JP2017508426A - 冷却装置適用例における可変速ドライブのためのマルチパルス定電圧トランス - Google Patents

Abstract

複数のタップを有するマルチパルストランスが、ある範囲の入力電圧にわたって可変速度冷却装置の圧縮機モータに一定の大きさの電圧出力を提供する。その３相トランスは、１次巻線および複数の２次巻線を含む。２次巻線は、関連する１次巻線に電磁的に結合される。１次巻線は、複数の入力交流電圧を受信するためのタップを含み、２次巻線は、可変速ドライブの直流リンクに電力を供給するための直流マルチパルス波形を整流の後に、所定の出力電圧を供給するための単一出力端子を有する。別法として、３相トランスは、２次巻線に複数のタップを含む。各々の１次巻線は、入力交流電圧を受信するための端子を有する。２次巻線のタップは、可変速ドライブの直流リンクに電力を供給するためのマルチパルス波形に変換される出力電圧を提供する。

Description

関連出願の相互参照
[0001]本特許出願は、参照により本明細書に組み込まれている、２０１４年２月３日に出願した米国特許仮出願第６１／９３４，９１８号「ＭＵＬＴＩ−ＰＵＬＳＥ ＣＯＮＳＴＡＮＴ ＶＯＬＴＡＧＥ ＴＲＡＮＳＦＯＲＭＥＲ ＦＯＲ Ａ ＶＡＲＩＡＢＬＥ ＳＰＥＥＤ ＤＲＩＶＥ ＩＮ ＣＨＩＬＬＥＲ ＡＰＰＬＩＣＡＴＩＯＮＳ（冷却装置適用例における可変速ドライブのためのマルチパルス定電圧トランス）」の優先権および利益を主張するものである。

[0002]本出願は、概して、多重パルス、またはマルチパルス、トランスに関する。本出願は、より詳細には、ある範囲の入力電圧にわたって可変速度冷却装置の圧縮機モータに一定の大きさの電圧出力を提供するための複数のタップを有するマルチパルストランスに関する。

[0003]ＡＣ−ＤＣコンバータは、近代的エネルギー変換産業において重要な役割を果たす。入力電流高調波を減らし、たとえばコンバータで生成された高調波によってもたらされることがある電圧歪みに対する制限についての業界ガイドラインを満たすために、全波整流器と共にマルチパルストランス（１８パルス、２４パルスなど）が使用される。

[0004]コンピュータ、およびプログラマブルコントローラなど他のデジタル機器の製造者は、５％以下の高調波歪み率を有する交流電源と３％以下の定格ＲＭＳ線間電圧を有する最大単一高調波とを必要とし得る。より高いレベルの高調波は、深刻な結果を生じ得る周辺機器の故障をもたらすことがある。機器は、誤ったデータを提供することによって、あるいは設計基準を外れて実行することによって、影響を受けることがある。

[0005]開示されるシステムおよび／または方法の意図された利点は、これらのニーズのうちの１つまたは複数を満たす、または他の有利な特徴を提供する。他の特徴および利点は、本明細書から明らかにされよう。開示される教示は、それらが前述のニーズのうちの１つまたは複数を達成するかどうかにかかわらず、本特許請求の範囲内にあるそれらの実施形態に及ぶ。

本願発明の一実施例は、例えば、冷却装置適用例における可変速ドライブのためのマルチパルス定電圧トランスに関する。

[0006]一実施形態は、固定交流入力電圧振幅および周波数で入力交流電力を受信するおよび可変電圧および可変周波数で出力交流電力を提供する、可変速ドライブシステムに関する。可変速ドライブは、入力交流電圧を提供する３相交流電源に接続された多重パルストランスを含む。コンバータは、入力交流電圧を直流電圧に変換する。直流リンクは、コンバータ段に接続される。直流リンクは、コンバータ段からの直流電圧を濾波し貯蔵する。インバータは、直流リンクからの直流電圧を出力交流電力に変換するために、直流リンクに接続される。多重パルストランスは、３つの１次巻線を含む。各々の１次巻線は、３相交流電源の相に接続される。各々の１次巻線は、交流電源に接続するための複数の入力タップを含む。多重パルストランスはまた、複数の２次巻線を含む。各２次巻線は、それぞれ、３つの相巻線を含む。それぞれの２次巻線の各相巻線は、残りの２次巻線の対応する相巻線に対して所定の位相シフトを有する。相巻線の位相シフトは、各２次巻線の３つの正弦波出力電圧波をもたらす。正弦波出力電圧波は、３６０度にわたり実質的に等間隔で離隔される。

[0007]もう１つの実施形態は、固定交流入力電圧振幅および周波数で入力交流電力を受信するおよび可変電圧および可変周波数で出力交流電力を提供する、可変速ドライブシステムに関する。可変速ドライブは、入力交流電圧を提供する３相交流電源に接続された多重パルストランスを含む。入力交流電圧を直流電圧に変換するように構成されたコンバータ。直流リンクは、コンバータに接続される。直流リンクは、コンバータからの直流電圧を濾波し貯蔵する。インバータは、直流リンクからの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ために、直流リンクに接続される。多重パルストランスは、３相交流電源に接続された３つの１次巻線を含む。各１次巻線は、交流電源に接続するための少なくとも１つの入力タップを含む。多重パルストランスはまた、複数の２次相巻線を含む。各２次相巻線は、複数の電圧出力端子を含む。

[0008]さらにもう１つの実施形態は、冷媒回路を含む冷却装置システムに関する。冷媒回路は、閉じた冷媒ループで接続されたコンプレッサ、コンデンサ、および蒸発器を含む。多重パルストランスは、コンプレッサのモータに電力を供給するために、３相交流電源に接続された３つの１次巻線、および、可変速ドライブに接続された複数の２次巻線を含む。１次巻線または２次巻線は、残りの１次または２次巻線の対応する巻線に対して所定の位相シフトを有する多相出力電圧を提供するための複数のタップを含む。多相出力電圧の位相シフトは、複数の２次巻線の各々のために３つの多重正弦波出力電圧波を提供し、多重正弦波出力電圧波は３６０度にわたり実質的に等間隔で離隔される。

[0009]本明細書に記載される実施形態の利点は、一定の大きさを有する交流出力電圧が、たとえば３８０Ｖ入力電圧、４６０Ｖ入力電圧など、異なる入力電圧レベルの下で得られるような、入力巻線または出力巻線のいずれかに複数のタップを有するマルチパルストランスを含む。

[0010]もう１つの利点は、一定値の交流出力電圧が、最適直流リンク電圧値を有する可変速ドライブにおいて直流リンクから提供され得るということである。直流リンク電圧は、その交流入力電圧が複数の全波整流器に印加された後に得られる。

[0011]もう１つの利点は、低電圧（６００ボルトＡＣ以下）ＨＶＡＣ適用例について、５７５Ｖ ６０Ｈｚモータが、すべての３８０から６００ボルトＡＣの５０および６０Ｈｚ適用例のために使用可能であり、それは、グローバルにすべての適用例について１つのファミリのモータを許容し、最も費用効果が高く、所与の絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）インバータ電力極の馬力の出力定格を最大にし、モータの費用を最小限にするということである。これは、より高い電圧のモータが出力馬力定格を増やすように、ＩＧＢＴがアンプにおいて定格であるためである。電力線入力周波数の少なくとも２倍の範囲にわたって駆動される５７５Ｖ、４極モータの使用は、所与の馬力定格のためのシステム費用およびサイズをさらに減らすことができる。３８０から６００ボルトＡＣ、５０および６０Ｈｚの範囲のすべての入力電圧について、選択されるすべての圧縮機モータが、５７５ボルト、６０Ｈｚで定格である場合、直流リンク電圧は、８２０Ｖで固定され得る。

[0012]開示されるマルチパルス定電圧トランスのさらなる利点は、電力会社系統電圧が国によって異なるため、グローバルな適用例における可変速ドライブ設計を簡単にすることである。

[0013]可変速ドライブにおけるマルチパルストランスの使用によって実現されるさらなる他の利点は、低減された入力電流高調波、電力特性問題に対するイミュニティの改善、および、ＰＷＭ整流器を介する効率の向上を含む。ＰＷＭ整流器は、ＩＧＢＴまたは他の電力半導体スイッチング素子に関連するスイッチングおよび伝導損失を有するので、トランスは、一般に、ＰＷＭ整流器よりも効率的である。

[0014]代替の例示的実施形態は、本特許請求の範囲で概して列挙され得るような他の特徴および特徴の組合せに関する。

[0015]暖房、換気および空調システムの例示的一実施形態を示す図である。 [0016]例示的蒸気圧縮システムの等角図である。 [0017]暖房、換気および空調システムの例示的一実施形態を概略的に示す図である。 [0018]可変速ドライブの例示的一実施形態を概略的に示す図である。 [0019]複数タップ１次巻線を有する例示的マルチパルストランスを示す図である。 [0020]複数タップ２次巻線を有する例示的マルチパルストランスを示す図である。

[0021]図１は、通常の商業的設定のビルディング１２内の暖房、換気および空調（ＨＶＡＣ：ｈｅａｔｉｎｇ，ｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎ ａｎｄ ａｉｒ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ）システム１０の例示的環境を示す。システム１０は、ビルディング１２を冷房するために使用することができる冷却液を供給することができる蒸気圧縮システム１４を含み得る。システム１０は、ビルディング１２を暖房するために使用することができる加熱液を供給するためのボイラ１６と、ビルディング１２を介して空気を循環させる空気分配システムとを含み得る。空気分配システムはまた、還気ダクト１８、給気ダクト２０およびエアハンドラ２２を含み得る。エアハンドラ２２は、パイプ２４によってボイラ１６および蒸気圧縮システム１４に接続された熱交換器を含み得る。エアハンドラ２２内の熱交換器は、システム１０の動作モードに応じて、ボイラ１６からの加熱液または蒸気圧縮システム１４からの冷却液のいずれかを受け取ることができる。システム１０は、ビルディング１２の各階に別個のエアハンドラを有して示されるが、構成要素は階の間で共用され得ることが理解されよう。

[0022]図２および３は、ＨＶＡＣシステム１０で使用され得る例示的蒸気圧縮システム１４を示す。蒸気圧縮システム１４は、コンプレッサ３２で始まり、コンデンサ３４、膨脹弁またはデバイス３６、および蒸発器または液体冷却装置３８を含む、回路を介して冷却剤を循環させることができる。蒸気圧縮システム１４はまた、アナログ−デジタル（Ａ／Ｄ）コンバータ４２、マイクロプロセッサ４４、不揮発性メモリ４６、およびインターフェースボード４８を含み得る制御パネル４０を含み得る。蒸気圧縮システム１４内の冷却剤として使用することができる流動体のいくつかの例は、ハイドロフルオロカーボン（ＨＦＣ）ベースの冷却剤、たとえば、Ｒ−４１０Ａ、Ｒ−４０７、Ｒ−１３４ａ、ハイドロフルオロオレフィン（ＨＦＯ）、アンモニア（ＮＨ_３）のような「天然の」冷却剤、Ｒ−７１７、二酸化炭素（ＣＯ_２）、Ｒ−７４４、または、炭化水素ベースの冷却剤、水蒸気、あるいは任意の他の適切なタイプの冷媒である。

[0023]コンプレッサ３２と使用されるモータ５０は、可変速ドライブ（ＶＳＤ：ｖａｒｉａｂｌｅ ｓｐｅｅｄ ｄｒｉｖｅ）５２によって電力を供給することができ、または交流（ＡＣ）もしくは直流（ＤＣ）電源から直接に電力を供給することができる。モータ５０は、ＶＳＤによってまたは交流もしくは直流電源から直接に電力を供給することができる誘導、または同期モータ、またはスイッチドリラクタンス（ＳＲ：ｓｗｉｔｃｈｅｄ ｒｅｌｕｃｔａｎｃｅ）モータ、または永久磁石同期モータ（ＰＭＳＭ：ｐｅｒｍａｎｅｎｔ ｍａｇｎｅｔ ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ ｍｏｔｏｒ）を含み得る。

[0024]図４は、多重パルストランス１００を含むＶＳＤの例示的一実施形態を示す。ＶＳＤ５２は、交流電源から特定の固定線間電圧および固定線周波数を有する交流電力を受け取り、その両方ともが特定の要件を満たすために変更することができる所望の電圧および所望の周波数でモータ５０に交流電力を提供する。ＶＳＤ５２は、４つの構成要素を有し得る：多重パルストランス、整流器／コンバータ２２２、直流リンク２２４およびインバータ２２６。多重パルストランスは、以下でさらに詳しく説明するように３相入力交流電圧を複数の交流または正弦波電圧波形に変形する。整流器／コンバータ２２２は、多重パルストランス１００からの多重正弦波電圧波形を直流電圧に変換する。直流リンク２２４は、コンバータ２２２からの直流電力を濾波し、コンデンサおよび／またはインダクタなどのエネルギー貯蔵構成要素を提供する。最後に、インバータ２２６は、直流リンク２２４からの直流電圧をモータ５０のための可変周波数、可変交流電圧に変換する。

[0025]例示的一実施形態で、整流器／コンバータ２２２は、ブースト直流電圧を直流リンク２２４に提供してＶＳＤ５２への入力電圧よりも大きいＶＳＤ５２からの最大ＲＭＳ出力電圧を得るために絶縁ゲートバイポーラトランジスタを有する３相パルス幅変調昇圧整流器でもよい。別法として、コンバータ２２２は、パッシブダイオードまたは昇圧能力を有さないサイリスタ整流器でもよい。

[0026]ＶＳＤ５２は、特定の負荷条件に応答してモータ５０の有効な動作を可能にするために、可変出力電圧および可変周波数をモータ５０に提供することができる。制御パネル４０は、制御パネル４０によって受信される特定のセンサの測定値の適切な動作設定でＶＳＤ５２およびモータ５０を操作するために、ＶＳＤ５２に制御信号を提供することができる。たとえば、制御パネル４０は、蒸気圧縮システム１４内の条件の変化に応答してＶＳＤ５２によって提供される出力電圧および出力周波数を調整するために、ＶＳＤ５２に制御信号を提供することができ、すなわち、制御パネル４０は、コンプレッサ３２の増加または減少する負荷条件に応答してＶＳＤ５２によって提供される出力電圧および出力周波数を増やすまたは減らすための命令を提供することができる。以下でさらに詳しく説明するように、モータ５０の推定されるロータ位相角θ_ｒおよびロータ周波数ω_ｒは、モータ５０の位置および回転数のフィードバック制御のための制御パネルへの入力でもよい。

[0027]コンプレッサ３２は、冷媒蒸気を圧縮し、その蒸気を排出通路を介してコンデンサ３４に送る。例示的一実施形態で、コンプレッサ３２は、１つまたは複数の圧縮段を有する遠心コンプレッサでもよい。コンプレッサ３２によってコンデンサ３４に送られた冷却蒸気は、熱を流動体、たとえば水または空気、に移す。冷媒蒸気は、流動体との伝熱の結果としてコンデンサ３４内で冷却液に液化する。コンデンサ３４からの液体冷媒は、拡張デバイス３６を介して蒸発器３８に流れる。ホットガスバイパス弁（ＨＧＢＶ：ｈｏｔ ｇａｓ ｂｙｐａｓｓ ｖａｌｖｅ）１３４が、コンプレッサ吐出からコンプレッサ吸引に伸びる別個の線で接続され得る。図３に示す例示的実施形態で、コンデンサ３４は、水冷式であり、冷却塔５６に接続された管束５４を含む。

[0028]蒸発器３８に送られた液体冷媒は、コンデンサ３４に使用される流動体と同じタイプであってもなくてもよい別の流動体から熱を吸収し、冷媒蒸気への相変化を受ける。図３に示す例示的実施形態で、蒸発器３８は、冷却負荷６２に接続された供給線６０Ｓおよび戻り線６０Ｒを有する管束６０を含む。プロセス流体、たとえば、水、エチレングリコール、塩化カルシウムブライン、塩化ナトリウムブライン、または任意の他の適切な液体が、戻り線６０Ｒを介して蒸発器３８に入り、供給線６０Ｓを介して蒸発器３８を出る。蒸発器３８は、管の中のプロセス流体の温度を下げる。蒸発器３８内の管束６０は、複数の管および複数の管束を含み得る。蒸気冷媒は、蒸発器３８を出て、吸引線によってコンプレッサ３２に戻って回路またはサイクルを完了する。例示的一実施形態で、蒸気圧縮システム１４は、１つまたは複数の冷媒回路内で可変速ドライブ（ＶＳＤ）５２、モータ５０、コンプレッサ３２、コンデンサ３４、膨脹弁３６および／または蒸発器３８の各々のうちの１つまたは複数を使用することができる。

[0029]次に図５を参照すると、例示的マルチパルストランス１００は、３相入力電源１０４に接続するための入力または１次巻線１０２ａ、１０２ｂおよび１０２ｃを含む。入力巻線１０２ａ、１０２ｂおよび１０２ｃの各々は、入力電源１０４に接続するための複数の端子を含む。図５に示す例示的実施形態では、各入力巻線に３つの端子が存在し、巻線１０２ａの端子Ａ、Ａ１およびＡ２、巻線１０２ｂの端子Ｂ、Ｂ１およびＢ２、ならびに、巻線１０２ｃの端子Ｃ、Ｃ１およびＣ２として示される。

[0030]トランス１００はさらに、出力または２次巻線１０４、１０６および１０８を含み、その各々は、それぞれａ、ｂおよびｃとして示された３つの相巻線を有する。図５で示すように、２次相巻線１０４ａは、２次相巻線１０６ａに対してθの位相シフトを有し、２次巻線１０８ａは、２次巻線１０６ａに対して−θの位相シフトを有する。同様に、それぞれの出力巻線１０４ｂ、１０６ｂ、および１０８ｂの各々は、隣接する相に対して＋／−θ位相シフトされ、各々の出力巻線１０４ｃ、１０６ｃおよび１０８ｃは、＋／−θ位相シフトされる。２次巻線１０４、１０６および１０８とそれぞれの相巻線の位相シフトは、それぞれ実質的に等間隔で離隔された位相角で、またはピーク電圧間の分離角約４０度で、出力端子Ｄ、Ｅ、Ｆで、９つの正弦波、相巻線１０４ａ、ｂおよびｃ、１０６ａ、ｂおよびｃ、ならびに１０８ａ、ｂおよびｃのそれぞれ、をもたらす。整流器／コンバータ２２２によって整流されるとき、生じる波形は、直流リンク２２４に供給される１８パルス直流波形をもたらす。記載される例示的実施形態は１８パルス（９相）出力波形についてであるが、所望の脈動率を達成するために必要とされるような他の構成、たとえば、１２パルス（６相）、２４パルス（１２相）、が直流リンクで使用可能であることを理解されたい。

[0031]図５に示された例示的実施形態で、入力巻線１０２は、以下のように構成された入力端子のために巻かれ得る：
５７５ボルト→端子Ａ、ＢおよびＣ
４６０ボルト→端子Ａ１、Ｂ１およびＣ１
４００／４１５ボルト→端子Ａ２、Ｂ２およびＣ２
したがって、入力電源１０４で使用可能な公益事業体の電圧に応じて、上記の３つの電圧のいずれも、それぞれの端子で印加されて２次相巻線の出力端子で同じ出力電圧、たとえば、２次相巻線の出力電圧を直流リンクの８２０ＶＤＣに変換するための５８０ＶＡＣ ＲＭＳ電圧、を提供することができる。前述のように、所与のＩＧＢＴインバータ電力極の出力電力を最大にするためにＨＶＡＣ適用例の５７５ボルトモータを使用することが一般的である。５７５Ｖ、４極モータは、所与のモータ馬力定格のシステム費用およびサイズを低減するために、電力線入力周波数の少なくとも２倍の範囲にわたり駆動され得る。５７５Ｖ誘導機械について、好ましい直流リンク電圧は８２０Ｖであるが、トランス１００は、たとえば、５７５ボルトのモータ電圧定格に適した、８１３Ｖから１０００Ｖまでの範囲で、様々な直流バス電圧を提供するように設計され得る。

[0032]次に図６を参照すると、一代替実施形態で、複数のタップを有する２次巻線を有する例示的マルチパルストランス２００が示される。もう１つの実施形態で、複数のタップが、交流出力電圧が一定の大きさで維持され、異なる入力電圧レベル、たとえば３８０Ｖ入力電圧、４６０Ｖ入力電圧など、で取得されるように、出力巻線２０４、２０６、２０８で提供され得る。２次巻線が複数のタップを含む一実施形態で、１次巻線２０２は、入力電圧への１つのみの端子接続を含み得る。別法として、１次巻線２０２はまた、複数のタップを含み得る。

[0033]マルチパルストランス２００は、３相入力電源２０２に接続するための３つの１次相巻線２０２ａ、２０２ｂおよび２０２ｃを有する入力または１次巻線２０２を含む。図６に示すように、各入力巻線２０２ａ、２０２ｂおよび２０２ｃは、入力電源２０２に接続するための単一入力端子Ａ_ｉ、Ｂ_ｉ、Ｃ_ｉをそれぞれ含む。

[0034]トランス２００はさらに、出力または２次巻線２０４、２０６および２０８を含み、その各々は、複数の端子を有する３つの出力相巻線を有する。出力巻線２０４で、相Ａ端子はＡ_Ｏ１、Ａ_Ｏ１１、およびＡ_Ｏ１２として、相Ｂ端子はＢ_Ｏ１、Ｂ_Ｏ１１、およびＢ_Ｏ１２として、相Ｃ端子はＣ_Ｏ１、Ｃ_Ｏ１１、およびＣ_Ｏ１２としてそれぞれ示される。出力巻線２０６で、相Ａ端子はＡ_Ｏ２、Ａ_Ｏ２１、およびＡ_Ｏ２２として、相Ｂ端子はＢ_Ｏ２、Ｂ_Ｏ２１、およびＢ_Ｏ２２として、相Ｃ端子はＣ_Ｏ２、Ｃ_Ｏ２１、およびＣ_Ｏ２２としてそれぞれ示される。出力巻線２０８で、相Ａ端子はＡ_Ｏ３、Ａ_Ｏ３１、およびＡ_Ｏ３２として、相Ｂ端子はＢ_Ｏ３、Ｂ_Ｏ３１、およびＢ_Ｏ３２として、相Ｃ端子はＣ_Ｏ３、Ｃ_Ｏ３１、およびＣ_Ｏ３２としてそれぞれ示される。図６に示すように、２次相巻線２０４Ａは、２次相巻線２０６Ａに対してθの位相シフトを有し、２次巻線２０８Ａは、２次相巻線２０６Ａに対して−θの位相シフトを有する。同様に、それぞれの出力巻線２０４Ｂ、２０６Ｂおよび２０８Ｂの各々は、隣接する相に対して＋／−θ位相シフトされ、各々の出力巻線２０４Ｃ、２０６Ｃおよび２０８Ｃは、隣接する相に対して＋／−θ位相シフトされる。２次巻線２０４、２０６および２０８およびそれらのそれぞれの相巻線の位相シフトは、それぞれ実質的に等間隔で離隔された位相角で、またはピーク電圧間の分離角約４０度で、相巻線２０４Ａ、ＢおよびＣ、２０６Ａ、ＢおよびＣ、ならびに２０８Ａ、ＢおよびＣのそれぞれの、出力端子Ｄ、Ｅ、Ｆでの９つの正弦波をもたらす。整流器／コンバータ２２２によって整流されるとき、生じる波形は、直流リンク２２４に供給される１８パルス波形をもたらす。

[0035]図６に示す例示的実施形態で、入力巻線２０２は、標準入力交流電圧のために巻くことができ、出力端子は、端子２０２Ａ_ｉ、Ｂ_ｉ、Ｃ_ｉで印加される標準入力交流電圧、たとえば、５７５Ｖ、４６０Ｖまたは４００／４１５Ｖ、に応じて、３つの端子オプションのうちの１つで５７５ボルトを出力するように構成される。

[0036]したがって、入力電源２０２で提供される公益事業体の電圧に応じて、入力端子で印加される上記の３つの電圧のうちのいずれかが、２次相巻線の出力端子の組合せのうちの１つで所望の出力電圧、たとえば、５７５Ｖモータのための５７５ボルト、を提供することになる。前述のように、所与のＩＧＢＴインバータ電力極の出力電力を最大にするために、ＨＶＡＣ適用例のための５７５ボルトモータを使用することが一般的である。

[0037]本出願は、以下の説明に明記されたまたは図に示された詳細または方法論に限定されないことを理解されたい。本明細書で使用される表現および専門用語は、説明のみを目的としており、限定と見なされるべきではないこともまた理解されたい。

[0038]図に示したおよび本明細書に記載された例示的実施形態は、現在好ましいものであるが、これらの実施形態は、単に一例として提供されることを理解されたい。したがって、本出願は、特定の実施形態に限定されず、添付の特許請求の範囲内にやはりある様々な修正形態にまで及ぶ。任意のプロセスまたは方法のステップの順序または順番列は、代替実施形態に従って変更または並べ替えされ得る。

[0039]様々な例示的実施形態で示されるようなマルチパルストランスの構造および配置は単に例示にすぎないことに留意することが重要である。いくつかの実施形態のみが本開示において詳細に説明されているが、本特許請求の範囲で列挙される対象の新しい教示および利点を実質的に逸脱することなしに、多数の修正形態（たとえば、サイズ、寸法、構造、形状および様々な要素の割合、パラメータの値、取り付け方法、材料の使用、色、向きなどの変更）が可能であることが、本開示を再考察した者には容易に理解されよう。たとえば、一体化して形成されて示された要素は、複数の部分または要素で構成することができ、要素の位置は逆にまたは他の方法で変えることができ、個別の要素の性質または数あるいは位置は、修正または変更することができる。したがって、すべてのそのような修正形態は、本出願の範囲内に含まれるものとする。任意のプロセスまたは方法のステップの順序または順番列は、代替実施形態に従って、変更または並べ替えされ得る。本特許請求の範囲で、任意の手段プラス機能の項は、列挙された機能を実行するものとして本明細書に記載された構造体および構造的同等物のみではなく同等の構造もまた包含するものである。他の置換、修正、変更および省略が、本出願の範囲を逸脱することなしに例示的実施形態の設計、動作条件および配列に行われ得る。

Claims (20)

1. 固定交流入力電圧振幅および周波数で入力交流電力を受信するおよび可変電圧および可変周波数で出力交流電力を提供するように構成された可変速ドライブシステムであって、前記可変速ドライブが、
   入力交流電圧を提供する３相交流電源に接続された多重パルストランスと、
   前記入力交流電圧を直流電圧に変換するように構成されたコンバータと、
   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直流電圧を濾波し貯蔵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と
   を備え、前記多重パルストランスが、
   各々の１次巻線が前記３相交流電源の相に接続され、各々の前記１次巻線が前記交流電源に接続するための複数の入力タップを備える、３つの１次巻線と、
   各２次巻線が、３つの相巻線(three phase windings)をそれぞれ備え、それぞれの前記２次巻線の各相巻線が、残りの２次巻線の対応する相巻線に対して所定の位相シフトを備える、複数の２次巻線と
   を備え、前記相巻線の前記位相シフトが、各２次巻線の３つの正弦波出力電圧波をもたらし、前記正弦波出力電圧波は、３６０度にわたり実質的に等間隔で離隔された、可変速ドライブシステム。
2. 前記複数の２次巻線が、第１の、第２のおよび第３の２次巻線を備え、前記第１の２次巻線が、前記第２の２次巻線に対して−θの位相角シフト、前記第３の２次巻線に対して＋θの位相角シフトを備える、請求項１に記載の可変速ドライブシステム。
3. 前記２次巻線およびそれらのそれぞれの相巻線の前記それぞれの位相角シフトが、前記相巻線の出力端子で９つの正弦波出力電圧波をもたらす、請求項２に記載の可変速ドライブシステム。
4. 前記正弦波出力電圧波が、分離角(angle of separation)約４０度で離隔された、請求項２に記載の可変速ドライブシステム。
5. 前記コンバータが、前記９つの正弦波出力電圧波を整流して、前記直流リンクに供給される１８パルス直流波形を生成するように構成された、請求項１に記載の可変速ドライブシステム。
6. 前記正弦波出力電圧波が、前記直流リンクで所定の脈動率(ripple factor)を達成するために、１２パルスおよび６相を備える、請求項１に記載の可変速ドライブシステム。
7. 前記正弦波出力電圧波が、前記直流リンクで所定の脈動率を達成するために、２４パルスおよび１２相を備える、請求項１に記載の可変速ドライブシステム。
8. 前記１次巻線が、第１のセットの入力タップでの５７５ボルト、第２のセットの入力タップでの４６０ボルト、および第３のセットの入力タップでの４００から４１５ボルトのために構成された入力端子のために巻かれ、前記それぞれの電圧レベルのいずれかが、前記関連２次巻線の前記出力端子で固定２次電圧を提供するために、前記それぞれの入力タップで印加され得る、請求項１に記載の可変速ドライブシステム。
9. 前記固定２次電圧が、前記直流リンクで８２０ＶＤＣを提供するための前記コンバータへの５８０ＶＡＣ ＲＭＳ電圧入力であり、前記モータが、電力線入力周波数の少なくとも２倍の範囲にわたり前記インバータによって駆動されることになる４極モータである、請求項８に記載の可変速ドライブシステム。
10. 前記直流リンク電圧が８１３Ｖから１０００Ｖの範囲にわたり、前記インバータ出力電圧が５７５ボルトである、請求項９に記載の可変速ドライブシステム。
11. 固定交流入力電圧振幅および周波数で入力交流電力を受信するおよび可変電圧および可変周波数で出力交流電力を提供するように構成された可変速ドライブシステムであって、前記可変速ドライブが、
    入力交流電圧を提供する３相交流電源に接続された多重パルストランスと、
    前記入力交流電圧を直流電圧に変換するように構成されたコンバータと、
    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直流電圧を濾波し貯蔵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と
    を備え、前記多重パルストランスが、
    各々の１次巻線が、前記３相交流電源の相に接続され、各々の前記１次巻線が、前記交流電源に接続するための少なくとも１つの入力タップを備える、３つの１次巻線と、
    各２次相巻線が複数の電圧出力端子を有する、複数の２次相巻線と
    を備える、可変速ドライブシステム。
12. 各２次相巻線が、第１の隣接した２次相巻線に対してθの位相角シフトを有し、第２の隣接した２次巻線に対して−θの位相角シフトを有する、請求項１１に記載の可変速ドライブシステム。
13. 各々の前記２次相巻線の間の前記位相角シフトが、前記２次相巻線のそれぞれの前記複数の電圧出力端子で９つの正弦波電圧波を生成する、請求項１２に記載の可変速ドライブシステム。
14. 前記それぞれの正弦波電圧波が、実質的に等間隔で離隔された位相角にある、請求項１３に記載の可変速ドライブシステム。
15. 前記位相角が、正弦波電圧波間の約４０度の分離角(40°angles of separation)である、請求項１３に記載の可変速ドライブシステム。
16. 前記コンバータが、前記９つの正弦波出力電圧波を整流して、前記直流リンクに供給される１８パルス直流波形を生成するように構成された、請求項１３に記載の可変速ドライブシステム。
17. 前記１次巻線が、所定の固定入力交流電圧のために巻かれ、前記複数の出力電圧端子が、前記複数の出力電圧端子のうちの少なくとも１つの出力電圧端子で５７５ボルトを出力するように構成され、前記出力電圧端子は、前記所定の固定入力交流電圧に応じて決まる、請求項１３に記載の可変速ドライブシステム。
18. 閉じた冷媒ループで接続されたコンプレッサ、コンデンサ、および蒸発器を備える冷媒回路と、
    ３相交流電源に接続された３つの１次巻線、および、前記コンプレッサのモータに電力を供給するために可変速ドライブに接続された複数の２次巻線を備える多重パルストランスと
    を備え、前記１次巻線または前記２次巻線のうちの少なくとも１つが、前記残りの２次巻線の対応する巻線に対して所定の位相シフトを備える多相出力電圧を提供するための複数のタップを備え、
    前記多相出力電圧の前記位相シフトが、３６０度にわたり実質的に等間隔で離隔された多重正弦波出力電圧波を有する前記複数の２次巻線の各々の３つの多重正弦波出力電圧波を提供する、冷却装置システム。
19. 前記１次巻線が、前記３相交流電源を受信するための前記複数のタップを備え、前記１次巻線が、第１のセットの入力タップでの５７５ボルト、第２のセットの入力タップでの４６０ボルト、および第３のセットの入力タップでの４００から４１５ボルトのために構成された入力端子のために巻かれ、前記関連する第１の、第２のまたは第３の入力タップで印加される前記指定された電圧レベルのいずれかが、前記関連２次巻線の前記出力端子で固定２次電圧を提供する、請求項１８に記載の冷却装置システム。
20. 前記複数の２次巻線が、それぞれ３つの相巻線を備え、各相巻線が、多重正弦波出力電圧波を出力するための前記複数のタップを備え、前記多重正弦波出力電圧が、３６０度にわたり実質的に等間隔で離隔された前記多重正弦波出力電圧波を有する前記複数の２次巻線の各々の多重正弦波出力電圧波を提供する、請求項１８に記載の冷却装置システム。

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