[發明專利]用于估計、管理和診斷電動機參數的控制器和方法

有效

• 申請號: 201080044562.6
• 申請日: 2010-08-10
• 公開（公告）號: CN102577094A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 邁克爾·I·亨德森;約瑟夫·G·馬爾欽凱維奇;查爾斯·E·格林
• 申請（專利權）人: 艾默生環境優化技術有限公司
• 主分類號: H02P27/06
• 分類號: H02P27/06;H02P6/08
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 李春暉;王娜麗

相關申請的交叉引用

本申請要求在2010年8月9日提交的美國實用專利申請No.12/852,961和在2009年8月10日提交的美國臨時申請No.61/232,640的優先權。上面的申請的整體公開通過引用被包含在此。

技術領域

本公開涉及電動機控制系統和方法。

背景技術

在此提供的背景技術說明用于一般地呈現本公開的背景的目的。在本背景技術部分中描述的當前提名的發明人的工作以及不合適作為在提交時的現有技術的說明的方面既不明確地也不隱含地被承認為相對于本公開的現有技術。

在包括但是不限于加熱、通風和空氣調節(HVAC)系統的各種各樣的工業和居住應用中使用電動機。僅舉例而言，電動機可以驅動在HVAC系統中的壓縮機。也可以在HVAC系統中實現一個或更多個另外的電動機。僅舉例而言，HVAC系統可以包括驅動與冷凝器相關聯的風扇的另一個電動機。可以在HVAC系統中包括另一個電動機，以驅動與蒸發器相關聯的風扇。

功率因數是在電路中的電流和電壓之間的關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。功率因數可以被表達為在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接近1而增大。在不同實現方式中，可以實現功率因數校正(PFC)系統。PFC系統通常運行以將電路的功率因數向1增大，由此與電路存儲和向電源返回的無功功率的數量作比較而言提高電路的有效功率的使用。

發明內容

一種電動機控制系統包括控制模塊、開關模塊和濾波模塊。控制模塊基于扭矩需求來控制用于操作電動機的輸出電壓。開關模塊生成用于逆變器的開關信號，所述逆變器用于驅動所述電動機。所述開關模塊基于所述輸出電壓來生成所述開關信號。所述開關模塊根據基于所述輸出電壓、最大占空比以及向所述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(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，電動機控制系統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置限制信號。在設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。

在又一些特征中，電動機控制系統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，電動機控制系統還包括d軸注入模塊。所述d軸注入模塊基于所述OOV量調整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。

一種方法，包括：基于扭矩需求來控制用于操作電動機的輸出電壓；基于所述輸出電壓生成用于逆變器的開關信號，所述逆變器驅動所述電動機；根據基于所述輸出電壓、最大占空比以及向所述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(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。