TW201826690A - 帶電池之變速驅動器 - Google Patents

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Abstract

本揭露的實施例係關於包括一變速驅動器（VSD）的一暖氣、通風、空調和冷凍（HVAC&R）系統，該變速驅動器係組配為可供應電力予組配為可驅動該HVAC＆R系統之一壓縮機的一馬達、該VSD的一整流器係組配為可接收來自一交流（AC）電源的AC電力且可轉換該AC電力為直流（DC）電力，該VSD的一DC匯流排與該整流器電氣耦接，該VSD的一反向器與該DC匯流排電氣耦接，在此，該反向器係組配為可將該DC電力轉換以輸出AC電力，所輸出AC電力具有一可變電壓與一可變頻率，且所輸出之AC電力被導引至該馬達，以及與該DC匯流排電氣耦接的一電池，在此，該電池係組配為可提供輔助DC電力予該VSD。

Description

帶電池之變速驅動器
發明領域 本申請案主張於2016年十月5日提申之美國臨時專利申請號第62/404,646標題為「帶電池之變速驅動器」的效益與優先權，其在此以各種用途完整併入參考。
此申請案大致關於暖氣、通風、空調和冷凍領域(HVAC&R) ，更精確地，是關於用於一HVAC＆R之一變速驅動器的一電池。
HVAC&R系統在住宅、商用、工業環境中使用來控制環境屬性，諸如溫度與濕度給各種環境者。在一些案例中，HVAC&R系統可包括一蒸氣壓縮系統，其將一工作流體沿著一冷媒迴路循環。工作流體係組配為可在經歷到與蒸氣壓縮系統之操作相關聯的不同之溫度與壓力時，在蒸氣、液體與其等之組合間改變相位。例如，蒸氣壓縮系統使用一壓縮機來使工作流體循環於一熱交換器，該熱交換器可在冷媒與流過該熱交換器的另一流體之間傳導熱能。在一些案例中，該壓縮機由一馬達驅動，該馬達接收來自一變速驅動器的電力。用於HVAC&R系統之現有變速驅動器與電力網（power grid）電氣耦接，且因此可能會經歷到來自電力網之電力供應的中斷及/或不一致。
在一實施例中，一暖氣、通風、空調和冷凍(HVAC&R)系統包括一變速驅動器，其係組配為可供應電力予一馬達，在此，該馬達係組配為可驅動該HVAC＆R系統的一壓縮機，該變速驅動器的一整流器係組配為可接收來自一交流（AC）電源的AC電力，且將AC電源轉換為直流（DC）電力，該變速驅動器的一DC匯流排與該整流器電氣耦接，在此DC匯流排係組配為可修改從該整流器所接收的DC電力，該變速驅動器的一反向器（inverter）與該DC匯流排電氣耦接，在此該反向器係組配為可將來自該DC匯流排的DC電力轉換以輸出AC電力，在此所輸出之AC電力具有可變電壓與可變頻率，並且其中，所輸出之AC電力被導引至該馬達以及與該變速驅動器之該DC匯流排電氣耦接的一電池，其中，該電池係組配為可提供輔助DC電力予該變速驅動器。
在用於一暖氣、通風、空調和冷凍(HVAC&R)系統之一變速驅動器的另一實施例中，包括組配為可從一交流（AC）電源接收AC電力且將該AC電力轉換為直流（DC）電力的該變速驅動器之一整流器，該變速驅動器的一DC匯流排與該整流器電氣耦接，其中，該DC匯流排係組配為可放大或縮小從該整流器所接收到的該DC電力之電壓，該變速驅動器的一反向器與該DC匯流排電氣耦接，在此該反向器係組配為可將來自該DC匯流排的該DC電力轉換以輸出AC電力，在此所輸出之AC電力具有可變電壓與一可變頻率，並且其中，所輸出之AC電力被導引至該馬達，與該變速驅動器之該DC匯流排電氣耦接的一電池，其中，該電池係組配為可提供輔助DC電力予該變速驅動器，以及與該AC電源及該電池電氣耦接的一充電器，其中該充電器係組配為可從該AC電源接收AC電力且提供DC電力予該電池。
在另一實施例中，一方法包括監視從一交流（AC）電源被導引至一變速驅動器之AC電力的電壓，使用來自該AC電源的AC電力以在當AC電力高於一臨限值時以該變速驅動器操作一馬達，並且在該AC電力等於或低於該臨限值時，從一電池導引電力至該變速驅動器以該變速驅動器操作該馬達。
以下將會描述一或多個實施例。為了提供對此等實施例一明確描述而努力提供，在說明書中並非實際實施時的所有特徵都有被描述。應當可以理解的是，此等實際實施的研發時，如許多工程或設計專案中，可做出能夠達到研發者的特定目標之各種特定實施的決定，諸如符合與系統相關的規定，以及商業相關的限制，其可在不同實施者間改變。更進一步地，應當理解的是此等發展的努力可能是複雜且費時的，然而對於已獲得本揭露之優點的習於此技藝者仍為設計、製造與製作的一般常態。
本揭露的實施例將會針對使用帶有一電池之變速馬達的一暖氣、通風、空調和冷凍(HVAC&R)系統。如以上所描述者，變速驅動器可與驅動該HVAC＆R系統的一壓縮機的一馬達耦接。現有變速驅動機與一電力網電氣耦接，該電力網以一固定電壓及/或固定頻率供應交流（AC）電力予該變速驅動機。在一些案例中，從該電力網供應至該變速驅動器的電力可能會因為嚴重的天氣事件、自然災害、定期維護及/或其他可能中斷電力供應而遭受中斷。據此，需要將變速驅動器與一電池電氣耦接以在由該電力網供應之電力中斷時提供輔助電力予該變速驅動器。此外，從電力網供應電力的費用可能會基於需求、每一年的時間及/或每一天的時間波動。如此，電池可在尖峰需求期間之從電力網供電的費用相對高的時候供應輔助電力予變速驅動器。因此，與變速驅動器電氣耦接的電池可在電力網經歷中斷及/或降低使HVAC＆R系統運作的費用時使變速驅動器接收電力。
在一些實施例中，變速驅動器經由該變速驅動器的一直流電（DC）匯流排與該電池電氣耦接。如應當裡解者，電池一般以DC電力的形式提供電力。此外，變速驅動器使用一整流器將來自電力網（例如，一AC電源）的AC電力轉換成為DC電力，且接著使用一反向器將DC電力轉換回可具有可變電壓及/或可變頻率的AC電力。因此，電池可供應DC電力予變速驅動器使用DC電力的一部分以及使變速驅動器將DC電力轉換回具有可變電壓及/或可變頻率的AC電力。本揭露的實施例可包括各種整流器與反向器，其可使用來在當從電力網接收到電力及/或從電池接收到輔助電力時，增強變速驅動器的性能。更進一步地，在一些實施例中，變速驅動器可包括一充電元件，其可接收並儲存來自電力網的電力以用來將該電池充電，因而增加電池可供應輔助電力至該變速驅動器的時間。
接著來到圖式，圖1為用於典型商業設施之一建築物12中之一暖氣、通風、空調和冷凍(HVAC&R)系統10之一環境的一實施例的立體圖。HVAC＆R系統10可包括一蒸氣壓縮系統14，其供應可用來將該建築物12冷卻的一冷卻液體。該HVAC＆R系統10亦可包括一鍋爐16以供應溫暖液體以加熱該建築物12以及一空氣分布系統，其可將空氣於建築物12內循環。該氣體分布系統亦可包括一空氣回流導管18、一空氣供應導管20及/或一空氣處理器22。在一些實施例中，空氣處理器22可包括熱交換器，其藉由管道24與該鍋爐16及該蒸氣壓縮系統14連接。在該空氣處理器22中的該熱交換器可取決於HVAC＆R系統10的操作模式而接收來自該鍋爐16之被加熱液體或者來自該蒸氣壓縮系統14的被冷卻液體。該HVAC＆R系統10顯示在建築物12的各樓層具有一分離的空氣處理器，但在其他實施例中，該HVAC＆R系統10可包括共享於樓層間或樓層中的空氣處理器22及/或其他組件。
圖2與3為可在HVAC＆R系統10中使用的蒸氣壓縮系統14的實施例。蒸氣壓縮系統14可將一冷媒透過一迴路循環，該迴路由一壓縮機32開始。該迴路亦可包括一冷凝器34、膨脹閥或裝置36以及液體冷卻器或蒸發器38。該蒸氣壓縮系統14可進一步包括一控制面板40，其具有一類比轉數位（A/D）轉換器42、一微處理器44、一非依電性記憶體46及/或一介面板48。
在蒸氣壓縮系統14中可使用作為冷媒之流體的一些範例為氫氟碳化物（HFC）基底冷媒，例如，R410A、R-407、R134a、氫氟烯烴（HFO）、「自然」冷媒類似氨（NH3）、R-717-二氧化碳（CO2）、R-744或烴基冷媒、水蒸氣或任何其他合適的冷媒。在一些實施例中，該蒸氣壓縮系統14可組配為可有效使用在一大氣壓下具有約19度攝氏（66度華氏）之正常沸點的的冷媒，相對於諸如R-134a的中壓冷媒其亦被稱為低壓冷媒。如在此所使用者，「正常沸點」可指涉在一大氣壓下所量測到的沸點溫度。
在一些實施例中，該蒸氣壓縮系統14可使用一或多個變速驅動器（VSD）52、馬達50、壓縮機32、冷凝器34、膨脹閥或裝置36及/或蒸發器38。該馬達50可驅動該壓縮機32且可由一變速驅動器（VSD）所啟動52。該VSD52可從一交流電（AC）電源接收具有一特定固定電源電壓（line voltage）與固定電源頻率的AC電力，且提供具有可變電壓與頻率的電力予該馬達50。在其他實施例中，該馬達50可直接由AC或直流電（DC）電源啟動。馬達50可包括可由VSD啟動或直接由AC或DC電源啟動之任何類型的電子馬達，諸如開關式磁阻馬達、感應馬達、電子換向永久磁鐵馬達或其他合適的馬達。
HVAC＆R系統可包括一冷卻器、空調、加熱幫浦、屋頂單元、冷凍系統、可變冷媒流量（VRF）系統、另一合適組件或其等之任何組合。HVAC＆R系統一般包括一或多個由馬達驅動組件，諸如壓縮機、幫浦、風扇等等，其可由一變速驅動器所驅動。在一些實施例中，可由一單一變速驅動器來驅動多於一個組件。例如，數個風扇可共享一單一變速驅動器，或二或更多個壓縮機可共享一單一變速驅動器。附加地或替代地，多個變速驅動器亦可被包括在一單一HVAC＆R系統中。例如，一HVAC＆R系統可包括用於一或多個壓縮機的一第一變速驅動器、用於一冷凝器風扇的一第二變速驅動器以及用於一蒸氣機幫浦的一第三變速驅動器。在進一步實施例中，任何合適數量之變速驅動器可被包括在一HVAC＆R系統中以供應足夠的電力予該HVAC＆R系統的組件。
該壓縮機32壓縮一冷媒蒸氣且透過一排放通道遞送該蒸氣至該冷凝器34。在一些實施例中，該壓縮機32可為離心式壓縮機。由該壓縮機32遞送至該冷凝器34之該冷媒蒸氣可傳遞熱能至在該冷凝器34中的一冷卻流體（例如，水或空氣）。該冷媒蒸氣由於予該冷卻流體之熱能熱交換可在該冷凝器34中被冷凝成為冷媒液體。來自該冷凝器34之該冷媒液體可流過該膨脹裝置36至該蒸發器38。在圖3所例示的實施例中，該冷凝器34為水冷式且包括與一冷卻塔56連接的一管束54（tube bundle），該冷卻塔56供應冷卻流體至該冷凝器。
遞送至該蒸發器38的液體冷媒可吸收來自另一冷卻流體的熱，其可為或可不為與在冷凝器34中的流體相同。在該蒸發器38中的液體冷媒可經歷從液體冷媒至冷媒蒸氣的一相位轉變。如圖3之所例示的實施例中所顯示者，蒸發器38可包括具有與一冷卻負載62連接之供應管線60S與回流管線60R的一管束58。該蒸發器38之該冷卻流體（例如，水、乙二醇、氯化鈣液、氯化鈉液、或任何其他合適的流體）經由回流管線60R進入該蒸發器38且經由該供應管線60S離開該蒸發器38。該蒸發器38可經由與該冷媒進行熱交換而降低在該管束58中之冷卻流體的溫度。在該蒸發器38中的該管束58可包括複數個管及/或複數個管束。在任何狀況下，該蒸氣冷媒藉由一吸取管線離開該蒸發器38且回到該壓縮機32以完成循環。
圖4為具有併入在冷凝器34與膨脹裝置36間之中間迴路64之蒸氣壓縮系統14的概要圖。該中間迴路64可具有與該冷凝器34直接流體連接之入口管線68。在其他實施例中，該入口管線68可與該冷凝器34非直接流體耦接。如圖4所例示的實施例中所顯示，該入口管線68包括設置在一中間槽70之上游的一第一膨脹裝置66。在一些實施例中，中間槽70可為瞬間蒸發槽（flash tank）（例如，快速中間冷卻器）。在其他實施例中，該中間槽70可組配為一熱交換器或「表面節能器」。在圖4所例示的實施例中，該中間槽70是使用來作為一瞬間蒸發槽且該第一膨脹裝置66係組配為可降低從該冷凝器34所接收到的液體冷媒之壓力（例如，膨脹）。在膨脹程序期間，液體的一部分可被汽化，且因此中間槽70可用來將從該第一膨脹裝置66所接收到的蒸氣從液體分離。此外，因為當進入中間槽70時液體冷媒經歷到的壓力降低，中間槽70可提供用來將液體冷媒進一步的膨脹（例如，由於在進入中間槽70時經歷體積快速增加）。在該中間槽70中的蒸氣可由該壓縮機32透過該壓縮機32之吸入管線74被吸引(drawn)。在其他實施例中，在該中間槽內的蒸氣可被吸引至該壓縮機32的一中間階段（例如，並非在吸取階段）。因為在膨脹裝置66及/或中間槽70內的膨脹，在該中間槽70中所收集的液體相較於離開冷凝器34之液體冷媒具有較低的焓（enthalpy）。來自該中間槽70的液體可接著透過一第二膨脹裝置36流到管線72至該蒸發器38。
如以上所述，變速驅動器52可包括用於供應輔助電力予該變速驅動器的一電池，且因此，最終供應電力予該馬達50及該壓縮機52。在一些案例中，由一電力網供應至該變速驅動器52的電力中斷可能會導致蒸氣壓縮系統14的關閉。如此一來，當此等中斷發生及/或當來自該電力網的電力之費用相對高時，電池可提供輔助電力予該變速驅動器52。如在此所詳細討論者，變速驅動器52可包括各種整流器組態、反向器組態及/或附加組件以容納電池且可使電池能恰當地供應電力予該變速驅動器52。
例如，圖5為具有一電池100的變速驅動器52的一實施例的概要。如圖5所例示的實施例中所顯示，變速驅動器52可包括一整流器102、一反向器104與一DC匯流排106。該整流器102接收有固定電壓與頻率的AC電力且將該AC電力轉換成為DC電力。該DC匯流排106可接著操縱或轉換該DC電力（例如，將DC電力降壓或升壓）以達到預定義電壓與頻率，此可基於馬達50的一負載需求。反向器104接著可將DC電力轉移回AC電力，該AC電力包括可變電壓與頻率。來自反向器104之AC電力係使用來啟動該馬達50，該馬達50驅動該蒸氣壓縮系統的該壓縮機32。
如圖5之例示實施例中所顯示者，電池100可與變速驅動器52的DC匯流排106耦接，以致使該電池100可供應電力予該變速驅動器52且獨立於一AC電源108（例如，電力網）而最終啟動該馬達。例如，電池100可供應DC電力予該變速驅動器52，以致使來自該電池100的該輔助電力可在DC匯流排106處被接收但不會在整流器102及/或反向器104處被接收。在一些實施例中，電池100可於該變速驅動器52的外部，但經由該DC匯流排106而予該變速驅動器52的電路110耦接。如在此所使用者，電池100可為複數個電池，其各包括一或多個電池單元。例如，電池100可包括2、3、4、5、6、7、8、9、10或更多電池以並聯或與串聯配置而彼此耦接。在一些實施例中，電池100可儲存及/或供應100千瓦（kW）與50000 kW、介於200 kW與40000 kW間或介於500 kW與25000 kW的電力。
如圖5之例示實施例中所顯示者，一電池充電器112可與該電池100及/或該AC電源108耦接。例如，電池充電器112與該AC電源108耦接且因而接收且影響（condition）（例如，濾波及/或修改）來自該AC電源108的能量。由該電池充電器112所影響的能量可被使用來將電池100再充電及/或否則就提供電力給電池100。此外，變速驅動器52的電路110可包括耦接於電池100與變速驅動器52之DC匯流排106之間的一二極體114。該二極體114可阻擋電力從變速驅動器52（例如，DC匯流排102）回流至該電池100，但促進電池100的電力流向DC匯流排106。
此外，圖5的變速驅動器52可包括一開關116，其係組配為將變速驅動器52從AC電源108斷開（例如，電氣絕緣）（例如，將在變速驅動器52與AC電源108之間的連接中斷）。作為一非限制性範例，當由AC電源108所供應之電力的費用相對高時，可將在AC電源108與該變速驅動器52間的連接斷開，以致使變速驅動器52不會從AC電源108提取電力。在這樣的狀況下，變速驅動器52可提取來自電池100的輔助電力。在一些實施例中，變速驅動器52的反向器104可降低輸出電力的頻率（例如，至該馬達50）以在當電池100供應電力予該變速驅動器52時維持施加至馬達50足夠的扭矩。附加地或可替代地，變速驅動器52可包括一附加、外部反向器118，其可在來自AC電源108的電力中斷時提供電力予一控制面板、風扇、幫浦及/或電池100的其他組件。
附加地，圖5顯示具有一感測器120的變速驅動器52，該感測器可量測由該AC電源108所供應給變速驅動器52的AC電力的電壓及/或頻率。在一些實施例中，控制面板40可與該變速驅動器52的該感測器120、該電池及/或該開關116通訊式耦接。據此，控制面板40可從該感測器120接收到由該AC電源108所接收的AC電力之回饋，且回應於從該感測器120接收到該回饋時調整該變速驅動器52的該電路110。例如，當來自感測器120的該回饋到達及/或降低到一臨限值，該控制面板40可開啟該開關116且啟動該電池100，以致使該電池100供應電力予該變速驅動器52的DC匯流排106。附加地或可替代地，當來自該感測器120的該回饋超過該臨限值，該開關116可被關閉且該電池100可被停用，以致使電力由AC電源108供應給該變速驅動器52。在進一步實施例中，控制面板40可監控馬達50的速度及/或壓縮機32的排放壓力且據此調整該變速驅動器52的該電路110。在一些實施例中，該變速驅動器52可組配來接收來自該AC電源108與該電池100兩者的電力以供應足夠的電壓給該馬達50。
圖6為具有電池100但沒有充電器112的變速驅動器52之一實施例的概要。例如，變速驅動器52包括一絕緣閘雙極電晶體140（IGBT），其可使電力在多個方向流動（例如，從AC電源108至變速驅動器52以及從變速驅動器52至AC電源108、從變速驅動器52至馬達50以及從馬達50至變速驅動器52及/或從整流器102至反向器104以及從反向器104至整流器102）。IGBT可被包括在該整流器102及/或該反向器104內以調整在DC匯流排106處的電力，以致使在DC匯流排106處的電力之電壓適合用於將該電池100充電。據此，當從該AC電源108供應電力至該變速驅動器52時，該電池100可由於電力透過DC匯流排至該電池100的流動而被充電。因此，在圖6的該變速驅動器52之實施例中不包括充電器112，因為電池100可直接由AC電源108充電。
據此，二極體114不包括在圖6之該變速驅動器52的實施例中，以致使電力可從電池100流至該變速驅動器52或從變速驅動器52朝向電池100流動。在一些實施例中，反向器104可從馬達50供應電力予該DC匯流排106以提供再生制動或轉差能量（slip energy）回收，因而增加了該變速驅動器52的效能。在更進一步的實施例中，電池100可供應電力至該AC電源108。例如，當來自AC電源108的電力被中斷（例如，一電力網被關斷），可能會需要提供電力給如該變速驅動器52之與同樣電子電路（例如，同一家庭或建築物）耦接的其他組件。例如，該變速驅動器52可與一住宅或其他建築的一電子電路電氣耦接。因此，電池100可在當AC電源108中斷時，供應電力給同樣與住宅或其他建築物電氣耦接的一或多個組件。
如以上所討論者，該變速驅動器52可包括可在當由AC電源108及/或電池100接收電力時可增強該變速驅動器52之性能的各種組態的整流器102、反向器104及/或DC匯流排106。例如，圖7為該整流器102的一實施例，其可被包括在該變速驅動器52中以將來自AC電源108的AC電力轉換為DC電力。例如，圖7的整流器102包括複數個二極體160（例如，P-N連接二極體）其將AC電力轉換為DC電力。如圖7之例示實施例中所顯示者，AC電力可包括三相AC電力，其經由三個對應輸入（例如，導線）被導引進入該整流器102。如此一來，該AC電力的各相位可與該等複數個二極體160的一對二極體電氣耦接。對應於該AC電力之各相位的該對二極體可對應於一負載（例如，該電池100）的一正端與負端。雖然圖7所例示的實施例顯示整流器102接收三相AC電力且具有該等複數個二極體160之六個二極體，應當理解的是整流器102可接收具有任何數量之相位（例如，1、2、4、5、6、7、8、9、10或更多）的AC電力以及可包括該等複數個二極體160之任何恰當數量（例如，1、2、3、4、5、7、8、9、10或更多）的二極體。
該等複數個二極體160使電流可從AC電源108流至該變速驅動器52的另一組件，諸如電池100、DC匯流排106、反向器104或其等之組合。因此，電流可以方向162流動。該等複數個二極體160可阻擋在方向164的電流流動，以致使電流可在方向162流動但在方向164不流動。據此，圖7的整流器102為被動整流器且可被使用在圖5所例示說明之變速驅動器52的實施例中，但可能不適合用在圖6所例示說明之變速驅動器52的實施例中，因為整流器102阻擋了方向164上的電流流動。
圖8為可在圖6中所例示的變速驅動器52之實施例中使用的整流器102的一實施例。例如，在圖8所例示的實施例中，整流器102包括替代該等複數個二極體160的複數個電晶體180。該等複數個電晶體180亦可組配來將來自AC電源108的AC電力轉換成DC電力。更進一步的，該等複數個電晶體180亦可使電流以方向162、164兩者流動。據此，該等複數個電晶體180亦可將DC電力轉換回AC電力以使得來自馬達50的電流流向可電氣連接該變速驅動器52的一電子電路（例如，住宅或其他結構之電子電路）。如此一來，整流器102可為一主動整流器。
如在圖8所例示的實施例中所顯示，來自AC電源108的AC電力可包括三相AC電力，其經由三個對應輸入（例如，導線）而被導引進入整流器102。如此一來，該AC電力的各相位可與該等複數個電晶體180之一對電晶體電氣耦接。對應於AC電力各相位的該對電晶體可對應於一負載（例如電池100）的正端子與負端子。雖然圖8所例示的實施例顯示整流器102接收三相AC電力且具有該等複數個電晶體180之六個二極體，應當理解的是整流器102可接收具有任何數量之相位（例如，1、2、4、5、6、7、8、9、10或更多）的AC電力以及可包括該等複數個電晶體180之任何恰當數量（例如，1、2、3、4、5、7、8、9、10或更多）的電晶體。
圖9為反向器104的一實施例之概要，其可被包括在該變速驅動器52內。類似於圖8之整流器102，例示於圖9之反向器104為主動，該反向器104可轉換DC電力為AC電力以及轉換AC電力為DC電力。例如，反向器104包括複數個電晶體200，其在電流以第一方向202流動時轉換DC電力成為AC電力。此外，該等複數個電晶體200在電流以相對於該第一方向202之第二方向204流動時轉換AC電力成為DC電力。
如在圖9所例示的實施例中所顯示，來自反向器被導引至馬達50的AC電力可包括三相AC電力。該AC的各相位可經由一對應輸入（例如，導線）而被導引至馬達50。如此一來，該AC電力的各相位可與該等複數個電晶體200之一對電晶體電氣耦接。對應於AC電力各相位的該對電晶體可對應於一DC電源（例如，電池100）的正端子與負端子。雖然圖9所例示的實施例顯示反相器104導引三相AC電力且具有該等複數個電晶體200之六個二極體，應當理解的是整流器102可導引具有任何數量之相位（例如，1、2、4、5、6、7、8、9、10或更多）的AC電力以及可包括該等複數個電晶體200之任何恰當數量（例如，1、2、3、4、5、7、8、9、10或更多）的電晶體。
圖10至12為DC匯流排106之實施例的概要代表，其可被使用來修改及/或操縱從整流器102及/或電池100所接收的DC電力。例如，圖10為DC匯流排106之實施例的概要，其係組配為可降低（例如，降壓）由該DC匯流排106所接收到的DC電力的一電壓。圖11為DC匯流排106之實施例的概要，其可增加（例如，升壓）由DC匯流排106所接收的DC電力之電壓。更進一步地，圖12為DC匯流排106之實施例的概要，其可降低（例如，降壓）及/或增加（例如，升壓）由DC匯流排106所接收的DC電力之電壓。在一些實施例中，通過顯示在圖12中之DC匯流排106之實施例的電流之大小（magnitude）可基於從變速驅動器52、馬達50及/或壓縮機32所接收到的回饋而由控制面板40調整。例如，控制面板40可接收一回饋，該回饋指示出馬達50的速度及/或離開壓縮機32之冷媒的壓力且調整流過DC匯流排106之電流的大小以增加或降低DC電力的電壓並且基於該回饋而調整該馬達的速度。應當注意的是，顯示在圖10至12中之DC匯流排106之實施例的任何組合可在變速驅動器52中使用。
在任何狀況下，本揭露之變速驅動器52的實施例可組配來在各種模式中操作。例如，以下的表1例示說明變速驅動器52的各種操作模式的範例，其可基於各種參數（例如，馬達的速度、壓縮機32的排放壓力、來自AC電源108的AC電力之輸入電壓、電池100的電荷等等）而被選擇。在表1中，「0」代表沒有接收或供應電力的一組件（例如，AC電源108、馬達50及/或電池100）、「+」代表供應電力的一組件以及「-」代表接收電力的組件。雖然表1包括變速驅動器52的十三種操作模式，本揭露之變速驅動器52的實施例可包括比十三種操作模式更多（例如，14、15、16、17、18、19、20或更多操作模式）或更少的操作模式（例如，12、11、10、9、8、7、6、5、4、3、2或1種操作模式）。 表1: 變速驅動器的操作模式
圖13為可使用來操作使用該變速驅動器52之馬達50之一程序220的一方塊圖，該變速驅動器52接收來自該AC電源108及/或該電池100的AC電力。例如，在方塊222處，該控制面板40可接收來自該感測器120之指示來自AC電源108的AC電力供應至該變速驅動器52的一回饋。如以上所討論者，來自該感測器120之回饋可包括由該AC電源108所供應之AC電力的一電壓及/或頻率。在各種狀況下，如在方塊224處所顯示，該控制面板40可組配為在來自該感測器120之該回饋高於一臨限值（例如，高於一預定電壓及/或頻率）時，可使變速驅動器52能夠使用AC電力以操作該馬達50。更進一步地，在方塊226處，該控制面板40可在當來自該感測器120之回饋到達或降低到低於該臨限值時，開啟該開關116且啟動該電池100。如此一來，該電池100可供應電力給該變速驅動器52，以致使該馬達50可在例如當來自AC電源108的AC電力中斷時繼續運作。
此外，如以上所討論者，該控制面板40亦可基於從設置在該蒸氣壓縮系統14中的一或多個感測器所接收到的回饋，而調整該變速驅動器52的操作。例如，該控制面板40可接收指示該馬達50的一速度及/或該壓縮機32的一排放壓力的一回饋。該控制面板可接著調整該變速驅動器52的該電路110（例如，該開關116、該電池100或另一合適的組件）以使得馬達50的速度及/或該壓縮機32之排放壓力到達一預定值。
如以上所提出者，本揭露可提供在操作HVAC＆R系統時有用的一或多個技術技術效果。揭露之實施例可包括一電池，該電池為與一變速驅動器電氣耦接且組配為可供應電力予一HVAC＆R系統的一馬達。該電池可在當來自AC電源的AC電力中斷及/或AC電力的費用相對高時，替代AC電源而供應電力。附加地或替代地，該電池可在單獨使用AC電源及/或電池無法滿足一負載需求時（例如，來自一馬達），補充導引至該變速驅動器的電力。使用該變速驅動器的該電池可增強變速驅動器的操作且降減少該HVAC＆R系統的關斷及/或維護。在說明書中的技術效果與技術問題為範例而非限制。應當理解的是在說明書中所描述的實施例可具有其他技術效果且可解決其他技術問題。
雖然特定特徵與實施例已經例示說明且描述，在不實質脫離在請求項中所提及之標的的新穎教示與優點之下，許多修改與改變對於習於此技藝者是可以達到的（例如，在各種元件之大小、尺寸、結構、形狀與比例上的改變、參數的數值（例如，溫度、壓力等等）、安裝配置方式、使用之材料、顏色、方向等等）。程序或方法步驟的順序或序列可以改變或根據替代實施例而重新排列。因此，可以理解附加之請求項意欲涵蓋落入揭露之本質內的所有此等修改與改變。更進一步地，為了有效提供範例實施例的精確描述，實際實施之所有特徵可能不會被全部描述（亦即，不相關於呈現之完成揭露所考慮的最佳模式者或與所請求之揭露不相關者）。應當理解的是，在任何工程或設計專案中，在研發任何此種實際實施的過程中, 可能會作出許多專用於實施的決定。此等發展努力可能是複雜和費時的，但對於習於此技藝者在此揭露的好處下不需過度實驗仍然是設計、生產和製造的一般技能的例行任務。
10‧‧‧HVAC＆R系統
12‧‧‧建築物
14‧‧‧蒸汽壓縮系統
16‧‧‧鍋爐
18‧‧‧空氣回流導管
20‧‧‧空氣供應導管
22‧‧‧空氣處理器
24‧‧‧管道
32‧‧‧壓縮機
34‧‧‧冷凝器
36‧‧‧膨脹裝置
38‧‧‧液體冷卻器或蒸發器
40‧‧‧控制面板
42‧‧‧A/D轉換器
44‧‧‧微處理器
46‧‧‧非依電性記憶體
48‧‧‧介面板
50‧‧‧馬達
52‧‧‧變速驅動器（VSD）
54‧‧‧管束
56‧‧‧冷卻塔
58‧‧‧管束
60R‧‧‧回流管線
60S‧‧‧供應管線
62‧‧‧冷卻負載
64‧‧‧中間迴路
66‧‧‧膨脹裝置
68‧‧‧入口管線
70‧‧‧中間槽
72‧‧‧管線
100‧‧‧電池
102‧‧‧整流器
104‧‧‧反向器
106‧‧‧DC匯流排
108‧‧‧AC電源
110‧‧‧電路
112‧‧‧電池充電器
114‧‧‧二極體
116‧‧‧開關
118‧‧‧反向器
120‧‧‧感測器
140‧‧‧IGBT
160‧‧‧二極體
162‧‧‧方向
164‧‧‧方向
180‧‧‧電晶體
200‧‧‧電晶體
202‧‧‧第一方向
204‧‧‧第二方向
220‧‧‧程序
222、224、226‧‧‧方塊
圖1為一建築物的一實施例的立體圖，該建築物可使用根據本揭露之一態樣的一暖氣、通風、空調和冷凍(HVAC&R)系統於一商用設置中；
圖2為根據本揭露之一態樣的一蒸氣壓縮系統的一立體圖；
圖3為根據本揭露之一態樣的圖2之蒸氣壓縮系統的一實施例的概要；
圖4為根據本揭露之一態樣的圖2之蒸氣壓縮系統的一實施例的概要；
圖5為根據本揭露之一態樣的圖2至4之蒸氣壓縮系統的一實施例的概要；
圖6為根據本揭露之一態樣的圖2至4之蒸氣壓縮系統的一變速驅動器之一實施例的概要；
圖7為根據本揭露之一態樣的圖5與6之變速驅動器之一整流器的一實施例的概要；
圖8為根據本揭露之一態樣的圖5與6之變速驅動器之該整流器的一實施例的概要；
圖9為根據本揭露之一態樣的圖5與6之變速驅動器之一反向器的一實施例的概要；
圖10為根據本揭露之一態樣的圖5與6之變速驅動器之直流電（DC）匯流排的一實施例的概要；
圖11為根據本揭露之一態樣的圖5與6之變速驅動器之一直流電（DC）匯流排的一實施例的概要；
圖12為根據本揭露之一態樣的圖5與6之變速驅動器之一直流電（DC）匯流排的一實施例的概要；以及
圖13為根據本揭露一態樣之使圖5與6之變速驅動器操作的一方法的方塊圖。

Claims (20)

  1. 通風、空調和冷凍（HVAC&R）系統，其包含： 組配為可供應電力予一馬達的一變速驅動器，其中，該馬達係組配為可驅動該HVAC＆R系統之一壓縮機； 該變速驅動器的一整流器係組配為可接收來自一交流（AC）電源的AC電力且可轉換該AC電力為直流（DC）電力； 該變速驅動器的一DC匯流排與該整流器電氣耦接，其中，該DC匯流排係組配為可修改從該整流器所接收的該DC電力； 該變速驅動器的一反向器與該DC匯流排電氣耦接，其中，該反向器係組配為可將來自該DC匯流排之該DC電力轉換以輸出AC電力，其中，所輸出AC電力具有一可變電壓與一可變頻率，並且其中，該所輸出之AC電力被導引至該馬達，以及； 與該變速驅動器之該DC匯流排電氣耦接的一電池，其中，該電池係組配為可提供輔助DC電力予該變速驅動器。
  2. 如請求項1的系統，其中，該整流器與該反向器為主動式且可使電流以一第一方向及一第二方向流過該整流器與該反向器，其中，該第一方向係相對於該第二方向。
  3. 如請求項2的系統，其中，該整流器包含第一複數個電晶體，並且其中，該反向器包含第二複數個電晶體。
  4. 如請求項2的系統，其中，該馬達係組配為可提供DC電力予該電池以將該電池充電。
  5. 如請求項1的系統，其包含與該電池及該AC電源耦接的一充電器，其中，該充電器係組配為可接收並調整來自該AC電源的該AC電力並且供應DC電力予該電池。
  6. 如請求項5的系統，其包含一開關，其中，該開關係組配為可在來自該AC電源的該AC電力之電壓到達一臨限值時開啟。
  7. 如請求項6的系統，其包含設置在該電池與該DC匯流排間的一二極體，其中，該二極體係組配為可阻擋電流從DC匯流排流向該電池。
  8. 如請求項1的系統，其中，該DC匯流排係組配為可放大該DC電力的電壓，或降低該DC電力的電壓或兩者皆可。
  9. 如請求項1的系統，其中，來自該AC電源的該AC電力包含三相AC電力。
  10. 如請求項1的系統，其中，該電池係組配為可供應500kW至25000kW間的直流電力予該變速驅動器。
  11. 一種用於暖氣、通風、空調和冷凍（HVAC&R）系統的一變速驅動器，該變速驅動器包含： 該變速驅動器的一整流器係組配為可接收來自一交流（AC）電源的AC電力且可轉換該AC電力為直流（DC）電力； 該變速驅動器的一DC匯流排係與該整流器電氣耦接，其中，該DC匯流排係組配為可放大或縮小從該整流器所接收到的該DC電力的電壓； 該變速驅動器的一反向器係與該DC匯流排電氣耦接，其中，該反向器係組配為可將來自該DC匯流排之該DC電力轉換以輸出AC電力，其中，所輸出之AC電力具有一可變電壓與一可變頻率，並且其中，該所輸出之AC電力被導引至該馬達； 與該變速驅動器之該DC匯流排電氣耦接的一電池，其中，該電池係組配為可提供輔助DC電力予該變速驅動器；以及 與該AC電源及該電池電氣耦接的一充電器，其中，該充電器係組配為可接收來自該AC電源的AC電力且提供DC電力予該電池。
  12. 如請求項11的系統，其包含一開關，其中，該開關係組配為可在來自該AC電源的該AC電力之電壓到達一臨限值時開啟。
  13. 如請求項12的系統，其包含設置在該電池與該DC匯流排間的一二極體，其中，該二極體係組配為可阻擋電流從DC匯流排流向該電池。
  14. 如請求項11的系統，其中，該整流器包含組配為可將該AC電力轉換為DC電力的複數個二極體。
  15. 如請求項11的系統，其中，來自該AC電源的該AC電力包含三相AC電力。
  16. 如請求項11的系統，其中，該電池係組配為可供應500kW至25000kW間的直流電力予該變速驅動器。
  17. 一種方法，其包含下列步驟： 監控從一交流（AC）電源被導引至一變速驅動器之AC電力的一電壓； 當該AC電力大於一臨限值時，使用來自該AC電源的該AC電力以該變速驅動器操作一馬達；以及 當該AC電力等於或小於該臨限值時，從一電池導引電力至該變速驅動器以該變速驅動器操作該馬達。
  18. 如請求項17的方法，其包含監控該馬達從該變速驅動器接收電力的一速度、或監控由該馬達所驅動之一壓縮機的排放壓力，或兩者皆是。
  19. 如請求項18的方法，其包含基於該馬達的速度或該壓縮機的排放壓力或兩者而選擇性地由該AC電源與該電池供應電力。
  20. 如請求項17的方法，其包含從一AC電源接收電力到一充電器。
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