和負(fù)端子。
[0040]逆變器電力模塊208(參照?qǐng)D3A、圖3B和圖3C更詳細(xì)地描述)將由DC濾波器206濾波的DC電力轉(zhuǎn)換成被提供給壓縮機(jī)電動(dòng)機(jī)的AC電力。僅舉例而言，逆變器電力模塊208可以將DC電力轉(zhuǎn)換成三相AC電力并且將該AC電力的相提供給壓縮機(jī)102的電動(dòng)機(jī)的三個(gè)相應(yīng)的繞組。在其他實(shí)現(xiàn)中，逆變器電力模塊208可以將DC電力轉(zhuǎn)換成更多或更少相的電力。此外，本公開內(nèi)容的原理應(yīng)用于具有多于三個(gè)繞組或少于三個(gè)繞組的電動(dòng)機(jī)。
[0041]DC-DC電源220還可以接收濾波后的DC電力。DC-DC電源220將DC電力轉(zhuǎn)換成適合于各種部件和功能的一個(gè)或多個(gè)DC電壓。僅舉例而言，DC-DC電源220可以將DC電力的電壓降低至適合用于給數(shù)字邏輯供電的第一 DC電壓和適合用于控制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至開關(guān)的柵極端子。在各種實(shí)現(xiàn)中，DC電力可以由另一 DC電源(未示出)例如經(jīng)由變壓器連接至主AC輸入的整流器來提供。
[0042]在各種實(shí)現(xiàn)中，第一 DC電壓可以為大約3.3V而第二 DC電壓可以為大約15V。在各種實(shí)現(xiàn)中，DC-DC電源220還可以生成第三DC電壓。僅舉例而言，第三DC電壓可以為大約1.2V。第三DC電壓可以使用調(diào)壓器從第一 DC電壓得到。僅舉例而言，第三DC電壓可以用于核心數(shù)字邏輯，而第一 DC電壓可以用于PFC控制模塊250和電動(dòng)機(jī)控制模塊260的輸A /輸出電路。
[0043]PFC控制模塊250對(duì)PFC模塊204進(jìn)行控制，以及電動(dòng)機(jī)控制模塊260對(duì)逆變器電力模塊208進(jìn)行控制。在各種實(shí)現(xiàn)中，PFC控制模塊250對(duì)PFC模塊204內(nèi)的開關(guān)的切換進(jìn)行控制，以及電動(dòng)機(jī)控制模塊260對(duì)逆變器電力模塊208內(nèi)的開關(guān)的切換進(jìn)行控制。PFC模塊204可以被實(shí)現(xiàn)成I相、2相、3相或更多相。
[0044]監(jiān)控模塊270可以經(jīng)由通信模塊272與系統(tǒng)控制器130(圖2中未示出)通信。通信模塊272可以包括輸入/輸出端口以及用作系統(tǒng)控制器130與監(jiān)控模塊270之間的接口的其他合適的部件。通信模塊272可以實(shí)現(xiàn)有線和/或無線協(xié)議。
[0045]監(jiān)控模塊270給PFC控制模塊250和電動(dòng)機(jī)控制模塊260提供各種命令。例如，監(jiān)控模塊270可以給電動(dòng)機(jī)控制模塊260提供命令速度。該命令速度對(duì)應(yīng)于壓縮機(jī)102的電動(dòng)機(jī)的期望旋轉(zhuǎn)速度。
[0046]在各種實(shí)現(xiàn)中，命令壓縮機(jī)速度可以由系統(tǒng)控制器130提供給監(jiān)控模塊270。另外地或可替代地，監(jiān)控模塊270可以基于經(jīng)由通信模塊272提供的輸入和/或由各種傳感器(即，傳感器輸入)測(cè)量的參數(shù)來確定或者調(diào)節(jié)命令壓縮機(jī)速度。監(jiān)控模塊270還可以基于來自PFC控制模塊250和/或電動(dòng)機(jī)控制模塊260的反饋來調(diào)節(jié)命令壓縮機(jī)速度。
[0047]監(jiān)控模塊270還可以給PFC控制模塊250和/或電動(dòng)機(jī)控制模塊260提供其他命令。例如，基于命令速度，監(jiān)控模塊270可以命令PFC控制模塊250產(chǎn)生命令總線電壓。監(jiān)控模塊270可以基于另外的輸入例如逆變器電力模塊208的操作參數(shù)、關(guān)于電動(dòng)機(jī)400上的負(fù)載的信息、以及輸入AC線路的測(cè)量電壓來調(diào)節(jié)命令總線電壓。
[0048]監(jiān)控模塊270可以診斷驅(qū)動(dòng)控制器132的各種系統(tǒng)的故障。僅舉例而言，監(jiān)控模塊270可以從PFC控制模塊250和/或電動(dòng)機(jī)控制模塊260接收故障信息。監(jiān)控模塊270還可以經(jīng)由通信模塊272接收故障信息。監(jiān)控模塊270可以對(duì)驅(qū)動(dòng)控制器132與系統(tǒng)控制器130之間的故障的報(bào)告和清除進(jìn)行管理。
[0049]響應(yīng)于故障信息，監(jiān)控模塊270可以指示PFC控制模塊250和/或電動(dòng)機(jī)控制模塊260進(jìn)入故障模式。僅舉例而言，在故障模式下，PFC控制模塊250可以停止PFC模塊204的開關(guān)的操作，同時(shí)，在故障模式下，電動(dòng)機(jī)控制模塊260可以停止逆變器電力模塊208的開關(guān)的操作。此外，電動(dòng)機(jī)控制模塊260可以直接與PFC控制模塊250交換故障信息。以這種方式，即使監(jiān)控模塊270未正確地操作，PFC控制模塊250也可以響應(yīng)由電動(dòng)機(jī)控制模塊260識(shí)別的故障，或者電動(dòng)機(jī)控制模塊260也可以響應(yīng)由PFC控制模塊250識(shí)別的故障。
[0050]PFC控制模塊250使用脈寬調(diào)制(PWM)來控制PFC模塊204中的開關(guān)。更具體地，PFC控制模塊250可以生成被施加至PFC模塊204的開關(guān)的PWM信號(hào)。改變PWM信號(hào)的占空比以在PFC模塊204的開關(guān)中產(chǎn)生期望電流。期望電流基于測(cè)量DC總線電壓與期望DC總線電壓之間的誤差來計(jì)算。換言之，對(duì)期望電流進(jìn)行計(jì)算以便獲得期望DC總線電壓。期望電流還可以基于獲得期望功率因數(shù)校正參數(shù)例如PFC模塊204中的電流波形的形狀。由PFC控制模塊250生成的PWM信號(hào)可以被稱為PFC PWM信號(hào)。
[0051]電動(dòng)機(jī)控制模塊260使用PWM對(duì)逆變器電力模塊208中的開關(guān)進(jìn)行控制以便獲得命令壓縮機(jī)速度。由電動(dòng)機(jī)控制模塊260生成的PWM信號(hào)可以被稱為逆變器PWM信號(hào)。逆變器PWM信號(hào)的占空比對(duì)通過壓縮機(jī)102的電動(dòng)機(jī)的繞組的電流(即，電動(dòng)機(jī)電流)進(jìn)行控制。電動(dòng)機(jī)電流控制電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩，因此電動(dòng)機(jī)控制模塊260可以控制電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩以獲得命令壓縮機(jī)速度。
[0052]除了共享故障信息之外，PFC控制模塊250和電動(dòng)機(jī)控制模塊260還可以共享數(shù)據(jù)。僅舉例而言，PFC控制模塊250可以從電動(dòng)機(jī)控制模塊260接收數(shù)據(jù)例如負(fù)載、電動(dòng)機(jī)電流、估計(jì)的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩、逆變器溫度以及逆變器PWM信號(hào)的占空比。PFC控制模塊250還可以從電動(dòng)機(jī)控制模塊260接收數(shù)據(jù)例如測(cè)量的DC總線電壓。電動(dòng)機(jī)控制模塊260可以從PFC控制模塊250接收數(shù)據(jù)例如AC線路電壓、通過PFC模塊204的電流、估計(jì)的AC電力、PFC溫度以及命令總線電壓。
[0053]在各種實(shí)現(xiàn)中，PFC控制模塊250、電動(dòng)機(jī)控制模塊260和監(jiān)控模塊270中的一些或全部可以在集成電路(IC)280上實(shí)現(xiàn)。僅舉例而言，IC280可以包括數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)、現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)、微處理器等。在各種實(shí)現(xiàn)中，在IC 280中可以包括另外的部件。另外，圖2中的IC 280內(nèi)部示出的各種功能可以在IC 280的外部例如在第二 IC中或在分立電路中實(shí)現(xiàn)。僅舉例而言，監(jiān)控模塊270可以與電動(dòng)機(jī)控制模塊260集成在一起。
[0054]現(xiàn)在參照?qǐng)D3A，給出了逆變器電力模塊208的示例性實(shí)現(xiàn)和電動(dòng)機(jī)400的簡(jiǎn)化示意圖。電動(dòng)機(jī)400是圖2的壓縮機(jī)102的部件。然而，圖3A至圖3C的原理可以應(yīng)用于其他電動(dòng)機(jī)包括冷凝器104的電動(dòng)機(jī)。
[0055]逆變器電力模塊208包括開關(guān)塊402。開關(guān)塊402經(jīng)由正DC端子404和負(fù)DC端子406從DC濾波器206接收濾波后的DC電壓。開關(guān)塊402包括第一逆變器臂410，該第一變器臂410包括第一開關(guān)420和第二開關(guān)422以及第一二極管424和第二二極管426。
[0056]在該示例中，第一開關(guān)420的第一端子連接至正DC端子404，而第二開關(guān)422的第二端子連接至負(fù)DC端子406。第一開關(guān)420的第二端子連接至第二開關(guān)422的第一端子。第一二極管424的陽極連接至第一開關(guān)420的第二端子并且第一二極管424的陰極連接至第一開關(guān)420的第一端子。第二二極管426的陽極連接至第二開關(guān)422的第二端子并且第二二極管426的陰極連接至第二開關(guān)422的第一端子。
[0057]開關(guān)420和開關(guān)422的控制端子通常從電動(dòng)機(jī)控制模塊260接收互補(bǔ)信號(hào)。電動(dòng)機(jī)控制模塊260使用PWM控制開關(guān)420和開關(guān)422以便獲得命令壓縮機(jī)速度。逆變器PWM信號(hào)的占空比控制通過電動(dòng)機(jī)400的繞組的電流。電動(dòng)機(jī)電流控制電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩，因此電動(dòng)機(jī)控制模塊260可以控制電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩以獲得命令壓縮機(jī)速度。
[0058]在各種實(shí)現(xiàn)中，開關(guān)420和開關(guān)422中的每個(gè)開關(guān)可以被實(shí)現(xiàn)為絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)。在這樣的實(shí)現(xiàn)中，第一端子、第二端子和控制端子可以分別對(duì)應(yīng)于集電極端子、發(fā)射極端子和柵極端子?？商娲兀_關(guān)420和開關(guān)422可以被實(shí)現(xiàn)為其他形式的固態(tài)開關(guān)例如金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET)或功率MOSFET。
[0059]開關(guān)塊402可以包括一個(gè)或多個(gè)另外的逆變器臂。在各種實(shí)現(xiàn)中，對(duì)于電動(dòng)機(jī)400的每個(gè)相或繞組，開關(guān)塊402可以包括一個(gè)逆變器臂。僅舉例而言，如圖3A所示，開關(guān)塊402可以包括第二逆變器臂430和第三逆變器臂440。逆變器臂410、430和440可以分別向電動(dòng)機(jī)400的繞組450、452和454提供電流。繞組454、452和450可以分別被稱為繞組a、b和C。施加至繞組454、452和450的電壓可以分別被稱為Va、Vb和Vc。通過繞組454、452和450的電流可以分別被稱為la、Ib和Ic。
[0060]僅舉例而言，繞組450、452和454的第一端可以連接至公共節(jié)點(diǎn)。繞組450、452和454的第二端可以分別連接至逆變器臂410、430和440的第一開關(guān)420的第二端子。
[0061]逆變器電力模塊208還可以包括與第一逆變器臂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的第二端子與負(fù)DC端子406之間。在各種實(shí)現(xiàn)中，相應(yīng)的分流電阻器可以位于逆變器臂430和440中的每個(gè)逆變器臂與負(fù)DC端子406之間。僅舉例而言，通過電動(dòng)機(jī)400的第一繞組450的電流可以基于第一逆變器臂410的分流電阻器460兩端的電壓來確定。
[0062]在各種實(shí)現(xiàn)中，可以省略逆變器臂410、430或440中的一個(gè)的分流電阻器。在這樣的實(shí)現(xiàn)中，可以基于剩余的分流電阻器的測(cè)量來推斷電流。第三電流可以基于假設(shè)Ia+Ib+Ic = O 來確定。
[0063]另外地或可替代地，如圖3B所示，電阻462可以與負(fù)DC端子406串聯(lián)連接。因此，通過電阻462的電流可以表示由逆變器電力模塊208消耗的總電流。通過逆變器臂410、430和440中每個(gè)逆變器臂的電流可以基于通過逆變器臂410、430和440的電流的已知相位時(shí)序從總電流推斷。確定逆變器中的電流的進(jìn)一步討論可以在2007年3月20日發(fā)布的共同轉(zhuǎn)讓的美國(guó)專利第7，193，388號(hào)中找到，在此其全部公開內(nèi)容通過引用合并至本文。
[0064]可以使用測(cè)量或感測(cè)通過逆變器臂410、430和440中的任何或全部逆變器臂的電流的任何方法。例如，在各種實(shí)現(xiàn)中，如圖3C中所示，可以使用電流傳感器487測(cè)量通過第一逆變器臂410的電流。僅舉例而言，電流傳感器487可以被實(shí)現(xiàn)在第一逆變器臂410與第一繞組450之間。還可以分別使用相關(guān)聯(lián)的電流傳感器488和489測(cè)量通過逆變器臂430和440的電流。在各種實(shí)現(xiàn)中，電流傳感器可以與逆變器臂410、430和440中的兩個(gè)逆變器臂相關(guān)聯(lián)。通過逆變器臂410、430和440中另一個(gè)逆變器臂的電流可以基于電動(dòng)機(jī)繞組中的電流之和為零的假設(shè)來確定。
[0065]現(xiàn)在參照?qǐng)D4，示出圖2的電動(dòng)機(jī)控制模塊260的示例性實(shí)現(xiàn)。電動(dòng)機(jī)控制模塊260對(duì)逆變器電力模塊208內(nèi)的開關(guān)進(jìn)行控制以控制施加至電動(dòng)機(jī)400的繞組454、452、450 (在下文中“繞組『?！?的電壓。這還可以被稱為控制逆變器電力模塊208或者被稱為控制電動(dòng)機(jī)400。
[0066]例如，當(dāng)電動(dòng)機(jī)400包括三相電動(dòng)機(jī)時(shí)，電動(dòng)機(jī)控制模塊260分別將電壓Va_。施加至繞組a_。。電壓Va_。被統(tǒng)稱為輸出電壓。當(dāng)將電壓Va_。施加至繞組a_。時(shí)，在繞組a_。中分別生成電流Ia_。。電流Ia_?？梢员唤y(tǒng)稱為繞組電流。繞組a_。中的電流產(chǎn)生關(guān)于繞組a_。的磁通量，或者關(guān)于繞組_的磁通量產(chǎn)生繞組a_。中的電流。電動(dòng)機(jī)控制模塊260生成輸出電壓以控制繞組電流和/或以控制磁通量。電動(dòng)機(jī)400例如可以是三相內(nèi)部永磁(“IPM”)電動(dòng)機(jī)或開關(guān)磁阻(“SR”)電動(dòng)機(jī)。
[0067]電動(dòng)機(jī)400包括響應(yīng)于繞組