用于在控制角度之間轉換的控制器和方法

專利名稱：用于在控制角度之間轉換的控制器和方法
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否則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。僅作為示例，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。僅作為示例，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
一種系統包括脈寬調制(PWM)模塊、相減模塊、誤差減小模塊和求和模塊。PWM模塊控制向電動機供電的逆變器的切換。PWM模塊在第一模式中基于第一角度控制切換并且在第二模式中基于第二角度控制切換。相減模塊確定第一和第二角度之間的差。誤差減小模塊(i)當命令從第一模式到第二模式的轉換時存儲差，并且(ii)將所存儲的差的幅度減小到零。求和模塊計算存儲的差和第二角度的和。PWM模塊在第二模式中基于和控制切換。在其他特征中，該系統進一步包括命令角度產生模塊。命令角度產生模塊基于命令的速度產生第一角度。在其他特征中，通過對命令的速度積分來產生第一角度。在其他特征中，該系統進一步包括速率限制模塊。速率限制模塊通過對請求的速度進行速率限制來產生命令的速度。在其他特征中，該系統進一步包括估計器模塊。估計器模塊基于電動機的測量的參數確定第二角度。測量的參數包括測量的電流和測量的電壓至少之一。在其他特征中，估計器模塊確定估計的速度。在從第一模式轉換到第二模式之后 PWM模塊基于估計的速度控制切換。在其他特征中，誤差減小模塊以周期性的間隔使幅度減小預定量。在其他特征中，該系統進一步包括轉換模塊。當電動機的估計的速度大于預定速度時，轉換模塊命令從第一模式轉換到第二模式。在其他特征中，該系統進一步包括轉換模塊。當電動機已運行的時間比預定時間段長時，轉換模塊命令從第一模式轉換到第二模式。一種方法包括在第一模式中基于第一角度并且在第二模式中基于第二角度控制向電動機供電的逆變器的切換；確定第一和第二角度之間的差；當命令從第一模式到第二模式的轉換時存儲差；將所存儲的差的幅度減小到零；計算存儲的差和第二角度的和；以及在第二模式中基于和控制切換。在其他特征中，該方法進一步包括基于命令的速度產生第一角度。在其他特征中，該方法進一步包括通過對命令的速度積分來產生第一角度。在其他特征中，該方法進一步包括通過對請求的速度進行速率限制來產生命令的速度。在其他特征中，該方法進一步包括基于電動機的測量的參數確定第二角度。測量的參數包括測量的電流和測量的電壓至少之一。在其他特征中，該方法進一步包括確定估計的速度以及在從第一模式轉換到第二模式之后基于估計的速度控制切換。在其他特征中，該方法進一步包括以周期性的間隔使幅度減小預定量。在其他特征中，該方法進一步包括當電動機的估計的速度大于預定速度時，命令從第一模式轉換到第二模式。在其他特征中，該方法進一步包括當電動機已運行的時間比預定時間段長時，命令從第一模式轉換到第二模式。一種系統包括控制模塊、角度確定模塊和減小模塊。控制模塊在第一模式中基于第一轉子角度控制電動機并且在第二模式中基于第二轉子角度控制電動機。角度確定模塊 (i)基于存儲值和第三轉子角度的和確定第二轉子角度，并且(ii)在選擇第二模式之后， 將存儲值設定為第一轉子角度和第三轉子角度之間的差。在選擇第二模式之后，減小模塊在非零時間段上將存儲值的幅度減小到零。通過以下提供的詳細描述，本公開的其他適用領域將變得明顯。應當明白，詳細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的范圍。


通過詳細說明和附圖，變得更全面地明白本公開，在附圖中圖1是示例性制冷系統的功能框圖；圖2是示例性驅動控制器和示例性壓縮機的功能框圖；圖3a_3c是示例性功率因數校正(PFC)模塊的簡化示意圖；圖是示例性逆變電源模塊和示例性電動機的簡化示意圖5是根據本公開的電動機控制模塊的功能框圖；圖6是根據本公開的角度確定模塊的功能框圖；圖7圖示了根據本公開的從開環操作到閉環操作的轉換；以及圖8圖示了根據本公開的從開環操作轉換到閉環操作的方法。
具體實施例方式下面的描述在本質上僅是說明性的，并且絕不意欲限制本公開、其應用或使用。為了清楚的目的，在附圖使用相同的附圖標號來識別類似的元件。在此使用的短語A、B和C 的至少一個應當被解釋為使用非排他邏輯或來表示邏輯(A或B或C)。應當明白，在不改變本公開的原理的情況下，可以以不同的順序來執行在方法內的步驟。在此使用的術語模塊可以指的是下述內容、下述內容的一部分或包括下述內容 專用集成電路(ASIC)；電子電路；組合邏輯電路；現場可編程門陣列(FPGA)；執行代碼的處理器(共享、專用或組)；提供所述功能的其他適當的部件；或上面的一些或全部的組合， 諸如在片上系統中。術語模塊可以包括存儲由處理器執行的代碼的存儲器(共享、專用或組)。上面使用的術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、類和/或對象。上面使用的術語共享表示可以使用單個(共享)處理器來執行來自多個模塊的一些或全部代碼。另外，可以通過單個(共享)存儲器來存儲來自多個模塊的一些或全部代碼。上面使用的術語組表示可以使用一組處理器來執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一些或全部代碼。可以通過由一個或更多個處理器執行的一個或更多個計算機程序來實現在此所述的設備和方法。計算機程序包括在非暫時有形計算機可讀介質上存儲的處理器可執行指令。計算機程序也可以包括存儲的數據。非暫時有形計算機可讀介質的非限定性示例是非易失性存儲器、磁存儲器和光學存儲器。現在參考圖1，呈現了制冷系統100的功能框圖。制冷系統100可以包括壓縮機 102、冷凝器104、膨脹閥106和蒸發器108。根據本公開的原理，制冷系統100可以包括另外和/或替代的部件。另外，本公開適用于其他適當類型的制冷系統，該其他適當類型的制冷系統包括但是不限于加熱、通風和空氣調節(HVAC)、熱泵、制冷和冷卻系統壓縮機102接收以蒸汽形式的制冷劑，并且壓縮制冷劑。壓縮機102向冷凝器104 提供加壓的以蒸汽形式的制冷劑。壓縮機102包括驅動泵的電動機。僅作為示例，壓縮機 102的泵可以包括渦旋式壓縮機和/或往復式壓縮機。加壓的制冷劑的全部或一部分在冷凝器104內被轉換為液體形式。冷凝器104將熱量從制冷劑傳開，由此冷卻制冷劑。當制冷劑蒸汽被冷卻到小于飽和溫度的溫度時，制冷劑變換為液體(或液化)制冷劑。冷凝器104可以包括電風扇，該電風扇提高將熱量從制冷劑傳開的速率。冷凝器104經由膨脹閥106向蒸發器108提供制冷劑。膨脹閥106控制向蒸發器 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控制器130電控制。由膨脹閥106引起的壓力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。
制冷劑吸收在蒸發器108中的熱量。液體制冷劑當被加熱到大于制冷劑的飽和溫度的溫度時轉換為蒸汽形式。蒸發器108可以包括電風扇，電風扇提高向制冷劑的熱傳導的速率。設施120向制冷系統100提供電力。僅作為示例，設施120可以在大約230伏特 (V)均方根(RMS)或在另一個適當電壓提供單相交流(AC)電力。在各種實現方式中，設施 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。 設施120可以經由AC線向系統控制器130提供AC電力。AC電力也可以經由AC線被提供到驅動控制器132。系統控制器130控制制冷系統100。僅作為示例，系統控制器130可以基于由各個傳感器(未示出)測量的用戶輸入和/或參數來控制制冷系統100。傳感器可以包括壓力傳感器、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據總線或其他適當數據總線的、來自驅動控制的反饋信息，諸如電動機電流或扭矩。用戶接口 134向系統控制器130提供用戶輸入。用戶接口 134可以補充地或替代地向驅動控制器132提供用戶輸入。用戶輸入可以例如包括期望的溫度，關于風扇(例如， 蒸發器風扇)的操作的請求和/或其他適當的輸入。系統控制器130可以控制冷凝器104、 蒸發器108和/或膨脹閥106的風扇的操作。驅動控制器132可以基于來自系統控制器130的命令來控制壓縮機102。僅作為示例，系統控制器130可以指令驅動控制器132以特定速度操作壓縮機電機。在各個實現方式中，驅動控制器132也可以控制冷凝器風扇。現在參照圖2，呈現了驅動控制器132和壓縮機102的功能框圖。電磁干擾(EMI) 濾波器202降低可能否則通過驅動控制器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。功率因數校正(PFC)模塊204接收被EMI濾波器202濾波的來自AC線的AC電力。 (參考圖3a、!3b和3c更詳細描述的)PFC模塊204整流AC電力，由此將AC輸入電力轉換為直流(DC)電力。在PFC模塊204的正和負端子處提供所產生的DC電力。PFC模塊204也選擇性地提供在輸入AC電力和產生的DC電力之間的功率因數校正。PFC模塊204選擇性地將AC電力升壓到大于AC電力的峰值電壓的DC電壓。僅作為示例，PFC模塊204可以在無源模式中運行，其中，所產生的DC電壓小于AC電力的峰值電壓。PFC模塊204也可以在有源模式下運行，其中，所產生的DC電壓大于AC電力的峰值電壓。比AC電力的峰值電壓大的DC電壓可以被稱為升高的DC電壓。具有230V的RMS電壓的AC電力具有大約325VQ30V乘以2的平方根)的峰值電壓。僅作為示例，當從具有230V的RMS電壓的AC電力運行時，PFC模塊204可以產生在大約350V和大約410V之間的升高的DC電壓。僅作為示例，可以施加350V的下限以避免PFC 模塊204的不穩定工作狀況。該限制可以例如隨著實際AC輸入電壓值而改變。在各個實現方式中，PFC模塊204能夠實現比410V高的升高的DC電壓。然而，可以施加上限以改進諸如在DC濾波器206中的部件的、在較高的電壓下經歷較大應力的部件的長期可靠性。在各個實現方式中，可以改變上限和/或下限。DC濾波器206濾波由PFC模塊204產生的DC電力。DC濾波器206最小化源自AC 電力向DC電力的轉換的、在DC電力中存在的紋波電壓。在各個實現方式中，DC濾波器206可以包括在PFC模塊204的正和負端子之間連接的一個或更多個串聯或并聯的濾波器電容器。在這樣的實現方式中，PFC模塊204的正和負端子可以直接地連接到逆變電源模塊208 的正和負端子。(參考圖^、4b和如更詳細所述的)逆變電源模塊208將由DC濾波器206濾波的DC電力轉換為向壓縮機電動機提供的AC電力。僅作為示例，逆變電源模塊208將DC電力轉換為三相AC電力，并且向壓縮機102的電動機的三個相應的繞組提供AC電力的相。在其他實現方式中，逆變電源模塊208可以將DC電力轉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電力轉換為適合于各個部件和功能的一個或更多個DC電壓。僅作為示例，DC-DC電源220可以將DC電力的電壓降低到適合于對于數字邏輯加電的第一 DC電壓和適合于控制在PFC模塊204內的開關的第二 DC電壓。僅作為示例，第二 DC電壓可以選擇性地被施加到開關的柵極端子。 在各個實現方式中，可以由另一個DC電源(未示出)提供DC電力，其例如是從電源230VAC 輸入經由變壓器得出的DC電壓。在各個實現方式中，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。在各個實現方式中，DC-DC電源220也可以產生第三DC電壓。僅作為示例，第三DC電壓可以是大約1. 2V。可以使用調壓器來從第一 DC電壓得出第三DC電壓。僅作為示例，第三DC電壓可以用于核心數字邏輯，并且第一 DC電壓可以用于電動機控制模塊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，并且電動機控制模塊260控制逆變電源模塊 208。在各個實現方式中，PFC控制模塊250控制在PFC模塊204內的開關的切換，并且電動機控制模塊260控制在逆變電源模塊208內的開關的切換。可以將PFC模塊204實現為具有1、2、3或更多的相。監督者控制模塊270可以經由通信模塊272與系統控制器130進行通信。通信模塊272可以包括輸入/輸出端口和其他適當部件，用于作為在系統控制器130和監督者控制模塊270之間的接口。通信模塊272可以實現有線和/或無線協議。監督者控制模塊270向PFC控制模塊250和電動機控制模塊260提供各種命令。 例如，監督者控制模塊270可以向電動機控制模塊260提供命令的速度。命令的速度對應于壓縮機102的電動機的期望的旋轉速度。在各個實現方式中，系統控制器130可以向監督者控制模塊270提供命令的壓縮機速度。在各個實現方式中，監督者控制模塊270可以基于經由通信模塊272提供的輸入和/或由各個傳感器測量的參數(即，傳感器輸入)來確定或調整命令的壓縮機速度。監督者控制模塊270也可以基于來自PFC控制模塊250和/或電動機控制模塊260的反饋來調整命令的壓縮機速度。監督者控制模塊270也可以向PFC控制模塊250和/或電動機控制模塊260提供其他命令。例如，基于命令的速度，監督者控制模塊270可以命令PFC控制模塊250來產生命令總線電壓。監督者控制模塊270可以基于另外的輸入——諸如逆變電源模塊208的操作參數和輸入AC線的測量的電壓——來調整命令總線電壓。監督者控制模塊270可以診斷在驅動控制器132的各個系統中的故障。僅作為示例，監督者控制模塊270可以從PFC控制模塊250和/或電動機控制模塊260接收故障信息。監督者控制模塊270也可以經由通信模塊272接收故障信息。監督者控制模塊270可以管理在驅動控制器132和系統控制器130之間的故障的報告和清除。響應于故障信息，監督者控制模塊270可以指令PFC控制模塊250和/或電動機控制模塊260進入故障模式。僅作為示例，在故障模式中，PFC控制模塊250可以暫停PFC 模塊204的開關的切換，而電動機控制模塊260可以暫停逆變電源模塊208的開關的切換。 另外，電動機控制模塊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可以響應由電動機控制模塊260識別的故障，即使監督者控制模塊270未正確地運行，并且反之亦然。PFC控制模塊250可以使用脈寬調制(PWM)來控制在PFC模塊204中的開關。更具體地，PFC控制模塊250可以產生被施加到PFC模塊204的開關的PWM信號。PWM信號的占空比被改變以在PFC模塊204的開關中產生期望的電流。基于在測量的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期望的 DC總線電壓。期望的電流也可以基于實現期望的功率因數校正參數，諸如在PFC模塊204 中的電流波形的形狀。由PFC控制模塊250產生的PWM信號可以被稱為PFC PWM信號。電動機控制模塊260可以使用PWM控制在逆變電源模塊208中的開關，以便實現命令的壓縮機速度。由電動機控制模塊260產生的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102的電動機的繞組的電流(即，電動機電流)。 電動機電流控制電動機扭矩，并且電動機控制模塊260可以控制電動機扭矩來實現命令的壓縮機速度。除了共享故障信息之外，PFC控制模塊250和電動機控制模塊260也可以共享數據。僅作為示例，PFC控制模塊250可以從電動機控制模塊260接收數據，諸如負載、電動機電流、估計的電動機扭矩、逆變器溫度、逆變器PWM信號的占空比和其他適當的參數。PFC 控制模塊250也可以從電動機控制模塊沈0接收數據，諸如測量的DC總線電壓。電動機控制模塊260可以從PFC控制模塊250接收數據，諸如AC線電壓、通過PFC模塊204的電流、 估計的AC功率、PFC溫度、命令總線電壓和其他適當的參數。在各個實現方式中，可以在集成電路(IC) 280上實現PFC控制模塊250、電動機控制模塊260和監督者控制模塊270的一些或全部。僅作為示例，IC 280可以包括數字信號處理器(DSP)、現場可編程門陣列(FPGA)、微處理器等。在各個實現方式中，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—— 實現在圖2中的IC 280內示出的各個功能。僅作為示例，監督者控制模塊270可以與電動機控制模塊260集成。圖3a是PFC模塊204的示例實現方式的示意圖。PFC模塊204經由第一和第二 AC輸入端子302和304來接收AC電力。AC電力可以例如是由EMI濾波器202輸出的AC 電力。在各個實現方式中，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經由正DC端子306和負DC端子308向DC濾波器206和逆變電源模塊208輸出DC電力。第一整流器二極管310的陽極連接到第二 AC輸入端子304，并且第一整流器二極管310的陰極連接到正DC端子306。第二整流器二極管312的陽極連接到負DC端子308， 并且第二整流器二極管312的陰極連接到第二 AC輸入端子304。整流器二極管310和312的每一個可以被實現為一個或更多個單獨的串聯或并聯的二極管。開關塊320連接在正和負DC端子306和308之間。開關塊320包括第一 PFC支路330，第一 FPC支路330包括第一和第二開關332和334。開關332和334每一個包括第一端子、第二端子和控制端子。在各個實現方式中，開關332和334的每一個可以被實現為絕緣柵雙極晶體管(IGBT)。在這樣的實現方式中，第一、第二和控制端子可以分別對應于集電極、發射極和柵極端子。第一開關332的第一端子連接到正DC端子306。第一開關332的第二端子連接到第二開關334的第一端子。第二開關334的第二端子可以連接到負DC端子308。在各個實現方式中，第二開關334的第二端子可以經由分流電阻器380來連接到負DC端子308，以使得能夠測量流過第一 PFC支路330的電流。開關332和334的控制端子從PFC控制模塊250接收大體互補的PFCPWM信號。換句話說，向第一開關332提供的PFC PWM信號在極性上與向第二開關334提供的PFC PWM 信號相反。當開關332和334之一的接通與開關332和334的另一個的關斷交迭時，短路電流可能流動。因此，開關332和334兩者可以在開關332和334的任何一個接通之前的空載時間期間關斷。因此，大體互補意味著兩個信號在它們的周期的大部分是相反的。然而，在轉換周圍，兩個信號可以在某個交迭時間段低或高。第一 PFC支路330也可以包括分別與開關332和334反并聯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332的第二端子，并且，第一二極管336的陰極連接到第一開關332的第一端子。第二二極管338的陽極連接到第二開關334的第二端子，并且，第二二極管338的陰極連接到第二開關334的第一端子。開關塊320可以包括一個或更多個另外的PFC支路。在各個實現方式中，開關塊 320可以包括一個另外的PFC支路。如圖3a中所示，開關塊320包括第二和第三PFC支路 350和360。可以基于性能和成本來選擇在開關塊320中包括的PFC支路的數量。僅作為示例，當PFC支路的數量增加時，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PFC支路的數量增加時，在AC線電流中的紋波電流的數量可能降低。 然而，當PFC支路的數量增加時，部件成本和實現方式復雜度可能增加。開關塊320的第二和第三PFC支路350和360可以類似于第一 PFC支路330。僅作為示例，第二和第三PFC支路350和360可以每一個包括開關332和334、二極管336和 338的相應部件以及以與第一 PFC支路330相同方式連接的相應的分流電阻器。向另外的PFC支路的開關提供的PFC PWM信號也可以在本質上是互補的。向另外的PFC支路提供的PFC PWM信號可以彼此相移，并且相對于向第一 PFC支路330提供的 PFC PWM信號相移。僅作為示例，可以通過將360度(° )除以PFC支路的數量來確定PFC PWM信號的相移。例如，當開關塊320包括三個PFC支路時，PFC PWM信號可以彼此相移 120° (或對于雙相180°或對于四相90°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支路。僅作為示例，圖3a示出將第一 AC輸入端子302分別連接到第二和第三PFC 支路360和360的第二電感器372和第三電感器374。
可以在分流電阻器380上測量電壓，以根據歐姆定律確定通過第一 PFC支路330 的電流。諸如運算放大器的放大器(未示出)可以放大在分流電阻器380上的電壓。可以數字化、緩沖和/或濾波放大的電壓以確定通過第一 PFC支路330的電流。可以使用相應的分流電阻器來確定通過其他PFC支路的電流。作為補充或替代，電阻器382可以與負DC端子308串聯，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支路 330,350和360的電流的已知相位定時的總電流來推斷通過PFC支路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支路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支路330的電流。僅作為示例，可以與第一電感器370串聯地實現電流傳感器387。在各個實現方式中，電流傳感器387可以包括霍爾效應傳感器，其基于在第一電感器370周圍的磁通來測量通過第一 PFC支路330的電流。也可以分別使用相關聯的電流傳感器388和389來測量通過PFC支路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計來在低頻下運行，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，當在開關塊320中的開關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PFC模塊204運行以產生升高的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可以提供雷擊保護和功率突增保護。在各個實現方式中，可以使用在單個封裝中的整流二極管310和312來實現旁路二極管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PFC模塊204是否產生升高的DC電壓。因此，在各個實現方式中，可以將整流二極管310和312的每一個實現為并聯的兩個物理二極管。電流傳感器可以用于測量與電感器370、372和374串聯的PFC相電流。現在參照圖4a，呈現了電動機400和逆變電源模塊208的示例實現方式的簡化示意圖。電動機400是圖2的壓縮機102的部件。然而，圖的原理可以適用于其他電動機，包括冷凝器104的電動機。逆變電源模塊208包括開關塊402。在各個實現方式中， 可以使用類似的零件實現開關塊402和PFC模塊204的開關塊320。僅作為示例，在圖如中，第一逆變器支路410包括第一和第二開關420和422與第一和第二二極管似4和426， 它們與圖3a的開關332和334與二極管336和338類似地布置。開關塊402經由正DC端子404和負DC端子406來從DC濾波器206接收濾波的 DC電壓。第一開關420的第一端子可以連接到正DC端子404，而第二開關422的第二端子可以連接到負DC端子406。開關420和422的控制端子從電動機控制模塊260接收大體互補的逆變器PWM信號。開關塊402可以包括一個或更多個另外的逆變器支路。在各個實現方式中，開關塊402可以包括用于電動機400的每一個相或繞組的一個逆變器支路。僅作為示例，開關塊 402可以包括第二和第三逆變器支路430和440，如圖如中所示。逆變器支路410、430和 440可以分別向電動機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。僅作為示例，繞組450、452和妨4的第一端子可以連接到公共節點。繞組450、452 和妨4的第二端子可以分別連接到逆變器支路410、430和440的第一開關420的第二端子。逆變電源模塊208也可以包括與第一逆變器支路410相關聯的分流電阻器460。 分流電阻器460可以連接在第二開關422的第二端子和負DC端子406之間。在各個實現方式中，相應的分流電阻器可以位于逆變器支路430和440的每一個與負DC端子406之間。 僅作為示例，可以基于在第一逆變器支路410的分流電阻器460上的電壓來確定通過電動機400的第一繞組450的電流。在各個實現方式中，可以省略逆變器支路410、430或440 之一的分流電阻器。在這樣的實現方式中，可以基于剩余的分流電阻器的測量來推斷電流。作為補充或替代，電阻器462可以與負DC端子406串聯，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。可以基于通過逆變器支路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支路410、430和440 的每一個的電流。可以在2007年3月20日授權的、共同轉讓的美國專利No. 7，193，388中找到確定在逆變器中的電流的進一步討論，該文通過引用被整體包含在此。可以使用用于測量或感測通過逆變器支路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支路410的電流。僅作為示例，可以在第一逆變器支路410和第一繞組450之間實現電流傳感器487。也可以分別使用相關聯的電流傳感器488和489來測量流過逆變器支路430和440的電流。在各個實現方式中，電流傳感器可以與逆變器支路 410,430和440的兩個相關聯。可以基于在電動機繞組中的電流的和為0的假設來確定通過逆變器支路410、430和440的另一個的電流。現在參照圖5，示出圖2的電動機控制模塊260的示例性實現方式。電動機控制模塊260控制逆變電源模塊208內的開關以控制施加到電動機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進行控制或者對電動機400進行控制。例如，當電動機400包括三相電動機時，電動機控制模塊260可以分別將電壓Va_c 施加于繞組sa_。。電壓va_。可以統稱為輸出電壓。當電壓va_。被施加于繞組sa_。時，分別在繞組sa_。中產生電流Ia_。。電流Ia_。可以統稱為繞組電流。繞組sa_。中的電流在繞組sa_。周圍產生磁通，反之亦然。電動機控制模塊260生成輸出電壓以控制繞組電流和/或控制磁
ο電動機400包括轉子(未示出)，轉子響應于繞組電流而轉動。電動機控制模塊 260控制輸出電壓的幅度、占空比和/或頻率以控制轉子的扭矩和速度。電動機控制模塊260可以基于命令的電動機速度來控制輸出電壓，命令的速度表示期望的轉子旋轉速度。電動機控制模塊260可以實現電動機400的場定向控制。相應地，電動機控制模塊260可以將電動機驅動變量映射到各種參考系上。電動機驅動變量可以包括所請求的用于控制電動機400的電流/電壓值作為測量電流/測量電壓。例如，電動機驅動變量可以包括測量到的流過繞組Sa_。的電流Ia_。和電動機控制模塊260用來將電壓Va_。施加于繞組 Sa_。的電壓請求。電動機控制模塊260可以將電動機驅動變量映射在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的相應軸a、b和c上。此外，電動機控制模塊260可以將所請求的與電壓Va_。對應的電壓映射在abc FoR中。α β FoR包括靜止的基于定子的χ和y坐標系，其中電動機驅動變量被投射到x和 y坐標系上。qdr FoR是與轉子對應的并與轉子同步旋轉的旋轉R)R。因此，qdr FoR基于轉子的角度。電動機控制模塊260可以將電動機驅動變量從一個FoR變換到另一個R)R。例如， 電動機控制模塊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。電動機控制模塊260可以利用數值變換將電動機驅動變量從abc FoR變換到α ^FoR0 電動機控制模塊260可以基于轉子的角度將電動機驅動變量從α 變換到qdr FoR0電動機控制模塊沈0控制基于來自圖2的監督者控制模塊270的命令速度來控制逆變電源模塊208。在各種實現方式中，濾波器模塊501可以對來自圖2的監督者控制模塊270的命令速度進行過濾。在這些實現方式中，濾波器模塊501的輸出在下面被稱作命令速度ων。在開環模式中，假設命令速度ων不會改變得太快，則轉子的實際速度將遵循命令速度ων。結果，濾波器模塊501的低通濾波器的系數可以被選擇為使得轉子加速度可以跟得上從濾波器模塊501輸出的命令速度變化。否則，將失去轉子同步。在各種實現方式中，濾波器模塊501可以實現斜坡函數，該函數在每個預定的時間間隔期間將命令速
度ω ν更新一最大遞增量。在以開環模式工作時，電動機控制模塊260可以基于所命令的R)R(例如，qdv FoR)來控制電動機400。qdv FoR與轉子的命令速度ων和轉子的命令角度(θ ν)相關聯。 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。電動機控制模塊260可以在各種模式下工作，如開環模式或閉環模式。僅作為示例，電動機控制模塊260可以在啟動電動機400時在開環模式下工作而在稍后轉換為在閉環模式下工作。當在開環模式下工作時，轉子將傾向于與命令速度ων同步，尤其是當電動機控制模塊沈0以較低速度操作轉子時。然而，實際的轉子角度可能由于施加于電動機400 的負載而不同于命令角度θν。例如，在開環模式工作的同時改變負載可能改變命令角度 θν與實際轉子角度之間的相位差。轉換模塊503確定何時將電動機控制模塊260從開環模式轉換到閉環模式。僅作為示例，轉換模塊503可以基于命令速度ων、電動機400的工作時間、所命令的轉子加速度和/或來自估計模塊504的反饋中的至少一個來確定何時轉換。例如，轉換模塊503可以基于命令加速度和/或工作時間來預測轉子的速度。轉換模塊503可以在預定速度大于速度閾值時從開環轉換到閉環。在各種實現方式中，轉換模塊503可以在啟動電動機400所經歷的時間超過預定時長時從開環模式轉換到閉環模式。估計模塊504估計轉子的速度(、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。轉換模塊503可以在估計模塊504已經實現估計角度和估計速度的穩定估計值時從開環模式轉換到閉環模式。在各種實現方式中，當在估計模塊504中出現收斂時(這可以通過例如通量估計值來表示)，轉換模塊 503可以從開環模式轉換到閉環模式。或者，轉換模塊503可以在命令速度ων大于速度閾值時從開環模式轉換到閉環模式。替代地或附加地，轉換模塊503可以在估計轉子速度ωest大于預定速度時開始轉換。 影響何時執行轉換的其他因素可以包括電動機400上的負載和電動機驅動變量。估計模塊504可以基于各種電動機驅動變量來確定估計角度9est。例如，電動機驅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可以實現狀態觀測器(例如，Luenberger觀測器)以基于電動機驅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和方法的描述，通過引用將它們整體結合于此。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基于當前使能的模式(如開環模式或閉環模式)來生成輸出角度θ^和輸出速度ω—角度/速度確定模塊508可以在以開關模式工作時將輸出角度θ^設置為等于命令角度θ v，而當以閉環模式工作時可以將輸出角度Θ)受置為等于估計角度9est。當轉換模塊503指示從開環模式轉換到閉環模式時，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@。該逐步調整可以使從開環模式轉換到閉環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。因此逐步調整可以改善轉換期間的穩定性并允許更可靠地啟動電動機400，尤其是在高負載的情況下。角度/速度確定模塊508可以在以開環模式工作時將輸出速度設置為等于命令速度ων。角度/速度確定模塊508可以在以閉環模式工作時將輸出速度設置為等于估計速度ω@。在各種實現方式中，當轉換模塊503指示從開環模式轉換到閉環模式時， 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@。轉換模塊503還可以指示從閉環模式變回到開環模式。僅作為示例，在觀測到錯誤狀況(如失去轉子)或異常工作狀況時，可以轉換回開環模式。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。在各種實現方式中，類似于從開環模式轉換到閉環模式，可以立即執行輸出角度的切換，而可以逐步執行輸出角度θ ^的切換。
在各種實現方式中，可以支持附加模式。僅作為示例，可以支持三個、四個、或更多個模式。轉換模塊503可以指示角度/速度確定模塊508從一個模式轉換到另一個模式， 在每次轉換期間，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的速度。或者，輸出速度可以朝著所選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的角度變化。轉換模塊503可以利用轉換信號指示角度/速度確定模塊508從一個模式轉換到另一個模式。例如，轉換信號可以指定角度/速度確定模塊508應當要轉換到的目標模式。速度回路控制模塊510生成需求的扭矩信號，該信號被計算以使輸出速度與命令速度ων匹配。在各種實現方式中，在開環模式中可以使速度回路控制模塊510變為旁路。在閉環模式中，輸出速度等于電動機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400的速度保持為大于等于命令速度ων。僅作為示例，當輸出速度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。在各種實現方式中，Idr注入模塊512可以基于下面描述的失調電壓(OOV)信號和測量電流來調整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。僅作為示例，扭矩映射模塊514可以實現最大電流限值。在各種實現方式中，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。在各種實現方式中，扭矩映射模塊514可以僅限制Iqr需求。僅作為示例，最大電流限值可以是均方根限值，如25Ampsrms0當扭矩映射模塊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。僅作為示例，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致增大需求扭矩的錯誤的求和和/或積分運算。換句話說，當扭矩映射模塊經由限制信號表示達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，這是因為已經不能在最大電流限值內實現當前需求的扭矩。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。在各種實現方式中，電流控制模塊516可以嘗試通過調整電壓命令Vqr和Vdr而使測量電流與Iqr和Idr需求匹配。在各種實現方式中，電流控制模塊516還可以接收輸出速度ωρabc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 ^來執行變換，在各種實現方式中，可以基于輸出速度來執行該變換。脈寬調制(PWM)模塊5 生成占空比信號以利用PWM控制逆變電源模塊208。僅作為示例，PWM開關頻率可以為約5kHz至約10kHz。在各種實現方式中，逆變電源模塊208 和電動機400具有三相，PWM模塊5M生成三個占空比信號，每個逆變器腿一個信號。在各種實現方式中，逆變電源模塊208的每個腿包括一對互補開關，因此每個占空比信號被轉換為互補的占空比信號，每個互補開關一個信號。僅作為示例，參照圖4a，可以利用互補的占空比來控制第一逆變器腿410的開關420和開關422。在各種實現方式中，為了防止短路狀況(在短路狀況下，兩個開關420和422同時接通)，互補占空比可以被調整為使得一個開關在另一開關關閉的同時不被接通。換句話說，這兩個開關的關閉時間局部重疊。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。僅作為示例，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_。對應的Vra，Vrb和Vre(統稱Vra_。)。當在給定當前的DC總線電壓的情況下不能滿足電壓需求時，驅動控制器132被限定為在OOV狀態下工作。僅作為示例，可以在PWM模塊524中限定最大占空比。如果電壓需求將導致占空比之一大于最大占空比，則驅動控制器132在OOV狀態下工作。在各種實現方式中，最大占空比可以被設置為小于100%，如96^^95%或92%。 可以基于用于精確測量繞組電流Ia_。的要求來設置最大占空比限值。也可以限定相應的最小占空比。僅作為示例，最小占空比限值可以等于一減去最大占空比限值。在各種實現方式中，電動機400可以不與繞組電壓本身對應，而代之以與繞組電壓之間的差對應。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。在這樣的實現方式中，當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可以確定驅動控制器132處于OOV狀態。僅作為示例，可用電壓可以等于DC總線乘以最大占空比。在各種實現方式中，PWM模塊5M可以將占空比改變為使得占空比之一被設置為零。或者，PWM模塊5M可以將占空比改變為使得占空比以一個中間占空比(如50%)為中心。在各種實現方式中，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。僅作為示例，PWM模塊5 可以將占空比改變為使得當電動機400以超過預定閾值的速度工作時將最低占空比設置為零。在OOV狀態下，與電壓需求對應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，當在OOV狀態下工作時，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置為最小占空比，以及占空比之一被設置為最大占空比。
縮放因數是驅動控制器132目前處于多遠的OOV的指示。縮放因數可以被稱作 OOV幅度，并且可以被包括在OOV信號中。在OOV狀態下，PWM模塊5M將OOV標記設置為第一值，如1。當不處于OOV狀態時，PWM模塊5M將OOV標記設置為第二值，如0。OOV標記可以被包括在OOV信號中。可以基于OOV標記來確定OOV量。僅作為示例，OOV量可以表示驅動控制器132如何頻繁地操作00V。僅出于示例，逆變電源模塊208可以將工作區域限定為類似于六邊形的形狀。電壓需求可以被認為是該六邊形內的圓。如果圓的中心在該六邊形內，隨著圓膨脹， 它們將接觸到六邊形的邊。當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。夾緊可以對應于OOV狀態。結果，電壓需求夾緊(產生OOV狀態)的時間比例表示驅動控制器132處于多遠的00V。OOV量可以表示驅動控制器132在OOV狀態下的時間部分。可以通過將濾波(如數字低通濾波)應用于OOV標記來確定00V。僅作為示例，可以通過將移動平均應用于OOV 標記來確定OOV量。當OOV標記呈現0值或1值時，則OOV量將在0和1的范圍之間。當乘以100時，OOV量是驅動控制器132在OOV狀態下花費的時間的百分比。電動機控制模塊260可以使用多種方法來使OOV操作最小化，或者將OOV操作維持在低于預定閾值。在各種實現方式中，Idr注入模塊512在確定如何調整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標記來暫停增大Vqr和Vdr中的一個或兩者。現在參照圖6，角度/速度確定模塊508的示例實現方式包括相減模塊602、誤差減小模塊604、求和模塊606、第一多路復用模塊608和第二多路復用模塊612。在開環模式期間，來自轉換模塊503的轉換命令指令第一多路復用模塊608輸出命令的角度θν作為輸出角度θ —當從開環模式轉換到閉環模式時，轉換信號指令第一多路復用模塊608輸出來自求和模塊606的和作為輸出角度θ—該和將最終等于估計的角度θ@。然而，在轉換時，命令的角度θ ν和估計的角度可能不相等。為了避免轉換時的輸出角度θ^的不連續性，將來自求和模塊606的和控制為等于命令的角度θν。這可以通過計算命令的角度θ ν和估計的角度之間的差(eCTra)，并且使角度誤差與估計的角度相加來實現。相加的估計的角度θest抵消了減去的估計的角度θ@，并且在轉換時結果仍是命令的角度θν。相減模塊602產生角度誤差eCTOT。誤差減小模塊604存儲轉換時的角度誤差Θ error的值，并且隨時間將存儲值的絕對值減小到零。從誤差減小模塊604輸出存儲值作為es。當存儲值達到零時，來自求和模塊606的和將等于估計的角度Θ est并且轉換完成。在各種實現方式中，誤差減小模塊604可以以預定間隔按預定遞增量使存儲值的幅度遞減直至存儲值達到零。換言之，當使θ 3遞減時，誤差減小模塊604減小93的幅度， 而與θ s的符號無關。例如，當θ s是正值時，誤差減小模塊604可以從θ s減去預定遞增量。當θ s是負值時，誤差減小模塊604可以使預定遞增量與es相加。僅作為示例，誤差減小模塊604可以以IOOys的間隔按0.5度使θ s的幅度遞減直至93達到零。在開環模式中，轉換信號指令第二多路復用模塊612輸出ων作為c^。當從開環模式轉換到閉環模式時，轉換信號指令第二多路復用模塊612輸出作為ω —在正常操作中，和ων將相等，并且因此彼此的直接切換將不會導致的突然改變。
現在參照圖7，以圖表方式圖示了從開環模式到閉環模式的示例轉換。細虛線繪出了開環模式中使用的命令的角度θ v。細實線繪出了閉環模式中使用的估計的角度θ@。 粗線是角度/速度確定模塊508的輸出，即輸出角度θ —輸出角度θ ^遵循命令的角度θν 直至開始從開環模式轉換到閉環模式。輸出角度θ J逭后朝向估計的角度斜變。實際上，一旦轉換開始，輸出角度θ^遵循估計的角度9est。然而，輸出角度Θ^遵循估計的角度 θ est加上偏移(θ s)。在轉換過程中減小該偏移。當偏移達到零時，在圖7的剩余部分上， 輸出角度θ ^遵循估計的角度θ#。盡管合并系統被描述為控制從開環模式中的命令的角度θ ν到閉環模式中的估計的角度θ #的轉換，但是合并系統通常可應用于任何兩個電動機控制角度之間的轉換。例如，當第一無傳感器控制系統基于第一角度(Q1)進行控制并且第二無傳感器系統基于第二角度(θ2)進行控制時，合并系統可以在控制從第一到第二無傳感器控制系統的轉換時控制從91到02的轉換。替選地，當控制從第二無傳感器控制系統切換到第一無傳感器控制系統時，合并系統可以控制從02到9工的切換。第一無傳感器控制系統可以是在第一速度范圍中控制轉子的系統，而第二無傳感器控制系統可以是在第二速度范圍中控制轉子的系統。因此，合并系統可以基于轉子的速度在Q1* θ2之間轉換。在一些實現方式中，合并系統可以控制從開環模式到第一無傳感器控制系統的轉換，隨后基于轉子的速度控制第一無傳感器控制系統和第二無傳感器控制系統之間的轉換。合并系統可以控制從N個模式中的任一模式到N個模式中的另一模式的轉換，其中N是大于或等于2的整數。僅作為示例，N可以等于2、3、4或更多。現在參照圖8，一種用于從開環模式轉換到閉環模式的方法開始于802。在802中， 控制基于命令的角度9,和ων在開環模式中操作電動機400。在804中，控制確定是否從開環模式轉換到閉環模式。如果是，則控制前往806;否則，控制停留在804中。在806中， 控制基于命令的角度θ ν和估計的角度θ @之間的差計算角度誤差θ_ 。在808中，控制將角度誤差存儲為es。在810中，控制基于West以及θ est和θ s的和操作電動機400。由于處理不是瞬時的，因此810在技術上在804已指令從開環到閉環的轉換之后執行。然而，延遲是可忽略的。在812中，控制確定es是否等于零。如果否，則控制前往814。如果是，則控制前往 818。在814中，控制等待預定間隔。在816中，控制使θ s的幅度按預定量遞減并且返回 812。在818中，控制基于《est和估計的角度θ est操作電動機400。控制停留在818中。然而，如果出現錯誤，則控制可以返回(未示出)802。開環模式中的操作可以允許從錯誤條件恢復。可以以多種形式來實現本公開的廣義教導。因此，雖然本公開包括具體示例，但是本公開的真實范圍應當不限于此，因為其他修改對于學習了附圖、說明書和隨后的權利要求的技術人員變得顯然。
權利要求
1.一種系統包括脈寬調制PWM模塊，控制向電動機供電的逆變器的切換，其中所述PWM模塊在第一模式中基于第一角度控制切換并且在第二模式中基于第二角度控制切換； 相減模塊，確定所述第一角度和第二角度之間的差；誤差減小模塊，用于(i)當命令從所述第一模式到所述第二模式的轉換時存儲所述差，并且(ii)將存儲的差的幅度減小到零；以及求和模塊，計算所述存儲的差和所述第二角度的和，其中所述PWM模塊在所述第二模式中基于所述和控制切換。
2.根據權利要求1所述的系統，進一步包括命令角度產生模塊，基于命令的速度產生所述第一角度。
3.根據權利要求2所述的系統，其中通過對所述命令的速度積分來產生所述第一角度。
4.根據權利要求3所述的系統，進一步包括速率限制模塊，通過對請求的速度進行速率限制來產生所述命令的速度。
5.根據權利要求1所述的系統，進一步包括估計器模塊，基于所述電動機的測量的參數確定所述第二角度，其中所述測量的參數包括測量的電流和測量的電壓至少之一。
6.根據權利要求5所述的系統，其中所述估計器模塊確定估計的速度，以及其中在從所述第一模式轉換到所述第二模式之后所述PWM模塊基于所述估計的速度控制切換。
7.根據權利要求1所述的系統，其中所述誤差減小模塊以周期性的間隔使所述幅度減小預定量。
8.根據權利要求1所述的系統，進一步包括轉換模塊，當所述電動機的估計的速度大于預定速度時，命令從所述第一模式轉換到所述第二模式。
9.根據權利要求1所述的系統，進一步包括轉換模塊，當所述電動機已運行的時間比預定時間段長時，命令從所述第一模式轉換到所述第二模式。
10.一種方法包括在第一模式中基于第一角度并且在第二模式中基于第二角度控制向電動機供電的逆變器的切換；確定所述第一角度和第二角度之間的差；當命令從所述第一模式到所述第二模式的轉換時存儲所述差；將存儲的差的幅度減小到零；計算所述存儲的差和所述第二角度的和；以及在所述第二模式中基于所述和控制切換。
11.根據權利要求10所述的方法，進一步包括基于命令的速度產生所述第一角度。
12.根據權利要求11所述的方法，進一步包括通過對所述命令的速度積分來產生所述第一角度。
13.根據權利要求12所述的方法，進一步包括通過對請求的速度進行速率限制來產生所述命令的速度。
14.根據權利要求10所述的方法，進一步包括基于所述電動機的測量的參數確定所述第二角度，其中所述測量的參數包括測量的電流和測量的電壓至少之一。
15.根據權利要求14所述的方法，進一步包括 確定估計的速度；以及在從所述第一模式轉換到所述第二模式之后基于所述估計的速度控制切換。
16.根據權利要求10所述的方法，進一步包括以周期性的間隔使幅度減小預定量。
17.根據權利要求10所述的方法，進一步包括當所述電動機的估計的速度大于預定速度時，命令從所述第一模式轉換到所述第二模式。
18.根據權利要求10所述的方法，進一步包括當所述電動機已運行的時間比預定時間段長時，命令從所述第一模式轉換到所述第二模式。
19.一種系統包括控制模塊，在第一模式中基于第一轉子角度控制電動機并且在第二模式中基于第二轉子角度控制所述電動機；角度確定模塊，用于(i)基于存儲值和第三轉子角度的和確定所述第二轉子角度，并且(ii)在選擇所述第二模式之后，將所述存儲值設定為所述第一轉子角度和所述第三轉子角度之間的差；以及減小模塊，在選擇所述第二模式之后，在非零時間段上將所述存儲值的幅度減小到零。
全文摘要
一種系統包括脈寬調制(PWM)模塊、相減模塊、誤差減小模塊和求和模塊。PWM模塊控制向電動機供電的逆變器的切換。PWM模塊在第一模式中基于第一角度控制切換并且在第二模式中基于第二角度控制切換。相減模塊確定第一和第二角度之間的差。誤差減小模塊(i)當命令從第一模式到第二模式的轉換時存儲差，并且(ii)將所存儲的差的幅度減小到零。求和模塊計算存儲的差和第二角度的和。PWM模塊在第二模式中基于和控制切換。
文檔編號H02P27/08GK102577095SQ201080044591
公開日2012年7月11日 申請日期2010年8月10日 優先權日2009年8月10日
發明者查爾斯·E·格林, 約瑟夫·G·馬爾欽凱維奇 申請人:艾默生環境優化技術有限公司