專利名稱：用于起動壓縮機的電子方法
技術領域：
本發(fā)明一般涉及用于起動電容式起動電容式運行電動機的方法和
裝置，且更具體而言涉及起動用于驅動壓縮機的可逆CSCR電動機。
背景技術：
電動機一般用于驅動在暖通空調(HVAC)系統中^f吏用的壓縮機的 軸。電動機可以是交流(AC)的電容式起動電容式運行(CSCR)電 動機。CSCR電動機可以方便地運行在單相AC電源上，i者如在標準 230 V AC商用或住宅電源系統線之間。CSCR AC電動機具有兩個線 圈，"運行"線圏和"起動"線圈。通過導致兩個線圏中AC電流之間的相 位差在電動機的轉子中形成運動。通過引入與線圏之一串聯的電容器 導致該相位差。
通過瞬時引入較大電容以提供高的機械起動扭矩來起動CSCR電 動機。 一旦轉子速度起動到所需的速度，該起動電容一般通過繼電器 切換出電路，在電路中保留較小值的運^f亍電容器以確立該起動和運行 線圏之間的正確的相位關系以用于連續(xù)的操作。典型地，跨越線圏之 一(通常是起動線圍)的電壓通過使用電壓繼電器監(jiān)控以判定何時斷 開起動電容器繼電器。如果在電動機獲得維持軸旋轉速度之前起動電 容器繼電器被過早地斷開，當起動電容器繼電器斷開時電動機將停轉。 如果起動電容器繼電器被過遲地斷開，線圏電流和電壓可能變得太高， 潛在地導致高的溫度、損壞機械壓力和絕緣擊穿。電壓繼電器的精確 度僅約20VAC，這限制了精確地對起動電容器接觸器的斷開定時的能 力。所需要的是一種更準確地使電動機起動繼電器的斷開與所需的機 械轉子條件相匹配的系統。該機械轉子條件還受線電壓、環(huán)境溫度、 電動機溫度和壓縮機條件(諸如壓縮機最近如何運行)等影響。因此， 還需要一種系統，用以改變電動機起動電容器繼電器的操作以補償諸 如線電壓、環(huán)境溫度、電動機溫度或壓縮機操作條件之類的因素。
CSCR電動機的另 一期望特征是它們能夠操作為可逆電動機，其中 軸能夠,皮供電以順時針或逆時針旋轉。通過設置運行線團中的電流的
相位領先或落后起動線圏中的電流的相位能夠強制旋轉方向。這能夠 通過放置與一個或另一線圈串聯的電容器且跨越供電電壓直接連接剩 余線團(典型地三相電源的兩條線)實現。這種切換能夠通過使用兩 組接觸完成，通常以接觸器的形式完成， 一個用于正向旋轉且一個用 于反向電動才幾軸旋轉。
對于驅動現代壓縮機的壓縮機軸，兩個方向的旋轉方向是尤其希 望的。這種壓縮機能夠利用如下壓縮機軸技術，即其中當軸在不同方 向旋轉時，壓縮機產生兩種不同的壓縮比。操作的原理是當在一個方 向旋轉時，機械機構比在反方向旋轉時操作更少的活塞。典型地，正 向旋轉操作兩個活塞，而逆向旋轉導致一個活塞操作。問題在于，由 于不同的機械載荷，對于兩個方向，用于斷開起動繼電器的優(yōu)選條件 不同。因此，還需要一種用以改變電容器起動繼電器的操作作為所需 旋轉方向的函數的系統。
CSCR電動機操作中的另一問題在于電動機起動電容器繼電器的 可靠性。即使電動機起動電容器繼電器對于正確的機械轉軸條件在正 確的時間操作，但斷開電動機起始電容器繼電器導致的電弧可能降低 繼電器的壽命，或者甚至導致可能損壞電容器或電動機的接觸故障， 到那時，不能從另外成功電動機起動之后的電路中移除起動電容器。 因此，還需要一種斷開電動機起動電容器繼電器的系統以導致對繼電 器的電接觸的最小電壓力。

發(fā)明內容
電動機起動裝置包括電動機起動繼電器，用于切換電動機起動電 容器到跨越運行電容器的電動機電路。該電動機起動電容器增加流經 電動才幾線圈的交流(AC)電流以起動該電動機。該電動機起動裝置還 包括系統控制以控制電動機起動繼電器和至少一個接觸器以向該電動 機起動裝置施加功率。該系統控制包括電子電壓測量電路以測量電動 機線圏的線圏電壓。該系統控制還包括微處理器以運行算法，該算法 使得，當測量的線團電壓超過線團電壓閾值時，該系統控制將該起動 電容器切換出該電動機電路。
起動電動機的方法包括以下步驟提供需要起動的電動機，該電 動機具有電動機起動線圈；提供電動機起動裝置，該電動機起動裝置包括系統控制、電動機起動電容器和電動機起動電容器繼電器以切換
電動機起動電容器到電動機電路和線圏電壓電子測量電路；提供接觸 器以供應電功率以起動和運行該電動機；向該系統控制發(fā)送電動機起 動的信號；確定電動機線圈電壓閾值；在需要時閉合該電動機起動電 容器繼電器；閉合接觸器以供應功率到該電動機起動裝置和該電動機 電路；測量線圏電壓；比較測量的線圏電壓與閾值電壓；且當測量的 線圏電壓超過指示電動機已經起動的電壓閾值時，斷開該起動電容器 繼電器。


為了進一步理解本發(fā)明的這些和目標，結合附圖，參考本發(fā)明的 下述詳述，附圖中
圖1示出了根據本發(fā)明的電動機起動裝置的一個實施例； 圖2示出了示例性電動機起動序列的步驟的簡化的框圖； 圖3示出了用于電動機起動裝置的操作的示例性時線； 圖4A是能夠在系統控制上運行的示例性算法片段之一；以及 圖4B是能夠在系統控制上運行的示例性算法片段之二。
具體實施例方式
圖1中示出了根據本發(fā)明的電動機起動裝置的一個實施例。用于 起動電氣電容式起動電容式運行(CSCR)電動機101的本發(fā)明的方法 和裝置涉及起動電容器繼電器112的操作。該起動電容器繼電器112 的作用是嚙合起動電容器110。我們在此描述相應電動機起動裝置的方 法和實施例，該相應電動機起動裝置能夠更優(yōu)選地操作起動電容器繼 電器112以用于兩種更有效的CSCR電動機起動，并能夠減小CSCR 電動機101、電動機起動電容器110、起動電容器繼電器112和其他相 關電學、電子和機械部件的故障可能性。
基于如下測量和因素，本發(fā)明的各個實施例通過更精確地控制起 動電容器繼電器112的操作解決了低效CSCR電動機起動的問題，所 述測量和因素包括(獨立地或以其任意組合的形式)CSCR電動機線 團電壓(電勢)的精確測量；所需電動機方向的考慮；包括從接觸器 閉合開始消逝的CSCR電動機起動序列過程中的定時控制；測量的線
電壓，測量的室外溫度。返回圖1，我們首先介紹能用于實施本發(fā)明方
法的各個實施例的示例性CSCR電動機控制裝置的部件。CSCR電動 機101旋轉壓縮機104 (未詳細示出)的機械軸(未示出)。CSCR電 動機IOI包括起動線圈103和運行線團102。熱栓105( thermal shutoff) 感測電動機101溫度且在過熱條件下斷開到兩個電動機線圏的電路。 CSCR電動才凡101能夠凈皮線電壓117供應以典型地多相位電源的兩條線 (諸如三相電源的兩相)之間的電勢。
運行和起動線圍中的電流之間的相位差導致CSCR電動機101轉 子軸運動。該相位差由運行電容器111維持，因為被接觸器108或接觸 器109的閉合所選擇，該電容器111總是與運行或起動線圏串聯。CSCR 電動機IOI的轉子軸(未示出)旋轉的方向通過閉合接觸器108 (HI) 或接觸器109 (LO)確立。系統控制116監(jiān)控跨越運行線圍的電壓VR 113和跨越電動機101的起動線圏的電壓Vs 114。如稍后進一步描述的， 通過監(jiān)控這些電勢中的一個或另 一個或二者與時間的關系，如果不管 怎樣，系統控制116能夠有利地為最佳電動機110起動事件確定起動電 容器110需要處于電路中多長時間。注意壓縮機104機械地開始于由 CSCR電動才幾101轉子運動的發(fā)動導致的壓縮機活塞運動。還注意，對 于任意給定起動方向，依賴于接觸器108或接觸器109是否被供電，"起 動線圏"放置與一個線圈或另一線圏串聯的運行和起動電容器。例如， 當閉合接觸器108時，線電壓被直接供給到標記為"運行"的線圈102， 且通過運行電容器111供給到圖1中標記為"起動"的線圏103。然而， 對于反向電動機轉子方向，如果閉合接觸器109,線電壓被直接供給到 線圏103且通過電容器111被相位偏移地供給到線圍102。
因為與每個電動機起動相關的電學、機電和磁力，最佳電動機起 動事件是重要的。通過使得電動機起動電容器太長時間地保留在電路 中導致的較不理想的起動能夠導致對起動電容器、電動機和壓縮機的 損害。對于這些部件的災難性的故障可能源于諸如長期不良電動機起 動計時(使得起動電容器保留在電路中太長或不夠長時間)之類的積 累的損壞。單個極差的定時起動也可能導致災難性損壞。
某些現有技術CSCR電動機起動系統依賴于用于接合電動機起動 電容器的固定延遲時間("定時起動")。其他現有技術CSCR電動機起 動系統利用機電電壓繼電器，通?？缭狡饎泳€圏或運行線圏放置的電
壓繼電器。當線圏電壓到達電壓繼電器上設置的預定電勢時，繼電器 從起動線圏電路中移除起動電容器。
盡管比純定時起動略好，基于電壓繼電器的起動系統遠不是最佳 的。為了形成近最佳起動，需要比使用電壓繼電器更精確地確定跨越 電動機線圈的電壓。在電動機起動應用中使用的典型的電壓繼電器一
般具有10%量級的精確度，且闊值設置還是根據線圍溫度的電壓繼電
器線圏電阻的函數。線圈溫度中的變化導致的線圏電阻中的變化能夠
導致額外的10%的電勢誤差，該誤差導致總的20%的容差。能夠有利 導致更佳電動機起動的電動機線圏電壓的精確度之外的其他因素是電 動才幾線電壓、壓縮才幾環(huán)境溫度。
返回圖1,根據本發(fā)明的一個實施例，CSCR電動機起動可以通過 使用包括電壓比較器或模擬-數字轉換器(ADC)的具有溫度補償的 電子電壓測量技術改善， 一般由系統控制器116和電動機線圏電壓113 和114表達。和使用機電電壓繼電器的現有技術電動機起動系統中10% 至20%的可得精確度相比，這些線圈電壓測量能夠精確到大約1 %或更 好。很好地適于在電動機起動系統控制116中做出精確電壓測量的示 例性電子電路的附加細節(jié)在共同未決的美國專利申請序列號
No.—/—，_中進一步描述，該申請名為"Integrated Measurement of
AC Voltages using the Control Microprocessor of an HVAC System",于 2006年—月—日提交，此處引用其全部內容作為參考。
使用上述電動機線圈電壓測量的示例性電動機起動序列由圖2的 框圖示出，且過程如下(a)電動機起動電容器繼電器112可以被系 統控制116起動，導致接觸115閉合，由此將電動機起動電容器110插 入到電動機電路，(b)在簡短的延遲之后，系統控制116能夠供電接 觸器108或109以向CSCR壓縮機電動機發(fā)送功率，起動一個方向或 另一方向(順時針或逆時針軸旋轉)中的壓縮機，以及(c)當壓縮機 軸到達如預定電動機線圈電壓測量指示的預定速度時，系統控制116 可以解除對導致接觸115斷開的電動機起動電容器繼電器112的供電， 由此從電動機電路中移除電動機起動電容器。系統控制116在解除對 導致接觸115斷開的起動繼電器112供電之前添加延遲，因而確保流經 接觸115的電流在斷開時極低。當起動失敗時，系統控制解除對接觸 器108或109的供電，在斷開起動繼電器接觸115之前移除系統功率一
小段時間。使用這種序列，電動機起動電容器繼電器112的接觸115 有利地決不暴露于高的起動電流，因為直到接觸器108或109閉合為 止，功率沒有被施加到電動機電路，當成功的起動時，起動電容器IIO 功率在電容器電流極低時被移除，且當壓縮機起動失敗時，接觸器108 或109在解除起動繼電器112的供電之前移除系統功率。因而，接觸 115不傾向于麻點狀腐蝕(pitting)或焊接失敗。而且注意在本實施例 中，示例性電動機起動電容器繼電器112是具有"常開，，接觸的繼電器， 且需要向電動機起動電容器繼電器112的線圈供電以閉合接觸。因而， 在電動機起動電容器繼電器112線圈的不太可能的故障中，接觸115 斷開且電動機起動電容器IIO從電動機電路中移除。
根據本發(fā)明的另一實施例，當確定操作的電動機起動電容器繼電 器112從電路移除電動機起動電容器112的電動機線團電壓時，可以考 慮所需的CSCR轉子方向。通過轉子方向確定閾值電壓的決定是重要 的，因為某些壓縮機，例如Bristol壓縮機公司制造的twin single( "TS") 壓縮機，具有兩種操作模式。使用專利凸輪機構，TS壓縮機在壓縮機 軸在一個方向旋轉時操作一個活塞，且當軸在相對旋轉方向中旋轉時 操作兩個活塞。因而，該壓縮才凡是兩級壓縮機，其中順時針壓縮機轉 子方向導致第一壓縮機容量級，且逆時針壓縮機轉子方向導致第二壓 縮機容量級。當電動機101的轉子機械耦合到TS類型的壓縮機104的 軸時，對于一個活塞的操作和兩個汽缸的操作，旋轉壓縮機，尤其是 旋轉壓縮機軸越過上止點("TDC")所需的機械扭矩不同。換句話說， 對于順時針或逆時針壓縮機轉子操作，存在兩種不同的機械栽荷條件。 因此在TS配置中，對于更佳的CSCR電動機起動，由于旋轉方向的不 同載荷，需要使用兩種不同的起動電壓閾值。解決方法是，對于在任 一旋轉方向中起動可逆電動機壓縮機，使用分離的起動電壓閾值。該 起動電壓閾值被存儲在微處理器存儲器中以在起動時被讀取和使用。
按照圖1的示例性CSCR電動機起動裝置，系統控制116能夠通 過激勵接觸器108或接觸器109命令特定的轉子方向(即，順時針或 逆時針)。運行在系統控制116上的微處理器上的算法命令方向和/或對 命令的轉子方向進行訪問，且能夠基于命令的轉子方向選擇斷開電動 機電容器起動繼電器112的接觸115的合適的電壓閾值。注意僅需要一 個電動機電容器起動繼電器112，而不管起動接觸器108或109的命令
的方向如何。對命令的電動機轉子方向敏感的示例性電動機起動序列 與上述相同，只不過在步驟(C)中，所述電壓闞值指示的預定電動機 轉子速度閾值對于命令的順時針旋轉和命令的逆時針旋轉不同。
CSCR電動機起動裝置10的又一實施例能夠利用定時延遲來進一 步保護CSCR電動機IOO、電動機電容器起動繼電器112、電動機起動 電容器IIO和其他電動機起動裝置IO部件。如果繼電器以存儲在起動 電容器110中的足夠高剩余電壓閉合接觸115,那么可能發(fā)生對電動機 電容器起動繼電器112的損害。在這種情況下，高電流能夠立即被驅 動經過繼電器接觸115，焊接它們閉合。而且，在大量電流流經接觸115 時斷開接觸115，能夠通過從一個接觸向另一接觸傳遞接觸材料而損害 接觸，同樣可能焊接接觸。如果接觸器在供電繼電器之前閉合(正常 操作)或在解除繼電器供電之后斷開(起動模式失敗)，也可能存在高 的起動電路電壓。然而，如圖3中的示例性時間線圖所示(且比較圖1 中所示的電動機起動裝置的示例性時間線)，電動機電容器起動繼電器 112接觸115能夠在接觸器108或109被供電之前閉合至少一秒。在正 常操作下，繼電器接觸115將不供給電壓到起動電路，且當發(fā)生起動 失敗時，繼電器接觸115將不向起動電路施加擊穿電壓，因而避免了 接觸115由于高起動電流而損壞。注意在圖3的示例性時間線中，"nPC" 表示在系統控制116上運行控制算法的微處理器。壓縮機表示被電動 機101驅動的壓縮機104，且依賴于電動機軸方向(希望是順時針或逆 時針)，接觸器要么是接觸器108,要么是接觸器109。
泄漏電阻器(未示出)是極魯棒設計的功率電阻器。相對高的電 阻值的泄漏電阻器一般可以連接在電動機起動電容器110的端子上。 泄漏電阻器的功能是在電動機電容器起動繼電器112接觸115斷開之后 消耗存儲在電動機起動電容器110中的任何剩余能量，從電動機電路 中移除電容器。泄漏電阻器的故障可能導致不完整的"泄漏，，或電容器 電壓的放電，導致繼電器接觸在下一起動時焊接。下一起動上的焊接 的接觸還將傾向于導致電動機起動電容器110故障，因為電動機起動 電容器IIO將被保持在電路中幾秒，直到壓縮機電動機過載斷路為止。
如果在電動機起動裝置10中存在故障，例如，如果電動機起動電 容器110上的泄漏電阻器斷開失敗，在電動機電容器起動繼電器112 接觸115斷開之后，可能沒有足夠的時間用于存儲的電容器電壓在下
一起動之前內在地衰減到安全級別。問題在于后續(xù)起動嘗試將可能導
致如上所述的接觸115焊接在一起。為了避免這種可能性，時間延遲 被結合，它將不允許連續(xù)的起動嘗試，直到電動機起動電容器110在 失敗或成功起動之后已經充分地泄漏為止。即使沒有泄漏電阻器，電 動機起動電容器110能夠通過其本身內在地放電，雖然這比泄漏電阻 器幫助需要更長的時間周期。因此，為在泄漏電阻器故障事件下允許 通過內在放電的放電，在成功起動之后的最小系統運行時間可以被設 置為3分鐘的最小值，在起動嘗試之間的最小時間可以被設置為5分 鐘。
相關的問題在于，如果保持在電路中太長時間，起動電容器將會 失效。在具有嚙合的起動齒輪的電動機產生的電壓和電流水平，可允 許的電容器占空因數約為l秒的導通時間和59秒的關閉時間。關閉時 間需要防止源于高電容器電流的損壞且允許在ON周期期間產生的任 意內部熱消散。該問題的解決方法是在接觸器108或109被供電以施 加電路電壓之后，僅供電電動機電容器起動繼電器112以持續(xù)1秒或 更少的時間。如果壓縮機這個時候沒有被起動，考慮"沒有起動"，且 接觸器108或109可以被解除供電以移除電路電壓。起動繼電器隨后 能夠解除供電1秒，以在此情況下允許起動電容器電壓通過壓縮機線 圏泄漏到安全水平且最小化繼電器接觸擊穿的電流。線圈提供小的電 阻以由此泄漏電流，因而，以比通過泄漏電阻器泄漏更快的速度泄漏。 而且，在電動才幾起動電容器110和運行電容器111之間不存在大電流， 因為它們在泄漏期間總是處于相同的電壓電平。如果壓縮機起動失敗， 系統控制116能夠被預編程地等待5分鐘以再次嘗試。如果存在3個連 續(xù)的"沒有起動"，在下一壓縮機起動嘗試之前，可以存在又一30分鐘 的延遲。這兩個延遲能夠通過維持其額定占空因數內的操作幫助保護 電動機起動電容器IIO。因而，該算法能夠限制電壓施加到起動電容器 的時間從而不超過起動電容器占空因數極限。
示例
圖4A和4B示出了在如上所述使用電壓閾值和時間延遲的優(yōu)選實 施例中能夠運行在系統控制上的微處理器上的算法的流程圖(一個流 程圖跨越了兩幅圖)。步驟序列開始于"起動"?？捎糜诒O(jiān)控連續(xù)起動嘗 試次數的計數器被初始化為"o"。電動機電容器起動繼電器被供電且然
后在1秒之后，電動機起動接觸器向電動機起動電路施加電功率。系 統控制通過進行電壓測量監(jiān)控電動機線圈。電壓測量與線圏電壓閾值 進行比較。如到達所述閾值電壓所指示的，如果電壓測量指示電動機 高達閾值轉子速度，起動繼電器被解除供電且壓縮機在"良好"起動之 后正常運行。另一方面，如果電壓測量低于閾值電壓，算法循環(huán)，獲 得連續(xù)電壓測量并將每次測量與閾值電壓進行比較，直到到達閾值或 計時器到達1秒且"超時"為止，導致起動計數器遞增1且計時器復位。 然后，接觸器被解除供電，發(fā)生1秒的時間延遲，且然后電動機起動 繼電器被解除供電。然后檢查計數器以查看已經發(fā)生了多少次起動嘗
試。如果發(fā)生小于3次的起動嘗試，5分鐘的延遲之后，開始另一起動 嘗試。如果連續(xù)發(fā)生了 3次不成功的起動嘗試，在試圖下一起動嘗試 之前，引入30分鐘的延遲。注意，如果壓縮機在30分鐘延遲之后在 第四次嘗試時成功起動，計時器和計數器都復位為0。通過使用這種相 對長時間的延遲，瞬間故障條件能夠被自動容忍而沒有另外導致機電 故障保護設備以可能需要修理技術員的介入以重新起動故障系統和家
用或辦公室舒適系統的相應長停機時間的方式出錯。
在又一實施例中，不是僅依賴于一個起動電壓閾值，或者兩個起 動電壓閾值(每個起動電壓閾值用于每個轉子方向)，而是可以基于一 個或多個測量計算電壓閾值。例如，在起動期間，隨著線電壓增加或 減小，壓縮機產生的起動線圏電壓能夠被示為增加或減小。系統控制 能夠連續(xù)地或周期地測量用于供電電動機起動裝置的線電壓，且然后 一個或多個起動電壓閾值能夠被調節(jié)以補償高或低的線電壓。實際上， 對于某些高的線電壓條件，對于給定的電動機和壓縮機，可能不需要 電動機起動電容器。該信息能夠被運行在系統控制上的程序使用。
在又一實施例中，系統控制可以具有室外溫度的測量輸入。室外 溫度和壓縮機"關閉"時間的組合可能是用于確定最佳電壓閾值的重要 因素。例如，在長的關閉時間之后，制冷電路補償吸氣以釋放壓力差， 因而將起動扭矩需求減小到不需要起動電容器輔助的點。限制電動機 起動電容器實際使用的次數能夠改善電動機起動電容器和起動電容器 繼電器的壽命。而且，較低扭矩水平的起動改善了壓縮機的壽命，因 為這些起動能夠以對線圏、轉子、迭片結構、軸承和擺度功能塊(throw
block)產生低壓力的條件完成。
在本發(fā)明的又一實施例中，接觸器能夠僅在電動機起動電容器嚙 合且電容器電壓和/或線電壓測量接近零伏特時操作。因而還能夠通過
僅在AC正弦曲線的最小電勢點操作起動電容器繼電器而進一步改善 壓縮機電動機起動。最小電勢在這里被定義為考慮情況下峰值AC電壓 的10%或更小的電壓。
應當注意，系統控制116能夠運行如上所述的一個或多個算法以 實施本發(fā)明的各個實施例的創(chuàng)造性方法。典型地，這種算法以微處理 器上的軟件或硬件運行。當在此使用時，術語微處理器(或微計算機) 包括微控制器，該微控制器一般包含存儲器、微控制器封裝中輸入/輸 出(1/0)功能；或者是附有系統控制116上分離的存儲器和分離的I/O 的微處理器。運行這種算法的其他合適的處理器包括但不限于，微處 理器、微控制器或復雜邏輯元件，所述復雜邏輯元件諸如是現場可編 程門陣列(FPGA)、其他類型的門陣列、或能夠執(zhí)行處理器類似功能 以運行執(zhí)行在此所述功能的程序的其他類型的可編程邏輯。
術語電子測量電路表示包括電壓比較器和所有合適類型的模擬數 字轉換器(ADC)的電子電路，且還包括被包含在微控制器中的電子 測量電路。術語電子測量電路不包括現有技術機電電壓繼電器。
電動機電容器起動繼電器112已經被描述為具有接觸115的機電繼 電器。應當注意到，具有合適接觸額定的電子或電切換設備可以代替 繼電器使用。例如，其他類型的接觸器或螺線管操作的接觸也能夠代 替常規(guī)繼電器使用。
盡管已經參考如附圖所述的優(yōu)選模式具體示出和描述了本發(fā)明， 本領域技術人員應當理解可以在細節(jié)上做出各種改變而不偏離權利要 求限定的本發(fā)明的精神和范圍。
權利要求
1.一種電動機起動裝置，包括電動機起動繼電器，用于將電動機起動電容器切換到跨越運行電容器的電動機電路中，該電動機起動電容器增加流經電動機線圈的交流(AC)電流以起動該電動機；以及系統控制，用以控制所述電動機起動繼電器和至少一個接觸器以向所述電動機起動裝置施加功率，其中所述系統控制包括電子電壓測量電路以測量所述電動機線圈的線圈電壓，該系統控制還包括微處理器以運行算法，該算法使得當測量的線圈電壓超過線圈電壓閾值時，所述系統控制將所述起動電容器切換出所述電動機電路。
2. 根據權利要求1所述的電動機起動裝置，還包括至少兩個線圏 電壓閾值，其中第一線圈電壓閾值用于命令的順時針電動機轉子旋轉， 且第二線閨電壓閣值用于逆時針電動機轉子方向。
3. 根據權利要求2所述的電動機起動裝置，其中所述電動機起動 裝置用于起動電容式起動電容式運行(CSCR)電動機以旋轉兩級壓縮 機上的壓縮機轉子，且其中順時針壓縮機轉子方向導致第一壓縮機容 量級且逆時針壓縮機轉子方向導致第二壓縮機容量級。
4. 根據權利要求l所述的電動機起動裝置，其中所述系統控制還 測量線電壓，該線電壓用于向電動機起動裝置和電動機電路供電，且 所述系統控制至少部分地基于測量的線電壓計算所述線圏電壓閾值。
5. 根據權利要求l所述的電動機起動裝置，其中所述系統控制還 測量室外溫度，且所述系統控制至少部分地基于測量的室外溫度計算 所述線圏電壓閾值。
6. 根據權利要求1所述的電動機起動裝置，其中運行在所述系統 控制上的算法命令接觸器閉合以向電動機電路施加功率而并不將電動 機起動電容器切換到電動機電路中，其中所述算法確定對于特定的電 動機起動事件，不需要所述電動機起動電容器。
7. 根據權利要求6所述的電動機起動裝置，其中不切換進所述電 動機起動電容器的決定基于從包括線電壓、轉子方向、壓縮機關閉時 間以及室外溫度的測量組選擇的測量。
8. 根據權利要求l所述的電動機起動裝置，其中所述算法包括計 數器，用以計算從最后一次成功的電動機起動事件開始的連續(xù)起動嘗 試的次數，所述算法在不成功的起動嘗試之間添加時間延遲。
9. 根據權利要求8所述的電動機起動裝置，其中對于前3個不成 功的起動嘗試，所述時間延遲至少為5分鐘，且在第三個不成功的起 動嘗試之后，所述時間延遲至少為30分鐘。
10. 根據權利要求1所述的電動機起動裝置，其中運行在所述系 統控制上的所述算法在供電所述電動機起動繼電器和閉合所述接觸器 以向所述電動才凡電路施加功率之間添加時間延遲，或者運4亍在所述系 統控制上的所述算法添加時間延遲以限制施加到所述起動電容器上的 時間電壓不超過起動電容器占空因數限制。
11. 根據權利要求l所述的電動機起動裝置，其中所述算法使得， 當測量的線圈電壓超過線圈電壓閾值且所述線電壓的AC正弦曲線上 的電壓處于最小電壓的10%以內時，所述系統控制將所述起動電容器 切換出所述電動機電路。
12. —種起動電動機的方法，包括以下步驟提供需要起動的電動機，該電動機具有包括電動機起動線圈的電 動機電路；提供電動機起動裝置，該電動機起動裝置包括系統控制、電動機 起動電容器和電動機起動電容器繼電器，該電動機起動電容器繼電器 用于切換該電動機起動電容器到所述電動機電路和線圈電壓電子測量 電路；提供接觸器以供應電功率，從而起動和運行所述電動機；向所述系統控制發(fā)送電動機起動的信號；確定電動機線圏電壓閾值；當需要時閉合所述電動機起動電容器繼電器；閉合接觸器以供應功率到所述電動機起動裝置和電動機電路；測量線圏電壓；比較測量的線圈電壓與電壓閾值；以及當測量的線團電壓超過指示電動機已經起動的電壓閾值時，斷開 所述起動電容器繼電器。
13. 根據權利要求12所述的方法，其中所述確定電動機線圈電壓
14. 根據權利要求13所述的方法，其中所述提供需要起動的電動 機的步驟包括提供需要起動的電容式起動電容式運行(CSCR)電動機 的步驟，以旋轉兩級壓縮機上的壓縮機轉子，且其中順時針壓縮機轉 子方向導致第一壓縮機容量級且逆時針壓縮機轉子方向導致第二壓縮 機容量級，所述電動機具有電動機起動線圈。
15. 根據權利要求12所述的方法，其中所述確定電動機線團電壓 閾值的步驟包括確定電動機線圍電壓閾值的步驟，其中所述系統控制 還測量電功率的線電壓，且所述線團電壓閾值至少部分基于測量的線 電壓確定。
16. 根據權利要求12所述的方法，其中所述確定電動機線圏電壓 閾值的步驟包括確定電動機線圏電壓閾值的步驟，其中所述系統控制 還測量室外溫度，且所述線圏電壓閾值至少部分地基于測量的室外溫 度確定。
17. 根據權利要求12所述的方法，其中所述當需要時閉合所述電 動機起動電容器繼電器的步驟包括當需要時閉合電動機起動電容器繼 電器的步驟，其中基于從包括線電壓、轉子方向、壓縮機關閉時間以 及室外溫度的測量組中選擇的測量確定所述需要。
18. 根據權利要求12所述的方法，還包括計算從最后一次成功的 電動機起動事件開始的連續(xù)起動嘗試的次數以及在不成功的起動嘗試 之間添加時間延遲的步驟。
19. 根據權利要求18所述的方法，其中所述添加時間延遲的步驟 包括在不成功的起動嘗試之間添加時間延遲的步驟，其中對于前3個 不成功的起動嘗試，所述時間延遲至少為5分鐘，且在第三個不成功 的起動嘗試之后，所述時間延遲至少為30分鐘。
20. 根據權利要求12所述的方法，還包括當需要時閉合所述電動 機起動電容器繼電器的步驟和閉合接觸器以向電動機起動裝置和電動 機電路供電的步驟之間添加延遲的步驟，或者在斷開所述起動電容器 繼電器的步驟之前，從接觸器的斷開開始添加延遲以從所述電動機沒 有到達所述電壓閾值的所述電動機起動裝置和所述電動機電路移除功 率。全文摘要
一種電動機起動裝置(10)，包括電動機起動繼電器(112)，用于將電動機起動電容器(110)切換到跨越運行電容器(111)的電動機電路中。系統控制(116)包括電子電壓測量電路以測量電動機線圈(102，103)的線圈電壓(113，114)。該系統控制(116)還包括微處理器以運行算法，該算法使得，當測量的線圈電壓(113，114)超過線圈電壓閾值時，該系統控制將該起動電容器(110)切換出該電動機電路。一種起動電動機的方法，包括以下步驟確定電動機線圈電壓(113，114)閾值；當需要時閉合該電動機起動電容器繼電器(112)；閉合接觸器(108，109)以向該電動機起動裝置和電動機電路供給功率；測量線圈電壓(113，114)；比較測量的線圈電壓(113，114)與所述電壓閾值；以及當測量的線圈電壓(113，114)超過指示該電動機已經起動的電壓閾值時，斷開該起動電容器繼電器(112)。
文檔編號H02H5/04GK101361244SQ200680051381
公開日2009年2月4日 申請日期2006年1月20日 優(yōu)先權日2006年1月20日
發(fā)明者E·L·小米爾斯, L·A·特納, R·K·沙 申請人:開利公司