货物除湿要求。

13.根据权利要求11所述的方法，还包括，监测所述至少一个参数，并且在检测到所述至少一个参数中的变化时更新所述优先相位旋转。

14.根据权利要求10所述的方法，还包括，触发标识出所述第一三相组件或第二三相组件中未被正确连线的一个的警报。

15.一种用于确定制冷系统中的第一三相组件与第二三相组件的正确连线的方法，所述方法包括：

以第二输入相位旋转给所述第一和第二三相组件通电并且记录第二组性能数据；

评估所述第一组和第二组性能数据并且确定所述第一和第二三相组件是否被正确地连线；

当所述第一三相组件或所述第二三相组件中的至少一个被不正确连线时，以不同的相位旋转运转所述第一三相组件和所述第二三相组件。

16.根据权利要求15所述的方法，其中，当所述第一三相组件或所述第二三相组件中的至少一个被不正确连线时，以不同的相位旋转运转所述第一三相组件和所述第二三相组件包括：

触发标识出所述第一三相组件或所述第二三相组件中未被正确连线的一个的警报；

选择针对所述制冷系统的优先相位旋转，其中，基于至少一个参数，所述优先相位旋转分配优先次序给所述第一三相组件和所述第二三相组件；

基于所选择的优先相位旋转来运行所述制冷系统；以及

监测所述至少一个参数，并且基于所述至少一个参数中检测到的变化来更新所述优先相位旋转。

17.根据权利要求15所述的方法，其中，所述第二输入相位旋转与所述第一输入相位旋转异相120°。

18.根据权利要求16所述的方法，其中，所述至少一个参数选自三相组件类型、货物类型、压缩机排气压力、环境温度和货物除湿要求。

19.根据权利要求16所述的方法，其中，标识出所述第一三相组件或所述第二三相组件中未被正确连线的一个的触发警报被显示在远程设置的显示器上。

20.根据权利要求16所述的方法，其中，远程地执行对所述至少一个参数的监测。