[發(fā)明專利]控制電路、驅(qū)動(dòng)電路以及控制壓縮機(jī)的電動(dòng)機(jī)的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710590352.0
• 申請(qǐng)日: 2013-08-09
• 公開（公告）號(hào): CN107645264B
• 公開（公告）日: 2021-03-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 查爾斯·E·格林;約瑟夫·G·馬爾欽凱維奇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 艾默生環(huán)境優(yōu)化技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): H02P27/08
• 分類號(hào): H02P27/08
• 代理公司: 北京集佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 康建峰;江河清

本申請(qǐng)是國(guó)際申請(qǐng)日為2013年8月9日、國(guó)家申請(qǐng)?zhí)枮?01380047119.8、進(jìn)入中國(guó)國(guó)家階段的日期為2015年3月10日、發(fā)明名稱為“使用脈寬調(diào)制脈沖跳過(guò)的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)控制”的PCT申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。

相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用

本申請(qǐng)要求于2013年8月9日提交的美國(guó)實(shí)用專利申請(qǐng)第13/963,317號(hào)的優(yōu)先權(quán)，并且要求于2012年8月10日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)第61/682,149號(hào)、于2012年9月5日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)第61/697,079號(hào)、于2012年11月21日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)第61/729,229號(hào)以及于2013年1月22日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)第61/755,230號(hào)的權(quán)益。這些申請(qǐng)的全部公開內(nèi)容通過(guò)引用合并到本文中。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開內(nèi)容涉及電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)

電動(dòng)機(jī)用于各種各樣的工業(yè)應(yīng)用和住宅應(yīng)用，包括但不限于加熱、通風(fēng)以及空調(diào)(HVAC)系統(tǒng)。僅舉例而言，在HVAC系統(tǒng)中電動(dòng)機(jī)可以驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)。在HVAC系統(tǒng)中還可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)或多個(gè)另外的電動(dòng)機(jī)。僅舉例而言，HVAC系統(tǒng)可以包括驅(qū)動(dòng)與冷凝器相關(guān)聯(lián)的風(fēng)扇的另外的電動(dòng)機(jī)。在HVAC系統(tǒng)中可以包括另外的電動(dòng)機(jī)以驅(qū)動(dòng)與蒸發(fā)器相關(guān)聯(lián)的風(fēng)扇。

發(fā)明內(nèi)容

一種用于壓縮機(jī)的電動(dòng)機(jī)的控制電路，所述控制電路包括：逆變器控制模塊，被配置為控制逆變器的電力開關(guān)器件以從直流電力供應(yīng)生成輸出電壓，其中，所述輸出電壓被施加到所述電動(dòng)機(jī)的繞組；電流控制模塊，被配置為基于轉(zhuǎn)矩需求生成電壓信號(hào)，其中，所述逆變器控制模塊根據(jù)所述電壓信號(hào)來(lái)控制所述電力開關(guān)器件；選擇器，被配置為輸出開環(huán)轉(zhuǎn)矩值和閉環(huán)轉(zhuǎn)矩值中的一個(gè)作為所述轉(zhuǎn)矩需求；以及開環(huán)轉(zhuǎn)矩模塊，被配置為生成所述開環(huán)轉(zhuǎn)矩值，其中，所述開環(huán)轉(zhuǎn)矩模塊被配置為對(duì)所述開環(huán)轉(zhuǎn)矩值施加上限，并且其中，所述上限基于所述直流電力供應(yīng)的電壓。

一種用于壓縮機(jī)的電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路，所述驅(qū)動(dòng)電路包括：功率因數(shù)校正轉(zhuǎn)換器，被配置為從交流輸入電力產(chǎn)生直流電力供應(yīng)；逆變器，包括根據(jù)電壓信號(hào)控制的電力開關(guān)器件，其中，所述電力開關(guān)器件對(duì)所述直流電力供應(yīng)進(jìn)行脈寬調(diào)制，以生成分別施加到所述電動(dòng)機(jī)的多個(gè)繞組的多個(gè)輸出電壓；電流控制模塊，被配置為基于電流需求來(lái)生成所述電壓信號(hào)；轉(zhuǎn)矩映射模塊，被配置為基于轉(zhuǎn)矩需求來(lái)生成所述電流需求；估計(jì)器，被配置為基于來(lái)自所述電動(dòng)機(jī)的所述多個(gè)繞組中的至少一個(gè)繞組的測(cè)量電流來(lái)計(jì)算所述電動(dòng)機(jī)的估計(jì)速度；速度環(huán)控制模塊，被配置為基于所述電動(dòng)機(jī)的估計(jì)速度與所述電動(dòng)機(jī)的命令速度之間的差來(lái)計(jì)算閉環(huán)轉(zhuǎn)矩值；轉(zhuǎn)變模塊，被配置為響應(yīng)于所述估計(jì)器的收斂來(lái)生成指示從閉環(huán)模式轉(zhuǎn)變到開環(huán)模式的轉(zhuǎn)變信號(hào)；多路轉(zhuǎn)換器，被配置為：從所述電動(dòng)機(jī)的初始起動(dòng)直到所述轉(zhuǎn)變信號(hào)被生成，輸出開環(huán)轉(zhuǎn)矩值作為所述轉(zhuǎn)矩需求；并且在所述轉(zhuǎn)變信號(hào)被生成之后，輸出所述閉環(huán)轉(zhuǎn)矩值作為所述轉(zhuǎn)矩需求；以及開環(huán)轉(zhuǎn)矩模塊，被配置為：通過(guò)用(i)所述直流電力供應(yīng)的電壓和(ii)所述電力開關(guān)器件的溫度來(lái)索引查找表來(lái)確定轉(zhuǎn)矩限制；響應(yīng)于預(yù)定開環(huán)轉(zhuǎn)矩值小于所述轉(zhuǎn)矩限制，輸出所述預(yù)定開環(huán)轉(zhuǎn)矩值作為所述開環(huán)轉(zhuǎn)矩值；以及響應(yīng)于所述預(yù)定開環(huán)轉(zhuǎn)矩值大于所述轉(zhuǎn)矩限制，輸出所述轉(zhuǎn)矩限制作為所述開環(huán)轉(zhuǎn)矩值。

一種控制壓縮機(jī)的電動(dòng)機(jī)的方法，所述方法包括：基于直流電力供應(yīng)的電壓確定上限；生成開環(huán)轉(zhuǎn)矩值，包括對(duì)所述開環(huán)轉(zhuǎn)矩值施加所述上限；選擇所述開環(huán)轉(zhuǎn)矩值和閉環(huán)轉(zhuǎn)矩值中的一個(gè)作為轉(zhuǎn)矩需求；基于所述轉(zhuǎn)矩需求來(lái)生成電壓信號(hào)；以及根據(jù)所述電壓信號(hào)來(lái)控制逆變器的電力開關(guān)器件，以從所述直流電力供應(yīng)生成輸出電壓，其中，所述輸出電壓被施加到所述電動(dòng)機(jī)的繞組。

一種用于電動(dòng)機(jī)的控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)包括脈寬調(diào)制模塊、模式確定模塊、脈沖跳過(guò)確定模塊、占空比調(diào)節(jié)模塊、脈沖模塊和逆變器電力模塊。脈寬調(diào)制模塊基于總線電壓并且分別基于三個(gè)電壓請(qǐng)求來(lái)生成三個(gè)占空比值。模式確定模塊基于電動(dòng)機(jī)的速度選擇性地啟用脈沖跳過(guò)模式。脈沖跳過(guò)確定模塊響應(yīng)于脈沖跳過(guò)模式被啟用來(lái)連續(xù)生成脈沖跳過(guò)數(shù)量。脈沖跳過(guò)數(shù)量隨機(jī)地選自0、1和2構(gòu)成的組。占空比調(diào)節(jié)模塊針對(duì)多個(gè)切換周期中的每個(gè)切換周期、響應(yīng)于脈沖跳過(guò)數(shù)量中的相應(yīng)的脈沖跳過(guò)數(shù)量為非零來(lái)選擇性地將三個(gè)占空比值設(shè)置成零值。脈沖模塊針對(duì)每個(gè)切換周期、響應(yīng)于由占空比調(diào)節(jié)模塊修改的三個(gè)占空比值來(lái)生成三個(gè)脈沖波形。逆變器電力模塊分別基于三個(gè)脈沖波形來(lái)控制電動(dòng)機(jī)的三個(gè)相。