Hvac电气系统电源封装系统的制作方法
Hvac电气系统电源封装系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明所公开的实施方式一般涉及供暖，通风，空调(HVAC)系统。特别地，各实施方式涉及一种总外壳内的HVAC电气系统电源封装系统。
【背景技术】
[0002]HVAC系统通常包括压缩机，冷凝器，蒸发器和膨胀阀，构成制冷回路。HVAC系统还通常包括多个电气和机械部件(例如，电源，变频驱动器(VFD)，以及运行制冷回路的发动机)。HVAC系统的这些部件以及其它部件可能需要NEC (Nat1nal Electrical Code,美国国家电气法规)I级电压电平来正确地进行操作。这些电压电平对于装配和维修HVAC的部件时接触到这些电压电平的维修人员会有危害。
【发明内容】
[0003]本发明所公开的各实施方式一般涉及供暖、通风、空调(HVAC)系统。特别地，各实施方式涉及一种总外壳内的HVAC电气系统电源封装系统。
[0004]特别地，提供了一种总外壳内的HVAC电气系统电源封装系统，其中高电压部件与低电压部件由物理屏障隔离，并且连接上述低电压部件的电气线路与连接上述高电压部件的电气线路是电隔离的。
[0005]在本发明中描述的各实施方式相比于传统封装系统提供了可维护性、安全性可制造性，以及系统管理故障诊断报告增强功能，同时符合机构安全要求。本发明所公开的各实施方式还通过减少维修这些部件的延迟来降低设置于该HVAC电气系统电源封装系统内的各HVAC电气系统电源部件的设备和维修成本。因此，可以增加该HVAC系统的用户的正常运行时间。
[0006]在一些实施方式中，提供了用于HVAC系统的HVAC电气系统电源封装系统，该HVAC系统包括以可变速度操作的发动机以及为该发动机提供变频电压和电流的变频功率转换器。在一些实施方式中，该HVAC系统包括变频驱动器(VFD)。
[0007]在一些实施方式中，提供了第一方面，从而该总外壳内的HVAC电气系统电源封装系统包括NECl级和非危险的低电压电路的物理分区。并且，该HVAC电气系统电源封装系统被配置为防止维修人员接触到危险电压。
[0008]在一些实施方式中，提供了第二方面，从而该HVAC电气系统电源封装系统包括多个可视指示器(关于例如电源、关键信号等)，上述可视指示器提供了例如供维修人员使用的状态信息。
[0009]在一些实施方式中，提供了第三个方面，从而该HVAC电气系统电源封装系统包括透明屏障，以为容纳在该HVAC电气系统电源封装系统内的控制电子部件提供伴随的物理保护。在一些实施方式中，该透明屏障由塑料形成。
[0010]在一些实施方式中，提供了第四方面，从而该HVAC电气系统电源封装系统包括非危险的低电压控制电路电源，该非危险的低电压控制电路电源独立于该HVAC电气系统电源封装系统中的一个或多个其他电源。该非危险的低电压控制电路电源被配置成在操作该HVAC电气系统电源封装系统内的一个或多个控制电子电路时，在该HVAC电气系统电源封装系统的可维修位置中不存在危险电压(例如NECl级功率)。因此，维修人员在维修期间可以避免接触到危险电压电平。在一些实施方式中，该非危险的低电压控制电路电源可包括两个12V的电池，上述电池通过例如延长线连接到该HVAC电气系统电源封装系统内的一个或多个控制电子电路。
[0011]在一些实施方式中，提供了第五方面，从而独立的低电压电源可以用于在NEC I级线路电源不可用或不需要时，例如在维修期间，操作该HVAC电气系统电源封装系统内的一个或多个控制电子电路。在一些实施方式中，该独立的低电压电源可以是例如12V电池、笔记本电脑电源等。
[0012]在一些实施方式中，提供了第六方面，从而该HVAC电气系统电源封装系统内的控制装置被配置为向外部控制装置(例如，变频驱动器控制装置)提供诊断信息，从而在不对该变频驱动器隔室进行物理访问的情况下能够对例如变频驱动器操作进行维修诊断。在一些实施方式中，所述的HVAC电气系统电源封装系统包括操作员显示装置和维修工具装置，以向维修人员提供诊断信息。
[0013]在一些实施方式中，提供了第七方面，从而该HVAC电气系统电源封装系统内的控制装置被配置为向该变频驱动器外部的控制装置提供例如变频驱动器操作和诊断信息，从而在通过使用可视指示器对该VFD隔室进行物理访问的情况下能够对变频驱动器操作进行维修诊断。在一些实施方式中，上述可视指示器包括该VFD隔室上的灯，维修人员可以用来获取变频驱动器操作和诊断信息。
[0014]在一些实施方式中，提供了第八方面，从而该HVAC电气系统电源封装系统中的控制装置可以提供变频驱动器操作的次级过程，该次级过程从次级非危险的低电压电源向变频驱动器的美国国家电气法规(NEC) I级部分提供有限的电压和/或有限的能量，同时提供了对该变频驱动器的完全控制电路操作。在一些实施方式中，该次级非危险的低电压电源可以是独立的低电压电源或非危险的低电压控制电路电源。
[0015]在一些实施方式中，提供了第九方面，使得第一方面至第八方面中的每个方面可以被应用到完全组装或者部分组装的变频驱动器系统。因此，在确保维修人员免受例如危险电压的危害的同时，可以由维修人员进行维修和制造诊断测试以及对正确操作进行观察。
[0016]在一些实施方式中，所述HVAC电气系统电源封装系统提供了电气连接和电路分区，以符合非危险的低电压能量限制，同时提供上述变频驱动器控制电路的安全低电压操作，以为第一方面至第九方面提供支撑元素。
[0017]在一些实施方式中，所述HVAC电气系统电源封装系统在变频驱动器的框架外壳的外部提供金属氧化物压敏电阻(MOVs)，以在发生电源故障时方便维修并尽量减少对该HVAC电气系统电源封装系统内其他部件的损坏。
[0018]考虑到以下详细描述和附图，本发明的其他方面将变得显而易见。
【附图说明】
[0019]现在参考附图，其中相同的附图标记在全文中表示对应的部件。
[0020]图1示出了根据一个实施方式的HVAC电气系统电源封装系统的框图。
[0021]图2示出了根据一个实施方式的HVAC电气系统电源封装系统内的各部件的分层视图。
[0022]图3示出了根据另一个实施方式的HVAC电气系统电源封装系统内的各部件的框图。
[0023]图4示出了根据一个实施方式的HVAC电气系统电源封装系统的正视图。
[0024]图5示出了根据一个实施方式的变频驱动器外壳的立体图。
[0025]图6示出了根据一个实施方式的变频驱动器的电气示意图。
【具体实施方式】
[0026]本发明所公开的实施方式一般涉及供暖，通风，空调(HVAC)系统。特别地，各实施方式涉及一种总外壳内的HVAC电气系统电源封装系统。
[0027]参考形成本申请一部分的附图，并且在其中通过图示的方式示出各实施方式，在各实施方式中本申请所描述的方法和系统可以被实施。
[0028]虽然以下描述的各实施方式针对包括变频驱动器(VFD)的HVAC电气系统，但应当理解，也可以使用其它类型的发动机驱动器。同样，虽然以下描述的各实施方式针对的是制冷机系统，但应当理解，其它类型的空调系统，包括单一的HVAC系统，可以包括如本文所述的HVAC电气系统电源封装系统。
[0029]图1示出了根据一个实施方式的HVAC电气系统电源封装系统100的框图。HVAC电气系统电源封装系统100包括变频驱动器(VFD) 105、发动机110、外部监控计算机115、公用或线路电源120和外部低电压电源125。HVAC电气系统电源封装系统200配置成被设置在电子外壳内(未不出)。
[0030]虽然对于包括变频驱动器105的HVAC系统提供了 HVAC电气系统电源封装系统100，但是在其它实施方式中，也可以对于不包括变频驱动器的HVAC系统提供HVAC电气系统电源封装系统100。
[0031]在一些实施方式中，HVAC电气系统电源封装系统100的各部件(例如，变频驱动器105，发动机110，外部监控计算机115，公用或线路电源120，外部低电压电源125，等)可以完全地或部分地被组装。因此，在确保维修人员免受例如危险电压的伤害的同时，可以由维修人员进行维修和制造诊断测试以及对正确操作进行观察。
[0032]在一些实施方式中，公用或线路电源120被配置成在 标准操作期间向变频驱动器105提供NECl级电压。由公用或线路电源120供应的功率会在HVAC电气系统电源封装系统100内产生危险的电压电平。因此，当由公用或线路电源120供电时，HVAC电气系统电源封装系统100的一部分是不安全的。
[0033]在一些实施方式中，外部低电压电源125是非危险的低电压控制电路电源，独立于公用或线路电源120和低电压电源135。外部低电压电源125被配置为在HVAC电气系统电源封装系统100的可维修的位置中不存在危险电压(例如，来自公用或线路电源120的NECl级功率)的情况下，操作例如VFD控制处理器与通信装置130。因此，维修人员可以在维修期间避免接触到危险电压电平。在一些实施方式中，外部低电压电源125可以包括两个12V的电池，上述12V的电池通过例如延长线(未示出)连接到低电压电源135。
[0034]变频驱动器105包括低电压电源135和VFD控制处理器与通信装置130，低电压电源和高电压部分140。如图1所示，低电压电源135和VFD控制处理器与通信装置130的一部分被设置在高电压部分140中。公用或线路电源120和外部低电压电源125都连接到低电压电源135并为变频驱动器105提供功率。
[0035]在一些实施方式中，低电压电源135被配置成当来自公用或线路电源120的NECI级线路电源不可用或不需要时，例如在维修期间，操作例如VFD控制处理器与通信装置130。在一些实施方式中，低电压电源135可以是例如12V电池、笔记本电脑电源等。
[0036]发动机110连接到变频驱动器105的高电压部分140。变频驱动器105被配置成以可变速度操作所述发动机110，并向发动机110提供变频电压和电流。
[0037]外部监控计算机115连接到VFD控制处理器与通信装置130。在一些实施方式中，VFD控制处理器与通信装置130被配置为向外部监控计算机115提供诊断信息，使得在不对变频驱动器105进行物理访问的情况下能够对例如变频驱动器操作进行维修诊断。在一些实施方式中，HVAC电气系统电源封装系统100包括操作员显示装置(未示出)和维修工具装置(未示出)，以提供诊断信息给维修人员。
[0038]在一些实施方式中，VFD控制处理器与通信装置130被配置成向外部监控计算机115提供例如变频驱动器操作和诊断信息，使得在通过使用视觉指示器(未示出)对变频驱动器105进行物理访问的情况下能够对变频驱动器操作进行维修诊断。在一些实施方式中，视觉指示器包括变频驱动器105的壳体(未示出)的外表面上的灯，维修人员可以用来获得变频驱动器操作和诊断信息。
[0039]在一些实施方式中，VFD控制处理器与通信装置130可以提供变频驱动器操作的次级过程，该次级过程从低电压电源135或者外部低电压电源125向变频驱动器105的高电压部分140提供有限的电压和/或有限的能量，同时通过VFD控制处理器与通信装置130提供对变频驱动器105的完全控制。
[0040]在一些实施方式中，HVAC电气系统电源封装系统200在变频驱动器105外部提供金属氧化物压敏电阻(MOVs)(未不出)，以在出现电源故障时方便维修和尽量减少对HVAC电气系统电源封装系统100内其它部件的损害。
[0041]在一些实施方式中，HVAC电气系统电源封装系统100提供电气连接和电路分区，以符合非危险的低电压能量限制，同时提供变频驱动器105的安全低电压操作。
[0042]图2示出了根据一个实施方式的HVAC电气系统电源封装系统200内各部件的分层视图。该分层视图说明了 HVAC电气系统电源封装系统200内的各部件是如何被安排以避免维修人员接触到危险电压水平。HVAC电气系统电源封装系统200包括透明阻挡层205，该透明阻挡层205最靠近于维修人员将接近HVAC电气系统电源封装系统200内各部件的地方。透明阻挡层205的后面是安全低电压电平与指示器层210。在安全低电压电平与指示器层210的后面是I级电平层215，该I级电平层215可以包括操作于危险电压电平的各部件。I级电平层215的后面是冷却电平层220，该冷却电平层220远离维修人员接近HVAC电气系统电源封装系统200的地方。
[0043]在一些实施方式中，透明阻挡层205包括透明屏障(未示出)，其被配置成为容纳于HVAC电气系统电源封装系统200内的控制电子部件提供伴随的物理保护。在一些实施方式中，透明屏障由塑料形成。
[0044]在一些实施方式中，提供了第三方面使得HVAC电气系统电源封装系统包括透明屏障以为容纳于HVAC电气系统电源封装系统内的控制电子部件提供伴随的物理保护。在一些实施方式中，透明屏障由塑料形成。
[0045]在一些实施方式中，HVAC电气系统电源封装系统200包括在I级电平层215和安全低电压电平与指示器层210之间的物理分区(未示出)。该物理分区被配置为防止维修人员接触到可能位于I级电平层215的危险电压。
[0046]在一些实施方式中，安全低电压电平与指示器层210可以包括关于例如电源、关键信号等等的一个或多个可视指示器(未示出)，上述可视指示器提供例如由维修人员使用的状态信息。
[0047]图3示出了根据另一个实施方式的HVAC电气系统电源封装系统300内的各部件的框图。HVAC电气系统电源封装系统300包括透明屏障305，该透明屏障305分隔高电压侧330和低电压侧335。HVAC电气系统电源封装系统300还包括变压器310、变频驱动器315、发动机320和外部低电压电源325。
[0048]高电压侧330会使维修人员接触到例如对维修人员有危害的NEC I级电压电平。配置低电压侧335使得维修人员仅接触到非危险电压电平。在一些实施方式中，NECl级电平电压可以是超过约50伏的电压电平，非危险电压电平可以是低于约50伏的电压电平。
[0049]透明屏障305被配置成为容纳于HVAC电气系统电源封装系统300的控制电子部件提供伴随的物理保护。透明屏障305也被配置为允许维修人员接近HVAC电气系统电源封装系统300内低电压侧335的各部件，而不接触到来自高电压侧330上的各部件的危险电压电平。在一些实施方式中，透明屏障305由塑料形成。透明屏障305也被配置为允许维修人员从低电压侧335查看多个可视指示器，上述可视指示器位于高电压侧330的各部件上并且向维修人员提供状态信息(关于例如电源、关键信号等)。
[0050]如图3所示，变频驱动器315包括位于HVAC电气系统电源封装系统300的低电压侧335的第一部分340，和位于HVAC电气系统电源封装系统300的高电压侧330的第二部分345。变频驱动器315的第一部分340可以连接到外部监控计算机350，并且被配置为从变压器310或外部电源325接收低电压功率。第二部分345被连接到发动机320，并且被配置为从高电压电源(未示出)接收高电压功率。
[0051]在一些实施方式中，第一部分340包括VFD控制处理器与通信装置(例如图1中的VFD控制处理器与通信装置130)，其被配置为向外部监控计算机350提供诊断信息，使得维修人员能够在不对变频驱动器105进行物理访问的情况下获得例如变频驱动器操作的维修诊断信息。
[0052]在一些实施方式中，第二部分345可以包括变频电源转换器，其被配置为从高电压电源(未示出)接收高电压功率以及向发动机320提供变频电压和电流。向发动机320提供的变频电压和电流可能会危害接触到这些电压和电流的维修人员。
[0053]发动机320被布置在HVAC电气系统电源封装系统300的高电压侧330并且被配置为基于由变频驱动器315的第二部分345供应的变频电压和电流以可变速度运转。
[0054]变压器310位于HVAC电气系统电源封装系统300的低电压侧335上，并被配置成从高电压电源接收高电压功率以及将高电压功率转换成低电压功率。变压器310连接到变频驱动器315的第一部分340，并且被配置为向第一部分340提供低电压功率。
[0055]外部电源325被设置在HVAC电气系统电源封装系统300的低电压侧335上，并被配置为向变频驱动器315的第一部分340提供低电压功率。在一些实施方式中，外部电源325是独立于公用或线路电源的非危险的低电压控制电路电源。外部电源325被配置成操作例如VFD控制处理器与通信装置(未示出)，该VFD控制处理器与通信 装置位于HVAC电气系统电源封装系统300的可维修位置中的变频驱动器310的第一部分340。因此，维修人员可以在维修期间避免接触到危险电压电平。在一些实施方式中，外部电源325可以包括两个12V电池，上述电池通过例如延长线(未示出)连接到变频驱动器315的第一部分340。
[0056]图4示出了根据一个实施方式的HVAC电气系统电源封装系统400的正视图。HVAC电气系统电源封装系统400包括低电压隔室402、第一高电压隔室410和第二高电压隔室420。
[0057]低电压隔室402中的各部件与第一高电压隔室410中的各部件经由第一隔板405在物理上分离。第一高电压隔室410中的各部件与第二高电压隔室420中的各部件不必在物理上分离，但如果用户和维修人员需要的话也可以分离。第一隔板405允许维修人员接近低电压隔室402中的各部件而不接触到例如在第一和第二高电压隔室410，420中各部件所使用的NECl级电压电平。因此，低电压隔室402被配置成使得维修人员仅接触到非危险电压电平。
[0058]在低电压隔室402和第一、第二高电压隔室410、420的前面设有透明屏障425。透明屏障425被配置成为容纳于HVAC电气系统电源封装系统400内的控制电子部件提供伴随的物理保护。在一些实施方式中，透明屏障425由塑料形成。透明屏障425也被配置为允许维修人员查看多个可视指示器，上述可视指示器被容纳于第一和第二高电压隔室410，420中，并向维修人员提供状态信息(关于例如电源、关键信号等)。
[0059]第一和第二高电压隔室410，420每一个都容有VFD外壳430。在每个所述VFD外壳430的外表面上都设置有状态指示器电路板435 ο状态指示器电路板435每一个都被配置为通过使用可视指示器向维修人员提供例如VFD操作和诊断信息。在一些实施方式中，可视指示器包括位于状态指示器电路板430上的一个或多个灯，维修人员可以用来获得VFD操作和诊断信息。因此，维修人员可以获得提供于VFD外壳中的变频驱动器(未示出)的诊断信息，而不接触到危险的电压电平。
[0060]图5示出了根据一个实施方式的VFD外壳500的立体图。VFD外壳500被配置为容纳有变频驱动器(未示出)。状态指示器电路板510被设置在VFD外壳500的外表面505上。状态指示器电路板510包括状态指示灯515，上述状态指示灯515被配置为向维修人员指示VFD操作和诊断信息。
[0061]图6示出了根据一个实施方式的变频驱动器600的电气示意图。变频驱动器600包括低电压部分605和高电压部分610。低电压部分605包括用于控制变频驱动器600操作的控制电路部件，控制电路部件包括输入/输出模块612、数字信号处理器模块614、栅极驱动模块616、识别模块618和总线指不器模块620。输入/输出模块612、数字信号处理器模块614、栅极驱动模块616和识别模块618都配置为在非危险电压电平下操作。在一些实施方式中，非危险的低电压电平最大可以约为24伏。
[0062]高电压部分610包括高功率电路部件，高功率电路部件包括整流部622、直流总线624和逆变器部626，并都配置在危险的高电压电平(例如，NEC I级电平电压)下进行操作。
[0063]输入/输出模块612连接到数字信号处理器模块614，且被配置成接收变频驱动器600外部的数字输入以及和向变频驱动器600外部发送数字输出。数字信号处理器模块614连接到输入/输出模块612和栅极驱动模块616。栅极驱动模块616连接到数字信号处理器模块614、识别模块618、整流部622和逆变器部624。
[0064]总线指示器模块620被配置为指示高电压部分610中的各高电压部件的电压电平。因此，总线指示器模块620有时会具有危险的高电压电平。在图6所示的实施方式中，总线指示器模块620连接到DC总线624。总线指示器模块620包括指示器630 (例如灯)，指示器630被配置成当设置于高电压部分610中的高功率电路部件的电压电平处于或低于某个低电压电平时向变频驱动器600的服务提供者提供指示。因此，当操作变频驱动器600和用变频驱动器600工作安全时，变频驱动器600可以指示服务提供者。
[0065]各方而:
[0066]应该指出，方面1-11、12_15和16_22中的任意方面可以相结合。
[0067]方面1.一种总外壳内的供暖、通风和空调(HVAC)电气系统电源封装系统包括:
[0068]低电压隔室，该低电压隔室包括配置为使用非危险的低电压功率的低电压部件；
[0069]高电压隔室，该高电压隔室包括配置为使用危险的高电压功率的高电压部件；
[0070]隔板，该隔板配置为在物理上分离上述低电压部件和上述高电压部件；
[0071 ] 其中，该低电压隔室包括低电压电路，该高电压隔室包括与低电压电路电隔离的高电压电路。
[0072]方面2.根据方面I所述的HVAC电气系统电源封装系统，还包括:
[0073]透明屏障，该透明屏障被设置在低电压隔室和高电压隔室中至少一个的前面，其中所述透明屏障被配置为允许从上述总外壳的外部查看容纳在该低电压隔室和该高电压隔室中至少一个内的可视指示器。
[0074]方面3.根据方面1-2中任一项所述的HVAC电气系统电源封装系统，还包括:
[0075]变频驱动器(VFD)外壳，该VFD外壳包括位于变频驱动器外壳外表面上的状态指示器电路板，
[0076]可视指示器，上述可视指示器被设置在状态指示器电路板上，上述可视指示器配置为提供VFD操作和诊断信息。
[0077]方面4.根据方面1-3中任一项所述的HVAC电气系统电源封装系统，还包括:
[0078]发动机，该发动机被设置于高电压隔室中作为高电压部件；以及
[0079]变频驱动器，该变频驱动器配置为驱动上述发动机，该变频驱动器被设置于VFD外壳中，
[0080]其中，上述变频驱动器包括位于该变频驱动器的低电压侧的第一部分，和位于该变频驱动器的高电压侧的第二部分，该第一部分包括VFD低电压电路，该第二部分包括VFD高电压电路。
[0081]方面5.根据方面4所述的HVAC电气系统电源封装系统，还包括:
[0082]VFD控制处理器与通信装置，该VFD控制处理器与通信装置被设置在低电压隔室中，并被配置为向外部计算机提供上述变频驱动器的诊断信息。
[0083]方面6.根据方面4所述的HVAC电气系统电源封装系统，还包括:
[0084]非危险的低电压控制电路电源，该非危险的低电压控制电路电源被配置为在没有危险的高功率电压的情况下操作变频驱动器。
[0085]方面7.根据方面1-6中任一项所述的HVAC电气系统电源封装系统，还包括:
[0086]低电压电源，该低电压电源配置为当不存在危险的高电压时操作上述低电压部件。
[0087]方面8.根据方面1-7中任一项所述的HVAC电气系统电源封装系统，还包括:
[0088]控制装置，该控制装置被配置为提供诊断信息给位于HVAC电气系统电源封装系统外部的外部控制装置。
[0089]方面9.根据方面4所述的HVAC电气系统电源封装系统，还包括:
[0090]控制装置，该控制装置被配置为提供VFD操作和诊断信息给该VFD外部的外部控制装置。
[0091]方面10.根据方面4所述的HVAC电气系统电源封装系统，还包括:
[0092]非危险的低电压电源，该非危险的低电压电源被包括在上述第一部分；以及
[0093]控制装置，该控制装置配置为将来自非危险的低电压电源的非危险的低电压引导到变频驱动器，以驱动该VFD高电压电路。
[0094]方面11.根据方面4所述的HVAC电气系统电源封装系统，其特征在于，该变频驱动器中的VFD高电压电路与该变频驱动器中的VFD低电压电路是电隔离的。
[0095]方面12.—种用于总外壳内的供暖、通风和空调(HVAC)电气系统电源封装系统的变频驱动器(VFD)外壳，该VFD外壳包括:
[0096]变频驱动器VFD，该VFD包括:
[0097]低电压部分，该低电压部分位于该变频驱动器的低电压侧，该低电压部分包括VFD低电压电路；
[0098]高电压部分，该高电压部分位于该 变频驱动器的高电压侧，该高电压部分包括VFD尚电压电路；
[0099]VFD控制处理器与通信装置，该VFD控制处理器与通信装置被配置为提供变频驱动器的诊断信息，该VFD控制处理器与通信装置包括VFD低电压电路的一部分和VFD高电压电路的一部分，其中该VH)低电压电路的一部分与该VH)高电压电路的一部分电隔离。
[0100]方面13.根据方面12所述的变频驱动器外壳，其特征在于，所述变频驱动器包括低电压电源，该低电压电源被配置为当危险的高电压不存在时操作vro低电压电路。
[0101]方面14.根据方面12-13中任一项所述的变频驱动器外壳，其特征在于，该高电压部分配置为驱动发动机。
[0102]方面15.根据方面12-14中任一项所述的变频驱动器外壳，还包括:
[0103]状态指示器电路板，该状态指示器电路板被设置在VFD的外表面上，该状态指示器电路板包括状态指示灯，上述状态指示灯配置成指示变频驱动器操作和诊断信息。
[0104]方面16.—种用于总外壳内的供暖、通风和空调(HVAC)电气系统电源封装系统的变频驱动器(VFD)，该变频驱动器包括:
[0105]低电压部分，该低电压部分包括低电压控制电路部件，上述低电压控制电路部件被配置成操作于非危险的低电压电平；以及
[0106]高电压部分，该高电压部分包括高电压电路部件，上述高电压电路部件被配置成操作于危险的高电压电平；
[0107]其中，上述低电压控制电路部件与上述高电压电路部件电隔离。
[0108]方面17.根据方面16所述的变频驱动器，其特征在于，上述低电压控制电路部件是输入/输出模块、数字信号处理器模块、栅极驱动模块，以及识别模块中的至少一个。
[0109]方面18.根据方面16-17中任一项所述的变频驱动器，其特征在于，上述高电压电路部件是整流部、DC总线和逆变器部中的至少一个。
[0110]方面19.根据方面16-18中任一项所述的变频驱动器，其特征在于，上述非危险的低电压电平最大约24伏。
[0111]方面20.根据方面16-19中任一项所述的变频驱动器，其特征在于，上述危险的高电压电平是国家电气法规(NEC)I级电平电压。
[0112]方面21.根据方面16-20中任一项所述的变频驱动器，其特征在于，上述低电压部分包括总线指示器模块，该总线指示器模块被配置为指示所述高电压电路部件的电压电平。
[0113]方面22.根据方面21所述的变频驱动器，其特征在于，上述总线指示器模块包括指示器，该指示器被配置成当上述高电压电路部件的电压电平处于或低于最大低电压电平时向变频驱动器的服务提供者提供指示。
[0114]关于前面的描述，应当理解的是，可以在细节上对其进行修改，特别是在所使用的结构材料和各部件的形状、大小和布置等事项上，而不偏离本发明的范围。
[0115]需要说明的是，说明书和描述的实施例意欲被视为仅是示例性的，本发明真正的范围和精神由权利要求书的广泛含义所表示。
【主权项】
1.一种总外壳内的供暖、通风和空调(HVAC)电气系统电源封装系统包括: 低电压隔室，所述低电压隔室包括配置为使用非危险的低电压功率的低电压部件； 高电压隔室，所述高电压隔室包括配置为使用危险的高电压功率的高电压部件； 隔板，所述隔板配置为在物理上分离所述低电压部件和所述高电压部件； 其中，所述低电压隔室包括低电压电路，所述高电压隔室包括与所述低电压电路电隔离的高电压电路。2.根据权利要求1所述的HVAC电气系统电源封装系统，还包括: 透明屏障，所述透明屏障被设置在所述低电压隔室和所述高电压隔室中至少一个的前面，其中所述透明屏障被配置为允许从总外壳的外部查看容纳在所述低电压隔室和所述高电压隔室中至少一个内的可视指示器。3.根据权利要求1所述的HVAC电气系统电源封装系统，还包括: 变频驱动器(VFD)外壳，该变频驱动器外壳包括位于所述变频驱动器外壳外表面上的状态指示器电路板， 可视指示器，所述可视指示器被设置在所述状态指示器电路板上，所述可视指示器配置为提供变频驱动器操作和诊断信息。4.根据权利要求1所述的HVAC电气系统电源封装系统，还包括: 发动机，所述发动机被设置于所述高电压隔室中作为高电压部件；以及 变频驱动器，该变频驱动器配置为驱动所述发动机，该变频驱动器被设置于变频驱动器外壳中， 其中，所述变频驱动器包括位于所述变频驱动器的低电压侧的第一部分，和位于所述变频驱动器的高电压侧的第二部分，所述第一部分包括VFD低电压电路，所述第二部分包括VFD高电压电路。5.根据权利要求4所述的HVAC电气系统电源封装系统，还包括: VFD控制处理器与通信装置，该VFD控制处理器与通信装置被设置在所述低电压隔室中，并被配置为向外部计算机提供所述变频驱动器的诊断信息。6.根据权利要求4所述的HVAC电气系统电源封装系统，还包括: 非危险的低电压控制电路电源，该非危险的低电压控制电路电源被配置为在没有危险的高功率电压的情况下操作所述变频驱动器。7.根据权利要求1所述的HVAC电气系统电源封装系统，还包括: 低电压电源，该低电压电源被配置为当危险的高电压不存在时操作所述低电压部件。8.根据权利要求1所述的HVAC电气系统电源封装系统，还包括: 控制装置，该控制装置被配置为提供诊断信息给位于所述HVAC电气系统电源封装系统外部的外部控制装置。9.根据权利要求4所述的HVAC电气系统电源封装系统，还包括: 控制装置，该控制装置被配置为提供变频驱动器操作和诊断信息给所述变频驱动器外部的外部控制装置。10.根据权利要求4所述的HVAC电气系统电源封装系统，还包括: 非危险的低电压电源，该非危险的低电压电源被包括于所述第一部分；以及 控制装置，该控制装置配置为将来自所述非危险的低电压电源的非危险的低电压引导到所述变频驱动器，以驱动所述VFD高电压电路。11.根据权利要求4所述的HVAC电气系统电源封装系统，其特征在于，所述变频驱动器中的VFD高电压电路与所述变频驱动器中的VFD低电压电路是电隔离的。12.—种用于总外壳内的供暖，通风和空调(HVAC)电气系统电源封装系统的变频驱动器(VFD)外壳，该变频驱动器外壳包括: 变频驱动器，该变频驱动器包括: 低电压部分，所述低电压部分位于所述变频驱动器的低电压侧，所述低电压部分包括VTO低电压电路； 高电压部分，所述高电压部分位于所述变频驱动器的高电压侧，所述高电压部分包括VFD尚电压电路； VFD控制处理器与通信装置，该VFD控制处理器与通信装置被配置为提供所述变频驱动器的诊断信息，所述VFD控制处理器与通信装置包括所述VFD低电压电路的一部分和所述VFD高电压电路的一部分，其中所述VTO低电压电路的一部分与所述VFD高电压电路的一部分电隔离。13.根据权利要求12所述的变频驱动器外壳，其特征在于，所述变频驱动器包括低电压电源，该低电压电源被配置为当危险的高电压不存在时操作所述vro低电压电路。14.根据权利要求12所述的变频驱动器外壳，其特征在于，所述高电压部分配置为驱动发动机。15.根据权利要求12所述的变频驱动器外壳，还包括: 状态指示器电路板，该状态指示器电路板被设置在所述变频驱动器的外表面上，该状态指示器电路板包括状态指示灯，所述状态指示灯配置成指示变频驱动器操作和诊断信息。
【专利摘要】本申请提供了一种总外壳内的HVAC电气系统电源封装系统的各实施方式。该HVAC电气系统电源封装系统相比于传统封装系统提供了可维护性、安全性、可制造性，以及系统管理故障诊断报告增强功能，同时符合机构安全要求。本发明所公开的各实施方式还通过减少维修这些部件的延迟来降低设置于该HVAC电气系统电源封装系统内的各HVAC电气系统电源部件的设备和维修成本。因此，可以增加该HVAC系统的用户的正常运行时间。
【IPC分类】F24F3/00, F24F1/00, F24F1/20, F24F11/02
【公开号】CN104903654
【申请号】CN201380064172
【发明人】N·T·韦斯特, D·M·福伊, W·J·沃尔特斯
【申请人】特灵国际有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2013年10月8日
【公告号】US20150330659, WO2014058843A2, WO2014058843A3
【技术领域】
[0001]本发明所公开的实施方式一般涉及供暖，通风，空调(HVAC)系统。特别地，各实施方式涉及一种总外壳内的HVAC电气系统电源封装系统。
【背景技术】
[0002]HVAC系统通常包括压缩机，冷凝器，蒸发器和膨胀阀，构成制冷回路。HVAC系统还通常包括多个电气和机械部件(例如，电源，变频驱动器(VFD)，以及运行制冷回路的发动机)。HVAC系统的这些部件以及其它部件可能需要NEC (Nat1nal Electrical Code,美国国家电气法规)I级电压电平来正确地进行操作。这些电压电平对于装配和维修HVAC的部件时接触到这些电压电平的维修人员会有危害。
【发明内容】
[0003]本发明所公开的各实施方式一般涉及供暖、通风、空调(HVAC)系统。特别地，各实施方式涉及一种总外壳内的HVAC电气系统电源封装系统。
[0004]特别地，提供了一种总外壳内的HVAC电气系统电源封装系统，其中高电压部件与低电压部件由物理屏障隔离，并且连接上述低电压部件的电气线路与连接上述高电压部件的电气线路是电隔离的。
[0005]在本发明中描述的各实施方式相比于传统封装系统提供了可维护性、安全性可制造性，以及系统管理故障诊断报告增强功能，同时符合机构安全要求。本发明所公开的各实施方式还通过减少维修这些部件的延迟来降低设置于该HVAC电气系统电源封装系统内的各HVAC电气系统电源部件的设备和维修成本。因此，可以增加该HVAC系统的用户的正常运行时间。
[0006]在一些实施方式中，提供了用于HVAC系统的HVAC电气系统电源封装系统，该HVAC系统包括以可变速度操作的发动机以及为该发动机提供变频电压和电流的变频功率转换器。在一些实施方式中，该HVAC系统包括变频驱动器(VFD)。
[0007]在一些实施方式中，提供了第一方面，从而该总外壳内的HVAC电气系统电源封装系统包括NECl级和非危险的低电压电路的物理分区。并且，该HVAC电气系统电源封装系统被配置为防止维修人员接触到危险电压。
[0008]在一些实施方式中，提供了第二方面，从而该HVAC电气系统电源封装系统包括多个可视指示器(关于例如电源、关键信号等)，上述可视指示器提供了例如供维修人员使用的状态信息。
[0009]在一些实施方式中，提供了第三个方面，从而该HVAC电气系统电源封装系统包括透明屏障，以为容纳在该HVAC电气系统电源封装系统内的控制电子部件提供伴随的物理保护。在一些实施方式中，该透明屏障由塑料形成。
[0010]在一些实施方式中，提供了第四方面，从而该HVAC电气系统电源封装系统包括非危险的低电压控制电路电源，该非危险的低电压控制电路电源独立于该HVAC电气系统电源封装系统中的一个或多个其他电源。该非危险的低电压控制电路电源被配置成在操作该HVAC电气系统电源封装系统内的一个或多个控制电子电路时，在该HVAC电气系统电源封装系统的可维修位置中不存在危险电压(例如NECl级功率)。因此，维修人员在维修期间可以避免接触到危险电压电平。在一些实施方式中，该非危险的低电压控制电路电源可包括两个12V的电池，上述电池通过例如延长线连接到该HVAC电气系统电源封装系统内的一个或多个控制电子电路。
[0011]在一些实施方式中，提供了第五方面，从而独立的低电压电源可以用于在NEC I级线路电源不可用或不需要时，例如在维修期间，操作该HVAC电气系统电源封装系统内的一个或多个控制电子电路。在一些实施方式中，该独立的低电压电源可以是例如12V电池、笔记本电脑电源等。
[0012]在一些实施方式中，提供了第六方面，从而该HVAC电气系统电源封装系统内的控制装置被配置为向外部控制装置(例如，变频驱动器控制装置)提供诊断信息，从而在不对该变频驱动器隔室进行物理访问的情况下能够对例如变频驱动器操作进行维修诊断。在一些实施方式中，所述的HVAC电气系统电源封装系统包括操作员显示装置和维修工具装置，以向维修人员提供诊断信息。
[0013]在一些实施方式中，提供了第七方面，从而该HVAC电气系统电源封装系统内的控制装置被配置为向该变频驱动器外部的控制装置提供例如变频驱动器操作和诊断信息，从而在通过使用可视指示器对该VFD隔室进行物理访问的情况下能够对变频驱动器操作进行维修诊断。在一些实施方式中，上述可视指示器包括该VFD隔室上的灯，维修人员可以用来获取变频驱动器操作和诊断信息。
[0014]在一些实施方式中，提供了第八方面，从而该HVAC电气系统电源封装系统中的控制装置可以提供变频驱动器操作的次级过程，该次级过程从次级非危险的低电压电源向变频驱动器的美国国家电气法规(NEC) I级部分提供有限的电压和/或有限的能量，同时提供了对该变频驱动器的完全控制电路操作。在一些实施方式中，该次级非危险的低电压电源可以是独立的低电压电源或非危险的低电压控制电路电源。
[0015]在一些实施方式中，提供了第九方面，使得第一方面至第八方面中的每个方面可以被应用到完全组装或者部分组装的变频驱动器系统。因此，在确保维修人员免受例如危险电压的危害的同时，可以由维修人员进行维修和制造诊断测试以及对正确操作进行观察。
[0016]在一些实施方式中，所述HVAC电气系统电源封装系统提供了电气连接和电路分区，以符合非危险的低电压能量限制，同时提供上述变频驱动器控制电路的安全低电压操作，以为第一方面至第九方面提供支撑元素。
[0017]在一些实施方式中，所述HVAC电气系统电源封装系统在变频驱动器的框架外壳的外部提供金属氧化物压敏电阻(MOVs)，以在发生电源故障时方便维修并尽量减少对该HVAC电气系统电源封装系统内其他部件的损坏。
[0018]考虑到以下详细描述和附图，本发明的其他方面将变得显而易见。
【附图说明】
[0019]现在参考附图，其中相同的附图标记在全文中表示对应的部件。
[0020]图1示出了根据一个实施方式的HVAC电气系统电源封装系统的框图。
[0021]图2示出了根据一个实施方式的HVAC电气系统电源封装系统内的各部件的分层视图。
[0022]图3示出了根据另一个实施方式的HVAC电气系统电源封装系统内的各部件的框图。
[0023]图4示出了根据一个实施方式的HVAC电气系统电源封装系统的正视图。
[0024]图5示出了根据一个实施方式的变频驱动器外壳的立体图。
[0025]图6示出了根据一个实施方式的变频驱动器的电气示意图。
【具体实施方式】
[0026]本发明所公开的实施方式一般涉及供暖，通风，空调(HVAC)系统。特别地，各实施方式涉及一种总外壳内的HVAC电气系统电源封装系统。
[0027]参考形成本申请一部分的附图，并且在其中通过图示的方式示出各实施方式，在各实施方式中本申请所描述的方法和系统可以被实施。
[0028]虽然以下描述的各实施方式针对包括变频驱动器(VFD)的HVAC电气系统，但应当理解，也可以使用其它类型的发动机驱动器。同样，虽然以下描述的各实施方式针对的是制冷机系统，但应当理解，其它类型的空调系统，包括单一的HVAC系统，可以包括如本文所述的HVAC电气系统电源封装系统。
[0029]图1示出了根据一个实施方式的HVAC电气系统电源封装系统100的框图。HVAC电气系统电源封装系统100包括变频驱动器(VFD) 105、发动机110、外部监控计算机115、公用或线路电源120和外部低电压电源125。HVAC电气系统电源封装系统200配置成被设置在电子外壳内(未不出)。
[0030]虽然对于包括变频驱动器105的HVAC系统提供了 HVAC电气系统电源封装系统100，但是在其它实施方式中，也可以对于不包括变频驱动器的HVAC系统提供HVAC电气系统电源封装系统100。
[0031]在一些实施方式中，HVAC电气系统电源封装系统100的各部件(例如，变频驱动器105，发动机110，外部监控计算机115，公用或线路电源120，外部低电压电源125，等)可以完全地或部分地被组装。因此，在确保维修人员免受例如危险电压的伤害的同时，可以由维修人员进行维修和制造诊断测试以及对正确操作进行观察。
[0032]在一些实施方式中，公用或线路电源120被配置成在 标准操作期间向变频驱动器105提供NECl级电压。由公用或线路电源120供应的功率会在HVAC电气系统电源封装系统100内产生危险的电压电平。因此，当由公用或线路电源120供电时，HVAC电气系统电源封装系统100的一部分是不安全的。
[0033]在一些实施方式中，外部低电压电源125是非危险的低电压控制电路电源，独立于公用或线路电源120和低电压电源135。外部低电压电源125被配置为在HVAC电气系统电源封装系统100的可维修的位置中不存在危险电压(例如，来自公用或线路电源120的NECl级功率)的情况下，操作例如VFD控制处理器与通信装置130。因此，维修人员可以在维修期间避免接触到危险电压电平。在一些实施方式中，外部低电压电源125可以包括两个12V的电池，上述12V的电池通过例如延长线(未示出)连接到低电压电源135。
[0034]变频驱动器105包括低电压电源135和VFD控制处理器与通信装置130，低电压电源和高电压部分140。如图1所示，低电压电源135和VFD控制处理器与通信装置130的一部分被设置在高电压部分140中。公用或线路电源120和外部低电压电源125都连接到低电压电源135并为变频驱动器105提供功率。
[0035]在一些实施方式中，低电压电源135被配置成当来自公用或线路电源120的NECI级线路电源不可用或不需要时，例如在维修期间，操作例如VFD控制处理器与通信装置130。在一些实施方式中，低电压电源135可以是例如12V电池、笔记本电脑电源等。
[0036]发动机110连接到变频驱动器105的高电压部分140。变频驱动器105被配置成以可变速度操作所述发动机110，并向发动机110提供变频电压和电流。
[0037]外部监控计算机115连接到VFD控制处理器与通信装置130。在一些实施方式中，VFD控制处理器与通信装置130被配置为向外部监控计算机115提供诊断信息，使得在不对变频驱动器105进行物理访问的情况下能够对例如变频驱动器操作进行维修诊断。在一些实施方式中，HVAC电气系统电源封装系统100包括操作员显示装置(未示出)和维修工具装置(未示出)，以提供诊断信息给维修人员。
[0038]在一些实施方式中，VFD控制处理器与通信装置130被配置成向外部监控计算机115提供例如变频驱动器操作和诊断信息，使得在通过使用视觉指示器(未示出)对变频驱动器105进行物理访问的情况下能够对变频驱动器操作进行维修诊断。在一些实施方式中，视觉指示器包括变频驱动器105的壳体(未示出)的外表面上的灯，维修人员可以用来获得变频驱动器操作和诊断信息。
[0039]在一些实施方式中，VFD控制处理器与通信装置130可以提供变频驱动器操作的次级过程，该次级过程从低电压电源135或者外部低电压电源125向变频驱动器105的高电压部分140提供有限的电压和/或有限的能量，同时通过VFD控制处理器与通信装置130提供对变频驱动器105的完全控制。
[0040]在一些实施方式中，HVAC电气系统电源封装系统200在变频驱动器105外部提供金属氧化物压敏电阻(MOVs)(未不出)，以在出现电源故障时方便维修和尽量减少对HVAC电气系统电源封装系统100内其它部件的损害。
[0041]在一些实施方式中，HVAC电气系统电源封装系统100提供电气连接和电路分区，以符合非危险的低电压能量限制，同时提供变频驱动器105的安全低电压操作。
[0042]图2示出了根据一个实施方式的HVAC电气系统电源封装系统200内各部件的分层视图。该分层视图说明了 HVAC电气系统电源封装系统200内的各部件是如何被安排以避免维修人员接触到危险电压水平。HVAC电气系统电源封装系统200包括透明阻挡层205，该透明阻挡层205最靠近于维修人员将接近HVAC电气系统电源封装系统200内各部件的地方。透明阻挡层205的后面是安全低电压电平与指示器层210。在安全低电压电平与指示器层210的后面是I级电平层215，该I级电平层215可以包括操作于危险电压电平的各部件。I级电平层215的后面是冷却电平层220，该冷却电平层220远离维修人员接近HVAC电气系统电源封装系统200的地方。
[0043]在一些实施方式中，透明阻挡层205包括透明屏障(未示出)，其被配置成为容纳于HVAC电气系统电源封装系统200内的控制电子部件提供伴随的物理保护。在一些实施方式中，透明屏障由塑料形成。
[0044]在一些实施方式中，提供了第三方面使得HVAC电气系统电源封装系统包括透明屏障以为容纳于HVAC电气系统电源封装系统内的控制电子部件提供伴随的物理保护。在一些实施方式中，透明屏障由塑料形成。
[0045]在一些实施方式中，HVAC电气系统电源封装系统200包括在I级电平层215和安全低电压电平与指示器层210之间的物理分区(未示出)。该物理分区被配置为防止维修人员接触到可能位于I级电平层215的危险电压。
[0046]在一些实施方式中，安全低电压电平与指示器层210可以包括关于例如电源、关键信号等等的一个或多个可视指示器(未示出)，上述可视指示器提供例如由维修人员使用的状态信息。
[0047]图3示出了根据另一个实施方式的HVAC电气系统电源封装系统300内的各部件的框图。HVAC电气系统电源封装系统300包括透明屏障305，该透明屏障305分隔高电压侧330和低电压侧335。HVAC电气系统电源封装系统300还包括变压器310、变频驱动器315、发动机320和外部低电压电源325。
[0048]高电压侧330会使维修人员接触到例如对维修人员有危害的NEC I级电压电平。配置低电压侧335使得维修人员仅接触到非危险电压电平。在一些实施方式中，NECl级电平电压可以是超过约50伏的电压电平，非危险电压电平可以是低于约50伏的电压电平。
[0049]透明屏障305被配置成为容纳于HVAC电气系统电源封装系统300的控制电子部件提供伴随的物理保护。透明屏障305也被配置为允许维修人员接近HVAC电气系统电源封装系统300内低电压侧335的各部件，而不接触到来自高电压侧330上的各部件的危险电压电平。在一些实施方式中，透明屏障305由塑料形成。透明屏障305也被配置为允许维修人员从低电压侧335查看多个可视指示器，上述可视指示器位于高电压侧330的各部件上并且向维修人员提供状态信息(关于例如电源、关键信号等)。
[0050]如图3所示，变频驱动器315包括位于HVAC电气系统电源封装系统300的低电压侧335的第一部分340，和位于HVAC电气系统电源封装系统300的高电压侧330的第二部分345。变频驱动器315的第一部分340可以连接到外部监控计算机350，并且被配置为从变压器310或外部电源325接收低电压功率。第二部分345被连接到发动机320，并且被配置为从高电压电源(未示出)接收高电压功率。
[0051]在一些实施方式中，第一部分340包括VFD控制处理器与通信装置(例如图1中的VFD控制处理器与通信装置130)，其被配置为向外部监控计算机350提供诊断信息，使得维修人员能够在不对变频驱动器105进行物理访问的情况下获得例如变频驱动器操作的维修诊断信息。
[0052]在一些实施方式中，第二部分345可以包括变频电源转换器，其被配置为从高电压电源(未示出)接收高电压功率以及向发动机320提供变频电压和电流。向发动机320提供的变频电压和电流可能会危害接触到这些电压和电流的维修人员。
[0053]发动机320被布置在HVAC电气系统电源封装系统300的高电压侧330并且被配置为基于由变频驱动器315的第二部分345供应的变频电压和电流以可变速度运转。
[0054]变压器310位于HVAC电气系统电源封装系统300的低电压侧335上，并被配置成从高电压电源接收高电压功率以及将高电压功率转换成低电压功率。变压器310连接到变频驱动器315的第一部分340，并且被配置为向第一部分340提供低电压功率。
[0055]外部电源325被设置在HVAC电气系统电源封装系统300的低电压侧335上，并被配置为向变频驱动器315的第一部分340提供低电压功率。在一些实施方式中，外部电源325是独立于公用或线路电源的非危险的低电压控制电路电源。外部电源325被配置成操作例如VFD控制处理器与通信装置(未示出)，该VFD控制处理器与通信 装置位于HVAC电气系统电源封装系统300的可维修位置中的变频驱动器310的第一部分340。因此，维修人员可以在维修期间避免接触到危险电压电平。在一些实施方式中，外部电源325可以包括两个12V电池，上述电池通过例如延长线(未示出)连接到变频驱动器315的第一部分340。
[0056]图4示出了根据一个实施方式的HVAC电气系统电源封装系统400的正视图。HVAC电气系统电源封装系统400包括低电压隔室402、第一高电压隔室410和第二高电压隔室420。
[0057]低电压隔室402中的各部件与第一高电压隔室410中的各部件经由第一隔板405在物理上分离。第一高电压隔室410中的各部件与第二高电压隔室420中的各部件不必在物理上分离，但如果用户和维修人员需要的话也可以分离。第一隔板405允许维修人员接近低电压隔室402中的各部件而不接触到例如在第一和第二高电压隔室410，420中各部件所使用的NECl级电压电平。因此，低电压隔室402被配置成使得维修人员仅接触到非危险电压电平。
[0058]在低电压隔室402和第一、第二高电压隔室410、420的前面设有透明屏障425。透明屏障425被配置成为容纳于HVAC电气系统电源封装系统400内的控制电子部件提供伴随的物理保护。在一些实施方式中，透明屏障425由塑料形成。透明屏障425也被配置为允许维修人员查看多个可视指示器，上述可视指示器被容纳于第一和第二高电压隔室410，420中，并向维修人员提供状态信息(关于例如电源、关键信号等)。
[0059]第一和第二高电压隔室410，420每一个都容有VFD外壳430。在每个所述VFD外壳430的外表面上都设置有状态指示器电路板435 ο状态指示器电路板435每一个都被配置为通过使用可视指示器向维修人员提供例如VFD操作和诊断信息。在一些实施方式中，可视指示器包括位于状态指示器电路板430上的一个或多个灯，维修人员可以用来获得VFD操作和诊断信息。因此，维修人员可以获得提供于VFD外壳中的变频驱动器(未示出)的诊断信息，而不接触到危险的电压电平。
[0060]图5示出了根据一个实施方式的VFD外壳500的立体图。VFD外壳500被配置为容纳有变频驱动器(未示出)。状态指示器电路板510被设置在VFD外壳500的外表面505上。状态指示器电路板510包括状态指示灯515，上述状态指示灯515被配置为向维修人员指示VFD操作和诊断信息。
[0061]图6示出了根据一个实施方式的变频驱动器600的电气示意图。变频驱动器600包括低电压部分605和高电压部分610。低电压部分605包括用于控制变频驱动器600操作的控制电路部件，控制电路部件包括输入/输出模块612、数字信号处理器模块614、栅极驱动模块616、识别模块618和总线指不器模块620。输入/输出模块612、数字信号处理器模块614、栅极驱动模块616和识别模块618都配置为在非危险电压电平下操作。在一些实施方式中，非危险的低电压电平最大可以约为24伏。
[0062]高电压部分610包括高功率电路部件，高功率电路部件包括整流部622、直流总线624和逆变器部626，并都配置在危险的高电压电平(例如，NEC I级电平电压)下进行操作。
[0063]输入/输出模块612连接到数字信号处理器模块614，且被配置成接收变频驱动器600外部的数字输入以及和向变频驱动器600外部发送数字输出。数字信号处理器模块614连接到输入/输出模块612和栅极驱动模块616。栅极驱动模块616连接到数字信号处理器模块614、识别模块618、整流部622和逆变器部624。
[0064]总线指示器模块620被配置为指示高电压部分610中的各高电压部件的电压电平。因此，总线指示器模块620有时会具有危险的高电压电平。在图6所示的实施方式中，总线指示器模块620连接到DC总线624。总线指示器模块620包括指示器630 (例如灯)，指示器630被配置成当设置于高电压部分610中的高功率电路部件的电压电平处于或低于某个低电压电平时向变频驱动器600的服务提供者提供指示。因此，当操作变频驱动器600和用变频驱动器600工作安全时，变频驱动器600可以指示服务提供者。
[0065]各方而:
[0066]应该指出，方面1-11、12_15和16_22中的任意方面可以相结合。
[0067]方面1.一种总外壳内的供暖、通风和空调(HVAC)电气系统电源封装系统包括:
[0068]低电压隔室，该低电压隔室包括配置为使用非危险的低电压功率的低电压部件；
[0069]高电压隔室，该高电压隔室包括配置为使用危险的高电压功率的高电压部件；
[0070]隔板，该隔板配置为在物理上分离上述低电压部件和上述高电压部件；
[0071 ] 其中，该低电压隔室包括低电压电路，该高电压隔室包括与低电压电路电隔离的高电压电路。
[0072]方面2.根据方面I所述的HVAC电气系统电源封装系统，还包括:
[0073]透明屏障，该透明屏障被设置在低电压隔室和高电压隔室中至少一个的前面，其中所述透明屏障被配置为允许从上述总外壳的外部查看容纳在该低电压隔室和该高电压隔室中至少一个内的可视指示器。
[0074]方面3.根据方面1-2中任一项所述的HVAC电气系统电源封装系统，还包括:
[0075]变频驱动器(VFD)外壳，该VFD外壳包括位于变频驱动器外壳外表面上的状态指示器电路板，
[0076]可视指示器，上述可视指示器被设置在状态指示器电路板上，上述可视指示器配置为提供VFD操作和诊断信息。
[0077]方面4.根据方面1-3中任一项所述的HVAC电气系统电源封装系统，还包括:
[0078]发动机，该发动机被设置于高电压隔室中作为高电压部件；以及
[0079]变频驱动器，该变频驱动器配置为驱动上述发动机，该变频驱动器被设置于VFD外壳中，
[0080]其中，上述变频驱动器包括位于该变频驱动器的低电压侧的第一部分，和位于该变频驱动器的高电压侧的第二部分，该第一部分包括VFD低电压电路，该第二部分包括VFD高电压电路。
[0081]方面5.根据方面4所述的HVAC电气系统电源封装系统，还包括:
[0082]VFD控制处理器与通信装置，该VFD控制处理器与通信装置被设置在低电压隔室中，并被配置为向外部计算机提供上述变频驱动器的诊断信息。
[0083]方面6.根据方面4所述的HVAC电气系统电源封装系统，还包括:
[0084]非危险的低电压控制电路电源，该非危险的低电压控制电路电源被配置为在没有危险的高功率电压的情况下操作变频驱动器。
[0085]方面7.根据方面1-6中任一项所述的HVAC电气系统电源封装系统，还包括:
[0086]低电压电源，该低电压电源配置为当不存在危险的高电压时操作上述低电压部件。
[0087]方面8.根据方面1-7中任一项所述的HVAC电气系统电源封装系统，还包括:
[0088]控制装置，该控制装置被配置为提供诊断信息给位于HVAC电气系统电源封装系统外部的外部控制装置。
[0089]方面9.根据方面4所述的HVAC电气系统电源封装系统，还包括:
[0090]控制装置，该控制装置被配置为提供VFD操作和诊断信息给该VFD外部的外部控制装置。
[0091]方面10.根据方面4所述的HVAC电气系统电源封装系统，还包括:
[0092]非危险的低电压电源，该非危险的低电压电源被包括在上述第一部分；以及
[0093]控制装置，该控制装置配置为将来自非危险的低电压电源的非危险的低电压引导到变频驱动器，以驱动该VFD高电压电路。
[0094]方面11.根据方面4所述的HVAC电气系统电源封装系统，其特征在于，该变频驱动器中的VFD高电压电路与该变频驱动器中的VFD低电压电路是电隔离的。
[0095]方面12.—种用于总外壳内的供暖、通风和空调(HVAC)电气系统电源封装系统的变频驱动器(VFD)外壳，该VFD外壳包括:
[0096]变频驱动器VFD，该VFD包括:
[0097]低电压部分，该低电压部分位于该变频驱动器的低电压侧，该低电压部分包括VFD低电压电路；
[0098]高电压部分，该高电压部分位于该 变频驱动器的高电压侧，该高电压部分包括VFD尚电压电路；
[0099]VFD控制处理器与通信装置，该VFD控制处理器与通信装置被配置为提供变频驱动器的诊断信息，该VFD控制处理器与通信装置包括VFD低电压电路的一部分和VFD高电压电路的一部分，其中该VH)低电压电路的一部分与该VH)高电压电路的一部分电隔离。
[0100]方面13.根据方面12所述的变频驱动器外壳，其特征在于，所述变频驱动器包括低电压电源，该低电压电源被配置为当危险的高电压不存在时操作vro低电压电路。
[0101]方面14.根据方面12-13中任一项所述的变频驱动器外壳，其特征在于，该高电压部分配置为驱动发动机。
[0102]方面15.根据方面12-14中任一项所述的变频驱动器外壳，还包括:
[0103]状态指示器电路板，该状态指示器电路板被设置在VFD的外表面上，该状态指示器电路板包括状态指示灯，上述状态指示灯配置成指示变频驱动器操作和诊断信息。
[0104]方面16.—种用于总外壳内的供暖、通风和空调(HVAC)电气系统电源封装系统的变频驱动器(VFD)，该变频驱动器包括:
[0105]低电压部分，该低电压部分包括低电压控制电路部件，上述低电压控制电路部件被配置成操作于非危险的低电压电平；以及
[0106]高电压部分，该高电压部分包括高电压电路部件，上述高电压电路部件被配置成操作于危险的高电压电平；
[0107]其中，上述低电压控制电路部件与上述高电压电路部件电隔离。
[0108]方面17.根据方面16所述的变频驱动器，其特征在于，上述低电压控制电路部件是输入/输出模块、数字信号处理器模块、栅极驱动模块，以及识别模块中的至少一个。
[0109]方面18.根据方面16-17中任一项所述的变频驱动器，其特征在于，上述高电压电路部件是整流部、DC总线和逆变器部中的至少一个。
[0110]方面19.根据方面16-18中任一项所述的变频驱动器，其特征在于，上述非危险的低电压电平最大约24伏。
[0111]方面20.根据方面16-19中任一项所述的变频驱动器，其特征在于，上述危险的高电压电平是国家电气法规(NEC)I级电平电压。
[0112]方面21.根据方面16-20中任一项所述的变频驱动器，其特征在于，上述低电压部分包括总线指示器模块，该总线指示器模块被配置为指示所述高电压电路部件的电压电平。
[0113]方面22.根据方面21所述的变频驱动器，其特征在于，上述总线指示器模块包括指示器，该指示器被配置成当上述高电压电路部件的电压电平处于或低于最大低电压电平时向变频驱动器的服务提供者提供指示。
[0114]关于前面的描述，应当理解的是，可以在细节上对其进行修改，特别是在所使用的结构材料和各部件的形状、大小和布置等事项上，而不偏离本发明的范围。
[0115]需要说明的是，说明书和描述的实施例意欲被视为仅是示例性的，本发明真正的范围和精神由权利要求书的广泛含义所表示。
【主权项】
1.一种总外壳内的供暖、通风和空调(HVAC)电气系统电源封装系统包括: 低电压隔室，所述低电压隔室包括配置为使用非危险的低电压功率的低电压部件； 高电压隔室，所述高电压隔室包括配置为使用危险的高电压功率的高电压部件； 隔板，所述隔板配置为在物理上分离所述低电压部件和所述高电压部件； 其中，所述低电压隔室包括低电压电路，所述高电压隔室包括与所述低电压电路电隔离的高电压电路。2.根据权利要求1所述的HVAC电气系统电源封装系统，还包括: 透明屏障，所述透明屏障被设置在所述低电压隔室和所述高电压隔室中至少一个的前面，其中所述透明屏障被配置为允许从总外壳的外部查看容纳在所述低电压隔室和所述高电压隔室中至少一个内的可视指示器。3.根据权利要求1所述的HVAC电气系统电源封装系统，还包括: 变频驱动器(VFD)外壳，该变频驱动器外壳包括位于所述变频驱动器外壳外表面上的状态指示器电路板， 可视指示器，所述可视指示器被设置在所述状态指示器电路板上，所述可视指示器配置为提供变频驱动器操作和诊断信息。4.根据权利要求1所述的HVAC电气系统电源封装系统，还包括: 发动机，所述发动机被设置于所述高电压隔室中作为高电压部件；以及 变频驱动器，该变频驱动器配置为驱动所述发动机，该变频驱动器被设置于变频驱动器外壳中， 其中，所述变频驱动器包括位于所述变频驱动器的低电压侧的第一部分，和位于所述变频驱动器的高电压侧的第二部分，所述第一部分包括VFD低电压电路，所述第二部分包括VFD高电压电路。5.根据权利要求4所述的HVAC电气系统电源封装系统，还包括: VFD控制处理器与通信装置，该VFD控制处理器与通信装置被设置在所述低电压隔室中，并被配置为向外部计算机提供所述变频驱动器的诊断信息。6.根据权利要求4所述的HVAC电气系统电源封装系统，还包括: 非危险的低电压控制电路电源，该非危险的低电压控制电路电源被配置为在没有危险的高功率电压的情况下操作所述变频驱动器。7.根据权利要求1所述的HVAC电气系统电源封装系统，还包括: 低电压电源，该低电压电源被配置为当危险的高电压不存在时操作所述低电压部件。8.根据权利要求1所述的HVAC电气系统电源封装系统，还包括: 控制装置，该控制装置被配置为提供诊断信息给位于所述HVAC电气系统电源封装系统外部的外部控制装置。9.根据权利要求4所述的HVAC电气系统电源封装系统，还包括: 控制装置，该控制装置被配置为提供变频驱动器操作和诊断信息给所述变频驱动器外部的外部控制装置。10.根据权利要求4所述的HVAC电气系统电源封装系统，还包括: 非危险的低电压电源，该非危险的低电压电源被包括于所述第一部分；以及 控制装置，该控制装置配置为将来自所述非危险的低电压电源的非危险的低电压引导到所述变频驱动器，以驱动所述VFD高电压电路。11.根据权利要求4所述的HVAC电气系统电源封装系统，其特征在于，所述变频驱动器中的VFD高电压电路与所述变频驱动器中的VFD低电压电路是电隔离的。12.—种用于总外壳内的供暖，通风和空调(HVAC)电气系统电源封装系统的变频驱动器(VFD)外壳，该变频驱动器外壳包括: 变频驱动器，该变频驱动器包括: 低电压部分，所述低电压部分位于所述变频驱动器的低电压侧，所述低电压部分包括VTO低电压电路； 高电压部分，所述高电压部分位于所述变频驱动器的高电压侧，所述高电压部分包括VFD尚电压电路； VFD控制处理器与通信装置，该VFD控制处理器与通信装置被配置为提供所述变频驱动器的诊断信息，所述VFD控制处理器与通信装置包括所述VFD低电压电路的一部分和所述VFD高电压电路的一部分，其中所述VTO低电压电路的一部分与所述VFD高电压电路的一部分电隔离。13.根据权利要求12所述的变频驱动器外壳，其特征在于，所述变频驱动器包括低电压电源，该低电压电源被配置为当危险的高电压不存在时操作所述vro低电压电路。14.根据权利要求12所述的变频驱动器外壳，其特征在于，所述高电压部分配置为驱动发动机。15.根据权利要求12所述的变频驱动器外壳，还包括: 状态指示器电路板，该状态指示器电路板被设置在所述变频驱动器的外表面上，该状态指示器电路板包括状态指示灯，所述状态指示灯配置成指示变频驱动器操作和诊断信息。
【专利摘要】本申请提供了一种总外壳内的HVAC电气系统电源封装系统的各实施方式。该HVAC电气系统电源封装系统相比于传统封装系统提供了可维护性、安全性、可制造性，以及系统管理故障诊断报告增强功能，同时符合机构安全要求。本发明所公开的各实施方式还通过减少维修这些部件的延迟来降低设置于该HVAC电气系统电源封装系统内的各HVAC电气系统电源部件的设备和维修成本。因此，可以增加该HVAC系统的用户的正常运行时间。
【IPC分类】F24F3/00, F24F1/00, F24F1/20, F24F11/02
【公开号】CN104903654
【申请号】CN201380064172
【发明人】N·T·韦斯特, D·M·福伊, W·J·沃尔特斯
【申请人】特灵国际有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2013年10月8日
【公告号】US20150330659, WO2014058843A2, WO2014058843A3
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