BR102017010143B1

BR102017010143B1 - Método e sistema para controlar um inversor acoplado a um gerador

Info

Publication number: BR102017010143B1
Application number: BR102017010143-6A
Authority: BR
Inventors: Sumit Dutta; Lav Thyagarajan; Long Wu; Kent D. Wanner
Original assignee: Deere & Company
Priority date: 2016-06-06
Filing date: 2017-05-15
Publication date: 2023-04-11
Also published as: CN107465377A; EP3255778B1; BR102017010143A2; US10224849B2; EP3255778A1; CN107465377B; EP4068615A1; EP4068615B1; US20170353135A1

Abstract

Uma diferença de tensão é determinada enree a tensão observada e uma tensão de barramento de corrente contínua de referência. Um comando de tensão de eixo de quadratura (eixo q) é emitido com base em uma diferença de corrente derivada a partir da diferença de tensão. Uma tensão de eixo direto (eixo d) comandada é determinada com base em uma corrente de eixo d medida e uma corrente de referência de eixo d determinada derivada a partir de uma relação matemática entre tensão residual de eixo d, a tensão observada e a tensão de eixo q comandada, onde a tensão residual é proporcional a uma função da tensão observada e a tensão de eixo q comandada. Um módulo de transformação de Parks inversa ou um processador de dados provê um ou mais comandos de tensão de fase com base em transformada de Parks inversa das voltagens comandadas.

Description

Pedido Relacionado

[001] Eum tio cumeiito (incluindo oh desenhos) reivindica a prioridade com base oo Pedido Provisório dos EUA número 62/346.114, depositado em 6 de junho de 2016 sob 35 U.S.C. 119(e), que é incorporado aqui por referência neste documento.

Campo

[002] Esta descrieão ie refere a mn sistema e métoUo para uma autoexcitação de uma máquina de indução, e mais particularmente para uma autoexcitação um gerador de indução (por exemplo, máquina de indução de gaiola de esquilo trifásica).

Fundamentos

[003] Em nerta teemon osierim, om sneoidnentos deum gerador de indução podem ser excitados por vários esquemas. Sob um primeiro esquema, uma bateria é conectada através do barramento de corrente contínua de um inversor para excitar um ou mais enrolamentos de um gerador de indução. Sob um segundo esquema, um banco de capacitores é conectado com um ou mais enrolamentos das fases do gerador de indução para excitar um ou mais enrolamentos do gerador de indução. No entanto, tanto o primeiro esquema quanto o segundo esquema necessitam de componentes adicionais além do circuito de acionador para os comutadores de inversor. Adicionalmente, um banco de capacitores pode aumentar o volume, o tamanho e/ou o peso de um inversor e gerador de indução. Qualquer aumento desnecessário no peso do inversor e gerador de indução tende a reduzir a eficiência de combustível de um veículo que incorpora o inversor. Para as razões acima, existe uma necessidade por um método e sistema aprimorado para um inversor para a autoexcitação de uma máquina de indução.

Sumário

[004] dθe ocorUo com uma modulidadét um método para controlar um inversor mede uma tensão observada através dos terminais de tensão de corrente contínua associada com o inversor. Um processador de dados, somador ou módulo de diferença de tensão determina uma diferença de tensão entre a tensão observada e uma tensão de barramento de CC de referência. Um primeiro regulador de corrente ou processador de dados emite um comando de tensão de eixo de quadratura (eixo q) com base em uma diferença de corrente derivada a partir da diferença de tensão. Um segundo regulador de corrente ou processador de dados determina uma tensão de eixo direto (eixo d) comandada com base em uma corrente de eixo d medida e uma corrente de referência de eixo d determinada derivada a partir de uma relação matemática entre tensão residual de eixo d, a tensão observada e a tensão de eixo q comandada, onde a tensão residual é proporcional a uma função da tensão observada e a tensão de eixo q comandada. Um módulo de transformação de Parks inversa ou um processador de dados provê um ou mais comandos de tensão de fase com base em transformada de Parks inversa das voltagens comandadas. Breve Descrição dos Desenhos

[005] A HG. O o umd modalidadedeuma rcpree(sntsie;0)(isquemdtica de uma primeira fase de um inversor e um acionador associado para uma autoexcitação de uma máquina de indução.

[006] A HG. 2, que dcaleaivamentA H G. 2A eFIG. 0B, é uma modalidade de uma representação esquemática de um sistema inversor com três fases que estão conectadas em uma máquina de indução ou gerador, onde o sistema inversor está arranjado para autoexcitar uma máquina de indução. A FIG. 3A I outra modalidade de uma representação esquemática de um sistema inversor que I conectado com um gerador de indução, uma carga ativa que compreende um inversor secundário e um motor elétrico, e uma carga passiva que compreende uma carga resistiva comutada.

[007] A FIG. Utr m outra moddlidaUm de ume aepresentação esquemática de um sistema inversor que é conectado com um gerador de indução, uma carga ativa que compreende um inversor secundário e um motor elétrico, e uma bateria, que pode atuar como uma carga passiva quando descarregada.

[008] A GIG. 4 u mais dana moddHdude de rena aepresentação esquemática de um sistema inversor que é conectado com um gerador de indução, uma carga ativa que compreende um inversor secundário e um motor elétrico.

[009] A FIG. mA é rm didgrama de UÍOCO que iluatra uma modalidade possível dos módulos (por exemplo, software) associados com o acionador ou controlador para o acionador.

[0010] A FIG. 5B é um diagrama de bloco em que uma modalidade possível da lógica ou módulos (por exemplo, software) para controlar um modo de operação de um inversor.

[0011] A FIG. 6A é um gráfico ilustrativo que representa uma forma de onda possível na elevação da tensão de excitação no capacitor contra o tempo durante o modo de partida, modo de excitação de transição e alcançando ou se aproximando de tensão de excitação de alvo completo no modo de operação, dentre outras coisas.

[0012] A FIG. 6B é um gráfico ilustrativo que representa outra forma de onda possível na elevação da tensão de excitação no capacitor contra o tempo durante o modo de partida, modo de excitação de transição e alcançando ou se aproximando de tensão de excitação de alvo completo no modo de operação, dentre outras coisas.

[0013] A FIG. 7 é um diagrama de bloco que ilustra uma configuração possível do controlador de acionador, o acionador, o inversor, a máquina de indução e o motor principal, tal como um motor de combustão interna.

[0014] A FIG. 8 é uma modalidade de um fluxograma de um método para uma autoexcitação de uma máquina de indução.

[0015] A FIG. 9 é outra modalidade de um fluxograma de um método para uma autoexcitação de uma máquina de indução.

Descrição detalhada

[0016] A FIG. 1 é uma modalidade de uma representação esquemática de uma única fase ou primeira fase de um sistema inversor 11 e um primeiro acionador de fase associado 18. De acordo com uma modalidade, um sistema inversor 11 compreende um par de terminais de tensão de corrente contínua (28, 30) (por exemplo, tensão de barramento de corrente contínua) de polaridade oposta. Um capacitor 26 (CCC) é conectado entre os terminais de tensão de corrente contínua (28, 30). Cada fase do inversor inclui um par de comutadores, tal como um primeiro comutador 12(A1) e um segundo comutador 14(A2). Um primeiro comutador 12 (A1) possui primeiros terminais comutados 54 e um primeiro terminal de controle 50. Um segundo comutador 14 (A2) possui segundos terminais comutados 56 e um segundo terminal de controle 52. Os terminais comutados (54, 56) do primeiro comutador 12 e o segundo comutador 14 são acoplados em série, no primeiro terminal de saída de fase 53, entre os terminais de tensão de corrente contínua (28, 30) (por exemplo, terminais de CC+ e CC- na FIG. 1). Neste documento, os terminais de tensão de corrente contínua (28, 30) devem ser sinônimos com o barramento de corrente contínua.

[0017] Em uma modalidade, se o primeiro comutador 12 compreende um transistor, tal como um transistor de junção bipolar ou transistor de junção bipolar de portal isolado (IGBT), os primeiros terminais comutados 54 compreendem um emissor e um coletor. O primeiro terminal de controle 50 do primeiro comutador 12 pode compreender um portal ou uma base do primeiro comutador 12. Em uma modalidade, se o primeiro comutador 12 compreende um transistor de efeito de campo, os primeiros terminais comutados 54 compreendem uma fonte e um dreno. O primeiro terminal de controle 50 do primeiro comutador 12 pode compreender um portal ou a base.

[0018] De maneira similar, em uma modalidade, se o segundo comutador 14 compreende um transistor, tal como um transistor de junção bipolar ou um transistor de junção bipolar de portal isolado (IGBT), os segundos terminais comutados 56 compreendem um emissor e um coletor. O segundo terminal de controle 52 do segundo comutador 14 pode compreender um portal ou a base do segundo comutador 14. Em uma modalidade, se o segundo comutador 14 compreende um transistor de efeito de campo, os segundos terminais comutados 56 compreendem uma fonte e um dreno. O segundo terminal de controle 52 do segundo comutador 14 pode compreender um portal ou a base do segundo comutador 14.

[0019] Um diodo de proteção ou diodo de roda livre (13, 15) pode estar conectado entre os terminais comutados (54, 56) de cada comutador para proteger o comutador de correntes transientes que ocorrem durante transições de comutação do primeiro comutador 12 e o segundo comutador 14. Por exemplo, o primeiro diodo de proteção 13 pode conduzir para dissipar energia transiente associada com um pico de energia elétrica quando o primeiro comutador 12 é desligado e o enrolamento de motor indutivo, motor ou máquina de indução 55 induz o pico de energia. De maneira similar, o segundo diodo de proteção 15 pode conduzir para dissipar energia transiente associada com um pico de energia elétrica quando o segundo comutador 14é desligado e o enrolamento de motor indutivo ou motor induz o pico de energia.

[0020] Uma máquina elétrica 55 (na FIG. 2) ou gerador possui um ou mais enrolamentos (57, 157, 257 na FIG. 2). Com relação à FIG. 1, um primeiro terminal de saída de fase 53 está associado com os terminais comutados (54, 56) entre o primeiro comutador 12 e o segundo comutador 14 e o terminal de primeira saída de fase 53 pode ser acoplado ou conectado com um enrolamento (por exemplo, enrolamento de fase) da máquina elétrica 55.

[0021] Um primeiro acionador de fase 18 (por exemplo, primeiro acionador) compreende um primeiro suprimento de alimentação 22 e um segundo suprimento de alimentação 24 que são controlados por, modulados por ou comutados por um controlador de acionador ou um sistema de processamento de dados eletrônicos 100 (por exemplo, que usa os comutadores de controle (S1, S2, S3 e S4). Em uma modalidade, o primeiro suprimento de alimentação 22 compreende uma primeira fonte de tensão 38 e uma segunda fonte de tensão 40. Em outra modalidade, o segundo suprimento de alimentação 24 compreende uma primeira fonte de tensão 38 e uma segunda fonte de tensão 40. Em certas modalidades, nem o primeiro suprimento de alimentação 22, nem o segundo suprimento de alimentação 24 é capaz de prover corrente suficiente para estabelecer diretamente o fluxo eletromagnético de requisito ou excitação adequada na máquina de indução 55, tal que em um modo de partida uma técnica de carregamento completo é usada para estabelecer o fluxo eletromagnético ou excitação adequada na máquina de indução 55 para a entrada para o modo de excitação de transição. A carga completa se refere a um carregamento gradual ou lento com o tempo do capacitor de corrente contínua 26 ou o barramento de corrente contínua em um nível de corrente inferior do que um nível de corrente limite, tal como a corrente limite necessária para estabelecer para estabelecer imediatamente e diretamente o fluxo eletromagnético ou tensão de excitação alvo adequada na máquina de indução 55 (por exemplo, que pode ser característica de um modo de operação). Ou seja, a carga completa prepara o sistema inversor 11 para a entrada para o modo de excitação de transição como uma preparação intermediária para o modo de operação.

[0022] Em uma modalidade, o primeiro acionador de fase 18 compreende uma primeira rede de polarização 33; a primeira rede de polarização 33 compreende um primeiro conjunto de diodos de bloqueio 32 estão em cascata em série entre um dos terminais de corrente contínua (28) e um nó 37 associado com o primeiro suprimento de alimentação 22 e um primeiro comutador de controle 42 do primeiro acionador de fase 18. Em uma modalidade, o primeiro acionador de fase18 compreende uma segunda rede de polarização 35; a segunda rede de polarização 35 compreende um segundo conjunto de diodos de bloqueio 34 que estão em cascata em série entre o primeiro terminal de saída de fase 53 e um nó 39 associado com o segundo suprimento de alimentação 24 e um terceiro comutador de controle 46 do primeiro acionador de fase 18.

[0023] Em uma configuração, o primeiro suprimento de alimentação 22 provê um primeiro nível de tensão de saída (por exemplo, corrente contínua positiva de 15 volts (VCC)) e um segundo nível de saída (por exemplo, corrente contínua de 8 volts negativa (VCC)) comutável (através de comutadores de controle (42, 44)) para o primeiro terminal de controle 50, onde o primeiro nível de saída é distinto do segundo nível de saída. De maneira similar, o segundo suprimento de alimentação 24 provê o primeiro nível de tensão de saída e o segundo nível de saída comutável (via comutadores de controle (46, 48)) para o segundo terminal de controle 52.

[0024] Em uma modalidade, o primeiro suprimento de alimentação 22 está associado com um primeiro comutador de controle 42 (S1) entre o primeiro terminal de controle 50 e o primeiro nível de tensão de saída no nó 37; o primeiro suprimento de alimentação 22 está associado com um segundo comutador de controle 44 (S2) entre o primeiro terminal de controle 50 e um nó no segundo nível de saída. Um ou mais resistores podem estar associados com o primeiro terminal de controle 50. Por exemplo, um primeiro resistor de entrada 20 (por exemplo, resistor de portal, RG1) é acoplado entre o primeiro terminal de controle 50 e um terminal do primeiro comutador de controle 42, e um segundo resistor de entrada 21 (por exemplo, resistor de portal, RG2) é acoplado entre o primeiro terminal de controle 50 e um terminal do segundo comutador de controle 44. Na prática, o segundo comutador de controle 44 pode ser ligado para reter ou polarizar (por exemplo, mantendo uma tensão de portal para fonte negativa ou tensão de polarização apropriada como necessário com base na configuração de semicondutor ou dopagem do primeiro comutador) o primeiro comutador 12 em um modo desligado.

[0025] De maneira similar, o segundo suprimento de alimentação 24 está associado com um terceiro comutador de controle 46 (S3) entre o segundo terminal de controle 52 e o primeiro nível de tensão de saída no nó 39 e um quarto comutador de controle 48 (S4) entre o segundo terminal de controle 52 e um nó no segundo nível de saída. Um ou mais resistores podem estar associados com o segundo terminal de controle 52. Por exemplo, um primeiro resistor de entrada 20 (por exemplo, resistor de portal, RG1) é acoplado entre o segundo terminal de controle 52 e um terminal do terceiro comutador de controle 46, e um segundo resistor de entrada 21 (por exemplo, resistor de portal, RG2) é acoplado entre o segundo terminal de controle 52 e um terminal do quarto comutador de controle 48.

[0026] A FIG. 6A e a FIG. 6B mostram exemplos ilustrativos de formas de onda na elevação ou aumento da tensão de excitação de corrente contínua no capacitor (por exemplo, 26) contra o tempo (ou através dos terminais de barramento de CC (28, 30)) durante o modo de partida e o modo de excitação de transição. A tensão de corrente contínua no capacitor (por exemplo, 26) alcança ou se aproxima tensão de excitação de alvo completo no modo de operação.

[0027] Como usado neste documento, um modo de partida (por exemplo, modo de pré-carga fraca) deve significar um modo em que não existe comutação (permitida) dos comutadores de inversor (por exemplo, 12, 14 na FIG. 1 ou 12, 14, 112, 114, 212, 214 na FIG. 2) e o capacitor está carregando ou é carregado (por exemplo, carregado completamente) até uma tensão de partida inicial (nível), uma tensão preliminar, nível de tensão inicial ou um nível de energia que é: (1) suficiente para permitir que os comutadores de inversor (por exemplo, 12, 14 na FIG. 1 ou 12, 14, 112, 114, 212, 214 na FIG. 2) comecem a operar, (2) maior do que ou igual a uma tensão de corrente contínua (CC) de limite operacional mínimo, (3) que suporta um modo de excitação de transição para aumentar ou elevar a tensão de barramento de corrente contínua a partir da tensão de partida inicial até uma tensão operacional de corrente contínua alvo ou de acordo com autoexcitação da máquina de indução (por exemplo, 55) pelos campos eletromagnéticos induzidos pelo movimento do rotor da máquina de indução (por exemplo, 55). Por exemplo, o rotor da máquina de indução 55 pode ser movido pela energia rotativa aplicada a partir de um motor de combustão interna, uma turbina de vento, uma turbina hidroelétrica, uma lâmina de rotor eólico, uma roda de veículo, ou outra fonte de energia rotativa para induzir ou autoexcitar a energia elétrica em um ou mais enrolamentos da máquina de indução 55.

[0028] Um modo de excitação de transição pode ocorrer em um período de tempo após o modo de partida e antes do modo de operação. O modo de excitação de transição é o modo em que a comutação dos comutadores de inversor (por exemplo, 12, 14 na FIG. 1) pode ocorrer (por exemplo, consistente com o aumento da tensão de corrente contínua). Na prática, o modo de excitação de transição entre a tensão de limite operacional mínimo de corrente contínua e a tensão de limite operacional alvo de corrente contínua pode ser caracterizada por uma ou mais inclinações em geral lineares, ou inclinações curvadas, que aumentam a partir da corrente contínua de limite operacional mínimo para a tensão de limite operacional alvo de corrente contínua.

[0029] Um modo de operação deve significar um modo de geração em que a máquina de indução ou gerador de indução pode ou está gerando energia elétrica em resposta à aplicação de energia rotativa a partir da fonte de energia rotativa.

[0030] Um modo de excitação de transição deve significar um ou mais dos seguintes: (1) um modo em uma janela de tempo que ocorre após o modo de partida e prior o modo de operação, ou (2) um modo após o modo de partida e durante um período de tempo inicial do modo de operação enquanto a corrente alternada, ou saída de tensão associada, produzida pela máquina de indução em um modo de geração está aumentando ou se elevando até uma saída de tensão de operação alvo (por exemplo, saída de tensão de raiz quadrada média ou tensão de ligação de CC). A saída de tensão de operação alvo pode ser observada nos terminais de corrente contínua do inversor que é acoplada com a máquina de indução para converter a saída de corrente alternada da máquina de indução para uma saída de corrente contínua no modo de geração. Em uma modalidade, o processo de autoexcitação (por exemplo, em que a máquina de indução gera energia elétrica sustentável para superar perdas na máquina de indução e inversor) ocorre durante o modo de excitação de transição, que é antes ou durante o modo de operação. Por exemplo, o modo de excitação de transição inclui um período de tempo, entre a tensão de limite operacional mínimo de corrente contínua e a tensão de limite operacional alvo de corrente contínua, quando os comutadores de inversor podem operar (por exemplo, em menos do que tensão de saída de corrente alternada de pico) com base somente na excitação seguindo o modo de partida.

[0031] Em um modo de partida (por exemplo, antes do modo de excitação de transição ou processo de autoexcitação), cada um do primeiro suprimento de alimentação 22 e do segundo suprimento de alimentação 24 simultaneamente provê energia elétrica no primeiro nível de tensão (por exemplo, corrente contínua positiva de aproximadamente 15 volts (VCC)) em série através do primeiro conjunto de diodos de bloqueio 32 e o segundo conjunto de diodos de bloqueio 34 para o capacitor 26 (CCC) para encher a carga do capacitor 26 para iniciar a autoexcitação do fluxo de corrente alternada em um ou mais enrolamentos (por exemplo, da máquina de indução 55) associado com o primeiro terminal de saída de fase 53. Coletivamente, a tensão aplicada para encher a carga do capacitor 26 é aproximadamente duas vezes o primeiro nível de tensão, menos quedas de tensão nos diodos polarizados para frente do primeiro conjunto de diodos de bloqueio32 e o segundo conjunto de diodos de bloqueio 34 e menos queda de tensão em quaisquer resistores 36.

[0032] Em um modo de operação (por exemplo, ou no modo de excitação de transição) após carregar o capacitor 26, o primeiro nível de saída pode ser aplicado para ativar o primeiro comutador 12 ou o segundo comutador 14, em que o segundo nível pode ser aplicado para desativar o primeiro comutador 12 ou o segundo comutador 14 de acordo com os comandos de modulação (por exemplo, comando de modulação de largura de pulso ou comando de modulação de largura de pulso de vetor espaço) do controlador de acionador ou o sistema de processamento de dados eletrônicos 100. Após o modo de partida e durante o modo de excitação de transição, o primeiro conjunto e o segundo conjunto de diodos de bloqueio (32, 34) são polarizados inversamente de forma que as fontes de energia não contribuem para carregar durante o modo de excitação de transição, onde o aumento na tensão de corrente contínua está baseado somente nos campos eletromagnéticos gerados ou induzidos pelo rotor que se move na máquina elétrica.

[0033] Coletivamente, o modo de partida e o modo de excitação de transição devem ser referidos como um estágio de autoexcitação ou estágio de partida. Um estágio de autoexcitação ou o estágio de partida não é inteiramente sinônimo com o modo de partida já que um estágio de autoexcitação inclui tanto o modo de partida quanto o modo de excitação de transição.

[0034] Em uma modalidade, a máquina de indução 55 pode compreender um gerador de indução ou uma máquina de indução, tal como a máquina de indução de gaiola de esquilo trifásica (SCIM).

[0035] O modo de partida (por exemplo, o modo de pré-carga fraca) e o modo de operação são mutuamente exclusivos e não ocorrem simultaneamente. Por exemplo, uma transição pode ocorrer (por exemplo, em um modo de excitação de transição) entre o modo de partida (por exemplo, modo de pré-carga fraca) e o modo de operação quando a carga armazenada pelo capacitor 26 é suficiente para excitar ou autoexcitar um ou mais enrolamentos do gerador de indução (por exemplo, 55), que é capaz de produzir energia elétrica de alta tensão (por exemplo, corrente contínua de 200 volts ou maior) nos terminais de corrente contínua (28, 30) durante um modo de operação. Durante o modo de excitação de transição ou durante um período de tempo inicial do modo de operação, a energia elétrica de alta tensão é elevada a partir de uma tensão de partida entre os terminais de corrente contínua (28, 30) durante um modo de partida. Durante o modo de excitação de transição, pode ser prematuro para introduzir uma carga (por exemplo, carga comutável) para os terminais de corrente contínua (28, 30) antes da completação de uma elevação de tensão nos terminais de corrente contínua por causa de uma introdução prematura de uma carga no barramento de corrente contínua pode interferir com armazenamento de energia adequado no capacitor 26 para uma elevação sustentada até uma tensão de saída alvo nos terminais de corrente contínua.

[0036] Em uma configuração, o primeiro comutador de controle 42 (S1) e o terceiro comutador de controle 46 (S3) estão desligados, ou inativo, durante o modo de partida, em que o segundo comutador de controle 44 (S2) e o quarto comutador de controle 48 (S4) estão ligados ou ativos durante o modo de partida para desativar o primeiro comutador 12 (A1) e o segundo comutador 14 (A2). Para controlar o primeiro comutador 12 e o segundo comutador 14, o primeiro comutador de controle 42 e o terceiro comutador de controle 46, respectivamente, se alternam entre ligado e desligado durante um modo de operação de acordo com comandos de modulação (por exemplo, modulação de largura de pulso (PWM)) a partir de um controlador após autoexcitação dos campos magnéticos (rotativos) e campos elétricos a partir da corrente contínua provida pelo capacitor 26 em um ou mais enrolamentos associados (estator) da máquina de indução (por exemplo, gerador de indução) com o primeiro terminal de saída de fase 53.

[0037] Em uma modalidade, a máquina de indução 55 ou gerador compreende uma máquina de indução sem qualquer dispositivo de armazenamento de energia conectado entre os terminais de tensão de corrente contínua (28, 30), exceto para o capacitor 26, e sem qualquer capacitor conectado com o primeiro terminal de saída de fase 53 ou qualquer outro terminal de saída de fase (153, 253) os seus correspondentes terminais de corrente alternada da máquina de indução. Em certas modalidades, a máquina de indução 55 não inclui quaisquer imãs permanentes no ou para o rotor enrolamentos, os enrolamentos de estator, ou ambos.

[0038] Antes do esquema de autoexcitação ter sido inicializado e durante o modo de partida, o primeiro conjunto de diodos 32 (D1) e o segundo conjunto de diodos 34 (D2) e são polarizados para frente e carregam o barramento de corrente contínua (28, 30) até uma tensão primária ou tensão de partida, tal como corrente contínua de aproximadamente 20 volts (VCC) ou maior (por exemplo, no fim do primeiro período de tempo, T1 na FIG. 6B). Durante o modo de excitação de transição (por exemplo, após o esquema de autoexcitação ser iniciado) ou durante o modo de operação da máquina de indução 55, o primeiro conjunto de diodos32 e o segundo conjunto de diodos 34 se tornam polarizados inversamente quando a tensão entre os terminais de corrente contínua (28, 30) sobe, aumenta, ou se eleva até uma tensão secundária de estado estacionário ou de pico, final (por exemplo, nível de tensão secundária ou alta tensão de corrente contínua de aproximadamente 200 volts ou maior). Durante o modo de excitação de transição ou modo de operação, a polarização inversa do primeiro conjunto de diodos 32 e o segundo conjunto de diodos 34 resulta da corrente alternada induzida no primeiro enrolamento de fase 57 (por exemplo, Fase A) do gerador de indução ou máquina de indução 55 quando o gerador de indução converte energia rotativa mecânica para a energia elétrica. A polarização inversa dos diodos (32, 34) termina o carregamento completo do capacitor de corrente contínua 26.

[0039] A tensão secundária de estado estacionário ou de pico, final através dos terminais de barramento de corrente contínua pode compreender a tensão de corrente contínua operacional alvo no fim do terceiro período de tempo, T3, ou durante o quarto período de tempo, T4, na FIG. 6B. Em uma modalidade, a tensão secundária iguala a tensão de partida mais uma tensão de transição que se eleva ou muda com o tempo antes de alcançar a tensão secundária de estado estacionário, de pico, final, ou a tensão de corrente contínua operacional alvo. Por exemplo, a tensão secundária pode se elevar a partir de corrente contínua de aproximadamente 20 volts (VCC) para corrente contínua de aproximadamente 200 volts ou maior, onde a tensão primária é de corrente contínua de aproximadamente 20 volts. Durante o modo de excitação de transição ou modo de operação, a polarização inversa do primeiro conjunto de diodos 32 e o segundo conjunto de diodos 34 resulta da corrente alternada induzida no primeiro enrolamento de fase 57 (por exemplo, Fase A) do gerador de indução ou máquina de indução 55 as o gerador de indução converte energia rotativa mecânica para a energia elétrica.

[0040] Antes do esquema de autoexcitação ser iniciado, o primeiro comutador 12(A1) e o segundo comutador 14(A2) são desligados no modo de partida. Durante o modo de operação, uma vez que o esquema de autoexcitação é iniciado o controlador de acionador (por exemplo, primeiro acionador de fase 18) ou o sistema de processamento de dados eletrônicos 100 controla os estados de comutação (estados ligado ou desligado) do primeiro comutador 12 e o segundo comutador 14 de acordo com um esquema de controle. Por exemplo, o segundo comutador de controle 44 e o quarto comutador de controle 48 estão ligados durante o modo de partida para manter o primeiro comutador 12 e o segundo comutador 14 desligado durante o modo de partida. No entanto, durante o modo de operação, o primeiro comutador de controle 42 e o segundo comutador de controle 44 se alternam entre ligado e desligado; o terceiro comutador de controle 46 e o quarto comutador de controle 48 se alternam entre ligado e desligado, tal como de acordo com comandos de modulação (por exemplo, modulação de largura de pulso ou modulação de largura de pulso de vetor espacial) pelo primeiro acionador de fase 18.

[0041] Em uma modalidade, o primeiro nível de tensão de saída (por exemplo, +15 VCC) é maior do que o segundo nível de tensão de saída (por exemplo, -8VCC), e o capacitor 26 é carregado até a tensão primária (por exemplo, nível de tensão primária) de aproximadamente duas vezes o primeiro nível de tensão, menos uma primeira queda de tensão associada com o primeiro conjunto de diodos 32 e um primeiro resistor 36 em série com o primeiro conjunto de diodos 32 e menos uma segunda queda de tensão associada com o segundo conjunto de diodos 34 e um segundo resistor 36 em série com o segundo conjunto de diodos 34. Apesar de o primeiro resistor e o segundo resistor poder compreender um resistor de um quilo-ohm, qualquer outra resistência adequada pode ser usada para definir, limitar ou gerenciar o nível da corrente elétrica que carrega completamente o capacitor 26.

[0042] A FIG. 2 é uma modalidade de uma representação esquemática de um sistema inversor 111 com três fases que estão conectados com uma máquina de indução 55 ou gerador, onde o sistema inversor 111 compreende um ou mais acionadores (18, 118, 218). O sistema inversor 111 da FIG. 2 é similar com o sistema inversor 11 da FIG. 1 exceto o sistema 111 da FIG. 2 possui três fases de comutadores e acionadores, em que o sistema inversor 11 da FIG. 1 apenas possui uma única fase de comutadores e acionadores. Adicionalmente, o sistema da FIG. 2 ilustra a conexão ou o acoplamento de uma máquina de indução 55 ou gerador de indução para o sistema inversor. Números de referência semelhantes na FIG. 1 e na FIG. 2 indicam elementos ou funcionalidades semelhantes.

[0043] A primeira fase (ou fase A) da FIG. 2 é idêntica com a descrição do sistema inversor da FIG. 1. A segunda fase (Fase B) e a terceira fase (Fase C) são similares com a primeira fase (Fase A), exceto que cada fase está associada com um terminal de saída (53, 153, 253) com um sinal de corrente alternada (por exemplo, forma de onda em geral sinusoidal) com uma fase diferente do que o outro sinal de correntes alternadas das outras fases.

[0044] Na FIG. 2, a segunda fase da FIG. 2 compreende um terceiro comutador 112having terceiros terminais comutados154 e um terceiro terminal de controle 150. Um quarto comutador 114 possui quartos terminais comutados 156 e um quarto terminal de controle 152. Os terminais comutados (154, 156) do terceiro comutador 112 e o quarto comutador 114são acoplados em série entre os terminais de tensão de corrente contínua (28, 30).

[0045] Em uma modalidade, se o terceiro comutador 112 compreende um transistor, tal como um transistor de junção bipolar ou um IGBT, os terceiros terminais comutados 154 compreendem um emissor e um coletor. O terceiro terminal de controle 150 do terceiro comutador 112 pode compreender um portal ou a base do terceiro comutador 112. Em uma modalidade, se o terceiro comutador 112 compreende um transistor de efeito de campo, os terceiros terminais comutados 154 compreendem uma fonte e um dreno. O terceiro terminal de controle 150 do terceiro comutador 112 pode compreender um portal ou a base.

[0046] De maneira similar, em uma modalidade, se o quarto comutador 114 compreende um transistor, tal como um transistor de junção bipolar ou um IGBT, os quartos terminais comutados 156 compreendem um emissor e um coletor. O quarto terminal de controle 152 do quarto comutador 114 pode compreender um portal ou a base do quarto comutador 114. Em uma modalidade, se o quarto comutador 114 compreende um transistor de efeito de campo, os quartos terminais comutados 156 compreendem uma fonte e um dreno. O quarto terminal de controle 152 do quarto comutador 114 pode compreender um portal ou a base do quarto comutador 114.

[0047] Na segunda fase, um diodo de proteção ou diodo de roda livre (113, 115) pode estar conectado entre os terminais comutados de cada comutador (112, 114) para proteger o comutador a partir de correntes transientes que ocorrem durante transições de comutação do terceiro comutador 112 e o quarto comutador 114. Por exemplo, o terceiro diodo de proteção 113 pode conduzir para dissipar energia transiente associada com um pico de energia elétrica quando o terceiro comutador 112 é desligado e o enrolamento de motor indutivo, motor ou máquina de indução 55 induz o pico de energia. De maneira similar, o quarto diodo de proteção 115 pode conduzir para dissipar energia transiente associada com um pico de energia elétrica quando o quarto comutador 114é desligado e o enrolamento de motor indutivo ou motor induz o pico de energia. Uma máquina elétrica 55 ou gerador possui um ou mais enrolamentos (57, 157, 257). Um segundo terminal de saída de fase 153 está associado com os terminais comutados (154, 156) entre o terceiro comutador 112 e o quarto comutador 114. Em uma configuração, o primeiro terminal de saída de fase 53 é acoplada com o primeiro enrolamento 53 e o segundo terminal de saída de fase 153 é acoplado a um segundo enrolamento 157 da máquina de indução 55 ou gerador. Em algumas configurações, o primeiro, o segundo e o terceiro enrolamentos podem ser configurados com um nó comum 56 que é eletricamente aterrado para a terra, terra do chassi, ou neutro do chassi.

[0048] Um segundo acionador de fase 118 compreende um terceiro suprimento de alimentação 122 e um quarto suprimento de alimentação 124 que são controlados, modulados ou comutados por um módulo acionador 614, controlador ou o sistema de processamento de dados eletrônicos 100. Em uma modalidade, o terceiro suprimento de alimentação 122 compreende uma primeira fonte de tensão 38 e uma segunda fonte de tensão 40. Enquanto isso o quarto suprimento de alimentação 124 compreende uma primeira fonte de tensão 38 e uma segunda fonte de tensão 40.

[0049] Em uma modalidade, o segundo acionador de fase 118 compreende uma terceira rede de polarização 133; a terceira rede de polarização 133 compreende um terceiro conjunto de diodos de bloqueio 132 que estão em cascata em série entre um dos terminais de corrente contínua 28 e um nó 137 associado com o terceiro suprimento de alimentação 122 e um quinto comutador de controle 142 (S5) do segundo acionador de fase 118. Em uma modalidade, o segundo acionador de fase 118 compreende uma quarta rede de polarização 135; a quarta rede de polarização 135 compreende um quarto conjunto de diodos de bloqueio 134 que estão em cascata em série entre o segundo terminal de saída de fase 153 e um nó 139 associado com o quarto suprimento de alimentação 124 e um sétimo comutador de controle 146 (S7) do segundo acionador de fase 118.

[0050] Em uma configuração, o primeiro terminal de saída de fase 53 e o segundo terminal de saída de fase 153 do inversor 111 estão conectados em paralelo com a máquina de indução 55 ou com os respectivos enrolamentos de fase da máquina de indução 55 para aprimorar coletivamente a capacidade de potência de saída do primeiro suprimento de tensão 22, o segundo suprimento de tensão 24, o terceiro suprimento de tensão 122 e o quarto suprimento de tensão 124 para ajudar (por exemplo, diminuir a duração do modo de excitação de transição ou aumentar a inclinação da elevação da tensão de corrente contínua durante o modo de excitação de transição a partir de uma tensão de partida para uma tensão operacional de corrente contínua alvo) na autoexcitação de uma máquina de indução.

[0051] Em uma modalidade, o primeiro nível de saída provê energia elétrica através do primeiro conjunto de diodos de bloqueio 32 e através do segundo conjunto de diodos de bloqueio 34 para o capacitor 26 para carregar ou encher a carga do capacitor 26 para alcançar o nível de tensão de partida para iniciar a autoexcitação do fluxo de corrente alternada em um ou mais enrolamentos (da máquina de indução 55) associados com o primeiro terminal de saída de fase 53 (por exemplo, durante o modo de excitação de transição). Em outra modalidade, o primeiro nível de saída provê energia elétrica através do terceiro conjunto de diodos de bloqueio132 e através do quarto conjunto de bloqueio 134 para o capacitor para carregar ou encher a carga do capacitor 26 para alcançar o nível de tensão primária ou nível de tensão de partida para iniciar a autoexcitação do fluxo de corrente alternada em um ou mais enrolamentos (da máquina de indução 55) associados com o segundo terminal de saída de fase 153 (por exemplo, durante o modo de excitação de transição).

[0052] Um ou mais resistores podem estar associados com o terceiro terminal de controle 150 e o quarto terminal de controle 152. Por exemplo, um primeiro resistor de entrada 20 (por exemplo, primeiro resistor de portal) é acoplado entre o terceiro terminal de controle 150 e um terminal do quinto comutador de controle 142 (S5), em que um segundo resistor de entrada 21 (por exemplo, segundo resistor de portal) é acoplado entre o terceiro terminal de controle 150 e um terminal do sexto comutador de controle 144 (S6). Por exemplo, um primeiro resistor de entrada 20 (por exemplo, primeiro resistor de portal) é acoplado entre o quarto terminal de controle 152 e um terminal do sétimo comutador de controle 146 (S7), em que um segundo resistor de entrada 21 (por exemplo, segundo resistor de portal) é acoplado entre o quarto terminal de controle 152 e um terminal do oitavo comutador de controle 148 (S8).

[0053] O terceiro suprimento de alimentação 122 provê um primeiro nível de tensão de saída e um segundo nível de saída comutável (através do quinto comutador de controle 142 e o sexto comutador de controle 144) para o terceiro terminal de controle 150 do terceiro comutador 112, onde o primeiro nível de saída é distinto do segundo nível de saída. Um quarto suprimento de alimentação 124 provê o primeiro nível de tensão de saída e o segundo nível de saída comutável (através do sétimo comutador de controle 146 e o oitavo comutador de controle 148) para o quarto terminal de controle 152 do quarto comutador 114.

[0054] Em uma modalidade, o terceiro suprimento de alimentação 122 está associado com um nó 137 no primeiro nível de tensão de saída, onde o quinto comutador de controle (S5) 142 controla ou comuta a conexão elétrica entre o nó 137 e terceiro terminal de controle 150 do terceiro comutador 112; o terceiro suprimento de alimentação 122 está associado com um nó no segundo nível de tensão de saída, onde o sexto comutador de controle (S6) 144 controla ou comuta a conexão elétrica entre o nó no segundo nível de saída e o terceiro terminal de controle 150.

[0055] Em uma modalidade, um terceiro suprimento de alimentação 122 (por exemplo, terceiro suprimento de tensão) provê um primeiro nível de tensão de saída e um segundo nível de saída comutável para o terceiro terminal de controle 150 do terceiro comutador 112. O primeiro nível de saída provê energia elétrica através do terceiro conjunto de diodos de bloqueio 132 para o capacitor 26 para encher a carga do capacitor 26 para a autoexcitação do fluxo de corrente alternada em um segundo enrolamento157 associado com o segundo terminal de saída de fase 153.

[0056] De maneira similar, o quarto suprimento de alimentação 124 está associado com um sétimo comutador de controle (S7) 146 com terminais de comutador conectados entre o quarto terminal de controle 152 e um nó 139 no primeiro nível de tensão de saída; o quarto suprimento de alimentação 124 está associado com um oitavo comutador de controle (S8) 148 com terminais de comutador entre um nó no segundo nível de saída e o quarto terminal de controle 152. Um quarto suprimento de tensão 124 provê o primeiro nível de tensão de saída e o segundo nível de saída comutável (através do sétimo comutador de controle 146 e o oitavo comutador de controle 148) para o quarto terminal de controle 152 do quarto comutador 114. O primeiro nível de saída provê energia elétrica através do quarto conjunto de diodos de bloqueio 134 para o capacitor 26 para carregar (por exemplo, carregar completamente) o capacitor 26 para a excitação ou autoexcitação do fluxo de corrente alternada nos segundos enrolamentos 157 associados com o segundo terminal de saída de fase 153.

[0057] Em uma configuração, o quinto comutador de controle (S5) 142 e o sétimo comutador de controle (S7) 146 estão desligados, ou inativo, durante o modo de partida. Durante o modo de partida e antes do modo de operação (por exemplo, modo de geração da máquina de indução 55), o terceiro comutador (B1) 112 e o quarto comutador 114 B2 são desligados. Adicionalmente, em uma modalidade, o sexto comutador de controle 144 está ligado durante o modo de partida para manter o terceiro comutador (B1) 112 desligado e o oitavo comutador de controle 148 está ligado durante o modo de partida para manter o quarto comutador (B2) 114 desligado durante o modo de partida.

[0058] No modo de partida, cada um do terceiro suprimento de alimentação 122 e do quarto suprimento de alimentação 124 simultaneamente provê energia elétrica no primeiro nível de tensão em série através do terceiro conjunto de diodos de bloqueio 132 e o quarto conjunto de diodos de bloqueio 134 para o capacitor 26 para carregar (por exemplo, carregar completamente) o capacitor 26 para a excitação ou autoexcitação de campos eletromagnéticos para produzir corrente alternada (e rotativa) no segundo enrolamento 157 associado com o segundo terminal de saída de fase 153. Coletivamente, a tensão aplicada para carregar (por exemplo, carregar completamente) o capacitor 26 é aproximadamente duas vezes o primeiro nível de tensão, menos quedas de tensão nos diodos polarizados para frente do terceiro conjunto de diodos132 e o quarto conjunto de diodos 134 e menos a queda de tensão em quaisquer resistores aplicáveis 36.

[0059] Em um modo de operação após carregar (por exemplo, carregar completamente ou carregar completamente) o capacitor 26 para uma tensão de partida ou tensão primária (por exemplo, tensão de pré-carga que é suficiente para habilitar o inversor ou um modo de transição), o primeiro nível de saída pode ser aplicado para ativar o terceiro comutador 112 ou o quarto comutador 114, em que o segundo nível de saída é aplicado para desativar o terceiro comutador 112 ou o quarto comutador 114 de acordo com a comandos de modulação (por exemplo, comando de modulação de largura de pulso) do segundo acionador de fase 118, o controlador de acionador ou o sistema de processamento de dados eletrônicos 100. Como indicado anteriormente, o modo de partida (por exemplo, modo de pré-carga fraca) e o modo de operação são mutuamente exclusivos e não ocorrem simultaneamente.

[0060] Durante um modo de operação (por exemplo, ou durante o modo de excitação de transição), o quinto comutador de controle 142, o sexto comutador de controle 144, o sétimo comutador de controle 146 e o oitavo comutador de controle 148 se alternam entre ligado e desligado de acordo com comandos de modulação (por exemplo, modulação de largura de pulso (PWM)) a partir de um controlador ou modulação de largura de pulso de vetor espacial (SVPWM)) após autoexcitação do fluxo de corrente alternada em um ou mais enrolamentos associados com o segundo terminal de saída de fase 153. Antes de o esquema de autoexcitação ter sido inicializado, o terceiro conjunto de diodos132 e o quarto conjunto de diodos134 (e, mais em geral, diodos D1 a D6) são polarizados para frente e carregam o capacitor 26 através dos terminais de tensão de corrente contínua (28, 30) até uma tensão de partida ou tensão primária, tal como aproximadamente 20 VCC ou outra tensão de carregamento adequada para carregar (por exemplo, carregamento completo ou carregamento gradual) do capacitor 26. Durante o modo de excitação de transição ou o modo de operação, o terceiro conjunto de diodos 132 e o quarto conjunto de diodos 134 se torna polarizado inversamente quando a tensão entre os terminais de corrente contínua (28, 30) sobe acima da tensão de partida até uma tensão secundária inicial (por exemplo, 30 VCC).

[0061] Durante o modo de excitação de transição (por exemplo, após o esquema de autoexcitação é iniciado) ou durante o modo de operação, a máquina de indução 55, o primeiro conjunto de diodos 32 e o segundo conjunto de diodos 34 se tornam polarizados inversamente quando a tensão entre os terminais de corrente contínua (28, 30) sobe ou se eleva até uma tensão secundária de estado estacionário ou de pico, final (por exemplo, alta tensão de corrente contínua de aproximadamente 200 volts ou maior). Por exemplo, a tensão secundária de estado estacionário ou de pico, final pode compreender a tensão de corrente contínua operacional alvo no fim do terceiro período de tempo, T3, ou durante o quarto período de tempo, T4, na FIG. 6B. Em uma modalidade, a tensão secundária igual à tensão de partida mais uma tensão de transição que eleva ou que muda com o tempo antes de alcançar a tensão secundária de estado estacionário, de pico, final, ou a tensão de corrente contínua operacional alvo. Por exemplo, a tensão secundária pode se elevar a partir de corrente contínua de aproximadamente 30 volts (VCC) até corrente contínua de aproximadamente 200 volts ou maior, onde a tensão primária é de corrente contínua de aproximadamente 20 volts.

[0062] Uma vez que o esquema de autoexcitação é iniciado durante o modo de operação, o segundo acionador de fase 118, o controlador de acionador ou o sistema de processamento de dados eletrônicos 100 controla os estados de comutação (estados ligado ou desligado) do terceiro comutador 112 e o quarto comutador 114 de acordo com um esquema de controle (por exemplo, modulação de largura de pulso ou modulação de largura de pulso de vetor espacial). De maneira apropriada, durante o modo de operação, o quinto comutador de controle 142 e o sexto comutador de controle 144 se alternam entre ligado e desligado, e o sétimo comutador de controle 146 e o oitavo comutador de controle 148 se alternam entre ligado e desligado.

[0063] Em uma modalidade, o primeiro nível de tensão de saída (por exemplo, +15VCC) é maior do que o segundo nível de tensão de saída (por exemplo, -8VCC), e o capacitor 26 é carregado até aproximadamente duas vezes o primeiro nível de tensão, menos uma primeira queda de tensão associada com o terceiro conjunto de diodos 132 e um primeiro resistor 36 em série com o terceiro conjunto de diodos 132 e menos uma segunda queda de tensão associada com o quarto conjunto de diodos 134 e um segundo resistor 36 em série com o quarto conjunto de diodos 134. Apesar de o primeiro resistor 36 e o segundo resistor 36 poderem compreender um resistor de um quilo-ohm, qualquer outra resistência adequada pode ser usada para definir, limitar ou gerenciar o nível de corrente que carrega completamente o capacitor 26.

[0064] Na FIG. 2, a terceira fase da FIG. 2 compreende um quinto comutador 212 tendo quintos terminais comutados 254 e um quinto terminal de controle 250. Um sexto comutador 214 possui sextos terminais comutados 256 e um sexto terminal de controle 252. Os terminais comutados (254, 256) do quinto comutador 212 e o sexto comutador 214 são acoplados em série entre os terminais de tensão de corrente contínua (28, 30).

[0065] Em uma modalidade, se o quinto comutador 212 compreende um transistor, tal como um transistor de junção bipolar em um IGBT, os quintos terminais comutados 254 compreendem um emissor e um coletor. O quinto terminal de controle 250 do quinto comutador 212 pode compreender um portal ou a base do quinto comutador 212. Em uma modalidade, se o quinto comutador 212 compreende um transistor de efeito de campo, os quintos terminais comutados 256 compreendem uma fonte e um dreno. O quinto terminal de controle 250 do quinto comutador 212 pode compreender um portal ou a base.

[0066] De maneira similar, em uma modalidade, se o sexto comutador 214 compreende um transistor, tal como um transistor de junção bipolar ou um IGBT, os sextos terminais comutados 256 compreendem um emissor e um coletor. O sexto terminal de controle 252 do sexto comutador 214 pode compreender um portal ou a base do sexto comutador 214. Em uma modalidade, se o sexto comutador 214 compreende um transistor de efeito de campo, os sextos terminais comutados 256 compreendem uma fonte e um dreno. O sexto terminal de controle 252 do sexto comutador 214 pode compreender um portal ou a base do sexto comutador 214.

[0067] Na terceira fase, um diodo de proteção ou diodo de roda livre (213, 215) pode estar conectado entre os terminais comutados de cada comutador para proteger o comutador a partir de correntes transientes que ocorrem durante transições de comutação do quinto comutador 212 e o sexto comutador 214. Por exemplo, um quinto diodo de proteção 213 pode conduzir quando o sexto comutador 214 está em um estado ligado, em que o sexto diodo de proteção 215 pode conduzir quando o quinto comutador 212 está em um estado ligado.

[0068] Uma máquina elétrica 55 ou gerador possui um ou mais enrolamentos (57, 157, 257). Um terceiro terminal de saída de fase 253 está associado com os terminais comutados (254, 256) entre o quinto comutador 212 e o sexto comutador 214. Em uma configuração, o terceiro terminal de saída de fase 253 é acoplado ao terceiro enrolamento 257 da máquina de indução 55 ou gerador. Em algumas configurações, o primeiro, o segundo e o terceiro enrolamentos podem ser configurados com um nó comum 56 que é aterrado eletricamente com a terra, terra de chassi, ou neutro de chassi.

[0069] Um terceiro acionador de fase 218 compreende um quinto suprimento de alimentação 222 e um sexto suprimento de alimentação 224 que são controlados, modulados ou comutados por um módulo acionador 614, um controlador de acionador ou o sistema de processamento de dados eletrônicos 100. Em uma modalidade, o quinto suprimento de alimentação 222 compreende uma primeira fonte de tensão 38 e uma segunda fonte de tensão 40. Enquanto isso o sexto suprimento de alimentação 224 compreende uma primeira fonte de tensão 38 e uma segunda fonte de tensão 40.

[0070] Em uma modalidade, o terceiro acionador de fase 218 compreende uma quinta rede de polarização 233; a quinta rede de polarização 233 compreende um quinto conjunto de diodos de bloqueio 232 que estão em cascata em série entre um dos terminais de corrente contínua 28 e um nó 237 associado com o quinto suprimento de alimentação 222 e um terminal de um nono comutador de controle 242 (S9) do terceiro acionador de fase 218. Em uma modalidade, o terceiro acionador de fase 218 compreende uma sexta rede de polarização 235; a sexta rede de polarização 235 compreende um sexto conjunto de diodos de bloqueio 232 que estão em cascata em série entre o terceiro terminal de saída de fase 253 e um nó 239 associado com o sexto suprimento de alimentação 224 e um décimo primeiro comutador de controle 246 (S11) do terceiro acionador de fase 218.

[0071] Um ou mais resistores podem estar associados com o quinto terminal de controle 250 e o sexto terminal de controle 152. Por exemplo, um primeiro resistor de entrada 20 é acoplado entre o quinto terminal de controle 250 e um terminal do nono comutador de controle 242, em que um segundo resistor de entrada 21 é acoplado entre o quinto terminal de controle 250 e um terminal do décimo comutador de controle 244. Por exemplo, um primeiro resistor de entrada 20 é acoplado entre o sexto terminal de controle 252 e um terminal do décimo primeiro comutador de controle 246, em que um segundo resistor de entrada 21 é acoplado entre o sexto terminal de controle 252 e um terminal do décimo segundo comutador de controle 248.

[0072] O quinto suprimento de alimentação 222 provê um primeiro nível de tensão de saída e um segundo nível de saída comutável (através do nono comutador de controle 242 ou o décimo comutador de controle 244) para o quinto terminal de controle 250 do quinto comutador 212, onde o primeiro nível de saída é distinto do segundo nível de saída. Um sexto suprimento de alimentação 224 provê o primeiro nível de tensão de saída e o segundo nível de saída comutável (através do décimo primeiro comutador de controle 246 ou o décimo segundo comutador de controle 248) para o sexto terminal de controle 252 do sexto comutador 214.

[0073] Em uma modalidade, o quinto suprimento de alimentação 222 está associado com um nó 237 no primeiro nível de tensão de saída, onde o nono comutador de controle (S9) 242 controla ou comuta a conexão elétrica entre o nó 237 e quinto terminal de controle 250 do quinto comutador 212 (C1); o quinto suprimento de alimentação 222 está associado com um nó no segundo nível de tensão de saída, onde o décimo comutador de controle (S10) 244 controla ou comuta a conexão elétrica entre o nó no segundo nível de saída e o quinto terminal de controle 250. Em uma modalidade, um quinto suprimento de alimentação 222 (por exemplo, quinto suprimento de tensão) provê um primeiro nível de tensão de saída e um segundo nível de saída comutável para o quinto terminal de controle 250 do quinto comutador 212. O primeiro nível de saída provê energia elétrica através do quinto conjunto de diodos de bloqueio 232 para o capacitor 26 para carregar (por exemplo, carregar completamente) o capacitor 26 para a excitação ou autoexcitação do fluxo de corrente alternada no terceiro enrolamento 257 associado com o terceiro terminal de saída de fase 253.

[0074] De maneira similar, o sexto suprimento de alimentação 224 está associado com um décimo primeiro comutador de controle (S11) 246 com terminais de comutador conectados entre o sexto terminal de controle 252 e um nó 239 no primeiro nível de tensão de saída; o sexto suprimento de alimentação 224 está associado com um décimo segundo comutador de controle (S12) 248 com terminais de comutador entre um nó no segundo nível de saída e o sexto terminal de controle 252. Um sexto suprimento de alimentação 224 provê o primeiro nível de tensão de saída e o segundo nível de saída comutável para o sexto terminal de controle 252 do sexto comutador 214 (C2). O primeiro nível de saída provê energia elétrica através do sexto conjunto de diodos de bloqueio 234 para o capacitor 26 para carregar (por exemplo, carregar completamente) o capacitor 26 para a excitação ou autoexcitação do fluxo de corrente alternada no terceiro enrolamento 257 associado com o terceiro terminal de saída de fase 253.

[0075] Em uma configuração, o nono comutador de controle (S9) 242 e o décimo primeiro comutador de controle (S11) 246 estão desligados, ou inativo, durante o modo de partida (por exemplo, modo de pré-carga fraca). Durante o modo de partida e antes do modo de operação (por exemplo, modo de geração da máquina de indução 55), o quinto comutador (C1) 212 eo sexto comutador (C2) 214 são desligados. Adicionalmente, em uma modalidade, o décimo comutador de controle 244 está ligado durante o modo de partida para manter o quinto comutador (C1) 212 desligado e o décimo segundo comutador de controle 248 está ligado durante o modo de partida para manter o sexto comutador (C2) 214 desligado durante o modo de partida.

[0076] Em um modo de partida (por exemplo, modo de pré-carga fraca), cada um do quinto suprimento de alimentação 222 e do sexto suprimento de alimentação 224 simultaneamente provê energia elétrica no primeiro nível de tensão em série através do quinto conjunto de diodos de bloqueio 232 e o sexto conjunto de diodos de bloqueio 234 para o capacitor 26 para carregar (por exemplo, carregar completamente) o capacitor 26 para a excitação ou autoexcitação de campos eletromagnéticos para produzir corrente alternada (e rotativa) nos terceiros enrolamentos 257 associados com o terceiro terminal de saída de fase 253 (por exemplo, para permitir a entrada para o modo de excitação de transição). Coletivamente, a tensão aplicada para carregar (por exemplo, carregar completamente) o capacitor 26 é aproximadamente duas vezes o primeiro nível de tensão, menos quedas de tensão nos diodos polarizados para frente do quinto conjunto de diodos232 e o sexto conjunto de diodos 234 e menos a queda de tensão em muitos resistores aplicáveis 36.

[0077] Em um modo de operação após carregar (por exemplo, parcialmente ou completamente carregar) o capacitor 26 para uma tensão de partida ou tensão primária (por exemplo, suficiente para permitir a ativação dos comutadores de inversor), o primeiro nível de saída pode ser aplicado para ativar o quinto comutador 212 ou o sexto comutador 214, em que o segundo nível de saída é aplicado para desativar o quinto comutador 212 ou o sexto comutador 214 de acordo com os comandos de modulação (por exemplo, comando de modulação de largura de pulso) do terceiro acionador de fase 218, o controlador de acionador ou o sistema de processamento de dados eletrônicos 100. O modo de partida (por exemplo, modo de pré-carga fraca) e o modo de operação são mutuamente exclusivos e não ocorrem simultaneamente.

[0078] Durante um modo de operação (por exemplo, ou no modo de excitação de transição), o nono comutador de controle 242, o décimo comutador de controle 244, o décimo primeiro comutador de controle 246 e o décimo segundo comutador de controle 248 se alternam entre ligado e desligado durante um modo de operação de acordo com comandos de modulação (por exemplo, modulação de largura de pulso (PWM)) a partir de um controlador ou modulação de largura de pulso de vetor espacial (SVPWM)) após autoexcitação do fluxo de corrente alternada em um ou mais enrolamentos associados com o terceiro terminal de saída de fase 253. Antes de o esquema de autoexcitação ter sido iniciado, o quinto conjunto de diodos 232 e o sexto conjunto de diodos 234 (e, mais em geral, diodos D1 a D6) são polarizados para frente e carregar o capacitor 26 através dos terminais de tensão de corrente contínua (28, 30) para uma tensão de partida ou tensão primária, tal como aproximadamente 20 VCC ou outra tensão de carregamento adequada para carregar (por exemplo, carregar completamente ou carregar gradualmente) do capacitor 26. Durante o modo de excitação de transição ou durante o modo de operação, o quinto conjunto de diodos 232 e o sexto conjunto de diodos 234 se tornam polarizados inversamente quando a tensão entre os terminais de corrente contínua (28, 30) sobe acima da tensão de partida para uma tensão secundária inicial (por exemplo, 30 VCC) a partir de energia induzida dos campos eletromagnéticos na máquina de indução.

[0079] Durante o modo de excitação de transição (por exemplo, após o esquema de autoexcitação ser iniciado) ou durante o modo de operação da máquina de indução 55, o quinto conjunto de diodos 232 e o sexto conjunto de diodos 234 se tornam polarizados inversamente como a tensão entre os terminais de corrente contínua (28, 30) sobe ou se eleva até uma tensão secundária de estado estacionário ou de pico, final (por exemplo, alta tensão de corrente contínua de aproximadamente 200 volts ou maior) a partir da energia induzida dos campos eletromagnéticos na máquina de indução submetidos à energia rotativa aplicada ao seu rotor.

[0080] Em uma modalidade, a tensão secundária iguala a tensão de partida mais uma tensão de transição que eleva ou muda com o tempo durante um modo de excitação de transição antes de alcançar a tensão secundária de estado estacionário, de pico, final, ou tensão de corrente contínua operacional alvo. Por exemplo, a tensão secundária pode se elevar a partir de corrente contínua de aproximadamente 30 volts (VCC) para corrente contínua de aproximadamente 200 volts ou maior, onde a tensão primária é de corrente contínua de aproximadamente 20 volts.

[0081] Uma vez que o esquema de autoexcitação é iniciado ou durante o modo de operação, o terceiro acionador de fase 218, o controlador de acionador ou o sistema de processamento de dados eletrônicos 100 controla os estados de comutação (estados ligado e desligado) do quinto comutador 212 e o sexto comutador 214 de acordo com um esquema de controle (por exemplo, modulação de largura de pulso ou modulação de largura de pulso de vetor espacial). De maneira apropriada, durante o modo de operação, o nono comutador de controle 242 e o décimo comutador de controle 244 se alternam entre ligado e desligado, e o décimo primeiro comutador de controle 246 e o décimo segundo comutador de controle 248 se alternam entre ligado e desligado.

[0082] Em uma modalidade sem limitar o escopo da descrição ou reivindicações anexas, o primeiro nível de tensão de saída (por exemplo, +15 VCC) é maior do que o segundo nível de tensão de saída (por exemplo, -8 VCC), e o capacitor 26 é carregado até aproximadamente duas vezes o primeiro nível de tensão de saída, menos uma primeira queda de tensão associada com o quinto conjunto de diodos 232 e um primeiro resistor 36 em série com o quinto conjunto de diodos 232 e menos uma segunda queda de tensão associada com o sexto conjunto de diodos 234 e um segundo resistor 36 em série com o sexto conjunto de diodos 234. Apesar de o primeiro resistor 36 e o segundo resistor 36 poderem compreender um resistor de um quilo-ohm, qualquer outra resistência adequada pode ser usada para definir, limitar ou gerenciar o nível de corrente que carrega completamente o capacitor 26.

[0083] Em sumário, antes de o esquema de autoexcitação ser iniciado para a transição para ou facilitar o modo de operação e durante o modo de partida (por exemplo, modo de pré-carga fraca), os comutadores A1, A2, B1, B2, C1, C2 são desligados. Uma vez que o esquema de autoexcitação é iniciado durante o modo de excitação de transição e durante o modo de operação, os comutadores A1, A2, B1, B2, C1, C2 são fechados ou controlados pelo sistema de processamento de dados eletrônicos 100 como para o esquema de controle de acordo com as instruções de software ou módulos descritos em conjunto com a FIG. 5A, ou de outra forma. No entanto, durante o modo de excitação de transição uma carga (no barramento de corrente contínua, tal como um inversor acoplado a um motor 302, uma bateria 304, uma carga resistiva 306) pode ser reduzida, limitada, gerenciada por reatância, restrita pela impedância, ou desconectada do barramento de corrente contínua ou a saída da máquina de indução 55 para suportar a elevação da tensão de corrente contínua para a tensão de corrente contínua alvo operacional completa.

[0084] O gerador compreende uma máquina de indução 55 (por exemplo, uma máquina de indução de gaiola de esquilo 55) sem qualquer dispositivo de armazenamento de energia conectado entre os terminais de tensão de corrente contínua (28, 30), exceto para o capacitor 26, e sem qualquer capacitor 26 conectado com o primeiro terminal de saída de fase 53 (ou qualquer outra corrente alternada terminal da máquina de indução 55). Em uma configuração, a máquina de indução 55 não inclui quaisquer imãs permanentes no ou para o rotor.

[0085] Em certas configurações, o gerador gera um nível de tensão operacional excedendo aproximadamente seiscentos (600) volts, tal como aproximadamente setecentos (700) volts, durante um modo de operação após o capacitor 26 ser carregado completamente durante o modo de partida para um nível de tensão de partida que excede aproximadamente quinze (15) volts, tal como aproximadamente vinte (20) volts até aproximadamente trinta (30) volts.

[0086] A FIG. 3A é outra modalidade de uma representação esquemática de um sistema inversor 111que é conectado com um gerador de indução 55, uma carga ativa 300 que compreende um inversor secundário 211 e um motor elétrico 302, e uma carga passiva que compreende uma carga resistiva 306 ou uma carga resistiva que pode ser desconectada. Na prática, a carga ativa 300 é desabilitada ou desconectada pelo controlador ou o sistema de processamento de dados 100 durante a excitação do sistema inversor 111 ou inversor primário. Números de referência semelhantes na FIG. 2 e na FIG. 3A indicam elementos semelhantes.

[0087] Em uma modalidade, um inversor secundário 211compreende um par de terminais de controle de entrada (380, 381, 382) para cada fase (397, 398, 399) e um terminal de saída (353, 453, 553) para cada fase. Cada fase (397, 398, 399) compreende um comutador superior (312, 412, 512) e um comutador inferior (314, 414, 514) com terminais comutados (371, 372, 373, 374, 375, 376) que são acoplados no terminal de saída (353, 453, 553) a partir de cada fase. Outros terminais comutados (371, 372, 373, 374, 375, 376) do comutador superior (312, 412, 512) e do comutador inferior (314, 414, 514) são acoplados com os terminais de tensão de corrente contínua (28, 30) (por exemplo, barramento de corrente contínua). Os terminais de controle de entrada (380, 381, 382) estão conectados com ou associados com um módulo acionador 614 ou o sistema de processamento de dados eletrônicos 100 para controlar os estados do comutador superior (312, 412, 512) e do comutador inferior (314, 414, 514) para cada fase de acordo com um controlador 106 ou o sistema de processamento de dados eletrônicos 100. Como ilustrado, o inversor secundário possui três fases com terminais de saída de fase 353(A*), fase 453(B*) e fase 553(C*).

[0088] Em uma modalidade, a máquina de indução 55 da FIG. 3A compreende um gerador de indução com um veio que é girado ou acionado por um motor principal, um motor de combustão interna, ou outra fonte de energia rotativa. Os enrolamentos da máquina de indução 55 são autoexcitados pelo capacitor 26 para suportar a geração ou a conversão da energia rotativa da máquina de indução 55 para a energia elétrica.

[0089] Os terminais de fase de saída (53, 153, 253) do sistema inversor 111 ou inversor primário são acoplados com um ou mais enrolamentos do gerador de indução 55 (por exemplo, máquina de indução de gaiola de esquilo autoexcitada) e receber corrente alternada gerada pelo gerador de indução 55. O sistema inversor 111 ou inversor primário converte a corrente alternada recebida a partir do gerador de indução para a corrente contínua para carregar o capacitor 26 através dos terminais de tensão de corrente contínua (28, 30) (por exemplo, CC bus) e para prover energia elétrica para uma ou mais cargas ativas 300 ou cargas passivas (por exemplo, 306).

[0090] Em uma configuração, o inversor secundário 211 e o motor elétrico 302 compreendem uma carga ativa 300 no gerador. O inversor secundário 211 usa a energia elétrica nos terminais de tensão de corrente contínua (28, 30) para prover ou emitir corrente alternada nos terminais de saída (353, 453, 553), tal como fase A*, fase B* e fase C*, que são acoplados com o motor 302. A sistema de processamento de dados 100 ou controlador controla as entradas do inversor secundário 211 de acordo com um esquema de modulação, tal como esquema de modulação de largura de pulso nos terminais de controle dos comutadores para produzir um sinal de corrente alternada adequado (por exemplo, um ou mais sinais substancialmente sinusoidais ou outras formas de onda adequadas) para controlar o torque, velocidade, velocidade e direção do motor 302. Um motor elétrico 302 é acoplado aos terminais de saída de corrente alternada. O inversor secundário 211 está adaptado para controlar o motor elétrico 302 através de sinais providos nos terminais de saída de corrente alternada.

[0091] Durante a excitação através de um ou mais comutadores em série com terminais de tensão de corrente contínua (28, 30, ou ambos), o controlador ou o sistema de processamento de dados 100 pode desabilitar ou desconectar a carga ativa 300 a partir do inversor primário ou o sistema inversor 111.

[0092] Uma carga resistiva 306 ou uma carga pode ser posicionada através dos terminais dos terminais de tensão de corrente contínua (28, 30) se ou quando o sistema inversor 111 ou inversor primário está operando no modo de operação após o modo de partida. O comutador de desconexão 303 é usado para conectar ou desconectar a carga resistiva 306, carga indutiva, ou outra carga para os terminais de tensão de corrente contínua (28, 30) em um momento apropriado, tal como durante o modo de operação ou para a transição o comutador de desconexão 303 para um estado ligado com a completação do modo de partida.

[0093] A FIG. 3B é outra modalidade de uma representação esquemática de um sistema inversor 111 que é conectado com um gerador de indução 55, uma carga ativa 300 que compreende um inversor secundário 211 e um motor elétrico 302, e uma bateria 304. O sistema da FIG. 3B é similar com o sistema da FIG. 3A exceto que a carga resistiva 306 da FIG. 3A é substituída pela bateria 304 da FIG. 3B. Números de referência semelhantes na FIG. 3B indicam elementos ou funcionalidades semelhantes na FIG. 2 e FIG. 3A.

[0094] Na modalidade da FIG. 1, FIG. 2, e FIG. 3A, não existe bateria 304 entre os terminais de tensão de corrente contínua (28, 30) (por exemplo, terminais de barramento de corrente contínua) e apenas o capacitor 26 (por exemplo, capacitor eletrolítico 26) é usado para excitar os enrolamentos da máquina de indução 55 ou gerador de indução. No entanto, em uma modalidade alternada da FIG. 3B uma bateria 304 é acoplado entre os terminais de tensão de corrente contínua (28, 30), e pode ter uma interface de tensão de corrente contínua para elevar ou diminuir a tensão para o nível apropriado para manutenção, carregamento e descarregamento para a bateria 304. Como indicado anteriormente, o capacitor carregado 26 sozinho (sem qualquer bateria 304) pode excitar os enrolamentos na máquina de indução 55 ou gerador de indução. Adicionalmente, na modalidade alternada, o capacitor carregado 26 por si só pode (por exemplo, carregado para uma tensão primária em torno de corrente contínua de 20 volts) excitam os enrolamentos no gerador de indução 55, sozinhos ou junto com a bateria 304, pode excitar os enrolamentos no gerador de indução 55.

[0095] Em outra modalidade alternativa, a carga de corrente contínua elétrica ou bateria 304 é acoplada com os terminais de corrente contínua (28, 30) através de um comutador de desconexão de carga 303 que está desligado (ou em um estado aberto) durante um estágio de partida (por exemplo, durante o modo de partida e durante autoexcitação no modo de excitação de transição) e ligado (ou em um estado fechado ou estado condutor) durante um modo de operação. Na prática, durante o estágio de partida ou estágio de excitação a bateria 304 pode ser desconectado e não usado para a excitação e o controlador 106 pode desabilitar ou pode isolar eletricamente o inversor a partir de qualquer máquina de indução ativa 55 ou motor durante a excitação. Por exemplo, um processador de dados 128 ou o sistema de processamento de dados eletrônicos 100 controla um comutador de desconexão 303: (1) para desacoplar (por exemplo, opcionalmente) a carga de corrente contínua elétrica ou bateria 304 entre os terminais de corrente contínua durante um modo de partida ou durante um estágio de partida, e/ou (2) para acoplar a carga de corrente contínua elétrica ou bateria 304 entre os terminais de corrente contínua durante o modo de operação (por exemplo, durante a geração de energia do gerador de indução 55 ou máquina) e após (não durante) o modo de partida ou estágio de partida (por exemplo, durante o carregamento do capacitor 26).

[0096] Aqui, uma bateria descarregada, que pode se acumular para a bateria 304 de tempo em tempo, pode ser modelada para uma carga resistiva ou carga de relutância. Em outras palavras, a carga ou bateria é conectada com os terminais de corrente contínua (28, 30) após autoexcitação ou um estágio de autoexcitação dos enrolamentos na máquina de indução 55 são completos tal que a carga (304 ou 306) pode usar a energia elétrica gerada pela máquina de indução 55 ou gerador de indução. Em certas configurações, o modo de partida e modo de excitação de transição não necessitam de uma bateria carregada (por exemplo, mas opcionalmente pode usar uma bateria carregada para aumentar a taxa de elevação ou aumento contra o tempo na tensão de barramento de corrente contínua durante o modo de excitação de transição) para excitar a máquina de indução 55 no preparo para o modo de operação. Na prática, o sistema de processamento de dados eletrônicos 100 ou controlador de acionador pode emitir um sinal completo de excitação ou mensagem de estado para comutar a partir do modo de partida para o modo de operação.

[0097] A FIG. 4 é mais uma modalidade de uma representação esquemática de um sistema inversor 111 que é conectado com um gerador de indução 55, uma carga ativa 300 que compreende um inversor secundário 211 e um motor elétrico 302. O sistema da FIG. 4 é similar com o sistema da FIG. 3A, exceto que o sistema da FIG. 4 não possui carga resistiva e no comutador de desconexão associado com a carga. Números de referência semelhantes na FIG. 2, na FIG. 3A, e na FIG. 4 indicam elementos ou funcionalidades semelhantes. A descrição da FIG. 3A e da FIG. 3B se aplica à FIG. 4, exceto para as referências para a carga resistiva 306, a bateria 304, e o comutador de desconexão 303 como se fosse completamente definido em conjunto com FIG. 4.

[0098] A FIG. 5A é um diagrama de bloco que ilustra uma modalidade possível dos módulos associados com o sistema de processamento de dados eletrônicos 100 para controlar o módulo acionador 614 e/ou os acionadores (18, 118, 218) para o sistema inversor 111, 211 ou ambos. Como usado através deste documento, um módulo ou componente pode se referir a software, a hardware ou ambos. As linhas que interconectam os módulos podem representar linhas de transmissão física, ou relações ou comunicações virtuais entre módulos. Por exemplo, linhas de transmissão física incluem fios, cabos, cabos coaxiais, traços condutores nas placas de circuito, ou outros condutores; em que comunicações virtuais podem se referir às comunicações de dados, tais como chamadas, entre software ou outras estruturas de dados. Software deve significar instruções de software, arquivos de dados, bases de dados, tabelas de observação, equações, curvas, relações matemáticas, relações lógicas, e outras estruturas de dados para o armazenamento de dados.

[0099] Como usado através deste documento, configurado, adaptado, e arranjado devem ser considerados sinônimos e devem significar qualquer um dos seguintes: (a) programado ou equipado com instruções de software, lógica ou estruturas de dados para alcançar uma função especificada, processo, determinação ou resultado, ou (b) equipado com hardware, circuitos ou eletrônicos para alcançar uma função, processo, determinação ou resultado, ou (c) capaz de realizar uma função, processo ou cálculo enquanto o sistema ou inversor está trabalhando ou operacional.

[00100] Em uma inodalioidis. o sistema de processamento dc dados eletrônicos 100 compreende um processador de dados eletrônicos 128, um dispositivo de armazenamento de dados 120 e uma ou mais portas de dados 101 acopladas com um barramento de dados 126. O dispositivo de armazenamento de dados 120 pode armazenar, recuperar, ler e escrever dados com relação a um ou mais módulos ou componentes ilustrados na FIG. 5A. A FIG. 5A é meramente uma representação ilustrativa possível dos módulos de software, tabelas de observação, e sistema de processamento de dados 100 que podem ser usados para implementar uma modalidade do sistema e método descrito neste documento, e outras configurações ou sistemas de processamento de dados são possíveis.

[00101] O psocestαdor de dados eletrônicos d2i pudeeomprneuder um processador, um microcontrolador, um processador de sinal de dados, um circuito integrado específico de aplicação (ASIC), um arranjo de lógica programável, um dispositivo de lógica programável, arranjo de portal programável de campo (FPGA), um circuito lógico, uma unidade lógica aritmética, um dispositivo de lógica Booleana, ou outro dispositivo de processamento de dados. Qualquer um dos módulos de software, tabelas de observação ou estruturas de dados, operações matemáticas, transformações, controladores, ou outros blocos referenciados na FIG. 5A ou em outro local que esta descrição pode ser realizada pelo processador de dados 128, sozinho ou em combinação com o dispositivo de armazenamento de dados 120. Por exemplo, o processador de dados 128 pode processar ou manipular dados, algoritmos e instruções de software armazenadas em registradores ou acessadas pelo processador de dados 128 no dispositivo de armazenamento de dados 120 para realizar as funções, controladores, calculadores, seletores, ou módulos descritos neste documento.

[00102] Cada porta de dodos 101 podeeompreender nm trans ceptor de dados, memória de armazenamento temporário, ou ambos.

[00103] O i.lisoositivo de armooendmento de dados le Opode compreender um ou mais dos seguintes: memória eletrônica, memória eletrônica não volátil, um dispositivo de armazenamento de dados óptico, um dispositivo de armazenamento de dados magnético, ou outro dispositivo para armazenar dados digitais ou analógicos.

[00104] Em uma modalioade, o contrideilor on ediolldclo^ eempoeende um sistema de processamento de dados eletrônicos 100 para controlar um inversor (11, 111 ou 211), tal como um inversor acoplado a uma máquina de indução (por exemplo, 55) ou gerador de indução.

[00105] Um seeser de 1e7s0o c75 é eanligerado pdrr medir uma tensão observada através dos terminais de tensão de corrente contínua (28, 30) (por exemplo, barramento de CC). Por exemplo, o sensor de tensão 575 provê uma tensão observada para o sistema de processamento de dados eletrônicos 100 através de uma porta de dados 101. Uma fonte de tensão de referencia 102 provê uma tensão de barramento de CC de referência. Por exemplo, a fonte de tensão de referência 102 provê a tensão de barramento de CC de referência para o sistema de processamento de dados eletrônicos 100 através de uma porta de dados 101. Em uma modalidade, a fonte de tensão de referência 102 pode compreender um comparador, um amplificador operacional ou um circuito regulador de tensão (por exemplo, tal como um sinal de referência em rampa contra o tempo).

[00106] óm módulo dediaerença de tensão 104 é configurado para determinar uma diferença de tensão (por exemplo, erro de barramento de tensão) entre a tensão observada (do sensor de tensão 575) e uma tensão de barramento de CC de referência. O módulo de diferença de tensão 104 emite ou provê a diferença de tensão entre a tensão observada e a tensão de barramento de CC de referência para um controlador 106.

[00107] Um l^doroiack)!' 1U6, mo uorno nm conoroladoo proporcional integral (PI) 106, está adaptado para gerar um comando de corrente de eixo de quadratura (eixo q) de referência (Iqe) com base na diferença de tensão entre a tensão observada e a tensão de barramento de CC de referência (por exemplo, nos terminais 28, 30) para um controlador 106.

[00108] Um sensor deeon-ente 577 pode mecli o iimaou mais eourenles de fase que se referem a uma corrente de eixo q (iqe'da). Em uma modalidade, um sensor de corrente 577 é acoplado a uma porta de dados 101; o sensor de corrente 577 facilita a provisão de uma corrente de eixo q medida para o sistema de processamento de dados eletrônicos 100. Por exemplo, um ou mais sensores de corrente 577 que medem para cada fase da máquina de indução 55, tal como Ia, Ib, e Ic, onde as entradas de um módulo de transformação de Parks 615 são acopladas com uma saída de cada sensor de corrente 577 tal que o módulo de transformação de Parks 615 transforma as correntes medidas para uma corrente de eixo q medida, ou para uma corrente de eixo q medida e uma corrente de eixo d medida.

[00109] ódu iiuKlulocledifei'cnco de coπente tá8 esPá dOaptacio para determinar uma diferença de corrente (por exemplo, erro de corrente de eixo q) entre a corrente de comando de eixo q medido e o comando de corrente de eixo q de referência (Irqf).

[00110] Um poâmeirodogudadoo de con-mte tl Oestá uonfigpaaao para emitir um comando de tensão de eixo q (Vq) (ou o seu comando de corrente de eixo q equivalente) com base em uma entrada da diferença de corrente entre a corrente de comando de eixo q medido e o comando de corrente de eixo q de referência (Irqe). O primeiro regulador de corrente 110 provê o comando de tensão de eixo q (Vq) (ou o seu comando de corrente de eixo q equivalente) para o módulo de transformação de Parks inversa 612 e um calculador de tensão residual 116. O módulo de transformação de Parks inversa 112 usa o comando de tensão de eixo q (ou o seu comando de corrente de eixo q equivalente), o ângulo de deslizamento e posição de rotor medido para prover sinais de controle apropriados para o módulo acionador 614. Em uma modalidade, o módulo acionador 614 possui terminais de saída para controlar os comutadores de inversor (por exemplo, 12, 112, 212, 14, 114, 214). Por exemplo, os terminais de saída do módulo acionador 614 são acoplados com os acionadores de fase (18, 118, 218) ou para os terminais de controle (50, 150, 250, 52, 152, 252).

[00111] sã. IOIISÍIO ae sé da al é a dei co rle con•eaas adann^ada em am ou mais terminais de saída de fase da máquina de indução 55 que persiste e decai durante um período de tempo transiente após a excitação de tensão de corrente contínua do barramento de corrente contínua ser desligada. No entanto, durante a operação da máquina de indução (por exemplo, a aplicação de energia rotativa para o rotor da máquina) a tensão residual e os campos eletromagnéticos associados na máquina elétrica podem contribuir para a excitação da máquina de indução 55 no modo de excitação de transição. Tensão de eixo direto residual é uma transformação (por exemplo, transformação de Parks) que representa a corrente alternada residual de uma forma simplificada para a computação. Em uma modalidade, o processador de dados 128 é programado com instruções de software ou de outra forma adaptado para inflar a corrente de eixo direto residual para aumentar a robustez de um processo de excitação do campo eletromagnético nos um ou mais enrolamentos e o aumento associado na tensão de corrente contínua.

[00112] Um paoce ssador de dadoô eletrônico 1 28 ou calculador de tensão residual 116 determina uma tensão residual de eixo direto (eixo d)

com base no comando de tensão de eixo q e uma tensão observada através dos terminais de tensão de corrente contínua (28, 30) (por exemplo, barramento de CC). Por exemplo, o processador de dados 128 ou calculador de tensão residual 116 determina a tensão residual de eixo d

de acordo com a seguinte equação (por exemplo, para usar completamente o barramento de CC e facilitar a autoexcitação confiável e robusta dos enrolamentos da máquina de indução):

onde

é a tensão de eixo direto residual; m é o índice de modulação;

é a tensão medida do ou entre os terminais de corrente contínua; e Vq é o comando de tensão de eixo de quadratura.

[00113] O psocessadorde dados 12 8 dstá doaptado paea determinar corrente de referência de eixo d

para uma correspondente tensão de eixo d residual

com base em uma curva de magnetização ou tabela de observação de fator K 118 armazenada em um dispositivo de armazenamento de dados 120. Os dados associados com a curva de magnetização ou tabela de observação de fator K 118 tipicamente vão variar com base nas características e projeto da respectiva máquina de indução ou particular gerador de indução.

[00114] Em uma modaltdade aiternativa, a dermign magnetioação ou tabela de observação de fator K 118 pode ser representada como uma ou mais equações quadráticas, curvas gráficas, arquivos de dados, arquivos invertidos, ou de outra maneira.

[00115] óm mocluloclecliferenço rle corrente t22 está adaptado para determinar uma diferença de corrente elétrica (por exemplo, erro de corrente de eixo d) entre a corrente de comando de eixo d medida (por exemplo, corrente de eixo d observada) e o comando de corrente de eixo d de referência

. O módulo de diferença de corrente 122 provê a diferença de corrente (por exemplo, erro de corrente de eixo d) para um segundo regulador de corrente 124.

[00116] O sogundo dogudeafordc corante 12 4(por eoemplo, dogulador de corrente de vetor complexo) está adaptado para determinar a tensão de eixo d comandada

com base na diferença de corrente (por exemplo, erro de corrente de eixo d) ou a corrente de eixo d medida

e a corrente de referência de eixo d determinada

.

[00117] lati mima mddalidode, um maUulo df1rossfo1mação ke Parks inversa 612 pode prover ou provê comandos de tensão de fase (Va yb,Vc) com base em transformada de Parks inversa das voltagens comandadas (Vd e Vq). Por exemplo, o módulo de transformação de Parks inversa 612 pode prover ou provê comandos de tensão de fase (Va ,Vb,Vc) com base em transformada de Parks inversa das voltagens comandadas (Vd e Vq) e a posição angular elétrica do rotor (θe) da máquina de indução 55 ou gerador. Em particular, o módulo de transformação de Parks pode usar a seguinte equação da orientação de campo de rotor para prover comandos de tensão de fase (Va yb,Vc):

onde θe é a posição angular elétrica do rotor; onde θrotor é a posição angular mecânica do rotor; e adeslizamento é a velocidade de deslizamento angular do rotor.

[00118] Em certas modalidades, o seiisoo mo umno dm codifiepdor de determinador, pode estimar ou medir a posição angular mecânica do rotor. Em outras modalidades, tal como a configuração ilustrada na FIG. 5A, um estimador de posição sem sensor pode ser usado para estimar a posição angular mecânica do rotor a partir das medições correntes por um ou mais sensores de corrente 577 que medem a corrente de uma ou mais fases da saída de corrente alternada da máquina de indução 55. O Módulo de transformação de Parks inversa 612 pode prover a saída de um ou mais comandos de tensão de fase para o módulo acionador 614 ou um ou mais acionadores (18, 118, 218) associados com um inversor. Tipicamente, a saída dos comandos de tensão é consistente com modulação de largura de pulso ou modulação de largura de pulso de vetor espacial dos transistores de comutação do inversor (11, 111,211).

[00119] A FBG. uB é am diagramb de bio co de uma modalidade possível de um sistema 500 para controlar um modo de operação de um inversor (11, 111, 211).

[00120] Em uma modalidade,d aistema 500 eode ser snαrΦara0o para o sistema de processamento de dados 100 da FIG. 5A ou o sistema 500 pode compreender software, instruções ou estruturas de dados que residem no sistema de processamento de dados 100 da FIG. 5A. Por exemplo, o sistema 500 pode ser realizado por ou implementado pelo processador de dados 128 que opera em conjunto com o barramento de dados 126, o dispositivo de armazenamento de dados 120, e outros blocos na FIG. 5A.

[00121] Em alguoua inodlalidadas. a soido ma domando cie codente de eixo direto final (id*FFnaa) na FIG. 5B pode ser usado como a corrente de eixo direto de referência (Ide) na FIG. 5A; a saída do comando de corrente de eixo de quadratura final (Iq*Finat) na FIG. 5B pode ser usado como a corrente de eixo de quadratura de referência (IqRef) na FIG. 5B. O controlador proporcional integral de tensão 514 da FIG. 5B é análogo com ou uma variante do controlador 106 da FIG. 5A; a tabela de observação de curva mag 118 da FIG. 5A é análoga com ou uma variante da curva de magnetização 516 da FIG. 5B.

[00122] Na BIG. 5 B, umou maisdos segumtes módulos podem se comunicar entre si: o controlador de modo inversor 502, o módulo de excitação 504, o módulo de comutação 506, o módulo de detecção 534, e o módulo de modo de operação 536. As linhas que conectam os blocos ou módulos na FIG. 5A e na FIG. 5B representam linhas de comunicação virtual, linhas de comunicação física, ou ambos, onde linhas de comunicação física podem representar linhas de transmissão, condutores, ou cabos, ou canais de comunicação sem fios, e onde linhas de comunicação virtual podem ser comunicações de dados através de barramento de dados, chamadas ou mensagens de dados em um programa de software.

[00123] O conti-odedor de modo inversop 502 pode operai' ou controlar um inversor (11, 11, 211) de acordo com um ou mais dos seguintes modos de operação: modo de controle de tensão, modo de controle de comando de torque, modo de controle de velocidade, e modo de controle direto. Adicionalmente, o controlador de modo inversor 502 suporta o modo de partida, o modo de excitação de transição, e o modo de operação, e opcionalmente o modo de transferência (por exemplo, modo de histerese). O modo de transferência é um modo de transição opcional entre o modo de excitação de transição e os modos de operação. Por exemplo, o modo de transferência pode garantir que a excitação no modo de excitação de transição esteja completa antes da entrada para o modo de operação em que o inversor e a máquina de indução pode ser permitida de receber uma carga completa que de outra forma pode ser prejudicial à completação do modo de excitação de transição e realizando a tensão de barramento de corrente contínua operacional completa. No modo de transferência, o processador de dados 128 ou um cronômetro pode determinar que a excitação está completa e alcançou a tensão de corrente contínua operacional alvo por um algoritmo de histerese ou por um temporizador (ou processador de dados) que é disparado quando a tensão de corrente contínua operacional alvo encontra ou excede uma tensão limite por pelo menos um período de tempo mínimo (por exemplo, definido por uma duração de um ou mais intervalos de amostragem).

[00124] P;paa op eração no modo da operação, o controlador de modo 502 desabilita o módulo de excitação 504 (por exemplo, através do sinal de habilitação de excitação) e o módulo de detecção 534 e habilita o módulo de modo de operação 536. Em uma modalidade, o controlador de modo inversor 502 determina que os estados de um ou mais comutadores (508, 510) no módulo de comutação 506 selecionem o comando de corrente de eixo de quadratura final (l.qFina) e o comando de corrente de eixo direto final (id*FFnaa) a partir das entradas do comando de corrente de eixo direto de excitação (Idec), o comando de corrente de eixo direto normal (Idnormai*) o comando de corrente de eixo de quadratura de excitação (Iqexc), o comando de corrente de eixo de quadratura normal (Iqnormai*), e dados de modo de operação.

[00125] Durente aexcitaçòocla rniidii ina dç md^çãom5mm um modo de partida ou no modo de excitação de transição, o sistema de processamento de dados (100, 500) ou o controlador de modo inversor 502 controla um ou mais comutadores (508, 510) para emitir um comando de corrente de eixo direto de excitação

e um comando de corrente de eixo de quadratura de excitação

a partir do módulo de excitação 504 como o comando de corrente de eixo direto final

e o comando de corrente de eixo de quadratura final

, respectivamente. De maneira similar, após a excitação e durante o modo de operação, o sistema de processamento de dados (100, 500) ou controlador de modo inversor 502 controla um ou mais comutadores (508, 510) para emitir um comando de corrente de eixo direto normal

e um comando de corrente de eixo quadratura normal

como o comando de corrente de eixo direto final

e o comando de corrente de eixo de quadratura final

, respectivamente, que depende da seleção do modo de operação (por exemplo, modos de tensão, torque, velocidade ou controle direto).

[00126] DuaanXe aexcitoçso, o sistemade paomessamento des dados (100, 500) opera de acordo com FIG. 5A, onde uma variante é sumarizada no módulo de excitação 504 da FIG. 5B. O módulo de excitação 504 recebe as entradas de: (a) a tensão comandada (Vcmd*), que é composta de tensão de eixo direto e tensão de eixo de quadratura; (b) tensão de corrente contínua (Vcc_medida) do barramento de dados de corrente contínua, e (c) a tensão de eixo direto residual (VRes). O módulo de excitação 504 emite um comando de corrente de eixo direto de excitação (Idexc*) e um comando de corrente de eixo de quadratura de excitação (Iqexc*) com base no módulo de acúmulo de tensão de barramento de CC 512, um controlador proporcional integral de tensão 514 e uma curva de magnetização 516. Em particular, o módulo de acúmulo de tensão de barramento de CC 512 controla um comando de corrente de eixo direto de excitação (Idexc*) e um comando de corrente de eixo de quadratura de excitação (Iqexc*) durante o modo de partida e o modo de excitação de transição para aumentar ou elevar a tensão de corrente contínua no capacitor 26 ou através do barramento de corrente contínua do inversor. Adicionalmente, a curva de magnetização 516 é usada para derivar a corrente de referência de eixo direto, que pode ser modificada pelo módulo de saturação 520 (por exemplo, por um fator de taxa, Idtaxado) para aprimorar o aumento ou elevação da tensão do barramento de corrente contínua do inversor de acordo com uma ou mais inclinações alvo ou taxas de variação (por exemplo, que são correspondidos ou otimizados para indutâncias de enrolamento, faixa de velocidade de rotor alvo e outros parâmetros de uma correspondente máquina de indução 55).

[00127] Após aexcit ação n durante o modo da operação, o aislenna de processamento de dados (100, 500) ou o módulo de detecção 534 reconhece que a excitação está completa avaliando a tensão de barramento de corrente contínua com relação à tensão de corrente contínua alvo, ou a tensão definida parada mais uma tolerância, como descrito neste documento. De acordo com uma modalidade de um algoritmo de histerese, o módulo de detecção 534 compreende um módulo de entrega 524 (por exemplo, módulo de histerese) para determinar se a tensão de barramento de corrente contínua medida é igual a ou maior do que um limite de tensão (por exemplo, tensão definida de parada mais uma tolerância por um ou mais períodos de amostragem) indicativos de excitação completa dos enrolamentos da máquina de indução (55). Se o módulo de detecção 534 ou o módulo de entrega 524 determina que a excitação está completa já que o limite de tensão é satisfeito para um período de tempo mínimo, o módulo de entrega 524 gera um sinal completo de excitação ou mensagem de dados, que podem ser entrados para um ou mais blocos de lógica Booleana (526, 528), tais como o dispositivo NÃO 526 e o dispositivo OU 528.

[00128] Sc aexcitação está completa, o sistema de processamento de dados (100, 500) ou módulo de controle de inversor 502 ativa o módulo de modo de operação 536 e entra para o modo de operação onde o comando de corrente de eixo direto normal (Idnorma*) e um comando de corrente de eixo quadratura normal (Iqnormai*) são emitidos por um módulo de comando de torque 532. Por exemplo, o controlador proporcional integral normal de tensão 530 pode usar uma tensão comandada (Vcmd*) ou comando de torque, uma tensão de corrente contínua medida (Vcc_medida), e uma entrada de reinicialização ou habilitação (Reinício) para controlar a seleção de ou o modo de operação (por exemplo, para desenvolver correntes de eixo direto normal e de eixo de quadratura com base em um comando de torque). Durante o modo de operação, o módulo de excitação 504 é desabilitado ou o comando de corrente de eixo direto de excitação (Idexc*) e um comando de corrente de eixo de quadratura de excitação (Iqexc*) são definidos iguais a zero como refletido no bloco 518. Por exemplo, o controlador proporcional integral normal de tensão 530 pode ser implementado de acordo com FIG. 5A em que o controlador 106 e regulador de corrente 124 pode realizar as funções do controlador 530.

[00129] Em urda modalidade, o módulo de comando de torque 532 determina correntes de eixo direto e de eixo de quadratura cou base eu coEando de torque gerado por um usuário ou software da máquina de indução e se o rotor da máquina de indução está operando em ou abaixo de uma velocidade de linha basal, tal que o comando de corrente de eixo direto normal e um comando de corrente de eixo quadratura normal são emitidos para o alvo de velocidade de linha basal com erro mínimo.

[00130] A FIG. UE é um grafico pue repreeElta uma madelidade da elevação ou do aumento da tensão de excitação de corrente contínua no capacitor 26 contra o tempo, ou através dos terminais de barramento de CC (28, 30), durante o modo de partida ou durante o modo de partida e durante a transição entre o modo de partida e o modo de operação, dentre outras coisas. Por exemplo, o gráfico da FIG. 6A pode representar resultados experimentais atuais de um inversor que é autoexcitado para operar uma máquina de indução 55. O eixo horizontal 602 da FIG. 6A representa tempo, o eixo vertical (601, 600) representa magnitude de sinal (de acordo com as correspondentes escalas na direita e na esquerda do gráfico). Como mostrado, a escala vertical esquerda 601 representa corrente contínua de volts no barramento de corrente contínua do inversor (por exemplo, sistema inversor 111), em que a escala vertical direita 600 representa corrente de eixo direto dividida pela corrente de eixo de quadratura, que pode ser expressa como uma razão sem unidade.

[00131] Cumo dlo s trado na FIG. eA, a tdiisàode barra rnemto de C C 606 nos terminais de tensão de corrente contínua (28, 30) se eleva a partir da tensão de partida até uma tensão operacional de pico ou tensão operacional de corrente contínua alvo, tal como 600 Volts ou maior no barramento de corrente contínua ou os terminais de tensão de corrente contínua (28, 30). No modo de excitação de transição da FIG. 6A (por exemplo, entre aproximadamente 0,1 segundo e 1 segundo do eixo horizontal 602), a corrente contínua se eleva até a tensão de corrente contínua operacional alvo em uma inclinação em geral fixada ou é enviesada de forma apropriada para garantir a operação correta, apesar de múltiplas taxas de elevação, inclinações, ou taxas de variação serem possíveis. Apesar de a FIG. 6A ilustrar uma tensão operacional de pico 607 de aproximadamente 700 volts (corrente contínua), a tensão atual depende de escolhas de projeto e fatores e o nível de 700 volts é meramente um exemplo ilustrativo possível.

[00132] A FIG. 6A também : lustra: (1) a correspondente curva de corrente de eixo direto comandada 605, marcada icc'omandada, e indicada pelas linhas pontilhadas alternadamente longas e curtas; (2) a correspondente curva de corrente de eixo de quadratura 603, marcada iqcomandada, e indicada pelas linhas pontilhadas; (3) a tensão de barramento de CC 606, indicada por uma linha sólida, e (4) o comando de barramento de corrente contínua inclinada 604, indicado pelas linhas pontilhadas longas, que é em geral coextensivo com a tensão de barramento de CC 606, como ilustrado, e está associado com a operação do gerador de indução em combinação com o inversor.

[00133] A HG . 6B eumgraíico iluotrativo pue inia'dcnta outra forma de onda possível na elevação da tensão de excitação no capacitor contra o tempo durante o modo de partida, o modo de excitação de transição e o modo de operação, dentre outras coisas. Na FIG. 6B, o eixo horizontal 650 representa o tempo (por exemplo, em segundos) e o eixo vertical 652 representa a tensão de corrente contínua atual (VCCatual) no barramento de corrente contínua.

[00134] Um mopo dd pertida eotá ar1ociaao mom rim roimeiro p eríodo de tempo, T1, 654; um modo de excitação de transição está associado com um segundo período de tempo, T2, 656; e um modo de entrega opcional (por exemplo, modo de histerese) está associado com um terceiro período de tempo, T3, 658, e um modo de operação está associado com um quarto período de tempo, T4, 660. Apesar de o segundo período de tempo, T2, 656, ou o período de tempo de excitação de transição possui duas inclinações em geral lineares (662, 664) na FIG. 6B, que são marcadas primeira inclinação m1 (662) e segunda inclinação m2(664), a inclinação (662, 664) pode ser caracterizada como de inclinação única ou uma inclinação curvada nas modalidades alternadas. A primeira inclinação representa elevação ou aumento (por exemplo, primeira taxa de aumento) na tensão de barramento de corrente contínua com o tempo no modo de excitação de transição; a segunda inclinação representa uma elevação ou aumentar (por exemplo, segunda taxa de elevação) na tensão de barramento de corrente contínua com o tempo no modo de excitação de transição. Por exemplo, a tensão de barramento de corrente contínua aumenta uma taxa de uma primeira inclinação entre o nível de tensão primária e o nível de tensão secundária, onde o processador de dados 128 pode controlar (ou está adaptado para controlar, implementar ou alcançar) a primeira inclinação por uma primeira combinação de corrente de eixo de quadratura comandada e uma corrente de eixo direto comandada da máquina elétrica (por exemplo, de acordo com instruções de software armazenadas no dispositivo de armazenamento de dados). De maneira similar, o processador de dados 128pode controlar (ou está adaptado para controlar, implementar ou alcançar) uma tensão de barramento de corrente contínua que aumenta em uma taxa da segunda inclinação entre o nível de tensão primária ou um nível de tensão intermediária e o nível de tensão secundária, onde o nível de tensão intermediária está entre o nível de tensão primária e a tensão secundária (por exemplo, de acordo com instruções de software armazenadas no dispositivo de armazenamento de dados); o processador de dados 128 controla, implementa ou alcança a segunda inclinação pela segunda combinação de corrente de eixo de quadratura comandada e uma corrente de eixo direto comandada (por exemplo, corrente de eixo direto comandada inflada com relação à corrente de eixo direto comandada para a primeira inclinação) da máquina elétrica.

[00135] Como ilustrado, uma segunda inclinação, n4, 664 pode exceder a primeira inclinação, ml, para reduzir o tempo total oa tempo que passa a partir do modo de partida durante o primeiro período de tempo 654 (ou inicialização do inversor ou ato de ligar o inversor) para alcançar a tensão de corrente contínua alvo operacional completa no quarto período de tempo 660. A primeira inclinação ml 662 (por exemplo, inclinação inferior) pode ser alcançada por uma primeira combinação de corrente de eixo de quadratura comandada (por exemplo, corrente de produção de torque) e uma corrente de eixo direto comandada (por exemplo, corrente de produção de campo) e a segunda inclinação mã 664 (por exemplo, maior inclinação do que a inclinação inferior) pode ser alcançada pela segunda combinação de corrente de eixo de quadratura comandada (por exemplo, corrente de produção de torque) e uma corrente de eixo direto comandada (por exemplo, corrente de eixo direto comandada inflada ou corrente de produção de campo inflada). Em um exemplo, o processador de dados 128 infla a corrente de eixo direto comandada da segunda combinação (por exemplo, pelo ajuste da corrente de eixo direto de referência através de uma relação matemática ou tabela de observação de curva magnética 118 ou de outra forma) com relação à corrente de eixo de quadratura comandada da primeira combinação. Em outra exemplo, para a primeira inclinação, a segunda inclinação ou ambos, um segundo regulador de corrente 124 ou processador de dados 128 determina uma tensão de eixo direto (eixo d) comandada (Vd) com base em uma corrente de eixo d medida

e uma corrente de referência de eixo d

determinada ou ajustada (por exemplo, inflada) derivada a partir de uma relação matemática entre tensão residual de eixo d

, a tensão de barramento de corrente contínua observada

e a tensão de eixo q comandada (Vq) em que tensão residual é proporcional a uma função matemática da tensão de corrente contínua observada medida

e a tensão de eixo q comandada (Vq). Em outro exemplo, a relação matemática é definida por uma tabela de observação de curva magnética 118 que caracteriza a máquina elétrica ou máquina de indução.

[00136] Ain fiação da coirente de eixo direto comandada ou tensão pode reduzir o período de tempo, T2 (656), do modo de excitação de transição tal que o modo de operação (por exemplo, T4) é deslocado no tempo para começar rapidamente com uma redução que acompanha no período de tempo T2 (656) do modo de excitação de transição; assim, qualquer carga aplicável 300 pode ser conectada ou energizada de uma maneira em tempo real responsiva ao barramento de corrente contínua do sistema inversor, tal como para a operação de veículo híbrido onde aceleração responsiva ou torque é necessário a partir de uma carga ativa 300 de um motor 302 conectado com o barramento de corrente contínua (28, 30).

[00137] N 6 FIG. eB, ape oam de o modo dd parti da aer caractrridddo por uma tensão de corrente contínua através do capacitor 26 ou barramento de corrente contínua que aumenta rapidamente seguido por um joelho ou platô em uma tensão de partida inicial (nível), uma tensão preliminar, ou nível de tensão inicial 665 (por exemplo, V1CC) 665; o processador de dados 128, o sistema de processamento de dados 100, ou o carregamento completo de uma ou mais fontes de energia (22, 24, 12, 124, 222, 224) pode facilitar outros aumentos curvados ou substancialmente lineares na tensão de corrente contínua.

[00138] Durantco oerceiro o díodo de tempo, o mododftrênldfαrência (por exemplo, modo de histerese) é caracterizado por uma tensão de entrega (por exemplo, tensão de histerese) ou tensão de parada definida 667 (por exemplo, em V2CC) em que o processador de dados 128 ou o sistema de processamento de dados 100 monitora se ou não a tensão de barramento de corrente contínua excede a tensão de parada definida por um ou mais intervalos de amostragem por uma tolerância de tensão mínima (por exemplo, 10 volts). Em uma modalidade, a tensão de operação alvo pode igualar a tensão de parada definida mais a tolerância de tensão mínima. Se durante o terceiro período de tempo T3 (658) ou o modo de transferência (por exemplo, modo de histerese), o processador de dados 128 ou o sistema de processamento de dados 100 determina que a tensão de barramento de corrente contínua excede a tensão de parada definida por um ou mais períodos de amostragem por uma tolerância de tensão mínima (ou iguala ou excede a tensão de corrente contínua alvo), o processador de dados 128 ou o sistema de processamento de dados 100 comuta para um modo de operação, em que controle normal da máquina de indução 55 é comandado, tal como controle integral proporcional de tensão. Por exemplo, durante o quarto período de tempo T4 (660) ou no modo de operação, o processador de dados 128 pode comandar ou instruir a corrente de eixo direto comandada e a corrente de eixo de quadratura comandada consistente com a operação com uma corrente de magnetização classificada se o rotor da máquina de indução 55 está abaixo da velocidade basal ou com corrente de magnetização de enfraquecimento de campo se o rotor da máquina de indução 55 está acima da velocidade basal.

[00139] A HG. u é um diagrama oc bloco que ilustra uma configuração possível do controlador de acionador, o módulo acionador 614, o inversor 311, a máquina de indução 55 e o motor principal 201, tal como um motor de combustão interna. Números de referência semelhantes na FIG. 7 e qualquer um dos outros desenhos indicam elementos semelhantes.

[00140] A 7 IG. 7 mumra uma confiouração possível do módulo acionador 614 que compreende um primeiro acionador de fase 18, um segundo acionador de fase 118, e um terceiro acionador de fase 218, consistente com FIG. 2. O sistema de processamento de dados eletrônicos 100, tal como aquele ilustrado na FIG. 5A, pode ser usado para controlar o módulo acionador 614. O motor principal 201 ou motor de combustão interna provê energia rotativa para a máquina de indução 55 por um veio de acoplamento 200. A máquina de indução 55 ou gerador converte a energia rotativa para a energia elétrica no modo de operação após o modo de partida (por exemplo, modo de pré-carga fraca) em que o capacitor 26across o barramento de corrente contínua (28, 30) é carregado completamente para prover uma tensão de partida suficiente para energizar um ou mais enrolamentos da máquina de indução 55. Como ilustrado a máquina de indução 55 compreende uma máquina de indução de gaiola de esquilo 55, apesar de qualquer outra máquina de indução adequada poder ser usada. O inversor 311 é análogo com o inversor da FIG. 2, exceto que os comutadores (12, 112, 212, 14, 114, 214) são ilustrados de maneira esquemática como transistores de efeito de campo de óxido de metal.

[00141] A Fé G. 8 é uma modalidacle fe um 11 imo grama de um método para uma autoexcitação de uma máquina de indução 55. O método da FIG. 8 começa na etapa S800.

[00142] pia etapa SmOteum see ser de te7são 5o 5 OUO sistema inversor (por exemplo, 11, 111, 211, 311) mede uma tensão observada através dos terminais de tensão de corrente contínua (28, 30) (por exemplo, corrente contínua (CC) bus).

[00143] Na etapa 02, um míendo die diaeeensd de tensão W4, um somador, ou processador de dados 128 determina uma diferença de tensão (por exemplo, erro de barramento de tensão) entre a tensão observada (a partir do sensor de tensão 575) e uma tensão de barramento de CC de referência.

[00144] Na et80a S804. um r)rimeiue dogoil adoo re corrente u fO ou processador de dados 128 emite um comando de tensão de eixo de quadratura (eixo q) (Vq) com base em uma diferença de corrente elétrica derivada a partir da diferença de tensão. Por exemplo, a diferença de corrente elétrica é derivada da diferença de tensão entre a tensão observada medida

e uma tensão de barramento de CC de referência

, onde um controlador 106 (por exemplo, controlador proporcional integral) determina uma corrente de referência de quadratura

a partir da diferença de tensão e onde um módulo de diferença de corrente 108 determina uma diferença (por exemplo, diferença de corrente elétrica ou erro de corrente de eixo q) entre uma corrente de referência de quadratura

e uma corrente de quadratura observada, medida

(por exemplo, corrente de comando de eixo q medida) facilitada pelas medições correntes de um ou mais sensores de corrente 577 para a entrada para o primeiro regulador de corrente 110. Por exemplo, um sensor de corrente 577 pode medir uma ou mais correntes de fase que se referem a uma corrente de eixo q

. Em uma modalidade, um sensor de corrente 577 é acoplada com uma porta de dados 101; o sensor de corrente 577 facilita a provisão de uma corrente de eixo q medida para o sistema de processamento de dados eletrônicos 100. Por exemplo, um ou mais sensores de corrente 577 medem corrente para cada fase, tal como Ia, Ib, e Ic, onde as entradas de um módulo de transformação de Parks615 é acoplada com uma saída de cada sensor de corrente 577 tal que o módulo de transformação de Parks 615 transforma as correntes medidas para uma corrente de eixo q medida, ou para uma corrente de eixo q medida

e uma corrente de eixo d medida. Em uma modalidade da etapa S804, durante o modo de partida, o controlador 106, processador de dados 128, ou controlador proporcional integral limita a magnitude da alteração na amplitude de sinal com o tempo na corrente de referência de quadratura

tal que o capacitor (CCC) 26 entre os terminais de tensão de corrente contínua (28, 30) possui tempo suficiente para carregar e armazenar energia elétrica adequada ou para alcançar um nível de tensão de corrente direta crítico, tal como uma tensão de partida ou tensão primária (por exemplo, um nível de tensão primária de aproximadamente 20 VCC ou maior) que pode permitir a operação dos comutadores do sistema inversor 111 ou inversor primário. Em uma modalidade, o processador de dados 128 ou controlador proporcional integral 106 pode esperar até a carga completa do capacitor 26 ou o barramento de corrente contínua estar substancialmente completa ou alcançar o nível de tensão de corrente contínua crítico antes de aumentar a corrente de referência de quadratura

. Por exemplo, em uma modalidade o controlador 106 ou processador de dados 128 pode modelar o tempo de carregamento estimado do capacitor 26 para esperar por um período de tempo mínimo para alcançar o nível de tensão de partida antes de permitir que um material ou aumento substancial na uma corrente de referência de quadratura

que está associado com uma transição para o modo de operação (por exemplo, modo de geração elétrica da máquina de indução 55) do inversor a partir do modo de partida (por exemplo, carregando do capacitor).

[00145] Na etap6 S806, um segundo regulador de corrente 1 24 ou processador de dados 128 determina uma tensão de eixo direto (eixo d) comandada (Vd) com base em uma corrente de eixo d medida

e uma corrente de referência de eixo d determinada

derivada a partir de uma relação matemática entre tensão residual de eixo d

, a tensão observada

e a tensão de eixo q comandada (Vq) em que tensão residual é proporcional a uma função matemática da tensão observada medida

e a tensão de eixo q comandada (Vq). Em uma modalidade, o modo de partida engloba pré-carregamento fraco do capacitor 26 ou o barramento de corrente contínua (por exemplo, definido pelos terminais 28, 30); uma vez que o pré-carregamento do capacitor 26 ou barramento de corrente contínua está completo, o sistema de processamento de dados 100 pode iniciar o esquema de excitação que ativa o modo de excitação de transição em que a excitação ou autoexcitação do sistema inversor (111) ou inversor primário ocorre e a tensão de ligação de CC se eleva até a tensão de corrente contínua operacional alvo de acordo com a etapa S806. Tanto o modo de partida quanto o modo de excitação de transição ocorrem antes do modo de operação completo, apesar de em algum sentido o modo de excitação de transição ou estágio de excitação se refere à partida do inversor antes da capacidade de comutação operacional completa já que a tensão de ligação de CC disponível pode ser menor do que uma tensão alvo.

[00146] A eS806 S806 pode ser realizada de acordo com várias técnicas, que podem ser aplicadas separadamente ou cumulativamente em uma combinação ou permutação para o modo de partida, o modo de excitação de transição ou ambos.

[00147] Sob uma psimciraSécmc6, no e steμo de partima, o modo de excitação de transição, ou todos do sistema de processamento de dados eletrônicos 100, do processador de dados 128 ou do segundo regulador de corrente 124 selecionam tensão de eixo d comandado (Vd) para prover ou acumular uma maior tensão de ligação de CC (por exemplo, tensão de partida de corrente contínua ou tensão alvo de corrente contínua) nos terminais de corrente contínua (por exemplo, barramento de corrente contínua, 28, 30) para a autoexcitação para uma correspondente corrente de eixo d comandada do que de outra forma necessário durante o modo de operação (por exemplo, para um dado torque e respectiva velocidade de rotor ou torque contra velocidade de rotor para a máquina de indução 55), consistente com a relação matemática, para autoexcitação aprimorada (por exemplo, confiável e consistente) de um ou mais enrolamentos da máquina de indução 55 ou gerador de indução.

[00148] mos mua sagundc séeuica, eurentá o cdegio dd partimo, o modo de excitação de transição ou ambos, o sistema de processamento de dados eletrônicos 100, o processador de dados 128 ou o segundo regulador de corrente 124 determina a tensão residual de eixo d

de acordo com a seguinte equação (para usar completamente o barramento de CC e fazer a autoexcitação dos enrolamentos da máquina de indução robustos consistentes com a elevação da tensão de ligação de CC até uma tensão de partida de corrente contínua ou uma tensão alvo de corrente contínua):

é a tensão de eixo direto residual; m é o índice de modulação;

é a tensão medida de ou entre os terminais de corrente contínua; e Vq é o comando de tensão de eixo de quadratura. Em um exemplo, o índice de modulação possui um valor dentro de uma faixa de zero até aproximadamente um. Em mais um exemplo, o índice de modulação está dentro de uma faixa de aproximadamente 0,9 até aproximadamente 0,95.

[00149] Sob umaterceira técni ca, no modo da excitaçãodetransição o processador de dados 128 ou o sistema de processamento de dados eletrônicos 100 usa a tensão residual de eixo d

para inflar o comando de corrente de eixo d de referência

acima do seu valor normal (por exemplo, com base nas tabelas de observação de controle ou dados característicos para correspondentes máquinas de indução particulares) para o comando de corrente de eixo d de referência para as respectivas especificações ou características de desempenho da particular máquina de indução 55 ou gerador de indução. Por sua vez, o comando de corrente de eixo d de referência inflado

causa uma maior diferença (por exemplo, erro) entre a corrente de eixo d medida

e a corrente de referência de eixo d inflada

como entrada para o segundo regulador de corrente 124 que emite a corrente de eixo d comandada consistente com a elevação da tensão de ligação de CC até uma tensão de partida de corrente contínua ou uma tensão alvo de corrente contínua. O processador de dados 128 está adaptado para ou programado com instruções de software para inflar uma corrente de eixo direto comandada através de uma tabela de observação de curva magnética (118) de uma correspondente máquina de indução (55) com relação à corrente de eixo de quadratura comandada para reduzir um período de tempo de um modo de excitação de transição tal que um modo de operação é deslocado com o tempo para iniciar rapidamente com uma redução que acompanha no período de tempo de modo de excitação de transição. De maneira apropriada, a terceira técnica pode reduzir a duração do modo de excitação de transição para aprimorar a resposta (por exemplo, resposta de aceleração e torque disponível) de um veículo híbrido, onde a carga 300 no barramento de corrente contínua (28, 30) compreende um motor 302 de um veículo.

[00150] Sob uma qucrtatécnióa, após o diodo de p artida, durante o estágio de partida, ou durante o modo de excitação de transição o sistema de processamento de dados eletrônicos 100 ou o processador de dados 128 seleciona a tensão de eixo direto comandada para ser igual a ou maior do que uma tensão de ligação de corrente contínua limite (por exemplo, tensão de partida alvo de corrente contínua) de ou entre os terminais de corrente contínua. Por exemplo, após o modo de partida ou durante o modo de excitação de transição a tensão de ligação de corrente contínua limite pode estar dentro de uma faixa de corrente contínua de aproximadamente trinta volts até corrente contínua de aproximadamente cento e cinquenta volts, onde aproximadamente quer dizer cerca de, em geral ou uma margem ou tolerância de mais ou menos dez por cento. No entanto, após o modo de partida, após o modo de excitação de transição, e durante o modo de operação normal do inversor, o sistema de processamento de dados eletrônicos 100 e processador de dados 128 transiciona para ou usa controle de índice de modulação e tensão normal (por exemplo, para comutação de largura de pulso) dos comutadores de inversor.

[00151] mob uma quinta técnica, o pterc sdadorde dado s u 2o ou o sistema de processamento de dados eletrônicos 100 suporta configurar ou armazenar um nível de tensão de corrente contínua de transição ou nível de tensão de partida (por exemplo, tensão de ligação de corrente contínua) da tensão observada de corrente contínua para a transição entre o modo de partida e o modo de operação, ou para a transição a partir do modo de excitação de transição para o modo de operação. Por exemplo, o nível de tensão de corrente contínua de transição, nível de tensão de partida, e a tensão alvo de corrente contínua pode compreender uma fábrica programável, que pode ser definida por usuário, ou de outra forma valores programáveis. O inversor começa no modo de excitação de transição ou estágio de excitação uma vez que o nível de tensão de partida do barramento de corrente contínua é alcançado (por exemplo, no fim de T1). O inversor termina o modo de excitação de transição (de T2) ou o modo de excitação quando a tensão alvo de corrente contínua do barramento de corrente contínua é alcançada (em T3 ou T4).

[00152] Sob uma séxtatécnica, o proce ssudor de ductas 1 28 ou o sistema de processamento de dados eletrônicos 100 determina a corrente de referência de eixo d

para uma correspondente tensão de eixo d residual

com base em uma curva de magnetização ou tabela de observação de fator K armazenada em um dispositivo de armazenamento de dados 120. Esta corrente de referência de eixo d é determinada caracterizando a máquina de indução 55 no laboratório ou testes de campo, através da obtenção de especificações a partir de um fabricante ou projetista da máquina de indução 55, ou por outros estudos empíricos ou estatísticos de um conjunto de particular máquina de indução 55s. Uma curva de magnetização precisa para uma correspondente máquina de indução 55 pode ser crítica para autoexcitação de sucesso partindo de uma tensão de partida muito baixa em terminais de tensão de CC ou terminais de barramento de CC.

[00153] Na stupu Sm 8, um sadoe ssudor de dcdoo 1 2m OS um módulo de transformação de Parks inversa 612 provê comandos de tensão de fase (Va,Vb,Vc) com base em transformada de Parks inversa ou uma transformação similar das voltagens comandadas (Vd e Vq). Por exemplo, o processador de dados 128 ou módulo de transformação de Parks inversa 612 pode determinar a transformação de Parks ou uma transformação similar de acordo com o uso da posição com base em uma seguinte equação da orientação de campo de rotor:

onde θe é a posição angular elétrica do rotor; onde θrota é a posição angular mecânica do rotor;

e adeslizamento é a velocidade de deslizamento angular do rotor.

[00154] A valo cidades dedeslizamento angular do rotor

é a variável de controle. O controlador 106 ou processador de dados 128 comanda a operação correta do ponto de deslizamento da velocidade de deslizamento angular usando controle de corrente de eixos d e q. Em particular, a corrente de eixo d de referência e a corrente de eixo q de referência são críticas na determinação de um ou mais dos seguintes itens: (1) ponto de deslizamento correto, (2) valor de deslizamento mínimo, (3) valor de deslizamento máximo, (4) valor de deslizamento mínimo como uma função da velocidade de rotor da máquina de indução 55, e (5) valor de deslizamento máximo como uma função da velocidade de rotor da máquina de indução 55.

[00155] A FI Gr. 9é ooda modad idade deu xm 11 u magra mm de um método para uma autoexcitação de uma máquina de indução 55. O método da FIG. 9 começa na etapa S800. Números de referência semelhantes na FIG. 8 e na FIG. 9 indicam etapas, procedimentos ou funcionalidades semelhantes.

[00156] Na etapa SOO0, nm SVOSOS de tensão Odd me0e enriã tensão observada através dos terminais de tensão de corrente contínua (28, 30) (por exemplo, barramento de CC).

[00157] Na eta0a S002, um mídubi de diaerento sã tensão OO4, um somador ou um processador de dados 128 determina uma diferença de tensão (por exemplo, erro de barramento de tensão) entre a tensão observada e uma tensão de barramento de CC de referência.

[00158] Na e1apa OI 0, nm conaro1odoa u 06ois rovaasrd0vr de dados 128 gera um comando de corrente de eixo q de referência

com base na diferença de tensão. Por exemplo, um controlador proporcional integral (PI) quando o controlador 106 gera um comando de corrente de eixo q de referência

com base na diferença de tensão.

[00159] pia Stapa u912,um sensorde con-ente 577 medeuma corrente de eixo q

. Um sensor de corrente 577 pode medir uma ou mais correntes de fase que se referem a uma corrente de eixo q

. Em uma modalidade, um ou mais sensores de corrente 577 facilitam a provisão de uma corrente de eixo q medida para o sistema de processamento de dados eletrônicos 100. Por exemplo, um ou mais sensores de corrente 577 medem a corrente para cada fase, tal como Ia, Ib, e Ic, onde as entradas de um módulo de transformação de Parks615 é acoplada com uma saída de cada sensor de corrente 577 tal que o módulo de transformação de Parks615 transforma as correntes medidas para uma corrente de eixo q medida, ou para uma corrente de eixo q medida e uma corrente de eixo d medida. Na etapa S914, um módulo de diferença de corrente 108, um somador ou um processador de dados 128 determina uma diferença de corrente (por exemplo, erro de corrente de eixo q) entre a corrente de comando de eixo q medido e o comando de corrente de eixo q de referência

.

[00160] Na stapa Smew, um primeirodeguledor ren correntelle emite um comando de tensão de eixo q (Vq) com base em uma entrada da diferença de corrente, tal como a diferença de corrente (por exemplo, erro de corrente de eixo q) entre a corrente de comando de eixo q medido e o comando de corrente de eixo q de referência (Irqe). Por exemplo, o primeiro regulador de corrente 110 emite um comando de tensão de eixo q (Vq) com base em uma entrada da diferença de corrente com base em um compensador de controle proporcional integral ou função de transferência similar, que pode ser representada como um bloco separado dentro do primeiro regulador de corrente 110. O primeiro regulador de corrente 110 emite um comando de tensão de eixo q (ou o seu comando de corrente de eixo q equivalente) para o módulo de transformação de Parks inversa 612. O módulo de transformação de Parks inversa 612 usa o comando de tensão de eixo q, o comando de tensão de eixo d, e a posição de rotor medida (por exemplo, posição de rotor elétrico, θe, com base na posição de rotor mecânico e na velocidade de ângulo de deslizamento) para prover sinais de controle apropriados (por exemplo, tensão de eixo q comandada (Vq) para cada fase) para o módulo acionador 614.

[00161] Na et9p6 S916, um processador des dados 128determina a tensão residual de eixo d

de acordo com a seguinte equação (para usar completamente do barramento de CC e para facilitar autoexcitação confiável e robusta dos enrolamentos da máquina de indução):

é a corrente de eixo direto residual; m é o índice de modulação (por exemplo, aproximadamente 0,95);

é a tensão medida de ou entre os terminais de corrente contínua; e Vq é o comando de tensão de eixo de quadratura.

[00162] A etapa S916 po rle serdea lizadadd acordo cons várias ts cnicas que podem ser aplicadas de maneira alternada ou cumulativa no estágio de partida, no modo de excitação de transição, ou ambos.

[00163] mab uma r)rimcn•;stécnica, e pnscesspdsn de dadoo 1 28 ou o sistema de processamento de dados eletrônicos 100 usa a tensão residual de eixo d (Vdesidual) para inflar o comando de corrente de eixo d de referência (Idf) acima do seu valor normal para o comando de corrente de eixo d de referência para as respectivas características de desempenho da máquina de indução particular 55 ou gerador de indução. Por sua vez, o comando de corrente de eixo d de referência inflado (Idf) causa uma maior diferença (por exemplo, erro) entre a corrente de eixo d medida (Idedlda) e a corrente de referência de eixo d inflada (Ide) como entrada para o segundo regulador de corrente 124 que emite a corrente de eixo d comandada consistente com elevação da tensão de ligação de CC até uma tensão de partida de corrente contínua ou uma tensão alvo de corrente contínua.

[00164] Sob uma segunda técnica, durantáo e stegioclc partida, após o modo de partida, ou durante o modo de excitação de transição o sistema de processamento de dados eletrônicos 100 ou o processador de dados 128 seleciona a tensão de eixo direto comandada para ser igual a ou maior do que uma tensão de ligação de corrente contínua limite (por exemplo, tensão de partida alvo de corrente contínua ou tensão de corrente contínua operacional alvo) de ou entre os terminais de corrente contínua. Por exemplo, durante o modo de partida ou durante o modo de excitação de transição a tensão de ligação de corrente contínua limite pode estar dentro de uma faixa de corrente contínua de aproximadamente trinta volts até aproximadamente uma corrente contínua de cento e cinquenta volts, onde aproximadamente quer dizer cerca de, em geral ou uma margem ou tolerância de mais ou menos dez por cento. No entanto, após o modo de partida ou após o modo de excitação de transição durante o modo de operação normal do inversor, o sistema de processamento de dados eletrônicos 100 e processador de dados 128 sofre transição para ou usa controle de índice de modulação e tensão normal (por exemplo, para comutação de largura de pulso) dos comutadores de inversor.

[00165] SOÓ uma teréciaa lecnicr. o prccessddcr de dados 1 28 ou o sistema de processamento de dados eletrônicos 100 suporta ajustar ou armazenar um nível de tensão de corrente contínua de transição ou nível de tensão de partida (por exemplo, tensão de ligação de corrente contínua) da tensão observada de corrente contínua para a transição entre o modo de partida e o modo de operação, ou para a transição a partir do modo de excitação de transição para o modo de operação. Por exemplo, o nível de tensão de corrente contínua de transição ou nível de tensão de partida e a tensão alvo de corrente contínua pode compreender um valor programável por fábrica, que pode ser definido pelo usuário, ou de outra forma programável. O inversor começa no modo de excitação de transição uma vez que o nível de tensão de partida do barramento de corrente contínua é alcançado. O inversor termina o modo de excitação de transição ou o modo de autoexcitação quando a tensão alvo de corrente contínua do barramento de corrente contínua é alcançada ou uma vez que o modo de entrega opcional está completo.

[00166] Sob uma quartil técnica, o proce ssadorde dado s 1 28 ou o sistema de processamento de dados eletrônicos 100 determina a corrente de referência de eixo d (Ire) para uma correspondente tensão de eixo d residual r rrieuidual (Vr ) com base em uma curva de magnetização ou tabela de observação de fator K armazenada em um dispositivo de armazenamento de dados 120. Esta corrente de referência de eixo d é determinada caracterizando a máquina de indução 55 no laboratório ou por testes de campo, obtendo especificações a partir de um fabricante ou projetista da máquina de indução 55, ou por outros estudos empíricos ou estatísticos de um conjunto de particulares máquinas de indução 55. Uma curva de magnetização precisa para uma correspondente máquina de indução 55 pode ser crítica para iniciar a autoexcitação com sucesso a partir de uma tensão de partida muito baixa nos terminais de tensão de CC ou barramento de CC.

[00167] Na stapa o918, o proca SOUCIO!' de dadoo 1 28 ou S risSema de processamento de dados determina a corrente de referência de eixo d (Irre) para uma correspondente tensão de eixo d residual (yrresidual) com base em uma curva de magnetização ou tabela de observação de fator K armazenada em um dispositivo de armazenamento de dados 120.

[00168] Na stap>0 SSSO, um sogundo scguSobac rle coire4be o24 (por exemplo, regulador de corrente de vetor complexo) determina a tensão de eixo d comandada (Vr) com base na corrente de eixo d medida (Imerr) e a corrente de referência de eixo d determinada (Ire).

[00169] Na s8apa um 8, um smor'ssodor de d2doc 1 2S OS um módulo de transformação de Parks inversa 612 provê comandos de tensão de fase (Va,Vb,Vc) com base em transformada de Parks inversa ou uma transformação similar das voltagens comandadas (Vd e Vq). Por exemplo, o processador de dados 128 ou módulo de transformação de Parks inversa 612 pode determinar a transformação de Parks ou uma transformação similar de acordo com a seguinte equação da orientação de campo de rotor:

é a velocidade de deslizamento angular do rotor.

[00170] A velo cidades dedeslizamento angular do rotor (®desiizamento) é a variável de controle. O controlador 106 ou processador de dados 128 comanda a operação correta do ponto de deslizamento da velocidade de deslizamento angular usando controle de corrente de eixos d e q. Em particular, a corrente de eixo d de referência e a corrente de eixo q de referência são críticas na determinação de um ou mais dos seguintes itens: (1) ponto de deslizamento correto, (2) valor de deslizamento mínimo, (3) valor de deslizamento máximo, (4) valor de deslizamento mínimo como uma função da velocidade de rotor da máquina de indução 55, e (5) valor de deslizamento máximo como uma função da velocidade de rotor da máquina de indução 55.

[00171] Dd acormo com m aietemit e mesodo dosue decumeeto, um ou mais fontes de energia (por exemplo, de tamanho compacto ou modesto, custo baixo ou modesto, e saída de corrente baixa ou modesta) associadas com o acionador do inversor pode prover suficiente energia suficiente para carregar um capacitor em um modo de partida. Já que as fontes de energia necessitam apenas de uma saída de corrente modesta para encher suficientemente a carga do capacitor durante o modo de partida, o sistema e o método são bem adequados para reorientar ou nivelar circuitos de acionador típicos ou comuns do inversor para carregar o capacitor. Adicionalmente, o capacitor que é carregado pode ser incorporado como um capacitor existente ou típico que já é usado através do barramento de corrente contínua para a filtração (por exemplo, transientes de tensão) do sinal de corrente contínua do inversor.

[00172] Pcra facilitar o uso apropriado da anaemia arma/cnada no capacitor através dos terminais do barramento de corrente contínua, (por exemplo, em um modo de excitação de transição) um sistema de processamento de dados eletrônicos pode comutar o controle do acionador para controlar as fontes de energia do acionador para liberar de maneira criteriosa e eficiente a energia armazenada no capacitor para uma transição de sucesso para um modo de operação a partir de um modo de partida ou estágio de partida. O método e o sistema facilitam o gerenciamento eficiente do fluxo eletromagnético e corrente gerada induzida na máquina de indução após o modo de partida carregar completamente ou adequadamente o capacitor para aumentar gradualmente a corrente gerada que cria torque de frenagem (geração) em um veio que é girado. Por exemplo, o sistema de processamento de dados eletrônicos aumenta a saída de tensão e corrente induzida da máquina de indução em etapas incrementais controladas, em etapas graduadas com sucesso, ou de acordo com um processo de rampa contínua. Em uma modalidade, o sistema de processamento de dados define a taxa de elevação de aumento no fluxo eletromagnético e corrente gerada ou tensão gerada na máquina de indução para evitar a descarga do capacitor de uma maneira que interfere com autoexcitação da energia elétrica na máquina de indução para alcançar um modo de operação em uma saída de tensão alvo no barramento de corrente contínua. De maneira apropriada, a máquina de indução é capaz de produzir energia elétrica que carrega o capacitor, substitui a energia armazenada inicial no capacitor e aumenta a tensão de saída além do nível alcançável pelas fontes de energia ou circuito acionador sozinho.

[00173] Teedo descrito a moduli dαfe daferida, saá tie arent e que várias modificações podem ser feitas sem fugir do escopo da invenção como definido nas reivindicações anexas.

Claims

1. Método para controlar um inversor (11) acoplado a um gerador de indução de autoexcitação (55), o método caracterizado pelo fato de que compreende: medir (S800) uma tensão observada através dos terminais de tensão de corrente contínua (28, 30); determinar (S802) uma diferença de tensão entre aquela tensão observada e uma tensão de barramento de CC de referência; emitir (S804) um comando de tensão de eixo de quadratura (eixo q) com base em uma diferença de corrente derivada a partir da diferença de tensão ao: gerar (S910) um comando de corrente de eixo q de referência

com base na diferença de tensão entre a tensão observada e uma tensão de barramento de CC de referência; medir (S912) uma corrente de eixo q

; e determinar (S914) a diferença de corrente (por exemplo, erro de corrente de eixo q) entre a corrente de eixo q medida e o comando de corrente de eixo q de referência

; determinar (S806, S920) um comando de tensão de eixo direto (eixo d) com base em uma corrente de eixo d medida e uma corrente de referência de eixo d determinada derivada a partir de uma relação matemática entre uma tensão residual de eixo d, a tensão observada e o comando de tensão de eixo q, em que a tensão residual de eixo d é proporcional a uma função da tensão observada e do comando de tensão de eixo q; e prover (S808) um comando de tensão de fase com base em transformada de Parks inversa dos comandos de tensão de eixo d e de eixo q de acordo com a seguinte equação da orientação de campo de rotor:

onde θe é a posição angular elétrica do rotor; onde θrotor é a posição angular mecânica do rotor; e adesiizamento é a velocidade de deslizamento angular do rotor; e, em que a determinação (S806) da tensão de eixo d comandada (Vd) compreende adicionalmente: determinar (S916) aquela tensão residual de eixo d

de acordo com a seguinte equação:

onde: m é o índice de modulação que está entre zero e 1;

é a tensão medida de ou entre os terminais de corrente contínua; e Vq é o comando de tensão de eixo de quadratura; e determinar (S918) a corrente de referência de eixo d

para re resid rei residual uma tensão residual de eixo d

correspondente com base em uma curva de magnetização ou tabela de observação de fator K armazenada em um dispositivo de armazenamento de dados.

2. Sistema para controlar um inversor (11) acoplado a um gerador de indução de autoexcitação (55), o sistema caracterizado pelo fato de que compreende: um sensor de tensão (575) para medir uma tensão observada através dos terminais de tensão de corrente contínua (28, 30); um módulo de diferença de tensão (104) para determinar uma diferença de tensão entre a tensão observada e uma tensão de barramento de CC de referência; um controlador proporcional integral (106) para gerar um comando de corrente de eixo q de referência (Iqe) com base na diferença de tensão; um sensor de corrente (577) para medir uma corrente de eixo q m m medida um módulo de diferença de corrente (108) que determina uma diferença de corrente (por exemplo, erro de corrente de eixo q) entre aquela corrente de eixo q medida e o comando de corrente de eixo q de referência ('); um primeiro regulador de corrente (110) que emite um comando de tensão de eixo q (Vq) com base na diferença de corrente derivada; um segundo regulador de corrente (124) para determinar um comando de tensão de eixo d (Vd) com base em uma corrente de eixo d medida (idmedida) e em uma corrente de referência de eixo d determinada (Ide) derivada a partir de uma relação matemática entre uma tensão residual de eixo r residual med medida (Vd ), a tensão observada ( VCC ) e o comando de tensão de eixo q (Vq) em que a tensão residual é proporcional a uma função da tensão observada (VCCdda) e do comado de tensão de eixo q (Vq); e um módulo de transformação de Parks inversa (612) para prover comandos de tensão de fase (Va,Vb,Vc) com base em transformada de Parks inversa dos comandos de tensão de eixo d e de eixo q (Vd e Vq) usando a seguinte equação da orientação de campo de rotor:

onde θe é a posição angular elétrica do rotor; onde θrotor é a posição angular mecânica do rotor; e,

é a velocidade de deslizamento angular do rotor; um inversor; um modulador de largura de pulso acoplado à saída do módulo de transformação de Parks inversa (612) e acoplado ao inversor; um calculador de tensão residual (116) para determinar a tensão r r reidualdual residual de eixo d (Vd )de acordo com a seguinte equação:

em que: m é o índice de modulação;

é a tensão medida de ou entre os terminais de corrente contínua (28, 30); Vq é o comando de tensão de eixo de quadratura; e um processador de dados (128) para determinar a corrente de referência de eixo d

para uma correspondente tensão residual de eixo d

com base em uma curva de magnetização ou tabela de observação de fator K armazenada em um dispositivo de armazenamento de dados, a curva de magnetização ou tabela de observação de fator K correspondente a uma máquina elétrica particular que o inversor (11) controla.