JP2008541683A - 冷却システム用の可変速駆動 - Google Patents

冷却システム用の可変速駆動 Download PDF

Info

Publication number
JP2008541683A
JP2008541683A JP2008510285A JP2008510285A JP2008541683A JP 2008541683 A JP2008541683 A JP 2008541683A JP 2008510285 A JP2008510285 A JP 2008510285A JP 2008510285 A JP2008510285 A JP 2008510285A JP 2008541683 A JP2008541683 A JP 2008541683A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
voltage
input
motor
boosted
power
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2008510285A
Other languages
English (en)
Inventor
ジャドリック,アイヴァン
シュネツカ,ハロルド・アール
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
York International Corp
Original Assignee
York International Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by York International Corp filed Critical York International Corp
Publication of JP2008541683A publication Critical patent/JP2008541683A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P1/00Arrangements for starting electric motors or dynamo-electric converters
    • H02P1/16Arrangements for starting electric motors or dynamo-electric converters for starting dynamo-electric motors or dynamo-electric converters
    • H02P1/46Arrangements for starting electric motors or dynamo-electric converters for starting dynamo-electric motors or dynamo-electric converters for starting an individual synchronous motor
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P27/00Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
    • H02P27/04Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage
    • H02P27/06Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters
    • H02P27/08Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters with pulse width modulation
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60HARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00421Driving arrangements for parts of a vehicle air-conditioning
    • B60H1/00428Driving arrangements for parts of a vehicle air-conditioning electric
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P2201/00Indexing scheme relating to controlling arrangements characterised by the converter used
    • H02P2201/09Boost converter, i.e. DC-DC step up converter increasing the voltage between the supply and the inverter driving the motor
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/80Technologies aiming to reduce greenhouse gasses emissions common to all road transportation technologies
    • Y02T10/88Optimized components or subsystems, e.g. lighting, actively controlled glasses

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

昇圧コンバータを備える可変速駆動装置が、誘導電動機によって駆動される冷却システム用に提供される。昇圧コンバータは、ダイオードまたはサイリスタ整流器と、その後に続く昇圧直流/直流コンバータまたは三相パルス幅変調昇圧コンバータとすることができる。昇圧コンバータは、昇圧された電圧を直流リンクに供給し、それにより昇圧された電圧が、可変速駆動装置のインバータによって誘導電動機に印加される。

Description

本発明は一般に、冷却システム用の可変速駆動装置に関する。より詳細には、本発明は、可変速冷却システム用の、昇圧能力を備えた可変速駆動装置に関する。
過去には、冷却システム内の圧縮機を駆動するための電動機は、電動機が作動されている施設の電力分配システムから利用できる標準的線間(主)電圧および周波数で動作するように設計されていた。線間電圧および周波数の使用により、一般に、電動機が電動機への入力周波数に基づく1つの動作速度に制限される結果、圧縮機の容量を変調させるオプションが、入口案内羽根や滑り弁などのより効率的でない機械的装置に制限されていた。さらに、電動機の動作速度が圧縮機の所望の動作速度に等しくない場合、圧縮機の所望の動作速度を得るために、「ステップアップ」または「ステップダウン」歯車ボックスが電動機と圧縮機の間に挿入されていた。
次に、冷却システムの電動機に供給される周波数および電圧を変化させることができる可変速駆動装置(VSD)が開発された。電動機への入力周波数および電圧を変化させるこの機能により、冷却システムの対応する圧縮機に、可変出力速度を供給することができる電動機がもたらされた。電動機(および圧縮機)が可変速動作することによって、全負荷設計速度よりも低い速度での動作が望まれる、圧縮機に部分負荷がかかっている間に生ずる効率を、冷却システムが利用することが可能になった。可変速駆動装置の使用は、三相電力線から直接動作することができる以前の電動機、例えば誘導電動機または同期電動機に加えて、冷却システム内に電動機自体の電子駆動装置を必要とする他のタイプの電動機の使用も可能にした。
従来の誘導電動機型VSDの1つの制限は、VSDからの基本出力電圧の大きさが、過剰量の高調波電圧を作り出さずに、VSDへの入力、すなわち電力会社の線間電圧の大きさよりも大きくなり得ないことであった。基本波出力電圧のこの制限は、VSDの整流器が、VSDに供給される線間交流電圧の実効(rms)値の約1.3倍に等しい大きさの直流電圧しかもたらさないために生じていた。可変速駆動装置の出力電圧のこうした制限は、一定のボルト/ヘルツ比動作(定磁束動作としても知られる)が必要であった場合、従来型の誘導電動機の最大速度を、線間電圧で作動される電動機の速度に相当する速度に制限する。電動機の定格レベルのトルクを発揮するためには、従来型の誘導電動機に一定のボルト/ヘルツ比動作が必要である。したがって、より高い圧縮機速度を得るためには、「ステップアップ」歯車構成を電動機と圧縮機の間に組み込み、圧縮機を駆動する電動機の出力回転速度を増大させなければならなかった。あるいは、より低い定格電圧の電動機を、その定格電圧および周波数を超える電圧および/または周波数で動作させることも、電動機がそうした高速動作に付随する回転力に耐えられることを条件としてあり得た。
従来の誘導電動機型VSDは、それが入力線間電圧上の一時的なサグに耐えるのを可能にするライドスルー能力を提供するその能力の点でも限られている。全速動作時、入力線間電圧サグは、VSDのコンバータが入力線間電圧サグを補償するための手段を含まないので、VSDの出力電圧に対してほぼすぐに反映されていた。したがって、最大に近い速度で動作する際に数秒のそうした一時的な電圧サグに耐える能力は、VSDの出力電圧が直流リンク電圧、したがって入力電圧の大きさに依存するため、限られていた。
さらに、VSDからの出力電圧のこうした制限は、冷却システム内の高速誘導電動機の動作効率も制限していた。より速い圧縮機速度を「ステップアップ」歯車構成なしで得るために使用される高速電動機は、最大動作速度時に減少した最大動作電圧が得られる場合に効率が良く、コスト効果の高い電動機を設計することがより困難であるため、制限されていた。
したがって、ライドスルー能力が改善され、また冷却システム内の高速誘導電動機の、コスト効果が高く、効率的で、実施が容易な動作をもたらすことができる、電動機用の可変速駆動装置が必要とされている。
動作電圧の定格が公称の入力線間固定交流電圧を超えると定められた電動機を駆動することができる可変速駆動装置も、必要とされている。
本発明の一実施形態は、冷却システムの圧縮機用の駆動システムを対象とする。駆動システムは、可変速駆動装置および電動機を有する。可変速駆動装置は、固定交流入力電圧の入力交流電圧を受け取って、可変電圧および可変周波数の出力交流電力をもたらすように構成される。可変速駆動装置は、入力交流電圧をもたらす交流電源に接続されたコンバータ段と、コンバータ段に接続された直流リンクと、直流リンクに接続されたインバータ段とを含む。コンバータ段は、入力交流電圧を昇圧された直流電圧に変換するように構成される。直流リンクは、昇圧された直流電圧をフィルタリングするように、またコンバータ段からのエネルギーを蓄積するように構成される。インバータ段は、直流リンクからの昇圧された直流電圧を、可変電圧および可変周波数を有する出力交流電力に変換するように構成される。電動機、好ましくは誘導電動機は、インバータ段に接続されて、インバータ段の出力によって給電される。電動機は、冷却システムの圧縮機に給電するように圧縮機に接続可能である。コンバータは、入力交流電圧にサグが発生している間に、昇圧された直流電圧レベルを維持することによって、ライドスルー能力を提供するように構成される。
本発明の一利点は、電動機と圧縮機の間に歯車を不要にすることによる、システム効率の増大および潜在的なコスト低減である。
本発明の別の利点は、電動機およびインバータの損失の低減である。
本発明の別の利点は、冷却システムの信頼性の改善である。
本発明の別の利点は、可変速駆動装置内の入力電力品質の改善である。
本発明の別の利点は、可変速駆動装置が、入力電圧サグの発生中に改善されたライドスルー能力を有することである。
本発明の他の特徴および利点は、本発明の原理を例として示す添付の図面と併せて、以下の好ましい実施形態のより詳細な説明から明らかとなるであろう。
可能な限りどんな場合でも、同じ参照番号が、同じまたは同様の部分を参照するために図面全体を通じて使用される。
図1は、本発明のシステム構成の全体を示す。交流電源102が、交流電力を可変速駆動装置(VSD)104に供給し、VSD104は、交流電力を電動機106に供給する。本発明の別の実施形態では、VSD104は2つ以上の電動機に給電することができる。電動機106は、好ましくは、冷凍または冷却システムの対応する圧縮機を駆動するために使用される(全体的に図3を参照されたい)。交流電源102は、単相または多相(例えば三相)の、固定電圧、固定周波数の交流電力を、ある場所にある交流送電網または分配システムからVSD104に供給する。交流送電網は、電力会社から直接供給することも、電力会社と交流送電網の間の1つまたは複数の変電所から供給することもできる。交流電源102は、好ましくは、対応する交流送電網に応じて、200V、230V、380V、460V、または600Vの三相交流電圧または公称線間電圧を、50Hzまたは60Hzの公称線間周波数でVSD104に供給することができる。交流電源102は、交流送電網の構成に応じて、任意の適切な固定の公称線間電圧または固定の公称線間周波数を、VSD104に供給できることを理解されたい。さらに、特定の場所には、線間電圧および線間周波数のさまざまな要件を満足させることができる複数の交流送電網があってよい。例えば、ある場所には、ある種の用途に対応するための230VACの送電網、および別の用途に対応するための460VACの送電網があってよい。
VSD104は、特定の固定線間電圧および固定線間周波数を有する交流電力を交流電源102から受け取り、交流電力を電動機106に、そのどちらも特定の要件を満足させるために可変でよい所望の電圧および所望の周波数で供給する。好ましくは、VSD104は、交流電源102から受け取った固定電圧および固定周波数よりも、高い電圧および周波数、またはそれよりも低い電圧および周波数を有する交流電力を、電動機106に供給することができる。電動機106は、固定交流入力電圧および周波数よりも大きな所定の定格電圧および周波数を有することができるが、電動機の定格電圧および周波数は、固定交流入力電圧および周波数に等しくても、それより低くてもよい。図2は、VSD104の一実施形態における構成要素のいくつかを概略的に示す。VSD104は、コンバータ段202、直流リンク段204、およびインバータ段206の3つの段を有することができる。コンバータ202は、交流電源102からの固定線間周波数、固定線間電圧の交流電力を、直流電圧に変換する。直流リンク204は、コンバータ202からの直流電圧をフィルタリングし、コンデンサおよび/またはコイルなどのエネルギー蓄積素子を備える。最後に、インバータ206は、直流リンク204からの直流電圧を、電動機106用の可変周波数、可変電圧の交流電力に変換する。
電動機106は、好ましくは、可変な速度で駆動することができる誘導電動機である。誘導電動機は、2極、4極、または6極を含む、任意の適切な極構成を有することができる。誘導電動機は、負荷、好ましくは図3に示す圧縮機を駆動するために使用される。本発明の一実施形態では、本発明のシステムおよび方法を使用して、冷凍システムの圧縮機を駆動することができる。図3は、冷凍システムに接続された本発明のシステムの全体を示す。
図3に示すように、HVAC、すなわち冷凍または液体冷却システム300が、圧縮機302、凝縮器304、蒸発器306、および制御パネル308を含む。制御パネル308は、冷凍システム300の動作を制御するために、アナログ−デジタル(A/D)コンバータ、マイクロプロセッサ、不揮発性メモリ、およびインターフェースボードなどのさまざまな異なる構成要素を含むことができる。制御パネル308を使用して、VSD104および電動機106、ならびに冷却システム300の他の構成要素の動作を制御することができる。
圧縮機302は冷媒蒸気を圧縮し、その蒸気を吐出しラインを通じて凝縮器304に送出する。圧縮機302は、好ましくは遠心圧縮機であるが、任意の適切なタイプの圧縮機、例えばスクリュー圧縮機、往復圧縮機などでもよい。圧縮機302によって凝縮器304に送出された冷媒蒸気は、流体、例えば空気または水と熱交換関係に入り、流体との熱交換関係の結果として、冷媒液体への相変化を受ける。凝縮器304からの凝縮された液体冷媒が、膨張装置(図示せず)を通って蒸発器306に流れる。
蒸発器306は、冷却負荷の供給ラインおよび戻りライン用の接続を含む。二次液体、例えば水、エチレン、塩化カルシウムブライン、または塩化ナトリウムブラインが、戻りラインを介して移動して蒸発器306に入り、供給ラインを介して蒸発器306から出る。蒸発器306内の液体冷媒が二次液体と熱交換関係に入って、二次液体の温度を下げる。蒸発器306内の冷媒液体は、二次液体との熱交換関係の結果として、冷媒蒸気への相変化を受ける。蒸発器306内の蒸気冷媒が、蒸発器306から出て、吸込ラインによって圧縮機302に戻ることにより、サイクルが完了する。凝縮器304および蒸発器306内の冷媒の適当な相変化が得られることを条件として、システム300内で凝縮器304および蒸発器306の任意の適切な構成を使用することができることを理解されたい。
HVAC、すなわち冷凍または液体冷却システム300は、図3に示されていない他の多くの特徴を含むことができる。それらの特徴は、例示を簡単にする目的で図面を簡単にするために、意図的に省略されている。さらに、図3は、HVAC、すなわち冷凍または液体冷却システム300を、1つの圧縮機が単一の冷媒回路内に接続されたものとして示しているが、システム300は、単一のVSDまたは複数のVSDによって給電され、また1つまたは複数の冷媒回路のそれぞれ内に接続される、複数の圧縮機を有することができることを理解されたい。
好ましくは、制御パネルによって受け取られた特定のセンサ読取値に応じて、VSD104および電動機106に最適な動作設定を行うために、制御パネル、マイクロプロセッサ、またはコントローラが、VSD104(およびそれによって電動機106)の動作を制御するようにVSD104に制御信号を供給することができる。例えば、図3の冷凍システム300では、制御パネル308が、VSD104の出力電圧および周波数を、冷凍システム内の変化する条件に対応するように調整することができる。すなわち、制御パネル308は、電動機106の所望の動作速度および圧縮機302の所望の負荷出力を得るために、圧縮機302に対する増加または減少する負荷条件に応答して、VSD104の出力電圧および周波数を増大または低減させることができる。
図2を再度参照すると、コンバータ202は、昇圧された直流電圧を直流リンク204に供給して、VSD104の入力電圧よりも大きなVSD104からの出力電圧を得るための、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ(IGBT)を有するパルス幅変調昇圧整流器である。本発明の好ましい一実施形態では、VSD104は、VSD104に供給される固定入力電圧よりも大きな最大出力電圧、およびVSD104に供給される固定入力周波数よりも大きな最大出力周波数をもたらすことができる。さらに、VSD104は、VSD104が電動機106に適当な出力電圧および周波数を供給することができる限り、図2に示すものとは異なる構成要素を組み込むことができることを理解されたい。
昇圧された直流電圧を直流リンク204に供給するのに加えて、コンバータ202は、VSD104の入力電力品質を改善するために、交流電源102から引き込まれた電流波形の形状および位相角を制御することもできる。入力電力の品質は、2つの特性を評価することによって決定することができる。一方の特性は、交流電源102から引き込まれた電流波形の形状であり、その場合、波形形状が理想正弦波に近いほど、入力電力の品質が良くなる。他方の特性は、入力電力の力率、すなわち供給された交流入力電圧と、交流電源102から引き込まれた電流の基本波成分との間の位相角の余弦であり、その場合、力率が1に近いほど、入力電力の品質が良くなる。コンバータ202は、交流電源102から引き込まれた電流波の形状および位相角を、波形形状が正弦波状であり、また交流入力電圧と実質的に同位相になるように制御することができる。したがって、コンバータ202により、VSD104が改善された入力電力品質を有することが可能になる。
さらに、コンバータ202を使用して、電圧サグとも呼ばれる交流入力電圧減少中のVSD104のライドスルー能力を改善することもできる。コンバータ202を、交流入力電圧のピークに実質的に無関係であり、またそれよりも大きな所望のまたは所定の出力電圧を直流リンク204に供給するように、制御することができる。交流入力電圧に無関係な直流電圧をもたらすことによって、コンバータ202(およびVSD104)は、交流入力電圧内の電圧サグによる影響を受けず、それによって、VSD104のライドスルー性能の改善がもたらされる。コンバータ202は、交流入力電圧にサグが発生していても、所望の直流電圧を直流リンク204に供給し続けることができる。コンバータ202のこのライドスルー能力によって、VSD104が、交流入力電圧にサグが発生している時間中に中断することなく動作し続けることが可能になる。
図4は、VSD104の一実施形態の回路図を示す。VSD104のこの実施形態では、三相交流電源102からの各入力線路が、VSD104の対応する線路内の電流を平滑化するために使用される各コイル434に接続される。次いで、各コイル434の出力がコンバータ202に供給されて、入力交流電圧の各相が直流電力に変換される。さらに、VSD104は、図4には示していない、コイル434の上流に配置される追加の構成要素を含むこともできる。例えば、回路遮断器を含むことができ、その回路遮断器は、過剰な電流、電圧、または電力がVSD104に供給されたとき、VSD104を交流電源102から切り離すことができる。直流リンクのコンデンサをゆっくりと充電するために、予備充電抵抗器および接触器を含むことができる。最後に、線路ごとにフューズを使用して、VSD104のその入力相または線路を、その線路内の過剰な電流に応答して切り離すことができる。
コンバータモジュール202が、好ましくは3対(入力相ごとに1対)の電力開閉器またはトランジスタ430を含む。コンバータモジュール202は、電力開閉器430の開閉を制御するための、対応する制御接続(図を簡単にするために図示せず)も含む。コンバータモジュール202の好ましい一実施形態では、この電力開閉器は、直流リンク用の所望の出力電圧を発生させるためにパルス幅変調技法によって制御される、IGBT電力開閉器である。好ましくは、コンバータモジュール202は、昇圧された直流電圧を直流リンク204に供給して、VSD104の入力電圧よりも大きなVSD104からの基本波出力電圧を得るための、昇圧整流器として動作することができる。複数のコンバータモジュールを、コンバータの電流能力を増大させるために並列に構成することもできる。
直流リンク204は、コンバータ202の出力に並列に接続される。この実施形態における直流リンク204は、直流電力をフィルタリングし、また直流バス412からのエネルギーを蓄積するための、1つまたは複数のコンデンサ420および抵抗器422を含む。抵抗器は、コンデンサバンク間で実質的に等しい直流リンク電圧を維持するための電圧平衡デバイスとして機能することができる。抵抗器は、電力が交流電源102から遮断されたとき、コンデンサバンク内の蓄積された電圧を「放出」するための電荷消耗用デバイスとして機能することもできる。直流バス412上の直流電力を電動機106用の三相交流電力に変換するインバータセクション206も、直流バス412に接続される。図4に示す実施形態では、単一の電動機を駆動するために、1つのインバータセクションまたはモジュール206が使用される。しかし、追加の電動機を駆動するために、追加のインバータモジュール206を追加することができ、追加のインバータモジュール206は、図4に示すインバータモジュール206に類似の回路図を有する。
インバータモジュール206は、3対(出力相ごとに1対)の絶縁ゲートバイポーラトランジスタ(IGBT)電力開閉器426およびダイオードを含む。インバータモジュール206は、IGBT電力開閉器430の開閉を制御するための、対応する制御接続も含む。
インバータモジュール206は、所望の交流電圧および周波数をインバータモジュール206から得るための変調方式を使用して、インバータモジュール206内のIGBT電力開閉器426をそれぞれ、「オン」または導通位置と「オフ」または非導通位置との間で選択的に開閉することによって、直流バス412上の直流電圧を三相交流電圧に変換する。IGBT電力開閉器426を「オン」位置と「オフ」位置の間で開閉するために、ゲート信号または開閉信号が、制御パネル308によって、変調方式に基づいてIGBT電力開閉器426に供給される。IGBT電力開閉器426は、好ましくは、開閉信号が「高レベル」、すなわち論理1のとき「オン」位置にあり、開閉信号が「低レベル」、すなわち論理0のとき「オフ」位置にある。しかし、IGBT電力開閉器430の導通および非導通は、開閉信号とは逆の状態に基づいてもよいことを理解されたい。
コンバータ202を用いて、昇圧された直流電圧を直流リンク204に供給することによって、インバータ206への直流およびRMS電流の大きさが低減され、そのインバータ電流は、所与のシステム電力定格について、インバータ206の直流入力電圧にほぼ反比例する。インバータ電流のこうした低減は、所与の基本波出力電圧について、VSD104のインバータ損失を低減させる。VSD104のインバータ損失が低減することにより、冷却システム300の効率が増大する。
最後に、VSD104が、VSD104によって電動機106に送出される最大出力電圧および最大出力周波数をどちらも、VSDへの公称交流入力電圧および公称交流入力周波数とは実質的に無関係に調整する能力により、VSD104が、電動機106またはVSD104を異なる電源に合わせて改変する必要なく、さまざまな国内外の送電網上で動作することが可能になる。
以上、本発明を好ましい実施形態に即して説明してきたが、当業者なら、本発明の範囲から逸脱することなく、さまざまな変更を行うことができ、等価物を本発明の要素の代わりに使用できることが理解されよう。さらに、本発明の本質的な範囲から逸脱することなく、特定の状況または材料を本発明の教示に適合させるように多くの修正を行うこともできる。したがって、本発明は、本発明を実施するために企図された最良の形態として開示した特定の実施形態に限定されるのではなく、本発明は、添付の特許請求の範囲内に含まれるあらゆる実施形態を含むことが意図される。
本発明の全体のシステム構成を概略的に示す図である。 本発明の可変速駆動装置の一実施形態を概略的に示す図である。 本発明と共に使用することができる冷凍システムを概略的に示す図である。 本発明の可変速駆動装置の一実施形態の回路図である。

Claims (20)

  1. 固定交流入力電圧の入力交流電圧を受け取って、可変電圧および可変周波数の出力交流電力をもたらすように構成された可変速駆動装置と、
    前記インバータ段に接続され、前記インバータ段からの前記出力交流電力によって給電され、前記冷却システムの圧縮機に給電するように前記圧縮機に接続可能な電動機と、
    を備え、
    前記可変速駆動装置は、
    前記入力交流電圧をもたらす交流電源に接続され、前記入力交流電圧を昇圧された直流電圧に変換するように構成されたコンバータ段と、
    前記コンバータ段に接続され、前記コンバータ段からの前記昇圧された直流電圧をフィルタリングし、且つ蓄積するように構成された直流リンクと、
    前記直流リンクに接続され、前記直流リンクからの前記昇圧された直流電圧を、前記可変電圧および前記可変周波数を有する前記出力交流電力に変換するように構成されたインバータ段と、備え、
    前記コンバータ段は、前記交流入力電圧が前記固定交流入力電圧より下に降下したとき、前記入力交流入力電圧よりも大きな昇圧された直流を維持するように構成される、
    冷却システムの圧縮機用の駆動システム。
  2. 前記昇圧された直流電圧は、前記固定交流入力電圧の実効値の1.3倍よりも大きな直流電圧である、請求項1に記載の駆動システム。
  3. 前記コンバータ段は、
    交流電源に接続された整流器と、
    前記整流器に接続され、前記昇圧された直流電圧を前記直流リンクに供給するように構成および配設された直流−直流昇圧コンバータと
    を備える、請求項1に記載の駆動システム。
  4. 前記コンバータ段は、絶縁ゲートバイポーラトランジスタを有するパルス幅変調昇圧整流器を備える、請求項1に記載の駆動システム。
  5. 前記電動機は、前記固定入力交流電圧よりも大きな電圧定格を有する、請求項1に記載の駆動システム。
  6. 前記コンバータ段は、前記交流電源から引き込まれた電流波形を、実質的に正弦波状の形状を有するように、また前記固定入力交流電圧と実質的に同位相になるように制御するように構成される、請求項1に記載の駆動システム。
  7. 前記コンバータ段は、前記固定入力交流電圧に実質的に無関係な前記昇圧された直流電圧を前記直流リンクに供給し、それによって、前記可変速駆動装置は、前記固定入力交流電圧の減少中に所定時間の間動作するのを可能にするように構成される、請求項1に記載の駆動システム。
  8. 前記インバータ段は、前記昇圧された直流電圧が前記直流リンクに存在することに応答して、大きさが低減された直流電流を有し、それによって、前記可変速駆動装置のインバータ損失が低減されるように構成される、請求項1に記載の駆動システム。
  9. 前記電動機は、前記可変電圧が前記固定入力交流電圧よりも大きいことに応答して、大きさが低減されたRMS値を有する電動機電流を有し、それによって、前記電動機の電動機損失が低減されるように構成される、請求項1に記載の駆動システム。
  10. 前記電動機は誘導電動機である、請求項1に記載の駆動システム。
  11. 冷媒閉ループ内に接続された圧縮機、凝縮器、および蒸発器と、
    前記圧縮機に給電するように前記圧縮機に接続された電動機と、
    前記電動機に接続された可変速駆動装置と、
    前記可変速駆動装置は、固定入力交流電圧および固定入力周波数の入力交流電力を受け取り、前記固定入力交流電圧よりも大きさが大きな最大電圧を有する可変電圧、および前記固定入力周波数よりも大きな最大周波数を有する可変周波数の出力電力を前記電動機に供給するように構成され、
    前記入力交流電力をもたらす交流電源に接続され、前記入力交流電圧を、前記固定入力交流電圧よりも大きな昇圧された直流電圧に変換するように構成されたコンバータ段と、
    前記コンバータ段に接続され、前記昇圧された直流電圧をフィルタリングするように、また前記コンバータ段からのエネルギーを蓄積するように構成された直流リンクと、
    前記直流リンクに接続され、前記直流リンクからの前記昇圧された直流電圧を、前記電動機用の前記可変電圧および前記可変周波数を有する前記出力電力に変換するように構成されたインバータ段と
    を備える、冷却システム。
  12. 前記昇圧された直流電圧は、前記固定交流入力電圧の実効値の1.3倍よりも大きな直流電圧である、請求項11に記載の冷却システム。
  13. 前記コンバータ段は、
    交流電源に接続された整流器と、
    前記整流器に接続された直流−直流昇圧コンバータであって、前記昇圧された直流電圧を前記直流リンクに供給するように構成および配設された直流−直流昇圧コンバータと、
    を備える、請求項11に記載の冷却システム。
  14. 前記コンバータ段は、絶縁ゲートバイポーラトランジスタを有するパルス幅変調昇圧整流器を備える、請求項11に記載の冷却システム。
  15. 前記電動機が、前記固定入力交流電圧よりも大きな電圧定格を有する、請求項11に記載の冷却システム。
  16. 前記コンバータ段は、前記交流電源から引き込まれた電流波形を、実質的に正弦波状の形状を有するように、また前記固定入力交流電圧と実質的に同位相になるように制御するように構成される、請求項11に記載の冷却システム。
  17. 前記コンバータ段は、前記固定入力交流電圧に実質的に無関係な前記昇圧された直流電圧を前記直流リンクに供給し、それによって、前記可変速駆動装置が、前記固定入力交流電圧の減少中に所定時間の間動作するのを可能にするように構成される、請求項11に記載の冷却システム。
  18. 前記電動機は、前記可変電圧が前記固定入力交流電圧よりも大きさが大きいことに応答して、大きさが低減されたRMS値を有する電動機電流を有し、それによって、前記電動機の電動機損失が低減されるように構成される、請求項11に記載の冷却システム。
  19. 前記インバータ段は、前記昇圧された直流電圧が前記直流リンクに存在することに応答して、大きさが低減された直流電流を有し、それによって、前記可変速駆動装置のインバータ損失が低減されるように構成される、請求項11に記載の冷却システム。
  20. 前記電動機は誘導電動機である、請求項11に記載の冷却システム。
JP2008510285A 2005-05-06 2006-05-05 冷却システム用の可変速駆動 Pending JP2008541683A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US11/123,685 US7208891B2 (en) 2005-05-06 2005-05-06 Variable speed drive for a chiller system
PCT/US2006/017499 WO2006121907A1 (en) 2005-05-06 2006-05-05 Variable speed drive for a chiller system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2008541683A true JP2008541683A (ja) 2008-11-20

Family

ID=36754353

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2008510285A Pending JP2008541683A (ja) 2005-05-06 2006-05-05 冷却システム用の可変速駆動

Country Status (8)

Country Link
US (1) US7208891B2 (ja)
EP (1) EP1882296A1 (ja)
JP (1) JP2008541683A (ja)
KR (1) KR100953842B1 (ja)
CN (1) CN101218738B (ja)
CA (1) CA2607438A1 (ja)
TW (1) TWI321391B (ja)
WO (1) WO2006121907A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009521903A (ja) * 2006-01-03 2009-06-04 ヨーク・インターナショナル・コーポレーション Dcリンク電圧を使用する電子制御トランス

Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7710058B2 (en) * 2007-12-13 2010-05-04 Hamilton Sundstrand Corporation Motor drive architecture for high frequency AC bus
US7975506B2 (en) 2008-02-20 2011-07-12 Trane International, Inc. Coaxial economizer assembly and method
US7856834B2 (en) * 2008-02-20 2010-12-28 Trane International Inc. Centrifugal compressor assembly and method
US9353765B2 (en) 2008-02-20 2016-05-31 Trane International Inc. Centrifugal compressor assembly and method
US8037713B2 (en) 2008-02-20 2011-10-18 Trane International, Inc. Centrifugal compressor assembly and method
US8299646B2 (en) * 2009-07-27 2012-10-30 Rocky Research HVAC/R system with variable frequency drive (VFD) power supply for multiple motors
US8193660B2 (en) * 2009-07-27 2012-06-05 Rocky Research HVAC/R system having power back-up system with a DC-DC converter
FR2993506B1 (fr) 2012-07-19 2015-06-05 Leroy Somer Moteurs Ensemble comportant un generateur et des moteurs electriques, pour un systeme de climatisation ou de refrigeration de vehicule.
JP6058800B2 (ja) 2012-08-30 2017-01-11 ジョンソン コントロールズ テクノロジー カンパニーJohnson Controls Technology Company チラーのコーストスルーのための可変速駆動装置の制御
CN105829224B (zh) * 2013-12-18 2019-06-04 奥的斯电梯公司 多电平驱动器半dc总线电力供应
CN105829226B (zh) * 2013-12-18 2020-04-14 奥的斯电梯公司 用于再生多电平驱动器的pwm策略
CN105829225B (zh) 2013-12-18 2019-11-05 奥的斯电梯公司 用于再生驱动器的总线电容器组配置
US10305373B2 (en) 2016-04-15 2019-05-28 Emerson Climate Technologies, Inc. Input reference signal generation systems and methods
US10763740B2 (en) 2016-04-15 2020-09-01 Emerson Climate Technologies, Inc. Switch off time control systems and methods
US10277115B2 (en) 2016-04-15 2019-04-30 Emerson Climate Technologies, Inc. Filtering systems and methods for voltage control
US9933842B2 (en) 2016-04-15 2018-04-03 Emerson Climate Technologies, Inc. Microcontroller architecture for power factor correction converter
US10312798B2 (en) 2016-04-15 2019-06-04 Emerson Electric Co. Power factor correction circuits and methods including partial power factor correction operation for boost and buck power converters
US10284132B2 (en) 2016-04-15 2019-05-07 Emerson Climate Technologies, Inc. Driver for high-frequency switching voltage converters
US10656026B2 (en) 2016-04-15 2020-05-19 Emerson Climate Technologies, Inc. Temperature sensing circuit for transmitting data across isolation barrier
CN111075688B (zh) * 2019-12-18 2021-10-22 珠海格力电器股份有限公司 一种适用于交流变频空调系统压缩机的变频装置及变频方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63283493A (ja) * 1987-05-12 1988-11-21 Mitsubishi Electric Corp エレベ−タの制御装置
JPH02241371A (ja) * 1989-03-14 1990-09-26 Mitsubishi Electric Corp 電圧形インバータ
JP2002171783A (ja) * 2000-11-29 2002-06-14 Matsushita Electric Ind Co Ltd モータ制御装置およびそれを用いたエレベータ
JP2002176767A (ja) * 2000-12-11 2002-06-21 Fujitsu General Ltd コンプレッサの制御方法

Family Cites Families (52)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3593103A (en) * 1969-03-04 1971-07-13 Gen Electric Inverter system with automatic ridethrough
US4308491A (en) * 1980-05-05 1981-12-29 Square D Company Automatic fault protection system for power recovery control
US4771611A (en) * 1985-08-30 1988-09-20 Dricon Air Pty Limited Air conditioning means and method
GB8630426D0 (en) 1986-12-19 1987-01-28 Glentronic Ltd Three-phase supply system
US4855652A (en) * 1987-01-28 1989-08-08 Hitachi, Ltd. Speed control apparatus for a brushless direct current motor
DE3874925T2 (de) 1987-03-20 1993-04-01 Ranco Inc Kompressorantriebssystem und dieses system verwendende klimaanlage.
US5123080A (en) * 1987-03-20 1992-06-16 Ranco Incorporated Of Delaware Compressor drive system
JPS63287397A (ja) * 1987-05-20 1988-11-24 Mitsubishi Electric Corp 誘導電動機の制御装置
US4761726A (en) 1987-10-23 1988-08-02 Westinghouse Electric Corp. Variable speed constant frequency power system with boost converter auxiliary output
WO1989011178A1 (en) 1988-05-05 1989-11-16 Seiichi Akiba Self-active type generation system
US4982147A (en) * 1989-01-30 1991-01-01 State Of Oregon Acting By And Through The State Board Of Higher Education On Behalf Of Oregon State University Power factor motor control system
US5081368A (en) * 1989-04-28 1992-01-14 Atlas Energy Systems, Inc. Uninterruptible power supply with a variable speed drive driving an induction motor/generator
JPH0426374A (ja) 1990-05-18 1992-01-29 Fujitsu General Ltd 空気調和機のインバータ電源装置
JP2954333B2 (ja) * 1990-11-28 1999-09-27 株式会社日立製作所 交流電動機可変速システム
US5127085A (en) * 1991-04-01 1992-06-30 General Motors Corporation Ride-through protection circuit for a voltage source inverter traction motor drive
JPH0568376A (ja) 1991-09-10 1993-03-19 Fujitsu General Ltd 空気調和機の制御方法
US5492273A (en) * 1992-05-27 1996-02-20 General Electric Company Heating ventilating and/or air conditioning system having a variable speed indoor blower motor
US5592058A (en) * 1992-05-27 1997-01-07 General Electric Company Control system and methods for a multiparameter electronically commutated motor
JP3308993B2 (ja) 1992-09-21 2002-07-29 株式会社日立製作所 電動機駆動装置及びこれを用いた空気調和機
EP0695024B1 (en) 1994-07-01 2003-02-26 Sharp Kabushiki Kaisha Air conditioning device
US5652485A (en) * 1995-02-06 1997-07-29 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The U.S. Environmental Protection Agency Fuzzy logic integrated electrical control to improve variable speed wind turbine efficiency and performance
MY122977A (en) * 1995-03-14 2006-05-31 Panasonic Corp Refrigerating apparatus, and refrigerator control and brushless motor starter used in same
US5747955A (en) * 1995-03-31 1998-05-05 Quinton Instrument Company Current sensing module for a variable speed AC motor drive for use with a treadmill
US5731681A (en) * 1995-06-28 1998-03-24 Hitachi Koki Co., Ltd. Motor control system for centrifugal machine
WO1997009773A1 (en) * 1995-09-08 1997-03-13 Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki Power converter and power converting method
US5828200A (en) * 1995-11-21 1998-10-27 Phase Iii Motor control system for variable speed induction motors
US5796234A (en) * 1996-01-19 1998-08-18 Gas Research Institute Variable speed motor apparatus and method for forming same from a split capacitor motor
US5646458A (en) * 1996-02-22 1997-07-08 Atlas Energy Systems, Inc. Uninterruptible power system with a flywheel-driven source of standby power
AU2137997A (en) 1996-02-27 1997-09-16 David N. Shaw Boosted air source heat pump
DE69725069D1 (de) * 1996-07-16 2003-10-30 Hitachi Ltd Stromversorgungseinrichtung für eine Klima-Anlage
CA2184663A1 (en) * 1996-09-03 1998-03-04 John C. Salmon Harmonic correction of 3-phase rectifiers and converters
US6075328A (en) * 1996-10-18 2000-06-13 Hitachi, Ltd. PWM/PAM control mode switching type motor control apparatus, and motor drive and air-conditioner using the same
US5869946A (en) * 1997-02-27 1999-02-09 Stmicroelectronics, Inc. PWM control of motor driver
EP0865138A1 (de) * 1997-03-10 1998-09-16 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren und Schaltungsanordnung zur Wechselspannungsformung
US6487096B1 (en) * 1997-09-08 2002-11-26 Capstone Turbine Corporation Power controller
AU2675799A (en) * 1998-02-13 1999-08-30 The Texas A & M University System Method and system for ride-through of an adjustable speed drive for voltage sagsand short-term power interruptions
TW528847B (en) * 1998-06-18 2003-04-21 Hitachi Ltd Refrigerator
JP3496532B2 (ja) * 1998-08-18 2004-02-16 日立工機株式会社 遠心機用モータの制御装置
US6072302A (en) * 1998-08-26 2000-06-06 Northrop Grumman Corporation Integrated control system and method for controlling mode, synchronization, power factor, and utility outage ride-through for micropower generation systems
US6118676A (en) * 1998-11-06 2000-09-12 Soft Switching Technologies Corp. Dynamic voltage sag correction
US6348775B1 (en) * 1999-05-11 2002-02-19 Borealis Technical Limited Drive wave form synchronization for induction motors
US6160722A (en) * 1999-08-13 2000-12-12 Powerware Corporation Uninterruptible power supplies with dual-sourcing capability and methods of operation thereof
ATE442693T1 (de) * 2000-01-28 2009-09-15 Cummins Generator Technologies Wechselstromerzeugungssystem
US6276148B1 (en) * 2000-02-16 2001-08-21 David N. Shaw Boosted air source heat pump
US6239513B1 (en) * 2000-02-24 2001-05-29 Design Power Solutions International Emergency supplemental power supply for outage protection of critical electric loads
US6313600B1 (en) * 2000-02-29 2001-11-06 Robicon Corporation Control method and apparatus for insufficient input voltage in an AC drive
US6787933B2 (en) * 2001-01-10 2004-09-07 Capstone Turbine Corporation Power generation system having transient ride-through/load-leveling capabilities
EP1446869A1 (en) * 2001-11-23 2004-08-18 Danfoss Drives A/S Frequency converter for different mains voltages
US6686718B2 (en) * 2001-11-27 2004-02-03 York International Corp. Control loop and method for variable speed drive ride-through capability improvement
US6559562B1 (en) * 2001-12-14 2003-05-06 Ssi Power, Llc Voltage sag and over-voltage compensation device with pulse width modulated autotransformer
US6768284B2 (en) * 2002-09-30 2004-07-27 Eaton Corporation Method and compensation modulator for dynamically controlling induction machine regenerating energy flow and direct current bus voltage for an adjustable frequency drive system
JP4596866B2 (ja) * 2003-09-09 2010-12-15 パナソニック株式会社 モータ駆動装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63283493A (ja) * 1987-05-12 1988-11-21 Mitsubishi Electric Corp エレベ−タの制御装置
JPH02241371A (ja) * 1989-03-14 1990-09-26 Mitsubishi Electric Corp 電圧形インバータ
JP2002171783A (ja) * 2000-11-29 2002-06-14 Matsushita Electric Ind Co Ltd モータ制御装置およびそれを用いたエレベータ
JP2002176767A (ja) * 2000-12-11 2002-06-21 Fujitsu General Ltd コンプレッサの制御方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009521903A (ja) * 2006-01-03 2009-06-04 ヨーク・インターナショナル・コーポレーション Dcリンク電圧を使用する電子制御トランス
JP4741009B2 (ja) * 2006-01-03 2011-08-03 ヨーク・インターナショナル・コーポレーション Dcリンク電圧を使用する電子制御トランス

Also Published As

Publication number Publication date
TWI321391B (en) 2010-03-01
US7208891B2 (en) 2007-04-24
TW200707885A (en) 2007-02-16
CA2607438A1 (en) 2006-11-16
WO2006121907A1 (en) 2006-11-16
KR20080014003A (ko) 2008-02-13
KR100953842B1 (ko) 2010-04-20
CN101218738B (zh) 2011-06-08
US20060250107A1 (en) 2006-11-09
CN101218738A (zh) 2008-07-09
EP1882296A1 (en) 2008-01-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2008541683A (ja) 冷却システム用の可変速駆動
US7202626B2 (en) Variable speed drive for a chiller system with a switched reluctance motor
JP4615008B2 (ja) 電動機の出力馬力と効率を上げるためのシステムと方法
JP6212571B2 (ja) 可変速駆動部のためのハイブリッドパルス幅変調方法
US7005829B2 (en) System for precharging a DC link in a variable speed drive
JP5444381B2 (ja) 可変速駆動装置内の直流リンクをプリチャージするシステム
US20070151272A1 (en) Electronic control transformer using DC link voltage
CN109792214B (zh) 具有次级绕组的变速驱动装置

Legal Events

Date Code Title Description
A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20100922

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20101221

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20110630

RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20110913