CN107592956B - 具有用于电动马达的启动的电子启动装置的商用压缩机 - Google Patents

具有用于电动马达的启动的电子启动装置的商用压缩机 Download PDF

Info

Publication number
CN107592956B
CN107592956B CN201680027446.0A CN201680027446A CN107592956B CN 107592956 B CN107592956 B CN 107592956B CN 201680027446 A CN201680027446 A CN 201680027446A CN 107592956 B CN107592956 B CN 107592956B
Authority
CN
China
Prior art keywords
compressor
capacitor
winding
circuit
state switch
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201680027446.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107592956A (zh
Inventor
埃曼诺·皮诺蒂
达尼埃莱·图雷塔
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Illinois Tool Works Inc
Original Assignee
Illinois Tool Works Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Illinois Tool Works Inc filed Critical Illinois Tool Works Inc
Publication of CN107592956A publication Critical patent/CN107592956A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107592956B publication Critical patent/CN107592956B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P1/00Arrangements for starting electric motors or dynamo-electric converters
    • H02P1/16Arrangements for starting electric motors or dynamo-electric converters for starting dynamo-electric motors or dynamo-electric converters
    • H02P1/42Arrangements for starting electric motors or dynamo-electric converters for starting dynamo-electric motors or dynamo-electric converters for starting an individual single-phase induction motor
    • H02P1/44Arrangements for starting electric motors or dynamo-electric converters for starting dynamo-electric motors or dynamo-electric converters for starting an individual single-phase induction motor by phase-splitting with a capacitor
    • H02P1/445Arrangements for starting electric motors or dynamo-electric converters for starting dynamo-electric motors or dynamo-electric converters for starting an individual single-phase induction motor by phase-splitting with a capacitor by using additional capacitors switched at start up
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B49/00Arrangement or mounting of control or safety devices
    • F25B49/02Arrangement or mounting of control or safety devices for compression type machines, plants or systems
    • F25B49/025Motor control arrangements
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25DREFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F25D17/00Arrangements for circulating cooling fluids; Arrangements for circulating gas, e.g. air, within refrigerated spaces
    • F25D17/04Arrangements for circulating cooling fluids; Arrangements for circulating gas, e.g. air, within refrigerated spaces for circulating air, e.g. by convection
    • F25D17/06Arrangements for circulating cooling fluids; Arrangements for circulating gas, e.g. air, within refrigerated spaces for circulating air, e.g. by convection by forced circulation
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02HEMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
    • H02H7/08Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for dynamo-electric motors
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02HEMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
    • H02H7/08Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for dynamo-electric motors
    • H02H7/085Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for dynamo-electric motors against excessive load
    • H02H7/0852Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for dynamo-electric motors against excessive load directly responsive to abnormal temperature by using a temperature sensor

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Motor And Converter Starters (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)
  • Control Of Positive-Displacement Pumps (AREA)
  • Compressor (AREA)

Abstract

一种用于商用制冷机的压缩机包括:电动马达,所述电动马达具有启动绕组(120)和运行绕组(130);以及电子启动装置。所述电子启动装置包括:运行电容器(40);以及启动电容器(45)。在所述电子启动装置中,还设置:固态开关(110),其中固态开关(110)对所述启动绕组(120)供电,并连接在所述启动电容器(45)的第二端子与供应器的中性端子(N)之间;以及控制电路(100),所述控制电路(100)包括延迟电路(210、220),其中所述延迟电路(210、220)控制所述固态开关(110)的开关,从而闭合所述固态开关(110)以启动马达,并且一旦马达已启动,便在所述启动时间结束时打开所述固态开关(110)。

Description

具有用于电动马达的启动的电子启动装置的商用压缩机
技术领域
本发明涉及一种商用压缩机,其中所述商用压缩机设有用于启动电动马达的电子启动装置。
具体地,本发明涉及用于商业类型的应用(即,商店和/或超市中的冷藏陈列柜、用于冷藏散装饮料的装置、冷库等)中的制冷的压缩机。
商业类型的制冷机通常具有两个绕组:运行绕组,所述运行绕组在正常操作期间对马达供电;以及启动绕组,仅在马达启动时,所述启动绕组被供电一段较短时间(约1到2秒),以提供初始峰值转矩来以角运动启动马达的转子。启动绕组在马达启动之后立即断开。
电子启动装置的用途是当马达必须接通时,向启动绕组供电一段时间,并在马达已启动时,切断/断开启动绕组。
除此之外,对于一些商用压缩机应用来说,需要增大峰值转矩以克服困难的启动条件,例如,回路中的不平衡的压力。出于此目的,电子启动装置必须配备被放置成与启动绕组串联的足够高电容的电容器(也被称为启动容量或Cstart)。
并且,当在操作期间需要高效率时,可以提供第二永久连接的电容器,即运行电容器或Crun。
因此,商用制冷机可包括:
-启动电容器(Cstart),所述启动电容器(Cstart)仅在启动阶段期间使用以获得较高的启动转矩,以及
-运行电容器(Crun),所述运行电容器(Crun)永久连接以提高马达的效率。
因此,市场上可购得具有不同电子启动装置的各种类型的压缩机;取决于已对压缩机进行设计的应用,一些压缩机可仅具有启动电容器,一些压缩机可仅具有运行电容器,而其他一些压缩机可具有启动电容器与运行电容器两者。
背景技术
如上所述,制冷机压缩机中所使用的单相异步马达具有两个绕组,包括运行绕组,其中运行绕组使马达在正常操作或稳态条件期间操作。
然而,此运行绕组不能够从静止状态启动马达,并且为此需要被称为启动绕组的第二绕组。启动绕组纯粹被设计成提供初始峰值转矩来以角运动启动马达的转子,并且可在马达已启动之后立即断开。因此,此启动绕组仅在初始短暂时间期间作用。
因此,应用到用于制冷机的压缩机的启动装置具有在马达启动时接通启动绕组并在适当启动时间之后切断启动绕组的功能,其中启动时间通常大约是几秒。
仍广泛使用的较更常规型号的启动装置(见图1)包括机电继电器或安培型继电器,或伏安型继电器。
图1中所图示的继电器启动装置使用机电继电器10,机电继电器10接通启动绕组20并由运行绕组30中的电流激励。当启动时,所述电流高并闭合继电器10,继电器10接着也为启动绕组20供电;当马达已启动时,运行绕组30中的电流急剧下降,继电器10打开并将启动绕组20与电路的剩余部分断开。
除此之外,在继电器启动装置中,也可以设置运行电容器40(具有启动绕组20和运行绕组30的两个输出端子之间的桥接连接以将它们断开)以及设置在供电线路L上的马达保护元件50。
此类型的启动装置广泛用于商业应用(例如,酒吧和商店中的冷藏陈列柜、冷库等)的压缩机中。
如上所述,具有大于家用压缩机的功率的商用压缩机还使用启动电容器45(Cstart),所述启动电容器45(Cstart)被装配并串联连接到启动绕组20。并且,即使并非必要,但运行电容器Crun 40越来越多地广泛用于所有类型的压缩机中。
因此,电子启动装置必须在存在两个电容器40和45时确保操作,而不管其电容的值。
用于启动压缩机马达的常规解决方案使用如图1中所图示的上述机电继电器10,其中机电继电器10激活启动绕组并由运行绕组中的电流激励。当启动时,所述电流高并闭合继电器,继电器接着也为启动绕组供电。当马达已启动时,运行绕组中的电流急剧下降,继电器打开并将启动绕组与电路的剩余部分断开。
然而,此解决方案具有一些缺点:
-每一电动马达必须具有其自身型号的继电器;
-启动电容器如果存在,则会导致电流的放电,这会损坏继电器;因此,不可以在也存在运行电容器时使用此启动装置;
-启动继电器必须安装在垂直位置中,因此对端子板的设计施加了约束;
-在转子被卡住并且马达无法启动的情形下,启动绕组保持永久连接,从而导致马达的迅速过热。
然而,启动绕组具有一个期望特性:当供电电压下降时,也就是说,具体来说,当马达需要更多时间来启动时,启动绕组被连接的时间延长。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有用于启动电动马达的电子启动装置的商业类型的压缩机,其克服已知装置的缺点。
本发明已特别着眼于对商用制冷机中的应用的开发。
具体地,本发明的目的是提供一种用于例如商用类型的制冷机等设备中的压缩机,所述压缩机具有用于启动电动马达的电子启动装置,经由所述电子启动装置,启动绕组被连接的时间tON可通过固态开关的控制来控制。
根据本发明,此目的通过具有电子启动装置的压缩机来实现。
权利要求书形成关于本发明而提供的教导的不可分割的一部分。
在各种实施例中,用于商用制冷机的压缩机包括:电动马达,所述电动马达包括启动绕组和运行绕组,其中启动绕组和运行绕组的输入端子连接在一起并连接到供电电压。除此之外,还具有电子启动装置,用于在启动时间期间对启动绕组供电。
电子启动装置包括:运行电容器,所述运行电容器具有连接到启动绕组的输出端子的第一端子以及连接到运行绕组的输出端子的第二端子;以及启动电容器,所述启动电容器具有连接到启动绕组的输出端子的第一端子。
电子启动装置还包括:固态开关,所述固态开关对启动绕组供电,其中固态开关连接在启动电容器的第二端子与供应器的中性端子之间。
固态开关的开关通过控制电路控制,控制电路包括延迟电路,延迟电路在马达接通时闭合开关,并且一旦马达已启动,在所述启动时间之后打开开关。
优选的是,固态开关是三端双向可控硅开关(triac)。
在各种优选实施例中,电子启动装置包括阻尼电感,阻尼电感与启动电容器串联以阻断由运行电容器产生的电流放电。优选地,此阻尼电感可直接集成到电子板或印刷电路板(PCB)中。
附图说明
现将参照纯粹通过非限制性示例提供的附图来详细描述本发明,其中:
-图1与现有技术相关,已进行了描述,
-图2示出根据本发明的一个实施例,
-图3A和图3B是根据本发明的电子启动装置的两个实施例的架构,
-图4A和图4B详细示出图3B和图3A中的一些块的实施例,
-图5详细示出图4B中的一些块的一种电路实施方案,
-图6详细示出图4A中的一些块的一种电路实施方案,以及
-图7示出根据一个实施例的压缩机单元的分解图。
具体实施方式
以下描述着眼于提供各种示例实施例的全面理解来说明一个或多个具体细节。可在没有这些具体细节中的一个或多个的情况下或通过其它过程、部件、材料等来获得实施例。
在其它情况下,未详细示出或描述已知的结构、材料或操作,以避免模糊实施例的一些方面。
在本发明的上下文中,对“实施例”的引用旨在指出关于所述实施例中描述的特定配置、结构或特性包含在至少一个实施例中。因此,例如可存在于本说明书的一个或多个段落中的“在实施例中”等表述将未必表示同一实施例。此外,在一个或多个实施例中,特定配置、结构或特性可以以任何适当方式结合。
本文所使用的引用仅是为了方便起见而提供,并且因此不限定实施例的保护范围或程度。
本发明涉及一种商用压缩机,所述商用压缩机设有用于启动电动马达的电子启动装置。电子启动装置能够将启动绕组连接到电路的剩余部分,并且马达一完全启动就断开启动绕组。
本所有人已开发一种设有电子启动装置(也被称为“电子启动器”)的商用压缩机,所述商用压缩机能够克服基于继电器的使用的已知电子启动装置中的缺点。
特定参照图6,附图标记200表示压缩机单元。电子启动装置位于外壳中,外壳具有主体230,主体230设有可移除盖210,用于通过支架而连接到压缩机单元200。电子启动装置安装在电子板220上,其中启动电容器45、运行电容器40、阻尼线圈65和马达保护器50安装在电子板220上。
电子启动装置的总体结构示于图2中。
参照图2,启动绕组120经由固态开关70(通常是三端双向可控硅开关)而被供电;此固态开关70通过延迟电路80控制,延迟电路80控制固态开关70的开关。特别地,延迟电路80在马达被供电时控制三端双向可控硅开关110的闭合,并且在用于启动的适当的一段时间之后,使三端双向可控硅开关110重新打开。
启动绕组接通的此时间被称为接通时间(tON),并且通常操作约1秒。
电子启动装置之间的主要差异在于连接和断开启动绕组的控制电路,并且在于借以产生用于启动绕组的接通时间tON的机制。
一些电子启动器通过电阻R而使用电容器C的电荷。时间常数R×C提供可通过各种方法获得期望接通时间tON的时间基准。
特别地,下文将描述可用于根据本发明的压缩机中的电子启动器装置的不同实施例。
特别参照图3A和图3B,现将使用两个可供选择的实施例来描述电子启动装置的总体方案。再次参照图2,启动绕组120经由固态开关70(通常是三端双向可控硅开关110)而被供电;固态开关70通过延迟电路80控制,延迟电路80在马达被供电时闭合固态开关70,并且在启动的适当时间之后再次打开固态开关70。如上所述,此时间被称为接通时间(tON)。
在图3A和图3B中,电子启动装置(其包括固态开关70和延迟电路80)由附图标记90表示。
在一个或多个实施例中,接通时间取决于供电电压或线路电压并且随着所述电压降低而增加,以这种方式来在线路电压低时,向马达提供更多时间来启动。
在一个或多个实施例中,接通时间改为是固定的并且预设的;接通时间tON与供电电压之间的依赖性的关联允许电子启动装置与马达之间的较简单的连接,这作为又一优点使得可以构造非常紧凑的端子板。此解决方案的优点与尺寸的减小、使用的零部件数量的减少以及组装阶段的简化相关联。随着部件的节省,这些优点还具有经济结果。
特别地,本发明涉及一种用于商用制冷机的压缩机,所述压缩机包括电动马达以及用于启动电动马达的电子启动装置90,电子启动装置90包括三端双向可控硅开关110和控制电路100(见图4A和图4B)。
特别地,根据本发明的压缩机包括设有启动绕组120和运行绕组130的电动马达。电子启动装置90设有向启动绕组120供电的固态开关70。在各种实施例中,此固态开关70特别的是三端双向可控硅开关110。
在本文所述的电子启动装置90的各种实施例中,存在各种控制电路,控制电路使用用于产生接通时间的不同机制而控制三端双向可控硅开关110的开关,或控制启动绕组120的激活时间。
参照图4A和图4B,以下块是各种实施例共有的:
-三端双向可控硅开关110,其如上所述用作用于将启动绕组120连接到电路的剩余部分以及将启动绕组120与电路的剩余部分断开的固态开关,
-电力供应器200,其产生电子启动装置90的部件所需的供电电压;此供应器在所有实施例中是相同的,除了其是否连接到供电电压;
-“门驱动器”电路230、235,其通过适当电压和电流来控制三端双向可控硅开关110的门极端子;
-定时器电路210、220(“定时器”),其控制三端双向可控硅开关110从其闭合条件到其打开条件的开关。
特别地,参照图4A和图4B,电子装置90包括控制电路100,控制电路100包括:
-电力供应器200,其接收交流供电电压L作为输入,并产生整流电压作为输出,
-延迟电路210、220,其由电力供应器200的整流输出电压供电,并能够产生激活信号,以及
-触发电路230、235,其可通过上述激活信号来激活。
控制电路100控制三端双向可控硅开关110的开关,其中三端双向可控硅开关110位于启动绕组120的电力端子与触发电路230、235的输出之间。
此解决方案中的最显著的特性之一是电子启动装置可通过为启动绕组的接通时间tON实行和/或选择时间来控制开关的开关。特别地,接通时间tON可取决于供电电压并且随着供电电压降低而增加。另外,在其它实施例中,接通时间是固定的且预设的。
在一个或多个实施例中,延迟电路210包括RC电路,RC电路通过电阻R而从供电电压对电容器C充电。接通时间包括电容器C的端子处的电压达到预设电平所需的时间。此时间将取决于电阻R的值、电容器C的值以及线路L上存在的供电电压的值。因此,关于供电电压而获得接通时间的变化,这是用于确保即使在存在低电压的情况下马达也将启动的非常有用的性质。参照图3A,电子启动装置90的输入通过线路COM而连接到线路L上存在的供电电压。
在一个或多个实施例中,延迟电路220改为是数字的;集成电路以固定且相对高的频率产生振荡。此集成电路内含有一组级联除法器,其渐进地将振荡器的频率除以二。因此获得逐渐变低的频率,并且其振荡周期构成一组增加的可能的接通时间。通过此实施例,设计者可基于启动需要而选择提供特定应用所需的接通时间的除法器输出。
参照图3B,电子启动装置90的一个输入通过线路S而连接到节点P,节点P位于启动绕组120的输出端子与启动电容器45Cstart的第一端子之间。
电子启动装置的各种实施例中所存在的块的一些可能电路实施方案图示在图5和图6中。
特别地,在各种实施例中,电子启动装置包括控制电路100,控制电路100能够产生启动绕组120的接通时间tON,接通时间tON可选自所述延迟电路的参数。
本文所述的电子启动装置可提供具有产生接通时间tON的不同机制的不同延迟电路。
个别块将在下文详细描述在本说明书的剩余部分中。
参照图5,电力供应电路200包括常规电容式分压器-供电电压从压缩机的公共端子COM和供应器的中性端子N获得。供电电压通过二极管D1和D2来整流,并由电容器C1和C2分割。电容器C2通过电容器C1中的电压降从电压线路直接充电。在电容器C2的端子处有齐纳二极管D3,其具有使从端子VSS和VDD输送的电路的供电电压稳定的功能。
延迟电路220包括4000系列(优选是4093)的集成互补金属氧化物半导体(CMOS)。这包含四个与非门(NAND gate):第一门222(ABJ)用作振荡器,第二门224(CDK)用作缓冲器以吸收振荡并且产生控制触发电路235的激活信号OSC。
在各种实施例中,未使用集成CMOS 4093中存在的另外两个门226和228。
在各种实施例中,集成CMOS 4093中的另外两个门226和228可用作缓冲器用于延迟电压。
第一与非门222具有启用输入,其连接到包括电阻R10-R20和电容器C30的延迟系统。
第一与非门222的操作如下:当马达接通时,由与非门222(ABJ)提供的振荡器开始以若干kHz的频率振荡;其输出进入包括第二与非门224(CDK)的缓冲器,第二与非门224(CDK)具有不对振荡器充电的用途。来自此门224的输出OSC被传递到用于门235的控制电路,这对三端双向可控硅开关门极产生一串负脉冲,从而保持三端双向可控硅开关门极接通(即,处于其闭合位置中)全部接通时间tON。
同时,延迟电容器C30开始通过电阻R10而从供电电压充电。当C30的端子处的电压达到预定阈值电压时,与非门222被停用,振荡停止,三端双向可控硅开关门极不另外接收供电,并且三端双向可控硅开关110切断(或改变到其闭合条件中)。达到此阈值电平所需的时间等于接通时间tON,并且通过适当地选择电容器C30和电阻R10-R20的值来调整。重要的是注意到,对于相同值的R10-R20-C30,达到切断振荡的阈值电压所需的时间越长,供电电压越低。因此,随着供电电压降低,接通时间tON增加。
此特性非常有益于在供电电压低时帮助马达的启动。
用于门235的控制电路被设计成激励三端双向可控硅开关110的门极,以便在全部接通时间内保持三端双向可控硅开关110接通。由于三端双向可控硅开关110的性质,三端双向可控硅开关110在其端子处的电流经过零时在每半波处切断,并且接着在接通时间的全部持续时间内再次针对每半波而接通。为了电路的简单起见,较简单的是,连续激励三端双向可控硅开关110全部接通时间,而不存在与电流半波的任何同步。如果三端双向可控硅开关110切断,那么三端双向可控硅开关110被再次接通;如果三端双向可控硅开关110已接通,那么门极信号简单地被忽略。
接通三端双向可控硅开关110需要门极中的几毫安的电流;如上所述,在全部接通时间tON内不断地提供此电流将需要供电系统200中的电容器C1和C2的不经济的尺寸设定。因此,三端双向可控硅开关110通过各10-15mA的脉冲序列激励,这些脉冲非常短,使得它们对应于非常低的平均电流。这些脉冲由用于门235的触发块产生:这获取由集成CD4093产生的相同高频振荡,此外,这通过包括电容器C3和电阻4的微分电路来约束其脉冲并使用所述脉冲来通过脉冲接通MOSFET M2。
当接通时,MOSFET M2将三端双向可控硅开关110的门极连接到负电压VSS,因此注入负电流脉冲。如上所述,三端双向可控硅开关110可被控制以通过将正脉冲或负脉冲注入到其门极中来接通,但是,在通过将负脉冲注入到其门极中来接通的情况(本文中预先选择的情况)下,所需电流较小,并且所有类型的三端双向可控硅开关110被确保接通。
图6示出电子启动装置的一些块的不同电路实施方案。
电力供应器200整体类似于图5中的电力供应器,仅有的不同之处在于,先前连接到压缩机的公共端子COM的端子(图3A)现在连接到启动端子(图3B)或连接到启动电路的输出端子。这是非常重要的差异,因为这允许至马达的特别简单的连接。这还使得可以将电子启动装置与启动电容器合并,因此获得单个部件。
此实施例的优点在于简化的布线以及因此在生产线中的简化的组装。因此获得成本的降低和可靠性的提高。
图6中示出的实施例中的延迟电路210包括4000系列(特别地是集成4060)的集成互补金属氧化物半导体(CMOS)。所述集成CMOS内含有振荡器(未示出),其振荡频率fosc可通过包括CX-RX-RS的外部网络以及一系列数字装置来设定,其中数字装置将此频率fosc除以从16到16384的数,并因此提供逐渐变长的振荡周期。
来自延迟电路210的输出Q4(对应于端子7)被选择并将振荡发送到用于门230的触发块,其中触发块用所述振荡来接通三端双向可控硅开关110(或使三端双向可控硅开关110处于其闭合条件中)并因此对启动绕组120供电。
触发用于三端双向可控硅开关110的门极的脉冲序列由电路230产生。
触发电路230接收DRV线路上的信号作为输入,其中所述信号是来自延迟电路210的输出。
门触发电路230旨在激励用于三端双向可控硅开关110的门极,因此在全部接通时间tON内保持三端双向可控硅开关的门极接通(或处于其闭合条件中)。由于三端双向可控硅开关110的性质,三端双向可控硅开关110将在其端子处的电流经过零时在每半波处切断,并且接着将在接通时间tON的全部持续时间内再次针对每半波而接通。为了电路的简单起见,较简单的是,在全部接通时间tON内连续激励三端双向可控硅开关110,而不存在与电流半波的任何同步。如果三端双向可控硅开关110切断,那么三端双向可控硅开关110将再次接通;如果三端双向可控硅开关110已接通,那么三端双向可控硅开关110的门极处的信号将简单地被忽略。
延迟电路210以以下模式操作:MOSFET M1被加入到包括CX-RX-RS的外部延迟网络,其中MOSFET M1的门(停止端子)连接到除法器中的一个的输出(由Q5÷Q14表示)。例如,假设有一对应于除数为8192的除法运算的输出Q13。在某一段时间(等于8192/fosc,以秒为单位)之后,输出Q13将改变为高状态,并且接着MOSFET M1将接通。通过以此方式作用,延迟系统CX-RX-RS将由电阻R3造成短路,振荡将停止,并且电路将保持“冻结”在此状态中。因为不存在振荡,所以用于三端双向可控硅开关110的门极将不再被激励,并且三端双向可控硅开关110将切断(或将改变到其打开条件中)。因此,接通时间tON(在此示例中)对应于8192/fosc,并且非常准确且独立于其它电路参数和/或马达。
用于门235的触发电路(门驱动器)整体类似于上文所述的触发电路。
离开延迟电路220的脉冲存在于OSC线路上,并且被供应到微分网络C50-R50以获得具有减小的占空比(约50%)的较短脉冲。微分网络产生正脉冲和负脉冲;负脉冲是不合需要的并且通过二极管D60切除。
正脉冲触发MOSFET M10门,其中MOSFET M10门通过电阻R60而将三端双向可控硅开关110的门极周期性地连接到负供电电压。MOSFET M10和电阻R60一起用作电流产生器,其将负电流脉冲注入到三端双向可控硅开关110的门极中。
出于可靠性的原因,当存在运行电容器Crun40时,也需要插入与启动电容器Cstart 45串联的小的阻尼电感Ldamp 65(阻尼线圈),如图3A和图3B所示。优选地,此阻尼电感65可直接集成到电子板或印刷电路板(PCB)中。
实际上,运行电容器Crun 40使得电流通过电子启动装置而放电,电子启动装置在没有此电感的情况下会达到对于三端双向可控硅开关110来说过高的电平。
因此,电子启动装置在两个版本中,在配备阻尼电感Ldamp 65(其成为电子启动装置的组成部分)时满足用于商用压缩机的所有要求。
在延迟电路220的情况下,激活信号的持续时间也取决于线路电压。
在延迟电路210的情况下,接通时间不取决于供电电压,而是取决于部件CX、RX和RS的值。因此,在此情况下,如果线路电压、马达的类型和温度改变,那么时间tON的长短保持非常稳定。
通过三端双向可控硅开关110在状态之间的开关,三端双向可控硅开关110控制启动绕组120的接通和切断。三端双向可控硅开关110通过将负脉冲序列施加到其门极端子而接通(或处于其闭合条件中)。所述序列由振荡器电路(存在于延迟电路中)产生并继续持续全部接通时间tON。当脉冲序列停止时,三端双向可控硅开关110切断(或改变到其打开条件)并且启动绕组120与电路的剩余部分断开。
对门极来说,短脉冲序列代替连续供电信号而被选择,因为这需要来自供电系统的较小的电流。实际上,具有10mA的峰值和10%的占空比的电流脉冲序列对应于1mA的平均电流。此选择不仅基于对节能的需要,而且也由在供电系统中使用较小(且较便宜)的电容器的需要决定。
除此之外,负脉冲序列得以选择,因为三端双向可控硅开关中的门极的负触发对应于在第II象限和第III象限中操作,这对于所有类型的三端双向可控硅开关来说是适用的并且需要较小的门极电流。
在图6所示的实施例中,延迟或定时器电路210是数字定时器;集成电路以固定且相对高的频率产生振荡。此集成组件还包括一连串的级联除法器,其渐进地将振荡器的频率除以二。因此,逐渐变低的频率作为输出从集成电路获得,其中所述逐渐变低的频率的振荡周期构成一组增加的可能的tON时间。基于启动需要,设计者将选择提供期望接通时间tON的来自除法器的输出。此接通时间tON是固定的,并且不取决于供电电压。
在图5所示的实施例中,延迟(定时器)电路220包括RC系统,RC系统经由电阻R通过供电电压对电容器C充电。接通时间tON包括电容器的端子处的电压达到预定电平所需的时间。此时间取决于电阻R、电容器C和所施加的供电电压。
在图5所示的此实施例中,接通时间tON根据供电电压而变化,这非常有益于确保马达即使在电压较低的情况下也将启动。
因此,根据本发明的压缩机设有电子启动装置,电子启动装置能够在存在具有任何值的启动电容器时操作。电子装置是通用的,并且不需要针对不同马达的不同校准。
在各种实施例中,接通时间通过数字电路和内部振荡器准确地控制,并且不取决于外部因素,例如,温度、电动马达电流、存在的电容器的值等。
在一些实施例中,接通时间随着线路电压降低而增加,从而弥补启动转矩中的下降。
在各种实施例中,电子启动装置可安装在任何位置中,从而提供连接至马达的较大灵活性和各种可能性。
在替代实施例中,接通时间是固定的,并且独立于线路电压。
使用固态开关(例如,三端双向可控硅开关)的优点主要与继电器绕组所需的消耗相关;实际上,三端双向可控硅开关除了明显具有较小的尺寸之外,还具有极小的消耗。并且,三端双向可控硅开关的开关时间比由继电器所产生的开关时间更可重复。
当然,实施例的细节和实施方案的形式可关于本文中纯粹通过非限制性示例说明的内容变化,甚至是显著变化,而不脱离保护范围。此保护范围由随附权利要求书限定。

Claims (13)

1.一种用于商用制冷机的压缩机,包括:
-电动马达,所述电动马达包括启动绕组(120)和运行绕组(130),其中所述启动绕组(120)和所述运行绕组(130)的输入端子相互连接并连接到电压线路,
-电子启动装置,所述电子启动装置用于对所述启动绕组(120)供电持续启动时间,
其中所述电子启动装置包括:
-运行电容器(40),所述运行电容器(40)具有连接到所述启动绕组(120)的输出端子的第一端子以及连接到所述运行绕组(130)的输出端子的第二端子,
-启动电容器(45),所述启动电容器(45)具有连接到所述启动绕组(120)的所述输出端子的第一端子,
-固态开关(70),所述固态开关(70)对所述启动绕组(120)供电,并连接在所述启动电容器(45)的第二端子与网络的中性端子之间,以及
-控制电路(100),所述控制电路(100)包括定时电路(210、220),所述定时电路(210、220)通过以下方式来控制所述固态开关(70)的开关:在所述马达接通时闭合所述固态开关(70),并且在所述马达已启动时,在所述启动时间结束时打开所述固态开关(70);
其特征在于,所述控制电路(100)还包括电力供应网络(200),所述电力供应网络(200)接收AC电压线路作为输入并产生整流电压作为输出;
所述定时电路(210、220)由所述电力供应网络(200)输出的所述整流电压供电,并且能够产生激活信号,其中所述激活信号是千赫兹的脉冲序列。
2.根据权利要求1所述的压缩机,其特征在于,所述固态开关(70)是三端双向可控硅开关。
3.根据前述权利要求中任一项所述的压缩机,其特征在于,所述电子启动装置包括阻尼电感(65),所述阻尼电感(65)与所述启动电容器(45)串联以阻断由所述运行电容器(40)产生的放电电流。
4.根据权利要求1所述的压缩机,其特征在于,所述控制电路(100)还包括由所述激活信号激活的触发电路(230、235),其中所述触发电路(230、235)控制所述固态开关(70)的开关。
5.根据权利要求1所述的压缩机,其特征在于,所述电力供应网络(200)由电容式分压器构成,所述电容式分压器获取所述电压线路的电压并通过一对二极管整流所述电压以输出所述整流电压,并且其特征在于,所述电力供应网络(200)还包括齐纳二极管以使在所述电力供应网络(200)自身的输出处提供的整流的供电电压稳定。
6.根据权利要求4所述的压缩机,其特征在于,所述定时电路(210)包括振荡器以及一系列数字除法器,以产生控制所述触发电路(230)的激活信号,其中所述激活信号独立于所述电压线路,其中所述振荡器的振荡频率经由外部RC网络设定,并且所述一系列数字除法器对所述振荡频率进行除法运算以提供逐渐变长的振荡周期。
7.根据权利要求6所述的压缩机,其特征在于,所述定时电路(210)由集成4000系列CMOS构成。
8.根据权利要求7所述的压缩机,其特征在于,所述定时电路(210)由集成4060构成,所述集成4060在其内侧包括所述振荡器以及所述一系列数字除法器。
9.根据权利要求4所述的压缩机,其特征在于,所述定时电路(220)由CMOS集成4000系列构成,其中第一与非门(222)用作振荡器,并且第二与非门(224)用作缓冲器以收集振荡并产生控制所述触发电路(235)的激活信号,其中所述激活信号取决于线路电压。
10.根据权利要求9所述的压缩机,其特征在于,所述定时电路(220)由集成4093构成。
11.根据权利要求9或10所述的压缩机,其特征在于,所述第一与非门(222)具有连接到定时网络的启用输入,所述启用输入的值与所述电压线路的值一起限定所述激活信号的持续时间。
12.根据权利要求4所述的压缩机,其特征在于,所述固态开关(70)的门的所述触发电路(230、235)接收所述激活信号并将所述激活信号供应到微分网络以便获得具有减小的占空比的较短脉冲,并且其中从所述微分网络输出的负脉冲由二极管切除。
13.一种压缩机,包括权利要求1-12中任一项技术特征或技术特征的任意组合。
CN201680027446.0A 2015-05-12 2016-04-05 具有用于电动马达的启动的电子启动装置的商用压缩机 Expired - Fee Related CN107592956B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ITUB2015A000318A ITUB20150318A1 (it) 2015-05-12 2015-05-12 Compressore commerciale con dispositivo elettronico per l'avviamento del motore elettrico
IT102015000014801 2015-05-12
PCT/US2016/026001 WO2016182644A1 (en) 2015-05-12 2016-04-05 Commerical compressor with electronic start device for the start of the electric motor

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107592956A CN107592956A (zh) 2018-01-16
CN107592956B true CN107592956B (zh) 2021-06-08

Family

ID=53900961

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201680027446.0A Expired - Fee Related CN107592956B (zh) 2015-05-12 2016-04-05 具有用于电动马达的启动的电子启动装置的商用压缩机

Country Status (6)

Country Link
US (1) US10027258B2 (zh)
EP (1) EP3295556A1 (zh)
CN (1) CN107592956B (zh)
BR (1) BR112017021810A2 (zh)
IT (1) ITUB20150318A1 (zh)
WO (1) WO2016182644A1 (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109236623B (zh) * 2018-09-29 2020-10-02 青岛海尔智能技术研发有限公司 压缩机启动驱动电路、驱动方法、装置及计算机存储介质
CN109209850B (zh) * 2018-09-29 2021-03-23 青岛海尔智能技术研发有限公司 压缩机启动驱动电路、驱动方法、装置及计算机存储介质

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1444792A (zh) * 2000-07-25 2003-09-24 巴西船用压缩机有限公司 用于启动单相感应电动机的电子电路
CN203788198U (zh) * 2014-04-19 2014-08-20 徐东旭 单相电动机启动电容限时断路装置

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4806838A (en) * 1988-05-23 1989-02-21 Weber Harold J A.C. induction motor energy conserving power control method and apparatus
US5296795A (en) 1992-10-26 1994-03-22 Texas Instruments Incorporated Method and apparatus for starting capacitive start, induction run and capacitive start, capacitive run electric motors
US5463874A (en) * 1993-10-04 1995-11-07 Tecumseh Products Company Inductively activated control and protection circuit for refrigeration systems
US5528120A (en) * 1994-09-09 1996-06-18 Sealed Unit Parts Co., Inc. Adjustable electronic potential relay
CN1723605A (zh) * 2002-10-22 2006-01-18 闵勇基 负载和速度灵敏电动机起动电路及方法
US6982539B1 (en) 2004-03-11 2006-01-03 Diversitech Corporation Motor starting device
BRPI0403060A (pt) * 2004-07-23 2005-05-24 Tecumseh Do Brasil Ltda Dispositivo eletrônico de partida para compressores herméticos
WO2007084140A1 (en) * 2006-01-20 2007-07-26 Carrier Corporation Electronic method for starting a compressor
BRPI1003594A2 (pt) * 2010-09-20 2013-01-15 Whirlpool Sa mÉtodo de partida e controle para um motor À induÇço monofÁsico, sistema de partida e controle para um motor À induÇço monofÁsico e dispositivo eletrânico de partida e controle aplicado a um motor À induÇço monofÁsico
CN103326632B (zh) * 2013-06-13 2016-01-20 常熟市天银机电股份有限公司 单相异步电机的智能式无触点低功耗起动器
CN203984280U (zh) 2014-07-11 2014-12-03 常熟市天银机电股份有限公司 商用制冷压缩机电机用互感式无触点电流起动器

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1444792A (zh) * 2000-07-25 2003-09-24 巴西船用压缩机有限公司 用于启动单相感应电动机的电子电路
CN203788198U (zh) * 2014-04-19 2014-08-20 徐东旭 单相电动机启动电容限时断路装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN107592956A (zh) 2018-01-16
US10027258B2 (en) 2018-07-17
BR112017021810A2 (pt) 2018-07-10
ITUB20150318A1 (it) 2016-11-12
US20180076741A1 (en) 2018-03-15
WO2016182644A1 (en) 2016-11-17
EP3295556A1 (en) 2018-03-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20060017417A1 (en) Electronic startup device for hermetic compressors
US6329784B1 (en) Starter circuit for motors, particularly for refrigerator compressors
KR20020093030A (ko) 전기기기 전원장치
CN107592956B (zh) 具有用于电动马达的启动的电子启动装置的商用压缩机
KR900004761B1 (ko) 릴레이 구동회로
US7501785B2 (en) Starting system for a single-phase induction motor
EP2070186B1 (en) Electronic starter device for an electric motor, in particular for a compressor of a refrigerating circuit of an electric household appliance
EP2673874B1 (en) Motor starter circuit, particularly for compressors of refrigerators
US6788023B2 (en) Motor starter circuit, particularly for refrigerator compressors
EP2253062B1 (en) Method and device for starting single-phase asynchronous motors
ITTO20140018U1 (it) Dispositivo elettronico per l'avviamento di un motore elettrico
JPS6212222Y2 (zh)
US11277081B2 (en) Device and method for switching in and out a start winding of a single phase ac motor
KR910002896Y1 (ko) 냉장고용 탈취장치 구동회로
KR0155781B1 (ko) 직류 브러쉬리스 모터 컴프레서의 기동 회로 보호 장치 및 방법
CN107086821B (zh) 单相交流电机的起动控制电路、压缩机系统以及制冷设备
CN107086822B (zh) 单相交流电机的起动控制电路、压缩机系统以及制冷设备
KR870003967Y1 (ko) 냉장고의 압축기 기동회로
RU20185U1 (ru) Электронный таймер
JPH10225133A (ja) インバータ装置
RU2357317C1 (ru) Таймер оттайки морозильных устройств
KR20060010535A (ko) 냉장고의 전자식 제상 타이머 장치
JPS6024910B2 (ja) 冷凍装置の制御回路
JPS61265472A (ja) 冷凍機

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20210608