CN104566850A - 用于供暖、通风和/或空调系统的组合件和方法 - Google Patents

用于供暖、通风和/或空调系统的组合件和方法 Download PDF

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Abstract

提供一种用于供暖、通风和/或空调系统的组合件和方法。该组合件包括：功率因数校正电路，用于产生输出电压；冷凝器马达，在操作上耦合至风扇；冷凝器逆变器，具有耦合至功率因数校正电路的输入以及耦合至冷凝器马达的输出，以用由功率因数校正电路产生的输出电压给冷凝器马达供电；冷凝器控制器，用于控制冷凝器逆变器；以及功率因数校正电路控制器，在操作上耦合至功率因数校正电路，以响应于提供给功率因数校正电路控制器的控制信号控制由功率因数校正电路产生的输出电压。

Description

用于供暖、通风和/或空调系统的组合件和方法
本申请是申请号为201080040285.1(PCT/US2010/039486)、申请日为2010年6月22日、发明名称为“用于供暖、通风和/或空调系统的压缩机和冷凝器组合件”的母案申请的分案申请。
相关申请的交叉引用
本申请要求2009年8月10日提交的美国临时专利申请61/232,679号、2010年5月4日提交的美国专利申请12/773,468号以及2010年5月4日提交的美国专利申请12/773,490号的优先权，其全部公开通过引用合并于此。
技术领域
本公开涉及一种用于供暖、通风和/或空调(“HVAC”)系统的组合件和方法。
背景技术
本部分提供与本公开有关的背景信息，不一定是现有技术。
HVAC系统的空调部分包括许多部件。这些部件例如可以包括：用于压缩HVAC系统中的制冷剂的压缩机，以及用于通过热交换来冷却经压缩的制冷剂以使制冷剂凝结成液体的冷凝器。压缩机和冷凝器二者都包括马达。压缩机使用压缩机马达来压缩制冷剂，而冷凝器使用冷凝器马达来驱动风扇以穿过冷凝器线圈移动空气从而增加热交换。另外，或者替选地，系统可以逆向操作，作为用于提供供暖而非制冷的热泵。
压缩机通常将制冷剂压缩到非常高的压力。当压缩机出现问题时，诸如压缩机的故障或者电力故障，则压缩机马达可能停止工作。如果压缩机例如是涡旋式压缩机或者螺杆式压缩机，则制冷剂的高压力可能迫使压缩机马达逆向旋转，有时被称为逆转。
很多压缩机采用永磁式压缩机马达(即具有表面磁体和/或嵌入式永磁体的马达)。逆转永磁式马达变成发电机。由于制冷剂的高压力，永磁式压缩机马达可以以很高的速率逆转，因此，可以产生相对高的电压。该电压可以超过用于驱动压缩机马达的电压相当大的量。例如，产生的电压的幅度在某些情况下可以是压缩机马达电源电压的幅度的两倍。这种由压缩机马达产生的高电压可能损坏HVAC系统中的电气部件。因此，通常在采用永磁式马达的涡旋式压缩机中使用消声器和止回阀来抑制反向的制冷剂气流从而抑制逆转。此外，通常将斩波电阻器与采用永磁式马达的涡旋式压缩机一起使用，以生成抑制压缩机马达的反向旋转(即逆转)的制动转矩。
发明内容
本部分提供本公开的综述，而非本公开的整个范围的全面公开或者本公开的所有特征。
根据本公开的一个方面，用于HVAC系统的组合件包括压缩机组合件以及冷凝器组合件，其中，压缩机组合件包括具有压缩机马达的压缩机，该压缩机马达对逆转敏感并且能够在逆转时产生电力，冷凝器组合件包括在操作上耦合至风扇的冷凝器马达。冷凝器组合件电气耦合至压缩机组合件，以消耗由压缩机马达在压缩机马达逆转时产生的电力。
根据本公开的另一方面，公开了一种操作具有压缩机组合件和冷凝器组合件的HVAC系统的方法。压缩机组合件包括具有压缩机马达的压缩机，该压缩机马达对逆转敏感并且能够在逆转时产生电力。冷凝器组合件包括在操作上耦合至风扇的冷凝器马达。冷凝器组合件电气耦合至压缩机组合件。该方法包括使用冷凝器马达作为用于消耗由压缩机马达在压缩机马达逆转时产生的电力的电负载。
根据本公开的另一方面，用于HVAC系统的组合件包括：用于产生输出电压的PFC电路、在操作上耦合至风扇的冷凝器马达、具有耦合至PFC电路的输入以及耦合至冷凝器马达的输出以用由PFC电路产生的输出电压来给冷凝器马达供电的冷凝器逆变器、用于控制冷凝器逆变器的冷凝器控制器以及在操作上耦合至PFC电路以响应于提供给PFC电路控制器的控制信号来控制由PFC电路产生的输出电压的PFC电路控制器。
根据本公开的另一方面，公开了一种对具有在操作上耦合至风扇的冷凝器马达以及用于给冷凝器马达供电的可控母线电压的HVAC系统进行操作的方法。该方法包括将可控母线电压从第一电压增加至第二电压以增加冷凝器马达的速度。
根据本文中提供的描述，适用性的另外的方面会变得明显。本发明内容部分中的描述和具体示例仅旨在说明的目的，而非旨在限制本公开的范围。
附图说明
本文中描述的附图仅出于所选实施例的说明性目的而非所有可能的实现的说明性目的，并且并非旨在限制本公开的范围。
图1是具有直接电气耦合至压缩机组合件的冷凝器组合件的HVAC组合件的一个示例实施例的框图。
图2是具有经由耦合电路电气耦合至压缩机组合件的冷凝器组合件的HVAC组合件的一个示例实施例的框图。
图3是具有经由耦合电路电气耦合在一起的单独的冷凝器电压母线和压缩机电压母线的HVAC组合件的一个示例实施例的框图。
图4是具有PFC电路的HVAC组合件的框图，其中，PFC电路具有用于给冷凝器组合件供电的可控输出电压。
图5是具有PFC电路的HVAC组合件的框图，其中，PFC电路具有用于给冷凝器组合件和压缩机组合件供电的可控输出电压。
图6是具有用于控制冷凝器马达和压缩机马达的集成控制系统的HVAC组合件的一个示例实施例的框图。
具体实施方式
现在，将参照附图更加全面地描述示例实施例。
提供示例实施例，使得本公开是详尽的，并且能够充分地向本领域技术人员传达范围。给出了许多具体细节，诸如具体部件、装置和方法的示例，以提供对本公开的实施例的详尽的理解。本领域技术人员会清楚：不需要采用具体细节，这些示例实施例可以用很多不同的形式来实现并且任何一个示例实施例都不应当被理解为限制本公开的范围。在某些示例实施例中，没有详细描述公知的处理、公知的装置结构以及公知的技术。
本文中所使用的术语仅仅是出于描述具体示例实施例的目的，而非旨在限制。如本文中所使用的，除非上下文清楚地指出，否则，单数形式“一”、“一个”和“该”也可以旨在包括复数形式。术语“包括”、“包含”、“含有”和“具有”是非排它性的，因而表示所描述的特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件的存在，而不排除一个或更多其它特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或其组的存在或者添加。除非明确地确定了执行的顺序，否则，本文中描述的方法步骤、处理和操作并非要被构造成必须需要以所讨论或者说明的特定的顺序来执行这些方法步骤、处理和操作。还应当理解，可以采用附加步骤或者替选步骤。
当元件或者层被称为在另外的元件或者层“上”、“接合至”、“连接至”或者“耦合至”另外的元件或者层时，则该元件或者层可以直接在另外的元件或者层上、直接接合至、直接连接至或者直接耦合至另外的元件或者层，或者，可以有中间元件或者中间层。相比较而言，如果元件被称为“直接”在另外的元件或者层“上面”、“直接接合至”、“直接连接至”或者“直接耦合至”另外的元件或者层，则可以没有中间元件或者中间层。应当以类似的方式来理解用于描述元件之间的关系的其它词语(例如“之间”与“直接…之间”、“相邻”与“直接相邻”等)。如在本文中所使用的，术语“和/或”包括所列出的一个或更多相关联的术语的任意以及所有组合。
虽然本文中可以使用术语第一、第二、第三等来描述各个元件、部件、区域、层和/或部分，但是这些元件、部件、区域、层和/或部分不应当受到这些术语的限制。这些术语仅仅可以用于区分一个元件、部件、区域、层或者部分与另外的区域、层或者部分。除非上下文清楚地指出，否则，术语如“第一”、“第二”以及其它表示数字的术语在本文中使用时并不暗示次序或者顺序。因而，以下讨论的第一元件、第一部件、第一区域、第一层或者第一部分可以表述为第二元件、第二部件、第二区域、第二层或者第二部分，而没有背离示例实施例的教导。
根据本公开的一个方面，公开了一种操作具有压缩机组合件和冷凝器组合件的HVAC系统的方法。压缩机组合件包括具有压缩机马达的压缩机，该压缩机马达对逆转敏感并且能够在逆转时产生电力。冷凝器组合件包括在操作上耦合至风扇的冷凝器马达。冷凝器马达可以是永磁式马达或者其它类型的马达。冷凝器组合件电气耦合至压缩机组合件。该方法包括使用冷凝器马达作为用于消耗由压缩机马达在压缩机马达逆转时产生的电力的电负载。
现在，将参考图1至图3来讨论具有电气耦合至压缩机组合件的冷凝器组合件并且能够执行上面讨论的方法的HVAC组合件的示例实施例。然而，应当理解：可以在不背离本公开的范围的情况下用各种其它HVAC组合件来执行该方法。
图1例示用于HVAC系统的组合件的一个示例实施例，该组合件一般地用附图标记100来指示。组合件100包括：包括有压缩机的压缩机组合件102，该压缩机具有对逆转敏感并且能够在逆转时产生电力的压缩机马达104。冷凝器组合件106包括在操作上耦合至风扇109的冷凝器马达108。冷凝器组合件106电气耦合至压缩机组合件102，以消耗由压缩机马达104在压缩机马达104逆转时产生的电力。
压缩机可以是涡旋式压缩机、螺杆式压缩机或者能够在某种情况下迫使压缩机马达104逆转的任意其它类型的压缩机。此外，压缩机马达104可以是永磁式马达、受控感应式马达或者能够在逆转时产生电力的任意其它类型的马达。
在图1的示例中，冷凝器组合件106通过用于给冷凝器组合件106和压缩机组合件102供电的共享电压母线直接耦合至压缩机组合件102。从而，当压缩机马达104逆转并且产生电力时，冷凝器组合件106可以通过使用产生的电力操作冷凝器马达108、通过在冷凝器马达不运转时使用产生的电力给冷凝器马达108提供DC或者低频电流等方式来消耗产生的电力。替选地，可以采用单独的电压母线，用于冷凝器组合件的电压母线直接或者经由耦合电路电气耦合至用于压缩机组合件的电压母线。另外，可以在共享电压母线与冷凝器组合件106之间和/或在共享电压母线与压缩机组合件之间使用一个或更多电路元件(诸如二极管)来例如抑制冷凝器组合件106与压缩机组合件102之间的电力振荡。
如图1所示，压缩机组合件102包括控制器112，而冷凝器组合件106包括控制器110。冷凝器控制器110和压缩机控制器112被示出为是耦合的，以与彼此直接通信。替选地，这些控制器可以通过一个或更多其它控制器(诸如系统控制器)互相通信。冷凝器控制器110被配置为除了别的以外还在压缩机马达104逆转时操作冷凝器马达108(或者给冷凝器马达108提供DC或者低频电流)。
应当理解：术语“组合件”的使用不是旨在暗示控制器110以与控制器112相分离的方式被容置或者位于不同于控制器112的电路板的电路板上。相反，如以下进一步解释的，控制器110、112(和/或组合件102、106的其它部件)可以位于同一电路板上，并且可以集成在同一片硅中或者同一芯片上。
图2例示用于HVAC系统的组合件200的另外的示例实施例。组合件200包括包括有压缩机的压缩机组合件202，该压缩机具有对逆转敏感并且能够在逆转时产生电力的压缩机马达204。冷凝器组合件206包括在操作上耦合至风扇的冷凝器马达208。冷凝器组合件206被电气耦合至压缩机组合件202，以消耗由压缩机马达204在压缩机马达204逆转时产生的电力。
在组合件200中，冷凝器组合件206经由耦合电路214电气耦合至压缩机组合件202，该耦合电路214具有一个或更多电路元件，诸如二极管、电阻器和/或其它部件。因此，当压缩机马达204逆转并且产生电力时，则电力可以经由耦合电路214流向冷凝器组合件206，且冷凝器组合件206可以通过用产生的电力操作冷凝器马达208(或者给冷凝器马达208提供DC或低频电流)来消耗产生的电力。在图2的实施例中，可以采用共享电压母线或者分离式电压母线来给压缩机组合件202和冷凝器组合件206供电。
压缩机组合件202包括控制器212，且冷凝器组合件206包括控制器210。冷凝器控制器210和压缩机控制器212耦合，以与彼此直接通信。替选地，这些控制器可以通过一个或更多其它控制器(诸如系统控制器)互相通信。冷凝器控制器210被配置为除了别的以为还在压缩机马达204逆转时操作冷凝器马达208(或者给冷凝器马达208提供DC或者低频电流)。
图3中示出用于HVAC系统的组合件300的另一示例实施例。组合件300包括包括有压缩机的压缩机组合件302，该压缩机具有对逆转敏感并且能够在逆转时产生电力的压缩机马达304。冷凝器组合件306包括在操作上耦合至风扇(未示出)的冷凝器马达308。冷凝器组合件306经由耦合电路314电气耦合至压缩机组合件302，以消耗由压缩机马达304在压缩机马达304逆转时产生的电力。
系统300还包括集成的冷凝器/压缩机控制器311。替选地，可以采用单独的冷凝器控制器和压缩机控制器。集成的控制器311与压缩机组合件302和冷凝器组合件306通信，以除了别的以外还控制冷凝器马达308和压缩机马达304。控制器311还可以接收来自系统控制器(未示出)的信号。
系统300包括用于接收AC输入并且提供用于驱动冷凝器马达308的冷凝器DC电压(也称为冷凝器电压母线)的冷凝器整流器316。类似地，系统300包括用于接收AC输入并且提供用于驱动压缩机马达304的压缩机DC电压(也称为压缩机电压母线)的压缩机整流器318。
整流器316、318可以是无源整流器、有源整流器或者它们的组合。整流器316、318可以包括电力变换器、功率因数校正电路等。在某些实施例中，由整流器316、318输出的DC电压可以是在大约三百(300)伏和四百五十(450)伏之间。
系统300包括冷凝器逆变器320和压缩机逆变器322。冷凝器逆变器320和压缩机逆变器322接收冷凝器DC电压和压缩机DC电压，以分别给冷凝器马达308和压缩机马达304供电。逆变器320和322(以及本文中公开的其它逆变器)可以是任意合适的逆变器，包括例如晶体管化的脉冲宽度调制(PMW)逆变器。
在图3所示的示例实施例中，耦合电路314由耦合在逆变器DC电压与压缩机DC电压之间的二极管组成。在其它实施例中，耦合电路除了二极管314以外还可以包括一个或更多部件，或者，耦合电路可以包括一个或更多部件代替二极管314。二极管314可以是功率二极管或者任意其它合适的二极管。如图3所示，二极管314的阴极耦合至冷凝器DC电压，而二极管314的阳极耦合至压缩机DC电压。在正常的操作条件下，冷凝器DC电压大约等于或大于压缩机DC电压。因此，二极管314被反向偏压(或者至少未足够前向偏压以接通)而非导通。在压缩机马达304逆转时，压缩机马达304用作发电机并且使压缩机DC电压增加。在二极管314的阳极侧上的该增加的电压使二极管314偏压，使得电流能够从压缩机DC电压流向冷凝器DC电压，从而使冷凝器DC电压增加。该增加的冷凝器DC电压用于(自动地，或者响应于控制器311，或者以其某种组合的方式)驱动冷凝器马达308，或者给冷凝器马达308提供DC或低频电流，在以上两种情况下，冷凝器马达308都用作用于消耗由处于逆转的压缩机马达304产生的电力的电负载。替选地，如果冷凝器DC电压与压缩机DC电压之间的电感被最小化，则可以省略二极管314(即，冷凝器电压母线直接耦合至压缩机电压母线)。
冷凝器马达308本质上以与用于抑制压缩机马达304的逆转的现有技术斩波电阻器相似的方式来使用。因此，在某些实施例中，HVAC系统将不需要并且将不包括斩波电阻器。同样地，在某些实施例中，HVAC系统将不包括用于当HVAC系统在空调模式下操作时抑制压缩机马达的逆转的消声器或者机械止回阀。
组合件300可以自动执行上述方法，而不包括集成的控制器311和/或系统控制器。如以上讨论的，组合件使用二极管314来为由处于逆转的压缩机马达304产生的电压/电流提供通路。这使得冷凝器组合件306能够使用增加的电压来驱动冷凝器马达308(或者给冷凝器马达308提供DC或低频电流)。如果冷凝器马达308已经在运转，则可以通过使用更大的DC电压将冷凝器马达308控制为使得冷凝器马达308的运转先于使得压缩机马达304逆转的任何事件。替选地，为了以小于运转冷凝器马达308的速率的速率来消耗电力，可以在冷凝器马达不运转的同时给冷凝器马达308施加DC或者低频电流。
另外，或替选地，控制器311(以及本文中讨论的其它示例实施例中采用的控制器)可以操作，以帮助将冷凝器马达308用作用于消耗由处于逆转的压缩机马达304产生的电力的负载。如果冷凝器马达308已经不运转，则控制器311在检测到由处于逆转的压缩机马达304引起的冷凝器上的或者压缩机电压母线上的增加的电压时可以开始操作冷凝器马达308，并且根据需要继续操作冷凝器马达308以使用由压缩机马达304产生的过剩能量。替选地，控制器可以在冷凝器马达不运转的同时给冷凝器马达308提供DC或者低频电流。类似地，如果冷凝器马达308在压缩机马达304开始逆转时已经在运转，则控制器311可以经由冷凝器逆变器320使冷凝器马达308的速度增加。该增加的速度可以帮助处理由压缩机马达304产生的过剩能量。在任意一种情况下，控制器311都可以以最大速度操作冷凝器马达308，以尽可能多地消耗来自处于逆转的压缩机马达的电力。此外，控制器311可以根据需要减小冷凝器马达308的速度或者停止冷凝器马达308，以保持冷凝器母线电压和/或压缩机母线电压在最小电平以上。此外，控制器311可以停止冷凝器马达308或者给冷凝器马达308提供DC或者低频电流，以便以低于运转冷凝器马达308的速率的速率来消耗电力。
冷凝器马达308和压缩机马达304(以及本文中讨论的其它压缩机马达和冷凝器马达)可以例如是同步马达，诸如永磁式(PM)同步马达。不同于开关磁阻型同步马达，PM同步马达在如以上讨论的那样向后旋转时生成反电动势(BEMF)。然而，PM马达有利于用于满足高效HVAC系统要求。在某些实施例中，压缩机马达是一马力至十马力(包括十马力)之间的永磁式同步马达，且冷凝器马达是三分一马力至一马力(包括一马力)之间的永磁式同步马达。替选地，可以将能够在被反向驱动时产生电力的其它类型的马达(包括受控感应马达)用于压缩机马达和/或冷凝器马达。此外，如果压缩机马达是具有充分长的转子时间常数的受控感应马达，则可以以与上述方式相同的方式将冷凝器马达用于消耗由压缩机马达在压缩机马达逆转时产生的电力。
图4例示根据本公开的另一方面的HVAC组合件400的示例实施例。组合件400包括用于产生输出电压的PFC电路402、PFC电路控制器404、在操作上耦合至风扇(未示出)的冷凝器马达406以及冷凝器逆变器408，该冷凝器逆变器408具有耦合至PFC电路402的输入以及耦合至冷凝器马达406的输出以用由PFC电路402产生的输出电压来给冷凝器马达供电。组合件还包括用于控制冷凝器逆变器408的冷凝器控制器410。PFC电路控制器404在操作上耦合至PFC电路402，以响应于提供给PFC电路控制器404的控制信号来控制由PFC电路402产生的输出电压。图4还示出了与冷凝器控制器410和PFC电路控制器404通信的系统控制器412。
PFC电路402(优选地是有源PFC电路)使得母线电压输出能够以可控的方式变化，该母线电压输出用于给冷凝器逆变器408供电。这可以为图4所示的HVAC组合件400提供许多优点。例如，可以控制母线电压以优化能量使用和HVAC组合件400的效率。另外，并且如以下进一步讨论的，可以变化母线电压以控制冷凝器马达406和/或压缩机马达(如果采用)的速度。
例如，可以使可控母线电压从第一电压增加至第二电压，以增加冷凝器马达406的速度。这通常提供了一种另外的控制冷凝器马达406的速度的方式。可控母线电压还使得能够以超过在固定母线电压下可达到的最大速度的速度来操作冷凝器马达406。例如，针对给定的母线电压，可以首先以基本恒定的最大速度来操作冷凝器马达406。因为可以变化可控母线电压，所以可以使可控母线电压增加至第二更高电压，以使冷凝器马达406的速度增加以超过其在第一较低电压下的最大速度。
替选地，或者另外，可以在不改变冷凝器马达406的速度的情况下变化可控母线电压。在这种操作中，可以变化用于冷凝器马达406的控制信号，以保持期望的冷凝器马达速度，即使可控母线电压已经变化。
例如，可以响应于超过阈值的系统参数来变化可控母线电压。这种参数的示例包括周围的室外温度、室内温度、冷凝器马达温度、HVAC系统命令的速度、命令的容量、效率变量等。
本文中讨论的各个控制器(包括系统控制器、PFC电路控制器、冷凝器控制器和压缩机控制器)中的每一个可以在采用时用现场可编程门阵列(FPGA)、数字信号处理器(DSP)、微控制器、微处理器、电可编程逻辑器件(EPLD)或者其任意组合来实现。此外，给定HVAC组合件中的各种控制器可以位于单独的电路板上，或者，替选地，这些控制器中的两个或更多(包括所有的)控制器可以位于同一电路板上。另外，这些控制器中的两个或更多(包括所有的)控制器可以被集成在同一片硅中或者同一芯片上，如在FPGA、DSP、EPLD、微控制器、微处理器或其任意组合中。
此外，在图4的实施例中，用于PFC电路控制器404的控制信号可以由系统控制器412、冷凝器控制器410、压缩机控制器(如果采用)或者甚至PFC电路控制器404本身(例如基于从另一控制器反馈的操作情况)来提供。另外，可以由冷凝器控制器410、压缩机控制器(如果采用)或者PFC电路控制器本身响应于来自系统控制器412的命令来提供给PFC电路控制器的控制信号。通常，将由读取HVAC系统压力或温度并基于这些信息确定是否应当变化母线电压的控制器来提供给PFC电路控制器404的控制信号。
上参考图1至图3讨论的HVAC系统可以类似地被配置为控制冷凝器母线电压和/或压缩机母线电压，从而在需要时控制冷凝器和/或压缩机的速度。
图5示出用于HVAC系统的组合件500的示例实施例。组合件500包括用于产生输出电压的PFC电路516以及在操作上耦合至风扇(未示出)的冷凝器马达508。冷凝器逆变器520具有耦合至PFC电路516的输入以及耦合至冷凝器马达508的输出，以用由PFC电路516产生的输出电压来给冷凝器马达508供电。组合件500还包括压缩机马达504和压缩机逆变器522。压缩机逆变器522具有耦合至PFC电路516的输入以及耦合至压缩机马达504的输出，以用由PFC电路516产生的输出电压来给压缩机马达504供电。压缩机马达504可以驱动涡旋式压缩机或者其它类型的压缩机，诸如螺杆式压缩机、往复式压缩机、旋转式压缩机等。
组合件500还包括用于控制冷凝器逆变器520、压缩机逆变器522和PFC电路516的集成控制器511。集成控制器511也可以被配置为执行系统控制器功能。替选地，如果需要或者期望，则可以采用与集成控制器511通信的独立的系统控制器。
图5中所示的集成控制器511(或者系统控制器)可以变化PFC电路516的输出电压，以用与以上关于图4的冷凝器马达406描述的方式相同的方式来控制冷凝器马达和/或压缩机马达的速度。例如，如果系统(即制冷剂)压力超过门限水平，则集成控制器511可以增加母线电压以暂时增加冷凝器马达508的速度(从而增加冷凝器风扇的速度)，从而增加热交换。在该时间期间，集成控制器511还可以通过给压缩机逆变器522的适当的命令来降低压缩机马达504的速度，以进一步降低系统压力。当系统压力下时，控制器可以将母线电压减小至例如其之前的电压电平。替选地，控制器可以基于周围的室外温度或其它系统参数来变化母线电压。在某些实施例中，控制器将在增加母线电压之前使冷凝器马达和/或压缩机马达的速度最大化。
如果期望，则还可以将图5所示的冷凝器马达508用作用于消耗由压缩机马达504在逆转时产生的电力的电负载。
图6例示包括集成控制系统626的组合件600的一个示例实施例。系统600包括集成控制系统626、具有冷凝器马达608的冷凝器以及具有压缩机马达604的压缩机。
集成控制系统626可以与以上讨论的组合件100、200、300、400、500的元件合并。例如，集成控制系统626可以包括逆变器520、522、PFC电路516以及集成控制器511。集成控制系统626可以在单个电路板上来实现，可以是单个集成电路，可以是在公共外壳中的多个电路板等。
实施例的以上描述已经提供了说明和描述的目的。其并非旨在是排它性的或者限制本发明。具体实施例的各个元件或特征通常不限于该具体实施例，而是能够在可适用的情况下相互交换并且可以用在选定的实施例中，即使没有具体示出或者描述。还可以用很多方式来变化相同的元件或者特征。这样的变化不被认为是背离本发明的，所有这样的修改都旨在包括在本发明的范围内。
描述了下面的示例性实施例:
1.一种用于供暖、通风和/或空调系统的组合件，所述组合件包括：
压缩机组合件，包括具有压缩机马达的压缩机，所述压缩机马达对逆转敏感并且能够在逆转时产生电力；以及
冷凝器组合件，包括在操作上耦合至风扇的冷凝器马达；
所述冷凝器组合件电气耦合至所述压缩机组合件，以消耗由所述压缩机马达在所述压缩机马达逆转时产生的电力。
2.根据实施例1所述的组合件，其中，所述冷凝器组合件直接耦合至所述压缩机组合件。
3.根据实施例2所述的组合件，其中，所述冷凝器组合件经由用于给所述冷凝器组合件和所述压缩机组合件供电的共享电压母线直接耦合至所述压缩机组合件。
4.根据实施例3所述的组合件，其中，所述冷凝器组合件包括具有输入的冷凝器逆变器，所述压缩机组合件包括具有输入的压缩机逆变器，并且所述冷凝器逆变器输入直接耦合至所述压缩机逆变器输入和所述共享电压母线。
5.根据实施例1所述的组合件，其中，所述压缩机组合件包括控制器，并且所述冷凝器组合件包括控制器。
6.根据实施例5所述的组合件，其中，所述压缩机控制器和所述冷凝器控制器位于同一电路板上。
7.根据实施例6所述的组合件，其中，所述压缩机控制器和所述冷凝器控制器被集成在同一片硅中或者同一芯片上。
8.根据实施例5所述的组合件，其中，所述冷凝器控制器被配置为在所述压缩机马达逆转时操作所述冷凝器马达。
9.根据实施例5所述的组合件，其中，所述冷凝器控制器被配置为在所述冷凝器马达被停止并且所述压缩机马达逆转时给所述冷凝器马达提供直流或者低频电流。
10.根据实施例5所述的组合件，其中，所述冷凝器控制器被配置为在所述压缩机马达逆转时增加所述冷凝器马达的速度。
11.根据实施例1所述的组合件，其中，所述冷凝器组合件经由具有一个或更多电路元件的耦合电路电气耦合至所述压缩机组合件。
12.根据实施例11所述的组合件，其中，所述压缩机组合件包括逆变器，所述冷凝器组合件包括逆变器，并且所述耦合电路包括耦合在所述压缩机逆变器的输入与所述冷凝器逆变器的输入之间的二极管。
13.根据实施例12所述的组合件，其中，所述压缩机组合件包括控制器，所述冷凝器组合件包括控制器，并且所述压缩机控制器和所述冷凝器控制器被集成在同一片硅上或者同一芯片上。
14.根据实施例1所述的组合件，其中，所述压缩机是涡旋式压缩机或者螺杆式压缩机。
15.根据实施例1所述的组合件，其中，所述压缩机组合件不包括用于抑制所述压缩机马达的逆转的止回阀。
16.根据实施例1所述的组合件，其中，所述压缩机组合件不包括用于消耗由所述压缩机马达在所述压缩机马达逆转时产生的电力的斩波电阻器。
17.根据实施例1所述的组合件，其中，所述压缩机组合件不包括用于当所述供暖、通风和/或空调系统在空调模式下操作时抑制所述压缩机马达的逆转的消声器。
18.一种操作具有压缩机组合件和冷凝器组合件的供暖、通风和/或空调系统的方法，所述压缩机组合件包括具有压缩机马达的压缩机，所述压缩机马达对逆转敏感并且能够在逆转时产生电力，所述冷凝器组合件包括在操作上耦合至风扇的冷凝器马达，所述冷凝器组合件电气耦合至所述压缩机组合件，所述方法包括使用所述冷凝器马达作为用于消耗由所述压缩机马达在所述压缩机马达逆转时产生的电力的电负载。
19.根据实施例18所述的方法，其中，所述供暖、通风和/或空调系统包括用于给所述压缩机组合件供电的母线电压，并且，使用所述冷凝器马达作为电负载包括在用于给所述压缩机组合件供电的所述母线电压超过预定值时操作所述冷凝器马达。
20.根据实施例19所述的方法，其中，操作所述冷凝器马达包括保持所述压缩机母线电压在最小电平以上。
21.根据实施例18所述的方法，其中，使用所述冷凝器马达作为电负载包括在所述压缩机马达逆转时增加所述冷凝器马达的速度。
22.根据实施例18所述的方法，其中，所述冷凝器组合件经由共享电压母线电气耦合至所述压缩机组合件，所述方法还包括经由所述共享电压母线给所述冷凝器组合件和所述压缩机组合件供电。
23.根据实施例5所述的组合件，还包括系统控制器，其中，所述系统控制器、所述冷凝器控制器和所述压缩机控制器中的两个或更多被集成在现场可编程门阵列、数字信号处理器、电可编程逻辑器件、微控制器、微处理器或者它们的任意组合中。
24.根据实施例5所述的组合件，还包括系统控制器、用于产生输出电压的功率因数校正电路以及在操作上连接至所述功率因数校正电路的功率因数校正电路控制器，其中，所述系统控制器、所述功率因数校正电路控制器、所述冷凝器控制器和所述压缩机控制器中的两个或更多被集成在现场可编程门阵列、数字信号处理器、电可编程逻辑器件、微控制器、微处理器或者它们的任意组合中。
25.一种用于供暖、通风和/或空调系统的组合件，所述组合件包括：
功率因数校正电路，用于产生输出电压；
冷凝器马达，在操作上耦合至风扇；
冷凝器逆变器，具有耦合至所述功率因数校正电路的输入以及耦合至所述冷凝器马达的输出，以用由所述功率因数校正电路产生的所述输出电压给所述冷凝器马达供电；
冷凝器控制器，用于控制所述冷凝器逆变器；以及
功率因数校正电路控制器，在操作上耦合至所述功率因数校正电路，以响应于提供给所述功率因数校正电路控制器的控制信号控制由所述功率因数校正电路产生的所述输出电压。
26.根据实施例25所述的组合件，还包括用于将所述控制信号提供给所述功率因数校正电路控制器的系统控制器。
27.根据实施例25所述的组合件，其中，所述冷凝器控制器被配置为将所述控制信号提供给所述功率因数校正电路控制器。
28.根据实施例27所述的组合件，其中，所述冷凝器控制器和所述功率因数校正电路控制器位于同一电路板上。
29.根据实施例28所述的组合件，其中，所述冷凝器控制器和所述功率因数校正电路控制器被集成在现场可编程门阵列、数字信号处理器、电可编程逻辑器件、微控制器、微处理器或者它们的任意组合中。
30.根据实施例27所述的组合件，其中，所述冷凝器控制器被配置为响应于来自系统控制器的命令将所述控制信号提供给所述功率因数校正电路控制器。
31.根据实施例25所述的组合件，还包括压缩机马达和压缩机逆变器，所述压缩机逆变器具有耦合至所述功率因数校正电路的输入以及耦合至所述压缩机马达的输出，以用由所述功率因数校正电路产生的所述输出电压来给所述压缩机马达供电。
32.根据实施例31所述的组合件，还包括用于控制所述压缩机逆变器的压缩机控制器，其中，所述冷凝器控制器、所述压缩机控制器和所述功率因数校正电路控制器中的两个或更多被集成在现场可编程门阵列、数字信号处理器、电可编程逻辑器件、微控制器、微处理器或者它们的任意组合中。
33.根据实施例32所述的组合件，还包括系统控制器，其中，所述系统控制器、所述冷凝器控制器、所述压缩机控制器和所述功率因数校正电路控制器中的两个或更多被集成在现场可编程门阵列、数字信号处理器、电可编程逻辑器件、微控制器、微处理器或者它们的任意组合中。
34.根据实施例31所述的组合件，其中，所述压缩机控制器被配置为将所述控制信号提供给所述功率因数校正电路控制器。
35.根据实施例34所述的组合件，其中，所述压缩机控制器被配置为响应于来自系统控制器的命令将所述控制信号提供给所述功率因数校正电路控制器。
36.一种操作供暖、通风和/或空调系统的方法，所述供暖、通风和/或空调系统具有在操作上耦合至风扇的冷凝器马达以及用于给所述冷凝器马达供电的可控母线电压，所述方法包括将所述可控母线电压从第一电压增加至第二电压以增加所述冷凝器马达的速度。
37.根据实施例36所述的方法，其中，增加所述可控母线电压包括在系统参数超过阈值时增加所述可控母线电压以增加所述冷凝器马达的速度。
38.根据实施例37所述的方法，其中，增加所述可控母线电压包括在周围的室外温度超过阈值时增加所述可控母线电压，以增加所述冷凝器马达的速度。
39.根据实施例37所述的方法，其中，所述供暖、通风和/或空调系统包括由所述可控母线电压供电的压缩机马达，并且其中，增加所述可控母线电压包括在所述系统参数超过阈值时增加所述可控母线电压，以增加所述冷凝器马达和所述压缩机马达的速度。
40.根据实施例36所述的方法，还包括：在将所述可控母线电压从所述第一电压增加至所述第二电压之前，在所述可控母线电压处于所述第一电压时，将所述冷凝器马达的速度最大化。
41.根据实施例40所述的方法，其中，所述供暖、通风和/或空调系统包括由所述可控母线电压供电的压缩机马达，并且其中，将所述冷凝器马达的速度最大化包括：在将所述可控母线电压从所述第一电压增加至所述第二电压之前，在所述可控母线电压处于所述第一电压时，将所述冷凝器马达和所述压缩机马达的速度最大化。
42.根据实施例36所述的方法，还包括冷凝器逆变器以及用于控制所述冷凝器逆变器的冷凝器控制器，并且其中，增加所述可控母线电压包括响应于来自所述冷凝器控制器的控制信号将所述可控母线电压从所述第一电压增加至所述第二电压。
43.根据实施例36所述的方法，其中，所述供暖、通风和/或空调系统包括系统控制器，并且其中，增加所述可控母线电压包括响应于来自所述系统控制器的控制信号将所述可控母线电压从所述第一电压增加至所述第二电压。
44.根据实施例36所述的方法，其中，所述供暖、通风和/或空调系统包括系统控制器、功率因数校正电路控制器、冷凝器控制器和压缩机控制器，并且其中，增加所述可控母线电压包括响应于来自所述系统控制器、所述功率因数校正电路控制器、所述冷凝器控制器和所述压缩机控制器之一的控制信号将所述可控母线电压从所述第一电压增加至所述第二电压。
45.根据实施例44所述的方法，其中，所述系统控制器、所述冷凝器控制器、所述压缩机控制器和所述功率因数校正电路控制器中的两个或更多被集成在现场可编程门阵列、数字信号处理器、电可编程逻辑器件、微控制器、微处理器或者它们的任意组合中。

Claims (21)

1.一种用于供暖、通风和/或空调系统的组合件，所述组合件包括：
功率因数校正电路，用于产生输出电压；
冷凝器马达，在操作上耦合至风扇；
冷凝器逆变器，具有耦合至所述功率因数校正电路的输入以及耦合至所述冷凝器马达的输出，以用由所述功率因数校正电路产生的所述输出电压给所述冷凝器马达供电；
冷凝器控制器，用于控制所述冷凝器逆变器；以及
功率因数校正电路控制器，在操作上耦合至所述功率因数校正电路，以响应于提供给所述功率因数校正电路控制器的控制信号控制由所述功率因数校正电路产生的所述输出电压。
2.根据权利要求1所述的组合件，还包括用于将所述控制信号提供给所述功率因数校正电路控制器的系统控制器。
3.根据权利要求1所述的组合件，其中，所述冷凝器控制器被配置为将所述控制信号提供给所述功率因数校正电路控制器。
4.根据权利要求3所述的组合件，其中，所述冷凝器控制器和所述功率因数校正电路控制器位于同一电路板上。
5.根据权利要求4所述的组合件，其中，所述冷凝器控制器和所述功率因数校正电路控制器被集成在现场可编程门阵列、数字信号处理器、电可编程逻辑器件、微控制器、微处理器或者它们的任意组合中。
6.根据权利要求3所述的组合件，其中，所述冷凝器控制器被配置为响应于来自系统控制器的命令将所述控制信号提供给所述功率因数校正电路控制器。
7.根据权利要求1所述的组合件，还包括压缩机马达和压缩机逆变器，所述压缩机逆变器具有耦合至所述功率因数校正电路的输入以及耦合至所述压缩机马达的输出，以用由所述功率因数校正电路产生的所述输出电压来给所述压缩机马达供电。
8.根据权利要求7所述的组合件，还包括用于控制所述压缩机逆变器的压缩机控制器，其中，所述冷凝器控制器、所述压缩机控制器和所述功率因数校正电路控制器中的两个或更多被集成在现场可编程门阵列、数字信号处理器、电可编程逻辑器件、微控制器、微处理器或者它们的任意组合中。
9.根据权利要求8所述的组合件，还包括系统控制器，其中，所述系统控制器、所述冷凝器控制器、所述压缩机控制器和所述功率因数校正电路控制器中的两个或更多被集成在现场可编程门阵列、数字信号处理器、电可编程逻辑器件、微控制器、微处理器或者它们的任意组合中。
10.根据权利要求7所述的组合件，其中，所述压缩机控制器被配置为将所述控制信号提供给所述功率因数校正电路控制器。
11.根据权利要求10所述的组合件，其中，所述压缩机控制器被配置为响应于来自系统控制器的命令将所述控制信号提供给所述功率因数校正电路控制器。
12.一种操作供暖、通风和/或空调系统的方法，所述供暖、通风和/或空调系统具有在操作上耦合至风扇的冷凝器马达以及用于给所述冷凝器马达供电的可控母线电压，所述方法包括将所述可控母线电压从第一电压增加至第二电压以增加所述冷凝器马达的速度。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，增加所述可控母线电压包括在系统参数超过阈值时增加所述可控母线电压以增加所述冷凝器马达的速度。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，增加所述可控母线电压包括在周围的室外温度超过阈值时增加所述可控母线电压，以增加所述冷凝器马达的速度。
15.根据权利要求13所述的方法，其中，所述供暖、通风和/或空调系统包括由所述可控母线电压供电的压缩机马达，并且其中，增加所述可控母线电压包括在所述系统参数超过阈值时增加所述可控母线电压，以增加所述冷凝器马达和所述压缩机马达的速度。
16.根据权利要求12所述的方法，还包括：在将所述可控母线电压从所述第一电压增加至所述第二电压之前，在所述可控母线电压处于所述第一电压时，将所述冷凝器马达的速度最大化。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述供暖、通风和/或空调系统包括由所述可控母线电压供电的压缩机马达，并且其中，将所述冷凝器马达的速度最大化包括：在将所述可控母线电压从所述第一电压增加至所述第二电压之前，在所述可控母线电压处于所述第一电压时，将所述冷凝器马达和所述压缩机马达的速度最大化。
18.根据权利要求12所述的方法，还包括冷凝器逆变器以及用于控制所述冷凝器逆变器的冷凝器控制器，并且其中，增加所述可控母线电压包括响应于来自所述冷凝器控制器的控制信号将所述可控母线电压从所述第一电压增加至所述第二电压。
19.根据权利要求12所述的方法，其中，所述供暖、通风和/或空调系统包括系统控制器，并且其中，增加所述可控母线电压包括响应于来自所述系统控制器的控制信号将所述可控母线电压从所述第一电压增加至所述第二电压。
20.根据权利要求12所述的方法，其中，所述供暖、通风和/或空调系统包括系统控制器、功率因数校正电路控制器、冷凝器控制器和压缩机控制器，并且其中，增加所述可控母线电压包括响应于来自所述系统控制器、所述功率因数校正电路控制器、所述冷凝器控制器和所述压缩机控制器之一的控制信号将所述可控母线电压从所述第一电压增加至所述第二电压。
21.根据权利要求20所述的方法，其中，所述系统控制器、所述冷凝器控制器、所述压缩机控制器和所述功率因数校正电路控制器中的两个或更多被集成在现场可编程门阵列、数字信号处理器、电可编程逻辑器件、微控制器、微处理器或者它们的任意组合中。
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