DE112017004061T5

DE112017004061T5 - Kältemittelverdichteranordnungen

Info

Publication number: DE112017004061T5
Application number: DE112017004061.2T
Authority: DE
Inventors: Lin Sun; Huai Yu Lin
Original assignee: Danfoss AS
Current assignee: Danfoss AS
Priority date: 2016-08-12
Filing date: 2017-03-06
Publication date: 2019-04-25
Also published as: WO2018031071A1; US11088651B2; US20200313599A1; CN109791005A

Abstract

Verdichter in einem Kältemittelkreislauf werden von Frequenzumrichtern angetrieben. Die Frequenzumrichter sind so eingerichtet, dass sie Strom von einer Wechselstromquelle in verschiedenen Phasen relativ zueinander benötigen, derart, dass wenigstens eine Stromoberschwingungsfrequenz an der Wechselstromquelle ausgelöscht wird.

Description

VERWANDTE ANMELDUNGEN
Diese Anmeldung beansprucht den Vorteil der am 12. August 2016 eingereichten vorläufigen US-Anmeldung Nr. 62/374,193 , die in ihrer Gesamtheit durch Bezugnahme hierin aufgenommen ist.
HINTERGRUND
Kältemittelverdichter werden dazu verwendet, ein Kältemittel in einer Kältemaschine über einen Kältemittelkreislauf zirkulieren zu lassen. Kältemittelkreisläufe weisen bekanntlich einen Kondensator, eine Expansionsvorrichtung und einen Verdampfer auf. Bei vielen Kältemaschinen sind Motoren von Kältemittelverdichtern an Frequenzumrichter (VFDs (variable frequency drives)) angeschlossen. Bei Frequenzumrichtern werden Gleichrichter eingesetzt, um ankommenden Wechselstrom in Gleichstrom umzuwandeln. Der Gleichstrom wird dann von einem Wechselrichter zurück in Wechselstrom umgewandelt und mit einer von der Anwendung benötigten Geschwindigkeit/Frequenz zu einem Motor geleitet. Bei einem Frequenzumrichter handelt es sich um eine nichtlineare Last für die Stromquelle, die eine Oberschwingungsverzerrung an der Quelle erzeugt. Oberschwingungen verursachen bekanntlich mehrere Probleme in elektrischen Systemen, darunter Verluste, schlechter Leistungsfaktor, übermäßige Erwärmung, vorzeitiger Bauteilausfall und Kommunikationsstörungen.
Ein üblicher Gleichrichter zum Einsatz bei Frequenzumrichtern hat eine Anordnung von sechs Dioden. Frequenzumrichter mit einem solchen Gleichrichter werden üblicherweise als „Sechs-Puls-Frequenzumrichter“ bezeichnet. Zur Abschwächung der Oberschwingungsverzerrung wurden Frequenzumrichter mit mehreren Gleichrichtern entwickelt. Bei Frequenzumrichtern mit mehreren Gleichrichtern weist jeder Gleichrichter typischerweise sechs Dioden auf. Frequenzumrichter mit zwei Gleichrichtern werden üblicherweise als „12-Puls-Frequenzumrichter“ bezeichnet, Frequenzumrichter mit drei Gleichrichtern werden üblicherweise als „18-Puls-Frequenzumrichter“ bezeichnet, und so weiter. Die mehreren Gleichrichter in solchen Frequenzumrichtern sind so ausgebildet, dass sie Strom über einen Transformator in verschiedenen Phasen relativ zueinander ziehen. Die mehreren Gleichrichter löschen einige Oberschwingungsfrequenzen aus und geben dem Quellenstrom eine näher an der Sinusform liegende Form als dem Strom von einem Sechs-Puls-Frequenzumrichter mit nur einem Gleichrichter.
KURZFASSUNG
Ein Kältemittelkreislauf gemäß einem beispielhaften Aspekt der vorliegenden Offenbarung weist unter anderem eine erste Gruppe von Frequenzumrichtern auf, die mindestens zwei Verdichter antreiben und so eingerichtet sind, dass sie Strom in verschiedenen Phasen relativ zueinander benötigen, derart, dass wenigstens eine Stromoberschwingungsfrequenz an einer Wechselstromquelle ausgelöscht wird.
Bei einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform des vorstehenden Kältemittelkreislaufs treibt ein erster Frequenzumrichter einen ersten Verdichter an und ist an eine erste Verdichterwicklung in einem Phasenschiebertransformator angeschlossen und treibt ein zweiter Frequenzumrichter einen zweiten Verdichter an und ist an eine zweite Verdichterwicklung in dem Phasenschiebertransformator angeschlossen. Die zweite Verdichterwicklung weist gegenüber der ersten Verdichterwicklung eine Phasenverschiebung von 30° auf. Die Wechselstromquelle ist an eine Quellenwicklung in dem Phasenschiebertransformator angeschlossen.
Bei einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform des vorstehenden Kältemittelkreislaufs treibt der erste Frequenzumrichter einen ersten Verdichter an und ist an eine erste Verdichterwicklung in einem Phasenschiebertransformator angeschlossen und treibt ein zweiter Frequenzumrichter einen zweiten Verdichter an und ist an eine zweite Verdichterwicklung in dem Phasenschiebertransformator angeschlossen, die gegenüber der ersten Verdichterwicklung eine Phasenverschiebung von 20° aufweist, und treibt ein dritter Frequenzumrichter einen dritten Verdichter an und ist an eine dritte Verdichterwicklung in dem Phasenschiebertransformator angeschlossen, die gegenüber der zweiten Verdichterwicklung eine Phasenverschiebung von 20° und gegenüber der ersten Verdichterwicklung eine Phasenverschiebung von 40° aufweist. Die Wechselstromquelle ist an eine Quellenwicklung in dem Phasenschiebertransformator angeschlossen.
Bei einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform des vorstehenden Kältemittelkreislaufs erhält wenigstens ein Frequenzumrichter, der Leistung von der Wechselstromquelle erhält, keine Leistung über einen Phasenschiebertransformator.
Eine weitere nicht einschränkende Ausführungsform des vorstehenden Kältemittelkreislaufs enthält genau zwei Frequenzumrichter.
Bei einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform des vorstehenden Kältemittelkreislaufs wird eine zweite Gruppe von Frequenzumrichtern von der Wechselstromquelle gespeist. Frequenzumrichter in der zweiten Gruppe von Frequenzumrichtern treiben wenigstens zwei Verdichter an und sind so eingerichtet, dass sie Strom in verschiedenen Phasen relativ zueinander benötigen, derart, dass wenigstens eine Stromoberschwingungsfrequenz an der Wechselstromquelle ausgelöscht wird.
Bei einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform des vorstehenden Kältemittelkreislaufs enthalten die erste Gruppe von Frequenzumrichtern und die zweite Gruppe von Frequenzumrichtern jeweils genau zwei Frequenzumrichter.
Bei einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform des vorstehenden Kältemittelkreislaufs enthalten die erste Gruppe von Frequenzumrichtern und die zweite Gruppe von Frequenzumrichtern jeweils genau drei Frequenzumrichter.
Bei einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform des vorstehenden Kältemittelkreislaufs enthält die erste Gruppe von Frequenzumrichtern weniger Frequenzumrichter als die zweite Gruppe von Frequenzumrichtern.
Bei einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform des vorstehenden Kältemittelkreislaufs enthält die erste Gruppe von Frequenzumrichtern genau zwei Frequenzumrichter.
Bei einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform des vorstehenden Kältemittelkreislaufs benötigen insgesamt fünf Frequenzumrichter Strom von der Wechselstromversorgung.
Eine Anordnung von Frequenzumrichtern gemäß einem beispielhaften Aspekt der Offenbarung umfasst einen ersten Frequenzumrichter, der so eingerichtet ist, dass er Leistung von einer Wechselstromquelle erhält, und einen zweiten Frequenzumrichter, der so eingerichtet ist, dass er Leistung von der Wechselstromquelle über einen Phasenschiebertransformator mit einer Phasenverschiebung gegenüber dem ersten Frequenzumrichter erhält. Die Phasenverschiebung löscht wenigstens eine Stromoberschwingungsfrequenz an der Wechselstromquelle aus. Der erste Frequenzumrichter erhält keine Leistung von der Wechselstromquelle über den Phasenschiebertransformator.
Bei einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform der vorstehenden Anordnung beträgt die Phasenverschiebung des zweiten Frequenzumrichters gegenüber dem ersten Frequenzumrichter 30°.
Bei einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform der vorstehenden Anordnung beträgt die Phasenverschiebung des zweiten Frequenzumrichters gegenüber dem ersten Frequenzumrichter 20°. Ein dritter Frequenzumrichter ist so eingerichtet, dass er Leistung von der Wechselstromquelle über den Phasenschiebertransformator mit einer Phasenverschiebung von 20° gegenüber dem ersten Frequenzumrichter und mit einer Phasenverschiebung von 40° gegenüber dem zweiten Frequenzumrichter erhält.
Bei einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform der vorstehenden Anordnung treiben die Frequenzumrichter Verdichter in einem Kältemittelkreislauf an.
Eine Anordnung von Frequenzumrichtern gemäß einem weiteren beispielhaften Aspekt der Offenbarung umfasst eine erste Gruppe von Frequenzumrichtern, die so eingerichtet sind, dass sie Strom über einen ersten Phasenschiebertransformator in verschiedenen Phasen relativ zueinander benötigen, derart, dass wenigstens eine Stromoberschwingungsfrequenz an einer Wechselstromquelle ausgelöscht wird, eine zweite Gruppe von Frequenzumrichtern, die so eingerichtet sind, dass sie Strom über einen zweiten Phasenschiebertransformator in verschiedenen Phasen relativ zueinander benötigen, derart, dass wenigstens eine Stromoberschwingungsfrequenz an der Wechselstromquelle ausgelöscht wird. Die zweite Gruppe von Frequenzumrichtern enthält mehr Frequenzumrichter als die erste Gruppe von Frequenzumrichtern.
Bei einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform der vorstehenden Anordnung treiben die Frequenzumrichter Verdichter in einem Kältemittelkreislauf an.
Bei einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform der vorstehenden Anordnung enthält die erste Gruppe von Frequenzumrichtern genau zwei Frequenzumrichter.
Bei einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform der vorstehenden Anordnung benötigen insgesamt fünf Frequenzumrichter Strom von einer Wechselstromversorgung.
Bei einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform der vorstehenden Anordnung benötigt die erste Gruppe von Frequenzumrichtern Strom mit einer relativen Phasenverschiebung von 30° zueinander. Die zweite Mehrzahl von Frequenzumrichtern enthält genau drei Frequenzumrichter. Die genau drei Frequenzumrichter umfassen einen ersten Frequenzumrichter, einen zweiten Frequenzumrichter, der so eingerichtet ist, dass er Strom mit einer Phasenverschiebung von 20° gegenüber dem ersten Frequenzumrichter benötigt, und einen dritten Frequenzumrichter, der so eingerichtet ist, dass er Strom mit einer Phasenverschiebung von 20° gegenüber dem zweiten Frequenzumrichter und mit einer Phasenverschiebung von 40° gegenüber dem zweiten Frequenzumrichter benötigt.
Figurenliste

1 ist eine schematische Darstellung eines Kältemittelkreislaufs.
2 ist eine Tabelle von Oberschwingungen, die von 6-, 12- und 18-Puls-Frequenzumrichtern erzeugt werden.
3A ist ein Diagramm einer Stromkurve aus einer Frequenzumrichteranwendung mit einem Gleichrichter.
3B ist ein Diagramm einer Stromkurve aus einer Frequenzumrichteranwendung mit zwei Gleichrichtern.
3C ist ein Diagramm einer Stromkurve aus einer Frequenzumrichteranwendung mit drei Gleichrichtern.
4 ist eine schematische Darstellung einer Frequenzumrichteranwendung gemäß einer ersten Ausführungsform.
5 ist ein Schaltplan der Frequenzumrichteranwendung gemäß der ersten Ausführungsform.
6 ist ein Schaltplan eines bekannten Zwölf-Puls-Frequenzumrichters.
7 ist eine schematische Darstellung einer Frequenzumrichteranwendung gemäß einer zweiten Ausführungsform.
8 ist ein Schaltplan der Frequenzumrichteranwendung gemäß der zweiten Ausführungsform.
9 ist eine schematische Darstellung einer Frequenzumrichteranwendung gemäß einer dritten Ausführungsform.
10A ist ein Schaltplan einer Anwendung mit vier Frequenzumrichtern.
10B ist eine schematische Darstellung der Anwendung mit vier Frequenzumrichtern.
11A ist ein Schaltplan einer Anwendung mit fünf Frequenzumrichtern.
11B ist eine schematische Darstellung der Anwendung mit fünf Frequenzumrichtern.
12A ist ein Schaltplan einer Anwendung mit sechs Frequenzumrichtern.
12B ist eine schematische Darstellung der Anwendung mit sechs Frequenzumrichtern.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
In 1 ist ein Kältemittelkühlsystem 11 dargestellt. Das Kältemittelsystem 11 weist einen Hauptkältemittelkreislauf bzw. -kreis 15 auf, der mit einem Verdichter 17, einem Kondensator 19, einem Verdampfer 21 und einer Expansionsvorrichtung 23 in Verbindung steht. Das Kältemittelsystem 11 kann zum Beispiel bei einer Kältemaschine zum Einsatz kommen. Es ist zu beachten, dass zwar ein bestimmtes Beispiel des Kältemittelsystems 11 gezeigt ist, diese Anmeldung sich aber auch auf andere Kältemittelsystemkonfigurationen erstreckt. Der Hauptkältemittelkreislauf 15 kann beispielsweise einen Economiser stromabwärts des Kondensators 19 und stromaufwärts der Expansionsvorrichtung 23 aufweisen.
Bei Verdichtern 17 sind Motoren häufig an Frequenzumrichter angeschlossen. Einzelne Kältemaschinen, Kältemittelsysteme 11 oder Kältemittelkreisläufe können mehrere Verdichter aufweisen. Ferner können mehrere Kältemaschinen, Kältemittelsysteme 11 oder Kältemittelkreisläufe Teil einer einzigen Anlage sein. Anlagen mit mehreren Kältemittelsystemen 11 schaffen einen Nutzen für kosteneffiziente Anordnungen, die in der Lage sind, Oberschwingungsverzerrung von mehreren Frequenzumrichtern in einer einzigen Anlage zu verringern.
2 ist eine Tabelle von Oberschwingungen in Strom, die vorhanden sind, wenn ein 6-Puls-, 12-Puls- bzw. 18-Puls-Frequenzumrichter gespeist wird. Alle Oberschwingungen sind vorhanden, wenn ein 6-Puls-Frequenzumrichter, der einen einzigen Gleichrichter aufweist, gespeist wird. Die Hälfte wird durch einen 12-Puls-Frequenzumrichter (mit zwei Gleichrichtern) ausgelöscht, und zwei Drittel werden durch einen 18-Puls-Frequenzumrichter (mit drei Gleichrichtern) ausgelöscht. Mit Zunahme der Anzahl der Gleichrichter führt das Auslöschen von Oberschwingungen zu einer Abnahme der Gesamtstromoberschwingungsverzerrung (THDI (total current harmonic distortion)). Diese Abnahme ist in den 3A, 3B und 3C auf andere Weise dargestellt. Die Wellenform 90 ist der Strombedarf von einer Anwendung mit einem einzigen Gleichrichter, die Wellenform 190 ist der Strombedarf von einer Anwendung mit zwei Gleichrichtern und die Wellenform 290 ist der Strombedarf von einer Anwendung mit drei Gleichrichtern. Mit zunehmender Anzahl der Gleichrichter und abnehmendem THDI tendieren die Wellenformen 90, 190, 290 näher in Richtung einer reinen Sinusform.
In 4 ist schematisch eine Frequenzumrichteranwendung 10 mit einem ersten Verdichter 12 und einem zweiten Verdichter 14 dargestellt. Ein Transformator 20 befindet sich zwischen den Verdichtern 12, 14 und einer Wechselstromquelle 28. Auf der Verdichterseite des Transformators 20 befinden sich eine erste Verdichterwicklung 22 und eine zweite Verdichterwicklung 24, die mit dem ersten Verdichter 12 bzw. dem zweiten Verdichter 14 verbunden sind. Die erste Verdichterwicklung 22 und die zweite Verdichterwicklung 24 sind relativ zueinander und zu einer Quellenwicklung 29 so gestaltet, dass der Gleichrichter des ersten Verdichters 12 Strom mit einer Phasenverschiebung von 30° gegenüber dem zweiten Verdichter 14 leitet. Aus Sicht der Quellenwicklung 29 sind es 12 Impulse, die pro Periode des Quellenstroms leiten, wie in 3B gezeigt. Der erste Verdichter 12 und der zweite Verdichter 14 werden in einer Kältemaschine 30 eingesetzt.
5 ist ein Schaltplan eines ersten Frequenzumrichters 32 und eines zweiten Frequenzumrichters 34 in der Anwendung 10. Der erste Frequenzumrichter 32 weist einen ersten Gleichrichter 42, eine erste Stromschiene 52 und einen ersten Wechselrichter 62 zur Impulsgabe für einen ersten Motor 72 auf. Ebenso weist der zweite Frequenzumrichter 34 einen zweiten Gleichrichter 44, eine zweite Stromschiene 54 und einen zweiten Wechselrichter 64 zur Impulsgabe für einen zweiten Motor 74 auf.
6 ist ein Schaltplan eines bekannten 12-Puls-Frequenzumrichters 132. Der bekannte 12-Puls-Frequenzumrichter 132 empfängt Leistung über einen Transformator 120 von einer Wechselstromquelle 128, die an eine Quellenwicklung 129 angeschlossen ist. Eine erste Sekundärwicklung 122 und eine zweite Sekundärwicklung 124 sind mit einem ersten Gleichrichter 142 bzw. einem zweiten Gleichrichter 144 verbunden und so ausgeführt, dass sie 30° voneinander entfernt liegen. Sowohl der erste Gleichrichter 142 als auch der zweite Gleichrichter 144 speisen eine einzige Stromschiene 152. Die Stromschiene 152 ist mit einem Wechselrichter 162 verbunden, der einen Motor 172 mit Impulsen beaufschlagt.
Wie aus den 5 und 6 ersichtlich ist, ist die Anwendung 10 mit einem ersten 6-Puls-Frequenzumrichter 32 und einem zweiten 6-Puls-Frequenzumrichter 34 hinsichtlich der entstehenden Gesamtoberschwingungsverzerrung äquivalent zu einer Anwendung 110 mit einem einzigen relativ teuren 12-Puls-Frequenzumrichter 132. Die Anwendung 10 treibt zwei Verdichter mit einem Transformator und 12 Dioden als Gleichrichter an, aber der 12-Puls-Frequenzumrichter 132 aus 6 treibt nur einen Verdichter an.
Eine Frequenzumrichteranwendung 210 gemäß einer weiteren Ausführungsform ist schematisch in 7 gezeigt. Die Frequenzumrichteranwendung 210 weist einen ersten Verdichter 212, einen zweiten Verdichter 214 und einen dritten Verdichter 216 auf, die eine Leistung über einen Transformator 220 von einer Wechselstromquelle 228 erhalten, die mit einer Quellenwicklung 229 verbunden ist. Die Verdichter 212, 214, 216 werden in einer Kältemaschine 230 verwendet. Der erste Verdichter 212, der zweite Verdichter 214 und der dritte Verdichter 216 sind mit einer ersten Verdichterwicklung 222, einer zweiten Verdichterwicklung 224 bzw. einer dritten Verdichterwicklung 226 verbunden. Die erste Verdichterwicklung 222 und die dritte Verdichterwicklung 226 sind gegenüber der zweiten Verdichterwicklung 224 um 20° in entgegengesetzte Richtungen verschoben. Die erste Verdichterwicklung 222 und die dritte Verdichterwicklung 226 liegen insgesamt 40° voneinander entfernt. Die Phasenverschiebungen zwischen der ersten Verdichterwicklung 222, der zweiten Verdichterwicklung 224 und der dritten Verdichterwicklung 226 führen zu einem Gesamtstrombedarf, der dem in 3C ähnlich ist. Bei der Anwendung 210 mit drei Verdichtern 212, 214, 216 wird eine Oberschwingungsauslöschung erzielt, die zu einer Anwendung mit einem 18-Puls-Frequenzumrichter nach den gleichen Prinzipien äquivalent ist, durch die die Anwendung 10 mit zwei Verdichtern 12, 14 eine Oberschwingungsauslöschung erzielt, die zu der Anwendung 110 mit einem 12-Puls-Frequenzumrichter 132 äquivalent ist. Da 18-Puls-Frequenzumrichter noch größer, teurer und weniger zuverlässig sind als 12-Puls-Frequenzumrichter, kann diese Anwendung 210 eine sehr effiziente Lösung zur Oberschwingungsauslöschung sein, wenn 6-Puls-Frequenzumrichter bei den Verdichtern 212, 214, 216 verwendet werden.
8 ist ein Schaltplan eines ersten Frequenzumrichters 232, eines zweiten Frequenzumrichters 234 und eines dritten Frequenzumrichters 236 bei der Anwendung 210 mit drei Verdichtern 212, 214, 216. Der erste, der zweite und der dritte Frequenzumrichter 232, 234, 236 enthalten jeweils einen entsprechenden ersten, zweiten bzw. dritten Gleichrichter 242, 244, 246, eine Stromschiene 252, 254 bzw. 256 und einen Wechselrichter 262, 264 bzw. 266 zur Beaufschlagung eines entsprechenden ersten, zweiten bzw. dritten Motors 272, 274, 276 mit Impulsen. Es sind zwar nur Ausführungsformen mit bis zu drei Frequenzumrichtern 232, 234, 236 gezeigt, die Strom über einen einzigen Transformator 220 ziehen, es sollte jedoch klar sein, dass eine Frequenzumrichteranwendung mehr als drei Frequenzumrichter aufweisen könnte, die Strom über einen einzigen Transformator mit entsprechenden Phasenverschiebungen zueinander ziehen, ohne dass vom Umfang der Erfindung abgewichen wird.
Eine Frequenzumrichteranwendung 310 gemäß einer weiteren Ausführungsform ist in 9 schematisch gezeigt. Die Frequenzumrichteranwendung 310 weist einen ersten Verdichter 312 und einen zweiten Verdichter 314 auf, die in einer Kältemaschine 330 eingesetzt werden. Der erste Verdichter 312 ist direkt an eine Wechselstromquelle 328 und eine Primärwicklung 329 eines Transformators 320 angeschlossen. Der zweite Verdichter 314 ist mit einer Sekundärwicklung 324 verbunden, die eine Phasenverschiebung von 30° gegenüber der Primärwicklung 329 aufweist. Diese Anwendung 310 ist eine weitere Möglichkeit, eine Oberschwingungsauslöschung zu erzielen, die der Anwendung 10 mit zwei Verdichtern 12, 14 entspricht, die Leistung über einen Transformator 20 erhalten, wie in 4 gezeigt. Obwohl bei der in 9 gezeigten Ausführungsform der erste Verdichter 312 direkt an die Wechselstromquelle 328 angeschlossen ist und nur der zweite Verdichter 314 Leistung über den Transformator 320 mit einer Phasenverschiebung von 30° erhält, sollte es klar sein, dass mehr Verdichter Leistung mit entsprechenden Phasenverschiebungen über den Transformator 320 erhalten könnten, ohne vom Umfang der Offenbarung abzuweichen. Im Vergleich zum Transformator 20 der Anwendung 10 weist der Transformator 320 weniger Wicklungen auf und ist daher kostengünstiger.
10A ist ein Schaltplan für eine Anwendung mit vier Frequenzumrichtern 32, 34, die aus zwei Anordnungen von jeweils zwei Frequenzumrichtern 32, 34 aufgebaut sind. Die in 10A gezeigte Anwendung weist eine relativ hohe Leistungsfähigkeit auf, während die THDI-Verringerung vergleichbar mit einer einzigen Anordnung 10 mit zwei Umrichtern aufrechterhalten wird. Wie in 10B schematisch gezeigt, kann diese Konfiguration von Frequenzumrichtern 32, 34 in einer oder mehreren Kältemaschinen 30 verwendet werden. Der Ansatz, bei dem mehrere Gruppen zur Oberschwingungsauslöschung in einer einzigen Anwendung eingesetzt werden, kann entsprechend den Anforderungen der Anwendung extrapoliert werden. Beispielsweise ist in 11A gezeigt, wie eine Anwendung mit fünf Frequenzumrichtern 32, 34, 232, 234, 236 mit einer Anordnung von zwei Frequenzumrichtern 32, 34 erreicht werden kann, die in Verbindung mit einer Anordnung von drei Frequenzumrichtern 232, 234, 236 implementiert ist. In 11B ist die Anwendung mit fünf Frequenzumrichtern, bei den Kältemaschinen 30, 230 angewendet, schematisch gezeigt. 12A zeigt ein weiteres Beispiel, bei dem zwei Anordnungen von drei Frequenzumrichtern 232, 234, 236 zusammen in einer Anwendung mit insgesamt sechs Frequenzumrichtern 232, 234, 236 verwendet werden. Wie bei den anderen Konfigurationen kann eine Konfiguration mit zwei Anordnungen von drei Frequenzumrichtern auf Kältemaschinen 230 angewendet werden, wie in 12B schematisch gezeigt. Es werden Anwendungen mit noch mehr Frequenzumrichtern in Betracht gezogen. Beispielsweise könnte eine Anwendung aus mehr als zwei kleineren Anordnungen aufgebaut werden. Bei einem weiteren Beispiel könnte eine Anwendung kleinere Anordnungen mit mehr als drei Frequenzumrichtern enthalten, die Strom über einen einzigen Transformator ziehen.
Wie oben erläutert, werden bei den Anwendungen 10, 210, 310 mehrere 6-Puls-Frequenzumrichter verwendet, um eine Oberschwingungsauslöschung zu erzielen, die mit einzelnen Frequenzumrichtern mit mehreren Gleichrichtern vergleichbar ist. Die Oberschwingungsauslöschung ist wichtig für Anlagen, bei denen mehrere Frequenzumrichter erforderlich sind, da die Auswirkungen der Oberschwingungen mit der Anzahl der Umrichter zunehmen. Mit zunehmender Anzahl von Gleichrichtern in einem einzelnen Frequenzumrichter wird dieser Frequenzumrichter größer und teurer und bietet eine weniger zuverlässige Leistung. Von daher können Anlagen, die mehrere Frequenzumrichter erfordern, erhebliche Vorteile daraus ziehen, dass mehrere 6-Puls-Frequenzumrichter wie oben beschrieben angeordnet werden, anstatt Frequenzumrichter mit mehreren Gleichrichtern zu verwenden.
Die verschiedenen Beispiele weisen zwar die in den Darstellungen gezeigten bestimmten Komponenten auf, Ausführungsformen dieser Offenbarung sind jedoch nicht auf diese bestimmten Kombinationen beschränkt. Es ist möglich, einige der Komponenten oder Merkmale aus einem der Beispiele in Kombination mit Merkmalen oder Komponenten aus einem anderen der Beispiele zu verwenden.
Dem Fachmann ist klar, dass die oben beschriebenen Ausführungsformen beispielhaft und nicht einschränkend sind. Änderungen dieser Offenbarung fallen also in den Umfang der Ansprüche. Dementsprechend sollten die folgenden Ansprüche studiert werden, um ihren wahren Umfang und Inhalt festzustellen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 62374193 [0001]

Claims

Kältemittelkreislauf mit: einer ersten Mehrzahl von Frequenzumrichtern, die mindestens zwei Verdichter antreiben und so eingerichtet sind, dass sie Strom in verschiedenen Phasen relativ zueinander benötigen, derart, dass wenigstens eine Stromoberschwingungsfrequenz an einer Wechselstromquelle ausgelöscht wird.
Kältemittelkreislauf nach Anspruch 1, bei dem: ein erster Frequenzumrichter einen ersten Verdichter antreibt und an eine erste Verdichterwicklung in einem Phasenschiebertransformator angeschlossen ist, ein zweiter Frequenzumrichter einen zweiten Verdichter antreibt und an eine zweite Verdichterwicklung in dem Phasenschiebertransformator angeschlossen ist, wobei die zweite Verdichterwicklung gegenüber der ersten Verdichterwicklung eine Phasenverschiebung von 30° aufweist, und die Wechselstromquelle an eine Quellenwicklung in dem Phasenschiebertransformator angeschlossen ist.
Kältemittelkreislauf nach Anspruch 1, bei dem: ein erster Frequenzumrichter einen ersten Verdichter antreibt und an eine erste Verdichterwicklung in einem Phasenschiebertransformator angeschlossen ist, ein zweiter Frequenzumrichter einen zweiten Verdichter antreibt und an eine zweite Verdichterwicklung in dem Phasenschiebertransformator angeschlossen ist, wobei die zweite Verdichterwicklung gegenüber der ersten Verdichterwicklung eine Phasenverschiebung von 20° aufweist, ein dritter Frequenzumrichter einen dritten Verdichter antreibt und an eine dritte Verdichterwicklung in dem Phasenschiebertransformator angeschlossen ist, wobei die dritte Verdichterwicklung gegenüber der zweiten Verdichterwicklung eine Phasenverschiebung von 20° und gegenüber der ersten Verdichterwicklung eine Phasenverschiebung von 40° aufweist, und die Wechselstromquelle an eine Quellenwicklung in dem Phasenschiebertransformator angeschlossen ist.
Kältemittelkreislauf nach Anspruch 1, bei dem wenigstens ein Frequenzumrichter in den mehreren Frequenzumrichtern, der Leistung von der Wechselstromquelle erhält, keine Leistung über einen Phasenschiebertransformator erhält.
Kältemittelkreislauf nach Anspruch 4, bei dem die mehreren Frequenzumrichter genau zwei Frequenzumrichter enthalten.
Kältemittelkreislauf nach Anspruch 1, bei dem: eine zweite Mehrzahl von Frequenzumrichtern von der Wechselstromquelle gespeist wird; und Frequenzumrichter in der zweiten Mehrzahl von Frequenzumrichtern wenigstens zwei Verdichter antreiben und so eingerichtet sind, dass sie Strom in verschiedenen Phasen relativ zueinander benötigen, derart, dass wenigstens eine Stromoberschwingungsfrequenz an der Wechselstromquelle ausgelöscht wird.
Kältemittelkreislauf nach Anspruch 6, bei dem die erste Mehrzahl von Frequenzumrichtern und die zweite Mehrzahl von Frequenzumrichtern jeweils genau zwei Frequenzumrichter enthalten.
Kältemittelkreislauf nach Anspruch 6, bei dem die erste Mehrzahl von Frequenzumrichtern und die zweite Mehrzahl von Frequenzumrichtern jeweils genau drei Frequenzumrichter enthalten.
Kältemittelkreislauf nach Anspruch 6, bei dem die erste Mehrzahl von Frequenzumrichtern weniger Frequenzumrichter als die zweite Mehrzahl von Frequenzumrichtern enthält.
Kältemittelkreislauf nach Anspruch 9, bei dem die erste Mehrzahl von Frequenzumrichtern genau zwei Frequenzumrichter enthält.
Kältemittelkreislauf nach Anspruch 10, bei dem eine Gesamtanzahl von Frequenzumrichtern, die Strom von der Wechselstromversorgung benötigen, fünf beträgt.
Anordnung von Frequenzumrichtern mit: einem ersten Frequenzumrichter, der so eingerichtet ist, dass er Leistung von einer Wechselstromquelle erhält, einem zweiten Frequenzumrichter, der so eingerichtet ist, dass er Leistung von der Wechselstromquelle über einen Phasenschiebertransformator mit einer Phasenverschiebung gegenüber dem ersten Frequenzumrichter erhält, wobei die Phasenverschiebung wenigstens eine Stromoberschwingungsfrequenz an der Wechselstromquelle auslöscht, und wobei der erste Frequenzumrichter keine Leistung von der Wechselstromquelle über den Phasenschiebertransformator erhält.
Anordnung von Frequenzumrichtern nach Anspruch 12, bei der die Phasenverschiebung des zweiten Frequenzumrichters gegenüber dem ersten Frequenzumrichter 30° beträgt.
Anordnung von Frequenzumrichtern nach Anspruch 12, bei der: die Phasenverschiebung des zweiten Frequenzumrichters gegenüber dem ersten Frequenzumrichter 20° beträgt und ein dritter Frequenzumrichter so eingerichtet ist, dass er Leistung von der Wechselstromquelle über den Phasenschiebertransformator mit einer Phasenverschiebung von 20° gegenüber dem ersten Frequenzumrichter und mit einer Phasenverschiebung von 40° gegenüber dem zweiten Frequenzumrichter erhält.
Anordnung von Frequenzumrichtern nach Anspruch 12, bei der die Frequenzumrichter Verdichter in einem Kältemittelkreislauf antreiben.
Anordnung von Frequenzumrichtern mit: einer ersten Mehrzahl von Frequenzumrichtern, die so eingerichtet sind, dass sie Strom über einen ersten Phasenschiebertransformator in verschiedenen Phasen relativ zueinander benötigen, derart, dass wenigstens eine Stromoberschwingungsfrequenz an einer Wechselstromquelle ausgelöscht wird, und einer zweiten Mehrzahl von Frequenzumrichtern, die so eingerichtet sind, dass sie Strom über einen zweiten Phasenschiebertransformator in verschiedenen Phasen relativ zueinander benötigen, derart, dass wenigstens eine Stromoberschwingungsfrequenz an der Wechselstromquelle ausgelöscht wird, wobei die zweite Mehrzahl von Frequenzumrichtern mehr Frequenzumrichter als die erste Mehrzahl von Frequenzumrichtern enthält.
Anordnung von Frequenzumrichtern nach Anspruch 16, bei der die Frequenzumrichter Verdichter in einem Kältemittelkreislauf antreiben.
Anordnung von Frequenzumrichtern nach Anspruch 16, bei der die erste Mehrzahl von Frequenzumrichtern genau zwei Frequenzumrichter enthält.
Anordnung von Frequenzumrichtern nach Anspruch 18, bei der eine Gesamtanzahl von Frequenzumrichtern, die Strom von der Wechselstromversorgung benötigen, fünf beträgt.
Anordnung von Frequenzumrichtern nach Anspruch 19, bei der: die erste Mehrzahl von Frequenzumrichtern Strom mit einer relativen Phasenverschiebung von 30° zueinander benötigt und die zweite Mehrzahl von Frequenzumrichtern genau drei Frequenzumrichter enthält, wobei die genau drei Frequenzumrichter Folgendes umfassen: einen ersten Frequenzumrichter, einen zweiten Frequenzumrichter, der so eingerichtet ist, dass er Strom mit einer Phasenverschiebung von 20° gegenüber dem ersten Frequenzumrichter benötigt, und einen dritten Frequenzumrichter, der so eingerichtet ist, dass er Strom mit einer Phasenverschiebung von 20° gegenüber dem zweiten Frequenzumrichter und mit einer Phasenverschiebung von 40° gegenüber dem zweiten Frequenzumrichter benötigt.