(57)【要約】【課題】電力回路における高調波成分修正システム、電気エンジン制御システム、および冷却コンプレッサを提供すること。【解決手段】本発明は、パワーエレクトロニクスおよび電気エンジンの分野に関し、電力システムにおける高調波成分修正システムを記載する。本発明は高調波成分修正インダクタのコアに関連する空間および重量の問題を解決し、また、例えば全負荷でより高い利用可能電圧、全負荷でより高い回転速度など、電気エンジンの性能的利点を提供する。本発明は特に、リアクタンス素子（Ｌ）に結合された切り替え装置（Ｍ）を含むことを特徴とし、冷蔵コンプレッサで有用である。【選択図】図１
2017108621.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
リアクタンス素子（Ｌ）に結合された切り替え装置（Ｍ）を含むことを特徴とする、電力回路における高調波電流成分を修正するシステム。
【請求項２】
ａ．少なくとも１つのグラインディングシステム、
ｂ．高調波成分を低減する少なくとも１つの第１のリアクタンス構成要素（Ｌ）、
ｃ．少なくとも１つの第２のリアクタンス構成要素（Ｃｐ）、
ｄ．第１のリアクタンス構成要素（Ｌ）に結合された少なくとも１つの切り替え装置（Ｍ）、
ｅ．前記切り替え装置（Ｍ）に結合された少なくとも１つの制御要素、および
ｆ．エンジンを制御する少なくとも１つのコンバータ
を含むことを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記第１のリアクタンス構成要素がインデューサであることを特徴とする、請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記切り替え装置がリレー、論理スイッチ、タイマ、ＭＯＳＦＥＴ、またはそれらの組合せであることを特徴とする、請求項２または３に記載のシステム。
【請求項５】
前記コンバータが周波数インバータ（１１）であることを特徴とする、請求項２、３または４に記載のシステム。
【請求項６】
制御システムが、
−  電源（１３）からの信号を整流し、整流された信号を第２のリアクタンス構成要素（Ｃｐ）に送り、それをインバータ（１１）に転送し、
−  電流がインダクタ（Ｌ）を介して流れないように、信号が切り替え装置（Ｍ）をアクティブ化し、
−  電流がインダクタ（Ｌ）を介して流れるように、信号が切り替え装置（Ｍ）を解放する、
ことを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項７】
切り替え装置（Ｍ）のスイッチオン信号および／またはスイッチオフ信号が、所定の時間の間、サーモスタットに信号を送ること、システムにエネルギーを与えること、エンジントルク、電力インバータ、電気エンジンの最大チャージサイクルもしくは冷蔵機のプルダウン（２０）の開始および／または終了に関連づけられた信号、から選択されることを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項８】
請求項１から７に記載の高調波電流成分を修正する回路を含むことを特徴とする、電気エンジンを制御するシステム。
【請求項９】
請求項８に記載の電気エンジン制御システムを含むことを特徴とする、冷蔵コンプレッサ。
【請求項１０】
可変容量コンプレッサであることを特徴とする、請求項９に記載のコンプレッサ。
【請求項１１】
インダクタ（Ｌ）が、コンプレッサのプルダウンサイクル（１０）の最中に電流を受けないことを特徴とする、請求項９または１０に記載のコンプレッサ。
【請求項１２】
最大負荷回転が、切り替え装置（Ｍ）に結合されたインダクタシステム（Ｌ）が使用されないときに得られる最大負荷回転よりも大きいことを特徴とする、請求項９から１１のいずれか一項に記載のコンプレッサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パワーエレクトロニクスおよび電気エンジンの分野に関する。より詳細には、本発明は電力回路における高調波成分修正システム、電気エンジン制御システムおよび冷蔵のためのコンプレッサについて記載する。本発明のシステムはリアクタンス構成要素（Ｌ）の保護を提供し、その寸法過大を防止する。本発明は特に、コンプレッサの電気エンジンの制御に有用である。
【背景技術】
【０００２】
現在、様々な型の電気エンジン、通常は交流用のエンジンは、エンジンの制御、例えば速度制御、起動、およびその他のパラメータなどを制御するための周波数インバータと呼ばれる装置を用いる。
【０００３】
しかしながら、インバータは非線形の、すなわち、直線に従わない電圧および電流関数を有する。非線形素子はその電力網に作用し、多くの低次高調波で電力網の品質を落とし、電力供給を歪め、電力の品質の低下を引き起こし、送電網の寸法を過大にする。
【０００４】
電流および電圧の歪みの影響により、力率および電力定格の低下のみでなく、設備における電気的損失の増加、および設備の構成要素（ケーブル、変圧器、キャパシタバンク、エンジンなど）の過熱の可能性がある。これらの状況を考慮して、高調波成分の低減をもたらすように、リアクタンス素子、例えばインダクタなどが、電力網の入力部に追加される。
【０００５】
電力システムは、いかなる型の電気エンジン、冷蔵機、コンプレッサ、および／または電力を吸収し消散させる他の装置であってもよい。特に、高電力を消散する回路において、高電流が前記インダクタを介して流れ、インダクタは熱の形態で大量のエネルギーを消散させる。過渡レジームにおいてさえもインダクタンス特性を維持するようにこのインダクタの寸法を決めることは、インダクタのコア、ひいてはインダクタの寸法およびエネルギー消散に直接的に影響を及ぼす。したがって、インダクタは回路においてより大きな空間を占め、回路を高価で、重く、および／または非常にかさばるものとし、しばしば装置を経済的に実現不可能なものとし、あるいはより大きなエネルギー消費をもたらす。
【０００６】
本発明はこれらの問題点の解決方法を提供する。再検討された文献からは、本発明による教示に先行する文献も教示を示唆する文献も一切見つからず、したがってここで提案された解決方法は、発明者の視点における従来技術の視点から新規性および進歩性を有する。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、より小さいリアクタンス素子（Ｌ）に結合され、前記インダクタを保護してその寸法過大を防止する少なくとも１つの切り替え装置（Ｍ）を含むことを特徴とする、電力システムにおける高調波電流成分修正システムにより、従来技術における問題を解決することを目的とする。切り替えはインダクタがその動作限界を超えて動作することを防止することを目的とする。例えば、電流または電力がその限界を超えた場合である。この保護は、安定状態の動作に適したインダクタの設計および使用を容易にする。また、これは従来のインダクタよりも寸法、重量、およびコストが少ないシステムを提供する。
【０００８】
すべての請求された保護の文脈に共通する本発明の概念は、寸法が過大となることなくレジーム状態（２１）において動作させるようにリアクタンス構成要素（Ｌ）を保護する（Ｍ）によって、高調波成分の低減のために用いられる第１のリアクタンス構成要素（Ｌ）の過負荷および寸法過大を防止する電気エンジン制御システムに関する。
【０００９】
本発明の目的の１つは、リアクタンス素子（Ｌ）に結合された切り替え装置（Ｍ）を含む電力回路において電流の高調波成分を修正するシステムである。
【００１０】
本発明のもう１つの目的は、リアクタンス素子（Ｌ）に結合された切り替え装置（Ｍ）を備える高調波電流成分を修正する回路を含む電気エンジンを制御するシステムである。
【００１１】
本発明のもう１つの目的は、リアクタンス素子（Ｌ）に結合された切り替え装置（Ｍ）を含む高調波電流成分を修正する回路を有する電気エンジン制御システムを含む冷蔵コンプレッサを提供することである。
【００１２】
本発明のこれらの、およびその他の目的は、当業者によって、および当該技術に関心を有する企業によって容易に理解され、以下の説明において彼らが再現するように十分詳細に記載される。
【００１３】
以下の図面は本特許出願の内容をよりよく定義し、明確にするために示されたものである。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に示されたシステムの一実施形態を示す図である。
【図２】制御要素（１０）の動作グラフ、ならびに、第１のリアクタンス構成要素（Ｌ）および切り替え装置（Ｍ）に流れる相対電流プロット図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
電力システムに接続される様々な事例において、電気エンジンの消費電流には変動がある。すなわち、前記エンジンは動作電流を使用し、ある瞬間にはより多くの電力を必要とし、電流の増加に影響を及ぼす。この増加は瞬間的であり、通常は持続時間が短い。
【００１６】
本発明は、あるデューティサイクルにおいて動作するように寸法決めされたインダクタを含むことを特徴とする、電力システムにおける高調波電流成分を修正するシステムを提供する。インダクタは切り替え装置（Ｍ）によって保護され、それによって従来のインダクタよりも寸法、重量、およびコストが小さくなることが可能となる。
【００１７】
本発明の目的の１つは、リアクタンス素子（Ｌ）に結合された切り替え装置（Ｍ）を含む電力回路における高調波電流成分を修正するシステムである。
【００１８】
一実施形態では、前記システムは以下を含む：
ａ．少なくとも１つのグラインディングシステム、
ｂ．高調波成分を低減する少なくとも１つの第１のリアクタンス構成要素（Ｌ）、
ｃ．少なくとも１つの第２のリアクタンス構成要素（Ｃｐ）、
ｄ．第１のリアクタンス構成要素（Ｌ）に結合された少なくとも１つの切り替え装置（Ｍ）、
ｅ．前記切り替え装置（Ｍ）に結合された少なくとも１つの制御要素、および
ｆ．エンジンを制御する少なくとも１つのコンバータ。
【００１９】
一実施形態では、前記第１のリアクタンス構成要素はインデューサである。一実施形態では、前記切り替え装置はリレー、論理スイッチ、タイマ、ＭＯＳＦＥＴ、またはそれらの組合せである。一実施形態では、前記コンバータは周波数インバータである。
【００２０】
一実施形態では、制御システムは電源１３からの信号を整流し、整流された信号を第２のリアクタンス構成要素（Ｃｐ）に送り、それをインバータ（１１）に転送する。時間、電圧の上昇がもたらす電気信号、または最大負荷レジームの発生に関連する他の信号であってもよい信号に従って、切り替え装置（Ｍ）は、電流がインダクタＬ）を介して流れないように動作する。切り替え装置（Ｍ）が非アクティブ化されたときは、電流はインダクタ（Ｌ）を介して流れる。
【００２１】
本発明のもう１つの目的は、リアクタンス素子（Ｌ）に結合された切り替え装置（Ｍ）を備える高調波電流成分を修正する回路を含む電気エンジンを制御するシステムである。
【００２２】
本発明のもう１つの目的は、リアクタンス素子（Ｌ）に結合された切り替え装置（Ｍ）を含む高調波電流成分を修正する回路を有する電気エンジン制御システムを含む冷蔵コンプレッサである。
【００２３】
一実施形態では、コンプレッサは容量が可変である。一実施形態では、コンプレッサは切り替え装置（Ｍ）の動作のためにコンプレッサのプルダウンサイクル（１０）の最中に電流を受けないインダクタ（Ｌ）を有し、それは数ある利点の中でも特に、切り替え装置に結合されたインダクタが使用されない場合に得られるよりも大きい最大負荷でのロータリーコンプレッサの動作をもたらす。
【００２４】
本発明のシステムは様々な電力システム、例えば、冷蔵のためのコンプレッサエンジンを含む電気エンジンなどに適用可能である。
【００２５】
冷蔵コンプレッサに用いられる電気エンジンは、例えば２つのサイクルに従う：プルダウンサイクル（１０）とレジメンサイクル（１１）、または動作の通常のサイクル。プルダウンサイクル１０は冷蔵機の温度を所望の温度によって下げることであり、それは冷蔵機が最初に起動したとき、または、冷蔵機が長時間スイッチをオフにされていたときに発生する。したがって、プルダウンサイクル（１０）は冷蔵機の動作の最中には発生しない。しかしながら、そのようなサイクルは高い電力と集中した電流を必要とし、それは通常、高調波電流成分を修正するインダクタの寸法を過大にすることとなる。
【００２６】
以下に挙げる例は、本発明の実施形態のいくつかにおける本発明の発明的概念の理解を容易にする目的のみで示されるものであり、本発明の範囲を制限するものと解釈されるべきではない。
【００２７】
（例１）冷蔵コンプレッサにおける電力回路の高調波電流成分を修正するシステム
本発明はリアクタンス構成要素としてインダクタ（Ｌ）を含む電力回路の高調波成分を修正するシステムを提供する。前記インダクタのコアは寸法が低減されるが、しかしながら通常の負荷レジームにおける電流の要求を満たす。この実施形態では、レジームが全負荷またはプルダウン（１０）のときは、最大のエンジン動作温度もまた発生する。この実施形態において、インダクタ（Ｌ）は切り替え装置（Ｍ）の動作のために電流を受けず、インダクタを保護する。これによって、インダクタは可変容量コンプレッサの通常レジームにおける動作のための寸法となる。
【００２８】
図１を参照すると、本発明のこの実施形態において、グラインディングシステム（１２）の組合せ、すなわち第１のリアクタンス構成要素（Ｌ）、第２のリアクタンス構成要素（Ｃｐ）、切り替え装置（Ｍ）、制御システム（１０）およびインバータ（１１）のために、第１のリアクタンス構成要素（Ｌ）の過負荷および寸法過大が防止されることが理解されるであろう。
【００２９】
グラインディングシステム（１２）は交流電源（１３）に相互接続され、それ自身が送電網である。グラインディングシステム１２は電源１３から来る交流信号をＤＣ信号に変換することによって整流する。第２のリアクタンス構成要素（Ｃｐ）はグラインディングシステム（１２）およびインバータ（１１）に結合され、したがって第２のリアクタンス構成要素（Ｃｐ）は周波数フィルタとしてはたらく。
【００３０】
第１のリアクタンス構成要素（Ｌ）は第２のリアクタンス構成要素（Ｃｐ）およびインバータ（１１）に結合される。一実施形態におけるそのようなリアクタンス構成要素（Ｌ）はインデューサである。したがって、前記インダクタ（Ｌ）は電力網（１３）における高調波成分、インバータ（１１）の電流、およびリアクタンス構成要素（Ｃｐ）の電流の影響を低減するように構成される。
【００３１】
多くの事例で、電気エンジンにはその電流消費の変動があらわれる。すなわち、前記エンジンは動作電流を使用し、まれな瞬間に、より多くの電力を必要とし、電流の増加に影響を及ぼし、この増加は瞬間的であり持続時間が短い。前記インダクタ（Ｌ）がこの電流増加に耐えるように寸法づけされるため非常に高い形状となることを防止するために、およびその過負荷が発生することを防止するために、切り替え装置（Ｍ）が前記インダクタ（Ｌ）に結合され、したがって両者は並列に接続される。制御要素（１０）が前記切り替え装置（Ｍ）に結合される。
【００３２】
一実施形態では、前記切り替え装置（Ｍ）は：リレー、論理スイッチ、タイマ、ＭＯＳＦＥＴ、またはそれらの組合せから選択される。
【００３３】
制御要素（１０）は切り替え装置（Ｍ）を駆動するように構成され、それは多くの方法で行うことができる。一実施形態では、駆動は、所定の時間の間、サーモスタットに信号を送ること、システムにエネルギーを与えること、エンジントルク、インバータ電力、または電気エンジンの、もしくは冷蔵機からのプルダウン（２０）のサイクルの開始および／または終了に関連づけられた任意の信号、から与えられる。一実施形態では、制御要素１０はインバータ１１の電力を読み取ることによってプルダウンサイクル２０の開始を検出する。冷却機がプルダウンサイクル２０に入るとその冷却機はより多くの電力を必要とするためである。その結果、インバータ１１の電力が所定の値を超えたことを制御要素１０が検出した時点で、制御要素１０は切り替え装置Ｍに制御信号を送り、制御信号は前記切り替え装置（Ｍ）を介して戻る。すなわち、切り替え装置（Ｍ）が回路に入る際に、第１のリアクタンス素子（Ｌ）が非アクティブ化される。すなわち、動作から外される。
【００３４】
切り替え装置（Ｍ）の駆動制御の特徴は、プルダウンサイクル（２０）の高電流が切り替え装置（Ｍ）を介して流れるため、インダクタ（Ｌ）を保護し、それの寸法をシステムサイクル（２１）において動作可能なものとすることである。このようにして、インダクタ（Ｌ）はより低い電流で動作し、寸法が低減され、その結果として、前記インダクタ（Ｌ）を生産する材料の量が低減されることから、製造コストが低いものとなる。加えて、インダクタのエネルギー消散はより小さいものとなり、組み立て品のエネルギー効率がよりよいものとなる。
【００３５】
図２は切り替え装置（Ｍ）および第１のリアクタンス構成要素（Ｌ）の電流を比較するグラフを示している。制御要素１０がプルダウンサイクル２０において動作する際に電流は切り替え装置Ｍを介して流れ、第１のリアクタンス構成要素Ｌには流れないことが知られる。冷却システムがデューティサイクル２１に戻った時点で、切り替え装置Ｍは非アクティブ化され、電流は第１のリアクタンス構成要素Ｌを介して流れる状態に戻る。
【００３６】
２、制御要素１０のグラフは、ＯＮ信号を切り替え装置Ｍに送信し、その後に“ＯＦＦ”切断信号を制御要素に送信することを示す。前記切り替え装置（Ｍ）。制御要素１０は、ＯＦＦ信号を送信するように、インバータ１１の電力が所定の値を下回った瞬間を検出する。
【００３７】
本発明はまた、デューティサイクル（２１）における動作に関して第１のリアクタンス素子（Ｌ）を寸法決めすることを含む、電気エンジンを制御する方法を提供する。それによって、システムは起動され、整流システム（１２）を介して主電源（１３）からの信号を整流し、前記信号をＤＣに変換するステップを含む。
【００３８】
それから信号は第２のリアクタンス構成要素（Ｃｐ）に向けられ、インバータ（１１）に送られる。制御要素１０は冷却機のプルダウンサイクル２０の開始を検出し、切り替え装置Ｍを駆動し、プルダウンサイクル２０の電流が前記切り替え装置Ｍ）を介して流れるようにする。
【００３９】
一実施形態では、プルダウンサイクル（２０）の開始はインバータ（１１）の電力変動に関連づけられ、したがって、インバータ（１１）の電力値が制御要素（１０）の値よりも大きい時点で、制御要素は切り替え装置（Ｍ）を動作させ、電流が切り替え装置を介して流れるようにする。
【００４０】
制御要素は、プルダウンサイクル（２０）の終了を検出すると、したがって、切り替え装置に制御信号を送信し、その動作を無効化させる。したがって、インバータ１１の電力に関連づけられたプルダウンサイクル２０の実施形態では、インバータ１１の電力が所定の値より小さくなった瞬間、制御システム１０は切り替え装置（Ｍ）を解放し、電流が第１のリアクタンス構成要素（Ｌ）を介して流れるようにする。
【００４１】
このようにして、本発明において提案される解決方法は、第１のリアクタンス構成要素（Ｌ）を、エンジンの通常の動作電流であるレジーム電流（２１）で作動するように寸法決めすることを可能とする。第１のリアクタンス素子（Ｌ）は、したがって、低減された寸法を備え、インダクタを生産するために要する材料がより少ないことから、低減された製造コストを備える。
【００４２】
本発明では、例えば可変容量コンプレッサが取り付けられた冷蔵機の、プルダウンサイクル（１０）の最中のコンプレッサの動作状態に関して、制御システムの寸法および重量は低減される。可変容量コンプレッサにこのインダクタを使用することに由来する他の利点の中でも特に、インダクタが低いインダクタンスを有し、コンプレッサに対する利用可能な電圧降下の影響がより小さくなるため、最大負荷時のコンプレッサの容量（回転）の増加が強調されるべきである。本発明は、最大負荷動作レジームの最中のインダクタンスの検出可能な減少をもたらす。最大負荷回転は、本発明のシステムが用いられない場合に得られる最大負荷回転よりも大きい。
【００４３】
当業者は本明細書に示された知見を理解し、添付の特許請求の範囲に含まれる、示された実施形態およびその他の実施形態による本発明を再現できるであろう。
【符号の説明】
【００４４】
Ｌ  第１のリアクタンス構成要素、リアクタンス素子、インダクタ
Ｃｐ  第２のリアクタンス構成要素
Ｍ  切り替え装置
１１  インバータ
１２  グラインディングシステム
１３  電力網、電源
【図１】
2017108621.tif 000003
【図２】
2017108621.tif 000004
【外国語明細書】
2017108621000001.pdf