制冷剂压缩机结构的制作方法

本申请要求于2016年8月12日提交的美国临时申请62/374,193号的权益，通过引用将其全部内容合并至此。

背景技术：

制冷剂压缩机用来使得冷却器中的制冷剂经由制冷剂回路循环。制冷剂回路已知包括冷凝器、膨胀设备和蒸发器。在许多冷却器中，制冷剂压缩机具有连接到变频驱动器(vfd)的电机。变频驱动器使用整流器将进入的交变电流功率转换成直流功率。直流功率然后由逆变器(inverter)转换回到交变电流功率并且以应用所需的速度/频率驱动至电机。vfd是电源的非线性负载，这在源处造成谐波失真。谐波已知在电气系统中造成几个问题，包括损耗、不良的功率因子、过度加热、早期组件故障以及通信干扰。

在变频驱动器中使用的常见整流器具有六个二极管的结构(arrangement)。具有一个这种整流器的变频驱动器通常称作“六脉冲变频驱动器”。为了减轻谐波失真，已经采用具有多个整流器的变频驱动器。具有多个整流器的变频驱动器中每个整流器典型地具有六个二极管。具有两个整流器的变频驱动器通常称作“十二脉冲变频驱动器”，具有三个整流器的变频驱动器通常称作“十八脉冲变频驱动器”，以此类推。这种变频驱动器中的多个整流器被配置为以相对于彼此的不同相位跨变压器牵引功率。多个整流器抵消一些谐波频率并且使得源电流比来自仅具有一个整流器的六脉冲变频驱动器的电流更加接近正弦曲线。

技术实现要素：

除了其他之外，根据本公开内容的示例性方面的制冷剂回路包括第一组变频驱动器，第一组变频驱动器驱动至少两个压缩机并且被配置为以相对于彼此的不同相位需求电流，使得交变电流电力源处的至少一个电流谐波频率被抵消。

在前述制冷剂回路的另一个非限制性实施例中，第一变频驱动器驱动第一压缩机并且连接到相移变压器中的第一压缩机绕组，并且第二变频驱动器驱动第二压缩机并且连接到相移变压器中的第二压缩机绕组。第二压缩机绕组相对于第一压缩机绕组30°相移。交变电流电力源连接到相移变压器中的源绕组。

在前述制冷剂回路的另一个非限制性实施例中，第一变频驱动器驱动第一压缩机并且连接到相移变压器中的第一压缩机绕组，并且第二变频驱动器驱动第二压缩机并且连接到相移变压器中的第二压缩机绕组，第二压缩机绕组相对于第一压缩机绕组20°相移，并且第三变频驱动器驱动第三压缩机并且连接到相移变压器中的第三压缩机绕组，第三压缩机绕组相对于第二压缩机绕组20°相移并且相对于第一压缩机绕组40°相移。交变电流电力源连接到相移变压器中的源绕组。

在前述制冷剂回路的另一个非限制性实施例中，接收来自交变电流电力源的电力的至少一个变频驱动器不跨相移变压器接收电力。

前述制冷剂回路的另一个非限制性实施例包含正好两个变频驱动器。

在前述制冷剂回路的另一个非限制性实施例中，第二组变频驱动器由交变电流电力源供电。第二组变频驱动器中的变频驱动器驱动至少两个压缩机并且被配置为以相对于彼此的不同相位需求电流，使得交变电流电力源处的至少一个电流谐波频率被抵消。

在前述制冷剂回路的另一个非限制性实施例中，第一组变频驱动器和第二组变频驱动器每个包含正好两个变频驱动器。

在前述制冷剂回路的另一个非限制性实施例中，第一组变频驱动器和第二组变频驱动器每个包含正好三个变频驱动器。

在前述制冷剂回路的另一个非限制性实施例中，第一组变频驱动器包含比第二组变频驱动器少的变频驱动器。

在前述制冷剂回路的另一个非限制性实施例中，第一组变频驱动器包含正好两个变频驱动器。

在前述制冷剂回路的另一个非限制性实施例中，总共五个变频驱动器从交变电流电力源需求电流。

根据公开内容的示例性方面的变频驱动器的结构(arrangement)包括被配置为接收来自交变电流电力源的电力的第一变频驱动器以及被配置为跨相移变压器以相对于第一变频驱动器的相移接收来自交变电流电力源的电力的第二变频驱动器。相移抵消交变电流电力源处的至少一个电流谐波频率。第一变频驱动器不跨相移变压器接收来自交变电流电力源的电力。

在前述结构的另一个非限制性实施例中，第二变频驱动器相对于第一变频驱动器的相移是30°。

在前述结构的另一个非限制性实施例中，第二变频驱动器相对于第一变频驱动器的相移是20°。第三变频驱动器被配置为跨相移变压器以相对于第一变频驱动器20°相移以及相对于第二变频驱动器40°相移接收来自交变电流电力源的电力。

在前述结构的另一个非限制性实施例中，变频驱动器驱动制冷剂回路中的压缩机。

根据公开内容的另一个示例性方面的变频驱动器的结构包括被配置为跨第一相移变压器以相对于彼此的不同相位需求电流的第一组变频驱动器，使得交变电流电力源处的至少一个电流谐波频率被抵消。被配置为跨第二相移变压器以相对于彼此的不同相位需求电流的第二组变频驱动器，使得交变电流电力源处的至少一个电流谐波频率被抵消。第二组变频驱动器比第一组变频驱动器包含更多的变频驱动器。

在前述结构的另一个非限制性实施例中，变频驱动器驱动制冷剂回路中的压缩机。

在前述结构的另一个非限制性实施例中，第一组变频驱动器包含正好两个变频驱动器。

在前述结构的另一个非限制性实施例中，总共五个变频驱动器从交变电流电力源需求电流。

在前述结构的另一个非限制性实施例中，第一组变频驱动器以相对于彼此30°的相对相移需求电流。第二多个变频驱动器包含正好三个变频驱动器。该正好三个变频驱动器包括第一变频驱动器，被配置为以相对于第一变频驱动器20°相移需求电流的第二变频驱动器，以及被配置为以相对于第二变频驱动器20°相移和相对于第二变频驱动器40°相移需求电流的第三变频驱动器。

附图说明

图1是制冷剂回路的示意例示。

图2是由6、12和18脉冲变频驱动器产生的谐波的表格。

图3a是来自具有一个整流器的变频驱动器应用的电流波形的曲线图。

图3b是来自具有两个整流器的变频驱动器应用的电流波形的曲线图。

图3c是来自具有三个整流器的变频驱动器应用的电流波形的曲线图。

图4是根据第一实施例的变频驱动器应用的示意表示。

图5是根据第一实施例的变频驱动器应用的电路图。

图6是已知十二脉冲变频驱动器的电路图。

图7是根据第二实施例的变频驱动器应用的示意表示。

图8是根据第二实施例的变频驱动器应用的电路图。

图9是根据第三实施例的变频驱动器应用的示意表示。

图10a是具有四个变频驱动器的应用的电路图。

图10b是具有四个变频驱动器的应用的示意表示。

图11a是具有五个变频驱动器的应用的电路图。

图11b是具有五个变频驱动器的应用的示意表示。

图12a是具有六个变频驱动器的应用的电路图。

图12b是具有六个变频驱动器的应用的示意表示。

具体实施方式

图1例示制冷剂冷却系统11。制冷剂系统11包括与压缩机17、冷凝器19、蒸发器21和膨胀设备23连通的主制冷剂回路或者电路15。该制冷剂系统11可以在例如冷却器中使用。显而易见，虽然示出制冷剂系统11的特定示例，该应用延伸至其他制冷剂系统配置。例如，主制冷剂回路15可以在冷凝器19下游和膨胀设备23上游包括经济器(economizer)。

压缩机17经常具有连接到变频驱动器的电机。个体冷却器、制冷剂系统11或者制冷剂回路可以具有多个压缩机。而且，多个冷却器、制冷剂系统11或者制冷剂回路可以是单个装置(installation)的一部分。具有多个制冷剂系统11的装置为了具有成本效益的结构而创造能够减少单个装置中来自多个变频驱动器的谐波失真的实用设施。

图2是当对六脉冲、十二脉冲和十八脉冲变频驱动器供电时存在的电流中的谐波的表格。当对六脉冲单个整流器变频驱动器供电时，所有谐波存在。一半谐波由十二脉冲(两个整流器)变频驱动器抵消，并且三分之二谐波由十八脉冲(三个整流器)变频驱动器抵消。随着整流器数量增加，谐波的抵消导致总体电流谐波失真(thdi)的减小。这个减小在图3a、3b和3c中以另一种方式示出。波形90是来自具有单个整流器的应用的电流需求，波形190是来自具有两个整流器的应用的电流需求，并且波形290是来自具有三个整流器的应用的电流需求。随着整流器数量增加以及thdi减小，波形90、190、290更接近地趋向于具有纯粹正弦曲线形状。

图4示意地表示具有第一压缩机12和第二压缩机14的变频驱动器应用10。变压器20位于压缩机12、14与交变电流电力源28之间。在变压器20的压缩机一侧是分别连接到第一压缩机12和第二压缩机14的第一压缩机绕组22和第二压缩机绕组24。第一压缩机绕组22和第二压缩机绕组24相对于彼此和源绕组29而配置，使得第一压缩机12的整流器将以相对于第二压缩机14的30°相移传导电流。从源绕组29的角度，如图3b中所示，源电流的每个周期将传导12个脉冲。第一压缩机12和第二压缩机14在冷却器30中使用。

图5是应用10中第一变频驱动器32和第二变频驱动器34的电路图。第一变频驱动器32具有第一整流器42、第一总线52和用于脉动(pulse)第一电机72的第一逆变器62。类似地，第二变频驱动器34具有第二整流器44、第二总线54和用于脉动第二电机74的第二逆变器64。

图6是已知的十二脉冲变频驱动器132的电路图。已知的十二脉冲变频驱动器132跨变压器120接收来自连接到源绕组129的交变电流电力源128的电力。第一次级绕组122和第二次级绕组124分别连接到第一整流器142和第二整流器144，并且被配置为相对于彼此30°间隔。第一整流器142和第二整流器144都馈送单个总线152。总线152连接到脉动电机172的逆变器162。

如从图5和图6中可以领会，关于造成的总体谐波失真，具有第一六脉冲变频驱动器32和第二六脉冲变频驱动器34的应用10将等同于具有单个相对昂贵的十二脉冲变频驱动器132的应用110。应用10使用一个变压器和12个二极管驱动两个压缩机作为整流器，但是图6的十二脉冲变频驱动器132仅驱动一个压缩机。

根据另一个实施例的变频驱动器应用210在图7中示意地示出。变频驱动器应用210具有跨变压器220接收来自连接到源绕组229的交变电流电力源228的电力的第一压缩机212、第二压缩机214和第三压缩机216。压缩机212、214、216在冷却器230中使用。第一压缩机212、第二压缩机214和第三压缩机216分别连接到第一压缩机绕组222、第二压缩机绕组224和第三压缩机绕组226。第一压缩机绕组222和第三压缩机绕组226在相反的方向上从第二压缩机绕组224偏移20°。第一压缩机绕组222和第三压缩机绕组226彼此相隔总共40°。第一压缩机绕组222、第二压缩机绕组224和第三压缩机绕组226之间的相移导致类似图3c的整体电流需求。根据具有两个压缩机12、14的应用10实现与具有十二脉冲变频驱动器132的应用等同的谐波抵消的相同原理，具有三个压缩机212、214、216的应用210实现与具有十八脉冲变频驱动器的应用等同的谐波抵消。因为十八脉冲变频驱动器比十二脉冲变频驱动器更大、更昂贵并且更不可靠，如果在压缩机212、214、216中使用六脉冲变频驱动器，这个应用210可以是非常高效的谐波抵消解决方案。

图8是具有三个压缩机212、214、216的应用210中第一变频驱动器232、第二变频驱动器234和第三变频驱动器236的电路图。第一变频驱动器232、第二变频驱动器234和第三变频驱动器236的每个包含各自的第一整流器242、第二整流器244或者第三整流器246，总线252、254、256，以及用于脉动各自的第一电机272、第二电机274或者第三电机276的逆变器262、264、266。虽然仅示出具有跨单个变压器220牵引电力的达三个变频驱动器232、234、236的实施例，应当领会到，变频驱动器应用可以具有跨单个变压器以适当的相对相移牵引电力的多于三个变频驱动器，而不背离本发明的范围。

根据另一个实施例的变频驱动器应用310在图9中示意地示出。变频驱动器应用310包括在冷却器330中使用的第一压缩机312和第二压缩机314。第一压缩机312直接连接到交变电流电力源328和变压器320的初级绕组329。第二压缩机314连接到相对于初级绕组329具有30°相移的次级绕组324。该应用310是实现与图4中所示具有跨变压器20接收电力的两个压缩机12、14的应用10相等的谐波抵消的另一种方式。虽然图9中所示的实施例具有直接连接到交变电流电力源328的第一压缩机312以及跨变压器320以30°相移接收电力的仅第二压缩机314，应当领会到，更多的压缩机可以跨变压器320以适当的相移接收电力，而不背离公开内容的范围。与应用10的变压器20相比较，变压器320具有更少的绕组并且因此成本更低。

图10a是具有由每个具有两个变频驱动器32、34的两个结构构造的四个变频驱动器32、34的应用的电路图。图10a中所示的应用具有相对大的输出容量，同时维持与单个两驱动器结构10可比的thdi减小。如图10b中示意地示出，变频驱动器32、34的这种配置可以在一个或多个冷却器30中使用。在单个应用中使用多个谐波抵消组的方法可以根据应用的需求而推断。例如，图11a示出具有五个变频驱动器32、34、232、234、236的应用如何可以使用连同三个变频驱动器232、234、236实现的两个变频驱动器32、34的结构而实现。具有五个变频驱动器的应用在图11b中示意地示出在冷却器30、230中使用。图12a示出另一个示例，三个变频驱动器232、234、236的两个结构在具有总共六个变频驱动器232、234、236的应用中一起使用。与其他配置一样，如图12b中示意地示出，具有三个变频驱动器的两个结构的配置可以应用于冷却器230。预期具有更多变频驱动器的应用。例如，应用可以由多于两个更小的结构构造。在另一个示例中，应用可以包含具有跨单个变压器牵引电力的多于三个变频驱动器的更小结构。

如上面说明的，应用10、210、310使用多个六脉冲变频驱动器实现与具有多个整流器的个体变频驱动器可比的谐波抵消。谐波抵消对于需求多个变频驱动器的装置是重要的，因为谐波作用随着驱动器数量而增加。随着个体变频驱动器中整流器的数量增加，那种变频驱动器变得更大且更昂贵，并且提供更不可靠的性能。如此，代替使用具有多个整流器的变频驱动器，需求多个变频驱动器的装置从如上所述结构多个六脉冲变频驱动器中明显实现显著的益处。

虽然不同的示例具有在例示中示出的具体组件，本公开内容的实施例不局限于那些特定的组合。有可能使用来自一个示例的组件或者特征的一些与来自另一个示例的特征或者组件相组合。

本领域普通技术人员将理解，上述实施例是示例性的而不是限制性的。即，本公开内容的修改将在权利要求书的范围内进行。因此，应当研究随附的权利要求书来确定它们的真正范围和内容。