操作电动机的方法和系统、用于电动机的控制系统和方法技术方案

一种操作电动机的方法和系统、用于电动机的控制系统和方法。所述系统包括：控制模块，其基于第一转子角度控制电动机；角度确定模块，其生成所述第一转子角度；估计器模块，其确定所述电动机的估计的转子角度；以及转换器模块，其响应于所述估计器模块的收敛生成转换信号，其中：所述角度确定模块初始地基于开环角度生成所述第一转子角度，响应于所述转换信号，所述角度确定模块切换到基于所述估计的转子角度和偏移值生成所述第一转子角度，以及所述偏移值基于生成所述转换信号时所述估计的转子角度和所述开环角度之差。

【技术实现步骤摘要】
本专利技术申请是申请日为2010年8月10日、申请号为201080044591.2 (国际申请号为PCT/US2010/045041)以及专利技术名称为“用于在控制角度之间转换的控制器和方法”的专利技术专利申请的分案申请。相关申请的交叉引用本申请要求在2010年8月9日提交的美国实用专利申请N0.12/852，625和在2009年8月10日提交的美国临时申请N0.61/232,633的优先权。上面的申请的整体公开通过引用被包含在此。
本公开涉及一种操作电动机的方法和系统以及用于电动机的控制系统和方法。
技术介绍
在此提供的
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说明用于一般地呈现本公开的背景的目的。在本
技术介绍
部分中描述的当前提名的专利技术人的工作以及否则不合适作为在提交时的现有技术的说明的方面既不明确地也不隐含地被承认为相对于本公开的现有技术。 在包括但是不限于加热、通风和空气调节(HVAC)系统的各种各样的工业和居住应用中使用电动机。仅作为示例，电动机可以驱动在HVAC系统中的压缩机。也可以在HVAC系统中实现一个或更多个另外的电动机。仅作为示例，HVAC系统可以包括驱动与冷凝器相关联的风扇的另一个电动机。可以在HVAC系统中包括另一个电动机，以驱动与蒸发器相关联的风扇。 功率因数是在电路中的电流和电压之间的关系或与存储和向电源返回能量作比较而言电路如何有效地使用有效功率的指示器。功率因数可以被表达为在O和I之间的值。电路的实际有效功率的使用除以由电路拉出的总的伏安会随着功率因数接近I而增大。在不同实现方式中，可以实现功率因数校正(PFC)系统。PFC系统通常运行以将电路的功率因数向I增大，由此与电路存储和向电源返回的无功功率的数量作比较而言提高电路的有效功率的使用。
技术实现思路
一种系统包括脉宽调制(PWM)模块、相减模块、误差减小模块和求和模块。PWM模块控制向电动机供电的逆变器的切换。PWM模块在第一模式中基于第一角度控制切换并且在第二模式中基于第二角度控制切换。相减模块确定第一和第二角度之间的差。误差减小模块(i)当命令从第一模式到第二模式的转换时存储差，并且(ii)将所存储的差的幅度减小到零。求和模块计算存储的差和第二角度的和。PWM模块在第二模式中基于和控制切换。 在其他特征中，该系统进一步包括命令角度产生模块。命令角度产生模块基于命令的速度产生第一角度。 在其他特征中，通过对命令的速度积分来产生第一角度。 在其他特征中，该系统进一步包括速率限制模块。速率限制模块通过对请求的速度进行速率限制来产生命令的速度。 在其他特征中，该系统进一步包括估计器模块。估计器模块基于电动机的测量的参数确定第二角度。测量的参数包括测量的电流和测量的电压至少之一。 在其他特征中，估计器模块确定估计的速度。在从第一模式转换到第二模式之后PWM模块基于估计的速度控制切换。 在其他特征中，误差减小模块以周期性的间隔使幅度减小预定量。 在其他特征中，该系统进一步包括转换模块。当电动机的估计的速度大于预定速度时，转换模块命令从第一模式转换到第二模式。 在其他特征中，该系统进一步包括转换模块。当电动机已运行的时间比预定时间段长时，转换模块命令从第一模式转换到第二模式。 一种方法包括: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电动机供电的逆变器的切换；确定第一和第二角度之间的差；当命令从第一模式到第二模式的转换时存储差；将所存储的差的幅度减小到零；计算存储的差和第二角度的和；以及在第二模式中基于和控制切换。 在其他特征中，该方法进一步包括基于命令的速度产生第一角度。 在其他特征中，该方法进一步包括通过对命令的速度积分来产生第一角度。 在其他特征中，该方法进一步包括通过对请求的速度进行速率限制来产生命令的速度。 在其他特征中，该方法进一步包括基于电动机的测量的参数确定第二角度。测量的参数包括测量的电流和测量的电压至少之一。 在其他特征中，该方法进一步包括确定估计的速度以及在从第一模式转换到第二模式之后基于估计的速度控制切换。 在其他特征中，该方法进一步包括以周期性的间隔使幅度减小预定量。 在其他特征中，该方法进一步包括当电动机的估计的速度大于预定速度时,命令从第一模式转换到第二模式。 在其他特征中，该方法进一步包括当电动机已运行的时间比预定时间段长时，命令从第一模式转换到第二模式。 一种系统包括控制模块、角度确定模块和减小模块。控制模块在第一模式中基于第一转子角度控制电动机并且在第二模式中基于第二转子角度控制电动机。角度确定模块 (i)基于存储值和第三转子角度的和确定第二转子角度，并且(ii)在选择第二模式之后，将存储值设定为第一转子角度和第三转子角度之间的差。在选择第二模式之后，减小模块在非零时间段上将存储值的幅度减小到零。 通过以下提供的详细描述，本公开的其他适用领域将变得明显。应当明白，详细说明和具体示例意欲仅用于说明的目的，并且不意欲限制本公开的范围。 【附图说明】 通过详细说明和附图，变得更全面地明白本公开，在附图中: 图1是示例性制冷系统的功能框图； 图2是示例性驱动控制器和示例性压缩机的功能框图； 图3a_3c是示例性功率因数校正(PFC)模块的简化示意图； 图4a_4c是示例性逆变电源模块和示例性电动机的简化示意图； 图5是根据本公开的电动机控制模块的功能框图； 图6是根据本公开的角度确定模块的功能框图； 图7图示了根据本公开的从开环操作到闭环操作的转换；以及 图8图示了根据本公开的从开环操作转换到闭环操作的方法。 【具体实施方式】 下面的描述在本质上仅是说明性的，并且绝不意欲限制本公开、其应用或使用。为了清楚的目的，在附图使用相同的附图标号来识别类似的元件。在此使用的短语A、B和C的至少一个应当被解释为使用非排他逻辑或来表示逻辑(A或B或C)。应当明白，在不改变本公开的原理的情况下，可以以不同的顺序来执行在方法内的步骤。 在此使用的术语模块可以指的是下述内容、下述内容的一部分或包括下述内容:专用集成电路(ASIC);电子电路；组合逻辑电路；现场可编程门阵列(FPGA);执行代码的处理器(共享、专用或组)；提供所述功能的其他适当的部件；或上面的一些或全部的组合，诸如在片上系统中。术语模块可以包括存储由处理器执行的代码的存储器(共享、专用或组)。 上面使用的术语代码可以包括软件、固件和/或微码，并且可以指的是程序、例程、函数、类和/或对象。上面使用的术语共享表示可以使用单个(共享)处理器来执行来自多个模块的一些或全部代码。另外，可以通过单个(共享)存储器来存储来自多个模块的一些或全部代码。上面使用的术语组表示可以使用一组处理器来执行来自单个模块的一些或全部代码。另外，可以使用一组存储器来存储来自单个模块的一些或全部代码。 可以通过由一个或更多个处理器执行的一个或更多个计算机程序来实现在此所述的设备和方法。计算机程序包括在非暂时有形计算机可读介质上存储的处理器可执行指令。计算机程序也可以包括存储的数据。非暂时有形计算机可读介质的非限定性示例是非易失性存储器、磁存储器和光学存储器。 现在参考图1，呈现了制冷系统10本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种操作电动机的系统，包括：控制模块，其基于第一转子角度控制电动机；角度确定模块，其生成所述第一转子角度；估计器模块，其确定所述电动机的估计的转子角度；以及转换模块，其响应于所述估计器模块的收敛生成转换信号，其中：所述角度确定模块初始地基于开环角度生成所述第一转子角度，响应于所述转换信号，所述角度确定模块切换到基于所述估计的转子角度和偏移值生成所述第一转子角度，以及所述偏移值基于生成所述转换信号时所述开环角度和所述估计的转子角度之差。

【技术特征摘要】
2009.08.10 US 61/232,633;2010.08.09 US 12/852,6251.一种操作电动机的系统,包括: 控制模块，其基于第一转子角度控制电动机； 角度确定模块，其生成所述第一转子角度； 估计器模块，其确定所述电动机的估计的转子角度；以及 转换模块，其响应于所述估计器模块的收敛生成转换信号，其中: 所述角度确定模块初始地基于开环角度生成所述第一转子角度， 响应于所述转换信号，所述角度确定模块切换到基于所述估计的转子角度和偏移值生成所述第一转子角度，以及 所述偏移值基于生成所述转换信号时所述开环角度和所述估计的转子角度之差。2.根据权利要求1所述的系统，其中，在生成所述转换信号的时间之后的一段时间内，所述角度确定模块将所述偏移的幅度减小到零。3.根据权利要求2所述的系统，其中所述角度确定单元以周期性的间隔使所述偏移的幅度减小预定量。4.根据权利要求1所述的系统，其中所述角度确定模块通过将所述估计的转子角度和所述偏移值相加、基于所述估计的转子角度和所述偏移值生成所述第一转子角度。5.根据权利要求1所述的系统，其中所述转换模块基于所述估计器模块生成的磁通估计来判断所述估计器模块的收敛。6.根据权利要求1所述的系统，还包括命令角度产生模块，其基于命令的速度产生所述开环角度。7.根据权利要求6所述的系统，其中所述命令角度产生模块通过对所述命令的速度积分来产生所述开环角度。8.根据权利要求1所述的系统，其中所述估计器模块基于所述电动机的测量的参数确定所述估计的转子角度，其中所述测量的参数包括测量的电流和测量的电压至少之一。9.根据权利要求1所述的系统，其中所述估计器模块确定所述电动机的估计的速度，以及其中所述控制模块响应于所述转换信号基于所述第一转子角度和所述估计的速度来控制所述切换。10.根据权利要求9所述的系统，其中所述转换模块还响应于如下生成所述转换信号: (i)所述估计的速度大于预定速度，以及 (?)所述电动机已运行的时间比预定时间段长。11.一种操作电动机的方法，所述方法包括: 基于第一转子角度控制所述电动机； 使用估计器确定所述电动机的估计的转子角度； 响应于所述估计器的收敛生成转换信号； 初始地基于开环角度生成所述第一转子角度；以及 响应于所述转换信号，切换到基于所述估计的转子角度和偏移值生成所述第一转子角度，其中所述偏移值基于生成所述转换信号时所述估计的转子角度和开环角度之间的差。12.根据权利要求11所述的方法，还包括:在生成所述转换信号的时间之后的一段时间内将所述偏移的幅度减小到零。13.根据权利要求12所述的方法，还包括:以周期性的间隔将所述偏移的幅度减小预定量。14.根据权利要求11所述的方法，还包括:通过将所述估计的转子角度和所述偏移值相加、基于所述估计的转子角度和所述偏移值生成所述第一转子角度。15.根据权利要求11所述的方法，还包括:基于所述估计器生成的磁通估计判断所述估计器的收敛。16.根据权利要求11所述的方法，还包括:基于命令的速度生成所述开环角度。17.根据权利要求16所述的方法，还包括通过对所述命令的速度积分来生成所述开环角度。18.根据权利要求11所述的方法，还包括基于所述电动机的测量的参数确定所述估计的转子角度，其中所述测量的参数包括测量的电流和测量的电压至少之一。19.根据权利要求11所述的方法，还包括: 确定所述电动机的估计的速度；以及 响应于所述转换信号，基于所述第一转子角度和所述估计的速度控制所述切换。20.根据权利要求19所述的方法，还包括: 响应于所述估计的速度大于预定速度而生成所述转换信号；以及 响应于所述电动机已运行的时间比预定时间段长而生成所述转换信号。21.—种用于电动机的控制系统,所述控制系统包括: 角度确定模块，其生成表示所述电动机的转子的期望角度的输出转子角度； 控制模块，其基于所述输出转子角度控制提供给所述电动机的电流； 角度生成模块，其响应于命令的速度生成命令的转子角度；以及 估计器模块，其确定所述电动机的估计的转子角度， 其中，所述角度确定模块: 在启动所述电动机时基于所述命令的转子角度生成所述输出转子角度， 在开始转换时段时，基于(i)所述命令的转子角度和(ii)所述估计的转子角度生成所述输出转子角度，以及 在结束所述转换时段时，基于所述估计的转子角度生成所述输出转子角度。22.根据权利要求21所述的控制系统，其中所述转换时段响应于以下中的一个或更多个而开始:(i)所述电动机的估计的速度超过预定速度，(ii)所述命令的速度超过预定阈值，(iii)自所述电动机启动起的时...

【专利技术属性】
技术研发人员：查尔斯·E·格林，约瑟夫·G·马尔钦凯维奇，
申请(专利权)人：艾默生环境优化技术有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US