CN115940500A - 用于空气调节系统的马达制动 - Google Patents

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Abstract

一种空气调节系统，包括：压缩机，其具有马达；冷凝器；蒸发器；驱动器，其向马达提供多相AC输出；马达制动组件，其电连接到驱动器，该马达制动组件包括至少一个开关和至少一个制动电阻器；其中，所述至少一个开关通过来自驱动器的功率保持在断开状态下；其中，在到马达的功率中断时，所述至少一个开关呈现通过所述至少一个制动电阻器使马达的绕组短路的闭合状态。

Description

用于空气调节系统的马达制动
技术领域
本公开的示例性实施例大体上涉及马达制动，并且更特别地涉及用于空气调节系统的马达制动。
背景技术
空气调节系统典型地采用驱动压缩机的马达。马达可配备有支撑马达的转子的主动磁性轴承组件。如果功率损失或马达驱动器经历故障，则到主动磁性轴承组件的功率中断。在这种情况下，由于到压缩机中的制冷剂蒸气回流，马达的转子可向后自旋。当主动磁性轴承组件无功率时转子的旋转会损坏主动磁性轴承组件和/或转子。
发明内容
根据实施例，一种空气调节系统包括：压缩机，其具有马达；冷凝器；蒸发器；驱动器，其向马达提供多相AC输出；马达制动组件，其电连接到驱动器，该马达制动组件包括至少一个开关和至少一个制动电阻器；其中，所述至少一个开关通过来自驱动器的功率保持在断开状态下；其中，在到马达的功率中断时，所述至少一个开关呈现通过所述至少一个制动电阻器使马达的绕组短路的闭合状态。
除了本文中描述的特征中的一个或多个之外，或者作为备选方案，另外的实施例可包括其中所述至少一个开关包括三个开关，并且所述至少一个制动电阻器包括三个制动电阻器。
除了本文中描述的特征中的一个或多个之外，或者作为备选方案，另外的实施例可包括其中三个开关中的每个开关连接到驱动器的多相AC输出的相应相，并且三个电阻器中的每个电阻器包括连接到三个开关中的相应开关的第一端子。
除了本文中描述的特征中的一个或多个之外，或者作为备选方案，另外的实施例可包括其中三个电阻器中的每个电阻器包括连接到公共点的第二端子。
除了本文中描述的特征中的一个或多个之外，或者作为备选方案，另外的实施例可包括串联连接在驱动器的AC输出相和至少一个开关之间的至少一个熔断器。
除了本文中描述的特征中的一个或多个之外，或者作为备选方案，另外的实施例可包括三个熔断器，每个熔断器串联连接在驱动器的AC输出相和三个开关中的相应一个之间。
除了本文中描述的特征中的一个或多个之外，或者作为备选方案，另外的实施例可包括其中驱动器包括在转换器和逆变器之间的DC总线。
除了本文中描述的特征中的一个或多个之外，或者作为备选方案，另外的实施例可包括其中所述至少一个开关连接到DC总线的第一侧，所述至少一个电阻器的第一端子连接到所述至少一个开关，并且所述至少一个电阻器的第二端子连接到DC总线的第二侧。
除了本文中描述的特征中的一个或多个之外，或者作为备选方案，另外的实施例可包括串联连接在DC总线的第一侧和所述至少一个开关之间的熔断器。
除了本文中描述的特征中的一个或多个之外，或者作为备选方案，另外的实施例可包括支撑马达的转子的主动磁性轴承组件。
除了本文中描述的特征中的一个或多个之外，或者作为备选方案，另外的实施例可包括与驱动器相关联的驱动器控制器，该驱动器控制器配置成验证在为马达提供功率之前所述至少一个开关是断开的。
除了本文中描述的特征中的一个或多个之外，或者作为备选方案，另外的实施例可包括传感器，该传感器配置成检测测试信号以验证在为马达提供功率之前所述至少一个开关是断开的。
本公开的实施例的技术益处包括在功率损失期间快速制动马达的转子以保护支撑转子的主动磁性轴承的部件的能力。
通过本公开的技术实现了附加的技术特征和益处。本公开的实施例和方面在本文中被详细描述，并且被认为是要求保护的主题的一部分。为了更好的理解，参考详细描述和附图。
附图说明
以下描述不应被视为以任何方式进行限制。参考附图，相似的元件类似地编号：
图1是在示例实施例中的空气调节系统的框图；
图2是在示例实施例中的包括马达制动组件的空气调节系统的部件的框图；和
图3是在另一个示例实施例中的包括马达制动组件的空气调节系统的部件的框图。
具体实施方式
参照附图，在此通过例示而非限制的方式展示了所公开的装置和方法的一个或多个实施例的详细描述。
图1是在示例实施例中的空气调节系统100的框图。空气调节系统100可构造成调节建筑物中的空气，诸如制冷机、屋顶单元、热泵等。空气调节系统100可构造成调节用于冷藏环境(诸如冷藏容器、冷藏拖车、冷藏机/冷冻机等)的空气。
空气调节系统100包括联接到压缩机104的变速马达102。压缩机104包括叶轮/转子，该叶轮/转子旋转并将液体制冷剂压缩为过热制冷剂蒸气以输送到冷凝器106。在冷凝器106中，制冷剂蒸气在高压下液化并排出热量(例如，在空气冷却应用中经由冷凝器风扇向外部空气排出热量)。离开冷凝器106的液体制冷剂通过膨胀阀107输送到蒸发器108。制冷剂通过膨胀阀107，在那里压降导致高压液体制冷剂实现液体和蒸气的低压组合。当流体通过蒸发器108时，低压液体制冷剂蒸发，从流体吸收热量，从而冷却流体并蒸发制冷剂。低压制冷剂再次被输送到压缩机104，在那里它被压缩成高压、高温气体，并且被输送到冷凝器106以再次开始制冷循环。应当意识到，虽然在图1中示出了特定的空气调节系统，但本教导可应用于任何空气调节系统。
如图1中所示，压缩机104由变速马达102从多相AC输入电压120(电网或市电)供应的功率通过包括AC-DC转换器200和DC-AC逆变器110的驱动器240驱动。驱动器240可为使用变化的多相AC输出电压来控制马达102的速度的可变频率驱动器。AC-DC转换器200包括固态电子器件以将AC输入电压120转换为横跨DC总线201的DC电压。这样的转换器200是本领域中已知的。逆变器110包括固态电子器件以产生多相AC输出电压。在实施例中，逆变器110以期望的频率和/或幅度将来自转换器200的DC电压转换成多相AC输出电压，以便驱动多相马达102。这样的逆变器110是本领域中已知的。
图2描绘了用于与马达102和驱动器240一起使用的马达制动组件300。马达102的转子由主动磁性轴承组件250支撑。主动磁性轴承组件250可由AC输入电压120提供功率。在其中到马达102的功率中断的情况下，希望迅速停止马达102的转子的旋转。马达制动组件300提供用于当到马达102的功率中断时快速停止马达102的转子的旋转。到马达102的功率的中断可为AC输入电压120的损失、驱动器240中的故障或另一原因的结果。
马达制动组件300包括多个开关302。响应于来自驱动器240的功率，开关302通过断开的非导电状态和闭合的导电状态来移动。开关302可使用继电器、晶体管等来实现。每个开关302通过熔断器308连接到驱动器240的多相AC输出的相应相。照此，每个开关302也连接到马达102的一个相绕组。马达制动组件300包括多个制动电阻器304。每个制动电阻器304具有连接到开关302中的相应一个的第一端子。每个制动电阻器304的第二端子连接到公共点306。
每个开关302是常闭的，并且在正常操作期间通过来自驱动器240的功率保持在断开的非导电状态下。在到马达102的功率中断时，到开关302的功率中断。到马达102的功率的中断可由在AC输入电压120处的故障或由驱动器240中的故障引起。这导致开关302呈现闭合的导电状态。这通过制动电阻器304使马达102的多相绕组短路，以导致马达102的转子停止旋转。
熔断器308保护马达102的马达绕组免于由于一个或多个开关302中的故障而无意地通过制动电阻器304短路。熔断器308串联连接在驱动器240的一个相和开关302中的相应一个之间。
驱动器240可包括驱动器控制器242。驱动器控制器240可使用通用微处理器来实现，该通用微处理器执行存储在存储介质上的计算机程序以执行本文中描述的操作。备选地，驱动器控制器242可以硬件(例如，ASIC、FPGA)或硬件/软件的组合来实现。驱动器控制器242也可为空气调节控制系统的一部分。
驱动器控制器242可验证在为马达102提供功率之前开关302处于正确位置。例如，在为马达102提供功率之前，驱动器控制器242可在驱动器240的多相AC输出的一个相上生成测试信号。如果测试信号未被在驱动器240的多相AC输出的剩余相处的传感器检测到，则开关302处于断开的非导电状态。这表明向马达102提供功率是安全的。否则，驱动器控制器242可尝试将开关302复位(例如，向开关302提供接通和断开信号)，并且然后验证在为马达102提供功率之前开关302处于正确位置。
在另一个实施例中，驱动器控制器242确定充当开关302的继电器的常闭触点(或后触点)的状态。在正常操作下，电阻器304应当在电路之外并且继电器的常闭触点处于断开位置。仅在功率损失条件下，电阻器304才处于电路中。
图3描绘了在另一个实施例中的马达制动组件400。马达制动组件400横跨DC总线201的正侧和负侧连接在AC-DC转换器200和DC-AC逆变器110之间。马达制动组件400包括开关402。开关402可使用继电器、晶体管等来实现。开关402通过熔断器408连接到DC总线的第一侧(例如，正侧)。马达制动组件400包括制动电阻器404。制动电阻器404具有连接到开关402的第一端子。制动电阻器404的第二端子连接到DC总线201的第二侧(例如，负侧)。
开关402是常闭的，并且在正常操作期间通过来自驱动器24的功率保持在断开的非导电状态下。在到马达102的功率中断时，到开关402的功率中断。到马达102的功率的中断可由在AC输入电压120处的故障或由驱动器240中的故障引起。这导致开关402呈现闭合的导电状态。这通过制动电阻器404使马达102的多相绕组短路，以导致马达102的转子停止旋转。
熔断器408保护马达102的马达绕组免于由于开关402中的故障而无意地通过制动电阻器404短路。熔断器408串联连接在DC总线201的一侧和开关402之间。
驱动器控制器242可验证在为马达102提供功率之前开关402处于正确位置。例如，在为马达102提供功率之前，驱动器控制器242可在DC总线201的一侧上生成测试信号。如果测试信号未被在DC总线的另一侧处的传感器检测到，则开关402处于断开的非导电状态。这表明向马达102提供功率是安全的。否则，驱动器控制器242可尝试将开关402复位(例如，向开关402提供接通和断开信号)，并且然后验证在为马达102提供功率之前开关402处于正确位置。
在另一个实施例中，驱动器控制器242确定充当开关402的继电器的常闭触点(或后触点)的状态。在正常操作下，电阻器404应当在电路之外并且继电器的常闭触点处于断开位置。仅在功率损失条件下，电阻器404才处于电路中。
本文使用的术语仅仅是为了描述特定实施例，而并不旨在限制本公开。如本文所用，单数形式“一”、“一个”和“该”也旨在包括复数形式，除非上下文另外明确表明。还应当理解，当在本说明书中使用时，术语“包括”和/或“包含”指定所陈述的特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或多个其它特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或它们的组合的存在或添加。
虽然已经参考一个或多个示例性实施例描述了本公开，但是本领域技术人员应当理解，在不脱离本公开的范围的情况下，可进行各种改变，并且可用等同物来替代其元件。此外，在不脱离本公开的实质范围的情况下，可进行许多修改以使特定的情况或材料适应本公开的教导。因此，旨在本公开不限于作为实施本公开想到的最佳模式而公开的特定实施例，而是本公开将包括落入权利要求范围内的所有实施例。

Claims (12)

1.一种空气调节系统，包括：
压缩机，其具有马达；
冷凝器；
蒸发器；
驱动器，其向所述马达提供多相AC输出；
马达制动组件，其电连接到所述驱动器，所述马达制动组件包括至少一个开关和至少一个制动电阻器；
其中，所述至少一个开关通过来自所述驱动器的功率保持在断开状态下；
其中，在到所述马达的功率中断时，所述至少一个开关呈现通过所述至少一个制动电阻器使所述马达的绕组短路的闭合状态。
2.根据权利要求1所述的空气调节系统，其中，所述至少一个开关包括三个开关，并且所述至少一个制动电阻器包括三个制动电阻器。
3.根据权利要求2所述的空气调节系统，其中，所述三个开关中的每个开关连接到所述驱动器的所述多相AC输出的相应相，并且三个电阻器中的每个电阻器包括连接到所述三个开关中的相应开关的第一端子。
4.根据权利要求3所述的空气调节系统，其中，所述三个电阻器中的每个电阻器包括连接到公共点的第二端子。
5.根据权利要求1所述的空气调节系统，还包括串联连接在所述驱动器的AC输出相和所述至少一个开关之间的至少一个熔断器。
6.根据权利要求3所述的空气调节系统，还包括三个熔断器，每个熔断器串联连接在所述驱动器的AC输出相和所述三个开关中的相应一个之间。
7.根据权利要求1所述的空气调节系统，其中，所述驱动器包括在转换器和逆变器之间的DC总线。
8.根据权利要求7所述的空气调节系统，其中，所述至少一个开关连接到所述DC总线的第一侧，所述至少一个电阻器的第一端子连接到所述至少一个开关，并且所述至少一个电阻器的第二端子连接到所述DC总线的第二侧。
9.根据权利要求1所述的空气调节系统，还包括串联连接在所述DC总线的第一侧和所述至少一个开关之间的熔断器。
10.根据权利要求1所述的空气调节系统，还包括支撑所述马达的转子的主动磁性轴承组件。
11.根据权利要求1所述的空气调节系统，还包括与所述驱动器相关联的驱动器控制器，所述驱动器控制器配置成验证在为所述马达提供功率之前所述至少一个开关是断开的。
12.根据权利要求11所述的空气调节系统，还包括传感器，所述传感器配置成检测测试信号以验证在为所述马达提供功率之前所述至少一个开关是断开的。
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