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DE112018001857T5 - Treiberschaltung für Elektromotoren - Google Patents

Treiberschaltung für Elektromotoren Download PDF

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DE112018001857T5
DE112018001857T5 DE112018001857.1T DE112018001857T DE112018001857T5 DE 112018001857 T5 DE112018001857 T5 DE 112018001857T5 DE 112018001857 T DE112018001857 T DE 112018001857T DE 112018001857 T5 DE112018001857 T5 DE 112018001857T5
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DE
Germany
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inverter
stator
load
coupled
contactor
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DE112018001857.1T
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Inventor
Ludovic Andre Chretien
Howard R. Richardson
Gregory Lewis Gross
Jevon D. Reynolds
Joseph Stephen Carnes
Zachary Joseph Stauffer
Justin Michael Magyar
Gregory Alan Thompson
Kenneth L. Osborn
Nathan E. Snell
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Regal Beloit America Inc
Original Assignee
Regal Beloit America Inc
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Publication date
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    • H02P1/16Arrangements for starting electric motors or dynamo-electric converters for starting dynamo-electric motors or dynamo-electric converters
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    • H02P1/44Arrangements for starting electric motors or dynamo-electric converters for starting dynamo-electric motors or dynamo-electric converters for starting an individual single-phase induction motor by phase-splitting with a capacitor
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Abstract

Es wird eine Treiberschaltung für einen elektrischen Pumpenmotor bereitgestellt. Die Treiberschaltung umfasst einen Wechselrichter und einen Schaltschütz. Der Wechselrichter ist eingerichtet, um dem Elektromotor einen Strom mit variabler Frequenz zuzuführen. Der Schaltschütz ist eingerichtet, um den Netzfrequenzstrom an den Elektromotor zu liefern.

Description

  • VERWEIS AUF ZUGEHÖRIGE ANMELDUNG
  • Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der provisorischen U.S. Patentanmeldung Nr. 62/481,494 mit dem Titel „Drive Circuit for Electric Motors“, eingereicht am 4. April 2017, deren Inhalt hiermit durch Verweis in ihrer Gesamtheit übernommen wird.
  • HINTERGRUND
  • Das Gebiet der Offenbarung bezieht sich im Allgemeinen auf eine Treiberschaltung für einen Elektromotor und insbesondere auf eine Treiberschaltung für Elektromotoren in Pumpen-, Landwirtschafts- und Lüftungsanwendungen.
  • Es gibt viele bekannte Anwendungen für Elektromotoren, darunter Anwendungen in der Flüssigkeitsförderung, wie z.B. Pool und Spa, Warmwasserthermostaten, Karbonatorsystemen und Sumpfsystemen, und in der Landwirtschaft, wie z.B. bei Ventilatoren, Gebläsen, Förderbändern, Gülleverteilern, Entladeanlagen, Kompressoren und Lagerbehälterförderer. In solchen Anwendungen werden oft ein- oder dreiphasige Induktionsmotoren, wie z.B. PSC-Motoren („Permanent Split Capacitor Motoren“) und elektronisch kommutierte ECM-Motoren („Electronically Commutated Motoren“) eingesetzt.
  • Einige bekannte Induktionsmotoren sind Motoren mit fester Drehzahl, die bei einer Netzfrequenzleistung am effizientesten arbeiten. Darüber hinaus arbeiten einstufige Motoren bei niedrigen Lastbedingungen weniger effizient. Alternativ kann ein Induktionsmotor mit einer Motorsteuerung mit variabler Drehzahl angetrieben werden, um die Motordrehzahl an eine Laststufe anzupassen. Solche Konfigurationen sind im Allgemeinen durch Leistungsfaktor, elektromagnetische Störungen und elektrische Verluste begrenzt.
  • Eine Treiberschaltung für Asynchronmotoren ermöglicht einen effizienten Betrieb sowohl bei hoher als auch bei niedriger Last. So kann beispielsweise ein PSC-Motor, der einen Kompressor in einem Heizungs-, Lüftungs- und Klimasystem (HVAC) betreibt, bei Spitzentemperaturen hohe Lastbedingungen und bei milderen Temperaturen niedrige Lastbedingungen durchlaufen. Die Treiberschaltung betreibt den PSC-Motor mit einem Wechselrichter unter niedrigen Lastbedingungen und den PSC-Motor mit Netzfrequenzleistung unter hohen Lastbedingungen.
  • KURZBESCHREIBUNG
  • In einem Aspekt wird eine Treiberschaltung für einen elektrischen Pumpenmotor bereitgestellt. Die Treiberschaltung umfasst einen Wechselrichter und einen Schaltschütz bzw. Schütz. Der Wechselrichter ist eingerichtet, um dem Elektromotor einen Strom mit variabler Frequenz zuzuführen. Der Schaltschütz ist eingerichtet, um den Netzfrequenzstrom an den Elektromotor zu liefern.
  • In einem weiteren Aspekt wird ein elektrischer Pumpenmotor bereitgestellt. Der elektrische Pumpenmotor umfasst eine Vielzahl von Wicklungen und eine Treiberschaltung. Die Treiberschaltung ist mit der Vielzahl der Wicklungen gekoppelt. Die Treiberschaltung umfasst einen Wechselrichter und einen Schaltschütz. Der Wechselrichter ist eingerichtet, um der Vielzahl von Wicklungen einen variablen Frequenzstrom zuzuführen, wenn der Wechselrichter freigeschaltet wird. Der Schaltschütz ist eingerichtet, um den Netzfrequenzstrom an die Vielzahl von Wicklungen zu liefern, wenn der Wechselrichter deaktiviert wurde.
  • Figurenliste
    • 1 ist ein schematisches Diagramm eines exemplarischen Strahl-Spa-Systems, in dem ein elektrischer Pumpenmotor untergebracht ist; und
    • 2 ist ein schematisches Diagramm einer beispielhaften Treiberschaltung für einen elektrischen Pumpenmotor.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
  • Ein Element oder ein Schritt, der im Singular eingeführt und mit dem Wort „ein“ oder „eine“ eingeleitet wird, ist so zu verstehen, dass er mehrere Elemente oder Schritte nicht ausschließt, es sei denn, ein solcher Ausschluss wird ausdrücklich erwähnt. Darüber hinaus sind Bezüge zu „beispielhaften Anwendungen“ oder „eine Anwendung“ der vorliegenden Offenbarung nicht so zu verstehen, dass sie das Vorhandensein zusätzlicher Anwendungen ausschließen, die auch die genannten Merkmale umfassen.
  • 1 ist ein Blockdiagramm eines Jacuzzi-Spas 100. Die hierin beschriebenen Systeme sind jedoch nicht auf ein Jacuzzi-Spa 100 beschränkt und können in anderen Strahlflüssigkeits-Systemen (z.B. bei Pools, Whirlpools, Jetting-Tubs usw.) eingesetzt werden. Es ist auch vorgesehen, dass die Erfindung in anderen Anwendungen (z.B. Flüssigkeitspumpen) eingesetzt werden kann.
  • Wie in 1 dargestellt, umfasst das Spa 100 ein Behälter 105 („vessel“). Vorliegend ist der Behälter 105 ein hohler Behälter, wie eine Wanne, ein Becken, ein Tank oder ein Bottich, der eine Ladung bzw. Befüllung hält. Die Ladung umfasst eine Flüssigkeit, wie beispielsweise chloriertes Wasser, und kann eine oder mehrere Personen oder Gegenstände umfassen. Das Spa umfasst ferner ein Flüssigkeitsbewegungssystem 110, das mit dem Behälter 105 gekoppelt ist. Das Flüssigkeitsbewegungssystem 110 umfasst einen Abfluss 115 („drain“), eine Pumpvorrichtung 120, die einen mit dem Abfluss gekoppelten Einlass 125 („inlet“) und einen Auslass 130 („outlet“) umfasst, und einen mit dem Auslass 130 der Pumpvorrichtung 120 gekoppelten Rücklauf 135 („return“). Die Pumpvorrichtung 120 umfasst eine Pumpe 140, einen mit der Pumpe 140 gekoppelten Motor 145 und eine Steuerung 150 zum Steuern des Motors 145. In den vorliegend beschriebenen Ausführungsformen ist die Pumpe 140 eine Kreiselpumpe und der Motor 145 ist ein Induktionsmotor (z.B. ein Kondensatorstartmotor, ein Kondensator-Lauf-Induktionsmotor, ein Split-Phasen-Induktionsmotor, ein Drehstrom-Induktionsmotor usw.). Die vorliegend beschriebenen Systeme sind jedoch nicht auf diese Pumpen- oder Motortypen beschränkt. So kann beispielsweise ein bürstenloser Gleichstrommotor (DC) in einer anderen Pumpenanwendung eingesetzt werden. Für andere Strukturen kann ein getaktetes Flüssigkeitssystem mehrere Abläufe, mehrere Rückläufe oder sogar mehrere Flüssigkeitsbewegungssysteme umfassen.
  • Bezugnehmend auf 1, hält bzw. beinhaltet der Behälter 105 eine Flüssigkeit. Wenn das Flüssigkeitsbewegungssystem 110 aktiv ist, bewirkt die Pumpe 140, dass sich die Flüssigkeit aus dem Abfluss 115 durch die Pumpe 140 bewegt und in den Behälter 105 strömt. Dieser Pumpvorgang tritt ein, wenn die Steuerung 150 dem Motor 145 steuerbar eine Leistung zur Verfügung stellt, was zu einer mechanischen Bewegung des Motors 145 führt. Die Kopplung des Motors 145 (z.B. eine direkte Kopplung oder eine indirekte Kopplung über ein Kopplungssystem) an die Pumpe 140 bewirkt, dass der Motor 145 die Pumpe 140 mechanisch betätigt, um die Flüssigkeit zu bewegen. Die Bedienung der Steuerung 150 kann über eine Bedienoberfläche erfolgen, die so einfach sein kann, wie ein EIN-Schalter.
  • 2 ist eine schematische Darstellung einer beispielhaften Treiberschaltung 200 für einen elektrischen Pumpenmotor 202. Der elektrische Pumpenmotor 202 umfasst eine Startwicklung 204 und eine Hauptwicklung 206. Im normalen Netzfrequenzbetrieb wird der Netzfrequenzstrom, beispielsweise 50 Hertz oder 60 Hertz, auf einer ersten Leitung oder Li, 208 zur Startwicklung 204 durch einen Kondensator 210 und die Hauptwicklung 206 zugeführt. Eine zweite Leitung oder L2, 212 stellt eine Rückführung oder einen Neutralleiter für den Netzfrequenzstrom bereit. Die Treiberschaltung 200 umfasst einen Schaltschütz 214 zum Verbinden und Trennen von L1 und L2 mit dem elektrischen Pumpenmotor 202. Der Schaltschütz 214 ist ein zweipoliger mechanischer Schaltschütz, der durch Erregung einer Spule geschaltet wird (nicht dargestellt). In bestimmten Ausführungsformen kann der Kondensator 210 mit L1 auf beiden Seiten des Schaltschützes 214 gekoppelt werden.
  • Die Treiberschaltung 200 umfasst einen Wechselrichter 216, der in der Lage ist, den elektrischen Pumpenmotor 202 mit variabler Frequenzleistung unter niedrigen Lastbedingungen oder wenigstens unterhalb der Volllast zu betreiben. Der Wechselrichter 216 wird mit einer Netzfrequenzleistung an L1 und L2 versorgt und über die Steuerleitungen 218 und 220 oder Y1 und Y2 gesteuert. In alternativen Ausführungsformen kann der Wechselrichter 216 durch andere geeignete Mittel gesteuert werden, einschließlich beispielsweise durch digitale Steuersignale und analoge Steuersignale. Der Wechselrichter 216 ermöglicht den drehzahlgeregelten Betrieb des Elektropumpenmotors 202 durch Regeln der Phase und Frequenz der Wechselspannung (AC) an den Ausgangsklemmen W, U und V. Der Anschluss W ist mit einem Knoten 222 gekoppelt, der Anschluss U mit einem Knoten 224 und der Anschluss V mit einem Knoten 226. Die Treiberschaltung 200 umfasst einen Bypass-Schalter 228, der die Umgehung des Kondensators 210 während des Betriebs über den Wechselrichter 216 ermöglicht. Wenn sie vom Wechselrichter 216 betrieben wird, ist die Hauptwicklung 206 des elektrischen Pumpenmotors 202 über die Knoten 222 und 226 gekoppelt, d.h. die Klemmen W und V des Wechselrichters 216 und die Startwicklung 204 sind über die Knoten 224 und 226 gekoppelt, d.h. die Klemmen U und V des Wechselrichters 216.
  • Beim Betrieb des elektrischen Pumpenmotors 202 mit dem Wechselrichter 216 ist der Schaltschütz 214 geöffnet und der Wechselrichter 216 wird über die Steuerleitungen 218 und 220 oder andere geeignete Steuermittel freigegeben. Zum Übergang zur Netzfrequenzleistung ist der Wechselrichter 216 deaktiviert und der Schaltschütz 214 geschlossen, um L1 und L2 direkt mit dem elektrischen Pumpenmotor 202 zu koppeln. Der Schaltschütz 214 kann zum Schließen ein bis zwei Leitungszyklen/-takte erfordern. Die Treiberschaltung 200 umfasst Halbleiterschalter 230, die parallel zu den beiden Polen des Schaltschützes 214 auf L1 und L2 geschaltet sind. Während des Übergangs vom Wechselrichter 216 zur Netzfrequenz und nach dem Abschalten des Wechselrichters 216 werden die Halbleiterschalter 230 geschlossen, um L1 und L2 in weniger als 1 ms direkt mit dem Motor 202 der elektrischen Pumpe zu koppeln, wodurch ein potenzialgetrennter Rotor durch Auf- und Abschalten des Motors 202 der elektrischen Pumpe vermieden wird. Die Halbleiterschalter 230 bleiben geschlossen und führen den Netzfrequenzstrom, bis der Schaltschütz 214 geschlossen ist. Nach dem Schließen des Schaltschützes 214 werden die Halbleiterschalter 230 geöffnet, um den Netzfrequenzstrom durch den Schaltschütz 214 umzuleiten.
  • In einer Ausführungsform arbeitet der elektrische Pumpenmotor mit Netzfrequenz für den Hochgeschwindigkeitsbetrieb und verwendet einen Niederleistungsantrieb oder Wechselrichter, um einen variablen Drehzahlbereich, beispielsweise von 1600 U/min bis 2400 U/min, zu ermöglichen. In alternativen Ausführungsformen kann der variable Drehzahlbereich für die jeweilige Anwendung bestimmt werden.
  • In einer Ausführungsform arbeitet der elektrische Pumpenmotor mit zwei festen Drehzahlen unter Verwendung der oben beschriebenen Schaltungsanordnung. So arbeitet beispielsweise der elektrische Pumpenmotor mit 2750 U/min und 2250 U/min. In alternativen Ausführungsformen können die beiden festen Geschwindigkeiten für eine bestimmte Anwendung bestimmt werden. In weiteren alternativen Ausführungsformen arbeitet der elektrische Pumpenmotor mit drei oder mehr festen Drehzahlen. So kann beispielsweise der elektrische Pumpenmotor mit hoher Drehzahl bei Netzfrequenzleistung und mit mittlerer und niedriger Drehzahl bei einem Niederleistungsantrieb oder einem Wechselrichter betrieben werden.
  • In einer Ausführungsform ist der elektrische Pumpenmotor mit einer einzigen festen Drehzahl, z.B. 2750 U/min, unter Verwendung des oben beschriebenen Aufbaus betreibbar. In einer solchen Ausführungsform arbeitet der elektrische Pumpenmotor beispielsweise mit der festen Drehzahl mit Netzfrequenzleistung bei hoher Pumpenlast und mit einem Wechselrichter bei niedriger Pumpenlast. In alternativen Ausführungsformen kann die einzelne, feste Drehzahl für eine bestimmte Anwendung bestimmt werden.
  • Die hierin beschriebenen Verfahren und Systeme können unter Verwendung von Computerprogrammier- oder Ingenieurtechniken, einschließlich Computersoftware, Firmware, Hardware oder einer Kombination oder Teilmenge davon, umgesetzt werden, wobei der technische Effekt mindestens eines der folgenden umfassen kann: (a) Verbessern des Leistungsfaktors; (b) Reduzieren der EMI; (c) Erhöhen des Wirkungsgrades; (d) Aktivieren des Betriebs eines Elektromotors mit fester Drehzahl; und (e) Aktivieren der Steuerung der Startbeschleunigung eines Elektromotors mit fester Drehzahl.
  • Einige Ausführungsformen umfassen die Verwendung eines oder mehrerer elektronischer Geräte oder Computer. Solche Vorrichtungen umfassen typischerweise einen Prozessor, eine Verarbeitungsvorrichtung oder eine Steuerung, wie beispielsweise eine Zentrale Recheneinheit (CPU), eine Grafikverarbeitungseinheit (GPU), einen Mikrocontroller, einen RISC-Prozessor (Reduced Instruction Set Computerprozessor), eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), eine programmierbare Logikschaltung (SPS), ein feldprogrammierbares Gate-Array (FPGA), eine digitale Signalverarbeitungsvorrichtung (DSP) und/oder jede andere Schaltung oder Verarbeitungsvorrichtung, die in der Lage ist, die hierin beschriebenen Funktionen auszuführen. Die hierin beschriebenen Verfahren können als ausführbare Anweisungen kodiert werden, die auf einem computerlesbaren Medium enthalten sind, einschließlich, aber nicht beschränkt auf ein Datenträgergerät und/oder eine Speichervorrichtung. Solche Anweisungen, wenn sie von einer Verarbeitungsvorrichtung ausgeführt werden, veranlassen die Verarbeitungsvorrichtung, mindestens einen Teil der hierin beschriebenen Verfahren durchzuführen. Die obigen Beispiele sind nur beispielhaft und sollen daher in keiner Weise die Definition und/oder Bedeutung der Begriffe Prozessor, Verarbeitungsgerät und Steuerung einschränken.
  • In den hierin beschriebenen Ausführungsformen kann der Speicher ein computerlesbares Medium, wie beispielsweise einen Direktzugriffsspeicher (RAM), und ein computerlesbares nichtflüchtiges Medium, wie beispielsweise einen Flash-Speicher, umfassen, ist aber nicht darauf beschränkt. Alternativ können auch eine Diskette, ein Compact Disc-Read Only Memory (CD-ROM), eine magnetooptische Disk (MOD) und/oder eine digitale Universal-Disk (DVD) verwendet werden. Außerdem können in den hierin beschriebenen Ausführungsformen zusätzliche Eingangskanäle Computerperipheriegeräte sein, die mit einer Bedienoberfläche, wie einer Maus und einer Tastatur verbunden sind, sind aber nicht darauf beschränkt. Alternativ können auch andere Computerperipheriegeräte verwendet werden, die beispielsweise einen Scanner umfassen, aber nicht auf diese beschränkt sind. Darüber hinaus können in der beispielhaften Ausführungsform zusätzliche Ausgabekanäle einen Monitor der Bedienoberfläche umfassen, ohne darauf beschränkt zu sein.
  • Wie hierin verwendet, sind die Begriffe „Software“ und „Firmware“ austauschbar und umfassen jedes Computerprogramm, das zur Ausführung durch einen Prozessor im Speicher gespeichert ist, einschließlich RAM-Speicher, ROM-Speicher, EPROM-Speicher, EEPROM-Speicher und nichtflüchtigem RAM-Speicher (NVRAM). Die oben genannten Speichertypen sind nur Beispiele und schränken daher nicht die Speichertypen ein, die für die Speicherung eines Computerprogramms verwendet werden können.
  • Die hierin beschriebenen Systeme und Verfahren sind nicht auf die hierin beschriebenen spezifischen Ausführungsformen beschränkt, vielmehr können Komponenten der Systeme und/oder Schritte der Verfahren unabhängig und getrennt von anderen hierin beschriebenen Komponenten und/oder Schritten verwendet werden.
  • Diese schriftliche Beschreibung verwendet Beispiele, um Einzelheiten über die Offenbarung, einschließlich der besten Betriebsart, zu beschreiben und es jedem Fachmann zu ermöglichen, die Offenbarung auszuführen, einschließlich der Herstellung und Verwendung von Geräten oder Systemen und der Durchführung integrierter Methoden. Der Schutzbereich wird durch die Ansprüche bestimmt und kann andere Beispiele umfassen, die der Fachmann kennt. Solche anderen Beispiele sollen in den Schutzbereich der Ansprüche fallen, wenn sie Strukturelemente aufweisen, die sich nicht vom Wortlaut der Ansprüche unterscheiden, oder wenn sie gleichwertige Strukturelemente mit unwesentlichen Unterschieden vom Wortlaut der Ansprüche umfassen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • US 62481494 [0001]

Claims (15)

  1. Ein elektrisches Pumpensystem, umfassend: eine Pumpe, die eingerichtet ist, um in Flüssigkeitsverbindung mit einem Flüssigkeitsvolumen angeordnet zu werden, wobei die Pumpe und das Flüssigkeitsvolumen zusammen eine Last definieren; einen Elektromotor, der einen Rotor und einen Stator umfasst, wobei der Rotor mit der Pumpe gekoppelt ist; und eine mit dem Stator gekoppelte Treiberschaltung, wobei die Treiberschaltung umfasst: einen Wechselrichter, der eingerichtet ist, um dem Stator eine Wechselstrom(AC)-Leistung zuzuführen, wenn die Last eine Volllast ist; und einen Schaltschütz, der konfiguriert ist, um eine Netzfrequenzleistung von einer Wechselstromquelle an den Stator zu liefern, wenn die Last eine niedrige Last ist, die kleiner als die Volllast ist.
  2. Elektrisches Pumpsystem nach Anspruch 1, wobei die Treiberschaltung ferner eine Gleichrichterstufe umfasst, die eingerichtet ist, um die Netzfrequenzleistung in eine Gleichstromleistung (DC) umzuwandeln, die dem Wechselrichter zugeführt wird.
  3. Elektrisches Pumpensystem nach Anspruch 1, wobei der Stator eine Hauptwicklung umfasst, die über einen ersten Phasenausgang und einen zweiten Phasenausgang des Wechselrichters gekoppelt ist, und eine Startwicklung, die über einen zweiten Phasenausgang und einen dritten Phasenausgang des Wechselrichters gekoppelt ist, wenn der Elektromotor mit dem Wechselrichter betrieben wird.
  4. Elektrisches Pumpensystem nach Anspruch 3, wobei der Stator die Hauptwicklung umfasst, die mit einem ersten Phasenausgang des Schaltschützes gekoppelt ist, und die Startwicklung mit dem ersten Phasenausgang des Schaltschützes über einen Kondensator gekoppelt ist.
  5. Elektrisches Pumpensystem nach Anspruch 4, ferner umfassend eine Schaltvorrichtung, die eingerichtet ist, um den Kondensator mit der Startwicklung zu koppeln und von dieser zu entkoppeln.
  6. Elektrisches Pumpensystem nach Anspruch 1, ferner umfassend eine Systemsteuerung, die eingerichtet ist, um den Betrieb des Schaltschützes zu steuern.
  7. Elektrisches Pumpensystem nach Anspruch 1, ferner umfassend einen Halbleiterschalter, der parallel zu dem Schaltschütz und zwischen der Wechselstromquelle und dem Stator gekoppelt ist, wobei der Halbleiterschalter konfiguriert ist, um den Stator mit der Netzfrequenzleistung zu koppeln, wenn er vom Betrieb des Elektromotors mit dem Wechselrichter zum Betrieb des Elektromotors mit Netzfrequenzleistung übergeht.
  8. Elektrisches Pumpensystem nach Anspruch 1, wobei die Volllast durch eine hohe Drehzahl und einen hohen Flüssigkeitsdurchsatzbedarf gekennzeichnet ist.
  9. Elektrisches Pumpensystem nach Anspruch 1, wobei die niedrige Last durch eine variable Drehzahl und einen variable Flüssigkeitsdurchsatzbedarf gekennzeichnet ist.
  10. Verfahren zum Betreiben eines elektrischen Pumpensystems zum Betreiben einer Pumpenlast, wobei das Verfahren umfasst: Betreiben eines Wechselrichters, um einen Stator eines Elektromotors mit Wechselstrom (AC) zu versorgen, wenn die Pumpenlast des Elektromotors eine niedrige Last ist; Deaktivieren des Wechselrichters; und Schließen eines Schaltschützes, der zwischen dem Stator und einer Wechselstromquelle gekoppelt ist, um dem Stator Netzfrequenzstrom zuzuführen, wenn die Pumpenlast eine Volllast ist.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, ferner umfassend, das Gleichrichten der Netzfrequenzleistung, um eine Gleichstrom (DC)-Leistung zur Versorgung des Wechselrichters zu erzeugen.
  12. Verfahren nach Anspruch 10, wobei das Betreiben des Wechselrichters zum Zuführen von Wechselstrom zum Stator das Koppeln von Wicklungen des Stators über drei Phasen des Ausgangs vom Wechselrichter in Leitungskonfiguration („line-to-line configuration“) umfasst.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, ferner umfassend, das Koppeln einer Startwicklung des Stators mit einer Phase der Netzfrequenzleistung durch einen Kondensator durch einen Schalter, wenn der Wechselrichter deaktiviert ist und der Schaltschütz geschlossen ist.
  14. Verfahren nach Anspruch 10, wobei der Betrieb des Wechselrichters ferner das Erzeugen der Wechselstromleistung mit einer variablen Frequenz und einer variablen Amplitude umfasst, um einer variablen Pumplast zu entsprechen.
  15. Verfahren nach Anspruch 14, ferner umfassend, das Schließen eines Halbleiterschalters, der parallel zum Schaltschütz und zwischen der Wechselstromquelle und dem Stator gekoppelt ist, wobei das Schließen des Halbleiterschalters den Stator mit der Netzfrequenzleistung koppelt, wenn er vom Betrieb des Elektromotors mit dem Wechselrichter zum Betrieb des Elektromotors mit Netzfrequenzleistung übergeht.
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Applications Claiming Priority (3)

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US201762481494P 2017-04-04 2017-04-04
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PCT/US2018/025916 WO2018187346A1 (en) 2017-04-04 2018-04-03 Drive circuit for electric motors

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE112018001857T5 true DE112018001857T5 (de) 2019-12-12

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Country Status (3)

Country Link
US (1) US10840830B2 (de)
DE (1) DE112018001857T5 (de)
WO (1) WO2018187346A1 (de)

Families Citing this family (39)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11624326B2 (en) 2017-05-21 2023-04-11 Bj Energy Solutions, Llc Methods and systems for supplying fuel to gas turbine engines
US11560845B2 (en) 2019-05-15 2023-01-24 Bj Energy Solutions, Llc Mobile gas turbine inlet air conditioning system and associated methods
US10989180B2 (en) 2019-09-13 2021-04-27 Bj Energy Solutions, Llc Power sources and transmission networks for auxiliary equipment onboard hydraulic fracturing units and associated methods
CA3092865C (en) 2019-09-13 2023-07-04 Bj Energy Solutions, Llc Power sources and transmission networks for auxiliary equipment onboard hydraulic fracturing units and associated methods
CA3092863C (en) 2019-09-13 2023-07-18 Bj Energy Solutions, Llc Fuel, communications, and power connection systems and related methods
CA3197583A1 (en) 2019-09-13 2021-03-13 Bj Energy Solutions, Llc Fuel, communications, and power connection systems and related methods
US12065968B2 (en) 2019-09-13 2024-08-20 BJ Energy Solutions, Inc. Systems and methods for hydraulic fracturing
US11002189B2 (en) 2019-09-13 2021-05-11 Bj Energy Solutions, Llc Mobile gas turbine inlet air conditioning system and associated methods
US10895202B1 (en) 2019-09-13 2021-01-19 Bj Energy Solutions, Llc Direct drive unit removal system and associated methods
US11015536B2 (en) 2019-09-13 2021-05-25 Bj Energy Solutions, Llc Methods and systems for supplying fuel to gas turbine engines
CA3191280A1 (en) 2019-09-13 2021-03-13 Bj Energy Solutions, Llc Methods and systems for supplying fuel to gas turbine engines
US12338772B2 (en) 2019-09-13 2025-06-24 Bj Energy Solutions, Llc Systems, assemblies, and methods to enhance intake air flow to a gas turbine engine of a hydraulic fracturing unit
US11015594B2 (en) 2019-09-13 2021-05-25 Bj Energy Solutions, Llc Systems and method for use of single mass flywheel alongside torsional vibration damper assembly for single acting reciprocating pump
US11555756B2 (en) 2019-09-13 2023-01-17 Bj Energy Solutions, Llc Fuel, communications, and power connection systems and related methods
US10815764B1 (en) 2019-09-13 2020-10-27 Bj Energy Solutions, Llc Methods and systems for operating a fleet of pumps
US11708829B2 (en) 2020-05-12 2023-07-25 Bj Energy Solutions, Llc Cover for fluid systems and related methods
US10968837B1 (en) 2020-05-14 2021-04-06 Bj Energy Solutions, Llc Systems and methods utilizing turbine compressor discharge for hydrostatic manifold purge
US11428165B2 (en) 2020-05-15 2022-08-30 Bj Energy Solutions, Llc Onboard heater of auxiliary systems using exhaust gases and associated methods
US11208880B2 (en) 2020-05-28 2021-12-28 Bj Energy Solutions, Llc Bi-fuel reciprocating engine to power direct drive turbine fracturing pumps onboard auxiliary systems and related methods
US10961908B1 (en) 2020-06-05 2021-03-30 Bj Energy Solutions, Llc Systems and methods to enhance intake air flow to a gas turbine engine of a hydraulic fracturing unit
US11109508B1 (en) 2020-06-05 2021-08-31 Bj Energy Solutions, Llc Enclosure assembly for enhanced cooling of direct drive unit and related methods
US11208953B1 (en) 2020-06-05 2021-12-28 Bj Energy Solutions, Llc Systems and methods to enhance intake air flow to a gas turbine engine of a hydraulic fracturing unit
US10954770B1 (en) 2020-06-09 2021-03-23 Bj Energy Solutions, Llc Systems and methods for exchanging fracturing components of a hydraulic fracturing unit
US11022526B1 (en) 2020-06-09 2021-06-01 Bj Energy Solutions, Llc Systems and methods for monitoring a condition of a fracturing component section of a hydraulic fracturing unit
US11066915B1 (en) 2020-06-09 2021-07-20 Bj Energy Solutions, Llc Methods for detection and mitigation of well screen out
US11111768B1 (en) 2020-06-09 2021-09-07 Bj Energy Solutions, Llc Drive equipment and methods for mobile fracturing transportation platforms
US11028677B1 (en) 2020-06-22 2021-06-08 Bj Energy Solutions, Llc Stage profiles for operations of hydraulic systems and associated methods
US11939853B2 (en) 2020-06-22 2024-03-26 Bj Energy Solutions, Llc Systems and methods providing a configurable staged rate increase function to operate hydraulic fracturing units
US11125066B1 (en) 2020-06-22 2021-09-21 Bj Energy Solutions, Llc Systems and methods to operate a dual-shaft gas turbine engine for hydraulic fracturing
US11933153B2 (en) 2020-06-22 2024-03-19 Bj Energy Solutions, Llc Systems and methods to operate hydraulic fracturing units using automatic flow rate and/or pressure control
US11473413B2 (en) 2020-06-23 2022-10-18 Bj Energy Solutions, Llc Systems and methods to autonomously operate hydraulic fracturing units
US11466680B2 (en) 2020-06-23 2022-10-11 Bj Energy Solutions, Llc Systems and methods of utilization of a hydraulic fracturing unit profile to operate hydraulic fracturing units
US11220895B1 (en) 2020-06-24 2022-01-11 Bj Energy Solutions, Llc Automated diagnostics of electronic instrumentation in a system for fracturing a well and associated methods
US11149533B1 (en) 2020-06-24 2021-10-19 Bj Energy Solutions, Llc Systems to monitor, detect, and/or intervene relative to cavitation and pulsation events during a hydraulic fracturing operation
US11193361B1 (en) 2020-07-17 2021-12-07 Bj Energy Solutions, Llc Methods, systems, and devices to enhance fracturing fluid delivery to subsurface formations during high-pressure fracturing operations
US11539319B2 (en) 2021-01-22 2022-12-27 Regal Beloit America, Inc. Controller and drive circuit for electric motors
US11387762B1 (en) 2021-03-15 2022-07-12 Regal Beloit America, Inc. Controller and drive circuits for electric motors
US11639654B2 (en) 2021-05-24 2023-05-02 Bj Energy Solutions, Llc Hydraulic fracturing pumps to enhance flow of fracturing fluid into wellheads and related methods
US12378864B2 (en) 2021-10-25 2025-08-05 Bj Energy Solutions, Llc Systems and methods to reduce acoustic resonance or disrupt standing wave formation in a fluid manifold of a high-pressure fracturing system

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4308491A (en) * 1980-05-05 1981-12-29 Square D Company Automatic fault protection system for power recovery control
US5234319A (en) * 1992-05-04 1993-08-10 Wilder Richard W Sump pump drive system
US5668457A (en) * 1995-06-30 1997-09-16 Martin Marietta Corporation Variable-frequency AC induction motor controller
US6570778B2 (en) 2001-08-30 2003-05-27 Wisconsin Alumni Research Foundation Adjustable speed drive for single-phase induction motors
US8638531B2 (en) 2011-12-14 2014-01-28 Eaton Corporation Hybrid bi-directional DC contactor and method of controlling thereof
US9601812B2 (en) 2013-05-29 2017-03-21 GM Global Technology Operations LLC High-voltage contactor switching systems and methods
US20160197566A1 (en) 2013-08-16 2016-07-07 Tecumseh Products Company, Inc. Method and apparatus to control a single-phase induction motor
US9500194B2 (en) * 2014-04-15 2016-11-22 Sears Brands, L.L.C. Sump pump monitoring device and method
US9998054B1 (en) * 2016-04-21 2018-06-12 Summit Esp, Llc Electric submersible pump variable speed drive controller
CN211082246U (zh) * 2017-03-03 2020-07-24 日本电产东测有限公司 电动油泵

Also Published As

Publication number Publication date
WO2018187346A1 (en) 2018-10-11
US10840830B2 (en) 2020-11-17
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