DE112014001071B4

DE112014001071B4 - Vorrichtungen, Systeme und Verfahren für einen variablen Frequenzantriebbetrieb und eine entsprechende Steuerung

Info

Publication number: DE112014001071B4
Application number: DE112014001071.5T
Authority: DE
Inventors: Nathan Thomas West; James Sykora Benjamin; Pavak Mehta
Original assignee: Trane International Inc
Current assignee: Trane International Inc
Priority date: 2013-03-15
Filing date: 2014-03-13
Publication date: 2021-07-01
Anticipated expiration: 2034-03-14
Also published as: GB2526741A; US20150377537A1; CN105358919A; US10240839B2; DE112014001071T5; GB201516768D0; WO2014151375A1

Abstract

Ein beispielhaftes System umfasst einen Kompressor, einen Verflüssiger, ein Entspannungsmittel und einen Verdampfer, die fluidgekoppelt sind, um einen Dampfkompressionskreis auszubilden, und einen Elektromotor, der konfiguriert ist, um den Kompressor anzutreiben. Ein Inverter mit einer Vielzahl von Schaltelementen ist konfiguriert, um dem Elektromotor durch den Betrieb der Schaltelemente eine Ausgangsspannung zuzuführen. Ein Abwärmerückgewinnungskreis ist konfiguriert, um Abwärme von dem Inverter zu einer Last zu transferieren. Eine Steuereinrichtung ist konfiguriert, um Schaltbefehle zu den Schaltelementen des Inverters zuzuführen. Die Steuereinrichtung ist weiterhin konfiguriert, um einen Zustand des Systems zu erfassen, ein Wärmeerzeugungserfordernis zumindest teilweise auf der Grundlage des Systemzustands zu bestimmen und um die Anzahl von Schaltvorgängen pro Einheitszeit zumindest teilweise auf der Grundlage des Wärmeerzeugungserfordernisses zu variieren.

Description

HINTERGRUND
Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen Vorrichtungen, Systeme und Verfahren für einen variablen Frequenzantriebbetrieb und eine entsprechende Steuerung. Variable Frequenzmotorantriebe bieten mehrere potentielle Vorteile für Anwendungen, wie Antriebskompressoren oder andere Lasten zum Heizen, zur Ventilation, für eine entsprechende Klimaanlage oder eine entsprechende Kühlung (HVACR) und entsprechende Systeme einschließlich eines Potenzials für einen gesteigerten Wirkungsgrad, Leistungsdichte und Geschwindigkeitssteuergenauigkeit. Derartige Motorantriebe stellen einzigartige Herausforderungen hinsichtlich der Abwärme und der Kontrolle derselben dar. Herkömmliche Entwürfe streben oft nach einer Minimierung von Ausschussverlusten unter allen Betriebszuständen im Rahmen des Möglichen im Lichte anderer Betriebszielsetzungen. Es wurden einige Vorschläge gemacht, um einen Teil der Abwärme zurückzugewinnen, die durch den variablen Frequenzantriebbetrieb erzeugt wird. Diese Ansätze leiden an mehreren Nachteilen und Defiziten einschließlich jenen, die eine Kontrolle und eine nützliche Verwendung der Abwärme würdigen. Derartige Motorantriebe stellen ebenso einzigartige Herausforderungen hinsichtlich des hörbaren Rauschens und dessen Kontrolle dar. Herkömmliche Entwürfe streben oft nach einer Minimierung des hörbaren Rauschens unter allen Betriebszustände, in dem z. B. die Schaltfrequenz so hoch gesetzt wird, wie die Motorlast dies zulässt. Diese Ansätze leiden an mehreren Nachteilen und Defiziten einschließlich jenen, die den Systemwirkungsgrad und die Erzeugung von Abwärme würdigen. Es verbleibt ein deutlicher Bedarf an den einzigartigen und erfinderischen Vorrichtungen und Verfahren und Systemen, die hier offenbart sind.
US 2012/0 222 438 A1 zeigt ein Klimatisierungssystem für ein Fahrzeug, bei dem eine Klimatisierung auf Grundlage einer erfassten Temperatur und einer vorhergesagten Zieltemperatur gesteuert wird. US 5 123 080 A betrifft ein Kompressorantriebssystem mit einem Thermostat, wobei die Drehzahl des Motors auf Grundlage eines Temperatursignals gesteuert wird. Aus US 2004 / 0 237 550 A1 ist eine Kühlvorrichtung bekannt, wobei auf Grundlage einer Temperaturmessung die Drehzahl eines Kompressors erhöht wird. EP 2 674 694 A1 betrifft ein effizientes Heizverfahren für ein Kühlmittel in einem Kompressor, wobei ein Inverter in unterschiedlichen Schaltmustern angesteuert wird. DE 103 27 953 A1 beschreibt einen Dampfkompressions-Kältemittelkreislauf, wobei die Verbrauchsleistung eines Kompressors verringert werden kann, indem die Abwärme eines elektrischen Schaltkreises eines Inverters genutzt wird. JP 2009 - 264 206 A offenbart eine Steuerung für einen elektrischen Kompressor, bei der Temperatursensoren zum Erfassen der Temperatur des Kühlmittels vorgesehen sind. EP 2 461 123 A1 betrifft ein Klimatisierungssystem, bei dem das Kühlmittel durch den Motor des Kompressors vorgewärmt wird.
OFFENBARUNG
Zum Zwecke einer klaren, knappen und genauen Beschreibung von beispielhaften Ausführungsbeispielen der Erfindung, der Art und Weise und des Prozesses zur Herstellung und Verwendung der Erfindung und zur Ermöglichung der praktischen Implementierung, Herstellung und Verwendung der Erfindung wird nachstehend Bezug auf bestimmte beispielhafte Ausführungsbeispiele genommen, einschließlich jener, die in den Figuren gezeigt sind, und es wird eine spezifische Ausdrucksweise verwendet werden, um diese zu beschreiben. Es sei nichts desto weniger darauf hingewiesen, dass dadurch keine Beschränkung im Schutzbereich der Erfindung entsteht, und das die Erfindung jene Abänderungen, Modifikationen und weitere Anwendungen der beispielhaften Ausführungsbeispiele mit umfasst und schützt, die dem Durchschnittsfachmann einleuchten.
KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
Nachstehend sind mehrere nicht beschränkende beispielhafte Ausführungsbeispiele zusammengefasst. Weitere Ausführungsbeispiele, Formen, Aufgaben, Merkmale, Vorteile, Aspekte und Nutzen werden aus der nachstehenden Beschreibung und den Zeichnungen offensichtlich werden.
Ein beispielhaftes Ausführungsbeispiel besteht in einem System, das umfasst: einen Kompressor, ein Entspannungsmittel, einen ersten Wärmetauscher und einen zweiten Wärmetauscher, die fluidgekoppelt sind, um einen Dampfkompressionskreis zu bilden; einen Elektromotor, der konfiguriert ist, um den Kompressor anzutreiben; einen Inverter, der eine Vielzahl von Schaltelementen umfasst, wobei der Inverter konfiguriert ist, um durch den Betrieb der Schaltelemente eine Ausgangsspannung zu dem Elektromotor zuzuführen; einen Abwärmerückgewinnungskreis, der konfiguriert ist, um Abwärme von dem Inverter zu einer ausgewählten Komponente des Systems zu transferieren; und eine Steuereinrichtung, die ein Systemzustandsmodul, das strukturiert ist, um einen Zustand des Systems zu erfassen, ein Wärmeerzeugungsmodul, das strukturiert ist, um ein Wärmeerzeugniserfordernis zumindest teilweise auf der Grundlage des Systemzustands zu bestimmen, und ein Inverterbetriebsmodul umfasst, das strukturiert ist, um den Schaltelementen des Inverters Schaltbefehle zuzuführen, wobei die Steuereinrichtung konfiguriert ist, um die Anzahl von Schaltbefehlen pro Einheitszeit zumindest teilweise auf der Grundlage des Wärmeerzeugniserfordernisses zu variieren.
In einigen Formen ist die Steuereinrichtung konfiguriert, um die Anzahl von Schaltbefehlen pro Einheitszeit zu variieren, indem die Schaltfrequenz eines PWM-Signals verändert wird. In einigen Formen ist die Steuereinrichtung konfiguriert, um die Anzahl von Schaltbefehlen pro Einheitszeit zu variieren, indem zwischen einem kontinuierlichen PWM-Signal und einem diskontinuierlichen PWM-Signal gewechselt wird. In einigen Formen umfasst der Zustand einen Systemhochfahrzustand. In einigen Formen umfasst ein Arbeitsfluid des Dampfkompressionskreises ein Kühlmittel und ein Öl; wobei der Abwärmerückgewinnungskreis strukturiert ist, um Wärme von dem Inverter zu dem Arbeitsfluid derart zu transferieren, dass das Kühlmittel siedet und von dem Öl abgeschieden wird. In einigen Formen ist der Abwärmerückgewinnungskreis konfiguriert, um Wärme mit einem Kompressorschmieröl zu tauschen. In einigen Formen ist die ausgewählte Komponente eine Ansaugleitung des Kompressors, wobei der Zustand eine Temperatur eines Kühlmittels in der Ansaugleitung umfasst. Einige Formen umfassen weiterhin einen Umkehrmechanismus, der betreibbar ist, um die Strömungsrichtung eines Kühlmittels in dem Dampfkompressionskreis umzukehren. In einigen Formen ist die ausgewählte Komponente der erste und/oder der zweite Wärmetauscher, wobei der Zustand die Umkehrung der Strömungsrichtung umfasst. Einige Formen umfassen weiterhin einen Temperatursensor, der konfiguriert ist, um eine Invertertemperatur zu erfassen; wobei das Inverterbetriebsmodul weiterhin strukturiert ist, um die Anzahl von Schaltbefehlen pro Einheitszeit in Reaktion darauf zu verringern, dass die Invertertemperatur größer als eine Referenztemperatur ist.
Ein beispielhaftes Ausführungsbeispiel besteht in einem System, das umfasst: einen Kühlmittelkreislauf, der einen Kompressor, einen Verflüssiger, ein Entspannungsmittel und einen Verdampfer umfasst; einen Motor, der konfiguriert ist, um den Kompressor anzutreiben; einen variablen Frequenzantrieb, der einen Inverter umfasst, der konfiguriert ist, um den Motor anzutreiben; einen Kühlkreis, der konfiguriert ist, um Wärme aufzunehmen, die durch den Betrieb des Inverters erzeugt wird; eine Steuereinrichtung, die konfiguriert ist, um dem Inverter Schaltbefehle zuzuführen; wobei die Steuereinrichtung konfiguriert ist, um die Rate der Schaltbefehle zu variieren, um selektiv die durch den Inverter erzeugte Wärme auf der Grundlage eines oder mehrerer ersten Kriterien für einen erhöhten Wärmetransfer zu dem Kühlkreis zu erhöhen, und selektiv die durch den Inverter erzeugte Wärme auf der Grundlage eines oder mehrerer zweiter Kriterien zu verringern.
In einigen Formen ist die Steuereinrichtung konfiguriert, um die Rate der Schaltbefehle zu variieren, indem für eine vorbestimmte Dauer oder eine vorbestimmte Zeit kein Schaltbefehl zugeführt wird. In einigen Formen ist der Kühlkreis weiterhin konfiguriert, um Wärme zu dem Kühlmittelkreislauf zwischen einem Kühlmitteleinlass des Verdampfers und dem Kompressor zu transferieren, und wobei das erste Kriterium umfasst, dass eine Temperatur eines Arbeitsfluids zwischen dem Kühlmitteleinlass des Verdampfers und dem Kompressor niedriger als eine vorbestimmte Überhitzungstemperatur ist. In einigen Formen ist der Kühlkreis weiterhin konfiguriert, um Wärme zu dem Verdampfer zu transferieren, wobei das erste Kriterium eine Erfassung von Frost an dem Verdampfer umfasst. Einige Formen umfassen weiterhin eine Ölleitung, die konfiguriert ist, um Öl von zu dem Kompressor zuzuführen, wobei der Kühlkreis weiterhin konfiguriert ist, um Wärme zu der Ölleitung zu transferieren.
Ein beispielhaftes Ausführungsbeispiel besteht in einem Verfahren, das umfasst: Bereitstellen eines Impulsbreitenmodulations-(PWM)-Musters für einen Inverter, wobei das PWM-Muster zwischen einem ersten Signalbetrag und einem zweiten Signalbetrag übergeht, der größer als der erste Signalbetrag ist; Betreiben des Inverters auf der Grundlage des PWM-Musters, um eine Ausgangsspannung zum Antreiben eines Motors zuzuführen, wobei Wärme als ein Abfallprodukt des Betriebs des Inverters erzeugt wird, und wobei der Betrag an erzeugter Wärme mit der Anzahl von Übergängen zwischen dem ersten Signalbetrag und dem zweiten Signalbetrag korreliert; Antreiben eines Kompressors eines Kühlsystems mit dem Motor, wobei das Kühlsystem einen Kompressor, einen Verflüssiger und einen Verdampfer umfasst; Transferieren von Wärme zwischen dem Inverter und einer Komponente des Kühlsystems unter Verwendung eines Wärmetransferkreises, der thermisch mit dem Inverter und der Komponente gekoppelt ist; Bestimmen, ob zusätzliche Wärme bei der Komponente gewünscht ist; und Modifizieren des PWM-Musters in Reaktion auf das Bestimmen, so dass das PWM-Muster häufiger zwischen dem ersten Signalbetrag und dem zweiten Signalbetrag übergeht.
Einige Formen umfassen weiterhin ein Bestimmen, ob Wärme bei der Komponente nicht länger erwünscht ist, und ein Beenden des Transferierens von Wärme auf der Grundlage des Bestimmens. In einigen Formen umfasst die Komponente den Verdampfer, erwärmt das Transferieren von Wärme zwischen dem Inverter und dem Verdampfer ein Arbeitsfluid innerhalb des Verdampfers, und umfasst das Arbeitsfluid ein Kühlmittel und ein Schmiermittel. Einige Formen umfassen weiterhin ein Abscheiden des Schmiermittels von dem Kühlmittel, indem das Kühlmittel mit der transferierten Wärme zum Sieden gebracht wird und das Schmiermittel zu dem Kompressor zurückgeführt wird. Einige Formen umfassen weiterhin ein Bestimmen, ob weniger Wärmeerzeugung erwünscht ist, und ein Modifizieren des PWM-Musters in Reaktion auf das Bestimmen derart, dass das PWM-Muster weniger häufig zwischen dem ersten Signalbetrag und dem zweiten Signalbetrag übergeht. In einigen Formen umfasst das Modifizieren des PWM-Musters ein Bereitstellen von lediglich einem des ersten und zweiten Signalbetrags zu einem vorbestimmten Zeitpunkt entsprechend einem Spitzenwert und einem Nulldurchgang eines Stromsignalverlaufs in dem Motor für eine vorbestimmte Dauer von zumindest 10% einer Periode des Stromsignalverlaufs. In einigen Formen umfasst der Stromsignalverlauf einen synthetisierten Sinussignalverlauf. In einigen Formen umfasst das Bestimmen, ob weniger Wärmeerzeugung erwünscht ist, ein Bestimmen, ob eine Temperatur des Inverters höher als eine Schwelltemperatur ist.
Ein beispielhaftes Ausführungsbeispiel besteht in einem System, das umfasst: einen Kompressor, einen Verflüssiger, ein Entspannungsmittel und einen Verdampfer, die fluidgekoppelt sind, um einen Dampfkompressionskreis zu bilden; und eine Steuereinrichtung, die umfasst: ein Modul für hörbare Geräusche, das konfiguriert ist, um ein Sollprofil der hörbaren Geräusche zu erstellen, das einen maximalen Sollpegel der durch das System erzeugten hörbaren Geräusche umfasst; ein Planungsauswahlmodul, das konfiguriert ist, um einen Umschaltplan zumindest teilweise auf der Grundlage des Sollerzeugungsprofils für hörbare Geräusche auszuwählen; ein Inverterbetriebsmodul, das konfiguriert ist, um einen Inverterbefehl zuzuführen, der eine Vielzahl von Schaltbefehlen gemäß dem ausgewählten Umschaltplan umfasst; einen Inverter, der eine Vielzahl von Schaltelementen umfasst, die auf die Schaltbefehle reagieren, wobei der Inverter konfiguriert ist, um ein Spannungssignal in Reaktion auf den Inverterbefehl auszugeben; und einen Motor, der antriebsfähig mit dem Kompressor verbunden ist und auf das Spannungssignal reagiert.
In einigen Formen umfasst das Sollprofil für hörbare Geräusche ein Profil von akzeptablen Beträgen einer Mehrzahl von Frequenzen. In einigen Formen ist das Modul für hörbare Geräusche konfiguriert, um das Sollprofil für hörbare Geräusche zumindest teilweise auf der Grundlage aus einer Benutzerauswahl und/oder einer Tageszeit zu bestimmen. In einigen Formen umfasst die Steuereinrichtung weiterhin ein Pulsweitenmodulations-(PWM)-Planungsmodul, das konfiguriert ist, um einen Satz von PWM-Mustern zuzuführen, und wobei das Planauswahlmodul konfiguriert ist, um den Umschaltplan aus dem Satz von PWM-Mustern auszuwählen. In einigen Formen umfasst die Steuereinrichtung weiterhin ein Zustandsmodul, das konfiguriert ist, um einen Zustand oder mehrere Zustände zu bestimmen, die aus einer Gruppe ausgewählt sind, die aus einer Temperatur des Inverters, einem elektrischen Rauschpegel eines elektrischen Stroms in dem Motor und einer Stromwelligkeit besteht; und wobei das Planauswahlmodul weiterhin konfiguriert ist, um den Umschaltplan auf der Grundlage des einen Zustands oder der mehreren Zustände auszuwählen. In einigen Formen ist das Planauswahlmodul weiterhin konfiguriert, um eine Untermenge von PWM-Mustern zu bestimmen, die das Profil für die hörbaren Geräusche nicht verletzen, und um den Umschaltplan aus der Untermenge auszuwählen. In einigen Formen ist das Planauswahlmodul weiterhin konfiguriert, um eine Untermenge von PWM-Mustern zu bestimmen, die einen vorbestimmten Parameter des erfassten Zustands nicht verletzen, und um den Umschaltplan aus der Untermenge auszuwählen. In einigen Formen umfasst das System weiterhin einen Sensor, der konfiguriert ist, um den Zustand zu erfassen, und um Informationen bezüglich des Zustands zu dem Zustandsmodul zu senden. In einigen Formen ist der Motor eine Maschine mit oberflächenmontierten Permanentmagneten.
Ein beispielhaftes Ausführungsbeispiel besteht in einem System, das umfasst: einen Kühlmittelkreislauf, der einen Kompressor, einen Verflüssiger und einen Verdampfer umfasst; einen Motor, der konfiguriert ist, um den Kompressor anzutreiben; einen variablen Frequenzantrieb, der einen Inverter umfasst, der konfiguriert ist, um den Motor anzutreiben; und eine Steuereinrichtung, die konfiguriert ist, um dem Inverter Schaltbefehle gemäß einem Pulsweitenmodulations-(PWM)-Plan zumindest teilweise auf der Grundlage einer Trägerfrequenz und einer PWM-Technik zuzuführen; wobei die Steuereinrichtung konfiguriert ist, um einen Sollpegel für hörbare Geräusche auf der Grundlage von einem Kriterium oder mehreren Kriterien zu bestimmen und um die Trägerfrequenz und/oder die PWM-Technik zumindest teilweise auf der Grundlage des Sollpegels für hörbare Geräusche zu variieren.
In einigen Formen ist die Steuereinrichtung weiterhin konfiguriert, um die Trägerfrequenz und/oder die PWM-Technik auf der Grundlage einer elektrischen Rauscherzeugung und/oder einer Stromwelligkeit zu variieren. In einigen Formen ist der Motor ein Motor mit oberflächenmontierten Permanentmagneten. In einigen Formen ist die Steuereinrichtung weiterhin konfiguriert, um die Schaltbefehle derart zu variieren, dass der Inverter nicht überhitzt. Einige Formen umfassen weiterhin eine Benutzerschnittstelle, die betreibbar ist, um den Sollpegel für hörbare Geräusche zu verändern. In einigen Formen ist die Steuereinrichtung weiterhin konfiguriert, um die Schaltbefehle derart zu variieren, dass eine ausgewählte Komponente nicht für länger als eine erste vorbestimmte Dauer bei ihrer Eigenfrequenz angeregt wird.
Ein beispielhaftes Ausführungsbeispiel besteht in einem Verfahren, das umfasst: Bestimmen eines Sollprofils für hörbare Geräusche auf der Grundlage von einem Kriterium oder mehreren Kriterien, wobei das Sollprofil für hörbare Geräusche einen Sollpegel für hörbare Geräusche für ein HVACR-System umfasst, das einen Inverter umfasst; Auswählen eines ersten Pulsweitenmodulations-(PWM)-Plans zumindest teilweise auf der Grundlage des Profils für hörbare Geräusche; Zuführen einer ersten Reihe von Schaltbefehlen gemäß dem ersten PWM-Plan zu einem variablen Frequenzantrieb, der einen Inverter umfasst, Erzeugen eines Invertersignalverlaufs in Reaktion auf die erste Reihe von Schaltbefehlen; Beaufschlagen eines Motors mit Strom mit dem Invertersignalverlauf derart, dass der Motor einen Kompressor eines Dampfkompressionskreises antreibt.
In einigen Formen basiert das Bestimmen auf einer Benutzerauswahl und/oder einer Tageszeit. In einigen Formen umfasst das Auswählen ein Vergleichen des Profils für hörbare Geräusche mit akustischen Geräuschen, die durch das HVACR-System erzeugt werden, wenn es gemäß jedem der Vielzahl von PWM-Plänen betrieben wird. Einige Formen umfassen weiterhin: Bestimmen einer Eigenfrequenz einer Komponente des variablen Frequenzantriebs, des Motors oder des Kompressors; Auswählen eines zweiten PWM-Plans zumindest teilweise auf der Grundlage der Eigenfrequenz der Komponente; wobei das Zuführen der ersten Reihe von Schaltbefehlen für eine erste vorbestimmte Zeit andauert; wobei das Verfahren weiterhin umfasst: Zuführen einer zweiten Reihe von Schaltbefehlen gemäß dem zweiten PWM-Plan für eine zweite vorbestimmte Zeit. In einigen Formen ist das Profil für hörbare Geräusche ein erstes Auswahlkriterium, und das Auswählen basiert weiterhin auf einem zweiten Auswahlkriterium, wobei jedem der Auswahlkriterien ein Gewichtungswert zugewiesen ist. In einigen Formen wird das zweite Auswahlkriterium aus einer Gruppe ausgewählt, die aus einer Invertertemperatur, einer elektrischen Geräuscherzeugung und einem Systemwirkungsgrad besteht. In einigen Formen ist zumindest eines der Vielzahl von Auswahlkriterien ein kritisches Auswahlkriterium, und wobei das erste PWM-Muster derart ausgewählt wird, dass das kritische Auswahlkriterium erfüllt wird. In einigen Formen ist das zweite Auswahlkriterium eine maximale Betriebstemperatur des Inverters, wobei die maximale Betriebstemperatur ein kritisches Auswahlkriterium ist.
Figurenliste
Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung eines beispielhaften HVACR-Systems mit einem Abwärmerückgewinnungskreis;
2 eine schematische Darstellung eines beispielhaften variablen Frequenzantriebs und eines Permanentmagnetenmotors;
3 eine schematische Darstellung des Invertermoduls des Systems gemäß 2;
4 ein schematisches Ablaufdiagramm eines Prozesses zum Abändern der Wärmeerzeugung eines Inverters;
5A ein beispielhaftes kontinuierliches PWM-Muster entsprechend einer Trägerfrequenz von 2 kHz;
5B ein beispielhaftes kontinuierliches PWM-Muster entsprechend einer Trägerfrequenz von 4 kHz;
6A ein diskontinuierliches PWM-Muster entsprechend einer Trägerfrequenz von 2 kHz;
6B ein diskontinuierliches PWM-Muster entsprechend einer Trägerfrequenz von 4 kHz;
7 eine schematische Darstellung eines beispielhaften Abwärmerückgewinnungskreises;
8 eine beispielhafte Darstellung einer Steuereinrichtung, die mit dem System gemäß 1 verwendbar ist;
9 eine schematische Darstellung eines beispielhaften HVACR-Systems;
10 eine schematische Darstellung einer Steuereinrichtung, die mit dem HVACR-System gemäß 9 verwendbar ist; und
11 ein Ablaufdiagramm, das einen beispielhaften Prozess zum Abändern der Erzeugung von hörbaren Geräuschen des Systems gemäß 2 zeigt.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEISPIELHAFTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Unter Bezugnahme auf 1 ist ein beispielhaftes HVACR-System 100 gezeigt, das einen Kühlmittelkreislauf umfasst, der einen Kompressor 110, einen ersten Wärmetauscher 120, ein Entspannungsmittel 125 und einen zweiten Wärmetauscher 130 umfasst. Das HVACR-System 100 kann weiterhin einen Umkehrmechanismus umfassen, der konfiguriert ist, um die Strömungsrichtung des Arbeitsfluids umzukehren. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Umkehrmechanismus als ein Vierwegeventil 140 gezeigt. Es ist ebenso möglich, dass andere Umkehrmechanismen verwendet werden können, wie getrennte Zweiwegeventile. Des Weiteren ist es ebenso möglich, dass in bestimmten beispielhaften Ausführungsbeispielen, wie großen Kühleinheiten, der Kompressor 110 direkt in Strömungsreihe mit dem zweiten Wärmetauscher 130 und dem ersten Wärmetauscher 120 geschaltet ist, und das Ventilsystem, das dem System einen Umkehrbetrieb ermöglicht, d. h. als eine Wärmepumpe und eine Kühleinrichtung, ausgelassen werden kann. In derartigen Ausführungsbeispielen kann der erste Wärmetauscher 120 als ein dedizierter Verflüssiger konfiguriert sein und der zweite Wärmetauscher 130 kann als ein dedizierter Verdampfer konfiguriert sein.
Das Vierwegeventil 140 ist konfiguriert, um komprimiertes Kühlmittel aus dem Kompressor 110 aufzunehmen und das komprimierte Kühlmittel entweder zu dem ersten Wärmetauscher 120 oder dem zweiten Wärmetauscher 130 zu führen. Das Vierwegeventil 140 weist eine erste Konfiguration, in der die Kühlmittelleitungen verbunden sind, wie durch die durchgezogenen Linien gezeigt, und das Kühlmittel in Richtung der durchgezogenen Pfeile fließt, und eine zweite Konfiguration auf, in der die Kühlmittelleitungen verbunden sind, wie durch die gestrichelten Linien gezeigt, und das Kühlmittel in der Richtung der gestrichelten Pfeile fließt. Der erste Wärmetauscher 120 ist ein Verflüssiger, wenn die Strömung in der Richtung der durchgezogenen Pfeile erfolgt, und ist ein Verdampfer, wenn die Strömung in der Richtung der gestrichelten Pfeile erfolgt. Der zweite Wärmetauscher 130 ist ein Verdampfer, wenn die Strömung in der Richtung der durchgezogenen Pfeile erfolgt, und ist ein Verflüssiger, wenn die Strömung in der Richtung der gestrichelten Pfeile erfolgt. Die nachfolgende Beschreibung wird unter Bezugnahme auf das HVACR-System 100 dargereicht, wenn sich das Vierwegeventil 140 in der ersten Konfiguration befindet, entsprechend den durchgezogenen Linien und Pfeilen. Dem Durchschnittsfachmann leuchtet unmittelbar ein, dass das HVACR-System 100 in ähnlicher Weise betrieben wird, wenn sich das Vierwegeventil 140 in der zweiten Konfiguration befindet.
In der ersten Konfiguration des Vierwegeventils 140 fließt Kühlmittel durch das System 100 in einem Kreislauf von dem Kompressor 110 zu dem ersten Wärmetauscher 120 zu dem Entspannungsmittel 125 zu dem zweiten Wärmetauscher 130 und zurück zu dem Kompressor 110. Ein Abwärmerückgewinnungskreis 180 transferiert Wärme, die durch den variablen Frequenzantrieb 155 erzeugt wird, zu dem zweiten Wärmetauscher 130 . Der variable Frequenzantrieb 155 kann ein variabler Frequenzmotorantrieb 200 (2) mit einem Invertermodul 280 sein, das nachstehend beschrieben werden wird. Verschiedene Ausführungsbeispiele des Systems 100 können ebenso zusätzliche Kühlmittelkreislaufelemente umfassen, einschließlich z. B. Ventilen zum Steuern der Kühlmittelströmung, Kühlmittelfiltern, Vorwärmern, Ölabscheidern und/oder Kühlkomponenten und Strömungswegen für verschiedene Systemkomponenten.
Der Kompressor 110 wird durch eine Antriebseinheit 150 angetrieben, die einen Elektromotor 170 mit Permanentmagneten umfasst, der durch einen variablen Frequenzantrieb 155 angetrieben wird. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist der variable Frequenzantrieb 155 konfiguriert, um ein dreiphasiges PWM-Antriebssignal auszugeben, und der Motor 170 ist ein Permanentmagnetmotor mit Oberflächenmagneten. Es ist ebenso die Verwendung von anderen Arten und Konfigurationen von variablen Frequenzantrieben und Elektromotoren möglich, wie Permanentmagnetmotoren mit innenliegenden Magneten, Reluktanzmotoren oder Induktivitätsmotoren. Es sei darauf hingewiesen, dass die Prinzipien und Techniken, die hier offenbart sind, bei einer breiten Vielzahl von Antriebs- und Permanentmagnetmotorkonfigurationen angewendet werden können.
Der erste Wärmetauscher 120 ist konfiguriert, um Wärme von dem komprimierten Kühlmittel zu transferieren, das von dem Kompressor 110 aufgenommen wird. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist der erste Wärmetauscher 120 ein wassergekühlter Verflüssiger, der Kühlwasser bei einem Einlass 121 aufnimmt, Wärme von dem Kühlmittel zu dem Kühlwasser transferiert und das Kühlwasser bei einem Auslass 122 ausgibt. Es ist ebenso möglich, dass andere Arten von Verflüssigern verwendet werden können, z. B. luftgekühlte Verflüssiger oder verdampfende Verflüssiger. Es sei weiterhin darauf hingewiesen, dass Bezugnahmen auf Wasser in dieser Beschreibung ebenso Wasserlösungen umfassen, die zusätzliche Elemente umfassen, solange dies nicht anderweitig eingeschränkt wird.
Das Entspannungsmittel 125 ist konfiguriert, um Kühlmittel aus dem ersten Wärmetauscher 120 aufzunehmen und das aufgenommene Kühlmittel zu expandieren, um dessen Temperatur zu senken. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Entspannungsmittel 125 ein Drosselventil. Es ist ebenso möglich, dass andere Arten von Entspannungsmitteln verwendet werden können, z. B. Kapillarschläuche. Es sei darauf hingewiesen, dass das Entspannungsmittel 125 einstückig mit dem zweiten Wärmetauscher 130 ausgebildet sein kann.
Der zweite Wärmetauscher 130 ist konfiguriert, um Kühlmittel aus dem Entspannungsmittel 125 aufzunehmen und Wärme von einem Medium zu dem Kühlmittel zu transferieren. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist der zweite Wärmetauscher 130 als ein Wasserkühler konfiguriert, der Wasser aufnimmt, das bei einem Einlass 131 zugeführt wird, Wärme von dem Wasser zu dem Kühlmittel transferiert und gekühltes Wasser bei einem Auslass 132 ausgibt. Es ist ebenso möglich, dass mehrere bestimmte Arten von Verdampfern verwendet werden können, einschließlich Trockenausdehnungsverdampfern, Verdampfern gefluteter Art, Glattrohrverdampfern, Plattenoberflächenverdampfern, und Verdampfern mit Lamellen sowie andere Arten.
Das HVACR-System 100 umfasst weiterhin eine Steuereinrichtung 160, die Steuersignale an den variablen Frequenzantrieb 155 ausgibt, um den Betrieb des Motors 170 und des Kompressors 110 zu steuern. Die Steuereinrichtung 160 empfängt ebenso Informationen bezüglich des Betriebs der Antriebseinheit 150 . In beispielhaften Ausführungsbeispielen empfängt die Steuereinrichtung 160 Informationen betreffend die Temperatur von verschiedenen Komponenten des HVACR-Systems 100. In weiteren Ausführungsbeispielen empfängt die Steuereinrichtung 160 Informationen betreffend den Motorstrom, die Motorklemmenspannung und/oder andere Betriebseigenschaften des Motors.
Unter Bezugnahme auf 8 werden weitere Einzelheiten eines beispielhaften Ausführungsbeispiels der Steuereinrichtung 160 beschrieben werden. Die beispielhafte Steuereinrichtung 160 umfasst ein Sensormodul, ein Kriteriumsauswertungsmodul, ein Befehlsmodul und ein Datenspeichermodul 800 . Die Steuereinrichtung 160 empfängt Informationen von zumindest einem Sensor, z. B. von Temperatursensoren, die bei verschiedenen Komponenten des HVACR-Systems 100 vorgesehen sind, und kann weiterhin Informationen von einer Benutzerschnittstelle empfangen. Die Steuereinrichtung 160 führt zumindest dem variablen Frequenzantrieb 155 Befehle zu und kann weiterhin anderen Komponenten des HVACR-Systems 100 Befehle zuführen. Die Steuereinrichtung 160 kann ebenso Informationen zu einer Benutzerschnittstelle ausgeben.
Das Datenspeichermodul 800 ist ein nicht-vergängliches, computerlesbares Medium, das konfiguriert ist, um Daten zur Verwendung durch andere Module der Steuereinrichtung 160 zu speichern. Das Datenspeichermodul 800 kann z. B. Sensordaten, wie Sensorkalibrierungsdaten, Parameter, wie akzeptable Betriebstemperaturbereiche für verschiedene Komponenten des HVACR-Systems 100, Umschaltmuster, wie eine Vielzahl von PWM-Plänen und/oder Ventileinstellungen speichern, wie die Informationen gemäß Tabelle 1, die nachstehend beschrieben werden wird.
Das Sensormodul der Steuereinrichtung 160 empfängt Informationen von zumindest einem Sensor, und kann die Informationen gemäß Daten interpretieren, die aus dem Datenspeichermodul 800 empfangen werden. Das Sensormodul kann z. B. analoge Informationen von einem Sensor unter Verwendung der Sensordaten in digitale Informationen umwandeln.
Das Befehlsmodul der Steuereinrichtung 160 erteilt Umschaltbefehle an den variablen Frequenzantrieb 155 . Die Befehle können auf einem einer Mehrzahl von Umschaltmustern basieren, die in dem Datenspeichermodul 800 gespeichert sind, wie den PWM-Mustern. Beispielhafte PWM-Muster sind unter Bezugnahme auf 5 und 6 nachstehend beschrieben. Das Befehlsmodul kann ebenso zusätzliche Befehle zuführen, wie Ventilbefehle gemäß Ventileinstellungen, die in dem Datenspeichermodul 800 gespeichert sind.
Das Kriteriumsauswertungsmodul wertet Informationen aus, wie eine Eingabe aus den Sensoren und/oder der Benutzerschnittstelle, und bestimmt, welche Befehle das Befehlsmodul erteilen wird. In einem Aspekt wertet das Kriteriumsauswertungsmodul Sensorinformationen aus, die durch das Sensormodul empfangen werden. Das Kriteriumsauswertungsmodul kann die Sensordaten mit Parametern vergleichen, die in dem Datenspeichermodul 800 gespeichert sind. In einem beispielhaften Ausführungsbeispiel vergleicht das Kriteriumsauswertungsmodul eine empfangene Temperatur einer Komponente eines HVACR-Systems 100 mit einem akzeptablen Bereich von Temperaturen und bestimmt, ob das Muster der Umschaltbefehle, das durch das Befehlsmodul erteilt wird, zu ändern ist. Weitere Einzelheiten hinsichtlich des Vergleichs und der Bestimmung werden nachstehend beschrieben werden. Das Kriteriumsauswertungsmodul kann andere Befehle bestimmen, die durch das Befehlsmodul auszugeben sind, wie Ventilpositionsbefehle. Die Ventilpositionsbefehle können sich auf das Vierwegeventil 140 beziehen und können sich auf Ventile in dem Abwärmerückgewinnungskreis 180 beziehen, wie nachstehend unter Bezugnahme auf 7 beschrieben werden wird.
Es sei darauf hingewiesen, dass die Steuerungen, Steuerroutinen und Steuermodule, die hier beschrieben sind, unter Verwendung von Hardware, Software, Firmware und verschiedenen Kombinationen derer implementiert werden können und ausführbare Instruktionen verwenden können, die in einem nicht-vergänglichen, computerlesbaren Medium oder mehreren nicht-vergänglichen, computerlesbaren Medien gespeichert sind. Es sei weiterhin darauf hingewiesen, dass die Steuereinrichtung 160 in verschiedenen Formen vorgesehen werden kann und eine Anzahl von Hardware- und Softwaremodulen und Komponenten umfassen kann, die hier offenbart sind.
Unter Rückbezug auf 1 sei weiterhin darauf hingewiesen, dass der Abwärmerückgewinnungskreis 180 konfiguriert ist, um Wärme von dem variablen Frequenzantrieb 155 zu einem Kühlmedium zu transferieren, wie z. B. nachstehend unter Bezugnahme auf 3 beschrieben werden wird. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Abwärmerückgewinnungskreis 180 als ein Kühlkreis mit geschlossenem Kreislauf konfiguriert, der wiederum konfiguriert ist, um Kühlmittel, wie ein Arbeitsfluid, zwischen dem variablen Frequenzantrieb 155 und dem zweiten Wärmetauscher 130 zirkulieren zu lassen. Es sei darauf hingewiesen, dass das Kühlmittel sowohl eine Kühlung des variablen Frequenzantriebs 155 als auch ein Erwärmen einer Last durchführt, wie eines Verdampfers. Das Kühlmedium kann durch eine (nicht gezeigte) Pumpe zirkulieren, die durch die Steuereinrichtung 160 oder durch eine andere Vorrichtung oder System gesteuert werden kann.
Der Abwärmerückgewinnungskreis 180 kann als Alternative eine nicht-fluidbasierte Transfervorrichtung sein, z. B. eine Wärmesenke, die thermisch mit dem variablen Frequenzantrieb 155 und dem zweiten Wärmetauscher 130 verbunden ist. Es ist ebenso möglich, dass der Abwärmerückgewinnungskreis 180 einstückig mit dem Kühlmittelkreislauf ausgebildet sein kann oder in wählbarer Fluidverbindung mit dem Kühlmittelkreislauf steht. D. h., das Kühlmedium kann das Kühlmittel sein, das in dem Kühlmittelkreislauf zirkuliert. Zusätzlich oder alternativ kann der Abwärmerückgewinnungskreis 180 konfiguriert sein, um Wärme von dem variablen Frequenzantrieb 155 zu einem anderen Abschnitt des HVACR-Systems 100 zu transferieren, z. B. zu einer Ansaugleitung des Kompressors 110 oder einer Schmiermittelzuführleitung. In weiteren Ausführungsbeispielen kann der Abwärmerückgewinnungskreis 180 konfiguriert sein, um Wärme zu einer Last zu transferieren, die extern zu dem System 100 vorliegt, z. B. eine externe Vorrichtung, Gerät oder System, die oder das auf das System 100 bezogen ist, ohne Teil dessen zu sein, oder kann einer oder mehreren Funktionalitäten gewidmet sein, die sich nicht oder nicht direkt auf jene des Systems 100 beziehen.
7 zeigt eine schematische Darstellung eines alternativen Ausführungsbeispiels des Abwärmerückgewinnungskreises 180 . Der Abwärmerückgewinnungskreis 780 umfasst eine Pumpe 702, einen Inverterwärmetauscher 704, einen ersten Kühlmittelwärmetauscher 706, einen zweiten Kühlmittelwärmetauscher 708 und eine Vielzahl von Ventilen 710, 712, 714, 716 und 718 .
Die Pumpe 702 lässt abhängig von dem Zustand der Ventile 710, 712, 714, 716, 718 ein Kühlmedium zu dem Inverterwärmetauscher 704 durch den ersten Kühlmittelwärmetauscher 706 und/oder den zweiten Kühlmittelwärmetauscher 708 zirkulieren.
Der Inverterwärmetauscher 704 ist konfiguriert, um das Kühlmedium aus der Pumpe 702 aufzunehmen und das Kühlmedium hin zu den Kühlmittelwärmetauschern 706 und 708 auszustoßen. Der Inverterwärmetauscher ist thermisch mit einem Inverter oder einer anderen Schaltvorrichtung des variablen Frequenzantriebs 155 entweder in direktem Kontakt mit einer Antriebsstruktur, wie einer Wärmesenke oder einer Inverterplatinenbasisstruktur, oder durch zwischenliegende thermisch leitfähige Elemente verbunden und transferiert Wärme von dem variablen Frequenzantrieb 155 zu dem Kühlmedium.
Der erste Kühlmittelwärmetauscher 706 ist konfiguriert, um Wärme zwischen dem Kühlmedium und einer ersten Komponente des HVACR-Systems 100 zu transferieren. Der erste Kühlmittelwärmetauscher 706 kann z. B. konfiguriert sein, um Wärme zwischen dem Kühlmedium und dem ersten Wärmetauscher 120 zu transferieren. Der erste Kühlmittelwärmetauscher 706 umfasst einen Einlassanschluss 706a, einen Auslassanschluss 706b und einen Einlass-/Auslassanschluss 706c .
Der zweite Kühlmittelwärmetauscher 708 ist konfiguriert, um Wärme zwischen dem Kühlmedium und einer zweiten Komponente des HVACR-Systems 100 zu transferieren. Der zweite Kühlmittelwärmetauscher 708 kann z. B. konfiguriert sein, um Wärme zwischen dem Kühlmedium und dem zweiten Wärmetauscher 130 zu transferieren. Der zweite Kühlmittelwärmetauscher 708 umfasst einen Einlassanschluss 708a, einen Auslassanschluss 708b und einen Einlass-/Auslassanschluss 708c .
Jedes der Mehrzahl von Ventilen ist konfiguriert, um eine selektive Fluidverbindung zwischen verschiedenen Komponenten des Abwärmerückgewinnungskreises 780 bereitzustellen. Das Ventil 710 steuert die Strömung zu dem Einlassanschluss 706a . Das Ventil 712 steuert die Strömung aus dem Auslassanschluss 706b . Das Ventil 714 steuert die Strömung in dem Einlassanschluss 708a . Das Ventil 716 steuert die Strömung aus dem Auslassanschluss 708b . Das Ventil 718 steuert die Strömung zwischen dem Einlass-/Auslassanschluss 706c und dem Einlass-/Auslassanschluss 708c . Jedes der Mehrzahl von Ventilen kann ein Öffnungs-/Schließventil sein, z. B. ein Solenoidventil oder ein Ventil mit variabler Strömung. Die Mehrzahl von Ventilen kann durch die Steuereinrichtung 160, eine separate Steuereinrichtung oder andere Steuervorrichtungen oder -systeme gesteuert werden.
Die Strömung des Kühlmediums in dem Abwärmerückgewinnungskreises 780 und somit der Wärmetransfer zwischen den Komponenten kann durch den offenen oder geschlossenen Zustand der Mehrzahl von Ventilen gesteuert werden. Die Ventile können derart eingestellt werden, dass das Kühlmedium lediglich durch den ersten Kühlmittelwärmetauscher 706, lediglich durch den zweiten Kühlmittelwärmetauscher 708, sowohl zu dem ersten als auch dem zweiten Kühlmittelwärmetauscher 706 und 708 parallel, von dem ersten Kühlmittelwärmetauscher 706 zu dem zweiten Kühlmittelwärmetauscher 708 oder von dem zweiten Kühlmittelwärmetauscher 708 zu dem erste Kühlmittelwärmetauscher 706 fließt.
Wenn z. B. der Wärmetransfer lediglich zu dem ersten Kühlmittelwärmetauscher 706 gewünscht ist, dann werden die Ventile 710 und 712 auf einen offenen Zustand gesetzt und die Ventile 714, 716 und 718 werden auf einen geschlossenen Zustand gesetzt. Zusätzliche beispielhafte Konfigurationen sind in der untenstehenden Tabelle 1 detailliert dargestellt, wobei „O“ einen offenen Zustand des Ventils darstellt und „X“ einen geschlossenen Zustand des Ventils darstellt. Tabelle 1

710 712 714 716 718

Nur 706 O O X X X

Nur 708 X X O O X

706 und 708 O O O O X

von 706 zu 708 O X X O O

von 708 zu 706 X O O X O
Ein verdeutlichendes Beispiel einer Implementierung des Abwärmerückgewinnungskreises 780 in Verbindung mit dem HVACR-System 100 wird nachstehend beschrieben werden. Der Inverterwärmetauscher 704 ist thermisch mit dem variablen Frequenzantrieb 155 verbunden. Der erste Kühlmittelwärmetauscher 706 ist thermisch mit dem ersten Wärmetauscher 120 verbunden. Der zweite Kühlmittelwärmetauscher 708 ist thermisch mit dem zweiten Wärmetauscher 130 verbunden. In diesem und anderen Ausführungsbeispielen können der erste und der zweite Kühlmittelwärmetauscher 706 und 708 einstückig mit den entsprechenden Wärmetauschern 120 und 130 ausgebildet sein. Das HVACR-System 100 wird initial durch das Vierwegeventil 140 in der ersten Konfiguration betrieben, wobei das Kühlmittel in der Richtung der durchgezogenen Pfeile strömt. In dieser Konfiguration agiert der erste Wärmetauscher 120 als ein Verflüssiger und wird vergleichsweise heiß, und der zweite Wärmetauscher 130 agiert als ein Verdampfer und wird vergleichsweise kalt. In anderen beispielhaften Ausführungsbeispielen, wie in großen Kühleinheiten, kann der erste Wärmetauscher ein dedizierter Verflüssiger sein, der zweite Wärmetauscher 130 kann ein dedizierter Verdampfer sein, und das Ventilsystem zur Ermöglichung eines Umkehrbetriebs kann ausgelassen werden, und das System kann womöglich in lediglich einer einzelnen Richtung betrieben werden, anstelle der Umkehrbarkeit.
In umkehrbaren Systemen wird eine Bestimmung getroffen, z. B. durch die Steuereinrichtung 160 oder durch einen Benutzer, dass das System in umgekehrter Richtung laufen soll. Die Bestimmung kann z. B. auf einem Wunsch basieren, gekühltes Wasser bei dem Auslass 122, oder erwärmtes Wasser bei dem Auslass 132 bereitzustellen. Die Steuereinrichtung 160 weist das Vierwegeventil zu der zweiten Konfiguration an, wobei das Kühlmittel in der Richtung der gestrichelten Pfeile fließt. In dieser zweiten Konfiguration der zweite Wärmetauscher 130 als ein Verflüssiger und agiert der erste Wärmetauscher 120 agiert als ein Verdampfer. Da der erste Wärmetauscher 120 noch immer relativ heiß ist, wird er für eine Zeitspanne nicht in der Lage sein, Wasser zu kühlen, das von dem Einlass 121 zu dem Auslass 122 fließt. In ähnlicher Weise, da der zweite Wärmetauscher 130 noch immer relativ kalt ist, wird er für eine Zeitspanne lang nicht in der Lage sein, Wasser zu erwärmen, das von dem Einlass 131 zu dem Auslass 132 fließt.
Die Steuereinrichtung 160 bestimmt, dass ein zusätzlicher Wärmeaustausch erwünscht ist, und setzt die Mehrzahl von Ventilen, wie im Eintrag „von 706 zu 708“ in der vorstehend beschriebenen Tabelle 1 gezeigt ist. D. h., die Ventile 710, 716 und 718 werden auf einen offenen Zustand gesetzt, und es werden die Ventile 712 und 714 auf einen geschlossenen Zustand gesetzt. Das Kühlmedium fließt von der Pumpe 702 zu dem Inverterwärmetauscher 704, wo es Wärme von der variablen Frequenzvorrichtung 155 aufnimmt, zu dem ersten Kühlmittelwärmetauscher 706, wo es zusätzliche Wärme von dem ersten Wärmetauscher 120 aufnimmt, zu dem zweiten Kühlmittelwärmetauscher 708, wo es Wärme an den zweiten Wärmetauscher 130 abgibt, und zurück zu der Pumpe 702 . Der Abwärmerückgewinnungskreis 780 kann weiterhin zusätzliche Kühlmittelleitungen und Ventile (die nicht gezeigt sind) umfassen, so dass in einer zusätzlichen Konfiguration das Kühlmedium von der Pumpe 702 zu dem ersten Kühlmittelwärmetauscher 706 fließt, wo es Wärme von dem ersten Wärmetauscher 120 aufnimmt, zu dem Inverterwärmetauscher 704, wo es zusätzliche Wärme aus dem variablen Frequenzantrieb 155 gewinnt, zu dem zweiten Kühlmittelwärmetauscher 708, wo es Wärme an den zweiten Wärmetauscher 130 abgibt, und zurück zu der Pumpe 702 . Die Steuereinrichtung kann weiterhin bestimmen, ob zusätzliche Wärme erwünscht ist, und kann das Befehlssignal, das dem variablen Frequenzantrieb 155 zugeführt wird, derart einstellen, dass der variable Frequenzantrieb 155 zusätzliche Wärme erzeugt, wie ausführlich unter Bezugnahme auf 4 bis 6 nachstehend beschrieben wird.
Unter Bezugnahme auf 2 ist ein beispielhaftes Schaltungsdiagramm für einen variablen Frequenzmotorantrieb 200 gezeigt. Der Antrieb 200 ist mit einer Stromquelle 210 verbunden, z. B. einer 400/480 VAC-Nennstromzufuhr, die dem Leitungsfiltermodul 220 dreiphasigen Wechselstrom zuführt. Das Leitungsfiltermodul 220 ist konfiguriert, um eine harmonische Dämpfung zur Minderung von Verlusten vorzusehen, die aus einer harmonischen Rückkopplung aus Antriebskomponenten in die Stromquelle 210 auftreten können. Das Leitungsfiltermodul 220 gibt dreiphasigen Wechselstrom zu einem Gleichrichter 290 aus, der den Wechselstrom in Gleichstrom umwandelt und den Gleichstrom einer Gleichstromschiene 291 zuführt. Die Gleichstromschiene 291 ist vorzugsweise eine Schiene mit folienkondensatorisoliertem Gehäuse, die einen oder mehrere Folienkondensatoren umfasst, der oder die elektrisch zwischen der positiven und der negativen Busschiene verbunden sind. Die Gleichstromschiene 291 ist mit dem Inverter 280 verbunden. Der Abwärmerückgewinnungskreis 180 ist thermisch mit dem Inverter 280 und einer weiteren Komponente des HVACR-Systems 100 verbunden, das im Allgemeinen als eine HVACR-Komponente 182 gezeigt ist.
Um der Klarheit der Beschreibung willen, sind der Gleichrichter 290, die Gleichstromschiene 291 und Inverter 280 als diskrete Elemente gezeigt. Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass zwei oder mehr dieser Komponenten in einem gemeinsamen Modul, einer Platine oder einer Platinenanordnung vorgesehen sein können, die ebenso eine Vielfalt von zusätzlichen Schaltungen und Komponenten umfassen kann. Es sei weiterhin darauf hingewiesen, dass zusätzlich zu dem gezeigten 6-Pulsgleichrichter andere Pulsgleichrichter, wie 12-Puls-, 18-Puls-, 24-Puls-, oder 30-Puls-Gleichrichter zusammen mit Phasenverschiebungstransformatoren verwendet werden können, die geeignete Phaseneingänge für den 6-Puls-, 12-Puls-, 18-Puls-, 24-Puls- oder den 30-Pulsbetrieb vorsehen können.
Das Invertermodul 280 umfasst Schalter 285, 286 und 287, die mit der positiven und der negativen Schiene der Gleichstromschiene 291 verbunden sind. Die Schalter 285, 286 und 287 sind vorzugsweise als IGBT- und diodenbasierte Schalter konfiguriert, können aber ebenso andere Arten von Leistungselektronikschaltkomponenten verwenden, wie MOSFETs oder andere elektrische Schaltvorrichtungen. Die Schalter 285, 286 und 287 sehen eine Ausgabe zu den Motoranschlüssen 275, 276 und 277 vor. Die Stromsensoren 281, 282 und 283 sind konfiguriert, um Strom zu erfassen, der aus dem Invertermodul 280 zu dem Motor 270 fließt, und Strominformationen zu einem Identifikations-(ID)-Modul 293 zu senden. Spannungssensoren sind ebenso betriebsfähig mit den Motoranschlüssen 275, 276 und 277 verbunden und konfiguriert, um Spannungsinformationen aus den Motorklemmen zu dem ID-Modul 293 zuzuführen.
Der Abwärmerückgewinnungskreis 181 ist thermisch mit dem Invertermodul 280 verbunden, und ein Kühlmedium, das in dem Abwärmerückgewinnungskreis 280 fließt, nimmt Wärme auf, die in dem Invertermodul 280 durch den Betrieb der Schalter 285, 286 und 287 erzeugt wird. Eine (nicht gezeigte) Pumpe lässt das erwärmte Kühlmedium zu der HVACR-Komponente 182 zirkulieren, die die Wärme aus dem Kühlmedium aufnimmt. Die HVACR-Komponente 182 kann z. B. ein zweiter Wärmetauscher 130 oder eine Ansaugleitung des Kompressors 110 sein.
In Ausführungsbeispielen, in denen der Kühlmittelkreislauf eine Kühlmittel-Ölmischung zirkulieren lässt, kann die HVACR-Komponente 182 konfiguriert sein, um die Mischung oder das Öl unter Verwendung der transferierten Wärme zu erwärmen. In derartigen Ausführungsbeispielen kann die HVACR-Komponente 182 die Mischung oder das Öl unter Verwendung lediglich der transferierten Wärme erwärmen, oder kann die transferierte Wärme in Kombination mit einer zusätzlichen Heizvorrichtung verwenden. Die HVACR-Komponente 182 kann ein Ölabscheider sein, der konfiguriert ist, um das Kühlmittel sieden zu lassen, so dass das Öl von dem Kühlmittel abscheidbar wird. Die HVACR-Komponente 182 kann ein Ölveredeler sein, der konfiguriert ist, um Kühlmittel durch Sieden abzuscheiden, das in dem Öl gelöst ist. Die HVACR-Komponente 182 kann ein Ölheizer sein, der konfiguriert ist, um das Öl auf eine vorbestimmte Temperatur zu erwärmen.
Das ID-Modul 293 umfasst Abschlusswiderstände, die in Verbindung mit einer Stromerfassung verwendet werden, um die Skalierung bezüglich Stromsignalen einzustellen, die schlussendlich Analog-zu-Digital-Wandlern zur weiteren Verarbeitung zugeführt werden. Das ID-Modul 293 teilt der VFD mit, welche Größe es inne hat (d. h. welche Art von Skalierung bei dem Strom nach dem ADWzu verwenden ist) unter Verwendung von Identifikationsbits, die in Hardware auf dem ID-Modul 293 eingestellt sind. Das ID-Modul 293 gibt ebenso Strom- und Spannungsinformationen zu einem Gatetreibermodul 250 aus und führt dem Gatetreibermodul 250 ebenso Identifikationsinformation zu, die die Art und die Größe der Last identifizieren, mit der das Gatetreibermodul 250 verbunden ist. Das ID-Modul 293 kann ebenso Stromerfassungsleistungszufuhrstatusinformationen zu dem Gatetreibermodul 250 zuführen. Das ID-Modul 293 kann ebenso eine Skalierfunktionalität für andere Parameter vorsehen, wie Spannungs- oder Fluxsignale in anderen Ausführungsbeispielen.
Das Gatetreibermodul 250 führt erfasste Strom- und Spannungsinformationen den Analog-zu-Digital-Wandlereingängen des Digitalsignalverarbeitungs-(DSP, Digital Signal Processing)-Moduls 260 zu. Das DSP-Modul 260 verarbeitet die erfassten Strom- und Spannungsinformationen und führt ebenso Steuersignale zu dem Gatetreibermodul 250 zu, die dem Gatetreibermodul 250 signalisieren, Spannungen zu den Verstärkermodulen 251, 252 und 253 zuzuführen, die wiederum verstärkte Spannungen zu den Schaltern 285, 286 und 287 ausgeben. Die den Schaltern 285, 286 und 287 zugeführten Signale steuern wiederum die Ausgabe, die den Klemmen 275, 287 und 277 des Motors 270 zugeführt wird.
Der Motor 270 umfasst einen Stator 271, einen Rotor 273 und einen Luftspalt 272 zwischen dem Rotor und dem Stator. Die Motorklemmen 275, 276 und 277 sind mit Wicklungen verbunden, die in dem Stator 271 vorgesehen sind. Der Rotor 273 umfasst eine Mehrzahl von Permanentmagneten 274 . In dem gezeigten Ausführungsbeispiel, sind die Magnete 274 als Oberflächenpermanentmagnete konfiguriert, die bezüglich des Umfangs des Rotors 273 positioniert sind. Der Rotor wird typischerweise unter Verwendung von Permanentmagneten aufgebaut, so dass ein im Wesentlichen konstanter Magnetfluss auf der Oberfläche des Rotors vorliegt. Im Drehbetrieb des Rotors werden die elektrischen Leiter, die die Wicklungen in dem Stator ausbilden, angelegt, um eine sinusförmige Flussverkettung zu erzeugen. Andere Ausführungsbeispiele machen ebenso die Verwendung von anderen Magnetkonfigurationen möglich, wie innenliegenden Magnetkonfigurationen sowie Induktivitätsmotorkonfigurationen, Reluktanzmotorkonfigurationen und Nicht-Permanentmagnetkonfigurationen.
Unter Bezugnahme auf 3 ist eine nicht-einschränkende Anordnung eines Abschnitts des Invertermoduls 280 schematisch gezeigt. Das Invertermodul 280 umfasst eine Schaltvorrichtung 285, die auf und in thermischer Verbindung mit einer/einem thermisch leitfähigen Basis oder Substrat 302 positioniert ist. Die Schaltvorrichtung 285 umfasst einen oder mehrere interne Schaltübergänge und liegt in einem nicht-einschränkenden Ausführungsbeispiel in Form von einem oder mehreren Bipolartransistor(en) mit isoliertem Gate (IGBTs, Insulated Gate Bipolar Transistors) vor. In einer anderen Form ist die Schaltvorrichtung 285 ein Leistungs-MOSFET oder eine andere Art von Schaltungsvorrichtung. Die Basis 302 kann aus einer Vielzahl von unterschiedlichen thermisch leitfähigen Materialien oder Kombinationen von Materialien ausgebildet sein. Z. B. in einer besonderen, aber nicht beschränkenden Form, wird die Basis 302 aus Kupfer oder einer Legierung dessen ausgebildet. Eine thermische Verbindung 304 ist zwischen der Basis 302 und einer Wärmesenke 306 positioniert, obwohl ebenso Formen möglich sind, in denen der thermische Verbinder 304 ausgelassen ist und die Basis 302 direkt auf der Wärmesenke 306 positioniert ist. Es sei weiterhin darauf hingewiesen, dass Formen möglich sind, in denen eine oder mehrere zusätzliche Komponenten zwischen der Schaltvorrichtung 285 und der Basis 302 und/oder der Basis 302 und der Wärmesenke 306 positioniert sind.
Die Wärmesenke 306 ist aus thermisch leitfähigem Material ausgebildet und ist thermisch mit der Basis 302 und einem Kühlmedium 308 verbunden. Das Kühlmedium 308 kann ein flüssiges Kühlmedium sein, das in dem Abwärmerückgewinnungskreis 181 zirkuliert. In dieser Anordnung ist die Wärmesenke 306 konfiguriert, um Wärme zu absorbieren, die durch die Schaltvorrichtung 285 während des Betriebs des Invertermoduls 280 erzeugt wird, und die Wärme zu dem Kühlmedium 308 zu transferieren. Das Kühlmedium 308 kann in jedweder Form vorliegen, die zum Absorbieren und Abführen von Wärme von der Wärmesenke 306 geeignet ist, wobei Beispiele dieses Kühlmediums Luft, Wasser, Glykol oder ein Kühlmittel umfassen, um nur einige wenige Möglichkeiten zu nennen. In einer besonderen, aber nicht einschränkenden Form ist das Kühlmedium 308 ein Kühlmittel des Kühlmittelkreislaufs, der den Kompressor 110, den ersten Wärmetauscher 120 und den zweiten Wärmetauscher 130 umfasst, und es wird Wärme von der Wärmesenke 306 durch das Kühlmittel abgeführt. In einer anderen Form kann das Kühlmedium 308 ein Teil eines separaten Wärmetransfersystems sein, das ein geschlossener Kreislauf des Kühlmediums 308 und einen Wärmetauscher umfasst, der konfiguriert ist, um Wärme aus dem Kühlmedium 308 zu der HVACR-Komponente 182 abzugeben.
Das Invertermodul 280 umfasst ebenso eine Anzahl von Sensoren, die an verschiedenen Orten positioniert sind und konfiguriert sind, um Temperaturen zu messen und erfasste Temperaturwerte der Steuereinrichtung 160 zuzuführen. Das Invertermodul 280 umfasst insbesondere Sensoren 322, die konfiguriert sind, um eine Temperatur der Basis 302 zu messen und einen erfassten Temperaturwert der Basis 302 der Steuervorrichtung 160 zuzuführen, einen Sensor 326, der konfiguriert ist, um eine Temperatur der Wärmesenke 306 zu messen und einen erfassten Temperaturwert der Wärmesenke 306 der Steuervorrichtung 160 zuzuführen, und einen Sensor 328, der konfiguriert ist, um eine Temperatur des Kühlmediums 308 zu messen und einen erfassten Temperaturwert des Kühlmediums 308 der Steuervorrichtung 160 zuzuführen. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel umfasst das Invertermodul 280 einen einzelnen Sensor an jedem einzelnen Ort. In anderen nicht gezeigten Formen, umfasst das Invertermodul 280 jedoch eine Vielzahl von Sensoren an jedem Ort derart, dass eine Mehrzahl von erfassten Temperaturwerten der Steuervorrichtung 160 für jede der Basis 302, der Wärmesenke 306 und des Kühlmediums 308 zugeführt wird. Formen, in denen das Invertermodul 280 keinen Sensor an einem oder mehreren dieser Orte umfasst, oder Sensoren an Orten zusätzlich oder anstelle dieser Orte umfasst, sind ebenso möglich.
Das schematische Ablaufdiagramm gemäß 4 und die folgende verwandte Beschreibung, sehen ein verdeutlichendes Ausführungsbeispiel zum Durchführen von Prozeduren zum Modifizieren der Wärmeerzeugung eines Inverters in einem System vor, wie jenem, das in 2 gezeigt ist. Es versteht sich, dass die gezeigten Betriebe lediglich beispielhaft sind, und Betriebe kombiniert oder unterteilt sowie hinzugefügt oder entfernt werden können sowie insgesamt oder in Teilen umgeordnet werden können, soweit dies nicht explizit anders in dieser Beschreibung beschrieben wird. Bestimmte gezeigte Betriebe können durch einen Computer implementiert werden, der ein Computerprogrammprodukt auf einem nicht-vergänglichen, computerlesbaren Speichermedium ausführt, wobei das Computerprogrammprodukt Anweisungen umfasst, die den Computer veranlassen, einen oder mehrere der Betriebe auszuführen, oder Befehle an andere Vorrichtungen zu erteilen, um einen oder mehrere der Betriebe auszuführen.
Die beispielhafte Prozedur 400 umfasst ein Bereitstellen eines Schaltmusters 402 für das Invertermodul 280, so dass der Schalter 285 gemäß dem Schaltmuster zwischen einem ersten Zustand und einem zweiten Zustand wechselt. Der Schalter 285 erzeugt Wärme als ein Abfallprodukt einer jeden Änderung seines Zustands, von der durch den Abwärmerückgewinnungskreis 181 ein Teil zu der HVACR-Komponente 181 transferiert wird.
Die Prozedur 400 umfasst weiterhin ein Prüfen von Wärmeerzeugungskriterien 404, das ein Empfangen von Temperaturwerten aus einem Temperatursensor umfassen kann, z. B. einem Temperatursensor, der thermisch mit der HVACR-Komponente 182 verbunden ist, und/oder zumindest einem der Temperatursensoren 322, 326 und 328 . Das Prüfen der Wärmeerzeugungskriterien 404 kann weiterhin ein Bestimmen umfassen, ob mehr Wärme erwünscht ist 406, und ein Bestimmen, ob weniger Wärme erwünscht ist 410 .
Das Bestimmen, ob mehr Wärme erwünscht ist 406, kann ein Vergleichen einer Temperatur der HVACR-Komponente 182 mit einer gewünschten Temperatur und ein Bestimmen umfassen, ob ein zusätzlicher Wärmetransfer zu der HVACR-Komponente 182 erwünscht ist. Falls mehr Wärme erwünscht ist 406J, wird die Anzahl von Schaltvorgängen in dem Schaltmuster erhöht, was zu einer erhöhten Wärmeerzeugung durch den Schalter 285 führt. Es sei darauf hingewiesen, dass eine Erhöhung in der Anzahl der Schaltvorgänge in dem Schaltmuster durch mehrere Techniken erreicht werden kann, einschließlich Erhöhen der Trägerfrequenz oder der Schaltfrequenz, Abändern von bestimmten Bereichen innerhalb des PWM-Musters, um die Anzahl von Schaltvorgängen zu erhöhen, ein Übergehen von einer diskontinuierlichen zu einer kontinuierlichen PWM oder von einer stärker diskontinuierlichen zu einer weniger diskontinuierlichen PWM, und Kombinationen dieser Techniken unter anderen Techniken.
Das Bestimmen, ob weniger Wärme erwünscht ist 410, kann ein Vergleichen einer Temperatur bei oder nahe dem Schalter 285 umfassen, z. B. gemäß Erfassung durch die Temperatursensoren 322, 326 und/oder 328, und ein Vergleichen der Temperatur mit einer maximalen Betriebstemperatur des Schalters 285 . Falls weniger Wärme erwünscht ist 410J, wird die Anzahl von Schaltern in dem Schaltmuster verringert 412, was zu einer verringerten Wärmeerzeugung durch den Schalter 285 führt. Es sei darauf hingewiesen, dass Verringerungen der Anzahl von Schaltern in dem Schaltmuster durch mehrere Techniken erreicht werden können, einschließlich Verringern der Trägerfrequenz oder der Schaltfrequenz, Abändern von bestimmten Bereichen innerhalb des PWM-Musters, um die Anzahl von Schaltereignissen zu verringern, ein Übergehen von einer kontinuierlichen PWM zu einer diskontinuierlichen PWM oder von einer weniger stark diskontinuierlichen PWM zu einer stärker diskontinuierlichen PWM, unter anderen Techniken. Das Bestimmen, ob weniger Wärme erwünscht ist 410, kann natürlich vor oder gleichlaufend mit dem Bestimmen durchgeführt werden, ob mehr Wärme erwünscht ist 406 .
Das Erhöhen 408 und das Verringern 412 der Anzahl von Schaltvorgängen in dem Schaltmuster kann das Auswählen eines neuen Schaltmusters umfassen, das dem Invertermodul zuzuführen ist. Beispielhafte Schaltmuster werden nachstehend beschrieben werden.
5A, 5B, 6A und 6B zeigen beispielhafte Pulsweitenmodulations-(PWM)-Schaltmuster für einen dreiphasigen Inverter. In jeder der Figuren stellt die vertikale Achse den Betrag des PWM-Signals dar, und die horizontale Achse stellt die Zeit dar.
5A zeigt symmetrische/kontinuierliche PWM-Schaltmuster 510, 520 und 530 entsprechend einer Schaltfrequenz (manchmal auch als Trägerfrequenz bezeichnet) von zwei Kilohertz (kHz), obwohl darauf hinzuweisen ist, dass verschiedene Schaltfrequenzen verwendet werden können. PWM-Muster, wie das PWM-Muster 510, können als ein einfaches Beispiel durch Zuführen eines Modulationssignals 518 zu einem Eingang eines Komparators und durch Zuführen eines Trägersignals (das nicht gezeigt ist) zu einem weiteren Komparatoreingang erzeugt werden, um das gezeigte Muster 510 auszugeben. Das Trägersignal kann z. B. einen Sägezahn- oder Dreieckssignalverlauf aufweisen, obwohl andere Trägersignale möglich sind. In Ausführungsbeispielen, die ein Trägersignal verwenden, ist die Frequenz des Trägersignals die Schaltfrequenz. Es ist ebenso möglich, dass PWM-Muster, wie das PWM-Muster 510, durch eine Anzahl von zusätzlichen oder alternativen PWM-Mustererzeugungstechniken erzeugt werden, wie unter anderem Delta, Delta-Sigma, Raumvektormodulation, statistische Techniken, direkte Drehmomentsteuerung oder Zeitproportionaltechniken. Ungeachtet der Technik, die verwendet wird, ist die Schaltfrequenz mit der Anzahl von Schaltereignissen pro Einheitszeit korreliert.
Das PWM-Modul 510 umfasst Signale eines ersten Betrags 512, Signale eines zweiten Betrags 514 und Übergangsbereiche 516 . Wenn es der Schaltvorrichtung zugeführt wird, wie einem Schalter 285, weisen erste Betragssignale 512 den Schalter 285 zu einem ersten Zustand an, weisen zweite Betragssignale 514 den Schalter 285 zu einem zweiten Zustand an und entsprechen die Übergangsbereiche 516 einem Wechsel zwischen dem ersten zu dem zweiten Zustand. Jeder Wechsel zwischen dem ersten und dem zweiten Zustand erzeugt Wärme. Wenn das Invertermodul 280 konfiguriert ist, um dem Motor 270 Strom zuzuführen, wird ein synthetisierter Stromsignalverlauf in dem Motor 170 erzeugt.
Für den dreiphasigen Betrieb des Invertermoduls 280 kann das PWM-Muster 520 dem Schalter 286 auf der Grundlage eines Modulationssignals 528 zugeführt werden, und das PWM-Muster 530 kann dem Schalter 287 auf der Grundlage eines Modulationssignals 538 zugeführt werden. Die Modulationssignale 518, 528 und 538 sind vorzugsweise Sinussignalverläufe derselben Frequenz mit einem Phasenunterschied von 120°, der - unter normalem Systembetrieb - derart wirkt, dass entsprechende synthetisierende Stromsignalverläufe mit einem Phasenunterschied von 120° in dem Motor bereitgestellt werden. Es ist ebenso möglich, dass andere Mehrphasensysteme verwendet werden können.
5B zeigt symmetrische PWM-Schaltmuster 550, 560 und 570 entsprechend einer Schaltfrequenz von 4 kHz. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel werden die Schaltmuster 550, 560 und 570 erlangt, indem die Modulationssignale 558, 568 und 578 mit einem Trägersignal mit einer Frequenz von 4 kHz verglichen werden, obwohl sie ebenso unter Verwendung anderer Techniken erzeugt werden können, die vorstehend beschrieben sind. Das PWM-Muster 550 umfasst Signale eines ersten Betrags 552, Signale eines zweiten Bereichs 554 und Übergangsbereiche 556 . Wenn das PWM-Muster 550 dem Invertermodul 280 zugeführt wird, wird ein synthetisierter Stromsignalverlauf in dem Motor 170 erzeugt. Das PWM-Muster 550 weist eine größere Anzahl von Übergangsbereichen als das PWM-Muster 510 auf, und erzeugt somit mehr Abwärme.
Für den dreiphasigen Betrieb des Invertermoduls 280 kann das PWM-Muster 560 dem Schalter 286 auf der Grundlage des Modulationssignals 568 zugeführt werden, und das PWM-Muster 570 kann dem Schalter 287 auf der Grundlage des Modulationssignals 578 zugeführt werden. Die Modulationssignale 558, 568 und 578 sind vorzugsweise Sinussignalverläufe derselben Frequenz mit einem Phasenunterschied von 120°, der - unter normalem Systembetrieb - dahingehend wirkt, dass entsprechende synthetisierte Sinusstromsignalverläufe mit einem Phasenunterschied von 120° in dem Motor erzeugt werden. Es ist ebenso möglich, dass andere Mehrphasensysteme verwendet werden können.
6A zeigt diskontinuierliche PWM-Schaltmuster 610, 620 und 630 entsprechend einer Schaltfrequenz von 2 Kilohertz (kHz). Das PWM-Muster 610 umfasst Signale eines ersten Betrags 612, Signale eines zweiten Betrags 614 und Übergangsbereiche 616 . Wenn das PWM-Muster 610 dem Invertermodul 280 zugeführt wird, wird ein synthetisierter Stromsignalverlauf in dem Motor 170 erzeugt. Das PWM-Muster 610 umfasst ein erweitertes erstes Betragssignal 613 und/oder ein erweitertes zweites Betragssignal 611 . Das erweiterte erste Betragssignal 613 entspricht einem Nulldurchgang 618b des Modulationssignals 618, und das erweiterte zweite Betragssignal 611 entspricht einem Spitzenwert 618a des Modulationssignals 618 . Jedes der erweiterten Signale 611 und 613 ist von einer Dauer, die einem vorbestimmten Prozentsatz der Periode des Modulationssignals 618 entspricht, z. B. 10 bis 20%. Der vorbestimmte Prozentsatz kann gemäß Wärmeerzeugungskriterien und einer akzeptablen Verzerrung des synthetisierten Sinusstromsignalverlaufs variieren, der in dem Motor zu beobachten ist. Das PWM-Muster 610 weist weniger Übergangsbereiche als die PWM-Muster 510 und 550 auf, und erzeugt somit weniger Abwärme.
Für den dreiphasigen Betrieb des Invertermoduls 280, kann das PWM-Muster 620 dem Schalter 286 auf der Grundlage des Modulationssignals 628 zugeführt werden, und das PWM-Muster 630 kann dem Schalter 287 auf der Grundlage des Modulationssignals 638 zugeführt werden. Die Modulationssignale 618, 628 und 638 sind vorzugsweise Sinussignalverläufe derselben Frequenz mit einem Phasenunterschied von 120°, die - unter normalem Systembetrieb - dahingehend wirken, entsprechend synthetisierte Sinusstromsignalverläufe mit einem Phasenunterschied von 120° in dem Motor zu erzeugen. Es ist ebenso möglich, dass andere Mehrphasensysteme verwendet werden können.
6B zeigt diskontinuierliche PWM-Schaltmuster 650, 660 und 670 entsprechend einer Schaltfrequenz von 4 kHz. Das PWM-Muster 650 umfasst Signale eines ersten Betrags 652, Signale eines zweiten Betrags 654 und Übergangsbereiche 656 . Wenn das PWM-Muster 650 dem Invertermodul 280 zugeführt wird, wird ein synthetisierter Stromsignalverlauf in dem Motor 170 erzeugt. Das PWM-Muster 650 umfasst ein erweitertes erstes Betragssignal 653 und/oder eine erweitertes zweites Betragssignal 651 . Das erweiterte erste Betragssignal 653 entspricht einem Nulldurchgang 658b des Modulationssignals 658, und das erweiterte zweite Betragssignal 651 entspricht einem Spitzenwert 658a des Modulationssignals 658 . Jedes der erweiterten Signale 651 und 653 ist von einer Dauer, die einem vorbestimmten Prozentsatz der Periode des Modulationssignals 658 entspricht, z. B. 10 bis 20%. Der vorbestimmte Prozentsatz kann gemäß Wärmeerzeugungskriterien und einer akzeptablen Verzerrung des synthetisierten Sinusstromsignalverlaufs variieren, der in dem Motor zu beobachten ist. Das PWM-Muster 650 weist mehr Übergangsbereiche als das PWM-Muster 610 auf, und weniger Übergangsbereiche als das PWM-Muster 550.
Für den dreiphasigen Betrieb des Invertermoduls 280 kann das PWM-Muster 660 dem Schalter 286 auf der Grundlage des Modulationssignals 668 zugeführt werden, und das PWM-Muster 670 kann dem Schalter 287 auf der Grundlage des Modulationssignals 678 zugeführt werden. Die Modulationssignale 658, 668 und 678 sind vorzugsweise Sinussignalverläufe derselben Frequenz mit einem Phasenunterschied von 120°, der - unter normalen Systembetrieb - wirksam ist, um entsprechende synthetisierte Sinusstromsignalverläufe mit einem Phasenunterschied von 120° in dem Motor zu erzeugen. Es ist ebenso möglich, dass andere Mehrphasensysteme verwendet werden können.
Während die Schaltmuster beispielhaft als PWM-Muster entsprechend Trägerfrequenzen von 2 kHz und 4 kHz beschrieben wurden, ist die Erfindung nicht dahingehend beschränkt.
PWM-Muster jedweder geeigneten Trägerfrequenz sind möglich, ebenso wie eine Variation unter und zwischen den unterschiedlichen Schaltfrequenzen und -mustern, die hier offenbart sind, sowie andere Schaltfrequenzen und -muster. Während vier bespielhafte Schaltmuster beschrieben wurden, kann jedwede Anzahl von Schaltmustern zur Auswahl zwischen ihnen bereitstehen, solange der Satz von zur Verfügung stehenden Schaltmustern Schaltmuster mit einer unterschiedlichen Anzahl von Schaltvorgängen pro Einheitszeit umfasst.
Des Weiteren können in einem dreiphasigen Strominversionssystem unterschiedliche Schaltmuster für jeden der Schalter vorgesehen werden. Temperatursensoren können die Temperatur eines jeden Schalters erfassen, und die Steuereinrichtung 160 kann das Schaltmuster von einem oder mehreren Sensor(en) auf der Grundlage der erfassten Temperaturen abändern. Diskontinuierliche PWM-Muster können erweiterte Signale von variierenden Dauern einsetzen.
Unter Bezugnahme auf die vorstehend beschriebenen Systeme und Verfahren werden nachstehend mehrere nicht-beschränkende, verdeutlichende Bespiele beschrieben werden.
In bestimmten bespielhaften Ausführungsbespielen führt die Steuereinrichtung 160 einem Invertermodul 280 eines variablen Frequenzantriebs 155 ein symmetrisches 2 kHz-PWM-Muster 510 zu. Die HVACR-Komponente 182 ist eine Ansaugleitung des Kompressors 110, und der Abwärmerückgewinnungskreis 181 transferiert Wärme zu der Ansaugleitung 182 . Ein Temperatursensor erfasst eine Temperatur eines Kühlmittels in der Ansaugleitung 182 . Die Steuereinrichtung 160 vergleicht die erfasste Temperatur mit einer vorbestimmten Überhitzungstemperatur des Kühlmittels. Falls die erfasste Temperatur nicht größer als die vorbestimmte Überhitzungstemperatur ist, dann ändert die Steuereinrichtung 160 das PWM-Muster zu einem symmetrischen 4 kHz-PWM-Muster 550, was die Wärme erhöht, die durch den variablen Frequenzantrieb 155 erzeugt und zu der Ansaugleitung 182 durch den Abwärmerückgewinnungskreis 180 transferiert wird.
In bestimmten bespielhaften Ausführungsbespielen lässt ein Kühlmittelkreislauf eine Arbeitsfluidmischung zirkulieren, die ein Kühlmittel und ein Öl einer höheren Dichte als jene des Kühlmittels umfasst. Während der Systemleerlaufzeit sammelt sich das Öl auf der Unterseite des zweiten Wärmetauschers 130 . Ölreiches Arbeitsfluid wird von der Unterseite des zweiten Wärmetauschers 130 zu einem Ölabscheider transferiert, der die HVACR-Komponente 182 definiert. Das System wird gestartet, und die Steuereinrichtung 160 führt dem variablen Frequenzantrieb 155 ein symmetrisches 4 kHz-PWM-Muster 550 zu. Aus dem variablen Frequenzantrieb 155 wird Wärme durch den Abwärmerückgewinnungskreis 181 zu dem Ölabscheider transferiert. Die transferierte Wärme lässt den Kühlmittelanteil des Arbeitsfluids sieden. Das siedende Kühlmittel wird aus dem Ölabscheider zu der Kompressoransaugleitung ausgestoßen, und das abgeschiedene Öl wird zu einem Ölansauger des Kompressors 110 transferiert. Nachdem eine vorbestimmte Zeit verstrichen ist, ändert die Steuereinrichtung 160 das PWM-Muster zu einem symmetrischen 2 kHz-PWM-Muster 510.
In bestimmten beispielhaften Ausführungsbeispielen führt eine Ölzufuhrleitung 182 dem Kompressor 110 ein Schmieröl zu. Die Steuereinrichtung 160 führt dem Invertermodul 280 ein diskontinuierliches 2 kHz-PWM-Muster 610 zu. Durch den Abwärmerückgewinnungskreis 181 wird Wärme von dem Invertermodul 280 zu einer Ölzufuhrleitung transferiert, die die HVACR-Komponente 182 definiert. Ein Temperatursensor erfasst die Öltemperatur. Die Steuereinrichtung 160 bestimmt, dass die Öltemperatur zu niedrig ist, was zu einer gesteigerten Ölviskosität führt. Die Steuereinrichtung 160 ändert das PWM-Muster zu einem kontinuierlichen 2 kHz-PWM-Muster 510, um die Wärme zu erhöhen, die durch das Invertermodul 280 erzeugt und zu der Ölzufuhrleitung transferiert wird.
In bestimmten bespielhaften Ausführungsbeispielen führt die Steuereinrichtung 160 den Schaltern 285, 286 und 287 jeweils symmetrische 2 kHz-PWM-Muster 510, 520 und 530 zu, wodurch das Invertermodul 280 dem Motor 170 dreiphasigen Strom zuführt. Durch den Abwärmerückgewinnungskreis 181 wird Wärme von dem Invertermodul 280 zu der HVACR-Komponente 182 transferiert. Die Steuereinrichtung 160 bestimmt, dass zusätzliche Wärme bei der HVACR-Komponente 182 erwünscht ist, dass sich die Temperaturen der Schalter 285 und 286 innerhalb eines akzeptablen Bereichs befinden und dass sich die Temperatur des Schalters 287 nahe einer Ausfalltemperatur befindet. Die Steuereinrichtung 160 führt den Schaltern 285 und 286 jeweils symmetrische 4 kHz-PWM-Muster 550 und 560 zu, und führt dem Schalter 287 das diskontinuierliche 2 kHz-PWM-Muster 530 zu.
Unter Bezugnahme auf 9 ist ein beispielhaftes HVACR-System 1100 gezeigt, das einen Kühlmittelkreislauf 1101 umfasst, der einen Kompressor 1110, einen Verflüssiger 1120, ein Entspannungsmittel 1125, wie ein Entspannungsventil, und einen Verdampfer 1130 umfasst. Durch den Kühlmittelkreislauf 1101 fließt Kühlmittel von dem Kompressor 1110 zu dem Verflüssiger 1120 zu dem Entspannungsmittel 1125 zu dem Verdampfer 1130 und zurück zu dem Kompressor 1110 . Der variable Frequenzantrieb 1155 kann als ein variabler Frequenzmotorantrieb 200 mit einem Invertermodul 280 konfiguriert sein, das vorstehend in Verbindung mit 2 beschrieben wurde. Verschiedene Ausführungsbeispiele des Kühlmittelkreislaufs 1101 können ebenso zusätzliche Elemente umfassen, die zum Beispiel Ventile zum Steuern oder zum Umkehren der Kühlmittelströmung, Kühlmittelfilter, Vorwärmer, Ölabscheider und/oder Kühlkomponenten und Strömungswege für verschiedene Systemkomponenten umfassen.
Der Kompressor 1110 wird durch eine Antriebseinheit 1150 angetrieben, die einen Permanentmagnetelektromotor 1170 umfasst, der durch einen variablen Frequenzantrieb 455 angetrieben wird. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist der variable Frequenzantrieb 1155 konfiguriert, um ein dreiphasiges PWM-Treibsignal auszugeben, und der Motor 1170 ist ein Motor mit oberflächenmontierten Permanentmagneten. Die Verwendung von anderen Arten und Konfigurationen von variablen Frequenzantrieben und Elektromotoren, wie Permanentmagnetmotoren mit innenliegenden Magneten, Reluktanzmotoren oder Induktivitätsmotoren sind ebenso möglich. Es sei darauf hingewiesen, dass die Prinzipien oder Techniken, die hier offenbart sind, bei einer breiten Vielfalt von Antriebs- und Motorkonfigurationen angewendet werden können.
Der Verflüssiger 1120 ist konfiguriert, um Wärme aus dem komprimierten Kühlmittel zu transferieren, das von dem Kompressor 1110 aufgenommen wird. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Verflüssiger 1120 ein wassergekühlter Verflüssiger, der Kühlwasser bei einem Einlass 1121 aufnimmt, Wärme von dem Kühlmittel zu dem Kühlwasser transferiert und das Kühlwasser bei einem Auslass 1122 abgibt. Es ist ebenso möglich, dass andere Arten von Verflüssigern verwendet werden können, zum Beispiel luftgekühlte Verflüssiger oder verdampfende Verflüssiger. Es sei weiterhin darauf hingewiesen, dass Bezugnahmen in der Beschreibung auf Wasser Wasserlösungen umfassen, die zusätzliche Elemente umfassen, solange dies nicht anderweitig beschränkt ist.
Das Entspannungsmittel 1125 ist konfiguriert, um Kühlmittel aus dem Verflüssiger 1120 aufzunehmen und um das aufgenommene Kühlmittel zu expandieren, um dessen Temperatur zu senken. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Entspannungsmittel 1125 ein Drosselventil. Es ist ebenso möglich, dass andere Arten von Entspannungsmitteln verwendet werden können, zum Beispiel Kapillarschläuche, oder jedweder andere Vorrichtung, die konfiguriert ist, um eine Ausdehnung (vorzugsweise eine steuerbare Ausdehnung) des Kühlmittels vorzusehen. Es ist weiterhin möglich, dass das Entspannungsmittel 1125 einstückig mit dem Verdampfer 1130 ausgebildet sein kann.
Der Verdampfer 1130 ist konfiguriert, um Kühlmittel aus dem Entspannungsmittel 1125 aufzunehmen und um Wärme aus einem Medium zu dem Kühlmittel zu transferieren. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Verdampfer 1130 als ein Wasserkühler konfiguriert, der Wasser aufnimmt, das bei einem Einlass 1131 zugeführt wird, Wärme von dem Wasser zu dem Kühlmittel transferiert und gekühltes Wasser bei einem Auslass 1132 abgibt. Es ist möglich, dass mehrere besondere Arten von Verdampfern verwendet werden, einschließlich Trockenexpansionsverdampfern, Verdampfern gefluteter Art, Glattrohrverdampfern, Plattenoberflächenverdampfern und Verdampfern mit Lamellen sowie anderen Arten.
Das HVACR-System 1100 umfasst weiterhin eine Steuereinrichtung 1160, die Steuersignale zu dem variablen Frequenzantrieb 1155 ausgibt, um den Betrieb des Motos 1170 und des Kompressors 1110 zu steuern. Die Steuereinrichtung 1160 empfängt ebenso Informationen bezüglich des Betriebs der Antriebseinheit 1150 . In beispielhaften Ausführungsbeispielen empfängt die Steuereinrichtung 1160 Informationen bezüglich der Temperatur verschiedener Komponenten des HVACR-Systems 1100 . In weiteren Ausführungsbeispielen empfängt die Steuereinrichtung 1160 Informationen bezüglich des Motorstroms, der Motorklemmenspannung, der Motorgeschwindigkeit und/oder anderer Betriebseigenschaften des Motors.
Unter Bezugnahme auf 10 werden weitere Einzelheiten eines beispielhaften Ausführungsbeispiels der Steuereinrichtung 1360 beschrieben. Die beispielhafte Steuereinrichtung 1360 umfasst ein Sensormodul 1310, ein Kriteriumsauswertungsmodul 1320, ein Befehlsmodul 1330 und ein Datenspeichermodul 1340 . Die Steuereinrichtung 1360 empfängt Informationen von zumindest einem Sensor, zum Beispiel von Temperatursensoren, die bei verschiedenen Komponenten des HVACR-Systems 1100 vorgesehen sind, und kann weiterhin in Verbindung mit einer Benutzerschnittstelle stehen. Die Steuereinrichtung 1360 führt Befehle zumindest dem variablen Frequenztrieb 1155 zu, und kann weiterhin Befehle zu anderen Komponenten des HVACR-Systems 1100 zuführen.
Es sei darauf hingewiesen, dass die Steuerungen, Steuerroutinen und Steuermodule, die hier beschrieben sind, unter Verwendung von Hardware, Software, Firmware und verschiedenen Kombinationen derer implementiert werden können, und ausführbare Anweisungen verwenden können, die in einem nicht-vergänglichen, computerlesbaren Medium oder mehreren nicht-vergänglichen, computerlesbaren Medien gespeichert sind. In gleicher Weise, während verschiedene Funktionalitäten in Verbindung mit einzelnen Modulen beschrieben wurden, sei darauf hingewiesen, dass Bezugnahmen auf einzelne Module weder ausschließen noch verhindern, dass einzelne Module in einem gemeinsamen Modul mit mehreren Unterfunktionalitäten oder verteilt über mehrere diskrete Module, die gemeinsam betrieben werden, implementiert werden. Es sei weiterhin darauf hingewiesen, dass die Steuereinrichtung 1360 in verschiedenen Formen vorgesehen werden kann und mehrere Hardware- und Softwaremodule und Komponenten umfassen kann, wie jene, die hier offenbart sind.
Ein Datenspeichermodul 1340 ist konfiguriert, um Daten auf einem oder mehreren nicht-vergänglichen, computerlesbaren Medien zur Verwendung durch andere Module der Steuereinrichtung 1360 zu speichern. Das Datenspeichermodul 1340 kann zum Beispiel Sensordaten, wie Sensorkalibrierungsdaten, Parameter, wie Profile für hörbare Geräusche, akustische Geräuschprofile, Schaltmuster und einen Taktgeber umfassen. Das Datenspeichermodul 1340 kann weiterhin Pläne für Sollprofile 1452 für hörbare Geräusche speichern. Ein Plan kann zum Beispiel angeben, dass ein erstes Profil für hörbare Geräusche während der normalen Tageszeit zu verwenden ist, wenn der Kühlbedarf hoch ist, und ein zweites Profil für hörbare Geräusche während der Nachtzeit zu verwenden ist, wenn ein ruhiger Betrieb gewünscht ist. Die Pläne können weiterhin Gewichtungsfaktoren 1456 umfassen, wie nachstehend beschrieben werden wird. Die Pläne können durch die Benutzerschnittstelle einstellbar sein. Das Datenspeichermodul 1340 kann Resonanzinformationen, zum Beispiel bezüglich der Eigenfrequenzen von einer oder mehreren Komponente(n) des variablen Frequenzantriebs 1155 des Motors 1170 und des Kompressors 1180 umfassen.
In dem gezeigten Ausführungsbeispiel empfängt ein Sensormodul 1310 Informationen von zumindest einem Sensor und kann die Informationen gemäß Daten interpretieren, die von dem Datenspeichermodul 1340 empfangen werden. Das Sensormodul 1310 kann zum Beispiel Analoginformationen von einem Sensor in Digitalinformationen unter Verwendung der Sensordaten umwandeln. Das Sensormodul kann Informationen hinsichtlich einer Temperatur einer Komponente, elektrischen Rauschens, einer Rückkopplung und akustischer Geräusche empfangen. Es ist ebenso möglich, dass in bestimmten Ausführungsbeispielen die Steuereinrichtung 1360 kein Sensormodul 1310 umfasst, und es können bestimmte Zustände durch andere Verfahren bestimmt werden. Das Datenspeichermodul 1340 kann zu Beispiel Nachschlagetabellen in Bezug auf jedes Schaltmuster 1480 bezüglich eines oder mehrerer Zustände umfassen.
Das Kriteriumsauswertungsmodul 1320 ist konfiguriert, um Informationen - zum Beispiel gemäß der Prozedur, die nachstehend mit Bezugnahme auf 11 beschrieben wird - auszuwerten und ein Umschaltmuster auf der Grundlage der Auswertung von Informationen auszuwählen. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel wertet das Kriteriumsauswertungsmodul 1320 Informationen, die in dem Datenspeichermodul 1340 gespeichert sind, sowie Sensorinformationen aus, die durch das Sensormodul 1310 empfangen werden. Das Kriteriumsauswertungsmodul 1320 kann die Sensordaten mit Parametern vergleichen, die in dem Datenspeichermodul 1340 gespeichert sind. Es ist ebenso möglich, dass die Steuereinrichtung 1360 kein Sensormodul 1310 umfasst, und dass das Kriteriumsauswertungsmodul 1320 ein Umschaltmuster auf der Grundlage lediglich der Daten auswählt, die in dem Datenspeichermodul 1340 gespeichert sind. Das Kriteriumsauswertungsmodul 1320 kann andere Befehle bestimmen, die durch das Befehlsmodul 1330 zu erteilen sind, wie Ventilbefehle für Ventile in dem System 1100 .
Das Befehlsmodul 1330 ist konfiguriert, um Schaltbefehle gemäß dem Schaltmuster zu erzeugen und auszugeben, das durch das Kriteriumsauswertungsmodul 1320 ausgewählt ist. Die Schaltbefehle werden dem Invertermodul 280 zugeführt, wodurch die Schalter 285, 286 und 287 betrieben werden, um eine Ausgabe an den Klemmen 275, 276 und 277 des Motors 270 auszugeben, wie vorstehend in Verbindung mit 2 beschrieben wurde. Das Befehlsmodul 1330 kann ebenso zusätzlich Befehle vorsehen, wie Ventilbefehle für Ventile in dem System 1100 . Es ist ebenso möglich, dass andere Steuermodule verwendet werden können, wie ein solches, das durch eine getrennte Steuereinrichtung implementiert ist.
Das schematische Ablaufdiagramm gemäß 11 und die verwandte Beschreibung, die nachfolgt, sehen ein beispielhaftes Ausführungsbeispiel des Durchführens von Prozeduren zum Modifizieren der Erzeugung hörbarer Geräusche eines Inverters in einem System vor, wie in jenem, das in 2 gezeigt. Die gezeigten Vorgänge sind selbstredend lediglich bespielhaft, und es können Vorgänge kombiniert oder unterteilt und hinzugefügt oder entfernt werden, sowie zum Teil oder in Gänze umgeordnet werden, solange in dieser Beschreibung nicht explizit etwas anderes beschrieben wurde. Bestimmte gezeigte Vorgänge können durch einen Computer implementiert werden, der ein Computerprogrammprodukt aus einem nicht-vergänglichen, computerlesbaren Speichermedium ausführt, wobei das Computerprogrammprodukt Anweisungen umfasst, die den Computer veranlassen, einen oder mehrere der Vorgänge auszuführen, oder um Befehle zu anderen Vorrichtungen zu erteilen, um einen oder mehrere der Vorgänge auszuführen.
Die Prozedur umfasst im Allgemeinen ein Bestimmen 1450 eines optimalen Schaltmusters 1490, das aus einem Schaltmustersatz 1400 ausgewählt ist, wobei das Bestimmen 1450 zumindest teilweise auf einem Sollprofil 1452 für hörbare Geräusche und anderen Faktoren 1454 basiert, und ein Erteilen 1460 von Schaltbefehlen zu einem Invertermodul 1280 gemäß dem ausgewählten Muster 1490 umfasst.
Der Schaltmustersatz 1400 umfasst eine Mehrzahl von Schaltmustern 1480 . In dem gezeigten Ausführungsbeispiel umfasst der Satz 1400 Schaltmuster, die durch verschiedene PWM-Erzeugungstechniken 1402, 1404, 1406 und 1408 bei verschiedenen Trägerfrequenzen 1410, 1420, 1430 und 1440 erzeugt werden.
In dem gezeigten Ausführungsbeispiel umfassen die PWM-Techniken einander schneidende kontinuierliche 1402 (deren beschreibende Beispiele unter Bezugnahme auf 5A und 5B vorstehend beschrieben wurden), einander schneidende diskontinuierliche 1404 (deren verdeutlichende Beispiele unter Bezugnahme auf 6A und 6B vorstehend beschrieben wurden), eine Deltamodulation 1406 und eine Delta-Sigma-Modulation 1408 . Es ist möglich, dass weniger, zusätzliche oder alternative Techniken eingesetzt werden können, um den Satz 1400 zu erzeugen. Der Satz 1400 kann zum Beispiel die Schaltmuster 1480 umfassen, die unter anderem durch Techniken erzeugt werden, wie Raumvektormodulation, statistische Techniken, direkte Drehmomentsteuerung oder Zeitproportionierungstechniken. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel verwendet lediglich die schneidende Technik Diskontinuitäten. Es ist ebenso möglich, dass Diskontinuitäten in weniger, zusätzlichen oder alternativen Techniken eingesetzt werden, und dass die Dauer der Diskontinuitäten modifiziert werden kann. Ungeachtet dessen, welche Technik verwendet wird, ist die Trägerfrequenz mit der Rate der Schaltbefehle korreliert, und somit werden akustische Geräusche erzeugt (was nachstehend beschrieben werden wird).
In dem gezeigten Ausführungsbeispiel umfassen die Trägerfrequenzen 2 kHz 1410 (deren verdeutlichende Beispiel unter Bezugnahme auf 5A und 6A vorstehend beschrieben wurden), 4 kHz 1420 (deren verdeutlichende Beispiele unter Bezugnahme auf 5B und 6B vorstehend beschrieben wurden), 8 kHz 1430 und 10 kHz 1440 . Es ist möglich, dass weniger, zusätzliche oder alternative Trägerfrequenzen eingesetzt werden können, um den Satz 1400 zu erzeugen. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Trägerfrequenzen diskrete Werte. Es ist ebenso möglich, dass ein Kontinuum von Frequenzen für das Kriteriumsauswertungsmodul 1320 zur Verfügung stehen kann, zum Beispiel in Form eines Frequenzgleiters.
Das Bestimmen 1450 eines Schaltmusters (nachstehend als das Bestimmen 1450 bezeichnet) kann ein Auswählen eines akzeptablen Profils 1452 für hörbare Geräusche und ein Auswählen eines Schaltmusters zumindest teilweise auf der Grundlage des Profils 1452 für hörbare Geräusche umfassen. Das Bestimmen 1450 kann weiterhin andere Faktoren 1454 berücksichtigen, und kann die Wichtigkeit des Profils 1452 für hörbare Geräusche und andere Faktoren 1454 gemäß den Gewichtungsfaktoren 1456 gewichten.
Die Auswahl des Profils für akzeptable hörbare Geräusche kann in sich selbst auf einem oder mehreren Faktoren basieren, wie Tag, Zeitpunkt und Benutzerauswahl. Falls sich das HVACR-System 1100 zum Beispiel in einem gewerblichen Gebäude befindet, kann während des Tages ein ruhigerer Betrieb gewünscht sein, wohingegen in einem Wohngebäude ein ruhigerer Betrieb bei Nacht gewünscht sein kann. Des Weiteren können regionale gesetzliche Auflagen die Erzeugung akzeptabler Geräusche während bestimmter Uhrzeiten beschränken. In jedem Fall setzt das Profil 1452 für hörbare Geräusche einen maximalen Sollpegel für hörbare Geräusche, auf dem das Bestimmen 1450 zumindest teilweise basiert.
Das Sollprofil 1452 für hörbare Geräusche kann aus einem Satz von vorbestimmten Profilen für hörbare Geräusche ausgewählt werden, oder kann zum Zeitpunkt des Bestimmens 1450 erzeugt werden. Ein Profil für hörbare Geräusche kann Schalldruckpegel einer Mehrzahl von Frequenzbereichen (zum Beispiel dB SPL) umfassen oder kann eine Einzelmessung sein, zum Beispiel eine gewichtete Messung, wie A-gewichtete Dezibel (dBA). Ein erstes Profil für hörbare Geräusche kann zum Beispiel bei einem maximalen dB SPL eines ersten Frequenzbereichs und eines zweiten Frequenzbereichs gesetzt werden, während ein zweites Profil für hörbare Geräusche lediglich ein maximaler dB SPL des ersten Frequenzbereichs umfasst, und hinsichtlich der Amplituden anderer Frequenzbereiche still ist.
Das Bestimmen 1450 umfasst das Auswerten anderer Faktoren 1454, einschließlich Schaltmusterwirkungen. Wenn sie dem Invertermodul 280 zugeführt werden, weist jedes Schaltmuster 1480 eine andere Wirkung auf das System auf. Zum Beispiel kann zusätzlich zu dem Ändern des akustische Geräuschprofils (das nachstehend beschrieben werden wird) das Ändern des Schaltmusters die elektrische Rauscherzeugung, die Wärmeerzeugung, den Inverterwirkungsgrad, die Stromwelligkeit und die Qualität des synthetisierten Stromsignalverlaufs ändern, der in dem Motor zu beobachten ist. Diese Wirkungen sind oft widersprüchliche Anforderungen dahingehend, dass das Schaltmuster zum Verringern einer ersten negativen Wirkung zu einer Erhöhung einer zweiten negativen Wirkung führen kann. Zum Beispiel kann das Erhöhen der Schaltfrequenz die hörbaren Geräusche und die Stromwelligkeit verringern, während das elektrische Rauschen und die Wärmeerzeugung erhöht werden. Diesen Wirkungen, sowie anderen Faktoren 1454, können Gewichtungsfaktoren 1456 gemäß ihrer relativen Wichtigkeit zugewiesen werden. Motoren mit oberflächenmontierten Permanentmagneten erfordern zum Beispiel relativ hochqualitative synthetisierte Stromsignalverläufe. In Systemen, die solche Motoren verwenden, kann der elektrischen Rauschreduktion ein größerer Gewichtungsfaktor 1456 zugemessen werden, als in anderen Systemen.
Jede der Schaltmusterwirkungen kann auf der Grundlage bekannter Parameter berechnet werden, oder kann gemessen werden, wenn das Schaltmuster verwendet wird. Jedes Schaltmuster 1480 kann mit einem entsprechenden Schaltmusterwirkungsprofil assoziiert sein. Das Datenspeichermodul 1340 kann zum Beispiel Nachschlagetabellen mit empirisch hergeleiteten Daten bezüglich der Wirkungen von einem oder mehreren Schaltmustern 1480 umfassen.
Die Wirkungen, die als einer der anderen Faktoren 1454 zu betrachten sind, einschließlich zumindest des akustischen Geräuschprofils, sind in einem Schaltmusterwirkungsprofil (EFFECTS) umfasst. Andere Faktoren 1454 können weiterhin eine Temperatur umfassen. Zum Beispiel kann die Invertertemperatur als einer der anderen Faktoren 1454 betrachtet werden, und ein optimales Muster kann derart ausgewählt werden, dass das Invertermodul 280 nicht überhitzt. Andere Faktoren 1454 können Motorinformationen umfassen, wie eine Motorgeschwindigkeit und eine Motorlast. Es kann zum Beispiel eine höhere Qualität des synthetisierten Stromsignalverlaufs bei bestimmten Motorgeschwindigkeiten erforderlich sein. Andere Faktoren 1454 können weiterhin Eigenfrequenzen von einer oder mehreren Komponenten umfassen, wie nachstehend beschrieben werden wird.
Der Betrieb des Invertermoduls 280 gemäß dem ausgewählten Schaltmuster 1490 resultiert in der Erzeugung akustischer Geräusche durch einen oder mehrere der Inverter, des Motors und des Kompressors. Der Betrieb der Schalter 285, 286 und 287 verändert das elektromagnetische Feld in dem Motor 270 . Variierende elektromagnetische Felder können verursachen, dass magnetisch aktive Komponenten des Motors 270 bei einer Frequenz vibrieren, die der Schaltrate entspricht, was wiederum zu akustischen Geräuschen mit der Frequenz der Vibration führt. Die Veränderung des elektromagnetischen Feldes erzeugt ebenso Variationen in dem Drehmoment, das durch den Motor 270 erzeugt wird. Das Variieren des Drehmoments kann in der Vibration einer oder mehrerer Komponenten des Motors 270 und des Kompressors 1110 bei einer Frequenz entsprechend einer Schaltrate resultieren, was wiederum zu akustischen Geräuschen mit der Frequenz der Vibration führt.
Wenn der Betrieb eine Frequenz mit einer Vibration bei oder nahe einer Eigenfrequenz einer Komponente des variablen Frequenztriebs 1155, des Motos 1170 oder des Kompressors 1110 verursacht, dann tritt das akustische Geräusch sehr viel deutlicher zu Tage. Des Weiteren kann dies ein kumulativer Effekt dahingehend sein, dass eine kontinuierliche Erregung der Komponente mit ihrer Eigenfrequenz zunehmend höhere Amplituden der Vibration erzeugt. Unter bestimmten Umständen kann dies sogar eine Beschädigung der Komponente oder ihrer Umgebung verursachen. Das Bestimmen 1450 kann die Berücksichtigung der Eigenfrequenzen von einer oder mehreren Komponenten als einen der anderen Faktoren 1454 umfassen.
Ein akustisches Geräusch bei anderen Frequenzen - zum Beispiel aufgrund der Drehung des Rotors 273 oder harmonischer Oberschwingungen der Frequenz der Vibration - können ebenso erzeugt werden. Der Satz von akustischen Geräuschen, der durch das System erzeugt wird, wird hier als ein akustisches Geräuschprofil bezeichnet. Ein akustisches Geräuschprofil kann Schalldruckpegel einer Mehrzahl von Frequenzbereichen (zum Beispiel in dB SPL) umfassen, oder kann eine Einzelmessung sein, wie A-gewichtete Dezibel.
Wenn die Vibrationsfrequenz sich in dem hörbaren Bereich des Menschen befindet, dann ist das akustische Geräusch hörbar. Das durchschnittliche, menschliche, erwachsene Ohr weist einen Hörbereich von etwa 16 Hz bis 16 kHz auf, und ist am empfindlichsten bei Frequenzen von etwa 2 kHz bis 5 kHz. Allgemein gesprochen werden Töne relativ höherer Frequenzen weniger direkt durch das menschliche Ohr wahrgenommen als Töne mit dem gleichen Dezibelpegel mit einer relativ niedrigeren Frequenz. Zum Beispiel wird gemäß ISO 226:2003 ein Ton mit 10 kHz bei 65 dB SPL mit etwa der gleichen Lautheit wie ein Ton mit 3 kHz bei 45 dB SPL wahrgenommen.
In bestimmten Ausführungsbeispielen umfasst das Bestimmen 1450 ein Auswählen des Schaltmusters 1490 aus einer Untermenge 1401, die lediglich Schaltmuster 1480 umfasst, die einen kritischen Zustand nicht verletzen. Wenn zum Beispiel ein ruhiger Betrieb des HVACR-Systems 1100 die höchste Wichtigkeit einnimmt, können die Gewichtungsfaktoren 1456 das Sollprofil 1452 für hörbare Geräusche als einen kritischen Zustand angeben. In einem solchen Fall umfasst das Bestimmen 1450 das Erstellen einer Untermenge 1401, um lediglich Schaltmuster 1480 entsprechend akustischen Geräuschprofilen zu umfassen, die das Sollprofil 1452 für hörbare Geräusche nicht verletzen. Das Bestimmen 1450 kann dann das optimale Muster 1490 auf der Grundlage der anderen Faktoren 1454 auswählen, zum Beispiel unter Verwendung anderer Gewichtungsfaktoren 1456 . Alternativ kann ein oder können mehrere Faktoren 1454 als kritische Zustände gesetzt werden, und kann ein optimales Muster 1490 aus einer Untermenge 1401 ausgewählt werden, um dem Sollprofil 1452 für hörbare Geräusche zu genügen.
In anderen Ausführungsbeispielen umfasst das Bestimmen 1450 das Auswerten eines hörbaren Geräuschprofils 1452 und anderer Faktoren 1454 gleichzeitig gemäß den Gewichtungsfaktoren 1456 . Es kann zum Bespiel in bestimmten Fällen wichtiger sein, Lasterfordernisse zu erfüllen als das Sollprofil 1452 für hörbare Geräusche zu erfüllen. In einem solchen Fall würde dem Lastkriterium ein höherer Gewichtungsfaktor 1456 als dem hörbaren Geräuschprofil 1452 vermittelt werden, und ein optimales Muster 1490 kann derart ausgewählt werden, dass das akustische Geräuschprofil das hörbare Geräuschprofil 1452 um lediglich einen Betrag verletzt, der erforderlich ist, um das Lasterfordernis zu erfüllen. In bestimmten Fällen können die Gewichtungsfaktoren 1456 zu einem ausgewählten Muster 1490 führen, das keines der Kriterien erfüllt, aber eine optimale Balance (hinsichtlich der Gewichtungsfaktoren 1456) zwischen den widersprüchlichen Kriterien aufweist. Die Gewichtungsfaktoren 1456 können in sich auf mehreren Zustände basieren, wie zum Beispiel dem Tag, der Uhrzeit, der Benutzerauswahl, Temperaturen und Lasterfordernissen.
Wenn ein optimales Schaltmuster 1490 erst einmal ausgewählt wurde, wird das optimale Schaltmuster 1490 dem Invertermodul 280 zugeführt 1460 . Das Zuführen 1460 kann zum Beispiel durch das Befehlsmodul 1330 durchgeführt werden. Des Weiteren kann das optimale Schaltmuster 1490 eine Mehrzahl verschiedener Schaltmuster 1480 umfassen, so dass mehrere Kriterien erfüllt werden können. Es kann zum Beispiel bestimmt werden, dass ein erstes Schaltmuster 1412 und ein zweites Schaltmuster 1424 ein optimales Gleichgewicht zwischen hörbaren Geräuschen und anderen Faktoren vorsehen, mit Ausnahme der Tatsache, dass das erste Muster 1412 eine erste Komponente mit ihrer Eigenfrequenz anregt und ein zweites Muster 1424 eine zweite Komponente mit ihrer Eigenfrequenz anregt. In einem solchen Fall kann das optimale Muster 1490 einen oder mehrere Zyklen eines ersten Musters 1412 umfassen, dem oder denen ein oder mehrere Zyklen des zweiten Musters 1424 nachfolgt oder nachfolgen. Die erste Komponente würde mit ihrer Eigenfrequenz lediglich für die Dauer der Befehle gemäß dem ersten Muster 1412 angeregt werden, und würde auf eine Vibration einer niedrigeren Amplitude während der Befehle gemäß dem zweiten Muster 1424 gedämpft werden. In ähnlicher Weise würde die zweite Komponente bei ihrer Eigenfrequenz lediglich für die Dauer der Befehle gemäß dem zweiten Muster 1424 angeregt werden, und würde auf einer Vibration einer niedrigeren Amplitude der Befehle gemäß dem ersten Muster 1412 gedämpft werden.
In bestimmten beispielhaften Ausführungsbespielen umfasst ein erster Plan Gewichtungsfakten 1456, die angeben, dass das Sollprofil 1452 für hörbare Geräusche ein kritischer Zustand ist, und ein hoher Gewichtungsfaktor wird dem Systemwirkungsgrad zugewiesen. Ein zweiter Plan umfasst Gewichtungsfaktoren 1456, die angeben, dass eine vorbestimmte Temperatur des Invertermoduls 280 ein kritischer Zustand ist, dem Sollprofil 1452 für hörbare Geräusche wird ein hoher Gewichtungsfaktor zugewiesen und der elektrischen Rauscherzeugung wird ein niedrigerer Gewichtungsfaktor zugewiesen.
In bestimmten bespielhaften Ausführungsbeispielen wird der Qualität des synthetisierten Stromsignalverlaufs ein niedrigerer Gewichtungsfaktor 1456 für einen ersten Bereich von Motorgeschwindigkeiten zugewiesen, ein höherer Gewichtungsfaktor 1456 für einen zweiten Bereich von Motorgeschwindigkeiten, und sie wird als ein kritischer Zustand bei einem dritten Bereich von Motorgeschwindigkeiten betrachtet.
Es sei darauf hingewiesen, dass die beispielhaften Ausführungsbeispiele, die vorstehend ausführlich zusammengefasst und beschrieben, sowie in den Zeichnungen gezeigt wurden, lediglich verdeutlichend und weder einschränkend noch beschränkend sind. Lediglich die derzeitig bevorzugten Ausführungsbespiele wurden gezeigt und beschrieben, und alle Änderungen und Modifikationen, die in den Schutzbereich der Erfindung fallen, sind mit zu schützen. Es sei darauf hingewiesen, dass die Ausführungsbeispiele und Formen, die nachstehend beschrieben sind, in bestimmten Fällen kombiniert werden können und in anderen Fällen einander ausschließen können. Es sei ebenso darauf hingewiesen, dass die Ausführungsbeispiele und Formen, die nachstehend beschrieben sind, mit anderen Aspekten und Merkmalen kombiniert oder nicht kombiniert werden können, die an anderer Stelle offenbart sind. Es sei darauf hingewiesen, dass verschiedene Merkmale und Aspekte der Ausführungsbeispiele, die vorstehend beschrieben wurden, womöglich nicht erforderlich sind, und dass Ausführungsbespiele, denen jene fehlen, ebenso zu schützen sind. Bei dem Studium der Ansprüche wird vorausgesetzt, dass wenn Ausdrucksweisen wie „ein“, „eine“, „zumindest eine/r“ oder „zumindest ein Abschnitt“ verwendet werden, keine Absicht dahingehend besteht, den Anspruch auf lediglich ein einzelnes Element zu beschränken, soweit dies nicht spezifisch im Anspruch anders beschrieben wird. Wenn die Ausdrucksweise „zumindest ein Abschnitt“ und/oder „ein Abschnitt“ verwendet wird, kann das Element einen Abschnitt und/oder das gesamte Element umfassen, solange dies nicht spezifisch anderweitig beschrieben wird.

Claims

System (100), umfassend: einen Kompressor (110), ein Entspannungsmittel (125), einen ersten Wärmetauscher (120) und einen zweiten Wärmetauscher (130), die fluidgekoppelt sind, um einen Dampfkompressionskreis auszubilden; einen Elektromotor (170), der konfiguriert ist, um den Kompressor (110) anzutreiben; einen Inverter (280), der eine Vielzahl von Schaltelementen (285, 286, 287) umfasst, wobei der Inverter (280) konfiguriert ist, um durch den Betrieb der Schaltelemente (285, 286, 287) eine Ausgangsspannung zu dem Elektromotor (170) zuzuführen; einen Abwärmerückgewinnungskreis (180), der konfiguriert ist, um Abwärme von dem Inverter (280) zu einer ausgewählten Komponente des Systems (100) zu transferieren; und eine Steuereinrichtung (160), die konfiguriert ist, um in Antwort auf eine erfasste Temperatur des Systems (100) und ein Wärmeerzeugungskriterium zu ermitteln, ob zusätzliche Wärme des Inverters (280) erwünscht ist, und, in Antwort auf eine Bestimmung, dass zusätzliche Wärme erwünscht ist, die durch den Inverter (280) erzeugte Wärme zu erhöhen, indem die Anzahl der Schaltbefehle pro Zeiteinheit an den Inverter (280) geändert wird, wobei die zusätzliche Wärme des Inverters (280) durch ein zweites Arbeitsfluid zu dem zweiten Wärmetauscher (130) übertragen wird, um ein erstes Arbeitsfluid zu erwärmen, so dass ein Kühlmittelanteil des ersten Arbeitsfluids siedet.
System (100) gemäß Anspruch 1, wobei die Steuereinrichtung (160) konfiguriert ist, um die Anzahl von Schaltbefehlen pro Zeiteinheit zu variieren, indem die Schaltfrequenz eines PWM-Signals verändert wird.
System (100) gemäß Anspruch 1, wobei die Steuereinrichtung (160) konfiguriert ist, um die Anzahl von Schaltbefehlen pro Zeiteinheit zu variieren, indem zwischen einem kontinuierlichen PWM-Signal und einem diskontinuierlichen PWM-Signal gewechselt wird.
System (100) gemäß Anspruch 1, wobei das erste Arbeitsfluid des Dampfkompressionskreises ein Kühlmittel und ein Öl umfasst; und wobei der Abwärmerückgewinnungskreis (180) strukturiert ist, um Wärme von dem Inverter (280) derart zu transferieren, dass das Kühlmittel des ersten Arbeitsfluids von dem Öl abgeschieden wird.
System (100) gemäß Anspruch 1, wobei der Abwärmerückgewinnungskreis (180) konfiguriert ist, um Wärme mit einem Kompressorschmieröl auszutauschen.
System (100) gemäß Anspruch 1, wobei die ausgewählte Komponente eine Ansaugleitung des Kompressors (110) ist, und wobei der Zustand eine Temperatur eines Kühlmittels in der Ansaugleitung umfasst.
System (100) gemäß Anspruch 1, weiterhin umfassend einen Umkehrmechanismus (140), der betreibbar ist, um die Strömungsrichtung eines Kühlmittels in dem Dampfkompressionskreis umzukehren.
System (100) gemäß Anspruch 7, wobei die ausgewählte Komponente der erste und/oder der zweite Wärmetauscher (120, 130) ist, und wobei der Zustand die Umkehrung der Strömungsrichtung umfasst.
System (100) gemäß Anspruch 1, weiterhin umfassend einen Temperatursensor (322, 326, 328), der konfiguriert ist, um eine Invertertemperatur zu umfassen; und wobei das Inverterbetriebsmodul (280) weiterhin strukturiert ist, um die Anzahl von Schaltbefehlen pro Zeiteinheit in Reaktion darauf zu verringern, dass die Invertertemperatur größer als eine Referenztemperatur ist.
System (100), umfassend: einen Kühlmittelkreislauf, der einen Kompressor (110), einen Verflüssiger (120), ein Entspannungsmittel (125) und einen Verdampfer (130) umfasst; einen Motor (170), der konfiguriert ist, um den Kompressor (110) anzutreiben; einen variablen Frequenzantrieb (155, 200), der einen Inverter (280) umfasst, der konfiguriert ist, um den Motor (170) anzutreiben; einen Kühlkreis (180), der konfiguriert ist, um Wärme aufzunehmen, die durch den Betrieb des Inverters (280) erzeugt wird; eine Steuereinrichtung (160), die konfiguriert ist, um dem Inverter Schaltbefehle zuzuführen; wobei die Steuereinrichtung (160) konfiguriert ist, um in Antwort auf eine erfasste Temperatur des Systems (100) und ein Wärmeerzeugungskriterium zu ermitteln, ob zusätzliche Wärme des Inverters (280) erwünscht ist, und, in Antwort auf eine Bestimmung, dass zusätzliche Wärme erwünscht ist, die durch den Inverter (280) erzeugte Wärme zu erhöhen, indem die Rate der Schaltbefehle an den Inverter (280) geändert wird, wobei die zusätzliche Wärme des Inverters (280) durch ein zweites Arbeitsfluid zu dem Verdampfer (130) übertragen wird, um ein erstes Arbeitsfluid zu erwärmen, so dass ein Kühlmittelanteil eines ersten Arbeitsfluids siedet.
System (100) gemäß Anspruch 10, wobei die Steuereinrichtung (160) konfiguriert ist, um die Rate der Schaltbefehle zu variieren, indem für eine vorbestimmte Zeit kein Schaltbefehl zugeführt wird.
System (100) gemäß Anspruch 10, wobei der Kühlkreis (180) weiterhin konfiguriert ist, um Wärme zu dem Kühlmittelkreislauf zwischen einem Kühlmitteleinlass des Verdampfers (130) und dem Kompressor (110) zu transferieren, und wobei das Wärmeerzeugungskriterium umfasst, dass eine Temperatur eines Arbeitsfluids zwischen dem Kühlmitteleinlass des Verdampfers (130) und dem Kompressor (110) niedriger als eine vorbestimmte Überhitzungstemperatur ist.
System (100) gemäß Anspruch 10, wobei der Kühlkreis (180) weiterhin konfiguriert ist, um Wärme zu dem Verdampfer (130) zu transferieren, und wobei das Wärmeerzeugunsgkriterium eine Erfassung von Frost an dem Verdampfer (130) umfasst.
System (100) gemäß Anspruch 10, weiterhin umfassend eine Ölleitung, die konfiguriert ist, um Öl zu dem Kompressor (110) zuzuführen, und wobei der Kühlkreis (180) weiter konfiguriert ist, um Wärme zu der Ölleitung zu transferieren.
Verfahren (400), umfassend: Bereitstellen (402) eines Impulsbreitenmodulations-(PWM)-Musters für einen Inverter, wobei das PWM-Muster zwischen einem ersten Signalbetrag und einem zweiten Signalbetrag geschaltet wird, der größer als der erste Signalbetrag ist; Betreiben des Inverters auf der Grundlage des PWM-Musters, um eine Spannungsabgabe zum Antreiben eines Motors zuzuführen, wobei Wärme als ein Abfallprodukt des Betriebs des Inverters erzeugt wird, und wobei der Betrag an erzeugter Wärme mit der Anzahl von Schaltvorgängen zwischen dem ersten Signalbetrag und dem zweiten Signalbetrag korreliert ist; Antreiben eines Kompressors eines Kühlsystems mit dem Motor, wobei das Kühlsystem einen Kompressor, einen Verflüssiger und einen Verdampfer umfasst; Transferieren von Wärme zwischen dem Inverter und einer Komponente des Kühlsystems unter Verwendung eines Wärmetransferkreises, der thermisch mit dem Inverter und der Komponente gekoppelt ist; Bestimmen (406), in Antwort auf eine erfasste Temperatur des Systems und ein Wärmeerzeugungskriterium, ob zusätzliche Wärme des Inverters gewünscht ist, und in Antwort auf eine Bestimmung, dass zusätzliche Wärme erwünscht ist, Erhöhen (408) der durch den Inverter erzeugten Wärme, indem die Rate der Schaltbefehle an den Inverter geändert wird, wobei die zusätzliche Wärme des Inverters durch ein zweites Arbeitsfluid an einen Verdampfer übertragen wird, um ein erstes Arbeitsfluid zu erwärmen, so dass ein Kühlmittelanteil des ersten Arbeitsfluids siedet.
Verfahren (400) gemäß Anspruch 15, weiterhin umfassend ein Bestimmen (410), ob Wärme bei der Komponente nicht länger erwünscht ist, und ein Beenden des Transferierens von Wärme auf der Grundlage des Bestimmens.
Verfahren (400) gemäß Anspruch 15, wobei die Komponente den Verdampfer umfasst, das Transferieren von Wärme zwischen dem Inverter und dem Verdampfer ein Arbeitsfluid innerhalb des Verdampfers erwärmt und das Arbeitsfluid ein Kühlmittel und ein Schmiermittel umfasst.
Verfahren (400) gemäß Anspruch 17, weiterhin umfassend ein Abscheiden des Schmiermittels von dem Kühlmittel, indem das Kühlmittel mit der transferierten Wärme zum Sieden gebracht und das Schmiermittel zu dem Kompressor zurückgeführt wird.
Verfahren (400) gemäß Anspruch 15, weiterhin umfassend ein Bestimmen (410), ob weniger Wärmeerzeugung erwünscht ist, und ein Modifizieren (412) des PWM-Musters in Reaktion auf das Bestimmen derart, dass das PWM-Muster weniger häufig zwischen dem ersten Signalbetrag und dem zweiten Signalbetrag geschaltet wird.
Verfahren (400) gemäß Anspruch 19, wobei das Modifizieren des PWM-Musters ein Bereitstellen von lediglich einem des ersten und zweiten Signalbetrags zu einem vorbestimmten Zeitpunkt entsprechend einem Spitzenwert und einem Nulldurchgang eines Stromsignalverlaufs in einem Motors für eine vorbestimmte Dauer von zumindest 10% einer Periode des Stromsignalverlaufs umfasst.
Verfahren (400) gemäß Anspruch 20, wobei der Stromsignalverlauf einen synthetisierten Sinussignalverlauf umfasst.
Verfahren (400) gemäß Anspruch 19, wobei das Bestimmen (410), ob weniger Wärmeerzeugung erwünscht ist, ein Bestimmen umfasst, ob eine Temperatur des Inverters höher als eine Schwelltemperatur ist.