阅读说明：本技术 用于制冷机器的具有变换器的控制器 (Controller with inverter for refrigeration machine ) 是由 马可·佐丹 史蒂文·刘 于 2020-03-05 设计创作，主要内容包括：描述了一种用于制冷机器的具有变换器的控制器(100),该控制器包括连接至变换器装置(20)且装配有电容器组(11)并被设计为向变换器装置(20)提供具有不低于操作电压Vdc的标称值的总线电压Vcond的DC总线(10),电容器组包括串联的多个(例如,电解式的)电容器(12)的级(15)。电容器(12)的级(15)中的每个具有适于确定标称电压差Vci的电容。电容器组(11)被配置为使得电容器(12)的级(15)的标称电压差Vci的总和减去电容器(12)的级(15)的标称电压差Vci中的任何一个后不小于操作电压Vdc；控制器(100)没有用于在电容器(12)中的任何一个出现失效和/或短路或故障后中断控制器(100)的操作的电气和/或电子单元。(A controller (100) with inverter for a refrigeration machine is described, comprising a DC bus (10) connected to an inverter device (20) and fitted with a capacitor bank (11) comprising a plurality of stages (15) of capacitors (12), for example of the electrolytic type, connected in series, and designed to supply the inverter device (20) with a bus voltage Vcond not lower than a nominal value of an operating voltage Vdc. Each of the stages (15) of capacitors (12) has a capacitance suitable for determining the nominal voltage difference Vci. The capacitor bank (11) is configured such that the sum of the nominal voltage differences Vci of the stages (15) of capacitors (12) minus any one of the nominal voltage differences Vci of the stages (15) of capacitors (12) is not less than the operating voltage Vdc; the controller (100) is free of electrical and/or electronic units for interrupting the operation of the controller (100) after a failure and/or short circuit or fault of any one of the capacitors (12).)

用于制冷机器的具有变换器的控制器

技术领域

本发明涉及制冷机器和控制以及控制的驱动的领域，更特别地，本发明涉及用于制冷机器的具有变换器的控制器，例如，具有三相电源。

具体地，根据本发明的控制器相较于传统控制器具有更简单且紧凑的结构，且能够经受DC总线的电容器中的一个、或电容器组中的一个的短路测试(形成系列测试的部分，更一般地被称为“部件的崩溃”，例如，诸如标准IEC/EN/UL 61800、IEC/EN/UL 60730、IEC/EN/UL60335)。

背景技术

在具有可变操作制度的制冷机器的领域中，使用具有变换器的控制器是当前已知的。

这些控制器具有DC总线，DC总线具有包括串联的至少一对电容器(典型地为电解式，例如400V)的电容器组。

存在用于制冷机器的具有变换器的控制器能够通过DC总线的电容器的短路测试而没有任何爆炸会造成对周围零件的损坏和/或触发火灾的风险的广泛需求。

为了检查这样的事件，测试包括在距待测装置的预定距离处定位易燃材料，如棉花或面纸。

为了通过测试，必要的是，如果电容器中的一个被短路，没有材料的火灾/火焰/火花/持续冒烟/油滴的影响，诸如不导致易燃材料的燃烧。

特别地，在电容器的短路的特定情况下，关于正常操作的那些，这在与对其诱发了故障的电容器串联的剩余电容器上或电容器上确定较大电压应力，关于相对于标准状况(无故障)的那些，对部件施加更大电压。

这种电压应力是电应力的可能原因，该电应力甚至超过经受其的电容器的制造商所允许的限值。

这可能造成显然使得适用标准无法被满足的燃烧/爆炸/火灾。

当前已知用于通过测试的第一方案包括：将电容器封装在密闭帽中，该密闭帽一般地由塑料或金属材料制成。

在这种情况下，电容器的任何爆炸将被帽容纳。

如果电容器被施加压力超出其限值，材料的喷射的影响是电解式电容器的典型情况。

然而，其他类型的电容器，当被施加压力超出其限值时，可以确定对附近环境同样有害的影响。

然而，这种方案具有许多缺点。

首先，帽增大了控制器的总体大小，且因此无法用于如在HVAC部分中是常见情况的需要紧凑结构的应用。

此外，帽的存在大大地减小了电容器所产生的热的热消散，事实是常常需要使用冷却风扇。

在塑料制成的帽对于爆炸不具有足以防止在电容器的爆炸之后的电容器的碎片的喷射的力学阻力时，或在塑料材料对于其所意欲用于的应用不具有适当的易燃等级的情况下，金属帽的应用被采用作为塑料制成的帽的替代品。

当前被采用用于通过以上提及的测试的另一个传统方案是提供与电容器并联且与熔断器(例如，为陶瓷式)成一线的变阻器或含气管(在业内被称为气体放电管(GDT))。

在这种情况下，在电容器中的一个电容器(例如，为电解式)短路之后，变阻器或GDT应限制直至熔断器失效之前操作的电容器的端子处的电压，这趋于防止操作中的电容器的爆炸。

然而，该方案结构复杂且由于可被使用的变阻器或GDT的高耐受水平以及部件的反应时间随操作电压的变化的可变性而并非是很可靠的。

另一个传统方案包括使用薄膜型电容器，薄膜型电容器通常具有比其他类型的电容器以及特别是电解式电容器的电气额定值高的电气额定值，对于相同的电容，薄膜型电容器的总体尺寸较大，然而薄膜型电容器的性能水平对于温度是极其敏感的。

再一个传统方案包括使用在业内被称为撬棍的分支，该分支被定位为与电容器并联且提供短路路径，使得其他保护装置(例如，一个或多个熔断器)以受控的方式自行干扰。

在专利文本CN206498188中描述了又一个传统方案，在该方案中，在DC总线的电容器组故障的情况下，安全装置识别(假定的)故障状况并中断电路。

除了包括以薄膜型电容器替代电解式电容器的方案，当前已知的所有传统方案都确定电路的中断且因此暂停控制器的操作。

然而，电路的恢复需要替代或修复装置的手动干预。

发明内容

在此背景下，形成本发明的基础的问题是克服以上提及的测试以及保障控制器的操作的连续性。

本发明的目的在于提供能够解决此问题的具有变换器的控制器。

在此目的的背景下，本发明的目标在于提供具有变换器的控制器，该控制器具有可兼容于(特别是在应用的HVAC领域中的)需要紧凑结构的应用的总体尺寸。

本发明的另一目标在于使得控制器结构简单且易于以降低的成本制造。

申请人进行的研究表明，通过实施用于制冷机器的具有变换器的控制器(特别地具有三相电源)来达成此目的以及这些目标以及以下将详细描述的其他目标，该控制器具有DC总线的电容器组，该电容器组具有至少一个冗余电容器。

换言之，根据本发明，对于DC总线的预定电压Vdc，DC总线的电容器组将包括被串联安装的至少n个电容器的级，每个具有电容以确定标称电压差Vci，其中i＝1……n。

表述“电容器的级”或简单地“级”意味着并联连接在一起的一个或多个电容器的群组，且等效于具有如属于该级的单个电容器的电容的总和的电容的单个电容器。

清楚地，每级可以由单个电容器而不是一群组电容器组成。

选择每级的标称电压差Vci以使得电容器组的所有级的标称电压差Vci的总和减去所有级的标称电压差Vci的任一个后小于Vdc。

此标称电压差取决于每级的各个电容器的电容的值。

特别地，以上提及的目的和目标由根据具有变换器的控制器达成。控制器包括DC总线，DC总线连接至变换器装置且装配有电容器组并被设计为向变换器装置提供具有不小于用于所述变换器装置的操作电压Vdc的标称值的总线电压Vcond，电容器组包括被组织形成串联的一系列级的多个电容器；其中电容器的级中的每个具有适于确定标称电压差Vci的电容；电容器组被配置为使得电容器的所述级的电容的总和减去电容器的级的电容中的任一个后不小于操作电压Vdc；其中，控制器没有用于在电容器中的任一个出现失效和/或短路或故障后中断控制器的操作的电气和/或电子单元。

在其他实施例中描述具有变换器的控制器的有利方面。

附图说明

图1为根据本发明的用于制冷机器的具有变换器的控制器(特别地三相)的简化电路图。

具体实施方式

附图以非限制示例的方式示出用于制冷机器的具有变换器的控制器100(例如，三相)，包括DC总线10和变换器装置20，DC总线10连接至变换器装置20以为其供电。

DC总线10装配有电容器组11，电容器组11包括被布置为形成一系列级15的多个电容器12(优选地为电解式)，且被设计为向变换器装置20提供具有不小于用于变换器装置20的操作电压Vdc的标称值的总线电压Vcond。

电容器12的级15中的每个具有适于确定标称电压差Vci的电容，其中索引“i”为识别每级15的数且是具有1到n之间的值的整数。

例如，如果电容器12全被选择为具有相同电容，且每级由相同数量的电容器组成，Vci对于所有级采用相等值，也就是说，等于Vcond/n的值。

根据本发明，电容器组11被配置为使得电容器组11的电容器12的所有级15的标称电压差Vci的总和减去这些标称电压差Vci中的任一个后不小于操作电压Vdc。

换言之，电容器12的级15的电容被选择为使得，在电容器组11的级15中的一个的电容器12短路，由此设定相应Vci为0的情况下，电容器12的剩余n-1个级15的电容的总和不小于操作电压Vdc。

根据本发明的控制器100没有被配置为在电容器12中的任一个失效后中断控制器100的操作的电气和/或电子单元。

以上提及的电气和/或电子单元可以例如为：

-传统的撬棍电路，也就是说，被设计为通过半导体晶闸管、三端双向可控硅开关元件、trisil、电子管或类似装置为其所包含在的装置的电源提供受控的短路路径的电路；

-传统的防止DC总线的一系列电容器的故障的电路，如在专利文本CN206498188U等中描述的。

特别地，根据本发明的控制器100的DC总线10可以由连接至任何感应滤波器13和/或任何第一熔断器14、与变换器装置20并联连接的电容器组11组成，感应滤波器13例如由已知为DC扼流器或DC链扼流器类型的至少一个电感器组成，任何第一熔断器14可以为陶瓷的，与感应滤波器成一直线。

例如，对于被配置为利用单相或三相电压由网络供电的变换器20，DC总线10可以仅由电容器组11和感应滤波器13组成；而如果变换器20利用单相电压由网络供电，DC总线10可以仅由电容器组11组成。电容器12的级15的电容可以为互相相等的值，例如，每个可被配置用于确定预定标称电压差，例如如果电容器12为电解式电容器，确定上至400V的标称电压。

电容器组11特别地可以包括电容器12的仅3个级15，其中每级15可以由单个电容器12组成。

特别地，电容器组11可以是具有并联的两个分支11a和11b的串联式，分支11a和11b各自装配有仅三个电容器12，如通过图1的非限制示例示出的。

级15和/或电容器12可被配置用于以具有不小于40A的电流强度的标称电流操作。

换言之，级15和/或电容器12可被配置为通过具有不小于40A的电流强度的标称电流被充电/放电。

优选地，级15和/或电容器12被配置为以具有不小于60A的电流强度的标称电流操作。

如所提及的，DC总线10可以包括至少一个第一熔断器14，该第一熔断器14被配置为在第一熔断器14中流动的电流超过阈值后激活以使得中断控制器100的操作，其中第一熔断器14被配置为在电容器组11的电容器12中的任一个短路后不激活。

变换器装置12还可以通过至少第二熔断器16连接至电源，与至电源网络的各个相的至少一个连接端子串联地安装该第二熔断器16。

第一熔断器14和第二熔断器16均可存在于控制器100中或选择性地仅其中一个存在于控制器100中。

优选地，将存在与控制器100的电源相的每个串联的第二熔断器16。

第二熔断器16可被配置为在第二熔断器16中的一个中流动的电流超过阈值后激活以使得中断控制器100的操作，其中第二熔断器16被配置为在电容器组11的电容器12中的任一个短路后不激活。

清楚地，在传统的方式中，控制器100可以包括整流阶段30，该整流阶段30通过DC总线10连接至变换器装置20。

因此已经示出根据本发明的控制器100如何使得通过其电容器12中的任一个的以上提及的短路测试以及保障控制器100的操作的连续性。

事实上，未短路的电容器12的标称电压差Vci的总和足以保障控制器100的操作。

此外，根据本发明的控制器100具有兼容于(特别是在应用的HVAC领域中的)需要紧凑结构的应用的总体尺寸，而不要求利用帽封装电容器12(特别地为电解式)或以笨重的且不可靠的薄膜型电容器替代电容器。

根据本发明的控制器100是特别结构简单的且易于以降低的成本制造。

如已被构思的本发明易于经过许多修改或变形，所有这些修改或变形均落入所附权利要求的保护范围内。

此外，所使用的材料以及视情况而定的形式以及尺寸可根据视情况而定的需求以及现有技术水平而变化。在随后权利要求中提及的构造特征和技术特征跟随有标记或附图标记的情况下，仅以增强权利要求自身的可理解性的目标使用标记或附图标记，且因此标记或附图标记并不构成对通过标记或附图标记仅通过示例的方式标示的每个元件的解释的任何形式的限制。