專利名稱：用于估計、管理和診斷電動機(jī)參數(shù)的控制器和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開涉及電動機(jī)控制系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
在此提供的背景技術(shù)說明用于一般地呈現(xiàn)本公開的背景的目的。在本背景技木部分中描述的當(dāng)前提名的發(fā)明人的工作以及不合適作為在提交時的現(xiàn)有技術(shù)的說明的方面既不明確地也不隱含地被承認(rèn)為相對于本公開的現(xiàn)有技木。在包括但是不限于加熱、通風(fēng)和空氣調(diào)節(jié)(HVAC)系統(tǒng)的各種各樣的エ業(yè)和居住應(yīng)用中使用電動機(jī)。僅舉例而言，電動機(jī)可以驅(qū)動在HVAC系統(tǒng)中的壓縮機(jī)。也可以在HVAC 系統(tǒng)中實現(xiàn)ー個或更多個另外的電動機(jī)。僅舉例而言，HVAC系統(tǒng)可以包括驅(qū)動與冷凝器相關(guān)聯(lián)的風(fēng)扇的另ー個電動機(jī)?？梢栽贖VAC系統(tǒng)中包括另ー個電動機(jī)，以驅(qū)動與蒸發(fā)器相關(guān)聯(lián)的風(fēng)扇。功率因數(shù)是在電路中的電流和電壓之間的關(guān)系或與存儲和向電源返回能量作比較而言電路如何有效地使用有效功率的指示器。功率因數(shù)可以被表達(dá)為在0和1之間的值。 電路的實際有效功率的使用除以由電路拉出(draw)的總的伏安會隨著功率因數(shù)接近1而増大。在不同實現(xiàn)方式中，可以實現(xiàn)功率因數(shù)校正(PFC)系統(tǒng)。PFC系統(tǒng)通常運(yùn)行以將電路的功率因數(shù)向1増大，由此與電路存儲和向電源返回的無功功率的數(shù)量作比較而言提高電路的有效功率的使用。

發(fā)明內(nèi)容
—種電動機(jī)控制系統(tǒng)包括控制模塊、開關(guān)模塊和濾波模塊。控制模塊基于扭矩需求來控制用于操作電動機(jī)的輸出電壓。開關(guān)模塊生成用于逆變器的開關(guān)信號，所述逆變器用于驅(qū)動所述電動機(jī)。所述開關(guān)模塊基于所述輸出電壓來生成所述開關(guān)信號。所述開關(guān)模塊根據(jù)基于所述輸出電壓、最大占空比以及向所述逆變器提供電カ的直流(DC)總線的電壓的比較來生成電壓失調(diào)(OOV)信號。濾波模塊通過對所述OOV信號濾波來生成OOV量。 所述控制模塊基于所述OOV量選擇性地限制所述扭矩需求。在其他特征中，電動機(jī)控制系統(tǒng)還包括速度控制模塊。速度控制模塊基于命令速度來生成扭矩需求并基于所述OOV量選擇性地暫停增大所述扭矩需求。在又一些特征中，所述速度控制模塊在所述OOV量大于預(yù)定閾值的情況下暫停增大所述扭矩需求。在再一些特征中，所述控制模塊還包括扭矩映射模塊。所述扭矩映射模塊將所述扭矩需求映射到電流需求，基于電流上限值選擇性地限制所述電流需求，并在限制所述電流需求之時設(shè)置限制信號。在設(shè)置了所述限制信號的情況下，所述速度控制模塊暫停増大所述扭矩需求。在又一些特征中，電動機(jī)控制系統(tǒng)還包括速度控制模塊。所述速度控制模塊基于受限制的命令速度來生成所述扭矩需求并通過將命令速度減去預(yù)定增益與所述OOV量之積來生成所述受限制的命令速度。在其他特征中，所述控制模塊還包括電流控制模塊，所述電流控制模塊基于所述扭矩需求生成電壓命令。所述輸出電壓是基于所述電壓命令計算出的。所述電流控制模塊基于所述OOV信號選擇性地暫停增大所述電壓命令之一。在又一些特征中，所述電壓命令包括q軸電壓命令和d軸電壓命令。所述電流控制模塊基于所述OOV信號選擇性地僅暫停增大所述q軸電壓命令。在又一些特征中，電動機(jī)控制系統(tǒng)還包括d軸注入模塊。所述d軸注入模塊基于所述OOV量調(diào)整d軸電流需。所述控制模塊基于q軸電流需求和所述d軸電流需求來確定所述輸出電壓。所述q軸電流需求是基于所述扭矩需求的。在又一些特征中，所述開關(guān)模塊基于將所述輸出電壓除以所述DC總線電壓來生成占空比值，并基于以下兩項的比較來生成所述OOV信號最大占空比，以及所述占空比值兩兩之間的最大差值。在其他特征中，所述開關(guān)模塊基于以下兩項的比較來生成所述OOV信號可用電壓，以及所述輸出電壓兩兩之間的最大差值。所述可用電壓等于所述DC總線電壓乘以所述最大占空百分比。ー種方法，包括基于扭矩需求來控制用于操作電動機(jī)的輸出電壓；基于所述輸出電壓生成用于逆變器的開關(guān)信號，所述逆變器驅(qū)動所述電動機(jī)；根據(jù)基于所述輸出電壓、 最大占空比以及向所述逆變器提供電カ的直流(DC)總線的電壓的比較來生成電壓失調(diào) (OOV)信號；通過對所述OOV信號濾波來生成OOV量；以及基于所述OOV量選擇性地限制所述扭矩需求。在其他特征中，該方法還包括基于命令速度來生成所述扭矩需求；在所述OOV量大于預(yù)定閾值的情況下暫停增大所述扭矩需求。在又一些特征中，該方法還包括將所述扭矩需求映射到電流需求；基于電流上限值選擇性地限制所述電流需求；在限制所述電流需求之時設(shè)置限制信號；以及在設(shè)置了所述限制信號的情況下暫停增大所述扭矩需求。在其他特征中，該方法還包括通過將命令速度減去預(yù)定增益與所述OOV量之積來生成受限制的命令速度；以及基于所述受限制的命令速度來生成所述扭矩需求。在又一些特征中，該方法還包括基于所述扭矩需求生成電壓命令，其中所述輸出電壓是基于所述電壓命令計算出的，以及基于所述OOV信號選擇性地暫停增大所述電壓命令之一。在其他特征中，所述電壓命令包括q軸電壓命令和d軸電壓命令，所述方法還包括基于所述OOV信號選擇性地僅暫停增大所述q軸電壓命令。在有一些特征中，該方法還包括基于所述扭矩需求來確定q軸電流需求；基于所述OOV量調(diào)整d軸電流需求；以及基于所述q軸電流需求和所述d軸電流需求來確定所述輸出電壓。在其他特征中，該方法還包括基于所述輸出電壓除以所述DC總線電壓來生成占空比值；以及基于以下兩項的比較來生成所述OOV信號所述最大占空比，以及所述占空比值兩兩之間的最大差值。在又一些特征中，該方法還包括基于所述DC總線電壓乘以所述最大占空比來確定可用電壓；以及基于以下兩項的比較來生成所述OOV信號所述可用電壓，以及所述輸出電壓兩兩之間的最大差值。ー種方法，包括基于命令速度來生成扭矩需求；將所述扭矩需求映射到q軸電流需求；基于電流上限值和d軸電流需求來選擇性地限制所述q軸電流需求；在限制所述q 軸電流需求之時設(shè)置限制信號；分別基于所述q軸電流需求和所述d軸電流需求來生成q 軸電壓命令和d軸電壓命令；以及基于所述電壓命令來確定分別用于操作電動機(jī)的第一繞組、第二繞組和第三繞組的第一輸出電壓、第二輸出電壓和第三輸出電壓；基于將所述第一輸出電壓、所述第二輸出電壓和所述第三輸出電壓分別除以直流(DC)總線的電壓來確定第一占空比值、第二占空比值和第三占空比值，其中所述DC總線將電カ提供到驅(qū)動所述電動機(jī)的逆變器；基于所述占空比值來生成用于所述逆變器的開關(guān)信號；在所述占空比值中的至少ー個占空比值大于最大占空比的情況下將電壓失調(diào)(OOV)信號設(shè)置為一，否則將所述OOV信號設(shè)置為零；基于所述OOV信號的加權(quán)移動平均生成OOV量；在所述OOV量大于預(yù)定閾值的情況下暫停增大所述扭矩需求；在設(shè)置了所述限制信號的情況下暫停增大所述扭矩需求；基于所述OOV量調(diào)整所述d軸電流需求；以及在所述OOV信號被設(shè)置為一的情況下僅暫停增大所述q軸電壓命令。通過以下提供的詳細(xì)描述，本公開文件的其他適用領(lǐng)域?qū)⒆兊妹黠@。應(yīng)當(dāng)明白，詳細(xì)說明和具體示例意欲僅用于說明的目的，并且不意欲限制本公開文件的范圍。


通過詳細(xì)說明和附圖，變得更全面地明白本公開，在附圖中圖1是示例制冷系統(tǒng)的功能框圖；圖2是示例驅(qū)動控制器和示例壓縮機(jī)的功能框圖；圖3a_3c是示例功率因數(shù)校正(PFC)模塊的簡化示意圖；圖4a4c是示例逆變電源模塊和示例電動機(jī)的簡化示意圖；圖5是根據(jù)跟公開文件的電動機(jī)控制模塊的功能框圖；圖6是根據(jù)本公開文件的電壓失調(diào)(out-of-volts，00V)模塊的功能框圖；以及圖7示出了根據(jù)本公開文件的用于控制在OOV狀態(tài)下的系統(tǒng)的方法。
具體實施例方式下面的描述在本質(zhì)上僅是說明性的，并且絕不意欲限制本公開、其應(yīng)用或使用。為了清楚的目的，在附圖使用相同的附圖標(biāo)號來識別類似的元件。在此使用的短語A、B和C 的至少ー個應(yīng)當(dāng)被解釋為使用非排他邏輯或來表示邏輯(A或B或C)。應(yīng)當(dāng)明白，在不改變本公開文件的原理的情況下，可以以不同的順序來執(zhí)行在方法內(nèi)的步驟。在此使用的術(shù)語模塊可以指的是下述內(nèi)容、下述內(nèi)容的一部分或包括下述內(nèi)容專用集成電路(ASIC)；電子電路；組合邏輯電路；現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)；執(zhí)行代碼的處理器(共享、專用或組)；提供所述功能的其他適當(dāng)?shù)牟考?；或上面的ー些或全部的組合， 諸如在片上系統(tǒng)中。術(shù)語模塊可以包括存儲由處理器執(zhí)行的代碼的存儲器(共享、專用或組)。上面使用的術(shù)語代碼可以包括軟件、固件和/或微碼，并且可以指的是程序、例程、函數(shù)、類和/或?qū)ο蟆Ｉ厦媸褂玫男g(shù)語共享表示可以使用單個(共享)處理器來執(zhí)行來自多個模塊的ー些或全部代碼。另外，可以通過單個(共享)存儲器來存儲來自多個模塊的ー些或全部代碼。上面使用的術(shù)語組表示可以使用一組處理器來執(zhí)行來自單個模塊的一些或全部代碼。另外，可以使用一組存儲器來存儲來自單個模塊的ー些或全部代碼。可以通過由一個或更多個處理器執(zhí)行的一個或更多個計算機(jī)程序來實現(xiàn)在此所述的設(shè)備和方法。計算機(jī)程序包括在非暫時有形計算機(jī)可讀介質(zhì)上存儲的處理器可執(zhí)行指令。計算機(jī)程序也可以包括存儲的數(shù)據(jù)。非暫時有形計算機(jī)可讀介質(zhì)的非限定性示例是非易失性存儲器、磁存儲器和光學(xué)存儲器?，F(xiàn)在參考圖1，呈現(xiàn)了制冷系統(tǒng)100的功能框圖。制冷系統(tǒng)100可以包括壓縮機(jī) 102、冷凝器104、膨脹閥106和蒸發(fā)器108。根據(jù)本公開文件的原理，制冷系統(tǒng)100可以包括另外和/或替代的部件。另外，本公開文件適用于其他適當(dāng)類型的制冷系統(tǒng)，該其他適當(dāng)類型的制冷系統(tǒng)包括但是不限于加熱、通風(fēng)和空氣調(diào)節(jié)(HVAC)、熱泵、制冷和冷卻系統(tǒng)壓縮機(jī)102接收以蒸汽形式的制冷劑，并且壓縮制冷劑。壓縮機(jī)102向冷凝器104 提供加壓的以蒸汽形式的制冷劑。壓縮機(jī)102包括驅(qū)動泵的電動機(jī)。僅舉例而言，壓縮機(jī) 102的泵可以包括渦旋式壓縮機(jī)和/或往復(fù)式壓縮機(jī)。加壓的制冷劑的全部或一部分在冷凝器104內(nèi)被轉(zhuǎn)換為液體形式。冷凝器104將熱量從制冷劑傳開，由此冷卻制冷劑。當(dāng)制冷劑蒸汽被冷卻到小于飽和溫度的溫度吋，制冷劑變換為液體(或液化)制冷劑。冷凝器104可以包括電風(fēng)扇，該電風(fēng)扇提高將熱量從制冷劑傳開的速率。冷凝器104經(jīng)由膨脹閥106向蒸發(fā)器108提供制冷劑。膨脹閥106控制向蒸發(fā)器 108提供制冷劑的流速。膨脹閥106可以包括恒溫膨脹閥或可以被例如系統(tǒng)控制器130電控制。由膨脹閥106引起的壓カ降低可能使得液化制冷劑的一部分變換回蒸汽形式。以這種方式，蒸發(fā)器108可以接收制冷劑蒸汽和液化制冷劑的混合物。制冷劑吸收在蒸發(fā)器108中的熱量。液體制冷劑當(dāng)被加熱到大于制冷劑的飽和溫度的溫度時轉(zhuǎn)換為蒸汽形式。蒸發(fā)器108可以包括電風(fēng)扇，電風(fēng)扇提高向制冷劑的熱傳導(dǎo)的速率。設(shè)施120向制冷系統(tǒng)100提供電力。僅舉例而言，設(shè)施120可以在大約230伏特 (V)均方根(RMS)或在另ー個適當(dāng)電壓提供単相交流(AC)電力。在各種實現(xiàn)方式中，設(shè)施 120可以在大約400伏特RMS或480伏特RMS在例如50或60Hz的線頻率提供三相電力。 設(shè)施120可以經(jīng)由AC線向系統(tǒng)控制器130提供AC電力。AC電カ也可以經(jīng)由AC線被提供到驅(qū)動控制器132。系統(tǒng)控制器130控制制冷系統(tǒng)100。僅舉例而言，系統(tǒng)控制器130可以基于由各個傳感器(未示出)測量的用戶輸入和/或參數(shù)來控制制冷系統(tǒng)100。傳感器可以包括壓カ 傳感器、溫度傳感器、電流傳感器、電壓傳感器等。傳感器也可以包括通過串行數(shù)據(jù)總線或其他適當(dāng)數(shù)據(jù)總線的、來自驅(qū)動控制的反饋信息，諸如電動機(jī)電流或扭矩。用戶接ロ 134向系統(tǒng)控制器130提供用戶輸入。用戶接ロ 134可以補(bǔ)充地或替代地向驅(qū)動控制器132提供用戶輸入。用戶輸入可以例如包括期望的溫度，關(guān)于風(fēng)扇(例如， 蒸發(fā)器風(fēng)扇)的操作的請求和/或其他適當(dāng)?shù)妮斎?。系統(tǒng)控制器130可以控制冷凝器104、 蒸發(fā)器108和/或膨脹閥106的風(fēng)扇的操作。驅(qū)動控制器132可以基于來自系統(tǒng)控制器130的命令來控制壓縮機(jī)102。僅舉例而言，系統(tǒng)控制器130可以指令驅(qū)動控制器132以特定速度操作壓縮機(jī)電機(jī)。在各個實現(xiàn)方式中，驅(qū)動控制器132也可以控制冷凝器風(fēng)扇?，F(xiàn)在參見圖2，呈現(xiàn)了驅(qū)動控制器132和壓縮機(jī)102的功能框圖。電磁干擾(EMI) 濾波器202降低可能否則通過驅(qū)動控制器132射回AC線上的EMI。EMI濾波器202也可以濾波在AC線上承載的EMI。功率因數(shù)校正(PFC)模塊204接收被EMI濾波器202濾波的來自AC線的AC電カ。 (參考圖3a、!3b和3c更詳細(xì)描述的)PFC模塊204整流AC電カ，由此將AC輸入電カ轉(zhuǎn)換為直流(DC)電カ。在PFC模塊204的正和負(fù)端子處提供所產(chǎn)生的DC電カ。PFC模塊204也選擇性地提供在輸入AC電カ和產(chǎn)生的DC電カ之間的功率因數(shù)校正。PFC模塊204選擇性地將AC電カ升壓到大于AC電カ的峰值電壓的DC電壓。僅舉例而言，PFC模塊204可以在無源模式中運(yùn)行，其中，所產(chǎn)生的DC電壓小于AC電カ的峰值電壓。PFC模塊204也可以在有源模式下運(yùn)行，其中，所產(chǎn)生的DC電壓大于AC電カ的峰值電壓。比AC電カ的峰值電壓大的DC電壓可以被稱為升高的DC電壓。具有230V的RMS電壓的AC電カ具有大約325バ230V乘以2的平方根)的峰值電壓。僅舉例而言，當(dāng)從具有230V的RMS電壓的AC電カ運(yùn)行吋，PFC模塊204可以產(chǎn)生在大約350V和大約410V之間的升高的DC電壓。僅舉例而言，可以施加350V的下限以避免PFC 模塊204的不穩(wěn)定工作狀況。該限制可以例如隨著實際AC輸入電壓值而改變。在各個實現(xiàn)方式中，PFC模塊204能夠?qū)崿F(xiàn)比410V高的升高的DC電壓。然而，可以施加上限以改進(jìn)諸如在DC濾波器206中的部件的、在較高的電壓下經(jīng)歷較大應(yīng)カ的部件的長期可靠性。在各個實現(xiàn)方式中，可以改變上限和/或下限。DC濾波器206濾波由PFC模塊204產(chǎn)生的DC電力。DC濾波器206最小化源自AC 電カ向DC電カ的轉(zhuǎn)換的、在DC電カ中存在的紋波電壓。在各個實現(xiàn)方式中，DC濾波器206 可以包括在PFC模塊204的正和負(fù)端子之間連接的一個或更多個串聯(lián)或并聯(lián)的濾波器電容器。在這樣的實現(xiàn)方式中，PFC模塊204的正和負(fù)端子可以直接地連接到逆變電源模塊208 的正和負(fù)端子。(參考圖^、4b和如更詳細(xì)所述的)逆變電源模塊208將由DC濾波器206濾波的DC電カ轉(zhuǎn)換為向壓縮機(jī)電動機(jī)提供的AC電力。僅舉例而言，逆變電源模塊208將DC電力轉(zhuǎn)換為三相AC電力，并且向壓縮機(jī)102的電動機(jī)的三個相應(yīng)的繞組提供AC電カ的相。在其他實現(xiàn)方式中，逆變電源模塊208可以將DC電カ轉(zhuǎn)換為更多或更少的相的電力。DC-DC電源220也可以接收濾波的DC電力。DC-DC電源220將DC電カ轉(zhuǎn)換為適合于各個部件和功能的ー個或更多個DC電壓。僅舉例而言，DC-DC電源220可以將DC電力的電壓降低到適合于對于數(shù)字邏輯加電的第一 DC電壓和適合于控制在PFC模塊204內(nèi)的開關(guān)的第二 DC電壓。僅舉例而言，第二 DC電壓可以選擇性地被施加到開關(guān)的柵極端子。在各個實現(xiàn)方式中，可以由另ー個DC電源(未示出)提供DC電力，其例如是從電源230VAC 輸入經(jīng)由變壓器得出的DC電壓。在各個實現(xiàn)方式中，第一 DC電壓可以是大約3. 3V，并且第二 DC電壓可以是大約 15V。在各個實現(xiàn)方式中，DC-DC電源220也可以產(chǎn)生第三DC電壓。僅舉例而言，第三DC電壓可以是大約1. 2V?？梢允褂谜{(diào)壓器來從第一 DC電壓得出第三DC電壓。僅舉例而言，第三DC電壓可以用于核心數(shù)字邏輯，并且第一 DC電壓可以用于電動機(jī)控制模塊260和PFC 控制模塊250的輸入/輸出電路。PFC控制模塊250控制PFC模塊204，并且電動機(jī)控制模塊260控制逆變電源模塊 208。在各種實現(xiàn)方式中，PFC控制模塊250控制在PFC模塊204內(nèi)的開關(guān)的切換，并且電動機(jī)控制模塊260控制在逆變電源模塊208內(nèi)的開關(guān)的切換。可以將PFC模塊204實現(xiàn)為具有1、2、3或更多的相。監(jiān)督者控制模塊270可以經(jīng)由通信模塊272與系統(tǒng)控制器130進(jìn)行通信。通信模塊272可以包括輸入/輸出端口和其他適當(dāng)部件，用于作為在系統(tǒng)控制器130和監(jiān)督者控制模塊270之間的接ロ。通信模塊272可以實現(xiàn)有線和/或無線協(xié)議。監(jiān)督者控制模塊270向PFC控制模塊250和電動機(jī)控制模塊260提供各種命令。 例如，監(jiān)督者控制模塊270可以向電動機(jī)控制模塊260提供命令的速度。命令的速度對應(yīng)于壓縮機(jī)102的電動機(jī)的期望的旋轉(zhuǎn)速度。在各個實現(xiàn)方式中，系統(tǒng)控制器130可以向監(jiān)督者控制模塊270提供命令的壓縮機(jī)速度。在各個實現(xiàn)方式中，監(jiān)督者控制模塊270可以基于經(jīng)由通信模塊272提供的輸入和/或由各個傳感器測量的參數(shù)(即，傳感器輸入)來確定或調(diào)整命令的壓縮機(jī)速度。監(jiān)督者控制模塊270也可以基于來自PFC控制模塊250和/或電動機(jī)控制模塊260的反饋來調(diào)整命令的壓縮機(jī)速度。監(jiān)督者控制模塊270也可以向PFC控制模塊250和/或電動機(jī)控制模塊260提供其他命令。例如，基于命令的速度，監(jiān)督者控制模塊270可以命令PFC控制模塊250來產(chǎn)生命令的總線電壓。監(jiān)督者控制模塊270可以基于另外的輸入——諸如逆變電源模塊208的操作參數(shù)和輸入AC線的測量的電壓——來調(diào)整命令的總線電壓。監(jiān)督者控制模塊270可以診斷在驅(qū)動控制器132的各個系統(tǒng)中的故障。僅舉例而言，監(jiān)督者控制模塊270可以從PFC控制模塊250和/或電動機(jī)控制模塊260接收故障信息。監(jiān)督者控制模塊270也可以經(jīng)由通信模塊272接收故障信息。監(jiān)督者控制模塊270可以管理在驅(qū)動控制器132和系統(tǒng)控制器130之間的故障的報告和清除。響應(yīng)于故障信息，監(jiān)督者控制模塊270可以指令PFC控制模塊250和/或電動機(jī)控制模塊260進(jìn)入故障模式。僅舉例而言，在故障模式中，PFC控制模塊250可以暫停PFC 模塊204的開關(guān)的切換，而電動機(jī)控制模塊260可以暫停逆變電源模塊208的開關(guān)的切換。 另外，電動機(jī)控制模塊260可以直接地向PFC控制模塊250提供故障信息。以這種方式，PFC 控制模塊250可以響應(yīng)由電動機(jī)控制模塊260識別的故障，即使監(jiān)督者控制模塊270未正確地運(yùn)行，并且反之亦然。PFC控制模塊250可以使用脈寬調(diào)制(PWM)來控制在PFC模塊204中的開關(guān)。更具體地，PFC控制模塊250可以產(chǎn)生被施加到PFC模塊204的開關(guān)的PWM信號。PWM信號的占空比被改變以在PFC模塊204的開關(guān)中產(chǎn)生期望的電流?；谠跍y量的DC總線電壓和期望的DC總線電壓之間的誤差來計算期望電流。換句話說，計算期望電流以便實現(xiàn)期望的 DC總線電壓。期望的電流也可以基于實現(xiàn)期望的功率因數(shù)校正參數(shù)，諸如在PFC模塊204 中的電流波形的形狀。由PFC控制模塊250產(chǎn)生的PWM信號可以被稱為PFC PWM信號。電動機(jī)控制模塊260可以使用PWM控制在逆變電源模塊208中的開關(guān)，以便實現(xiàn)命令的壓縮機(jī)速度。由電動機(jī)控制模塊260產(chǎn)生的PWM信號可以被稱為逆變器PWM信號。 逆變器PWM信號的占空比控制通過壓縮機(jī)102的電動機(jī)的繞組的電流(即，電動機(jī)電流)。 電動機(jī)電流控制電動機(jī)扭矩，并且電動機(jī)控制模塊260可以控制電動機(jī)扭矩來實現(xiàn)命令的壓縮機(jī)速度。除了共享故障信息之外，PFC控制模塊250和電動機(jī)控制模塊260也可以共享數(shù)據(jù)。僅舉例而言，PFC控制模塊250可以從電動機(jī)控制模塊260接收數(shù)據(jù)，諸如負(fù)載、電動機(jī)電流、估計的電動機(jī)扭矩、逆變器溫度、逆變器PWM信號的占空比和其他適當(dāng)?shù)膮?shù)。PFC 控制模塊250也可以從電動機(jī)控制模塊260接收數(shù)據(jù)，諸如測量的DC總線電壓。電動機(jī)控制模塊260可以從PFC控制模塊250接收數(shù)據(jù)，諸如AC線電壓、通過PFC模塊204的電流、 估計的AC功率、PFC溫度、命令的總線電壓和其他適當(dāng)?shù)膮?shù)。在各個實現(xiàn)方式中，可以在集成電路(IC) 280上實現(xiàn)PFC控制模塊250、電動機(jī)控制模塊260和監(jiān)督者控制模塊270的ー些或全部。僅舉例而言，IC 280可以包括數(shù)字信號處理器(DSP)、現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)、微處理器等。在各個實現(xiàn)方式中，可以在IC 280 中包括另外的部件。另外，可以在IC 280外部——例如在第二 IC中或在分立電路中—— 實現(xiàn)在圖2中的IC 280內(nèi)示出的各個功能。僅舉例而言，監(jiān)督者控制模塊270可以與電動機(jī)控制模塊260集成。圖3a是PFC模塊204的示例實現(xiàn)方式的示意圖。PFC模塊204經(jīng)由第一和第二 AC輸入端子302和304來接收AC電カ。AC電カ可以例如是由EMI濾波器202輸出的AC 電カ。在各個實現(xiàn)方式中，在第一和第二 AC輸入端子302和304處的信號可以都是相對于大地是時變的。PFC模塊204經(jīng)由正DC端子306和負(fù)DC端子308向DC濾波器206和逆變電源模塊208輸出DC電力。第一整流器ニ極管310的陽極連接到第二 AC輸入端子304，并且第一整流器ニ極管310的陰極連接到正DC端子306。第二整流器ニ極管312的陽極連接到負(fù)DC端子308， 并且第二整流器ニ極管312的陰極連接到第二 AC輸入端子304。整流器ニ極管310和312 的每ー個可以被實現(xiàn)為ー個或更多個單獨的串聯(lián)或并聯(lián)的ニ極管。開關(guān)塊320連接在正和負(fù)DC端子306和308之間。開關(guān)塊320包括第一 PFC分支330，第一 FPC分支330包括第一和第二開關(guān)332和334。開關(guān)332和334每ー個包括第一端子、第二端子和控制端子。在各個實現(xiàn)方式中，開關(guān)332和334的每ー個可以被實現(xiàn)為絕緣柵雙極晶體管(IGBT)。在這樣的實現(xiàn)方式中，第一、第二和控制端子可以分別對應(yīng)于集電極、發(fā)射極和柵極端子。第一開關(guān)332的第一端子連接到正DC端子306。第一開關(guān)332的第二端子連接到第二開關(guān)334的第一端子。第二開關(guān)334的第二端子可以連接到負(fù)DC端子308。在各個實現(xiàn)方式中，第二開關(guān)334的第二端子可以經(jīng)由分流電阻器380來連接到負(fù)DC端子308，以使得能夠測量流過第一 PFC分支330的電流。開關(guān)332和334的控制端子從PFC控制模塊250接收大體互補(bǔ)的PFCPWM信號。換句話說，向第一開關(guān)332提供的PFC PWM信號在極性上與向第二開關(guān)334提供的PFC PWM信號相反。當(dāng)開關(guān)332和334之一的接通與開關(guān)332和334的另一個的關(guān)斷交迭時，短路電流可能流動。因此，開關(guān)332和334兩者可以在開關(guān)332和334的任何一個接通之前的空載時間期間關(guān)斷。因此，大體互補(bǔ)意味著兩個信號在它們的周期的大部分是相反的。然而，在轉(zhuǎn)換周圍，兩個信號可以在某個交迭時間段低或高。第一 PFC分支330也可以包括分別與開關(guān)332和334反并聯(lián)的第一和第二二極管336和338。換句話說，第一二極管336的陽極連接到第一開關(guān)332的第二端子，并且，第一二極管336的陰極連接到第一開關(guān)332的第一端子。第二二極管338的陽極連接到第二開關(guān)334的第二端子，并且，第二二極管338的陰極連接到第二開關(guān)334的第一端子。開關(guān)塊320可以包括一個或更多個另外的PFC分支。在各個實現(xiàn)方式中，開關(guān)塊320可以包括一個另外的PFC分支。如圖3a中所示，開關(guān)塊320包括第二和第三PFC分支350和360。可以基于性能和成本來選擇在開關(guān)塊320中包括的PFC分支的數(shù)量。僅舉例而言，當(dāng)PFC分支的數(shù)量增加時，在PFC模塊204的DC輸出中的紋波(電壓和電流)的幅度可能降低。另外，當(dāng)PFC分支的數(shù)量增加時，在AC線電流中的紋波電流的數(shù)量可能降低。然而，當(dāng)PFC分支的數(shù)量增加時，部件成本和實現(xiàn)方式復(fù)雜度可能增加。開關(guān)塊320的第二和第三PFC分支350和360可以類似于第一 PFC分支330。僅舉例而言，第二和第三PFC分支350和360可以每一個包括開關(guān)332和334、二極管336和338的相應(yīng)部件以及以與第一 PFC分支330相同方式連接的相應(yīng)的分流電阻器。向另外的PFC分支的開關(guān)提供的PFC PWM信號也可以在本質(zhì)上是互補(bǔ)的。向另外的PFC分支提供的PFC PWM信號可以彼此相移，并且相對于向第一 PFC分支330提供的PFC PWM信號相移。僅舉例而言，可以通過將360度(° )除以PFC分支的數(shù)量來確定PFCPWM信號的相移。例如，當(dāng)開關(guān)塊320包括三個PFC分支時，PFC PWM信號可以彼此相移120° (或?qū)τ陔p相180°或?qū)τ谒南?0°等)。將PFC PWM信號相移可以消除在AC線電流以及DC輸出中的紋波。PFC模塊204包括第一電感器370。第一電感器370連接在第一 AC輸入端子302和第一開關(guān)332的第二端子之間。另外的電感器可以將第一 AC輸入端子302連接到另外的PFC分支。僅舉例而言，圖3a示出將第一 AC輸入端子302分別連接到第二和第三PFC分支360和360的第二電感器372和第三電感器374?？梢栽诜至麟娮杵?80上測量電壓，以根據(jù)歐姆定律確定通過第一 PFC分支330的電流。諸如運(yùn)算放大器的放大器(未示出)可以放大在分流電阻器380上的電壓?？梢詳?shù)字化、緩沖和/或濾波放大的電壓以確定通過第一 PFC分支330的電流?？梢允褂孟鄳?yīng)的分流電阻器來確定通過其他PFC分支的電流。作為補(bǔ)充或替代，電阻器382可以與負(fù)DC端子308串聯(lián)，如圖北中所示。通過電阻器382的電流因此可以指示從PFC模塊204輸出的總的電流。可以基于通過PFC分支330,350和360的電流的已知相位定時的總電流來推斷通過PFC分支330、350和360的每一個的電流。可以使用用于測量或感測通過PFC分支330、350和360的任何一個或全部的電流的任何方法。例如，在各個實現(xiàn)方式中，可以使用電流傳感器387(如圖3c中所示)來測量通過第一 PFC分支330的電流。僅舉例而言，可以與第一電感器370串聯(lián)地實現(xiàn)電流傳感器387。在各個實現(xiàn)方式中，電流傳感器387可以包括霍爾效應(yīng)傳感器，其基于在第一電感器370周圍的磁通來測量通過第一 PFC分支330的電流。也可以分別使用相關(guān)聯(lián)的電流傳感器388和389來測量通過PFC分支350和360的電流。PFC模塊204也可以包括第一和第二旁路二極管390和392。第一旁路二極管390的陽極連接到第一 AC輸入端子302，并且第一旁路二極管390的陰極連接到正DC端子306。第二旁路二極管392的陽極連接到負(fù)DC端子308，并且第二旁路二極管392的陰極連接到第一 AC輸入端子302。旁路二極管390和392可以是功率二極管，該功率二極管可以被設(shè)計來在低頻下運(yùn)行，該低頻例如是小于大約IOOHz或大約200Hz的頻率。旁路二極管390和392的電阻可以小于電感器370、372和374的電阻。因此，當(dāng)在開關(guān)塊320中的開關(guān)332和334未接通時，電流可以流過旁路二極管390和392，而不是二極管336和338。當(dāng)PFC模塊204運(yùn)行以產(chǎn)生升高的DC電壓時，該升高的DC電壓將大于在AC線上的峰值電壓。旁路二極管390和392因此不被前向偏置，并且仍然保持不活動。旁路二極管390和392可以提供雷擊保護(hù)和功率突增保護(hù)。在各個實現(xiàn)方式中，可以使用在單個包中的整流二極管310和312來實現(xiàn)旁路二極管390和392。僅作為示例，可以將Vishay型號^MT或36MT或國際整流器型號^MB或36MB用作旁路二極管390和392與整流二極管310和312。整流二極管310和312承載電流，而不論P(yáng)FC模塊204是否產(chǎn)生升高的DC電壓。因此，在各個實現(xiàn)方式中，可以將整流二極管310和312的每一個實現(xiàn)為并聯(lián)的兩個物理二極管。電流傳感器可以用于測量與電感器370、372和374串聯(lián)的PFC相電流?，F(xiàn)在參見圖4a，呈現(xiàn)了電動機(jī)400和逆變電源模塊208的示例實現(xiàn)方式的簡化示意圖。電動機(jī)400是圖2的壓縮機(jī)102的部件。然而，圖的原理可以適用于其他電動機(jī)，包括冷凝器104的電動機(jī)。逆變電源模塊208包括開關(guān)塊402。在各個實現(xiàn)方式中，可以使用類似的零件實現(xiàn)開關(guān)塊402和PFC模塊204的開關(guān)塊320。僅舉例而言，在圖如中，第一逆變器分支410包括第一和第二開關(guān)420和422與第一和第二二極管似4和426，它們與圖3a的開關(guān)332和334與二極管336和338類似地布置。開關(guān)塊402經(jīng)由正DC端子404和負(fù)DC端子406來從DC濾波器206接收濾波的DC電壓。第一開關(guān)420的第一端子可以連接到正DC端子404，而第二開關(guān)422的第二端子可以連接到負(fù)DC端子406。開關(guān)420和422的控制端子從電動機(jī)控制模塊260接收大體互補(bǔ)的逆變器PWM信號。開關(guān)塊402可以包括一個或更多個另外的逆變器分支。在各個實現(xiàn)方式中，開關(guān)塊402可以包括用于電動機(jī)400的每一個相或繞組的一個逆變器分支。僅舉例而言，開關(guān)塊402可以包括第二和第三逆變器分支430和440，如圖如中所示。逆變器分支410、430和440可以分別向電動機(jī)400的繞組450、452和妨4提供電流。繞組妨4、452和450可以分別被稱為繞組a、b和C。向繞組妨4、452和450施加的電壓可以分別被稱為Na、Vb和Vc。通過繞組妨4、452和450的電流可以分別被稱為la、Ib和Ic。僅舉例而言，繞組450、452和妨4的第一端子可以連接到公共節(jié)點。繞組450、452和妨4的第二端子可以分別連接到逆變器分支410、430和440的第一開關(guān)420的第二端子。逆變電源模塊208也可以包括與第一逆變器分支410相關(guān)聯(lián)的分流電阻器460。分流電阻器460可以連接在第二開關(guān)422的第二端子和負(fù)DC端子406之間。在各個實現(xiàn)方式中，相應(yīng)的分流電阻器可以位于逆變器分支430和440的每一個與負(fù)DC端子406之間。僅舉例而言，可以基于在第一逆變器分支410的分流電阻器460上的電壓來確定通過電動機(jī)400的第一繞組450的電流。在各個實現(xiàn)方式中，可以省略逆變器分支410、430或440之一的分流電阻器。在這樣的實現(xiàn)方式中，可以基于剩余的分流電阻器的測量來推斷電流。作為補(bǔ)充或替代，電阻器462可以與負(fù)DC端子406串聯(lián)，如圖4b中所示。因此，通過電阻器462的電流可以指示由逆變電源模塊208消耗的總電流?？梢曰谕ㄟ^逆變器分支410、430和440的電流的已知相位定時來從總電流推斷通過逆變器分支410、430和440的每一個的電流?？梢栽?007年3月20日授權(quán)的、共同轉(zhuǎn)讓的美國專利No. 7，193，388中找到確定在逆變器中的電流的進(jìn)一步討論，該文通過引用被整體包含在此?？梢允褂糜糜跍y量或感測通過逆變器分支410、430和440的任何一個或全部的電流的任何方法。例如，在各個實現(xiàn)方式中，可以使用(在圖4c中所示的)電流傳感器487來測量通過第一逆變器分支410的電流。僅舉例而言，可以在第一逆變器分支410和第一繞組450之間實現(xiàn)電流傳感器487。也可以分別使用相關(guān)聯(lián)的電流傳感器488和489來測量流過逆變器分支430和440的電流。在各個實現(xiàn)方式中，電流傳感器可以與逆變器分支410,430和440的兩個相關(guān)聯(lián)?？梢曰谠陔妱訖C(jī)繞組中的電流的和為0的假設(shè)來確定通過逆變器分支410、430和440的另一個的電流。現(xiàn)在參見圖5，示出圖2的電動機(jī)控制模塊260的示例性實現(xiàn)方式。電動機(jī)控制模塊260控制逆變電源模塊208內(nèi)的開關(guān)以控制施加到電動機(jī)400的繞組454、452、450 (在下文中稱作“繞組Sa_?！?的電壓。這也可以稱作對逆變電源模塊208進(jìn)行控制或者對電動機(jī)400進(jìn)行控制。例如，當(dāng)電動機(jī)400包括三相電動機(jī)時，電動機(jī)控制模塊260可以分別將電壓Va_c施加于繞組sa_。。電壓va_。可以統(tǒng)稱為輸出電壓。當(dāng)電壓va_。被施加于繞組sa_。時，分別在繞組sa_。中產(chǎn)生電流Ia_。。電流Ia_?？梢越y(tǒng)稱為繞組電流。繞組sa_。中的電流在繞組sa_。周圍產(chǎn)生磁通，反之亦然。電動機(jī)控制模塊260生成輸出電壓以控制繞組電流和/或控制磁
ο電動機(jī)400包括轉(zhuǎn)子(未示出)，轉(zhuǎn)子響應(yīng)于繞組電流而轉(zhuǎn)動。電動機(jī)控制模塊260控制輸出電壓的幅度、占空比和/或頻率以控制轉(zhuǎn)子的扭矩和速度。電動機(jī)控制模塊260可以基于命令的電動機(jī)速度來控制輸出電壓，命令的速度表示期望的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)速度。電動機(jī)控制模塊260可以實現(xiàn)電動機(jī)400的場定向控制。相應(yīng)地，電動機(jī)控制模塊260可以將電動機(jī)驅(qū)動變量映射到各種參考系上。電動機(jī)驅(qū)動變量可以包括所請求的用于控制電動機(jī)400的電流/電壓值作為測量電流/測量電壓。例如，電動機(jī)驅(qū)動變量可以包括測量到的流過繞組Sa_。的電流Ia_。和電動機(jī)控制模塊260用來將電壓Va_。施加于繞組Sa_。的電壓請求。電動機(jī)控制模塊260可以將電動機(jī)驅(qū)動變量映射在abc參考系(R)R) > α β FoR和qdr FoR中。abc FoR可以表示例如基于繞組Sa_。的三相定子參考系。測量電流Ia_。中的每個電流可以被映射到abc FoR的相應(yīng)軸a、b和c上。此外，電動機(jī)控制模塊260可以將所請求的與電壓Va_。對應(yīng)的電壓映射在abc FoR中。α β FoR包括靜止的基于定子的χ和y坐標(biāo)系，其中電動機(jī)驅(qū)動變量被投射到x和y坐標(biāo)系上。qdr FoR是與轉(zhuǎn)子對應(yīng)的并與轉(zhuǎn)子同步旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)R)R。因此，qdr FoR基于轉(zhuǎn)子的角度。電動機(jī)控制模塊260可以將電動機(jī)驅(qū)動變量從一個FoR變換到另一個R)R。例如，電動機(jī)控制模塊260可以將abc FoR中表示的電流變換到α β 中表示的電流，反之亦然。電動機(jī)控制模塊260可以利用數(shù)值變換將電動機(jī)驅(qū)動變量從abc FoR變換到α ^FoR0電動機(jī)控制模塊260可以基于轉(zhuǎn)子的角度將電動機(jī)驅(qū)動變量從α 變換到qdr FoR0電動機(jī)控制模塊沈0控制基于來自圖2的監(jiān)督者控制模塊270的命令速度來控制逆變電源模塊208。在各種實現(xiàn)方式中，濾波模塊501可以對來自圖2的監(jiān)督者控制模塊270的命令速度進(jìn)行過濾。在這些實現(xiàn)方式中，濾波模塊501的輸出在下面被稱作命令速度
ω 0
V0在開環(huán)模式中，假設(shè)命令速度ων不會改變得太快，則轉(zhuǎn)子的實際速度將遵循命令速度ων。結(jié)果，濾波模塊501的低通濾波器的系數(shù)可以被選擇為使得轉(zhuǎn)子加速度可以跟得上從濾波模塊501輸出的命令速度變化。否則，將失去轉(zhuǎn)子同步。在各種實現(xiàn)方式中，濾波模塊501可以實現(xiàn)斜坡函數(shù)，該函數(shù)在每個預(yù)定的時間間隔期間將命令速度0^更
新一最大增量。在以開環(huán)模式工作時，電動機(jī)控制模塊260可以基于所命令的R)R(例如，qdvFoR)來控制電動機(jī)400。qdv FoR與轉(zhuǎn)子的命令速度ων和轉(zhuǎn)子的命令角度(θ ν)相關(guān)聯(lián)。命令角度生成模塊502可以諸如通過對命令速度ων積分來確定命令角度θν。電動機(jī)控制模塊260可以在各種模式下工作，如開環(huán)模式或閉環(huán)模式。僅舉例而言，電動機(jī)控制模塊260可以在啟動電動機(jī)400時在開環(huán)模式下工作而在稍后轉(zhuǎn)換為在閉環(huán)模式下工作。當(dāng)在開環(huán)模式下工作時，轉(zhuǎn)子將傾向于與命令速度ων同步，尤其是當(dāng)電動機(jī)控制模塊沈0以較低速度操作轉(zhuǎn)子時。然而，實際的轉(zhuǎn)子角度可能由于施加于電動機(jī)400的負(fù)載而不同于命令角度θν。例如，在開環(huán)模式工作的同時改變負(fù)載可能改變命令角度θν與實際轉(zhuǎn)子角度之間的相位差。轉(zhuǎn)換模塊503確定何時將電動機(jī)控制模塊260從開環(huán)模式轉(zhuǎn)換到閉環(huán)模式。僅舉例而言，轉(zhuǎn)換模塊503可以基于命令速度ων、電動機(jī)400的工作時間、所命令的轉(zhuǎn)子加速度和/或來自估計模塊504的反饋中的至少一個來確定何時轉(zhuǎn)換。例如，轉(zhuǎn)換模塊503可以基于命令加速度和/或工作時間來預(yù)測轉(zhuǎn)子的速度。轉(zhuǎn)換模塊503可以在預(yù)定速度大于速度閾值時從開環(huán)轉(zhuǎn)換到閉環(huán)。在各種實現(xiàn)方式中，轉(zhuǎn)換模塊503可以在啟動電動機(jī)400所經(jīng)歷的時間超過預(yù)定時長時從開環(huán)模式轉(zhuǎn)換到閉環(huán)模式。估計模塊504估計轉(zhuǎn)子的速度(、st)和角度(θ est)。估計模塊504可以基于估計角度(9est)來確定估計速度(oest)。例如，估計模塊504可以在一個時間段上對估計角度9est求微分并濾波以確定估計速度coest。轉(zhuǎn)換模塊503可以在估計模塊504已經(jīng)實現(xiàn)估計角度和估計速度的穩(wěn)定估計值時從開環(huán)模式轉(zhuǎn)換到閉環(huán)模式。在各種實現(xiàn)方式中，當(dāng)在估計模塊504中出現(xiàn)收斂時(這可以通過例如通量估計值來表示)，轉(zhuǎn)換模塊503可以從開環(huán)模式轉(zhuǎn)換到閉環(huán)模式。或者，轉(zhuǎn)換模塊503可以在命令速度ων大于速度閾值時從開環(huán)模式轉(zhuǎn)換到閉環(huán)模式。替代地或附加地，轉(zhuǎn)換模塊503可以在估計轉(zhuǎn)子速度ωest大于預(yù)定速度時開始轉(zhuǎn)換。影響何時執(zhí)行轉(zhuǎn)換的其他因素可以包括電動機(jī)400上的負(fù)載和電動機(jī)驅(qū)動變量。
估計模塊504可以基于各種電動機(jī)驅(qū)動變量來確定估計角度θ@。例如，電動機(jī)驅(qū)動變量可以包括要施加于繞組Sa_。的Va_。和測量到的繞組Sa_。中的Ia_。。附加地，估計模塊504可以基于命令速度0^來確定估計角度0est。估計模塊504可以實現(xiàn)狀態(tài)觀測器(例如，Luenberger觀測器)以基于電動機(jī)驅(qū)動變量來確定估計角度θ @和估計速度 est。在2004年6月四日授予的美國專利6，756，757、2007年4月M日授予的美國專利7，208，895,2008年3月11日授予的美國專利7，342, 379以及2008年5月20日授予的美國專利7，375，485中可以找到對無傳感器的控制系統(tǒng)和方法的描述，通過引用將它們整體結(jié)合于此。電流確定模塊506可以測量繞組Sa_。的電流Ia_。(在下文中稱作“測量電流”)。估計模塊504可以利用測量電流來估計和ω#。角度/速度確定模塊508基于當(dāng)前使能的模式(如開環(huán)模式或閉環(huán)模式)來生成輸出角度θ^和輸出速度ω—角度/速度確定模塊508可以在以開關(guān)模式工作時將輸出角度θ^設(shè)置為等于命令角度θ v，而當(dāng)以閉環(huán)模式工作時可以將輸出角度Θ)受置為等于估計角度9est。當(dāng)轉(zhuǎn)換模塊503指示從開環(huán)模式轉(zhuǎn)換到閉環(huán)模式時，角度/速度確定模塊508逐步地將輸出角度θ ^從命令角度θ ^周整到估計角度θ@。該逐步調(diào)整可以使從開環(huán)模式轉(zhuǎn)換到閉環(huán)模式時瞬時電流需求最小化，這可以防止估計角度θ est的估計值和/或電流控制(在下面描述)的擾動。因此逐步調(diào)整可以改善轉(zhuǎn)換期間的穩(wěn)定性并允許更可靠地啟動電動機(jī)400，尤其是在高負(fù)載的情況下。角度/速度確定模塊508可以在以開環(huán)模式工作時將輸出速度設(shè)置為等于命令速度ων。角度/速度確定模塊508可以在以閉環(huán)模式工作時將輸出速度設(shè)置為等于估計速度ω@。在各種實現(xiàn)方式中，當(dāng)轉(zhuǎn)換模塊503指示從開環(huán)模式轉(zhuǎn)換到閉環(huán)模式時，角度/速度確定模塊508可以立即將輸出速度從命令速度0^切換到估計速度ω@。轉(zhuǎn)換模塊503還可以指示從閉環(huán)模式變回到開環(huán)模式。僅舉例而言，在觀測到錯誤狀況(如失去轉(zhuǎn)子)或異常工作狀況時，可以轉(zhuǎn)換回開環(huán)模式。因此，角度/速度確定模塊508還可以將輸出速度從估計速度切換回命令速度ων，并且將輸出角度θ^從估計角度切換回命令角度θν。在各種實現(xiàn)方式中，類似于從開環(huán)模式轉(zhuǎn)換到閉環(huán)模式，可以立即執(zhí)行輸出角度的切換，而可以逐步執(zhí)行輸出角度θ ^的切換。在各種實現(xiàn)方式中，可以支持附加模式。僅舉例而言，可以支持三個、四個、或更多個模式。轉(zhuǎn)換模塊503可以指示角度/速度確定模塊508從一個模式轉(zhuǎn)換到另一個模式，在每次轉(zhuǎn)換期間，角度/速度確定模塊508可以將輸出速度立即切換到與所選擇的模式對應(yīng)的速度?；蛘撸敵鏊俣瓤梢猿x擇的模式的速度變化。此外，角度/速度確定模塊508將輸出角度θ ^朝著與所選擇模式對應(yīng)的角度變化。轉(zhuǎn)換模塊503可以利用轉(zhuǎn)換信號指示角度/速度確定模塊508從一個模式轉(zhuǎn)換到另一個模式。例如，轉(zhuǎn)換信號可以指定角度/速度確定模塊508應(yīng)當(dāng)要轉(zhuǎn)換到的目標(biāo)模式。速度回路控制模塊510生成需求扭矩信號，該信號被計算以使輸出速度與命令速度ων匹配。在各種實現(xiàn)方式中，在開環(huán)模式中可以使速度回路控制模塊510變?yōu)榕月?。在閉環(huán)模式中，輸出速度等于電動機(jī)400的估計速度ω#。因此，速度回路控制模塊510可以生成需求的扭矩信號以將電動機(jī)400的速度保持為大于等于命令速度ων。僅舉例而言，當(dāng)輸出速度ω^」、于命令速度0^時，速度回路控制模塊510可以增大需求的扭矩，反之亦然。Idr注入模塊51基于DC總線電壓、需求的扭矩信號和命令的速度ω ν來生成d軸電流(Idr)需求。Idr需求被下面描述的用于Idr注入的電流控制所使用，Idr注入也可以稱作場弱化或相位提前。在各種實現(xiàn)方式中，Idr注入模塊512可以基于下面描述的電壓失調(diào)(OOV)信號和測量電流來調(diào)整Idr需求。扭矩映射模塊514基于需求的扭矩信號來生成q軸電流(Iqr)需求。還可以通過Idr需求來生成扭矩，因此，扭矩映射模塊514可以基于Idr需求來確定Iqr需求。僅舉例而言，扭矩映射模塊514可以實現(xiàn)最大電流限值。在各種實現(xiàn)方式中，扭矩映射模塊514可以將Idr需求和Iqr需求的組合與最大電流限值比較，并當(dāng)該組合超過最大電流限值時減小這兩個需求之一。在各種實現(xiàn)方式中，扭矩映射模塊514可以僅限制Iqr需求。僅舉例而言，最大電流限值可以是均方根限值，如25Ampsrms0當(dāng)扭矩映射模塊514限制Iqr需求來滿足最大電流限值時，扭矩映射模塊514可以將限制信號輸出到速度回路控制模塊510。當(dāng)接收到限制信號時，速度回路控制模塊510可以臨時暫停增大需求的扭矩。此外，速度回路控制模塊510還可以基于OOV信號臨時暫停增大需求的扭矩。僅舉例而言，速度回路控制模塊510可以嘗試將輸出速度與命令速度ων的減小版本匹配。替換地或附加地，速度回路控制模塊510可以選擇性地暫停將會導(dǎo)致增大需求扭矩的錯誤的求和和/或積分運(yùn)算。換句話說，當(dāng)扭矩映射模塊經(jīng)由限制信號表示達(dá)到了最大電流限值時，速度回路控制模塊510可以停止增大需求的扭矩，這是因為已經(jīng)不能在最大電流限值內(nèi)實現(xiàn)當(dāng)前需求的扭矩。電流控制模塊516基于電流需求Iqr和Idr在qdr FoR中確定電壓命令Vqr和Vdr。電壓命令Vqr和Vdr可以分別是q軸電壓命令和d軸電壓命令。在各種實現(xiàn)方式中，電流控制模塊516可以基于測量電流來確定電壓命令Vqr和Vdr。在各種實現(xiàn)方式中，電流控制模塊516可以嘗試通過調(diào)整電壓命令Vqr和Vdr而使測量電流與Iqr和Idr需求匹配。在各種實現(xiàn)方式中，電流控制模塊516還可以接收輸出速度ωρa(bǔ)bc到qdr模塊520基于輸出角度θ ^將測量電流Ia_。映射到qdr FoR0得到的映射電流可以稱作Iqdr，并且可以包括Iqr和Idr分量。因此電動機(jī)控制模塊沈0的部件(如電流控制模塊516)所使用的測量電流可以使用測量電流的Iqdr表示。 qdr到α β模塊522可以將電壓命令Vqr和Vdr從qdr FoR變換到α β FoR,從而生成α β 中的電壓請求(在下文中稱作“電壓請求”)。電壓請求可以表示要施加于繞組Sa_。的電壓。qdr到α β模塊522可以基于輸出角度θ ^來執(zhí)行變換，在各種實現(xiàn)方式中，可以基于輸出速度來執(zhí)行該變換。脈寬調(diào)制(PWM)模塊5 生成占空比信號以利用PWM控制逆變電源模塊208。僅舉例而言，PWM開關(guān)頻率可以為約5kHz至約10kHz。在各種實現(xiàn)方式中，逆變電源模塊208和電動機(jī)400具有三相，PWM模塊5M生成三個占空比信號，每個逆變器分支一個信號。在各種實現(xiàn)方式中，逆變電源模塊208的每個分支包括一對互補(bǔ)開關(guān)，因此每個占空比信號被轉(zhuǎn)換為互補(bǔ)的占空比信號，每個互補(bǔ)開關(guān)一個信號。僅舉例而言，參照圖4a，可以利用互補(bǔ)的占空比來控制第一逆變器分支410的開關(guān)420和開關(guān)422。
在各種實現(xiàn)方式中，為了防止短路狀況(在短路狀況下，兩個開關(guān)420和422同時接通)，互補(bǔ)占空比可以被調(diào)整為使得一個開關(guān)在另一開關(guān)關(guān)閉的同時不被接通。換句話說，這兩個開關(guān)的關(guān)閉時間局部重疊。PWM模塊5 基于DC總線電壓以及來自qdr到α β模塊522的電壓請求來確定占空比信號。僅舉例而言，PWM模塊5Μ可以將電壓請求從α 0 01 變換到￡11^ FoR以確定三個電壓需求，在下文中稱作與分別與繞組Sa_。對應(yīng)的Vra，Vrb和Vre(統(tǒng)稱Vra_。)。當(dāng)在給定當(dāng)前的DC總線電壓的情況下不能滿足電壓需求時，驅(qū)動控制器132被限定為在OOV狀態(tài)下工作。僅舉例而言，可以在PWM模塊524中限定最大占空比。如果電壓需求將導(dǎo)致占空比之一大于最大占空比，則驅(qū)動控制器132在OOV狀態(tài)下工作。在各種實現(xiàn)方式中，最大占空比可以被設(shè)置為小于100%，如96^^95%或92%?？梢曰谟糜诰_測量繞組電流Ia_。的要求來設(shè)置最大占空比限值。也可以限定相應(yīng)的最小占空比。僅舉例而言，最小占空比限值可以等于一減去最大占空比限值。在各種實現(xiàn)方式中，電動機(jī)400可以不與繞組電壓本身對應(yīng)，而代之以與繞組電壓之間的差對應(yīng)。作為簡化示例，將50伏施加于第一繞組而將150伏施加于第二繞組可以等同于將0伏施加于第一繞組而將100伏施加于第二繞組。因此，即使電壓需求之一可以超過可用電壓，PWM模塊5M仍可以在生成占空比時改變電壓需求。在這樣的實現(xiàn)方式中，當(dāng)這三個電壓需求中的任意兩個電壓需求之間的差大于可用電壓時，PWM模塊5M可以確定驅(qū)動控制器132處于OOV狀態(tài)。僅舉例而言，可用電壓可以等于DC總線乘以最大占空比。在各種實現(xiàn)方式中，PWM模塊5M可以將占空比改變?yōu)槭沟谜伎毡戎槐辉O(shè)置為零?；蛘?，PWM模塊5M可以將占空比改變?yōu)槭沟谜伎毡纫砸粋€中間占空比(如50% )為中心。在各種實現(xiàn)方式中，PWM模塊5M可以依賴于工作模式利用這三種方法中的這種或那種來改變占空比。僅舉例而言，PWM模塊5 可以將占空比改變?yōu)槭沟卯?dāng)電動機(jī)400以超過預(yù)定閾值的速度工作時將最低占空比設(shè)置為零。在OOV狀態(tài)下，與電壓需求對應(yīng)的占空比之間的差大于最大占空比和最小占空比之間的差。因此，當(dāng)在OOV狀態(tài)下工作時，PWM模塊5M可以在生成占空比之前將電壓需求縮小。等價地，PWM模塊5 可以縮放占空比。在各種實現(xiàn)方式中，PWM模塊5 可以盡可能地縮小占空比或電壓需求，以使得占空比之一被設(shè)置為最小占空比，以及占空比之一被設(shè)置為最大占空比。縮放因數(shù)是驅(qū)動控制器132目前處于多遠(yuǎn)的OOV的指示?？s放因數(shù)可以被稱作OOV幅度，并且可以被包括在OOV信號中。在OOV狀態(tài)下，PWM模塊5M將OOV標(biāo)記設(shè)置為第一值，如1。當(dāng)不處于OOV狀態(tài)時，PWM模塊5M將OOV標(biāo)記設(shè)置為第二值，如0。OOV標(biāo)記可以被包括在OOV信號中?？梢曰贠OV標(biāo)記來確定OOV量。僅舉例而言，OOV量可以表示驅(qū)動控制器132如何頻繁地操作00V。僅出于示例，逆變電源模塊208可以將工作區(qū)域限定為類似于六邊形的形狀。電壓需求可以被認(rèn)為是該六邊形內(nèi)的圓。如果圓的中心在該六邊形內(nèi)，隨著圓膨脹，它們將接觸到六邊形的邊。當(dāng)圓膨脹得超過六邊形時，圓變得越來越與六邊形的每個面夾緊。夾緊可以對應(yīng)于OOV狀態(tài)。結(jié)果，電壓需求夾緊(產(chǎn)生OOV狀態(tài))的時間比例表示驅(qū)動控制器132處于多遠(yuǎn)的00V。OOV量可以表示驅(qū)動控制器132在OOV狀態(tài)下的時間部分?？梢酝ㄟ^將濾波(如數(shù)字低通濾波)應(yīng)用于OOV標(biāo)記來確定00V。僅舉例而言，可以通過將移動平均應(yīng)用于OOV標(biāo)記來確定OOV量。當(dāng)OOV標(biāo)記呈現(xiàn)0值或1值時，則OOV量將在0和1的范圍之間。當(dāng)乘以100時，OOV量是驅(qū)動控制器132在OOV狀態(tài)下花費(fèi)的時間的百分比。電動機(jī)控制模塊260可以使用多種方法來使OOV操作最小化，或者將OOV操作維持在低于預(yù)定閾值。在各種實現(xiàn)方式中，Idr注入模塊512在確定如何調(diào)整Idr需求時可以使用OOV量。速度回路控制模塊510還可以使用OOV量來確定何時暫停增大需求扭矩。電流控制模塊516可以基于OOV標(biāo)記來暫停增大Vqr和Vdr中的一個或兩者?，F(xiàn)在返回圖6，示出了 PWM模塊524的示例性實現(xiàn)方式。PWM模塊5M可以包括α β到abc模塊604，該模塊將來自qdr到α β模塊522的電壓請求變換到abc R)R，得到三個電壓需求，一個電壓需求對應(yīng)于電動機(jī)400的三個繞組之一。三個電壓需求可以表示要施加到各個繞組以生成期望電流的瞬時電壓。為了實現(xiàn)電壓需求，PWM模塊524將三個電壓需求轉(zhuǎn)換為三個占空比值。然后使用每個占空比值來控制與電動機(jī)繞組之一對應(yīng)的開關(guān)。因為逆變電源模塊208被DC總線供電，所以占空比模塊608可以基于電壓需求和DC總線電壓來生成初步占空比值。在各種實現(xiàn)方式中，可以通過將電壓需求除以DC總線電壓來計算初步占空比值。僅舉例而言的目的，當(dāng)DC總線電壓是400V，而電壓需求是320V時，相應(yīng)的初步占空比可以是80% (320/400)。占空比比模塊608將這三個初步占空比值輸出到縮放模塊612。在各種操作狀況中，初步占空比值中的一個或多個可以超過最大占空比。僅舉例而言，最大占空比可以被設(shè)置為100%，這是通過定義能夠產(chǎn)生的最大占空比?；蛘?，最大占空比可以小于100%，如96%，95%或92%。最大占空比可以被設(shè)置為小于100%以確保在逆變電源模塊208的特定電流路徑中的充足的電流，從而允許精確測量電流。在各種實現(xiàn)方式中，電動機(jī)400可以與施加于繞組的電壓之間的差對應(yīng)，而不與電壓本身對應(yīng)。為此，縮放模塊612可以改變初步占空比值以生成該占空比值。僅出于示例的目的，如果初步占空比值中的最低的占空比值是80%，最大的占空比值是120%，則縮放模塊612可以將這三個初步占空比值向下改變至少20%。僅舉例而言，縮放模塊612可以改變初步占空比值，以使得最高的和最低的初步占空比值以預(yù)定值(如50%)為中心?；蛘撸s放模塊612可以將初步占空比值改變?yōu)槭沟贸醪秸伎毡戎档钠骄档扔陬A(yù)定值，如50%。在另一個替換方式中，縮放模塊612可以將初步占空比值變化為使得初步占空比值中的最低的占空比值被設(shè)置為零。在又一個替換方式中，縮放模塊612可以將初步占空比值變化為使得初步占空比值中的最高的占空比值被設(shè)置為最大占空比。利用上述的數(shù)值示例，第一種方法可以將初步占空比值80%和120%分別變小到30%和70%，使得它們以50%為中心。第二種方法依賴于中間的初步占空比值的值。第三種方法可以將初步占空比值80%和120%分別變小到0%和40%。第四種方法，例如僅利用最大占空比95%，可以將初步占空比值80%和120%分別減小到55%和95%。在各種實現(xiàn)方式中，縮放模塊612中各個時間可以使用這些方法中的兩種以上。僅舉例而言，當(dāng)電動機(jī)400在高于預(yù)定速度工作時，縮放模塊612可以將初步占空比值改變?yōu)槭沟米畹偷闹档扔诹?。?dāng)電動機(jī)在預(yù)定速度以下工作時，縮放模塊612可以將初步占空比值改變?yōu)槭沟米罡叩某醪秸伎毡戎岛妥畹偷某醪秸伎毡戎狄灶A(yù)定值為中心。
因此，縮放模塊612可以改變初步占空比值以將初步占空比值的最大值減小到低于最大占空比。然而，在各種實現(xiàn)方式中，即使全部的初步占空比值都小于最大占空比，縮放模塊612仍可以根據(jù)所選擇的方法來改變預(yù)定的占空比值。即使當(dāng)縮放模塊612已經(jīng)改變初步占空比值，改變后的初步占空比值中的一個或兩個仍可以大于最大占空比。如上所述，這種請況被稱作電壓失調(diào)(OOV)。當(dāng)出現(xiàn)OOV情況時，縮放模塊612將改變后的初步占空比值的最高值減小到最大占空比。這種減小在本文中也稱作縮放。所需的縮放量可以稱作OOV幅度。同時，OOV標(biāo)記表示當(dāng)前是否正在執(zhí)行縮放(即，當(dāng)出現(xiàn)OOV時)。在各種實現(xiàn)方式中，當(dāng)正在執(zhí)行縮放時，可以將OOV標(biāo)記設(shè)置為1，否則，設(shè)置為0。縮放模塊612可以將改變后的初步占空比值中的中間初步占空比值減小與用于改變后的初步占空比值中的最高初步占空比值的縮放因數(shù)相同的縮放因數(shù)?？s放模塊612輸出初步占空比值(其可以被改變和/或縮放)作為逆變電源模塊208的命令占空比值?？s放模塊612可以包括縮放確定模塊616，其接收初步占空比值并確定是否需要縮放。如果需要，則縮放確定模塊616將OOV標(biāo)記設(shè)置為第一值，如1 ；否則，縮放確定模塊616將OOV標(biāo)記設(shè)置為第二值，如0。此外，縮放確定模塊616可以將縮放因數(shù)輸出到調(diào)整模塊620。還可以從PWM模塊5M輸出縮放因數(shù)作為OOV幅度。縮放因數(shù)可以是當(dāng)被乘以改變后的初步占空比時將等于最大占空比的數(shù)值。調(diào)整模塊620選擇性地改變初步占空比值。然后，調(diào)整模塊620基于縮放因數(shù)按照需要縮放初步占空比值。然后，調(diào)整模塊620輸出縮放結(jié)果作為命令的占空比值。PWM模塊5M還可以包括濾波模塊624。濾波模塊6M對OOV標(biāo)記應(yīng)用濾波以生成OOV量。僅舉例而言，濾波模塊擬4可以應(yīng)用基于移動平均(如以下的加權(quán)移動平均)的數(shù)字濾波。y(k) = α · y (k_l) + (1_ α ) · χ (k)其中，x(k)是采樣間隔k處的輸入，α的值設(shè)置了舊采樣的貢獻(xiàn)降低的速率。當(dāng)OOV標(biāo)記呈現(xiàn)0值或1值時，OOV量將在范圍0和1之間。接近于1的值將表示OOV情況經(jīng)常出現(xiàn)，而當(dāng)OOV量達(dá)到1時，OOV情況將已經(jīng)持續(xù)出現(xiàn)了濾波模塊624的濾波窗口延伸的時間。類似地，當(dāng)OOV量達(dá)到0時，OOV情況將消失濾波窗口的長度。僅舉例而言，濾波窗口可以比電動機(jī)400的轉(zhuǎn)子完成一次旋轉(zhuǎn)所花的時間長。那么，OOV量可以對應(yīng)于在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)期間OOV情況出現(xiàn)的百分比。僅出于示例的目的，OOV操作可以被認(rèn)為是限制在六邊形內(nèi)的圓球。隨著圓球膨脹，圓最終將在六邊形的每個邊上與六邊形接觸。如果圓繼續(xù)膨脹，則六邊形將圓限制在六邊形的每個邊上，導(dǎo)致在圓上有平點。這些平點對應(yīng)于OOV情況。隨著圓嘗試進(jìn)一步膨脹，圓上越來越多的部分被六邊形壓平，這對應(yīng)于更大的OOV量。OOV量可以被具體表示為百分比乘以100。在各種實現(xiàn)方式中，OOV量的低值，如低于預(yù)定閾值的值，是可以接受的，而電動機(jī)控制模塊260可以嘗試約束OOV量增大以免高于預(yù)定閾值?，F(xiàn)在參照圖7，示出了電流控制模塊516的示例性實現(xiàn)方式。電流控制模塊516可以實現(xiàn)比例積分微分(PID)控制算法?？梢栽陔x散的時間間隔處估計比例分量、積分分量和微分分量并且使用這些分量來生成輸出，該輸出是控制動作的期望變化?？刂苿幼鞯淖兓缓嫌嬕援a(chǎn)生期望的控制動作。可以如下以速度形式編寫PID控制算法。在第η個采樣mn處的控制動作的變化由下式給出mn = K1 * Sn+K2 * Sn^1+K3 * Sn_2+K4 * d其中，K” K2、K3和K4是預(yù)定常量，Sn、Slri和Sn_2分別是當(dāng)前時間(第η個采樣)、前一采樣(η-1)和大前個采樣(η-2)的系統(tǒng)狀態(tài)，d是系統(tǒng)需求。第η個采樣處的控制動作由下式給出Cn = C1^mn其中，Clri是前一采樣(η-1)的控制動作。系統(tǒng)狀態(tài)表示實際測量到的系統(tǒng)狀態(tài)，而需求表示期望的系統(tǒng)狀態(tài)。因此，在各種實現(xiàn)方式中，K4的符號可以與KpK2和K3的符號相反。電流控制模塊516可以包括q軸控制模塊704和d軸控制模塊708。q軸控制模塊704和d軸控制模塊708可以單獨地操作或者其中一個向另一個提供反饋。q軸控制模塊704可以生成Vqr電壓命令以使得實際的(測量到的)Iqr與Iqr需求匹配。類似地，d軸控制模塊708可以生成Vdr電壓命令以使得實際的(測量到的)Idr與Idr需求匹配。在各種實現(xiàn)方式中，實際的Iqr和Idr值是從圖5的abc到qdr模塊520接收到的實際Iqdr的分量。q軸控制模塊704和d軸控制模塊708可以實現(xiàn)系統(tǒng)需求分別為Iqr需求和Idr需求并且系統(tǒng)狀態(tài)分別是實際的Iqr和實際的Idr的PID控制算法。在q軸控制模塊704的示例性實現(xiàn)方式中，第一延遲模塊712接收實際的Iqr并輸出實際Iqr的延遲版本。第二延遲模塊716接收延遲的Iqr并產(chǎn)生進(jìn)一步延遲的Iqr。Iqr、延遲的Iqr和進(jìn)一步延遲的Iqr被乘法模塊720接收。乘法模塊720還接收Iqr需求。在各種實現(xiàn)方式中，電流控制模塊516可以以周期性的間隔執(zhí)行控制迭代(control iteration)。在該實現(xiàn)方式中，可以在每次迭代時更新電流控制模塊516中的每個值。第一延遲模塊712和第二延遲模塊716可以通過一個迭代延遲它們的輸入值。乘法模塊720將它們的每個輸入乘以相應(yīng)的增益，該增益也稱作q增益724。這些乘積被求和模塊7 加到一起以產(chǎn)生單個值。在各種實現(xiàn)方式中，用于實際Iqr的增益的符號可以與用于Iqr需求的增益的符號相反。飽和模塊732可以將上限和/或下限應(yīng)用于來自求和模塊7 的單個值。飽和模塊732通過將任意的給定迭代中的變化限制到預(yù)定的可接受量來防止不穩(wěn)定性。積分模塊736接收飽和模塊732的輸出并生成一輸出，該輸出等于積分模塊736的前一輸出加上來自飽和模塊732的輸出。然而，保持模塊740可以基于OOV信號暫停積分模塊736的操作。在各種實現(xiàn)方式中，保持模塊740可以在OOV標(biāo)記表示當(dāng)前出現(xiàn)OOV情況時暫停積分模塊736的操作。OOV情況的出現(xiàn)表示DC總線電壓已經(jīng)不能滿足Vqr電壓命令。因此，保持模塊740防止積分模塊736請求連續(xù)增大Vqr電壓命令。保持模塊740可以監(jiān)控積分模塊736的輸入和輸出并估計積分模塊736的迭代是否將增大或降低Vqr電壓命令。保持模塊740可以在積分模塊736的操作將導(dǎo)致Vqr電壓命令的減小時允許積分模塊736操作。以該方式，q軸控制模塊703可以離開飽和并使Vqr電壓命令降低到DC總線電壓能夠滿足的水平。d軸控制模塊708可以包括與q軸控制模塊類似的部件。d軸控制模塊708包括將實際Idr的延遲版本提供給乘法模塊758的第三延遲模塊750和第四延遲模塊754。乘法模塊758將實際Idr、實際Idr的延遲版本以及Idr需求乘以相應(yīng)的d增益762。得到的乘積被求和模塊766相加，并且所得到的和可以受到飽和模塊770的限制。積分模塊774基于前一 Vdr電壓命令與來自飽和模塊的輸出之和來生成Vdr電壓命令。例如，在啟動時，或當(dāng)出現(xiàn)錯誤情況時，復(fù)位信號可以將積分模塊736和774復(fù)位到預(yù)定狀態(tài)。在各種實現(xiàn)方式中，保持模塊740的操作僅被應(yīng)用于積分模塊736，而不被應(yīng)用于積分模塊774。積分模塊736和744兩者的暫停操作將在q軸控制和d軸控制之間導(dǎo)致不期望的交互?，F(xiàn)在參照圖8，示出了速度回路控制模塊510的示例性實現(xiàn)方式。速度回路控制模塊510還可以實現(xiàn)PID控制算法，其中，系統(tǒng)狀態(tài)是輸出速度COjg卩，閉環(huán)模式中的并且系統(tǒng)需求是命令速度ων。第一延遲模塊804和第二延遲模塊808生成輸出速度的延遲版本。在各種實現(xiàn)方式中，下拉模塊812可以被實現(xiàn)為基于OOV信號而選擇性地減小命令速度ων。下拉模塊812可以將命令速度ων減小OOV量和預(yù)定增益的乘積。當(dāng)不實現(xiàn)下拉模塊812時，命令速度ων可以被直接傳遞到乘法模塊816。乘法模塊816接收輸出速度0^、COr的延遲版本和命令速度ων，命令速度0^可以被下拉模塊812減小。乘法模塊816將其輸入乘以相應(yīng)的增益820并將乘積輸出到求和模塊824。求和模塊擬4將乘積和輸出到飽和模塊828。飽和模塊擬8可以將上限和/或下限應(yīng)用于該和并將結(jié)果輸出到積分模塊832。積分模塊832基于需求的扭矩的前一值與飽和模塊的輸出之和來生成需求扭矩。積分模塊832可以被復(fù)位信號復(fù)位到預(yù)定狀態(tài)。保持模塊836可以暫停積分模塊832的操作。在各種實現(xiàn)方式中，保持模塊836可以監(jiān)控積分模塊832的輸入和輸出并在這樣的操作將導(dǎo)致減小需求的扭矩時允許積分模塊832的操作。保持模塊836可以在OR模塊840表示出現(xiàn)兩種情況之一或兩者時暫停積分模塊832的操作。第一種情況基于OOV信號，第二種情況基于限制信號。在各種實現(xiàn)方式中，第一種情況可以是OOV量大于預(yù)定閾值，如12%。第二種情況可以是來自扭矩映射模塊514的限制信號表示Iqr需求由于最大電流限值而受到限制?，F(xiàn)在參照圖9，流程圖示出了 OOV減輕系統(tǒng)的示例性操作。控制流程開始于904，其中，控制流程確定是否出現(xiàn)OOV情況。如果出現(xiàn)，則控制流程前進(jìn)到908 ；否則控制流程前進(jìn)到912。如上所述，當(dāng)在給定當(dāng)前的DC總線電壓的情況下不滿足電壓命令時，控制流程可以確定出現(xiàn)OOV情況。在908，控制流程將OOV標(biāo)記設(shè)置為值1并在916處繼續(xù)。在916，控制流程通過縮放因數(shù)縮放初始占空比值以將占空比值減小到預(yù)定最大占空比以下。僅為了示例的目的，本公開已經(jīng)描述了占空比變化和/或縮放。然而，等同地，電壓命令本身可以變化和/或縮放。僅舉例而言，代替變化和/或縮放占空比以將占空比減小到最大占空比以下，可以變化和/或縮放電壓需求以將電壓需求減小到可用電壓以下?？捎秒妷嚎梢缘扔贒C總線電壓乘以預(yù)定的最大占空比?？刂屏鞒淘?20處繼續(xù)，其中控制流程確定電流控制算法中的積分運(yùn)算是否將減小電壓命令。如果減小，則控制流程前進(jìn)到924，其中，執(zhí)行電流控制積分；否則控制流程前進(jìn)到928，其中暫停電流控制積分。在任一種情況下，控制流程都在932處繼續(xù)。在912處，控制流程將OOV標(biāo)記設(shè)置為0并在932處繼續(xù)。在932，控制流程對OOV標(biāo)記濾波以生成OOV量。控制流程在936處繼續(xù)，其中控制流程將增益應(yīng)用于OOV量以確定速度調(diào)整量并將命令的速度減小該預(yù)定調(diào)整量。在各種實現(xiàn)方式中，可以省略936。控制流程在940處繼續(xù)，其中控制流程基于需求的扭矩來生成Iqr需求。控制流程在944處繼續(xù)，其中控制流程確定Iqr需求和Idr需求的組合是否大于最大電流閾值。如果大于，則控制流程前進(jìn)到948 ；否則控制流程前進(jìn)到952。僅舉例而言，控制流程可以通過將Iqr需求和Idr需求相加或者通過對它們求平方和來組合Iqr需求和Idr需求。在948，控制流程減小Iqr需求以滿足最大電流閾值并維護(hù)限制信號。然后，控制流程在956處繼續(xù)。在952，控制解除對限制信號的維護(hù)并在956處繼續(xù)。在956，控制流程確定OOV量是否大于閾值和是否維護(hù)限制信號。如果這兩個情況之一為真，則控制流程前進(jìn)到960 ；否則控制流程前進(jìn)到964。在960，控制流程確定速度控制算法的積分運(yùn)算是否將減小需求扭矩。如果是，則控制流程前進(jìn)到964，其中執(zhí)行速度控制積分；否則控制流程前進(jìn)到968，其中暫停速度控制積分。在任一種情況下，控制流程都返回到904?？梢砸远喾N形式來實現(xiàn)本公開的廣義教導(dǎo)。因此，雖然本公開文件包括具體示例，但是本公開文件的真實范圍應(yīng)當(dāng)不限于此，因為其他修改對于學(xué)習(xí)了附圖、說明書和隨后的權(quán)利要求的技術(shù)人員變得顯然。
權(quán)利要求
1.一種電動機(jī)控制系統(tǒng)，包括控制模塊，其基于扭矩需求來控制用于操作電動機(jī)的輸出電壓；開關(guān)模塊，其生成用于逆變器的開關(guān)信號，所述逆變器用于驅(qū)動所述電動機(jī)，其中，所述開關(guān)模塊基于所述輸出電壓來生成所述開關(guān)信號，其中，所述開關(guān)模塊根據(jù)基于所述輸出電壓、最大占空比以及向所述逆變器提供電カ 的直流DC總線的電壓的比較來生成電壓失調(diào)OOV信號；以及濾波模塊，其通過對所述OOV信號濾波來生成OOV量，其中，所述控制模塊基于所述OOV量選擇性地限制所述扭矩需求。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動機(jī)控制系統(tǒng)，還包括速度控制模塊，所述速度控制模塊基于命令速度來生成所述扭矩需求，其中所述速度控制模塊基于所述OOV量選擇性地暫停增大所述扭矩需求。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電動機(jī)控制系統(tǒng)，其中所述速度控制模塊在所述OOV量大于預(yù)定閾值的情況下暫停增大所述扭矩需求。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電動機(jī)控制系統(tǒng)，其中所述控制模塊還包括扭矩映射模塊， 所述扭矩映射模塊將所述扭矩需求映射到電流需求，基于電流上限值選擇性地限制所述電流需求，并在限制所述電流需求之時設(shè)置限制信號，其中，在設(shè)置了所述限制信號的情況下所述速度控制模塊暫停增大所述扭矩需求。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動機(jī)控制系統(tǒng)，還包括速度控制模塊，所述速度控制模塊基于受限制的命令速度來生成所述扭矩需求，其中所述速度控制模塊通過將命令速度減去預(yù)定增益與所述OOV量之積來生成所述受限制的命令速度。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動機(jī)控制系統(tǒng)，其中所述控制模塊還包括電流控制模塊， 所述電流控制模塊基于所述扭矩需求生成電壓命令，其中所述輸出電壓是基于所述電壓命令計算出的，以及其中所述電流控制模塊基于所述OOV信號選擇性地暫停增大所述電壓命令之一。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電動機(jī)控制系統(tǒng)，其中所述電壓命令包括q軸電壓命令和d 軸電壓命令，以及其中所述電流控制模塊基于所述OOV信號選擇性地僅暫停增大所述q軸電壓命令。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動機(jī)控制系統(tǒng)，還包括d軸注入模塊，所述d軸注入模塊基于所述OOV量調(diào)整d軸電流需求，其中所述控制模塊基于q軸電流需求和所述d軸電流需求來確定所述輸出電壓，以及其中所述q軸電流需求是基于所述扭矩需求的。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動機(jī)控制系統(tǒng)，其中所述開關(guān)模塊基于將所述輸出電壓除以所述DC總線電壓來生成占空比值，并基于以下兩項的比較來生成所述OOV信號最大占空比，以及所述占空比值兩兩之間的最大差值。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動機(jī)控制系統(tǒng)，其中所述開關(guān)模塊基于以下兩項的比較來生成所述OOV信號可用電壓，以及所述輸出電壓兩兩之間的最大差值，其中所述可用電壓等于所述DC總線電壓乘以所述最大占空百分比。
11.ー種方法，包括基于扭矩需求來控制用于操作電動機(jī)的輸出電壓；基于所述輸出電壓生成用于逆變器的開關(guān)信號，所述逆變器驅(qū)動所述電動機(jī)，根據(jù)基于所述輸出電壓、最大占空比以及向所述逆變器提供電カ的直流DC總線的電壓的比較來生成電壓失調(diào)OOV信號；通過對所述OOV信號濾波來生成OOV量；以及基于所述OOV量選擇性地限制所述扭矩需求。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，還包括 基于命令速度來生成所述扭矩需求；在所述OOV量大于預(yù)定閾值的情況下暫停增大所述扭矩需求。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，還包括 將所述扭矩需求映射到電流需求；基于電流上限值選擇性地限制所述電流需求； 在限制所述電流需求之時設(shè)置限制信號；以及在設(shè)置了所述限制信號的情況下暫停增大所述扭矩需求。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，還包括通過將命令速度減去預(yù)定增益與所述OOV量之積來生成受限制的命令速度；以及基于所述受限制的命令速度來生成所述扭矩需求。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，還包括基于所述扭矩需求生成電壓命令，其中所述輸出電壓是基于所述電壓命令計算出的，以及基于所述OOV信號選擇性地暫停增大所述電壓命令之一。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中所述電壓命令包括q軸電壓命令和d軸電壓命令，所述方法還包括基于所述OOV信號選擇性地僅暫停增大所述q軸電壓命令。
17.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，還包括 基于所述扭矩需求來確定q軸電流需求； 基于所述OOV量調(diào)整d軸電流需求；以及基于所述q軸電流需求和所述d軸電流需求來確定所述輸出電壓。
18.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，還包括基于所述輸出電壓除以所述DC總線電壓來生成占空比值；以及基于以下兩項的比較來生成所述OOV信號所述最大占空比，以及所述占空比值兩兩之間的最大差值。
19.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，還包括基于所述DC總線電壓乘以所述最大占空比來確定可用電壓；以及基于以下兩項的比較來生成所述OOV信號所述可用電壓，以及所述輸出電壓兩兩之間的最大差值。
20.ー種方法，包括基于命令速度來生成扭矩需求； 將所述扭矩需求映射到q軸電流需求；基于電流上限值和d軸電流需求來選擇性地限制所述q軸電流需求； 在限制所述q軸電流需求之時設(shè)置限制信號；分別基于所述q軸電流需求和所述d軸電流需求來生成q軸電壓命令和d軸電壓命令；基于所述電壓命令來確定分別用于操作電動機(jī)的第一繞組、第二繞組和第三繞組的第 ー輸出電壓、第二輸出電壓和第三輸出電壓；基于將所述第一輸出電壓、所述第二輸出電壓和所述第三輸出電壓分別除以直流DC 總線的電壓來確定第一占空比值、第二占空比值和第三占空比值，其中所述DC總線將電カ 提供到驅(qū)動所述電動機(jī)的逆變器；基于所述占空比值來生成用于所述逆變器的開關(guān)信號；在所述占空比值中的至少ー個占空比值大于最大占空比的情況下將電壓失調(diào)OOV信號設(shè)置為一，否則將所述OOV信號設(shè)置為零；基于所述OOV信號的加權(quán)移動平均生成OOV量；在所述OOV量大于預(yù)定閾值的情況下暫停增大所述扭矩需求；在設(shè)置了所述限制信號的情況下暫停增大所述扭矩需求；基于所述OOV量調(diào)整所述d軸電流需求；以及在所述OOV信號被設(shè)置為一的情況下僅暫停增大所述q軸電壓命令。
全文摘要
電動機(jī)控制系統(tǒng)包括控制模塊、開關(guān)模塊和濾波模塊。控制模塊基于扭矩需求來確定用于操作電動機(jī)的輸出電壓。開關(guān)模塊生成驅(qū)動電動機(jī)的逆變器的開關(guān)信號。開關(guān)模塊基于輸出電壓生成開關(guān)信號。開關(guān)模塊根據(jù)基于輸出電壓、最大占空比以及向逆變器提供電力的直流(DC)總線的電壓的比較來生成電壓失調(diào)(OOV)信號。濾波模塊通過對OOV信號濾波來生成OOV量。控制模塊基于OOV量選擇性地限制扭矩需求。
文檔編號H02P27/06GK102577094SQ201080044562
公開日2012年7月11日 申請日期2010年8月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月10日
發(fā)明者查爾斯·E·格林, 約瑟夫·G·馬爾欽凱維奇, 邁克爾·I·亨德森 申請人:艾默生環(huán)境優(yōu)化技術(shù)有限公司