CN101821936B - 用于激励电动机辅助绕组和电动机的***和方法 - Google Patents
用于激励电动机辅助绕组和电动机的***和方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及用于激励电容器启动单相感应电动机的辅助绕组的***和方法，所述方法和***目的在于在阻断存在于拓扑结构的双向开关期间降低所述开关的电压电平。所提出的方法和***目的在于提供对存在于拓扑结构中的机电双向开关的平滑切换。通过用于激励电动机的辅助绕组的***来实现这些降低双向开关的电压电平以及机电双向开关的平滑切换的收获，所述辅助绕组(11)可与网络电压(VAC)串联连接，所述***包括：与所述辅助绕组(11)串联连接的机电开关(12)和启动电容器(14)，所述***包括与机电开关(12)和启动电容器(14)的串联关联体并联连接的电子开关(13)，电子开关(13)和机电开关(12)被用来接通辅助绕组(11)，所述***被配置成使得电子开关(13)可以与机电开关(12)同时接通并且与所述机电开关(12)保持同时接通达稳定时间(tb，td)。还公开了用于控制本发明的***的方法。
Description
本申请要求2007年8月15日提交的巴西专利案号PI0703332-0的优先权，通过引用将其公开内容结合于此。
技术领域
本发明涉及用于激励(energize)通常应用于但不限于制冷压缩机的电容器启动单相感应电动机的辅助绕组的***和方法。本发明还涉及结合本发明的***的电动机本身。
背景技术
用于激励当前实施的电容器启动单相感应电动机的辅助绕组的技术使用电位继电器(potential relay)和电流继电器。对在特定应用中使用哪个设备的选择取决于技术和经济因素。当前，CSR(电容式启动和运行(capacitive start and run))单相感应电动机使用电位继电器，并且CSIR(电容式启动感应运行)单相感应电动机使用电流继电器。
电位和电流继电器具有下面的缺点：它们的电参数强烈地取决于元件将要被应用于的电动机的设计；产生高的SKU(库存单位)；增加与材料处理有关的复杂性和成本。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于激励电容器启动单相感应电动机的辅助绕组的***和方法，所述方法和***目的在于在阻断(block)存在于拓扑结构(topology)的双向开关期间降低所述开关的电压电平。所提出的方法和***目的在于提供对存在于拓扑结构中的机电双向开关的平滑切换(switching)。
通过对所提出***的拓扑结构中的所述双向开关的方便布置以及激励所述双向开关的方便装置来实现这些降低所述双向开关的电压电平以及所述机电双向开关的平滑切换的收获。
根据本发明的教导，所公开的***和方法连同通常被用来驱动电动机的机电开关一起(这里应该存在电子开关连接)提供具有与所述机电开关的重叠操作时段的电子开关，从而提供了期望的平滑切换，这先前在电动机启动***中是不可能达到的。
通过用于激励电动机的辅助绕组的***来实现所述目标，所述辅助绕组可与网络电压串联连接，所述***包括与所述辅助绕组串联连接的机电开关和启动电容器，所述***包括电子开关，其与机电开关和启动电容器的串联关联体(series association)并联连接，所述电子开关和所述机电开关被用来激励所述辅助绕组，所述***被配置成使得所述电子开关可以与所述机电开关同时接通并且与所述机电开关保持同时接通达稳定时间。
通过用于激励电动机的辅助绕组的***来进一步实现所述目标，所述辅助绕组可与网络电压串联连接，所述***包括与所述辅助绕组串联连接的机电开关和启动电容器，所述***包括：电子开关，其与机电开关和启动电容器的串联关联体并联连接，所述电子开关和所述机电开关被用来激励所述辅助绕组；控制单元，其与所述机电开关和所述电子开关电关联，所述控制单元被编程以使得所述电子开关可以与所述机电开关同时接通，所述电子开关和机电开关具有与所述辅助绕组的连接和断开有关(in function of the connection anddisconnection of the auxiliary winding)的重叠操作时段。
还提供了一种控制激励电动机的辅助绕组的方法。所述辅助绕组可与网络电压串联连接，所述方法和***包括与所述辅助绕组串联连接的机电开关和启动电容器，所述方法包括下述步骤：当连接所述电动机的辅助绕组时，接通与所述机电开关并联的电子开关；以及使所述机电开关与所述电子开关保持同时接通达连接稳定时间。
还提供了一种包括用于激励电动机的辅助绕组的***的电动机，所述辅助绕组可与网络电压串联连接，所述***包括与所述辅助绕组串联连接的机电开关和启动电容器，所述***包括电子开关，其与机电开关和启动电容器的串联关联体并联连接，所述电子开关和所述机电开关被用来激励所述辅助绕组，所述***被配置成使得所述电子开关可以与所述机电开关同时接通并且与所述机电开关保持同时接通达稳定时间。
附图说明
将基于在附图中表示的一个实例的执行来更详细地描述本发明，附图示出：
图1-根据本发明的***的示意图。
图2-图示根据本发明的控制方法的第一实施例的图。
图3-图示根据本发明的控制方法的第二实施例的图。
具体实施方式
如图1所示，根据本发明用于激励电动机11(未示出)的辅助绕组的***包括与启动电容器14串联关联的机电开关12(或机电双向开关，优选地为继电器)，这一串联关联体的端子(terminal)与电子开关13(或半导体双向开关，优选地为TRIAC)并联关联，所得到的关联体的一侧被连接到电源/网络电压，并且所得到的关联体的另一侧被连接到单相感应电动机的辅助绕组11。此外，提供放电电阻器15，其与所述启动电容器14并联连接并且目的是在将该部件从激励所述辅助绕组11的电路断开之后降低启动电容器14中的电压。
此外，提供与所述电子开关13和所述机电开关12电关联的控制单元10，所述控制单元10被用来控制所述机电开关12和所述电子开关13的闭合和断开，并且因此从所述机电开关12平滑地控制所述辅助绕组11的激励。
为了使这能够发生，由控制单元10控制的***应该被配置成使得电子开关13可以与所述机电开关12同时接通并且与所述机电开关12保持同时接通达稳定时间tb，td。这样的配置可以在图2和图3中看到，在这里要注意，为了确保所述机电开关12的平滑切换，控制单元10被编程以使得所述电子开关13和所述机电开关12具有与辅助绕组11的连接和断开有关的重叠操作时段。
一般来说，并且如将在下面进一步描述的那样，机电开关12的切换应该前面是或者伴随电子开关13的切换，从而引起上面提到的重叠时段。
根据在图2中图示的本发明的第一个实施例，其示出了控制单元10必须被配置成在机电开关12被接通之前保持电子开关13接通达连接时间ta，并且可替换地机电开关12和电子开关13可以同时接通，在这种情况下这两个开关将保持接通达连接稳定时间tb。仍根据本发明的第一个实施例，在没有再次接通电子开关13的情况下，机电开关12将被直接断开。
根据本发明的第二个实施例，***将被配置成在每次机电开关13被接通或断开的时候具有机电开关12以及电子开关13的重叠操作时段。
因此，根据该实施例，当机电开关12被接通时，控制单元10应该在切换电子开关13之后或同时提供机电开关12的启用(activation)，如在本发明的第一实施例中那样。在断开机电开关的过程中，控制单元10应该被配置成在机电开关12断开之前使电子开关13接通并且与所述机电开关12保持同时接通达断开稳定时间td，并且所述电子开关13应该保持接通达断开时间te。
在本发明的两个实施例中，***还可以提供有与启动电容器14并联连接的电压检测电路16，所述电压检测电路16被连接到所述控制单元10以通知所述启动电容器的端子上的电压为零的时刻。需要该电压检测单元16，这是因为使用了开关的构造特性，并且更特别地考虑了TR I AC的特性。在使用机电开关12或者去掉该机电开关12并且在其位置处连接TRIAC的配置中，或者在机电开关12与电子开关13并联互连以便断开辅助绕组11的情况下，应该认为当电路为零时TRIAC只能被断开，因为该元件仅在零电流处被阻断。这时，启动电容器14中的电压将是最大值，并且因此对于TRIAC阻断商用值(commercial value)来说峰值电压将非常高，这使得不可能在这些条件下使用它。类似地，将断开继电器仅作为机电开关12，取决于它被用于断开的时刻，如果在断开的时候电流为零，则启动电容器14中的电压也将很高。另一方面，如果断开发生在其中启动电容器14中的电压为低的另一个瞬时，则启动绕组11的漏电感将引起电路元件上的过压。
因此，使用过零检测器16具有降低电子开关13和机电开关12上的电压应力水平(voltage stress level)的目的。
此外，为了控制用于激励本发明的电动机辅助绕组的***，提供了通过控制单元10实施的控制方法。
因此，控制单元10将编程以遵循下面描述的图2和图3中示出的步骤。
根据第一个实施例，机电开关12的启用将伴随或者前面是电子开关13的启用，以使得步骤序列如下：当连接电动机的辅助绕组11时，电子开关13与机电开关12和启动电容器14的串联关联体并联，并且两个开关同时接通达连接稳定时间tb 其中连接时间tb可以在或者可以不在连接时间ta之后(见图2中的图表，连接时间ta在t0和t1之间，并且连接稳定时间tb在t1和t2之间)。在该可替换方式中，电动机将通过机电开关12操作，所述机电开关12将保持接通达启动电动机所需的时间或者达操作时间tc，并且将通过断开机电开关12来简单地断开(见图2中的图表的t3)。
根据另一个可替换方式，如可以在图3中看到的那样，当机电开关12接通时以及当其断开时，电子开关13被接通。在这种情况下，切换逻辑将与在其它变化中相同，并且开关将按照如下的方式断开：
在机电开关12被断开之前，将存在断开稳定时间td，在该断开稳定时间td期间该机电开关12将与电子开关13保持同时接通(见图3中的图表，t3和t4之间的时间)，并且在机电开关12断开之后，电子开关13将保持接通达断开时间te(见图3中的图表，t4和t5之间的时间)。连接稳定时间tb和断开稳定时间td二者应该被设置得使得机电开关12的连接器具有满意地接通或断开的时间，因此消除任何瞬态(transient)。
在这两种形式中，当电子开关13和机电开关12同时接通时，图2和图3的图表将会改变(未示出)以使得时间t0＝t1。
根据本发明的另一个步骤是持续监控启动电容器14的电压电平的步骤，以使得机电开关12在启动电容器14上的电压近似为零的时刻被断开(见时间t3)。
本发明的教导还提供了配备有本发明的***的电动机或电动机压缩机组件的制造以便用控制逻辑进行操作，从而避免了SKU的过度使用并且消除了根据现有技术切换机电开关的问题。
上面描述的实例代表优选实施例，然而，应该理解本发明的范围包括其它可能的变型并且仅由包括所有可能的等同物的所附权利要求的内容来限制。
Claims (20)
1.一种用于激励电动机的辅助绕组的***，所述辅助绕组(11)与网络电压(VAC)串联连接且具有网络电压(VAC)，所述***包括：
与所述辅助绕组(11)串联连接的机电开关(12)和启动电容器(14)，
与所述机电开关(12)并联连接的电子开关(13)，所述电子开关(13)和所述机电开关(12)被用来激励所述辅助绕组(11)，
所述***被配置成使得所述电子开关(13)与所述机电开关(12)保持同时接通达稳定时间(tb，td)，
所述***的特征在于所述电子开关(13)与所述机电开关(12)和所述启动电容器(14)的串联关联体并联连接。
2.根据权利要求1所述的***，其特征在于所述电子开关(13)被接通在所述机电开关(12)的接通之前，并且与所述机电开关(12)保持同时接通达连接稳定时间(tb)。
3.根据权利要求2所述的***，其特征在于包括与所述机电开关(12)和所述电子开关(13)电关联的控制单元(10)。
4.根据权利要求3所述的***，其特征在于所述控制单元(10)被配置成使得在连接时间(ta)期间所述电子开关(13)在所述机电开关(12)的启用之前保持接通。
5.根据权利要求4所述的***，其特征在于所述控制单元被配置成使得在所述机电开关(12)被断开之前，所述电子开关(13)被接通并且与所述机电开关(12)一起保持接通达断开稳定时间(td)。
6.根据权利要求5所述的***，其特征在于所述控制单元(10)被配置成使得在所述机电开关(12)已经被断开之后，电子开关(13)保持接通达断开时间(te)。
7.根据权利要求1所述的***，其特征在于所述电子开关(13)与所述机电开关(12)同时接通。
8.根据权利要求6或7所述的***，其特征在于所述机电开关(12)是继电器并且所述电子开关(13)是TRIAC。
9.根据权利要求8所述的***，其特征在于所述***还包括与所述启动电容器(14)并联连接的电压检测器电路(16)，所述电压检测器电路(16)被连接到所述控制单元(10)以通知所述启动电容器的端子上的电压为零的时刻。
10.根据权利要求9所述的***，其特征在于所述***还包括放电电阻器(15)，所述放电电阻器(15)与所述启动电容器(14)并联连接。
11.一种用于激励电动机的辅助绕组的***，所述辅助绕组(11)与网络电压(VAC)串联连接且具有网络电压(VAC)，所述***包括：
与所述辅助绕组(11)串联连接的机电开关(12)和启动电容器(14)，
与所述机电开关(12)并联连接的电子开关(13)，所述电子开关(13)和所述机电开关(12)被用来激励所述辅助绕组(11)；
与所述机电开关(12)以及与所述电子开关(13)电关联的控制单元(10)；
所述控制单元(10)被编程以使得所述电子开关(13)和机电开关(12)具有与所述辅助绕组(11)的连接和断开有关的重叠操作时段，
所述***的特征在于所述电子开关(13)与所述机电开关(12)和所述启动电容器(14)的串联关联体并联连接。
12.根据权利要求11所述的***，其特征在于在所述重叠操作时段期间，所述电子开关和所述机电开关(12、13)保持同时接通达稳定时间(tb，td)。
13.根据权利要求12所述的***，其特征在于所述机电开关(12)是继电器并且所述电子开关(13)是TRIAC。
14.一种用于激励电动机的辅助绕组的***中的方法，所述辅助绕组(11)与网络电压(VAC)串联连接且具有网络电压(VAC)，所述***包括：
与所述辅助绕组(11)串联连接的机电开关(12)和启动电容器(14)，
与所述机电开关(12)并联连接的电子开关(13)，
所述方法的特征在于包括下述步骤：
-当连接所述电动机的辅助绕组(11)时，将所述电子开关(13)与所述机电开关(12)和所述启动电容器(14)的串联关联体并联连接；以及
-使所述机电开关(12)与所述电子开关(13)保持同时接通达连接稳定时间(tb)。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于所述方法还包括下述步骤：
-当断开所述辅助绕组(11)时，接通与所述机电开关(12)并联的所述电子开关(13)；以及
-使所述机电开关(12)与所述电子开关(13)保持同时接通达断开稳定时间(td)。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于在使所述机电开关(12)与所述电子开关(12)保持同时接通达连接稳定时间(tb)的步骤之前，提供在所述机电开关(12)的接通之前接通所述电子开关(13)的步骤。
17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于在所述机电开关(12)之前接通所述电子开关(13)的步骤中，所述电子开关(12)在所述机电开关(12)的切换之前保持接通达连接时间(ta)。
18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于在所述机电开关(12)被断开之后，所述电子开关(13)保持接通达断开时间(te)。
19.根据权利要求18所述的方法，其特征在于所述方法还提供了持续监控所述启动电容器(14)的端子上的电压电平的步骤，以使得机电开关(12)在所述启动电容器(14)上的电压近似为零时被断开。
20.一种电动机，其特征在于包括在权利要求1到10中所限定的***。
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