專利名稱：泵系統(tǒng)和用于操作該系統(tǒng)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開涉及一種泵系統(tǒng)，尤其涉及這樣一種泵系統(tǒng)和用于操作該泵系統(tǒng)的方法其設(shè)計(jì)為當(dāng)泵在無流量狀態(tài)下處于空載運(yùn)行時(shí)，通過使電動(dòng)機(jī)進(jìn)入睡眠模式而避免由電動(dòng)機(jī)的空載運(yùn)行造成的不必要的能耗。
背景技術(shù)：
在使用風(fēng)機(jī)或者泵控制主要流速和液壓的應(yīng)用領(lǐng)域中，利用多種電動(dòng)機(jī)來控制流 速、液壓、氣流或者風(fēng)壓。通常地，對(duì)于在加熱、通風(fēng)和空調(diào)(HAVC)市場(chǎng)中使用的電動(dòng)機(jī)，存在一些特定的要求以滿足諸如建筑通信協(xié)議等的周圍環(huán)境。而且，在用作控制器的逆變器中可以包括應(yīng)對(duì)電動(dòng)機(jī)被置于潮濕環(huán)境中的情況的技術(shù)。從終端用戶的角度來看，這意味著一個(gè)控制器在所有的情況中進(jìn)行自我調(diào)節(jié)以使得能耗最小。此外，其可以導(dǎo)致減少的設(shè)備成本和對(duì)于相同的整個(gè)系統(tǒng)的減少的總體持有成本(TOC)。在現(xiàn)有技術(shù)的交流(AC)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的情形中，商業(yè)電源的功率的電壓和頻率是變化的，并且然后被供應(yīng)至AC電動(dòng)機(jī)。因此，AC電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是可變速電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其中能夠以高效率控制電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)度和扭矩。在這種AC電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中，可以使用單獨(dú)的逆變器控制器來控制主要用于調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)或者泵的流速和液壓的多種電動(dòng)機(jī)。通常地，諸如逆變器的控制器根據(jù)反饋所接收到的過程控制變量通過使用嵌入式比例積分微分(PID)控制器基于PID來控制一個(gè)主電動(dòng)機(jī)。如果必須的話，可以采用輔助電動(dòng)機(jī)，并且可以控制用于共同操作的外部信號(hào)，并且可以恒定地保持反饋控制變量。在基于多電動(dòng)機(jī)控制(MMC)的操作控制期間，當(dāng)預(yù)設(shè)的流速或者液壓不足或者過量以使得僅通過一個(gè)主電動(dòng)機(jī)不可能控制時(shí)，自動(dòng)地打開或者關(guān)閉輔助電動(dòng)機(jī)。在這種情形中，優(yōu)點(diǎn)是用戶能夠通過使用控制器節(jié)省能耗。如果負(fù)載量小時(shí)，可以通過使用睡眠以及喚醒模式設(shè)定前面提到的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。在現(xiàn)有技術(shù)中的泵系統(tǒng)中，控制器將以下視為睡眠模式I)對(duì)于運(yùn)行頻率等于或者低于滿足睡眠條件的睡眠頻率；2)對(duì)于保持停止的逆變器的所有多重控制輔助電動(dòng)機(jī)；3)對(duì)于主反饋電平小于預(yù)設(shè)電平；4)經(jīng)過的時(shí)間等于或者長(zhǎng)于由用戶設(shè)定的穩(wěn)定系統(tǒng)延遲時(shí)間。在現(xiàn)有技術(shù)中，如果滿足了所有的上述條件，正常的睡眠以及喚醒操作能夠節(jié)省能量。當(dāng)控制器判定出在一定的負(fù)載下所需的控制變量是足夠的時(shí)，控制器暫停輸出并且逆變器停止系統(tǒng)。在這種情形中，如果負(fù)載量隨著時(shí)間再次增加，那么控制器通過檢查負(fù)載檢測(cè)傳感器而操作用于適于負(fù)載量的運(yùn)行的逆變器。
圖I是圖示出上述睡眠模式操作和喚醒操作順序的圖。參照?qǐng)D1，在目前應(yīng)用的多數(shù)負(fù)載中，睡眠和喚醒操作是以上述方式進(jìn)行的。然而，當(dāng)盡管負(fù)載量小但由于泵特性使得實(shí)際的頻率未達(dá)到睡眠頻率時(shí)，即使當(dāng)負(fù)載量小時(shí)，沒有進(jìn)行睡眠模式轉(zhuǎn)換。
發(fā)明內(nèi)容
實(shí)施例提供了這樣一種泵系統(tǒng)和用于操作該泵系統(tǒng)的方法其設(shè)計(jì)為當(dāng)泵由于無流量狀態(tài)處于空載運(yùn)行時(shí)，自動(dòng)地轉(zhuǎn)換泵電動(dòng)機(jī)運(yùn)行模式。
實(shí)施例還提供了這樣一種泵系統(tǒng)和用于操作該泵系統(tǒng)的方法其設(shè)計(jì)為當(dāng)泵在無流量狀態(tài)下處于空載運(yùn)行時(shí)，避免由于空載運(yùn)行造成的不必要的能耗。本公開的范圍和宗旨并不限于上文所述，并且從下文的說明書中本領(lǐng)域技術(shù)人員將清楚地理解此處未描述的其他特征。在一個(gè)實(shí)施例中，泵系統(tǒng)包括:AC(交流)電動(dòng)機(jī)，其用于操作作為負(fù)載的泵；轉(zhuǎn)換器，其用于接收AC電力并且將所述AC電力轉(zhuǎn)換成DC (直流)電源；平滑單元，其用于平滑由所述轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換的DC電壓；逆變器，其用于將由所述平滑單元輸出的所述DC電壓轉(zhuǎn)換為AC電壓；伏特/赫茲脈沖寬度調(diào)制控制器，其將切換電壓施加至所述轉(zhuǎn)換器的半導(dǎo)體切換裝置；以及主控制器，當(dāng)所述AC電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)所述主控制器根據(jù)負(fù)載改變運(yùn)行頻率，并且在判定出負(fù)載運(yùn)行狀態(tài)之后將所述AC電動(dòng)機(jī)置為睡眠狀態(tài)，其中，所述主控制器根據(jù)輸入至所述逆變器的DC電壓和從所述逆變器輸出的三相電壓收集相電流數(shù)據(jù)，并且輸出電壓指令V*和頻率指令f*至所述伏特/赫茲脈沖覽度調(diào)制控制器。在另一個(gè)實(shí)施例中，提供了一種用于操作泵系統(tǒng)的方法，所述泵系統(tǒng)包括泵、用于驅(qū)動(dòng)泵的AC電動(dòng)機(jī)、轉(zhuǎn)換器、脈沖寬度調(diào)制控制器，以及用于操作并控制所述AC電動(dòng)機(jī)的主控制器，所述方法包括當(dāng)所述AC電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)檢測(cè)負(fù)載量；根據(jù)檢測(cè)到的負(fù)載量將運(yùn)行頻率改變至任意值；根據(jù)改變后的運(yùn)行頻率檢查負(fù)載反饋值；并且根據(jù)所述負(fù)載反饋值的變化將所述AC電動(dòng)機(jī)置入睡眠模式。
圖I是圖示出在現(xiàn)有技術(shù)的泵系統(tǒng)中的睡眠模式操作和喚醒操作順序的圖；圖2是圖示出根據(jù)實(shí)施例的AC電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的示意圖；圖3是用于說明根據(jù)實(shí)施例的用于操作泵系統(tǒng)的方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式說明書和權(quán)利要求書中使用的術(shù)語(yǔ)不限于通常的意義或者字典中解釋的意義。也即是說，因?yàn)榘l(fā)明人能夠定義術(shù)語(yǔ)以正確地描述其發(fā)明，所以此處使用的術(shù)語(yǔ)應(yīng)當(dāng)根據(jù)本公開的宗旨和范圍作出解釋。說明書和附圖中描述和示出的實(shí)施例和構(gòu)造是示例性的并且并不表示本公開的所有宗旨和范圍，并且因此應(yīng)當(dāng)理解的是可以做出各種等同方案和改進(jìn)。圖2是圖示出根據(jù)實(shí)施例的AC電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的示意圖。參照?qǐng)D2，AC電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)包括轉(zhuǎn)換器102、濾波電容器103、脈沖寬度調(diào)制(PWM)逆變器104、主控制器105和瓦特/赫茲(v/f)PWM控制器106。轉(zhuǎn)換器102接收來自AC電源101的AC電壓，并且將電壓轉(zhuǎn)換為直流(DC)電壓以操作AC電動(dòng)機(jī)110。濾波電容器103平滑由轉(zhuǎn)換器102轉(zhuǎn)換的DC電壓。PWM逆變器104將濾波電容器103輸出的DC電壓轉(zhuǎn)換為AC電壓，并且可以根據(jù)可變電壓和可變頻率調(diào)制AC脈沖的寬度。主控制器105根據(jù)PWM逆變器104輸入的三相電壓和DC電壓收集諸如相電流的數(shù)據(jù)，并且安排各種操作。 當(dāng)AC電動(dòng)機(jī)110運(yùn)行時(shí)，主控制器105可以檢測(cè)來自負(fù)載量檢測(cè)傳感器(未示出)的負(fù)載量。主控制器105可以比較檢測(cè)出的負(fù)載量和預(yù)設(shè)的負(fù)載量。如果檢測(cè)出的負(fù)載量等于或者低于預(yù)設(shè)的負(fù)載量，那么主控制器105可以調(diào)制運(yùn)行頻率。當(dāng)泵產(chǎn)生的流速為零時(shí)，主控制器105可以基于負(fù)載反饋的變化判定出泵在空載運(yùn)行狀態(tài)下運(yùn)行。主控制器105可以根據(jù)判定出的運(yùn)行狀態(tài)將AC電動(dòng)機(jī)110置入睡眠模式。主控制器105保存用于AC電動(dòng)機(jī)110的運(yùn)行頻率的變化的標(biāo)準(zhǔn)負(fù)載量和負(fù)載反饋數(shù)據(jù)，并且可以進(jìn)一步包括保存用于睡眠模式轉(zhuǎn)換的程序的存儲(chǔ)器。而且，可以通過使用包括流量傳感器和壓力傳感器中的至少一個(gè)的傳感器來檢測(cè)負(fù)載量。v/fPWM控制器106根據(jù)主控制器105輸出的電壓指令值V*和頻率指令值f*生成PWM波形，并且可以將切換電壓施加至PWM逆變器104的每個(gè)相的切換裝置。可以通過PWM逆變器104對(duì)AC電動(dòng)機(jī)110進(jìn)行操作。可以通過AC電動(dòng)機(jī)110對(duì)負(fù)載112進(jìn)行操作。負(fù)載可以是泵。圖3是用于說明根據(jù)實(shí)施例的用于操作泵系統(tǒng)的方法的流程圖。參照?qǐng)D3，泵系統(tǒng)的AC電動(dòng)機(jī)110在運(yùn)行模式下運(yùn)行(S302)。主控制器105根據(jù)負(fù)載量檢測(cè)傳感器(未示出)檢測(cè)負(fù)載量(S304)。主控制器105判定檢測(cè)出的負(fù)載量是否等于或者低于預(yù)設(shè)的負(fù)載量(S306)。如果檢測(cè)出的負(fù)載量超過了預(yù)設(shè)的負(fù)載量，那么主控制器105將AC電動(dòng)機(jī)110保持在正常的運(yùn)行模式。如果檢測(cè)出的負(fù)載量等于或者低于預(yù)設(shè)的負(fù)載量，那么主控制器105可以累計(jì)特定時(shí)間的負(fù)載量狀態(tài)數(shù)據(jù)(S308)。累計(jì)了特定時(shí)間的負(fù)載狀態(tài)數(shù)據(jù)，并且考慮了諸如即時(shí)負(fù)載量減小或者增加或者正常化的暫時(shí)性問題。主控制器105檢查在特定時(shí)間內(nèi)累計(jì)的負(fù)載量狀態(tài)數(shù)據(jù)，并且可以判定負(fù)載是否在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)靈活地變化(S310)。如果判定處負(fù)載量為已經(jīng)在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)靈活地變化，那么主控制器105可以將運(yùn)行頻率改變?yōu)槿我庵?S312)。主控制器105根據(jù)改變?yōu)槿我庵档倪\(yùn)行頻率檢測(cè)負(fù)載反饋值(S314)。主控制器105預(yù)定時(shí)間量地將運(yùn)行頻率改變?yōu)槿我庵?，并且可以根?jù)其檢測(cè)負(fù)載反饋值。主控制器105判定檢測(cè)出的負(fù)載反饋值是否變化(S316)。如果檢測(cè)出的負(fù)載反饋值已經(jīng)減少或者增加，則將狀態(tài)認(rèn)為是正常狀態(tài)，并且AC電動(dòng)機(jī)110保持在正常運(yùn)行狀態(tài)。如果沒有跟隨負(fù)載運(yùn)行頻率變化(速度減少或者增加)的負(fù)載反饋?zhàn)兓?，那么主控制?05可以根據(jù)泵的無流量將其判定為空載運(yùn)行狀態(tài)。因此，可以將AC電動(dòng)機(jī)110從正常運(yùn)行模式轉(zhuǎn)換成睡眠模式(S318)。
如上文所述，根據(jù)本公開的泵系統(tǒng)和操作該泵系統(tǒng)的方法，當(dāng)泵在無流量狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)，泵電動(dòng)機(jī)運(yùn)行模式被自動(dòng)轉(zhuǎn)換為睡眠模式，從而能夠避免由空載運(yùn)行導(dǎo)致的不必要的能耗。
權(quán)利要求
1.一種泵系統(tǒng)，其包括 交流電動(dòng)機(jī)，其用于操作作為負(fù)載的泵； 轉(zhuǎn)換器，其用于接收交流電力并且將所述交流電力轉(zhuǎn)換成直流電力； 平滑單元，其用于平滑由所述轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換的直流電壓； 逆變器，其用于將由所述平滑單元輸出的所述直流電壓變換為交流電壓； 伏特/赫茲脈沖寬度調(diào)制控制器，其將切換電壓施加至所述轉(zhuǎn)換器的半導(dǎo)體切換裝置；以及 主控制器，當(dāng)所述交流電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)所述主控制器根據(jù)負(fù)載量改變運(yùn)行頻率，并且在判定出負(fù)載運(yùn)行狀態(tài)之后將所述交流電動(dòng)機(jī)置為睡眠模式， 其中，所述主控制器根據(jù)輸入至所述逆變器的直流電壓和從所述逆變器輸出的三相電壓收集相電流數(shù)據(jù)，并且輸出電壓指令V*和頻率指令f*至所述伏特/赫茲脈沖寬度調(diào)制控制器。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的泵系統(tǒng)，其中，如果在所述交流電動(dòng)機(jī)運(yùn)行期間檢測(cè)到的負(fù)載量等于或者低于預(yù)設(shè)的負(fù)載量，那么所述主控制器改變運(yùn)行頻率。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的泵系統(tǒng)，其中，所述主控制器改變運(yùn)行頻率以檢查負(fù)載反饋值的變化，并且如果所述負(fù)載反饋值沒有變化，那么所述主控制器將負(fù)載狀態(tài)判定為無流量導(dǎo)致的空載運(yùn)行狀態(tài)并且將所述交流電動(dòng)機(jī)置為睡眠模式。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的泵系統(tǒng)，其中，所述主控制器累計(jì)在負(fù)載量檢測(cè)期間特定時(shí)間的負(fù)載量狀態(tài)，并且根據(jù)累計(jì)的負(fù)載量狀態(tài)改變運(yùn)行頻率。
5.一種用于操作泵系統(tǒng)的方法，所述泵系統(tǒng)包括泵、用于驅(qū)動(dòng)泵的交流電動(dòng)機(jī)、轉(zhuǎn)換器、脈沖寬度調(diào)制控制器，和用于操作并控制所述交流電動(dòng)機(jī)的主控制器，所述方法包括 當(dāng)所述交流電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)檢測(cè)負(fù)載量； 根據(jù)檢測(cè)到的負(fù)載量將運(yùn)行頻率改變至任意值； 根據(jù)改變后的運(yùn)行頻率檢查負(fù)載反饋值；以及 根據(jù)所述負(fù)載反饋值的變化將所述交流電動(dòng)機(jī)置入睡眠模式。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，如果檢測(cè)到的負(fù)載量等于或者低于預(yù)設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)負(fù)載量，那么改變所述運(yùn)行頻率。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，至少實(shí)施預(yù)定次數(shù)的所述運(yùn)行頻率的改變和所述負(fù)載反饋值的檢查。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，如果所述負(fù)載反饋值沒有改變，那么判定為由無流量導(dǎo)致的空載運(yùn)行，并且運(yùn)行模式被改變?yōu)樗吣Ｊ健?br>
全文摘要
本發(fā)明提供了一種泵系統(tǒng)和用于操作該泵系統(tǒng)的方法。該泵系統(tǒng)包括AC電動(dòng)機(jī)、轉(zhuǎn)換器、平滑單元、逆變器、瓦特/赫茲脈沖寬度調(diào)制控制器，以及主控制器。AC電動(dòng)機(jī)操作作為負(fù)載的泵。轉(zhuǎn)換器接收AC電力并且將所述AC電力轉(zhuǎn)換成DC電力。平滑單元平滑由所述轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換的DC電壓。逆變器將由所述平滑單元輸出的所述DC電壓轉(zhuǎn)換為AC電壓。伏特/赫茲脈沖寬度調(diào)制控制器將切換電壓施加至所述轉(zhuǎn)換器的半導(dǎo)體切換裝置。當(dāng)所述AC電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)所述主控制器根據(jù)負(fù)載改變運(yùn)行頻率，并且在判定出負(fù)載量運(yùn)行狀態(tài)之后將所述AC電動(dòng)機(jī)置為睡眠狀態(tài)。
文檔編號(hào)F04B49/06GK102678504SQ20121006589
公開日2012年9月19日 申請(qǐng)日期2012年3月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月18日
發(fā)明者尹洪敏 申請(qǐng)人:Ls產(chǎn)電株式會(huì)社