JP6353053B2 - 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
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Description
[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。
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。
Claims (20)
- 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システムが、
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、
前記コンバータに接続され、前記コンバータ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、前記複数の入力タップの、第1の入力タップが、前記交流電源において利用可能な第1の商用電圧のために巻回され、前記複数の入力タップの第2の入力タップが、前記交流電源において利用可能な第2の商用電圧のために巻回され、前記第1の商用電圧が、前記第2の商用電圧とは異なる、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、所定の出力電圧のために巻回される、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、前記第1の商用電圧と、前記第2の商用電圧の双方が、前記所定の出力電圧より小さい、
可変速ドライブシステム。 - 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。
- 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。
- 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。
- 前記コンバータが、各2次巻線の前記3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。
- 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。
- 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。
- 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1次巻線に関連する2次巻線で固定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。
- 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、前記インバータに接続されたモータを更に備え、当該モータが、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。
- 前記直流リンクの出力電圧が813Vから1000Vの範囲にわたり、前記インバータの出力電圧が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。
- 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システムが、
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、
前記コンバータに接続され、前記コンバータ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、前記複数の入力タップの、第1の入力タップが、前記交流電源において利用可能な第1の商用電圧のために巻回され、前記複数の入力タップの第2の入力タップが、前記交流電源において利用可能な第2の商用電圧のために巻回され、前記第1の商用電圧が、前記第2の商用電圧とは異なる、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、所定の出力電圧のために巻回される、複数の2次相巻線と
を備え、
前記第1の商用電圧と、前記第2の商用電圧の双方が、前記所定の出力電圧より小さい、
可変速ドライブシステム。 - 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。
- 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。
- 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。
- 前記位相角シフトが、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。
- 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。
- 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、前記複数の電圧出力端子が、前記複数の電圧出力端子のうちの少なくとも1つの電圧出力端子で575ボルトを出力するように構成され、前記電圧出力端子は、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。
- 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であって、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、前記複数の入力タップの、第1の入力タップが、前記交流電源において利用可能な第1の商用電圧のために巻回され、前記複数の入力タップの第2の入力タップが、前記交流電源において利用可能な第2の商用電圧のために巻回され、前記第1の商用電圧が、前記第2の商用電圧とは異なり、前記複数の2次巻線が、所定の出力電圧のために巻回されるものと、
を備え、前記2次巻線が、前記複数の2次巻線の残りの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し、
前記第1の商用電圧と、前記第2の商用電圧の双方が、前記所定の出力電圧より小さい、
冷却装置システム。 - 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、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2次巻線で固定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。
- 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波が、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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