多轴磁轴承和对具有主动开关拓扑的磁轴承的控制的利记博彩app
【专利摘要】一种磁轴承系统包括：第一主动磁轴承(AMB)，其包括耦合到轴的第一组电磁致动器；第二主动磁轴承(AMB)，其包括耦合到所述轴的第二组电磁致动器；控制器，其包括具有用于控制所述第一AMB和所述第二AMB中的每一个的多个主动电流开关的三相控制电路；其中所述第一AMB的第一电磁致动器电耦合到所述第二AMB的第二电磁致动器，所述第一和第二电磁致动器中的每一个耦合到所述控制电路的两个相脚；且其中所述控制器可操作以接收指示所述转子轴的位置的信息，并且向所述磁轴承系统提供调整信号以调整所述轴的所述位置。
【专利说明】多轴磁轴承和对具有主动开关拓扑的磁轴承的控制发明领域
[0001]实施方案一般涉及用于住宅区或光照商业区制热和制冷应用的制冷剂蒸汽压缩系统，且更具体而言，涉及一个或多个多轴主动磁轴承(AMB)和对连接到制冷剂蒸汽压缩系统的转子轴的AMB的控制。
[0002]相关技术描述
[0003]在暖通空调(HVAC)行业中的传统的离心压缩机使用转子轴承和液体动压轴承，二者均消耗功率、需要燃油和润滑系统。这些HVAC应用中，已引入避免有关燃油和功率消耗问题的陶瓷转子轴承。陶瓷转子轴承不适用于速度超过每分钟30，000转数(rpm)的压缩机，因为这些轴承在高rpm下产生过多热量。齿轮以高rpm运转并通常用来替代陶瓷转子轴承。虽然齿轮是行之有效的技术，但它们需要更多的润滑、产生过度噪音和振动并且消耗更多功率。
[0004]在工业应用中，AMB已被广泛用作传统润滑轴承的替代。AMB的这些工业应用使机器因为最小摩擦力而能够以非常高的速度旋转。然而，包括其控件的这些AMB的高成本已限制了磁轴承的大规模实施，尤其是在HVAC行业内。通常，利用具有不同拓扑的功率放大器来提供通电电流以控制AMB。但是，因为在这些AMB中使用更多线圈，所以需要额外的功率放大器和相关驱动器和传感器电路来实施控制算法。额外的功率放大器使得实施AMB拓扑更加昂贵和复杂。一种具有用于控制AMB的减少数量的开关的改良拓扑将在本领域中广受好评。
发明概要
[0005]根据本发明的一个方面，一种包括冷凝器、膨胀阀、蒸发器和耦合到多轴磁轴承系统的压缩机的制冷剂蒸汽压缩系统，其包括:电动机，其经由转子轴操作地耦合到压缩机；多轴磁轴承系统，其包括具有第一组电磁致动器的第一主动磁轴承(AMB)，第一主动磁轴承电耦合到具有第二组电磁致动器的第二 AMB ;和控制器，其包括三相控制电路，三相控制电路具有用于控制第一 AMB和第二 AMB中的每一个的多个主动电流开关；其中第一 AMB的第一电磁致动器电耦合到第二 AMB的第二电磁致动器，第一和第二电磁致动器中的每一个耦合到控制电路的两个相脚；且其中控制器可操作以接收指示转子轴的位置的信息，并且向磁轴承系统提供调整信号以调整转子轴的位置。
[0006]根据本发明的另一方面，一种磁轴承系统包括:第一主动磁轴承(AMB),其包括率禹合到轴的第一组电磁致动器；第二主动磁轴承(AMB)，其包括耦合到轴的第二组电磁致动器；控制器，其包括三相控制电路，三相控制电路具有用于控制第一 AMB和第二 AMB中的每一个的多个主动电流开关；其中第一 AMB的第一电磁致动器电耦合到第二 AMB的第二电磁致动器，第一和第二电磁致动器中的每一个耦合到控制电路的两个相脚；且其中控制器可操作以接收指示转子轴的位置，并且向磁轴承系统提供调整信号以调整轴的位置。
[0007]根据本发明的另一方面，一种用于控制在蒸汽压缩系统中使压缩机操作地连接到电动机的转子轴的方法包括:接收指示第一主动磁轴承(AMB)的第一位置的信息，第一 AMB包括在第一位置处耦合到转子轴的第一组电磁致动器；接收指示第二 AMB的第二位置的信息，第二 AMB包括在第二位置处耦合到转子轴的第二组电磁致动器；以及提供与第一 AMB和第二 AMB中的每一个电通信的控制器；以及所述控制器生成信号以将转子轴定位在第一位置或第二位置的至少一个处；其中控制器包括三相控制电路，三相控制电路具有用于控制第一 AMB和第二 AMB中的每一个的多个主动电流开关；且其中第一 AMB的第一电磁致动器电耦合到第二 AMB的第二电磁致动器，第一和第二电磁致动器中的每一个耦合到控制电路的两个相脚。
[0008]本发明的其它方面、特征和技术将从结合附图进行的以下描述中变得更加显而易见。
[0009]附图简述
[0010]现参考附图，其中相似的元件在附图中编号相同:
[0011]图1描绘根据本发明的实施方案的包括磁轴承系统的制冷剂蒸汽压缩系统的示意图；
[0012]图2描绘根据本发明的实施方案的耦合到磁轴承系统的转子轴的示意性透视图；
[0013]图3描绘根据本发明的实施方案的将AMB耦合到转子轴的方法的示意图；
[0014]图4A描绘根据本发明的实施方案的用于将电流开关连接到磁轴承系统的电路拓扑；
[0015]图4B描绘根据本发明的实施方案的用于将电流开关连接到磁轴承系统的替换电路拓扑；
[0016]图5描绘根据本发明的实施方案的用于控制磁轴承系统的控制算法的示意图；以及
[0017]图6描绘根据本发明的实施方案的二级六开关电路拓扑。
【具体实施方式】
[0018]实施方案包括蒸汽压缩型HVAC系统，其包括用于支撑转子轴的多轴AMB。转子轴将压缩机连接到电动机并受AMB约束，AMB接收一个或多个通电信号以调整转子轴的径向位置。在示例性实施方案中，AMB可包括具有单向主动电流开关的简化开关多相电路拓扑。具有多相电路拓扑的本示例性实施方案减少了用于约束转子轴的径向位置的二极管和开关的数量。HVAC系统还包括具有用于实施控制算法的处理器的控制器，所述控制算法用于控制用来控制AMB中的线圈以调整转子轴的位置的偏置电流。
[0019]现参考附图，图1图示根据本发明的实施方案的包括具有耦合到压缩机102的转子轴206 (图2)的变速电动机118的示例性制冷剂蒸汽压缩系统100。转子轴由磁轴承系统120支撑，磁轴承系统120包括多个AMB 202,204(图2中示出)。压缩机102包括叶轮/转子，其将液态制冷剂旋转且压缩成过热的制冷剂蒸汽以递送到冷凝器104。在冷凝器104中，制冷剂蒸汽在高压下液化，并将热量排出到室外空气(例如，经由冷凝器风扇)。通过膨胀阀106将退出冷凝器104的液态制冷剂递送到蒸发器108。制冷剂传递通过膨胀阀106，其中压力降导致高压液态制冷剂实现液体和蒸汽的低压组合。在实施方案中，膨胀阀106可以是用于控制制冷剂的过热度的恒温膨胀阀或电子膨胀阀。当室内空气通过蒸发器108 (例如，经由蒸发器风扇)时，低压液态制冷剂蒸发，吸收来自室内空气的热量，从而冷却空气并蒸发制冷剂。再将低压制冷剂递送到压缩机102，其中所述制冷剂被压缩成高压、高温气体，并被递送到冷凝器104以再次开始制冷循环。应理解，虽然在图1中示出特定的制冷系统，但是本教导适用于任何制冷系统，包括热泵、HVAC和冷却系统。在热泵中，在冷却模式期间，所述过程和上述过程相同。在加热模式下，分别使用在冷却模式下充当蒸发器和冷凝器的冷凝器和蒸发器来逆转循环。
[0020]图1中还示出，蒸汽压缩系统100包括由变速电动机118通过变频驱动114来驱动的压缩机102。在实施方案中，变频驱动114可以是变频驱动(VFD)或无刷DC电动机(BLDC)驱动。具体而言，变频驱动114可操作地耦合到压缩机102，以及从电源110接收交流电(AC)电功率(例如，480V/60HZ下的三相AC线路功率)且将线路116上的电功率输出到变速电动机118。变速电动机118与压缩机102共享同一个轴。变速电动机118提供机械功率以旋转轴且在压缩机102内压缩制冷剂。转子轴受磁轴承系统120约束，磁轴承系统120包括用于将转子轴保持在适当位置的多个AMB 202,204(图2中示出)。转子轴径向受磁轴承系统120生成的漂浮磁垫约束。在转子轴漂浮后，不存在结构传播振动，因为磁轴承系统120创建的空气缓冲器阻止电动机118将振动传输到系统100。在实施方案中，磁轴承系统120可包括位置传感器，其用于沿转子轴的多个径向检测磁力支撑的转子轴的径向位置。磁轴承系统120包括磁轴承控制器122，其接收指示转子轴的位置和转子速度的信息，并且经由AMB 202、204(图2)提供调整信号以调整其位置。磁轴承控制器122包括用于实施用于控制调整转子轴的位置所需的一个或多个主动电流开关的算法的处理器。开关选择性地产生磁偏置电流以激励磁轴承系统120的每个AMB202、204中的线圈。对线圈的激励基于由位置传感器检测到的转子轴在X方向和y方向上的位置的实际值而调整转子轴在X方向和y方向(图2)上的径向位置。应理解，在不脱离本发明的范围的情况下，磁轴承系统120还可以与利用转子轴的其它旋转机器一起使用。在实施方案中，变速电动机118可集成在含有压缩机102的壳体内。
[0021]变频驱动114包括固态电子器件以调制线路116上的电功率的频率。在实施方案中，变频驱动114使用整流器将从电源110接收的AC电功率从AC转换成直流(DC)，并随后使用变频器在所需的脉冲宽度调制(PWM)频率下将电功率从DC转换成PWM信号，以便以与PWM DC频率相关的电动机速度驱动电动机118。例如，变频驱动114可直接使用全波整流器电桥来整流电功率，并且随后可使用绝缘栅双极型晶体管(IGBT)或晶体闸流管来削减电功率以实现所需的PWM频率。在实施方案中，其它合适的电子组件可用来调制来自电源110的电功率的频率。进一步地，控制单元112包括处理器，所述处理器用于执行算法以控制在线路116上传递到电动机118的PWM频率。通过调制在线路116上传递到电动机118的电功率的PWM频率，控制单元112从而控制电动机118施加在离心压缩机102上的扭矩，从而控制其速度，且因此控制压缩机102的容量。
[0022]图2至图3描绘根据本发明的实施方案的具有用于支撑转子轴206 (图2)的四个轴的示例性磁轴承系统120。在其它非限制性实施方案中，在不脱离本发明的范围的情况下，还可使用多轴磁轴承系统。在图2至图3中示出的实例中，转子轴206(图2)通过AMB202,204的定子，所述定子跨X轴和y轴施加偏转力，以便调整转子轴206的位置。还示出，彼此垂直的两个径向控制轴中的一个被设为X轴，而另一个被设为y轴。在图2中具体示出，磁轴承系统120包括由第一主动磁轴承202 (下文称为“AMB 202” )和第二主动磁轴承204(下文称为“AMB 204”)支撑的转子轴206。在实施方案中，每个AMB202、204被示出为具有提供四轴AMB的四个电磁体。但是，在另一实施方案中，在不脱离其范围的情况下，多轴磁轴承系统可与以下描述的架构一起实施。每个AMB 202、204包括布置在定子上的同轴对准的线图。在四轴AMB系统120中，磁轴承202、204接收用于通电线圈的偏置电流，以沿AMB 202,204的x轴和y轴(即，沿径向)对转子轴206施加位移力。
[0023]图3描绘具有分别在X方向和y方向上对转子轴206 (图2)施加力的四个电磁致动器306,310,314和318的AMB 202，x方向和y方向彼此相互垂直。致动器306、310、314、318中的每一个包括在极靴或轭上具有双线圈绕组的电磁体。致动器306、310、314、318耦合到用于放大提供到电磁体中的线圈的电流的多个主动电流开关。此外，主动电流开关施加力以控制转子轴206 (图2)在X方向和y方向上的位移。致动器306、310、314、318将两个绕组I禹合在一起以在X方向和y方向上施加力。具体而言，致动器306 I禹合到X1+和X2+处的线圈绕组，致动器310耦合到yi+和y2+处的线圈绕组，致动器314耦合到X1-和X2-处的线圈绕组，以及致动器318耦合到y1-和y2-处的线圈绕组。
[0024]类似地，第二磁径向轴承204包括用于分别在X方向和y方向上施加力的四个致动器308、312、316、320，x方向和y方向彼此相互垂直。致动器308、312、316、320中的每一个包括在极靴或轭上具有绕组的电磁体，其中致动器308、312、316、320耦合到用于在x方向和y方向上施加力的主动电流开关。具体而言，致动器308耦合到X3+和X4+处的线圈绕组，致动器312耦合到y3+和y4+处的线圈绕组，致动器316耦合到X3-和X4-的线圈绕组，以及致动器320耦合到y3-和y4-处的线圈绕组。在实施方案中，致动器306至320是磁阻型致动器，其从主动电流开关接收用于通电致动器306至320中的电磁体的偏置电流，这导致在X方向和y方向上的位移。进一步地，在一个非限制性实施方案中，通过简化开关多相电路拓扑将AMB 202中的线圈耦合到AMB 204的相对线圈。具体而言，致动器306中的线圈耦合到致动器316中的线圈，致动器310中的线圈耦合到致动器320中的线圈，致动器314中的线圈耦合到致动器308中的线圈，以及致动器318中的线圈耦合到致动器312中的线圈，如参考图4示出和描述。应理解，AMB 202与AMB 204的耦合向磁轴承系统120所需的控制方案提供额外的自由度，由此使用通用控制命令来同时通电耦合在一起的致动器，并使用不同的通用控制命令来同时断电耦合在一起的致动器。
[0025]图4A描绘根据本发明的实施方案的用于控制AMB 202、204 (图2至图3)中的线圈的简化开关多相电路拓扑400。在实施方案中，多相电路拓扑400可在控制器122中实施。电路拓扑400包括将致动器306中的线圈耦合到致动器316中的线圈的主动电流开关402、404、406。类似地，主动电流开关428、430、432将致动器310中的线圈耦合到致动器320中的线圈，开关434、436、438将致动器314中的线圈耦合到致动器308的线圈，且主动电流开关440、442、444将致动器312中的线圈耦合到致动器318中的线圈。主动电流开关402至406,428至432、434至438和440至444形成将偏置电流提供给磁轴承系统120的磁阻型致动器。在实施方案中，主动电流开关402至406、428至432、434至438和440至444是IGBT，但是MOSFET或其它类型的高电压功率放大器可用于其它实施方案中。在示出并实施用于相位418、420、422的非限制性实例中，简化开关拓扑400包括连接到三个相位418、420和422中的一个的三个高电压的双向主动电流开关402、404和406和三个二极管412、414和416。具体而言，主动电流开关402和二极管412在第一相418中串联连接到正DC电压轨424和DC接地426。插入二极管412，其阳极连接到DC接地426 (即，二极管412位于其传导方向上)。类似地，主动电流开关404和二极管414在第二相420中串联连接到正DC电压轨424和DC接地426，其中在与二极管412的相反方向上插入二极管414，且主动电流开关406和二极管416在第三相422中串联连接到正DC电压轨424和DC接地426，其中在与二极管412的相同方向(即，在正电流的方向)上插入二极管416。设计400还包括连接到相位418和相位420的致动器306，和连接到相位420和相位422的致动器316。在电子术语中，致动器306、316可基本上由大电感表示。此外，通过调制技术，如脉冲宽度调制(PWM)驱动主动电流开关402、404、406，以便产生选通脉冲以定期打开和关闭主动电流开关402、404、406，并且通过每个开关420、404、406控制时间平均电流。
[0026]类似地，主动电流开关428、430、432使用二极管452、454、456沿相位446、448、450将致动器310中的线圈耦合到致动器320中的线圈；开关434、436、438使用二极管464、466,468沿相位458、460、462将致动器314中的线圈耦合到致动器308中的线圈；以及主动电流开关440、442、444使用二极管476、478、480沿相位470、474、476将致动器312中的线圈耦合到致动器318的线圈。
[0027]在实施方案中，通过打开(诸如)例如主动电流开关402的开关来控制磁轴承系统120以通过使电流流动通过主动电流开关402并进入致动器306而通电致动器306。应理解，可通过PWM技术采用用于控制主动电流开关402至406、428至432、434至438和440至444的控制方案，所述控制方案在约1KHz到约20KHz (其为小于系统100的机械时间常数的时间常数)下打开和关闭主动电流开关402至406、428至432、434至438和440至444。
[0028]下文描述了参考图4A的示例性操作，所述示例性操作用于通电和断电耦合到相位418、420、422的致动器306、316，以在x方向和y方向上施加径向偏转力。首先，关闭所有三个主动电流开关402、404、406。在第一循环中，通电连接到X1+和X2+ (即，致动器306)的线圈以使轴206(图2)朝X1+方向和X2+方向偏转。为了通电致动器306，同时打开主动电流开关402、404，而关闭主动电流开关406。在这个状态下，电流从正DC电压轨424流入相位418的主动电流开关402、流入致动器306、流入相位420的主动电流开关404、并且流入DC接地426。致动器306用作大电感，S卩，致动器306中的电流将逐渐增强。一旦达到所需的偏置电流，则关闭主动电流开关402，以使致动器306中的线圈断电，并且控制X1+方向和X2+方向上的偏转。电流现通过剩余的闭合主动电流开关404、致动器306和二极管412流入闭合回路中。可通过打开主动电流开关402、404来增大电流，或通过关闭主动电流开关402来减小电流，以便调节致动器306中的电流并在X1+和X2+中施加偏转力。类似地，还可以控制致动器316中的电流。为了在第一循环中使连接到X3-和X4-的线圈通电，同时打开主动电流开关406、404，而关闭主动电流开关402。在这个状态下，电流从正DC电压轨424流入相位422的主动电流开关406、流入X4-和X3-(即，致动器316)、流入相位420的主动电流开关404、并流入DC接地426。致动器316用作大电感，即电流在致动器316中将逐渐增强。一旦达到所需的偏置电流，则关闭主动电流开关406，以使致动器316中的线圈断电。电流现通过剩余的闭合主动电流开关404、二极管416和致动器316流入闭合回路中。可通过打开主动电流开关406、404来增大电流，或通过关闭主动电流开关406来减小电流，以便调节致动器316中的电流。类似地，在其它实施方案中，可使用上述使用主动电流开关428、430、432和二极管452、454、456的方法来控制致动器310、320 ;可使用主动电流开关434、436、438和二极管464、466、468来控制致动器314、308 ；以及可使用主动电流开关440、442、444和二极管476、478、480来控制致动器312、318。在约20KHz的切换频率下调节线圈中的电流时，发生打开和关闭事件。
[0029]图4B描绘用于控制AMB 202、204 (图2至图3)中的线圈的简化开关多相电路拓扑450的替换实施方案，而所有其它方面与参考图4A描述的那些保持不变。在关于相位452a、454a、456a的一个非限制性描述的实例中，电流拓扑450包括各自主动电流开关458a、460a、462a。主动电流开关458a、460a、462a将致动器312中的线圈耦合到致动器318中的线圈。此外，简化开关拓扑450a包括分别连接到三个相位452a、454a、456a中的一个的三个二极管464a、466a、468a。如示出，两个主动电流开关458a、462a直接电耦合到DC接地426，以及主动电流开关460a直接耦合到正DC电压轨424。与示出为参考图4A描述的实施方案类似，通过调制技术，如脉冲宽度调制(PWM)驱动主动电流开关458a、460a、462a，以产生选通脉冲以定期打开和关闭主动电流开关458a、460a、462a，并且通过每个开关458a、460a、462a控制时间平均电流。
[0030]图5图示根据本发明的实施方案的由通过用于控制磁轴承系统120(图2)的磁轴承控制器122实施的控制算法500的示意图。磁轴承控制器122实施适应性地控制激励电流以便使在其活动区中的致动器306至320(图3)通电并避免“负电流”的算法500。控制器122包括用于执行存储在计算机可读介质中的指令的预编程微处理器。在实施方案中，计算机可读介质可以是R0M、EPR0M或其它合适的数据存储设备。激励电流包括偏置电流和控制电流。为了便于解释，主动电流注入方法将参考用于控制致动器306、316(图4A)中的通电电流的简化开关多相拓扑400进行描述。应理解，虽然控制算法的方面参考电路来描述，但是算法500可以由微处理器的软件来实施，以提供关于磁轴承系统120的控制信号。
[0031]在实施方案中，在线路502上从耦合到AMB 202、204的位置传感器(未示出)接收输出电压信号。电压信号表不转子206沿xl+、x2+、x3-、和x4-方向的实际位置。电压信号由系统500过滤并被发送到比较器504。比较器506将过滤的电压信号与位置参考值504进行比较，以产生应用到控制电路的误差值。在一个非限制性实施方案中，可使用比例积分微分(PID)电路508，但是还可利用其它类似电路。PID电路508的输出是提供到电路路径510、512的控制电流。电路路径510表示用于控制相位418 (图4A)中的开关402的路径，而电路路径表示用于控制相位422 (图4A)中的开关406的路径。在加法器电路516中将来自PID 508的控制电流添加到偏置电流值514，而在减法器电路518中将来自PID 508的控制电流从偏置电流值514减去。在比较器522中将来自加法器516的输出值与反馈电流520进行比较，而在比较器526中将来自减法器电路518的输出值与反馈电流524进行比较。反馈电流520、524表示传递通过各自相位418、422(图4么)的总比例电流，其包括偏置电流和控制电流。将来自比较器522的误差信号发送到PID 528，而将来自比较器526的误差信号发送到PID 530。PID 528、530输出在各自相位418、422(图4么)中控制各自开关402、406的控制电压以激励致动器306、316(图4A)。此外，将来自PID 528、530的输出电压发送到比较器电路532，其确定将比例因子α施加到来自PID 528、530的输出电压。比例因子α在致动器306、316(图4Α)之间实现全耦合，并增加磁轴承系统120的带宽。比较器电路532将其输出发送到增益放大器534并发送到第二衰减器536，其根据表达式(I)确定相位418、420、422(图4A)中的电流值和比例因子α:
[0032]b = - a (S) * (a+c) (I)
[0033]其中:
[0034]a (S)=比例因子；
[0035]b =相位420 (图4A)中的电流；
[0036]a =相位418 (图4A)中的电流；
[0037]c =相位422 (图4A)中的电流；以及
[0038]O < α ⑶ < I。
[0039]在接收来自PID 528、530的电压和来自衰减器536的比例因子a (S)之后，三相电流控制器538通过分别输出具有传递函数Vl (s)、v2 (s)的控制电压540、542来控制相位418、420、422中相应的电流。控制电压540、542根据用于传递函数vl (s)、v2 (s)的表达式
(2)和(3)来控制各自的致动器306、316(图4A):
[0040]
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[0042]图6描绘用于控制具有参考图5论述的算法500的AMB 202,204中的线圈的简化开关多相电路拓扑600的替代实施方案。在关于相位602的一个非限制性描述的实例中，电路拓扑600包括分别串联连接到正DC轨622和接地624的主动电流开关608、610。类似地，开关612、614串联连接到相位604 ;以及开关616、618串联连接到相位606。主动电流开关608、610、612、614耦合到致动器202，而主动电流开关612、614、616、618耦合到致动器204。与参考图4A示出和描述的实施方案类似，通过调制技术，如脉冲宽度调制(PWM)驱动主动电流开关608至618，以产生选通脉冲以定期地打开和关闭主动电流开关608至618，并通过每个开关608至618控制时间平均电流。还应理解，简化开关多相电路拓扑600在H桥电路拓扑上需要减少数量的主动开关，以便控制磁轴承系统120 (图2)，同时还优化轴承刚度且防止磁轴承系统120中出现负电流。
[0043]示例性实施方案的技术效果和益处包括利用用于将支撑压缩机与电动机连接的轴的多轴磁轴承系统的蒸汽压缩型HVAC系统。多轴磁轴承系统可包括具有单向主动电流开关和二极管的简化开关多相电路设计，以便减少使用的二极管和开关的数量。此外，提供控制算法以由用于控制用来控制磁轴承系统的致动器中的线圈的偏置电流的控制器执行。
[0044]本文使用的术语是仅用于描述特定实施方案的目的，且不旨在限制本发明。虽然对本发明的描述已被提供用于说明和描述的目的，但是不旨在详尽的或限于公开的实施方案。参考压缩机和蒸汽压缩系统描述了示例性实施方案，但是本发明的实施方案不应被认为限制于此。在不脱离本发明的范围和精神的情况下，本领域的普通技术人员将显而易知未描述的许多修改、变化、改变、替代或等效布置。此外，虽然已参考压缩机和蒸汽压缩系统来描述本发明的各种实施方案，但是应理解，本发明的方面不应被认为受限于此类参考。因此，本发明不被视为由前述描述定义，而由所附权利要求的范围进行阐述。
【权利要求】
1.一种包括冷凝器、膨胀阀、蒸发器和耦合到多轴磁轴承系统的压缩机的制冷剂蒸汽压缩系统，其包括: 电动机，其经由转子轴操作地耦合到所述压缩机； 所述多轴磁轴承系统，其包括具有第一组电磁致动器的第一主动磁轴承(AMB)，所述第一 AMB电耦合到具有第二组电磁致动器的第二 AMB ;和 控制器，其包括三相控制电路，所述三相控制电路具有用于控制所述第一 AMB和所述第二 AMB中的每一个的多个主动电流开关； 其中所述第一 AMB的第一电磁致动器电耦合到所述第二 AMB的第二电磁致动器，所述第一和第二电磁致动器中的每一个耦合到所述控制电路的两个相脚；且 其中所述控制器可操作以接收指示所述转子轴的位置的信息，并且向所述磁轴承系统提供调整信号以调整所述转子轴的所述位置。
2.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一组电磁致动器控制所述转子轴在所述转子轴的第一长度处的位置，以及所述第二组电磁致动器控制所述转子轴在所述转子轴的第二长度处的位置。
3.根据权利要求1所述的系统，其中所述三相控制电路包括主动电流开关，所述主动电流开关耦合到来自所述第一组电磁致动器或所述第二组电磁致动器中的一组的至少一个电磁致动器。
4.根据权利要求1所述的系统，其中所述三相控制电路包括串联电耦合到相脚上的二极管和电磁致动器的主动电流开关。
5.根据权利要求1所述的系统，其中所述三相控制电路包括串联电耦合到相脚上的电磁致动器的两个主动电流开关。
6.根据权利要求1所述的系统，其还包括接收激励电流以通电所述至少一个电磁致动器的主动电流开关。
7.根据权利要求1所述的系统，其还包括主动电流开关，所述主动电流开关电连接到正DC电压电平、二极管和来自所述第一组电磁致动器的电磁致动器。
8.根据权利要求1所述的系统，其中所述控制器被配置用于通电来自所述第一组电磁致动器或所述第二组电磁致动器中的一组的至少一个电磁致动器。
9.根据权利要求1所述的系统，其中所述控制器被配置用于控制施加到所述第一组电磁致动器或所述第二组电磁致动器的至少一个电磁致动器的偏置电流。
10.根据权利要求9所述的系统，其中所述控制器被配置用于缩放所述偏置电流。
11.一种磁轴承系统，其包括: 第一主动磁轴承(AMB)，其包括耦合到轴的第一组电磁致动器； 第二主动磁轴承(AMB)，其包括耦合到所述轴的第二组电磁致动器； 控制器，其包括三相控制电路，所述三相控制电路具有用于控制所述第一 AMB和所述第二 AMB中的每一个的多个主动电流开关； 其中所述第一 AMB的第一电磁致动器电耦合到所述第二 AMB的第二电磁致动器，所述第一和第二电磁致动器中的每一个耦合到所述控制电路的两个相脚；且 其中所述控制器可操作以接收指示所述转子轴的位置的信息，并且向所述磁轴承系统提供调整信号以调整所述轴的所述位置。
12.根据权利要求11所述的系统，其中所述第一组电磁致动器控制所述轴在所述轴的第一长度处的位置，以及所述第二组电磁致动器控制所述轴在所述轴的第二长度处的位置。
13.根据权利要求11所述的系统，其中所述三相控制电路包括主动电流开关，所述主动电流开关耦合到来自所述第一组电磁致动器或所述第二组电磁致动器中的一组的至少一个电磁致动器。
14.根据权利要求11所述的系统，其中所述三相控制电路包括串联电耦合到相脚上的二极管和电磁致动器的主动电流开关。
15.根据权利要求11所述的系统，其中所述三相控制电路包括串联电耦合到相脚上的电磁致动器的两个主动电流开关。
16.根据权利要求11所述的系统，其还包括接收激励电流以通电所述至少一个电磁致动器的主动电流开关。
17.根据权利要求11所述的系统，其还包括主动电流开关，所述主动电流开关电连接到正DC电压电平、二极管和来自所述第一组的电磁致动器。
18.根据权利要求11所述的系统，其中所述控制器被配置用于通电来自所述第一组电磁致动器或所述第二组电磁致动器中的一组的至少一个电磁致动器。
19.根据权利要求11所述的系统，其中所述控制器被配置用于控制施加到所述第一组电磁致动器或所述第二组电磁致动器的至少一个电磁致动器的偏置电流。
20.根据权利要求19所述的系统，其中所述控制器被配置用于缩放所述偏置电流。
21.一种用于控制在蒸汽压缩系统中将压缩机操作地连接到电动机的转子轴的方法，其包括: 接收指示第一主动磁轴承(AMB)的第一位置的信息，所述第一 AMB包括在所述第一位置处耦合到所述转子轴的第一组电磁致动器； 接收指示第二 AMB的第二位置的信息，所述第二 AMB包括在所述第二位置处耦合到所述转子轴的第二组电磁致动器；以及 提供与所述第一 AMB和所述第二 AMB中的每一个电通信的控制器；以及 所述控制器生成信号以将所述转子轴定位在所述第一位置或所述第二位置的至少一个处； 其中所述控制器包括三相控制电路，所述三相控制电路具有用于控制所述第一 AMB和所述第二 AMB中的每一个的多个主动电流开关；且 其中所述第一 AMB的第一电磁致动器电耦合到所述第二 AMB的第二电磁致动器，所述第一和第二电磁致动器中的每一个耦合到所述控制电路的两个相脚。
22.根据权利要求21所述的方法，其还包括使用所述第一组电磁致动器控制所述转子轴在所述转子轴的第一长度处的径向位置，并且使用所述第二组电磁致动器控制所述转子轴在所述转子轴的第二长度处的径向位置。
23.根据权利要求21所述的方法，其中提供所述控制器还包括提供三相控制电路，所述三相控制电路包括耦合到来自所述第一组电磁致动器或所述第二组电磁致动器中的一组的至少一个电磁致动器的主动电流开关。
24.根据权利要求21所述的方法，其中提供所述控制器还包括提供三相控制电路，所述三相控制电路包括串联电耦合到相脚上的二极管和电磁致动器的主动电流开关。
25.根据权利要求21所述的方法，其中提供所述控制器还包括提供三相控制电路，所述三相控制电路具有串联电耦合到相脚上的电磁致动器的两个主动电流开关。
26.根据权利要求25所述的方法，其中提供所述控制电路还包括提供主动电流开关，所述主动电流开关被配置用于接收激励电流以通电所述至少一个电磁致动器。
27.根据权利要求25所述的方法，其中提供所述控制电路还包括提供主动电流开关，所述主动电流开关电连接正DC电压电平、二极管和来自所述第一组的电磁致动器。
28.根据权利要求21所述的方法，其中所述控制器生成所述信号包括通电来自所述第一组电磁致动器或所述第二组电磁致动器中的一组的至少一个电磁致动器。
29.根据权利要求21所述的方法，其中所述控制器生成所述信号包括控制施加到所述第一组电磁致动器或所述第二组电磁致动器中的至少一个电磁致动器的偏置电流。
30.根据权利要求29所述的方法，其中所述控制器缩放所述偏置电流。
【文档编号】F25B31/02GK104204569SQ201380018453
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2013年4月3日 优先权日:2012年4月4日
【发明者】P.克施尔萨加, P.颜 申请人:开利公司