專利名稱：用于激勵電動機輔助繞組和電動機的系統(tǒng)和方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于激勵(energize)通常應用于但不限于制冷壓縮機的電容器啟動 單相感應電動機的輔助繞組的系統(tǒng)和方法。本發(fā)明還涉及結合本發(fā)明的系統(tǒng)的電動機本 身。
背景技術：
用于激勵當前實施的電容器啟動單相感應電動機的輔助繞組的技術使用電位繼 電器(potential relay)和電流繼電器。對在特定應用中使用哪個設備的選擇取決于技術 和經(jīng)濟因素。當前，CSR(電容式啟動和運行(capacitive start and run))單相感應電動 機使用電位繼電器，并且CSIR(電容式啟動感應運行)單相感應電動機使用電流繼電器。電位和電流繼電器具有下面的缺點它們的電參數(shù)強烈地取決于元件將要被應用 于的電動機的設計；產(chǎn)生高的SKU(庫存單位)；增加與材料處理有關的復雜性和成本。
發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種用于激勵電容器啟動單相感應電動機的輔助繞組的系 統(tǒng)和方法，所述方法和系統(tǒng)目的在于在阻斷(block)存在于拓撲結構(topology)的雙向開 關期間降低所述開關的電壓電平。所提出的方法和系統(tǒng)目的在于提供對存在于拓撲結構中 的機電雙向開關的平滑切換(switching)。通過對所提出系統(tǒng)的拓撲結構中的所述雙向開關的方便布置以及激勵所述雙向 開關的方便裝置來實現(xiàn)這些降低所述雙向開關的電壓電平以及所述機電雙向開關的平滑 切換的收獲。根據(jù)本發(fā)明的教導，所公開的系統(tǒng)和方法連同通常被用來驅動電動機的機電開關 一起(這里應該存在電子開關連接)提供具有與所述機電開關的重疊操作時段的電子開 關，從而提供了期望的平滑切換，這先前在電動機啟動系統(tǒng)中是不可能達到的。通過用于激勵電動機的輔助繞組的系統(tǒng)來實現(xiàn)所述目標，所述輔助繞組可與網(wǎng)絡 電壓串聯(lián)連接，所述系統(tǒng)包括與所述輔助繞組串聯(lián)連接的機電開關和啟動電容器，所述系 統(tǒng)包括電子開關，其與機電開關和啟動電容器的串聯(lián)關聯(lián)體(series association)并聯(lián)連 接，所述電子開關和所述機電開關被用來激勵所述輔助繞組，所述系統(tǒng)被配置成使得所述 電子開關可以與所述機電開關同時接通并且與所述機電開關保持同時接通達穩(wěn)定時間。通過用于激勵電動機的輔助繞組的系統(tǒng)來進一步實現(xiàn)所述目標，所述輔助繞組 可與網(wǎng)絡電壓串聯(lián)連接，所述系統(tǒng)包括與所述輔助繞組串聯(lián)連接的機電開關和啟動電容 器，所述系統(tǒng)包括電子開關，其與機電開關和啟動電容器的串聯(lián)關聯(lián)體并聯(lián)連接，所述電 子開關和所述機電開關被用來激勵所述輔助繞組；控制單元，其與所述機電開關和所述電子開關電關聯(lián)，所述控制單元被編程以使得所述電子開關可以與所述機電開關同時接通， 所述電子開關和機電開關具有與所述輔助繞組的連接和斷開有關(in function of the connection anddisconnection of the auxiliary winding)的重疊操作時段。還提供了一種控制激勵電動機的輔助繞組的方法。所述輔助繞組可與網(wǎng)絡電壓串 聯(lián)連接，所述方法和系統(tǒng)包括與所述輔助繞組串聯(lián)連接的機電開關和啟動電容器，所述方 法包括下述步驟當連接所述電動機的輔助繞組時，接通與所述機電開關并聯(lián)的電子開關； 以及使所述機電開關與所述電子開關保持同時接通達連接穩(wěn)定時間。
還提供了一種包括用于激勵電動機的輔助繞組的系統(tǒng)的電動機，所述輔助繞組可 與網(wǎng)絡電壓串聯(lián)連接，所述系統(tǒng)包括與所述輔助繞組串聯(lián)連接的機電開關和啟動電容器， 所述系統(tǒng)包括電子開關，其與機電開關和啟動電容器的串聯(lián)關聯(lián)體并聯(lián)連接，所述電子開 關和所述機電開關被用來激勵所述輔助繞組，所述系統(tǒng)被配置成使得所述電子開關可以與 所述機電開關同時接通并且與所述機電開關保持同時接通達穩(wěn)定時間。
將基于在附圖中表示的一個實例的執(zhí)行來更詳細地描述本發(fā)明，附圖示出圖1-根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的示意圖。圖2_圖示根據(jù)本發(fā)明的控制方法的第一實施例的圖。圖3-圖示根據(jù)本發(fā)明的控制方法的第二實施例的圖。
具體實施例方式如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明用于激勵電動機11 (未示出)的輔助繞組的系統(tǒng)包括與 啟動電容器14串聯(lián)關聯(lián)的機電開關12(或機電雙向開關，優(yōu)選地為繼電器)，這一串聯(lián)關 聯(lián)體的端子(terminal)與電子開關13 (或半導體雙向開關，優(yōu)選地為TRIAC)并聯(lián)關聯(lián)，所 得到的關聯(lián)體的一側被連接到電源/網(wǎng)絡電壓，并且所得到的關聯(lián)體的另一側被連接到單 相感應電動機的輔助繞組11。此外，提供放電電阻器15，其與所述啟動電容器14并聯(lián)連接 并且目的是在將該部件從激勵所述輔助繞組11的電路斷開之后降低啟動電容器14中的電 壓。此外，提供與所述電子開關13和所述機電開關12電關聯(lián)的控制單元10，所述控制 單元10被用來控制所述機電開關12和所述電子開關13的閉合和斷開，并且因此從所述機 電開關12平滑地控制所述輔助繞組11的激勵。為了使這能夠發(fā)生，由控制單元10控制的系統(tǒng)應該被配置成使得電子開關13可 以與所述機電開關12同時接通并且與所述機電開關12保持同時接通達穩(wěn)定時間tb，td。這 樣的配置可以在圖2和圖3中看到，在這里要注意，為了確保所述機電開關12的平滑切換， 控制單元10被編程以使得所述電子開關13和所述機電開關12具有與輔助繞組11的連接 和斷開有關的重疊操作時段。一般來說，并且如將在下面進一步描述的那樣，機電開關12的切換應該前面是或 者伴隨電子開關13的切換，從而引起上面提到的重疊時段。根據(jù)在圖2中圖示的本發(fā)明的第一個實施例，其示出了控制單元10必須被配置成 在機電開關12被接通之前保持電子開關13接通達連接時間ta，并且可替換地機電開關12和電子開關13可以同時接通，在這種情況下這兩個開關將保持接通達連接穩(wěn)定時間tb。仍根據(jù)本發(fā)明的第一個實施例，在沒有再次接通電子開關13的情況下，機電開關12將被直接 斷開。根據(jù)本發(fā)明的第二個實施例，系統(tǒng)將被配置成在每次機電開關13被接通或斷開 的時候具有機電開關12以及電子開關13的重疊操作時段。因此，根據(jù)該實施例，當機電開關12被接通時，控制單元10應該在切換電子開關 13之后或同時提供機電開關12的啟用(activation)，如在本發(fā)明的第一實施例中那樣。在 斷開機電開關的過程中，控制單元10應該被配置成在機電開關12斷開之前使電子開關13 接通并且與所述機電開關12保持同時接通達斷開穩(wěn)定時間td，并且所述電子開關13應該 保持接通達斷開時間te。在本發(fā)明的兩個實施例中，系統(tǒng)還可以提供有與啟動電容器14并聯(lián)連接的電壓 檢測電路16，所述電壓檢測電路16被連接到所述控制單元10以通知所述啟動電容器的端 子上的電壓為零的時刻。需要該電壓檢測單元16，這是因為使用了開關的構造特性，并且 更特別地考慮了 TR I AC的特性。在使用機電開關12或者去掉該機電開關12并且在其位 置處連接TRIAC的配置中，或者在機電開關12與電子開關13并聯(lián)互連以便斷開輔助繞組 11的情況下，應該認為當電路為零時TRIAC只能被斷開，因為該元件僅在零電流處被阻斷。 這時，啟動電容器14中的電壓將是最大值，并且因此對于TRIAC阻斷商用值(commercial value)來說峰值電壓將非常高，這使得不可能在這些條件下使用它。類似地，將斷開繼電器 僅作為機電開關12，取決于它被用于斷開的時刻，如果在斷開的時候電流為零，則啟動電容 器14中的電壓也將很高。另一方面，如果斷開發(fā)生在其中啟動電容器14中的電壓為低的 另一個瞬時，則啟動繞組11的漏電感將引起電路元件上的過壓。因此，使用過零檢測器16具有降低電子開關13和機電開關12上的電壓應力水平 (voltage stress level)的目的。此外，為了控制用于激勵本發(fā)明的電動機輔助繞組的系統(tǒng)，提供了通過控制單元 10實施的控制方法。因此，控制單元10將編程以遵循下面描述的圖2和圖3中示出的步驟。根據(jù)第一個實施例，機電開關12的啟用將伴隨或者前面是電子開關13的啟用，以 使得步驟序列如下當連接電動機的輔助繞組11時，電子開關13與機電開關12和啟動電 容器14的串聯(lián)關聯(lián)體并聯(lián)，并且兩個開關同時接通達連接穩(wěn)定時間tb其中連接時間tb可 以在或者可以不在連接時間ta之后(見圖2中的圖表，連接時間、在、和、之間，并且連 接穩(wěn)定時間、在、和t2之間)。在該可替換方式中，電動機將通過機電開關12操作，所述 機電開關12將保持接通達啟動電動機所需的時間或者達操作時間t。，并且將通過斷開機電 開關12來簡單地斷開(見圖2中的圖表的t3)。根據(jù)另一個可替換方式，如可以在圖3中看到的那樣，當機電開關12接通時以及 當其斷開時，電子開關13被接通。在這種情況下，切換邏輯將與在其它變化中相同，并且開 關將按照如下的方式斷開在機電開關12被斷開之前，將存在斷開穩(wěn)定時間td，在該斷開穩(wěn)定時間td期間該 機電開關12將與電子開關13保持同時接通(見圖3中的圖表，t3和t4之間的時間)，并且 在機電開關12斷開之后，電子開關13將保持接通達斷開時間見圖3中的圖表，t4和t5之間的時間)。連接穩(wěn)定時間tb和斷開穩(wěn)定時間td 二者應該被設置得使得機電開關12的 連接器具有滿意地接通或斷開的時間，因此消除任何瞬態(tài)(transient)。在這兩種形式中，當電子開關13和機電開關12同時接通時，圖2和圖3的圖表將會改變(未示出)以使得時間tQ =、。根據(jù)本發(fā)明的另一個步驟是持續(xù)監(jiān)控啟動電容器14的電壓電平的步驟，以使得 機電開關12在啟動電容器14上的電壓近似為零的時刻被斷開(見時間t3)。本發(fā)明的教導還提供了配備有本發(fā)明的系統(tǒng)的電動機或電動機壓縮機組件的制 造以便用控制邏輯進行操作，從而避免了 SKU的過度使用并且消除了根據(jù)現(xiàn)有技術切換機 電開關的問題。上面描述的實例代表優(yōu)選實施例，然而，應該理解本發(fā)明的范圍包括其它可能的 變型并且僅由包括所有可能的等同物的所附權利要求的內容來限制。
權利要求
一種用于激勵電動機的輔助繞組的系統(tǒng)，所述輔助繞組(11)可串聯(lián)連接，具有網(wǎng)絡電壓(VAC)，所述系統(tǒng)包括與所述輔助繞組(11)串聯(lián)連接的機電開關(12)和啟動電容器(14)，所述系統(tǒng)的特征在于包括與所述機電開關(12)并聯(lián)連接的電子開關(13)，所述電子開關(13)和所述機電開關(12)被用來激勵所述輔助繞組(11)，所述系統(tǒng)被配置成使得所述電子開關(13)可以與所述機電開關(12)同時接通并且與所述機電開關(12)保持同時接通達穩(wěn)定時間(tb，td)。
2.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于所述電子開關(13)與所述機電開關(12) 和所述啟動電容器(14)的串聯(lián)關聯(lián)體并聯(lián)連接。
3.根據(jù)權利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于所述電子開關(13)被接通在所述機電開關(12)之前，并且與所述機電開關(12)保持同時接通達連接穩(wěn)定時間(tb)。
4.根據(jù)權利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于包括與所述機電開關(12)和所述電子開關(13)電關聯(lián)的控制單元(10)。
5.根據(jù)權利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于所述控制單元(10)被配置成使得在連接時 間(ta)期間所述電子開關(13)在所述機電開關(12)的啟用之前保持接通。
6.根據(jù)權利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于所述控制單元被配置成使得在所述機電開 關(12)被斷開之前，所述電子開關(13)被接通并且與所述機電開關(12) —起保持接通達 斷開穩(wěn)定時間(td)。
7.根據(jù)權利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于所述控制單元(10)被配置成使得在所述機 電開關(12)已經(jīng)被斷開之后，電子開關(13)保持接通達斷開時間(O。
8.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于所述電子開關(13)與所述機電開關(12) 同時接通。
9.根據(jù)權利要求7或8所述的系統(tǒng)，其特征在于所述機電開關(12)是繼電器并且所述 電子開關(13)是TRIAC。
10.根據(jù)權利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于所述系統(tǒng)還包括與所述啟動電容器(14) 并聯(lián)連接的電壓檢測器電路(16)，所述電壓檢測電路(16)被連接到所述控制單元(10)以 通知所述啟動電容器的端子上的電壓為零的時刻。
11.根據(jù)權利要求10所述的系統(tǒng)，其特征在于所述系統(tǒng)還包括放電電阻器(15)，所述 放電電阻器(15)與所述啟動電容器(14)并聯(lián)連接。
12.一種用于激勵電動機的輔助繞組的系統(tǒng)，所述輔助繞組(11)可串聯(lián)連接，具有網(wǎng) 絡電壓(Vac)，所述系統(tǒng)包括與所述輔助繞組(11)串聯(lián)連接的機電開關(12)和啟動電容器(14)， 所述系統(tǒng)的特征在于包括與所述機電開關(12)并聯(lián)連接的電子開關(13)，所述電子開關(13)和所述機電開關 (12)被用來激勵所述輔助繞組(11)；與所述機電開關(12)以及與所述電子開關(13)電關聯(lián)的控制單元(10)； 所述控制單元(10)被編程以使得所述電子開關(13)可以與所述機電開關(12)同時 接通，所述電子開關(13)和機電開關(12)具有與所述輔助繞組(11)的連接和斷開有關的 重疊操作時段。
13.根據(jù)權利要求12所述的系統(tǒng)，其特征在于所述電子開關(13)與所述機電開關 (12)和所述啟動電容器(14)的串聯(lián)關聯(lián)體并聯(lián)連接。
14.根據(jù)權利要求13所述的系統(tǒng)，其特征在于在所述重疊時段期間，所述電子開關和 所述機電開關(12、13)保持同時接通達穩(wěn)定時間(tb，td)。
15.根據(jù)權利要求14所述的系統(tǒng)，其特征在于所述機電開關(12)是繼電器并且所述電 子開關(13)是TRIAC。
16.一種用于激勵電動機的輔助繞組的方法，所述輔助繞組(11)可串聯(lián)連接，具有網(wǎng) 絡電壓(Vac)，所述系統(tǒng)包括與所述輔助繞組(11)串聯(lián)連接的機電開關(12)和啟動電容器(14)，所述方法的特征在于包括下述步驟-當連接所述電動機的輔助繞組(11)時，將所述電子開關(13)與所述機電開關(12) 和所述啟動電容器(14)的串聯(lián)關聯(lián)體并聯(lián)連接；以及-使所述機電開關(12)與所述電子開關(13)保持同時接通達連接穩(wěn)定時間(tb)。
17.根據(jù)權利要求16所述的方法，其特征在于所述方法還包括下述步驟_當斷開所述輔助繞組(11)時，接通與所述機電開關(12)并聯(lián)的所述電子開關(13)；以及-使所述機電開關(12)與所述電子開關(13)保持同時接通達斷開穩(wěn)定時間(td)。
18.根據(jù)權利要求17所述的方法，其特征在于在使所述機電開關(12)與所述電子開關 (12)保持同時接通達連接穩(wěn)定時間(tb)的步驟之前，提供在所述機電開關(12)之前接通 所述電子開關(13)的步驟。
19.根據(jù)權利要求18所述的方法，其特征在于在所述機電開關(12)之前接通所述電子 開關(13)的步驟中，所述電子開關(12)在所述機電開關(12)的切換之前保持接通達連接 時間(ta)。
20.根據(jù)權利要求19所述的方法，其特征在于在所述機電開關(12)被斷開之后，所述 電子開關(13)保持接通達斷開時間αε)。
21.根據(jù)權利要求20所述的方法，其特征在于所述方法還提供了持續(xù)監(jiān)控所述啟動電 容器(14)的端子上的電壓電平的步驟，以使得機電開關(12)在所述啟動電容器(14)上的 電壓近似為零時被斷開。
22.—種電動機，其特征在于包括在權利要求1到11中所限定的系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于激勵電容器啟動單相感應電動機的輔助繞組的系統(tǒng)和方法，所述方法和系統(tǒng)目的在于在阻斷存在于拓撲結構的雙向開關期間降低所述開關的電壓電平。所提出的方法和系統(tǒng)目的在于提供對存在于拓撲結構中的機電雙向開關的平滑切換。通過用于激勵電動機的輔助繞組的系統(tǒng)來實現(xiàn)這些降低雙向開關的電壓電平以及機電雙向開關的平滑切換的收獲，所述輔助繞組(11)可與網(wǎng)絡電壓(VAC)串聯(lián)連接，所述系統(tǒng)包括與所述輔助繞組(11)串聯(lián)連接的機電開關(12)和啟動電容器(14)，所述系統(tǒng)包括與機電開關(12)和啟動電容器(14)的串聯(lián)關聯(lián)體并聯(lián)連接的電子開關(13)，電子開關(13)和機電開關(12)被用來接通輔助繞組(11)，所述系統(tǒng)被配置成使得電子開關(13)可以與機電開關(12)同時接通并且與所述機電開關(12)保持同時接通達穩(wěn)定時間(tb，td)。還公開了用于控制本發(fā)明的系統(tǒng)的方法。
文檔編號H02P1/44GK101821936SQ200880111532
公開日2010年9月1日 申請日期2008年8月15日 優(yōu)先權日2007年8月15日
發(fā)明者C·A·泰克塞拉, D·佩賴拉達西爾瓦 申請人:惠而浦股份公司