中心（"MCC"）或其它殼體中。 可以針對單個電機106設定（rate)電機啟動器104,或可以將其設定成控制多個電機。本 領域的技術人員將認識到，可以將其它部件和系統(tǒng)包括電機啟動器104中。
[0076] 系統(tǒng)100包括連接至電機啟動器104的電機106。在一種實施方式中，電機106是 接收AC電力的三相電機。例如，電機106可以是三相AC鼠籠式電機。在另一示例中，電機 106是三相AC同步電機。在另一實施方式中，電機106接收來自具有不同相數(shù)的電壓源108 的電力。例如，電機106可以是單相電機，并且電壓源108可以是單相電壓源。例如，在電 機106為單相的情況下，電機106可以包括單獨的啟動繞組，如屏蔽的磁極繞組、與離心開 關連接的繞組等。電機106可以是能夠通過改變對電機106供電的開關的接通時間來進行 控制的任何電機。
[0077] 在一種實施方式中，系統(tǒng)100包括電壓源108,電壓源108通過電機啟動器104向 電機106提供電力，并且可以被稱為輸入電源。在一種實施方式中，電壓源108源自電力設 施，并且可以包括具有配電板、開關齒輪、斷路器、保險絲等的配電系統(tǒng)的一部分。在另一實 施方式中，電壓源108包括發(fā)電機、逆變器或能夠向電機106提供AC電力的其它電源。在 該實施方式中，如圖1中所示，電壓源108是三相AC源。在另一實施方式中，電壓源108是 直流（"DC"）源（如電池），并且該系統(tǒng)包括用于將來自DC源的DC電壓逆變成AC電壓以 向電機106提供電力的逆變器。在其它實施方式中，電壓源108可以是燃料電池、風力渦輪 機或其它替代能源。本領域的技術人員將認識到用以實現(xiàn)電壓源108的其它方式。
[0078] 圖2是示出了用于準矢量電機控制器的設備200的一種實施方式的示意性框圖。 設備200包括準矢量控制設備102的一種實施方式，其中，準矢量控制設備102具有開關模 塊202、源相位模塊204、反EMF相位模塊206、轉(zhuǎn)矩模塊208和脈沖模塊210,將在下面描述 這些部件。
[0079] 在一種實施方式中，設備200包括：開關模塊202,其針對每一相選擇性地接通開 關，以將連接至AC電壓源108的輸入電力導線按順序連接至電機106。在AC電壓源108 的基波頻率的周期的一部分內(nèi)接通用于每相的開關，并且該部分包括小于基波頻率的全周 期。在一種實施方式中，基波頻率可以按照電壓源108需求設置，諸如由電力設施、發(fā)電機 等設置。在各種實施方式中，基波頻率可以是50赫茲（"抱"）、60抱、400抱等。
[0080] 在一個示例中，直到過零之后為止，可以延遲閉合每個開關，使得除了如下面關于 脈沖模塊210所描述的被中斷之外，在小于半個周期時間內(nèi)連接每個開關。在一種實施方 式中，針對特定電機啟動級，在每個周期的固定部分內(nèi)閉合每個開關。在另一實施方式中， 可以在每個周期期間的變化量的時間內(nèi)閉合每個開關。例如，可以改變開關以創(chuàng)建不同的 電流脈沖大小，從而生成小于電壓源108的基波頻率的離散頻率。離散頻率可以是離散頻 率控制（"DFC"）方法的一部分。
[0081] 圖3是使用DFC方法的準矢量電機控制器的可能的操作的波形的圖示。上部的波 形包括垂直方向或Y軸為電壓V且水平方向（"X軸"）為時間的正弦電壓波形302。電壓 波形302例如可以是電壓源108的50Hz或60Hz正弦電壓波形。在其它實施方式中，可以 使用不同的基波頻率。下部的波形包括水平方向上的時間以及垂直方向（"Y軸"）上的電 流I。
[0082] 下部的波形包括幅值和極性變化的若干電流脈沖304a至304j。在所示的波形中， 第一脈沖304a是正的，并且相對于其它脈沖（例如，304b至304d)較小。第二脈沖304b大 于第一脈沖304a，并且第三脈沖304c大于第一脈沖304a和第二脈沖304b。第四脈沖304d 小于第三脈沖304c，并且可以具有與第二脈沖304b相同的幅值。第五脈沖304e小于第四 脈沖304d，并且可以具有與第一脈沖304a相同的幅值。負脈沖系列304f至304j在正脈 沖304a至304e之后，并且除了負脈沖304f至304 j具有負的幅值之外，可以鏡反射正脈沖 304a至304e的圖案。
[0083] 注意，每個脈沖304a至304j相對于電壓波形302的過零點出現(xiàn)。由于脈沖304a 至304j的大小和極性，生成基波頻率低于電壓波形302的基波頻率的波形。該較低的基波 頻率被示為波形306。本領域的技術人員將認識到，由脈沖304a至304j形成的波形的傅里 葉變換將包括基波頻率和諧波頻率。選擇電流脈沖304a至304j的幅值、位置和極性，使得 如所示的那樣生成具有低于電壓波形302的頻率的頻率的基波頻率306。
[0084] 盡管圖3中的下部波形包括五個正脈沖304a至304e以及五個負脈沖304f至 304j，但是通過每個周期具有更多或更少脈沖并且通過調(diào)節(jié)脈沖的幅值也可以生成其它頻 率。注意,在圖3中示出了單個電壓波形302和相應的電流脈沖304a至304j，但本領域的技 術人員能夠認識到，對于三相系統(tǒng)而言包括另外的波形。DFC方法可以包括適當?shù)叵嘁?，?得在生成了較低頻率的基波波形306的情況下，也生成第二和第三相應的較低頻率波形， 只不過其被適當?shù)叵嘁埔杂糜谌嚯姍C操作。例如，第二波形可以被相移基波波形306的 三分之一周期，并且第三波形可以被相移基波波形306的三分之二周期。對于DFC方法的 每個離散頻率，第二相位和第三相位的相移通常關于特定的離散頻率被定制。
[0085] 利用如圖1的系統(tǒng)100中所示的電機啟動器104,用于生成脈沖304a至304j的一 種方法是在特定時間處觸發(fā)適當?shù)木чl管（例如，Tal)，例如，在開關模塊202的開關包括 晶閘管T的情況下。如果在一個周期內(nèi)晶閘管Tal沒有被觸發(fā)，則晶閘管Tal通常將不導 通（除了泄漏電流之外）。如果晶閘管Tal在正半周期內(nèi)被觸發(fā)，通常電流將開始流向電機 106。在晶閘管Tal被反向偏置之前，電流通常將繼續(xù)流動。注意，由于導線和電機106中 的電感，在被反向偏置之后，電流仍可以在晶閘管Tal中繼續(xù)流動一段時間，但通常將最終 停止。
[0086] 基于電壓、電機阻抗、導線的寄生阻抗和電感、所期望的幅值等，可以在一個周期 內(nèi)選擇針對特定電流脈沖304的觸發(fā)點，以生成特定幅值的電流脈沖304。例如，觸發(fā)點接 近電壓波形302的過零點將產(chǎn)生如下脈沖：與觸發(fā)點更早且較遠于過零點的觸發(fā)點處的脈 沖相比，該脈沖更小。對于負的電流脈沖，可以選擇適于在電壓波形302的負半周期內(nèi)導通 的晶閘管（例如，Ta2)。
[0087] 在設備200應用小于電壓源108的基波頻率的離散頻率的情況下，電機106將具 有施加到電機106的定子的旋轉(zhuǎn)磁場，該旋轉(zhuǎn)磁場將在電機106內(nèi)生成機械力以開始沿特 定方向旋轉(zhuǎn)電機106,這導致連接至轉(zhuǎn)子的軸生成一定量的轉(zhuǎn)矩。隨著電機106的轉(zhuǎn)子速度 增大，電機的動量將促使轉(zhuǎn)子增加速度，從而生成負轉(zhuǎn)矩脈沖。負轉(zhuǎn)矩脈沖將會具有不期望 的效果，諸如效率降低、熱量增加、不期望的機械力、噪聲等。在一種實施方式中，電機106 在至少一段時間內(nèi)生成振蕩方式的正轉(zhuǎn)矩脈沖和負轉(zhuǎn)矩脈沖，這是不期望的。
[0088] 開關模塊202可以包括如上所述的晶閘管T，但是在其它實施方式中還可以包括 其它類型的開關，如MOSFET、IGBT等。在另一實施方式中，開關模塊202包括驅(qū)動器、阻尼 器、控制邏輯、時鐘、脈寬調(diào)制器等以斷開或閉合開關。本領域的技術人員應當認識到，可以 在開關模塊202中包括其它部件。
[0089] 在一種實施方式中，設備200包括：源相位模塊204,用于確定AC電壓源108的相 位；以及反EMF相位模塊206,用于確定電機106的反電動勢（"反EMF"）的相位。電壓源 108包括基本上為正弦的電壓波形。對于三相系統(tǒng)，該電壓通常創(chuàng)建旋轉(zhuǎn)磁場，并且可以被 表達為具有隨時間變化并且在一個周期內(nèi)旋轉(zhuǎn)360°的相位的旋轉(zhuǎn)相量。當將三相電壓施 加至電機106時，在電機106的定子中生成變化的磁場，該變化磁場影響電機106的轉(zhuǎn)子并 在轉(zhuǎn)子中感應出電流，從而在轉(zhuǎn)子中產(chǎn)生反EMF。再者，轉(zhuǎn)子的三相反EMF可以被表達為具 有隨時間變化的相位的相量。
[0090] 在一種實施方式中，源相位模塊204通過測量電壓源108被施加到電機106時的 電壓來確定電壓源108的相位。在一種實施方式中，源相位模塊204以基本上大于電壓源 108的基波頻率的采樣速率對電壓進行采樣，并且在一種實施方式中，源相位模塊204能夠 確定電壓源108在特定時間點處的相位。
[0091] 在一種實施方式中，反EMF相位模塊206使用電機106的定子中的電壓和電流測 量來確定電機106的反EMF的相位。在另一實施方式中，反EMF相位模塊206通過測量電 機106的轉(zhuǎn)子的反EMF來確定反EMF的相位。例如，在電機106是永磁式同步電機的情況 下，反EMF相位模塊206可以根據(jù)電機106的電機編碼器或分析器（resolver)計算反EMF。
[0092] 在一種實施方式中，反EMF相位模塊206測量電機的電壓和電流，并且通過使用 α - β變換將三相電壓和電流變換為靜止參考坐標或兩相坐標來估計電機106的反EMF。
[0093] α-β變換或α β〇變換（也已知為Clarke變換）是電氣工程中用以簡化三相電 路計算的方法。ct-β變換是用于將三相坐標系中的電壓和電流變換成兩相參考坐標系的 方式。如果電壓相量Va、Vb和Vc相距120度，則直角坐標可以被疊加在三相坐標系上，其 中V a沿水平軸，Ve沿垂直軸?？梢詫⒀剌Sa、b和c隨時間變化的三相電壓代數(shù)地變換成 沿α和β軸隨時間變化的兩相電壓。以下是α-β變換矩陣：
[0097] 在三相坐標系中，其中，Vni是峰值電壓，ω = 231 f，并且f是頻率Hz。應用α-β 變換以如下獲得兩相電壓結(jié)果：
[0099] 類似地，比電壓滯后任意角δ的三相平衡電流集可以被轉(zhuǎn)換成兩相電流：
[0101] 其中，Ini是峰值電流，ω = 2Jif，并且f是頻率Hz。應用α-β變換以如下獲得 兩相電流結(jié)果：
[0103] 在一種實施方式中，反EMF相位模塊206使用在α - β變換中測量的電流和電壓 確定Va、Ve、Ia、Ie，然后使用等式6確定電機106的反EMF的相位（0 Mf):
[0105] 類似地，源相位模塊204可以使用在a-β變換中測量的電壓源108的電壓確定 電壓源108的Va和￥^，然后可以使用等式7確定電壓源108的相位（Qsupply):
[0107] 在一種實施方式中，設備200包括轉(zhuǎn)矩模塊208,轉(zhuǎn)矩模塊208確定AC電壓源108 的相位與反EMF的相位之間的相位差何時在表示正的電機轉(zhuǎn)矩的相位范圍內(nèi)。例如，轉(zhuǎn)矩 模塊可以通過從電壓源108的相位中減去反EMF的相位（Θ supply- Θ OTf)來計算電壓源108 的相位與反EMF的相位之間的差。在一種實施方式中，相位范圍為設定的范圍。例如，相位 范圍可以約為 9 supply 9 emf 〇 且^supply-0enif< 30°。在另一實施方式中，相位范圍可 以約為 9 supply 9 emf 〇 且^supply-60°，以及它們之間的所有子范圍?？梢允瞧?它范圍。通過規(guī)定范圍為"約"