CN103688454A - 用于控制电负载中的输入电压的方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于通过输出开关组(4)为针对多于一个输入电压(1)具有选择性的电组件构造的电负载(5)、优选地为用在冷却压缩机上的感应电机控制输入电压(1)的方法及系统。检测可以或通过处理单元(3)直接进行，或通过能够向处理单元(3)提供信息的网络传感器(6)间接进行。在本发明的另一实施例中，附设有能够向处理单元(3)提供信息的保护传感器(7)以及控制基准值(8)，以更好地对电负载(5)进行保护。

Description

用于控制电负载中的输入电压的方法及系统
技术领域
本发明涉及一种用于为针对多于一个电压具有选择性的电组件构造的负载、优选地为用在冷却压缩机上的感应电机控制输入电压的方法及系统。
背景技术
当前，若干国家在电能的生产和分配方面各不相同，每个国家有不同的电压水平。因此，除其他以外，诸如计算机、电视机、立体声系统的绝大多数电子设备都具有双电压特性，其包括实现输入电压的调节以使其在特定电压下完美运行的自动电压控制。这种特性在家用电器领域中仍较少被认知，因为它们中的大部分需要电动机来运行，除其他以外，由于像功率以及控制那样的因素而受限于现今的技术。
就这点而言，这些产品中的实现在双电压下运行的少数那些具有由最终用户通过开关进行的手动切换，所述开关通常针对其运行改变负载的线圈的构造。然而，很少用户具有针对这些功能的专门知识，这经常导致功能错误，如功能的部分丧失，或者甚至炸毁产品。此外，它还可能对用户造成危害，这取决于设备的保护水平。
为了防止这些危害并且增加对用户的保护以及避免通过保证服务的不必要维护，从而减少与产品制造商关联的形象的损失，输入电压自动变化至设备运行的可接受水平成为必须的做法。
类似地，单相感应电机因它们的简单性、鲁棒性以及高性能而被广泛用在冰箱上。感应电机特别地被用在像冰箱、制冷机、空调、洗衣机那样的各种家用电器中，它们通常装备有笼形转子和具有通常由两个绕组组成的线圈的定子，所述两个绕组选择性地被用于感应电机所处的状态(起动或运转)。
就这点而言，在压缩机的正常操作期间，运转绕组由交流电压馈电，而因运动的开始需要更高的功率来加速电机，起动绕组仅在电机运行的第一时刻期间被馈电。因而，电机被特别地设计和构建以在特定的有限范围的电压下运行，其中典型地，变化量不高于所设计的水平的上下10%。如果这些变化量高于10%，则需要电机的新的设计和结构。
出于这个原因，为解决这个问题的可能尝试出现在披露双电压系统的文档中。美国专利文档4,415,964描述了一种在这方面的设计，其提供一种能够不管输入电压而自动调节电压输出的系统，因当其以110V被接通时，将线圈改变为并联配置，从而产生110V的输出，并且以相反的方式，当其以220V被接通时，将线圈改变为串联配置，从而重复110V输出，其改变输出变压器的线圈的构造。然而，在这种结构中，因其使用变压器而不是其正在驱动的负载的直接构造作为输出，该文档限制了待馈电的可能负载以及对它们的控制。
现有技术所考虑的附加信息在美国专利文档5,001,623和美国专利文档7,528,734中被提出，其中美国专利文档5,001,623描述了一种以直流电自动控制电压输出的系统，然而其具有与上文提及的文档相同的问题，并且美国专利文档7,528,734描述了一种指示输入电压的系统，其能够警告用户在那个特定点处存在的电压是否为对于设备运行所期望的电压，但其没有改变或控制输出电压。
应注意到的是，与本发明相比，除了呈现巨大的能耗和制造/维护费用之外，所提出的所有文档均极易受振荡瞬态及馈电线上的其他干扰影响。
发明目的
因此，本发明的一个目的是提供一种用于自动电压控制的装置，除了减少的成本之外，其还具有简单和鲁棒的拓扑结构，这实现大规模的使用并且对于针对不同电压的市场的给定产品族所需要的模型的减少。
本发明的另一目的是对这些装置的电子控制应具有可以忽略的能耗。
本发明的又一目的是所述电子控制应较少受来自馈电网络的振荡瞬态或干扰影响。
本发明的又一目的是所述电子控制应能够自动调节感应电机或电负载，而不需要手动开关的变化。
本发明的又一目的是提供一种特定构造，其能够通过监控施加于它们的电压、其电流和/或温度而提供负载的电子保护。
本发明的又一目的是提供一种用于电机的集成组装的特定系统。 
发明简述
本发明的一个第一实施例提出了一种用于控制电负载中的输入电压的系统，所述电负载具有能针对在输入电压的不同水平下的操作选择性地被驱动的线圈布置，所述系统包括至少一个处理单元和输出开关组。所述处理单元被配置为检测所述输入电压以及对所述输出开关组进行驱动以执行所述电负载的选择性驱动，使得所述电负载将在由所述处理单元检测到的输入电压的水平下操作。用于控制负载中的输入电压的系统还可以包括网络传感器，其以不同的配置向所述处理单元提供输入电压值。优选地，这个系统被配置用于操作感应电机，其包含能被改变以针对值为220V的输入电压实现串联驱动或者针对值为110V的输入电压实现并联驱动的一组权利要求。
在另一实施例中，本发明向所述用于控制电负载中的输入电压的系统添加能够向所述处理单元提供关于电流、电压和/或温度的信息的保护传感器。本领域的技术人员也应考虑其中所述系统包括能够向所述处理单元提供电流、电压和/或温度的基准的控制基准单元的实施例。
本发明还涉及一种用于控制电负载中的输入电压的方法，所述电负载具有能针对在输入电压的不同水平下的操作选择性地被驱动的线圈布置，所述方法包括检测输入电压的第一步骤和根据在所述第一步骤中检测到的输入电压驱动输出开关组的第二步骤。此外，所述方法还包括针对在于所述第一步骤中检测到的输入电压的水平下的操作改变所述电负载中的线圈布置的第三步骤。这个方法也优选地适用于改变感应电机的线圈布置，优选地在所述第一步骤得到220V的值时串联驱动或在所述第一步骤得到110V的值时并联驱动。
所提出的用于控制电负载中的输入电压的另一方法包括检测所述电负载的电流、电压和/或温度的第四步骤，用于执行保护所述电负载的第五步骤，如果在所述第一步骤中检测到的值被认为超出标准，则所述第五步骤阻止所述电负载的运行。所述第四步骤还可以被进一步配置，以便执行相对于针对所述电负载的特定状态在先前所确定的基准值的比较。
附图简述
参考附图所示的实施例，现在将更详细地描述本发明。附图示出：
- 图1是采用并联构造的电负载的示意图；
- 图2是采用串联构造的电负载的示意图；
- 图3是根据本发明的优选实施例的表示简化系统的框图；
- 图4是表示附设有网络传感器的图3的简化系统的框图；
- 图5是表示附设有保护传感器的图4的简化系统的框图；
- 图6是表示附设有控制基准以更好地进行保护的图5的简化系统的框图。
附图详细说明
图1和图2示出具有可被构造以便针对在不同电压下的操作选择性地被驱动的元件的电负载5。这个实施例的图1示出电负载5的并联构造，优选地针对值为110V的输入电压1，而图2相反地示出电负载5的串联构造，优选地针对值为220V的输入电压1。应注意到的是，输出开关组4在电负载5的这种构造中直接进行驱动。
图3示意本发明，其提供一种用于控制电负载5中的电压的系统，所述电负载5具有能被构造以便针对在不同电压下的操作选择性地被驱动的元件，所述元件优选地为一对相同尺寸的线圈，优选地针对110V的电压为并联，而针对220V的电压为串联，如图1和图2所示。
优选地被这个系统使用的电负载5为单相感应电机，除了优选地为笼形的转子之外，其包括具有一个或多个运转绕组和一个或多个起动绕组的至少一个定子。除了其他未列举但能构建有所规定的配置的那些之外，这些感应电机也可为变速受控的类型。
就这点而言，所述用于控制输入电压的系统包括输入电压1，其向能够为处理单元3的运行提供能量的直流源2馈电，处理单元3也由输入电压1馈电，被配置用于检测施加于该系统的这个输入电压1的大小。对系统的检测是直接进行的，输入电压1被直接送入处理单元3，其计算并且定义电压值。
这样，处理单元3能够对输出开关组4选择性地进行驱动，所述输出开关组4优选地包括电磁开关(诸如继电器或螺线管)或电控开关(诸如静态开关、TRIAC开关或晶体管开关)，其也由输入电压1馈电并且能够进行驱动以便重新配置电负载5的构造，使得电负载5将针对在检测到的输入电压1下的运行更好地被构造。因此，所述输出开关组4针对值110V的输入电压1优选地选择线圈的并联构造，而针对值220V的输入电压1相反地选择线圈的串联构造。
类似地，图4也呈现包括输入电压1的系统，该输入电压1向直流源2馈电。直流源2能够为处理单元3的运行提供能量。由于输入电压1还向网络传感器6馈电，该网络传感器6检测这个输入电压1的大小并且向处理单元3提供这种信息以供分析，处理单元3仍然负责输入电压1的值的计算和定义，所以该系统以输入电压1的间接检测为特征。
因此，处理单元3能够对也由输入电压1馈电的输出开关组4选择性地进行驱动。所述输出开关组4进而能够进行驱动使得电负载5将针对在检测到的输入电压1下的运行更好地被构造。
类似地，图5也呈现一种包括输入电压1的系统，该输入电压1向直流源2馈电。直流源2能够为处理单元3的运行提供能量。输入电压1也向网络传感器6馈电，该网络传感器6检测这个电压1的大小并且向处理单元3提供这个信息。因此，处理单元3能够对也由输入电压1馈电的输出开关组4选择性地进行驱动。所述输出开关组4进而能够进行驱动使得电负载5将针对在检测到的电压1下的运行更好地被构造。这个系统还包括外部装置和传感器的添加，所述外部装置和传感器优选地通过监控电负载的电压、电流或温度使本领域的技术人员能够实现对设备的电子保护。这些保护系统被连接到输出和/或负载，能够直接对负载进行驱动或将它们的数据传达给处理单元3以实现类似的驱动。因此，本发明还包括针对连接到该系统的负载的额外保护。因而，这是保护传感器7，其接收关于电负载5的信息并且将这个信息提供给处理单元3。处理单元3能够通过使用由保护传感器7提供的信息选择性地驱动或关闭所述开关组4以对电负载5更佳地进行保护。
就这点而言，图6也示出了一种包括输入电压1的系统，该输入电压1向直流源2馈电。直流源2能够为处理单元3的运行提供能量。输入电压1也向网络传感器6馈电，该网络传感器6检测这个输入电压1的大小并且将这个信息提供给处理单元3。因此，处理单元3能够对也由输入电压1馈电的输出开关组4选择性地进行驱动。所述输出开关组4进而能够进行驱动使得电负载5将针对在检测到的输入电压1下的运行更好地被构造。这个系统还包括保护传感器7，其接收关于电负载5的信息，这个信息优选地包括电流、电压和/或温度的值，并且保护传感器7将这个信息提供给处理单元3。处理单元3能够通过使用由保护传感器7提供的信息选择性地驱动或关闭所述开关组4以对电负载5进行保护。这种配置还提出基准值的添加，其可为记录等，使得处理单元3能将由保护传感器7提供的值与基准值关联，执行为负载的更好保护所需要的功能。以这种方式，控制基准8为处理单元3提供数据，以通过比较基准控制值8与由保护传感器7提供的值来实现对电负载5更好的保护。
应注意到的是，仅图3维持对到处理器的输入电压的直接感测，但所有的配置均有可能被用在直接模式和间接模式两者中。
优选实施例已被描述，本领域的技术人员应理解，本发明的范围包括其他可能的变体，这些变体仅由包括可能的等同内容在内的、附随权利要求的内容所限定。

Claims (12)

1. 一种用于控制电负载(5)中的输入电压(1)的系统，所述电负载(5)具有针对在输入电压(1)的不同水平下的操作选择性地被驱动的线圈布置，所述系统至少包括：
- 一个处理单元(3)，以及
- 输出开关组(4)，
所述系统的特征在于，所述处理单元(3)被配置用于检测所述输入电压(1)以及对所述输出开关组(4)进行驱动以执行所述电负载(5)的选择性驱动，使得所述电负载(5)将在由所述处理单元(3)检测到的输入电压水平(1)下操作。
2. 根据权利要求1所述的用于控制电负载(5)中的输入电压(1)的系统，其特征在于，所述系统包括网络传感器(6)，所述网络传感器(6)向所述处理单元(3)提供所述输入电压(1)的水平。
3. 根据权利要求1或2所述的用于控制电负载(5)中的输入电压(1)的系统，其特征在于，所述系统被配置用于操作感应电机。
4. 根据权利要求3所述的用于控制电负载(5)中的输入电压(1)的系统，其特征在于，所述感应电机包括能够被改变以针对值为220V的输入电压(1)实现串联驱动或者针对值为110V的输入电压(1)实现并联驱动的线圈组。
5. 根据权利要求1、2、3或4所述的用于控制电负载(5)中的输入电压(1)的系统，其特征在于，所述系统包括能够向所述处理单元(3)提供关于电流、电压和/或温度的信息的保护传感器(7)。
6. 根据权利要求5所述的用于控制电负载(5)中的输入电压(1)的系统，其特征在于，所述系统包括能够向所述处理单元(3)提供电流、电压和/或温度的基准的控制基准单元(8)。
7. 一种用于控制电负载(5)中的输入电压(1)的方法，所述电负载(5)具有能针对在输入电压(1)的不同水平下的操作选择性地被驱动的线圈布置，所述方法包括以下步骤：
- 步骤1：检测所述输入电压(1)；
- 步骤2：作为在步骤1中检测到的输入电压(1)的函数驱动所述输出开关组(4)；
其特征在于，所述方法包括针对在由所述步骤1检测到的输入电压(1)的水平下的操作改变所述电负载(5)中的所述线圈布置的步骤3。
8. 根据权利要求7所述的用于控制电负载(5)中的输入电压(1)的方法，其特征在于，检测所述输入电压(1)的值的所述步骤1由网络传感器(6)执行。
9. 根据权利要求7或8所述的用于控制电负载(5)中的输入电压(1)的方法，其特征在于，改变所述线圈布置的所述步骤3被应用于感应电机。
10. 根据权利要求9所述的用于控制电负载(5)中的输入电压(1)的方法，其特征在于，在检测输入电压(1)的所述步骤1得到220V的值时，所述步骤3改变所述感应电机的线圈的构造以实现串联驱动，或者在检测输入电压(1)的所述步骤1得到110V的值时，所述步骤3改变所述感应电机的线圈的构造以实现并联驱动。
11. 根据权利要求7、8、9或10所述的用于控制电负载(5)中的输入电压(1)的方法，其特征在于，
所述方法包括检测所述电负载(5)的电流、电压和/或温度的步骤4；
所述方法包括保护所述电负载(5)的步骤5，如果在步骤4中检测到的值能够损坏所述电负载(5)，则所述步骤5阻止所述电负载(5)的运行。
12. 根据权利要求11所述的用于控制电负载(5)中的输入电压(1)的方法，其特征在于，所述步骤5将由步骤4获得的值与先前确定的、所述电负载(5)的基准值比较，在与所述基准值比较时如果在步骤4中检测到的值能够损坏所述电负载(5)，则所述步骤5保护系统。
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