CN102549913B - 用于使相位提前电流最小化的控制器和方法 - Google Patents

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Abstract

电流控制模块基于d轴电流(Idr)需求来生成电压请求。切换控制模块基于电压请求来控制电动机并基于电压请求和可用电压之间的比较来生成电压失调(OOV)信号。Idr注入模块基于直流(DC)总线电压、旋转速度和需求扭矩来生成Idr需求并选择性地将第一调整应用于Idr需求。Idr注入模块确定第一调整是否导致改进，其中所述改进是基于(i)电动机的测量电流和(ii)OOV信号中的至少一项来确定的。Idr注入模块基于是否确定改进而选择性地将第二调整应用于Idr需求。

Description

用于使相位提前电流最小化的控制器和方法
相关申请的交叉引用
本申请要求在2010年8月9日提交的美国实用专利申请No.12/852，619和在2009年8月10日提交的美国临时申请No.61/232,635的优先权。上面的申请的整体公开通过引用被包含在此。
技术领域
本公开涉及电动机控制系统和方法。
背景技术
在此提供的背景技术说明用于一般地呈现本公开的背景的目的。在本背景技术部分中描述的当前提名的发明人的工作以及不合适作为在提交时的现有技术的说明的方面既不明确地也不隐含地被承认为相对于本公开的现有技术。
在包括但是不限于加热、通风和空气调节(HVAC)系统的各种各样的工业和居住应用中使用电动机。仅举例而言，电动机可以驱动在HVAC系统中的压缩机。也可以在HVAC系统中实现一个或更多个另外的电动机。仅举例而言，HVAC系统可以包括驱动与冷凝器相关联的风扇的另一个电动机。可以在HVAC系统中包括另一个电动机，以驱动与蒸发器相关联的风扇。
功率因数是在电路中的电流和电压之间的关系或与存储和向电源返回能量作比较而言电路如何有效地使用有效功率的指示器。功率因数可以被表达为在0和1之间的值。电路的实际有效功率的使用除以由电路拉出(draw)的总的伏安会随着功率因数接近1而增大。在不同实现方式中，可以实现功率因数校正(PFC)系统。PFC系统通常运行以将电路的功率因数向1增大，由此与电路存储和向电源返回的无功功率的数量作比较而言提高电路的有效功率的使用。
发明内容
电流控制模块基于d轴电流(Idr)需求来生成电压请求。切换控制模块基于所述电压请求来控制电动机并基于所述电压请求和可用电压的比较来生成电压失调(OOV)信号。Idr注入模块基于直流(DC)总线电压、旋转速度和需求扭矩来生成所述Idr需求并选择性地将第一调整应用于所述Idr需求。Idr注入模块确认所述第一调整是否导致改进，其中基于(i)所述电动机的测量电流和(ii)所述OOV信号中的至少一个来确认所述改进。Idr注入模块基于所述改进是否得到确认来选择性地将第二调整应用于所述Idr需求。
在其他特征中，在所述第一调整之后的所述测量电流小于所述第一调整之前的所述测量电流的情况下，确认所述改进。
在另一些特征中，在所述第一调整之前的所述OOV信号大于预定限值并且所述第一调整之后的所述OOV信号小于所述第一调整之前的所述OOV信号的情况下，确认所述改进。
在又一些特征中，在以下各项均为真的情况下确认所述改进：(i)所述第一调整之前的所述OOV信号小于所述预定限值；(ii)所述第一调整之后的所述OOV信号小于预定限值；(iii)所述第一调整之后的所述测量电流小于所述第一调整之前的所述测量电流。
在又一些特征中，在确认所述改进的情况下，所述Idr注入模块在与所述第一调整相同的方向应用所述第二调整。在未能确认所述改进的情况下，所述Idr注入模块在与所述第一调整相反的方向应用所述第二调整。
在其他特征中，在未能确认所述改进的情况下，所述Idr注入模块在应用所述第二调整之前消除所述第一调整。
在又一些特征中，所述Idr注入模块：确定基本需求；通过应用所述第一调整和所述第二调整而选择性地修改调整值；以及通过将所述调整值加到所述基本需求来生成所述Idr需求。
在其他特征中，所述Idr注入模块根据基于所述DC总线电压、所述旋转速度和所述需求扭矩的查找表来确定所述基本需求，其中所述旋转速度是所述电动机的命令速度。
在又一些特征中，在出现复位条件的情况下，所述Idr注入模块将所述调整值复位到零，存储所述旋转速度并存储所述DC总线电压。所述复位条件包括以下情况中的至少一种：所述OOV信号大于第一预定值；所述旋转速度与所存储的旋转速度值之差的幅度大于第二预定值；以及所述DC总线电压与所存储的DC总线电压值之差的幅度大于第三预定值。
在其他特征中，在根据权利要求1的系统中，所述切换控制模块：在所述电压请求大于基于所述可用电压的上限值的情况下将OOV标记设置为第一值；在所述电压请求小于所述上限值的情况下将所述OOV标记设置为第二值；以及基于所述OOV标记的平均值来生成所述OOV信号。
一种方法，包括：基于直流(DC)总线电压、旋转速度和需求扭矩来生成d轴电流(Idr)需求；基于所述Idr需求来生成电压请求；基于所述电压请求和可用电压的比较来生成电压失调(OOV)信号；基于所述电压请求来控制电动机；选择性地将第一调整应用于所述Idr需求；确认所述第一调整是否导致了改进，其中基于(i)所述电动机的测量电流和(ii)所述OOV信号中的至少一个来确认所述改进；以及基于所述改进是否得到确认来选择性地将第二调整应用于所述Idr需求。
在其他特征中，在所述第一调整之后的所述测量电流小于所述第一调整之前的所述测量电流的情况下，确认所述改进。
在又一些特征中，在所述第一调整之前的所述OOV信号大于预定限值并且所述第一调整之后的所述OOV信号小于所述第一调整之前的所述OOV信号的情况下，确认所述改进。
在又一些特征中，在以下各项均为真的情况下确认所述改进：(i)所述第一调整之前的所述OOV信号小于所述预定限值；(ii)所述第一调整之后的所述OOV信号小于预定限值；(iii)所述第一调整之后的所述测量电流小于所述第一调整之前的所述测量电流。
在又一些特征中，该方法还包括：在确认所述改进的情况下，在与所述第一调整相同的方向应用所述第二调整；以及在未能确认所述改进的情况下，在与所述第一调整相反的方向应用所述第二调整。
在其他特征中，该方法还包括：确定基本需求；通过应用所述第一调整和所述第二调整而选择性地修改调整值；以及通过将所述调整值加到所述基本需求来生成所述Idr需求。
在又一些特征中，该方法还包括：根据基于所述DC总线电压、所述旋转速度和所述需求扭矩的查找表来确定所述基本需求，其中所述旋转速度是所述电动机的命令速度。
在又一些特征中，该方法还包括：当出现复位条件时，将所述调整值复位到零，存储所述旋转速度并存储所述DC总线电压；以及其中所述复位条件包括以下情况中的至少一种：所述OOV信号大于第一预定值；所述旋转速度与所存储的旋转速度值之差的幅度大于第二预定值；以及所述DC总线电压与所存储的DC总线电压值之差的幅度大于第三预定值。
在又一些特征中，该方法还包括：在所述电压请求大于基于所述可用电压的上限值的情况下将OOV标记设置为第一值；在所述电压请求小于所述上限值的情况下将所述OOV标记设置为第二值；以及基于所述OOV标记的平均值来生成所述OOV信号。
一种控制电动机的方法，所述方法包括：根据基于直流(DC)总线电压、命令速度和需求扭矩的查找表来确定基本需求。该方法包括通过将调整值加到所述基本需求来生成d轴电流(Idr)需求。该方法包括基于所述Idr需求来生成电压请求。该方法包括在所述电压请求大于上限值的情况下将电压失调(OOV)标记设置到第一值，其中所述上限值是基于所述DC总线电压的。该方法包括所述电压请求小于所述上限值的情况下将所述OOV标记设置到第二值。该方法包括通过平均所述OOV标记来生成OOV信号。该方法包括基于所述电压请求来控制电动机。该方法包括选择性地将第一调整应用于所述调整值。该方法包括确认所述第一调整是否导致了改进，其中在以下情况之一时确认所述改进：以下两项均为真：(i)所述第一调整之前的所述OOV信号大于预定限值；以及(ii)所述第一调整之后的所述OOV信号小于所述第一调整之前的所述OOV信号；或者以下三项均为真：(i)所述第一调整之前的所述OOV信号小于所述预定限值；(ii)所述第一调整之后的所述OOV信号小于预定限值；以及(iii)所述第一调整之后的测量电流小于所述第一调整之前的测量电流。该方法包括在确认所述改进的情况下，在与所述第一调整相同的方向将第二调整应用于所述调整值。该方法包括在未能确认所述改进的情况下，在与所述第一调整相反的方向将第二调整应用于所述调整值。该方法包括在出现复位条件的情况下，将所述调整值复位到零，存储所述命令速度，并存储所述DC总线电压，其中所述复位条件包括以下情况中的至少一种：所述OOV信号大于第一预定值；所述命令速度与所存储的命令速度值之差的幅度大于第二预定值；以及所述DC总线电压与所存储的DC总线电压值之差的幅度大于第三预定值。
通过以下提供的详细描述，本公开文件的其他适用领域将变得明显。应当明白，详细说明和具体示例意欲仅用于说明的目的，并且不意欲限制本公开的范围。
附图说明
通过详细说明和附图，变得更全面地明白本公开，在附图中：
图1是示例制冷系统的功能框图；
图2是示例驱动控制器和示例压缩机的功能框图；
图3a-3c是示例功率因数校正(PFC)模块的简化示意图；
图4a-4c是示例逆变电源模块和示例电动机的简化示意图；
图5是根据跟公开文件的电动机控制模块的功能框图；
图6是根据本公开的Idr注入模块的功能框图；
图7示出了根据本公开文件的优化电动机操作的方法；以及
图8示出了描述根据本公开文件的Idr校正系统的状态流程图。
具体实施方式
下面的描述在本质上仅是说明性的，并且绝不意欲限制本公开、其应用或使用。为了清楚的目的，在附图使用相同的附图标号来识别类似的元件。在此使用的短语A、B和C的至少一个应当被解释为使用非排他逻辑或来表示逻辑(A或B或C)。应当明白，在不改变本公开文件的原理的情况下，可以以不同的顺序来执行在方法内的步骤。
在此使用的术语模块可以指的是下述内容、下述内容的一部分或包括下述内容：专用集成电路(ASIC)；电子电路；组合逻辑电路；现场可编程门阵列(FPGA)；执行代码的处理器(共享、专用或组)；提供所述功能的其他适当的部件；或上面的一些或全部的组合，诸如在片上系统中。术语模块可以包括存储由处理器执行的代码的存储器(共享、专用或组)。
上面使用的术语代码可以包括软件、固件和/或微码，并且可以指的是程序、例程、函数、类和/或对象。上面使用的术语共享表示可以使用单个(共享)处理器来执行来自多个模块的一些或全部代码。另外，可以通过单个(共享)存储器来存储来自多个模块的一些或全部代码。上面使用的术语组表示可以使用一组处理器来执行来自单个模块的一些或全部代码。另外，可以使用一组存储器来存储来自单个模块的一些或全部代码。
可以通过由一个或更多个处理器执行的一个或更多个计算机程序来实现在此所述的设备和方法。计算机程序包括在非暂时有形计算机可读介质上存储的处理器可执行指令。计算机程序也可以包括存储的数据。非暂时有形计算机可读介质的非限定性示例是非易失性存储器、磁存储器和光学存储器。
现在参考图1，呈现了制冷系统100的功能框图。制冷系统100可以包括压缩机102、冷凝器104、膨胀阀106和蒸发器108。根据本公开文件的原理，制冷系统100可以包括另外和/或替代的部件。另外，本公开文件适用于其他适当类型的制冷系统，该其他适当类型的制冷系统包括但是不限于加热、通风和空气调节(HVAC)、热泵、制冷和冷却系统
压缩机102接收以蒸汽形式的制冷剂，并且压缩制冷剂。压缩机102向冷凝器104提供加压的以蒸汽形式的制冷剂。压缩机102包括驱动泵的电动机。仅举例而言，压缩机102的泵可以包括涡旋式压缩机和/或往复式压缩机。
加压的制冷剂的全部或一部分在冷凝器104内被转换为液体形式。冷凝器104将热量从制冷剂传开，由此冷却制冷剂。当制冷剂蒸汽被冷却到小于饱和温度的温度时，制冷剂变换为液体(或液化)制冷剂。冷凝器104可以包括电风扇，该电风扇提高将热量从制冷剂传开的速率。
冷凝器104经由膨胀阀106向蒸发器108提供制冷剂。膨胀阀106控制向蒸发器108提供制冷剂的流速。膨胀阀106可以包括恒温膨胀阀或可以被例如系统控制器130电控制。由膨胀阀106引起的压力降低可能使得液化制冷剂的一部分变换回蒸汽形式。以这种方式，蒸发器108可以接收制冷剂蒸汽和液化制冷剂的混合物。
制冷剂吸收在蒸发器108中的热量。液体制冷剂当被加热到大于制冷剂的饱和温度的温度时转换为蒸汽形式。蒸发器108可以包括电风扇，电风扇提高向制冷剂的热传导的速率。
设施120向制冷系统100提供电力。仅举例而言，设施120可以在大约230伏特(V)均方根(RMS)或在另一个适当电压提供单相交流(AC)电力。在各种实现方式中，设施120可以在大约400伏特RMS或480伏特RMS在例如50或60Hz的线频率提供三相电力。设施120可以经由AC线向系统控制器130提供AC电力。AC电力也可以经由AC线被提供到驱动控制器132。
系统控制器130控制制冷系统100。仅举例而言，系统控制器130可以基于由各个传感器(未示出)测量的用户输入和/或参数来控制制冷系统100。传感器可以包括压力传感器、温度传感器、电流传感器、电压传感器等。传感器也可以包括通过串行数据总线或其他适当数据总线的、来自驱动控制的反馈信息，诸如电动机电流或扭矩。
用户接口134向系统控制器130提供用户输入。用户接口134可以补充地或替代地向驱动控制器132提供用户输入。用户输入可以例如包括期望的温度，关于风扇(例如，蒸发器风扇)的操作的请求和/或其他适当的输入。系统控制器130可以控制冷凝器104、蒸发器108和/或膨胀阀106的风扇的操作。
驱动控制器132可以基于来自系统控制器130的命令来控制压缩机102。仅举例而言，系统控制器130可以指令驱动控制器132以特定速度操作压缩机电机。在各个实现方式中，驱动控制器132也可以控制冷凝器风扇。
现在参见图2，呈现了驱动控制器132和压缩机102的功能框图。电磁干扰(EMI)滤波器202降低可能否则通过驱动控制器132射回AC线上的EMI。EMI滤波器202也可以滤波在AC线上承载的EMI。
功率因数校正(PFC)模块204接收被EMI滤波器202滤波的来自AC线的AC电力。(参考图3a、3b和3c更详细描述的)PFC模块204整流AC电力，由此将AC输入电力转换为直流(DC)电力。在PFC模块204的正和负端子处提供所产生的DC电力。PFC模块204也选择性地提供在输入AC电力和产生的DC电力之间的功率因数校正。
PFC模块204选择性地将AC电力升压到大于AC电力的峰值电压的DC电压。仅举例而言，PFC模块204可以在无源模式中运行，其中，所产生的DC电压小于AC电力的峰值电压。PFC模块204也可以在有源模式下运行，其中，所产生的DC电压大于AC电力的峰值电压。比AC电力的峰值电压大的DC电压可以被称为升高的DC电压。
具有230V的RMS电压的AC电力具有大约325V(230V乘以2的平方根)的峰值电压。仅举例而言，当从具有230V的RMS电压的AC电力运行时，PFC模块204可以产生在大约350V和大约410V之间的升高的DC电压。仅举例而言，可以施加350V的下限以避免PFC模块204的不稳定工作状况。该限制可以例如随着实际AC输入电压值而改变。在各个实现方式中，PFC模块204能够实现比410V高的升高的DC电压。然而，可以施加上限以改进诸如在DC滤波器206中的部件的、在较高的电压下经历较大应力的部件的长期可靠性。在各个实现方式中，可以改变上限和/或下限。
DC滤波器206滤波由PFC模块204产生的DC电力。DC滤波器206最小化源自AC电力向DC电力的转换的、在DC电力中存在的纹波电压。在各个实现方式中，DC滤波器206可以包括在PFC模块204的正和负端子之间连接的一个或更多个串联或并联的滤波器电容器。在这样的实现方式中，PFC模块204的正和负端子可以直接地连接到逆变电源模块208的正和负端子。
(参考图4a、4b和4c更详细所述的)逆变电源模块208将由DC滤波器206滤波的DC电力转换为向压缩机电动机提供的AC电力。仅举例而言，逆变电源模块208将DC电力转换为三相AC电力，并且向压缩机102的电动机的三个相应的绕组提供AC电力的相。在其他实现方式中，逆变电源模块208可以将DC电力转换为更多或更少的相的电力。
DC-DC电源220也可以接收滤波的DC电力。DC-DC电源220将DC电力转换为适合于各个部件和功能的一个或更多个DC电压。仅举例而言，DC-DC电源220可以将DC电力的电压降低到适合于对于数字逻辑加电的第一DC电压和适合于控制在PFC模块204内的开关的第二DC电压。仅举例而言，第二DC电压可以选择性地被施加到开关的栅极端子。在各个实现方式中，可以由另一个DC电源(未示出)提供DC电力，其例如是从电源230VAC输入经由变压器得出的DC电压。
在各个实现方式中，第一DC电压可以是大约3.3V，并且第二DC电压可以是大约15V。在各个实现方式中，DC-DC电源220也可以产生第三DC电压。仅举例而言，第三DC电压可以是大约1.2V。可以使用调压器来从第一DC电压得出第三DC电压。仅举例而言，第三DC电压可以用于核心数字逻辑，并且第一DC电压可以用于电动机控制模块260和PFC控制模块250的输入/输出电路。
PFC控制模块250控制PFC模块204，并且电动机控制模块260控制逆变电源模块208。在各种实现方式中，PFC控制模块250控制在PFC模块204内的开关的切换，并且电动机控制模块260控制在逆变电源模块208内的开关的切换。可以将PFC模块204实现为具有1、2、3或更多的相。
监督者控制模块270可以经由通信模块272与系统控制器130进行通信。通信模块272可以包括输入/输出端口和其他适当部件，用于作为在系统控制器130和监督者控制模块270之间的接口。通信模块272可以实现有线和/或无线协议。
监督者控制模块270向PFC控制模块250和电动机控制模块260提供各种命令。例如，监督者控制模块270可以向电动机控制模块260提供命令的速度。命令的速度对应于压缩机102的电动机的期望的旋转速度。
在各个实现方式中，系统控制器130可以向监督者控制模块270提供命令的压缩机速度。在各个实现方式中，监督者控制模块270可以基于经由通信模块272提供的输入和/或由各个传感器测量的参数(即，传感器输入)来确定或调整命令的压缩机速度。监督者控制模块270也可以基于来自PFC控制模块250和/或电动机控制模块260的反馈来调整命令的压缩机速度。
监督者控制模块270也可以向PFC控制模块250和/或电动机控制模块260提供其他命令。例如，基于命令的速度，监督者控制模块270可以命令PFC控制模块250来产生命令的总线电压。监督者控制模块270可以基于另外的输入——诸如逆变电源模块208的操作参数和输入AC线的测量的电压——来调整命令的总线电压。
监督者控制模块270可以诊断在驱动控制器132的各个系统中的故障。仅举例而言，监督者控制模块270可以从PFC控制模块250和/或电动机控制模块260接收故障信息。监督者控制模块270也可以经由通信模块272接收故障信息。监督者控制模块270可以管理在驱动控制器132和系统控制器130之间的故障的报告和清除。
响应于故障信息，监督者控制模块270可以指令PFC控制模块250和/或电动机控制模块260进入故障模式。仅举例而言，在故障模式中，PFC控制模块250可以暂停PFC模块204的开关的切换，而电动机控制模块260可以暂停逆变电源模块208的开关的切换。另外，电动机控制模块260可以直接地向PFC控制模块250提供故障信息。以这种方式，PFC控制模块250可以响应由电动机控制模块260识别的故障，即使监督者控制模块270未正确地运行，并且反之亦然。
PFC控制模块250可以使用脉宽调制(PWM)来控制在PFC模块204中的开关。更具体地，PFC控制模块250可以产生被施加到PFC模块204的开关的PWM信号。PWM信号的占空比被改变以在PFC模块204的开关中产生期望的电流。基于在测量的DC总线电压和期望的DC总线电压之间的误差来计算期望电流。换句话说，计算期望电流以便实现期望的DC总线电压。期望的电流也可以基于实现期望的功率因数校正参数，诸如在PFC模块204中的电流波形的形状。由PFC控制模块250产生的PWM信号可以被称为PFC PWM信号。
电动机控制模块260可以使用PWM控制在逆变电源模块208中的开关，以便实现命令的压缩机速度。由电动机控制模块260产生的PWM信号可以被称为逆变器PWM信号。逆变器PWM信号的占空比控制通过压缩机102的电动机的绕组的电流(即，电动机电流)。电动机电流控制电动机扭矩，并且电动机控制模块260可以控制电动机扭矩来实现命令的压缩机速度。
除了共享故障信息之外，PFC控制模块250和电动机控制模块260也可以共享数据。仅举例而言，PFC控制模块250可以从电动机控制模块260接收数据，诸如负载、电动机电流、估计的电动机扭矩、逆变器温度、逆变器PWM信号的占空比和其他适当的参数。PFC控制模块250也可以从电动机控制模块260接收数据，诸如测量的DC总线电压。电动机控制模块260可以从PFC控制模块250接收数据，诸如AC线电压、通过PFC模块204的电流、估计的AC功率、PFC温度、命令的总线电压和其他适当的参数。
在各个实现方式中，可以在集成电路(IC)280上实现PFC控制模块250、电动机控制模块260和监督者控制模块270的一些或全部。仅举例而言，IC 280可以包括数字信号处理器(DSP)、现场可编程门阵列(FPGA)、微处理器等。在各个实现方式中，可以在IC 280中包括另外的部件。另外，可以在IC 280外部——例如在第二IC中或在分立电路中——实现在图2中的IC 280内示出的各个功能。仅举例而言，监督者控制模块270可以与电动机控制模块260集成。
图3a是PFC模块204的示例实现方式的示意图。PFC模块204经由第一和第二AC输入端子302和304来接收AC电力。AC电力可以例如是由EMI滤波器202输出的AC电力。在各个实现方式中，在第一和第二AC输入端子302和304处的信号可以都是相对于大地是时变的。PFC模块204经由正DC端子306和负DC端子308向DC滤波器206和逆变电源模块208输出DC电力。
第一整流器二极管310的阳极连接到第二AC输入端子304，并且第一整流器二极管310的阴极连接到正DC端子306。第二整流器二极管312的阳极连接到负DC端子308，并且第二整流器二极管312的阴极连接到第二AC输入端子304。整流器二极管310和312的每一个可以被实现为一个或更多个单独的串联或并联的二极管。
开关块320连接在正和负DC端子306和308之间。开关块320包括第一PFC分支330，第一FPC分支330包括第一和第二开关332和334。开关332和334每一个包括第一端子、第二端子和控制端子。在各个实现方式中，开关332和334的每一个可以被实现为绝缘栅双极晶体管(IGBT)。在这样的实现方式中，第一、第二和控制端子可以分别对应于集电极、发射极和栅极端子。
第一开关332的第一端子连接到正DC端子306。第一开关332的第二端子连接到第二开关334的第一端子。第二开关334的第二端子可以连接到负DC端子308。在各个实现方式中，第二开关334的第二端子可以经由分流电阻器380来连接到负DC端子308，以使得能够测量流过第一PFC分支330的电流。
开关332和334的控制端子从PFC控制模块250接收大体互补的PFCPWM信号。换句话说，向第一开关332提供的PFC PWM信号在极性上与向第二开关334提供的PFC PWM信号相反。当开关332和334之一的接通与开关332和334的另一个的关断交迭时，短路电流可能流动。因此，开关332和334两者可以在开关332和334的任何一个接通之前的空载时间期间关断。因此，大体互补意味着两个信号在它们的周期的大部分是相反的。然而，在转换周围，两个信号可以在某个交迭时间段低或高。
第一PFC分支330也可以包括分别与开关332和334反并联的第一和第二二极管336和338。换句话说，第一二极管336的阳极连接到第一开关332的第二端子，并且，第一二极管336的阴极连接到第一开关332的第一端子。第二二极管338的阳极连接到第二开关334的第二端子，并且，第二二极管338的阴极连接到第二开关334的第一端子。
开关块320可以包括一个或更多个另外的PFC分支。在各个实现方式中，开关块320可以包括一个另外的PFC分支。如图3a中所示，开关块320包括第二和第三PFC分支350和360。可以基于性能和成本来选择在开关块320中包括的PFC分支的数量。仅举例而言，当PFC分支的数量增加时，在PFC模块204的DC输出中的纹波(电压和电流)的幅度可能降低。另外，当PFC分支的数量增加时，在AC线电流中的纹波电流的数量可能降低。然而，当PFC分支的数量增加时，部件成本和实现方式复杂度可能增加。
开关块320的第二和第三PFC分支350和360可以类似于第一PFC分支330。仅举例而言，第二和第三PFC分支350和360可以每一个包括开关332和334、二极管336和338的相应部件以及以与第一PFC分支330相同方式连接的相应的分流电阻器。
向另外的PFC分支的开关提供的PFC PWM信号也可以在本质上是互补的。向另外的PFC分支提供的PFC PWM信号可以彼此相移，并且相对于向第一PFC分支330提供的PFC PWM信号相移。仅举例而言，可以通过将360度(°)除以PFC分支的数量来确定PFC PWM信号的相移。例如，当开关块320包括三个PFC分支时，PFC PWM信号可以彼此相移120°(或对于双相180°或对于四相90°等)。将PFC PWM信号相移可以消除在AC线电流以及DC输出中的纹波。
PFC模块204包括第一电感器370。第一电感器370连接在第一AC输入端子302和第一开关332的第二端子之间。另外的电感器可以将第一AC输入端子302连接到另外的PFC分支。仅举例而言，图3a示出将第一AC输入端子302分别连接到第二和第三PFC分支360和360的第二电感器372和第三电感器374。
可以在分流电阻器380上测量电压，以根据欧姆定律确定通过第一PFC分支330的电流。诸如运算放大器的放大器(未示出)可以放大在分流电阻器380上的电压。可以数字化、缓冲和/或滤波放大的电压以确定通过第一PFC分支330的电流。可以使用相应的分流电阻器来确定通过其他PFC分支的电流。
作为补充或替代，电阻器382可以与负DC端子308串联，如图3b中所示。通过电阻器382的电流因此可以指示从PFC模块204输出的总的电流。可以基于通过PFC分支330、350和360的电流的已知相位定时的总电流来推断通过PFC分支330、350和360的每一个的电流。
可以使用用于测量或感测通过PFC分支330、350和360的任何一个或全部的电流的任何方法。例如，在各个实现方式中，可以使用电流传感器387(如图3c中所示)来测量通过第一PFC分支330的电流。仅举例而言，可以与第一电感器370串联地实现电流传感器387。在各个实现方式中，电流传感器387可以包括霍尔效应传感器，其基于在第一电感器370周围的磁通来测量通过第一PFC分支330的电流。也可以分别使用相关联的电流传感器388和389来测量通过PFC分支350和360的电流。
PFC模块204也可以包括第一和第二旁路二极管390和392。第一旁路二极管390的阳极连接到第一AC输入端子302，并且第一旁路二极管390的阴极连接到正DC端子306。第二旁路二极管392的阳极连接到负DC端子308，并且第二旁路二极管392的阴极连接到第一AC输入端子302。
旁路二极管390和392可以是功率二极管，该功率二极管可以被设计来在低频下运行，该低频例如是小于大约100Hz或大约200Hz的频率。旁路二极管390和392的电阻可以小于电感器370、372和374的电阻。因此，当在开关块320中的开关332和334未接通时，电流可以流过旁路二极管390和392，而不是二极管336和338。
当PFC模块204运行以产生升高的DC电压时，该升高的DC电压将大于在AC线上的峰值电压。旁路二极管390和392因此不被前向偏置，并且仍然保持不活动。旁路二极管390和392可以提供雷击保护和功率突增保护。
在各个实现方式中，可以使用在单个包中的整流二极管310和312来实现旁路二极管390和392。仅作为示例，可以将Vishay型号26MT或36MT或国际整流器型号26MB或36MB用作旁路二极管390和392与整流二极管310和312。整流二极管310和312承载电流，而不论PFC模块204是否产生升高的DC电压。因此，在各个实现方式中，可以将整流二极管310和312的每一个实现为并联的两个物理二极管。电流传感器可以用于测量与电感器370、372和374串联的PFC相电流。
现在参见图4a，呈现了电动机400和逆变电源模块208的示例实现方式的简化示意图。电动机400是图2的压缩机102的部件。然而，图4a-4c的原理可以适用于其他电动机，包括冷凝器104的电动机。逆变电源模块208包括开关块402。在各个实现方式中，可以使用类似的零件实现开关块402和PFC模块204的开关块320。仅举例而言，在图4a中，第一逆变器分支410包括第一和第二开关420和422与第一和第二二极管424和426，它们与图3a的开关332和334与二极管336和338类似地布置。
开关块402经由正DC端子404和负DC端子406来从DC滤波器206接收滤波的DC电压。第一开关420的第一端子可以连接到正DC端子404，而第二开关422的第二端子可以连接到负DC端子406。开关420和422的控制端子从电动机控制模块260接收大体互补的逆变器PWM信号。
开关块402可以包括一个或更多个另外的逆变器分支。在各个实现方式中，开关块402可以包括用于电动机400的每一个相或绕组的一个逆变器分支。仅举例而言，开关块402可以包括第二和第三逆变器分支430和440，如图4a中所示。逆变器分支410、430和440可以分别向电动机400的绕组450、452和454提供电流。绕组454、452和450可以分别被称为绕组a、b和c。向绕组454、452和450施加的电压可以分别被称为Va、Vb和Vc。通过绕组454、452和450的电流可以分别被称为Ia、Ib和Ic。
仅举例而言，绕组450、452和454的第一端子可以连接到公共节点。绕组450、452和454的第二端子可以分别连接到逆变器分支410、430和440的第一开关420的第二端子。
逆变电源模块208也可以包括与第一逆变器分支410相关联的分流电阻器460。分流电阻器460可以连接在第二开关422的第二端子和负DC端子406之间。在各个实现方式中，相应的分流电阻器可以位于逆变器分支430和440的每一个与负DC端子406之间。仅举例而言，可以基于在第一逆变器分支410的分流电阻器460上的电压来确定通过电动机400的第一绕组450的电流。在各个实现方式中，可以省略逆变器分支410、430或440之一的分流电阻器。在这样的实现方式中，可以基于剩余的分流电阻器的测量来推断电流。
作为补充或替代，电阻器462可以与负DC端子406串联，如图4b中所示。因此，通过电阻器462的电流可以指示由逆变电源模块208消耗的总电流。可以基于通过逆变器分支410、430和440的电流的已知相位定时来从总电流推断通过逆变器分支410、430和440的每一个的电流。可以在2007年3月20日授权的、共同转让的美国专利No.7,193,388中找到确定在逆变器中的电流的进一步讨论，该文通过引用被整体包含在此。
可以使用用于测量或感测通过逆变器分支410、430和440的任何一个或全部的电流的任何方法。例如，在各个实现方式中，可以使用(在图4c中所示的)电流传感器487来测量通过第一逆变器分支410的电流。仅举例而言，可以在第一逆变器分支410和第一绕组450之间实现电流传感器487。也可以分别使用相关联的电流传感器488和489来测量流过逆变器分支430和440的电流。在各个实现方式中，电流传感器可以与逆变器分支410、430和440的两个相关联。可以基于在电动机绕组中的电流的和为0的假设来确定通过逆变器分支410、430和440的另一个的电流。
现在参见图5，示出图2的电动机控制模块260的示例性实现方式。电动机控制模块260控制逆变电源模块208内的开关以控制施加到电动机400的绕组454、452、450(在下文中称作“绕组Sa-c”)的电压。这也可以称作对逆变电源模块208进行控制或者对电动机400进行控制。
例如，当电动机400包括三相电动机时，电动机控制模块260可以分别将电压Va-c施加于绕组Sa-c。电压Va-c可以统称为输出电压。当电压Va-c被施加于绕组Sa-c时，分别在绕组Sa-c中产生电流Ia-c。电流Ia-c可以统称为绕组电流。绕组Sa-c中的电流在绕组Sa-c周围产生磁通，反之亦然。电动机控制模块260生成输出电压以控制绕组电流和/或控制磁通。
电动机400包括转子(未示出)，转子响应于绕组电流而转动。电动机控制模块260控制输出电压的幅度、占空比和/或频率以控制转子的扭矩和速度。电动机控制模块260可以基于命令的电动机速度来控制输出电压，命令的速度表示期望的转子旋转速度。
电动机控制模块260可以实现电动机400的场定向控制。相应地，电动机控制模块260可以将电动机驱动变量映射到各种参考系上。电动机驱动变量可以包括所请求的用于控制电动机400的电流/电压值作为测量电流/测量电压。例如，电动机驱动变量可以包括测量到的流过绕组Sa-c的电流Ia-c和电动机控制模块260用来将电压Va-c施加于绕组Sa-c的电压请求。
电动机控制模块260可以将电动机驱动变量映射在abc参考系(FoR)、αβFoR和qdr FoR中。abc FoR可以表示例如基于绕组Sa-c的三相定子参考系。测量电流Ia-c中的每个电流可以被映射到abc FoR的相应轴a、b和c上。此外，电动机控制模块260可以将所请求的与电压Va-c对应的电压映射在abc FoR中。
αβFoR包括静止的基于定子的x和y坐标系，其中电动机驱动变量被投射到x和y坐标系上。qdr FoR是与转子对应的并与转子同步旋转的旋转FoR。因此，qdr FoR基于转子的角度。
电动机控制模块260可以将电动机驱动变量从一个FoR变换到另一个FoR。例如，电动机控制模块260可以将abc FoR中表示的电流变换到αβFoR中表示的电流，反之亦然。电动机控制模块260可以利用数值变换将电动机驱动变量从abc FoR变换到αβFoR。电动机控制模块260可以基于转子的角度将电动机驱动变量从αβFoR变换到qdr FoR。
电动机控制模块260控制基于来自图2的监督者控制模块270的命令速度来控制逆变电源模块208。在各种实现方式中，滤波模块501可以对来自图2的监督者控制模块270的命令速度进行过滤。在这些实现方式中，滤波模块501的输出在下面被称作命令速度ωv。
在开环模式中，假设命令速度ωv不会改变得太快，则转子的实际速度将遵循命令速度ωv。结果，滤波模块501的低通滤波器的系数可以被选择为使得转子加速度可以跟得上从滤波模块501输出的命令速度ωv的变化。否则，将失去转子同步。在各种实现方式中，滤波模块501可以实现斜坡函数，该函数在每个预定的时间间隔期间将命令速度ωv更新一最大增量。
在以开环模式工作时，电动机控制模块260可以基于所命令的FoR(例如，qdv FoR)来控制电动机400。qdv FoR与转子的命令速度ωv和转子的命令角度(θv)相关联。命令角度生成模块502可以诸如通过对命令速度ωv积分来确定命令角度θv。
电动机控制模块260可以在各种模式下工作，如开环模式或闭环模式。仅举例而言，电动机控制模块260可以在启动电动机400时在开环模式下工作而在稍后转换为在闭环模式下工作。当在开环模式下工作时，转子将倾向于与命令速度ωv同步，尤其是当电动机控制模块260以较低速度操作转子时。然而，实际的转子角度可能由于施加于电动机400的负载而不同于命令角度θv。例如，在开环模式工作的同时改变负载可能改变命令角度θv与实际转子角度之间的相位差。
转换模块503确定何时将电动机控制模块260从开环模式转换到闭环模式。仅举例而言，转换模块503可以基于命令速度ωv、电动机400的工作时间、所命令的转子加速度和/或来自估计模块504的反馈中的至少一个来确定何时转换。
例如，转换模块503可以基于命令加速度和/或工作时间来预测转子的速度。转换模块503可以在预定速度大于速度阈值时从开环转换到闭环。在各种实现方式中，转换模块503可以在启动电动机400所经历的时间超过预定时长时从开环模式转换到闭环模式。
估计模块504估计转子的速度(ωest)和角度(θest)。估计模块504可以基于估计角度(θest)来确定估计速度(ωest)。例如，估计模块504可以在一个时间段上对估计角度θest求微分并滤波以确定估计速度ωest。转换模块503可以在估计模块504已经实现估计角度θest和估计速度ωest的稳定估计值时从开环模式转换到闭环模式。在各种实现方式中，当在估计模块504中出现收敛时(这可以通过例如通量估计值来表示)，转换模块503可以从开环模式转换到闭环模式。
或者，转换模块503可以在命令速度ωv大于速度阈值时从开环模式转换到闭环模式。替代地或附加地，转换模块503可以在估计转子速度ωest大于预定速度时开始转换。影响何时执行转换的其他因素可以包括电动机400上的负载和电动机驱动变量。
估计模块504可以基于各种电动机驱动变量来确定估计角度θest。例如，电动机驱动变量可以包括要施加于绕组Sa-c的Va-c和测量到的绕组Sa-c中的Ia-c。附加地，估计模块504可以基于命令速度ωv来确定估计角度θest。估计模块504可以实现状态观测器(例如，Luenberger观测器)以基于电动机驱动变量来确定估计角度θest和估计速度ωest。在2004年6月29日授予的美国专利6,756,757、2007年4月24日授予的美国专利7,208,895、2008年3月11日授予的美国专利7,342,379以及2008年5月20日授予的美国专利7,375,485中可以找到对无传感器的控制系统和方法的描述，通过引用将它们整体结合于此。
电流确定模块506可以测量绕组Sa-c的电流Ia-c(在下文中称作“测量电流”)。估计模块504可以利用测量电流来估计θest和ωest。
角度/速度确定模块508基于当前使能的模式(如开环模式或闭环模式)来生成输出角度θr和输出速度ωr。角度/速度确定模块508可以在以开关模式工作时将输出角度θr设置为等于命令角度θv，而当以闭环模式工作时可以将输出角度θr设置为等于估计角度θest。
当转换模块503指示从开环模式转换到闭环模式时，角度/速度确定模块508逐步地将输出角度θr从命令角度θv调整到估计角度θest。该逐步调整可以使从开环模式转换到闭环模式时瞬时电流需求最小化，这可以防止估计角度θest的估计值和/或电流控制(在下面描述)的扰动。因此逐步调整可以改善转换期间的稳定性并允许更可靠地启动电动机400，尤其是在高负载的情况下。
角度/速度确定模块508可以在以开环模式工作时将输出速度ωr设置为等于命令速度ωv。角度/速度确定模块508可以在以闭环模式工作时将输出速度ωr设置为等于估计速度ωest。在各种实现方式中，当转换模块503指示从开环模式转换到闭环模式时，角度/速度确定模块508可以立即将输出速度ωr从命令速度ωv切换到估计速度ωest。
转换模块503还可以指示从闭环模式变回到开环模式。仅举例而言，在观测到错误状况(如失去转子)或异常工作状况时，可以转换回开环模式。因此，角度/速度确定模块508还可以将输出速度ωr从估计速度ωest切换回命令速度ωv，并且将输出角度θr从估计角度θest切换回命令角度θv。在各种实现方式中，类似于从开环模式转换到闭环模式，可以立即执行输出角度ωr的切换，而可以逐步执行输出角度θr的切换。
在各种实现方式中，可以支持附加模式。仅举例而言，可以支持三个、四个、或更多个模式。转换模块503可以指示角度/速度确定模块508从一个模式转换到另一个模式，在每次转换期间，角度/速度确定模块508可以将输出速度ωr立即切换到与所选择的模式对应的速度。或者，输出速度ωr可以朝着所选择的模式的速度变化。此外，角度/速度确定模块508将输出角度θr朝着与所选择模式对应的角度变化。转换模块503可以利用转换信号指示角度/速度确定模块508从一个模式转换到另一个模式。例如，转换信号可以指定角度/速度确定模块508应当要转换到的目标模式。
速度回路控制模块510生成需求的扭矩信号，该信号被计算以使输出速度ωr与命令速度ωv匹配。在各种实现方式中，在开环模式中可以使速度回路控制模块510变为旁路。在闭环模式中，输出速度ωr等于电动机400的估计速度ωest。因此，速度回路控制模块510可以生成需求的扭矩信号以将电动机400的速度保持为大于等于命令速度ωv。仅举例而言，当输出速度ωr小于命令速度ωv时，速度回路控制模块510可以增大需求的扭矩，反之亦然。
Idr注入模块51基于DC总线电压、需求的扭矩信号和命令的速度ωv来生成d轴电流(Idr)需求。Idr需求被下面描述的用于Idr注入的电流控制所使用，Idr注入也可以称作场弱化或相位提前。在各种实现方式中，Idr注入模块512可以基于下面描述的电压失调(OOV)信号和测量电流来调整Idr需求。
扭矩映射模块514基于需求的扭矩信号来生成q轴电流(Iqr)需求。还可以通过Idr需求来生成扭矩，因此，扭矩映射模块514可以基于Idr需求来确定Iqr需求。仅举例而言，扭矩映射模块514可以实现最大电流限值。在各种实现方式中，扭矩映射模块514可以将Idr需求和Iqr需求的组合与最大电流限值比较，并当该组合超过最大电流限值时减小这两个需求之一。在各种实现方式中，扭矩映射模块514可以仅限制Iqr需求。仅举例而言，最大电流限值可以是均方根限值，如25Ampsrms。
当扭矩映射模块514限制Iqr需求来满足最大电流限值时，扭矩映射模块514可以将限制信号输出到速度回路控制模块510。当接收到限制信号时，速度回路控制模块510可以临时暂停增大需求的扭矩。此外，速度回路控制模块510还可以基于OOV信号临时暂停增大需求的扭矩。
仅举例而言，速度回路控制模块510可以尝试将输出速度ωr与命令速度ωv的减小版本匹配。替换地或附加地，速度回路控制模块510可以选择性地暂停将会导致增大需求扭矩的错误的求和和/或积分运算。换句话说，当扭矩映射模块经由限制信号表示达到了最大电流限值时，速度回路控制模块510可以停止增大需求的扭矩，这是因为已经不能在最大电流限值内实现当前需求的扭矩。
电流控制模块516基于电流需求Iqr和Idr在qdr FoR中确定电压命令Vqr和Vdr。电压命令Vqr和Vdr可以分别是q轴电压命令和d轴电压命令。在各种实现方式中，电流控制模块516可以基于测量电流来确定电压命令Vqr和Vdr。在各种实现方式中，电流控制模块516可以尝试通过调整电压命令Vqr和Vdr而使测量电流与Iqr和Idr需求匹配。在各种实现方式中，电流控制模块516还可以接收输出速度ωr。
abc到qdr模块520基于输出角度θr将测量电流Ia-c映射到qdr FoR。得到的映射电流可以称作Iqdr，并且可以包括Iqr和Idr分量。因此电动机控制模块260的部件(如电流控制模块516)所使用的测量电流可以使用测量电流的Iqdr表示。
qdr到αβ模块522可以将电压命令Vqr和Vdr从qdr FoR变换到αβFoR，从而生成αβFoR中的电压请求(在下文中称作“电压请求”)。电压请求可以表示要施加于绕组Sa-c的电压。qdr到αβ模块522可以基于输出角度θr来执行变换，在各种实现方式中，可以基于输出速度ωr来执行该变换。
脉宽调制(PWM)模块524生成占空比信号以利用PWM控制逆变电源模块208。仅举例而言，PWM开关频率可以为约5kHz至约10kHz。在各种实现方式中，逆变电源模块208和电动机400具有三相，PWM模块524生成三个占空比信号，每个逆变器分支一个信号。
在各种实现方式中，逆变电源模块208的每个分支包括一对互补开关，因此每个占空比信号被转换为互补的占空比信号，每个互补开关一个信号。仅举例而言，参照图4a，可以利用互补的占空比来控制第一逆变器分支410的开关420和开关422。
在各种实现方式中，为了防止短路状况(在短路状况下，两个开关420和422同时接通)，互补占空比可以被调整为使得一个开关在另一开关关闭的同时不被接通。换句话说，这两个开关的关闭时间局部重叠。
PWM模块524基于DC总线电压以及来自qdr到αβ模块522的电压请求来确定占空比信号。仅举例而言，PWM模块524可以将电压请求从αβFoR变换到abc FoR以确定三个电压需求，在下文中称作与分别与绕组Sa-c对应的Vra，Vrb和Vrc(统称Vra-c)。
当在给定当前的DC总线电压的情况下不能满足电压需求时，驱动控制器132被限定为在OOV状态下工作。仅举例而言，可以在PWM模块524中限定最大占空比。如果电压需求将导致占空比之一大于最大占空比，则驱动控制器132在OOV状态下工作。
在各种实现方式中，最大占空比可以被设置为小于100％，如96％、95％或92％。可以基于用于精确测量绕组电流Ia-c的要求来设置最大占空比限值。也可以限定相应的最小占空比。仅举例而言，最小占空比限值可以等于一减去最大占空比限值。
在各种实现方式中，电动机400可以不与绕组电压本身对应，而代之以与绕组电压之间的差对应。作为简化示例，将50伏施加于第一绕组而将150伏施加于第二绕组可以等同于将0伏施加于第一绕组而将100伏施加于第二绕组。因此，即使电压需求之一可以超过可用电压，PWM模块524仍可以在生成占空比时改变电压需求。
在这样的实现方式中，当这三个电压需求中的任意两个电压需求之间的差大于可用电压时，PWM模块524可以确定驱动控制器132处于OOV状态。仅举例而言，可用电压可以等于DC总线乘以最大占空比。在各种实现方式中，PWM模块524可以将占空比改变为使得占空比之一被设置为零。或者，PWM模块524可以将占空比改变为使得占空比以一个中间占空比(如50％)为中心。在各种实现方式中，PWM模块524可以依赖于工作模式利用这三种方法中的这种或那种来改变占空比。仅举例而言，PWM模块524可以将占空比改变为使得当电动机400以超过预定阈值的速度工作时将最低占空比设置为零。
在OOV状态下，与电压需求对应的占空比之间的差大于最大占空比和最小占空比之间的差。因此，当在OOV状态下工作时，PWM模块524可以在生成占空比之前将电压需求缩小。等价地，PWM模块524可以缩放占空比。在各种实现方式中，PWM模块524可以尽可能地缩小占空比或电压需求，以使得占空比之一被设置为最小占空比，以及占空比之一被设置为最大占空比。
缩放因数是驱动控制器132目前处于多远的OOV的指示。缩放因数可以被称作OOV幅度，并且可以被包括在OOV信号中。在OOV状态下，PWM模块524将OOV标记设置为第一值，如1。当不处于OOV状态时，PWM模块524将OOV标记设置为第二值，如0。OOV标记可以被包括在OOV信号中。
可以基于OOV标记来确定OOV量。仅举例而言，OOV量可以表示驱动控制器132如何频繁地操作OOV。仅出于示例，逆变电源模块208可以将工作区域限定为类似于六边形的形状。电压需求可以被认为是该六边形内的圆。如果圆的中心在该六边形内，随着圆膨胀，它们将接触到六边形的边。当圆膨胀得超过六边形时，圆变得越来越与六边形的每个面夹紧。夹紧可以对应于OOV状态。结果，电压需求夹紧(产生OOV状态)的时间比例表示驱动控制器132处于多远的OOV。
OOV量可以表示驱动控制器132在OOV状态下的时间部分。可以通过将滤波(如数字低通滤波)应用于OOV标记来确定OOV。仅举例而言，可以通过将移动平均应用于OOV标记来确定OOV量。当OOV标记呈现0值或1值时，则OOV量将在0和1的范围之间。当乘以100时，OOV量是驱动控制器132在OOV状态下花费的时间的百分比。
电动机控制模块260可以使用多种方法来使OOV操作最小化，或者将OOV操作维持在低于预定阈值。在各种实现方式中，Idr注入模块512在确定如何调整Idr需求时可以使用OOV量。速度回路控制模块510还可以使用OOV量来确定何时暂停增大需求扭矩。电流控制模块516可以基于OOV标记来暂停增大Vqr和Vdr中的一个或两者。
现在返回图6，示出了Idr注入模块512的示例性实现方式。Idr注入模块512可以在不在可接受的OOV阈值之上操作驱动控制器132的情况下减小提取的电流。为了使一定范围的电动机(它们的个体特性可以有所不同)在可接受的OOV阈值之下操作，可以保守地设置Idr需求的预定值。
换句话说，尽管Idr需求的预定值应当防止驱动控制器132超过可接受的OOV阈值，但是在一些情况下，用于控制电动机400的电流量可以比所需要的电流量高。因此，本公开的Idr校正系统可以调整Idr需求的预定值以减小所使用的电流，而同时保持在可接受的OOV阈值之下操作。
图6的Idr注入模块512包括输出IdrBase值的Idr基本模块604和输出IdrAdjust值的Idr调整模块608。求和模块612将IdrBase值和IdrAdjust值相加。可以从Idr注入模块512输出该和作为Idr需求。或者，滤波模块616可以将滤波(如低通滤波)应用于该和以生成Idr需求。
Idr基本模块604可以基于DC总线电压、命令速度(ωv)和需求扭矩来生成IdrBase值。仅举例而言，Idr基本模块604可以基于由Idr基本模块604的一个或多个输入所索引的查找表来生成IdrBase值。仅举例而言，全部的三个输入可以索引三维查找表。
在各种实现方式中，组合模块620将命令速度和DC总线电压组合为单个数值。在各种实现方式中，组合模块620可以将命令的速度除以DC总线电压来生成单个数值。查找模块624可以基于来自组合模块620的该单个数值和需求扭矩来生成IdrBase值。在各种实现方式中，查找模块624可以包括由来自组合模块620的单个数值和需求扭矩来索引的二维查找表。从查找模块624检索的值可以从Idr基本模块604输出作为IdrBase值。
Idr调整模块608接收来自复位模块628的复位信号。当接收到复位信号时，Idr调整模块608可以将IdrAdjust值设置到预定值，例如零。复位模块628可以在出现一种或多种复位条件时生成复位信号。
仅举例而言，一种复位条件可以是当OOV信号超过预定阈值，如10％或12％。另一种复位条件可以是DC总线电压与之前的DC总线电压值相差得太多。仅举例而言，当复位模块628生成复位信号时，复位模块628可以存储DC总线电压值。当所存储的DC总线电压值与该DC总线电压之差的绝对值超过预定阈值时，复位模块628可以生成复位信号。
类似地，复位模块628可以在命令速度与所存储的命令速度值相差超过预定阈值时可以生成复位信号。另一种复位条件可以由转换信号指示。仅举例而言，复位模块628可以在所选择的模式(如开环模块)期间生成复位信号。这在所选择模式期间防止了Idr调整。
Idr调整模块608可以以预定间隔调整IdrAdjust。在各种实现方式中，当参数在预定数量的预定时间间隔上超过预定阈值时，复位模块628可以生成复位信号。仅举例而言，参数可以包括命令速度和/或DC总线电压。
Idr调整模块608生成IdrAdjust并改变IdrAdjust以实现电动机参数的改进。仅举例而言，对于给定的一组操作情况，IdrBase值可以是被选择以减小在电压失调操作(或者在不可接受的高电压失调的情况中操作)的可能性的Idr需求的保守值。然而，利用更多或更少的Idr，电动机400可以更有效地操作。仅举例而言，电动机400能够维持相同速度而同时利用更少电流。
为了改进电动机操作性能，Idr调整模块608改变IdrAdjust值并监控该调整是否导致改进。仅举例而言，Idr调整模块608可以将IdrAdjust值增大或减小预定量。仅举例而言，预定量可以在0.00安培至0.25安培的范围内，并且可以基于操作情况来改变。
基于前一增加或减小是否产生改进来确定是否增加或减小。如果前一增加产生改进，则Idr调整模块608将IdrAdjust值的另一次增加。否则，如果增加不产生改进，则Idr调整模块608可以开始减小IdrAdjust值。此外，如果增加不产生改进，则Idr调整模块608可以在开始减小之前使增加倒退。换句话说，Idr调整模块608可以将IdrAdjust值设置为在没有产生改进的增加前一值。
对减小的控制可以类似于增加。例如，如果减小没有产生改进，则Idr调整模块608可以将IdrAdjust值倒退到在减小前一值。那么，Idr调整模块608可以开始增加。
Idr调整模块608通过监控来自调整评估模块632的改进信号来确定IdrAdjust值的改变已经产生改进。调整评估模块632可以测量各种电动机工作参数。仅举例而言，调整评估模块632可以监控测量电流，如平均电流、均方电流、或均方根电流。仅举例而言，测量电流可以是从abc到qdr模块520接收到的Iqdr实际值。
调整评估模块632可以将测量电流的减小看作改进并相应地生成改进信号。然而，调整评估模块632还可以监控OOV信号。如果OOV信号表示电动机400正在不可接受地在电压失调工作时，则调整评估模块632可以将该情况看作不代表改进。
在各种实现方式中，OOV工作的一些量是可以接受的，如5％。如果OOV信号增加到该阈值之上，则电动机性能将劣化。因此，调整评估模块632可以将导致OOV信号超过阈值的IdrAdjust值的改变看作不是改进。
如果前一OOV信号值高于阈值并且IdrAdjust的改变减小了OOV信号，则调整评估模块632可以将该改变看作改进。如果前一OOV信号不大于阈值，但是当前的OOV信号大于阈值，则调整评估模块632可以将该改变看作不是改进。
如果前一OOV信号不大于阈值并且当前的OOV信号也不大于阈值，则调整评估模块632在测量电流相比于之前测量的电流值已经减小时可以确定已经进行了改进。相反，如果当前的测量电流值大于前一测量电流值，则调整评估模块632可以确定没有进行改进。
Idr调整模块608可以存储产生了期望水平的改进的IdrAdjust值的值。在各种实现方式中，Idr调整模块608可以将IdrAdjust值复位到所存储的值中的相应一个值而不是复位到零。如果所存储的值迅速地产生一种或多种复位条件，则Idr调整模块608可以将IdrAdjust值复位到零。在各种实现方式中，Idr调整模块608可以用IdrAdjust值的期望值来更新Idr基本模块604。仅举例而言，Idr调整模块608可以将所存储的与当前工作情况相关联的IdrBase值更新为所存储的IdrBase值与期望的IdrAdjust值之和。例如，基于硬件或软件存储器复位信号，这些更新可以被清零并且Idr基本模块604可以倒退到在设计时所设置的值。
现在参照图7，流程图示出了Idr注入系统的控制流程的示例。控制流程开始于704，其中控制流程开始基于IdrAdjust值与IdrBase值之和来生成Idr需求。控制流程在708处继续，其中控制流程将IdrAdjust值复位到0并将模式标记设置为增加模式。控制流程在712处继续，其中控制流程存储命令速度和DC总线电压的当前值。
控制流程在716处继续，其中控制流程基于命令速度、DC总线电压和命令扭矩来确定IdrBase值。仅举例而言，控制流程可以利用二维查找表来确定IdrBase，其中一个索引是需求扭矩而另一索引是命令速度除以DC总线电压。
控制流程在720处继续，其中控制流程检查复位条件。如果出现一种或多种复位条件，则控制流程返回到708；否则，控制流程前进到724。复位条件包括OOV信号大于第一预定限值。复位条件还可以包括所存储的命令速度的值与当前的命令速度值之间的差的绝对值大于第二预定限值。复位条件还可以包括所存储的DC总线电压与当前的DC总线电压值之间的差的绝对值大于第三预定限值。
在724，当模式标记被设置为增加模式时控制流程前进到728，而当模式标记被设置为减小模式时控制流程前进到732。在728处，控制流程增加IdrAdjust值并等待。仅举例而言，可以等待预定时长，该时长是由IdrAdjust值的改变导致实现改进之后的期望时间决定的。此外，当Idr需求的值被滤波时，预定时长可以被设置为考虑传播通过滤波器的IdrAdjust值的改变。控制流程从728前进到736。
在各种实现方式中，上限值可以被应用于IdrAdjust值。如果在728处达到上限值，则控制流程可以将模式标记改变为减小模式并返回到716。或者，如果IdrAdjust值达到上限值，则控制流程可以返回到780以将IdrAdjust值复位。
在732，控制流程减小IdrAdjust值并等待。仅举例而言，控制流程可以等待预定时长，该预定时长可以等于在728处使用的预定时长。控制流程从732前进到736。在各种实现方式中，控制流程可以将下限值应用于IdrAdjust值。如果减小操作将IdrAdjust值减小得低于下限值，则控制流程可以将模式标记改变为增加模式并返回到716。或者，当IdrAdjust值下降得低于下限值时，控制流程可以返回到708以将IdrAdjust值复位。
在736，控制流程检查前一OOV信号值是否大于第四预定限值。如果是，则控制流程前进到740；否则控制流程前进到744。第四预定限值小于第一预定限值。在740，控制流程确定当前的OOV信号值是否小于前一OOV信号值。如果是，则因为已经减小了OOV信号而实现了改进，并且控制流程返回到716。否则，控制流程前进到748，其中控制流程将IdrAdjust值倒退到前一IdrAdjust值。
在744，控制流程确定当前的OOV信号值是否小于或等于第四预定限值。如果是，则控制流程前进到752；否则，OOV信号高于阈值，这不是改进，从而控制流程前进到748。
在752，控制流程确定当前的测量电流值是否小于前一测量电流值。如果是，则因此已经减小的测量电流而实现了改进，并且流程返回到716。否则，没有实现改进，并且流程前进到748。在748，在倒退回前一IdrAdjust值之后，控制流程在756处继续。在756处，控制流程切换模式标记并返回到716。切换模式标记意味着如果该模式当前是增加模式，则控制流程切换到减小模式，反之亦然。
现在参照图8，状态图描绘了Idr校正系统。开始状态是804，其中Idr校正系统被复位。仅举例而言，可以基于命令的电动机速度、扭矩需求和DC总线电压将Idr需求设置为从查找表获得的值来复位Idr校正系统。在各种实现方式中，替换地或附加地，可以基于估计速度来确定Idr需求。
当没有出现复位条件时，Idr校正系统从状态804转换到状态808。在状态808，Idr校正系统增加Idr需求。Idr校正系统在出现一种或多种复位条件时转换回状态804。当没有出现复位条件时，如果Idr需求的增量被确定为是改进，则Idr校正系统留在状态808。如果没有出现复位条件，并且增加未被确定为是改进，则Idr校正系统转换到状态812。在状态812，Idr需求被倒退到Idr需求的之前值。然后，Idr校正系统转换到状态816。
在状态816，Idr校正系统减小Idr需求。当出现一种或多种复位条件时，Idr校正系统转换到状态804。当没有出现复位条件时，如果Idr需求的减小被确定为是改进时，则Idr校正系统留在状态816。如果没有出现复位条件，并且减小未被确定为是改进，则Idr校正系统转换到状态820。在状态820，Idr校正系统将Idr需求倒退到其前一值并且转换回状态808。
可以以多种形式来实现本公开文件的广义教导。因此，虽然本公开文件包括具体示例，但是本公开文件的真实范围应当不限于此，因为其他修改对于学习了附图、说明书和随后的权利要求的技术人员变得显然。

Claims (20)

1.一种电动机控制系统，包括：
电流控制模块，其基于d轴电流Idr需求来生成电压请求；
切换控制模块，其基于所述电压请求来控制电动机并基于所述电压请求和可用电压的比较来生成电压失调OOV信号；以及
Idr注入模块，其：
基于直流DC总线电压、旋转速度和需求扭矩来生成所述Idr需求；
选择性地将第一调整应用于所述Idr需求；
确认所述第一调整是否导致改进，其中基于(i)所述电动机的测量电流和(ii)所述OOV信号中的至少一个来确认所述改进；以及
基于所述改进是否得到确认来选择性地将第二调整应用于所述Idr需求。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，在所述第一调整之后的所述测量电流小于所述第一调整之前的所述测量电流的情况下，确认所述改进。
3.根据权利要求1所述的系统，其中，在所述第一调整之前的所述OOV信号大于预定限值并且所述第一调整之后的所述OOV信号小于所述第一调整之前的所述OOV信号的情况下，确认所述改进。
4.根据权利要求3所述的系统，其中，在以下各项均为真的情况下确认所述改进：(i)所述第一调整之前的所述OOV信号小于所述预定限值；(ii)所述第一调整之后的所述OOV信号小于预定限值；(iii)所述第一调整之后的所述测量电流小于所述第一调整之前的所述测量电流。
5.根据权利要求1所述的系统，其中：
在确认所述改进的情况下，所述Idr注入模块在与所述第一调整相同的方向应用所述第二调整；以及
在未能确认所述改进的情况下，所述Idr注入模块在与所述第一调整相反的方向应用所述第二调整。
6.根据权利要求5所述的系统，其中在未能确认所述改进的情况下，所述Idr注入模块在应用所述第二调整之前消除所述第一调整。
7.根据权利要求1所述的系统，其中所述Idr注入模块：
确定基本需求；
通过应用所述第一调整和所述第二调整而选择性地修改调整值；以及
通过将所述调整值加到所述基本需求来生成所述Idr需求。
8.根据权利要求7所述的系统，其中所述Idr注入模块根据基于所述DC总线电压、所述旋转速度和所述需求扭矩的查找表来确定所述基本需求，其中所述旋转速度是所述电动机的命令速度。
9.根据权利要求7所述的系统，其中：
在出现复位条件的情况下，所述Idr注入模块将所述调整值复位到零，存储所述旋转速度并存储所述DC总线电压；以及
所述复位条件包括以下情况中的至少一种：
所述OOV信号大于第一预定值；
所述旋转速度与所存储的旋转速度值之差的幅度大于第二预定值；以及
所述DC总线电压与所存储的DC总线电压值之差的幅度大于第三预定值。
10.根据权利要求1所述的系统，其中所述切换控制模块：
在所述电压请求大于基于所述可用电压的上限值的情况下将OOV标记设置为第一值；
在所述电压请求小于所述上限值的情况下将所述OOV标记设置为第二值；以及
基于所述OOV标记的平均值来生成所述OOV信号。
11.一种控制电动机的方法，包括：
基于直流DC总线电压、旋转速度和需求扭矩来生成d轴电流Idr需求；
基于所述Idr需求来生成电压请求；
基于所述电压请求和可用电压的比较来生成电压失调OOV信号；
基于所述电压请求来控制电动机；
选择性地将第一调整应用于所述Idr需求；
确认所述第一调整是否导致了改进，其中基于(i)所述电动机的测量电流和(ii)所述OOV信号中的至少一个来确认所述改进；以及
基于所述改进是否得到确认来选择性地将第二调整应用于所述Idr需求。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，在所述第一调整之后的所述测量电流小于所述第一调整之前的所述测量电流的情况下，确认所述改进。
13.根据权利要求11所述的方法，其中，在所述第一调整之前的所述OOV信号大于预定限值并且所述第一调整之后的所述OOV信号小于所述第一调整之前的所述OOV信号的情况下，确认所述改进。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，在以下各项均为真的情况下确认所述改进：(i)所述第一调整之前的所述OOV信号小于所述预定限值；(ii)所述第一调整之后的所述OOV信号小于预定限值；(iii)所述第一调整之后的所述测量电流小于所述第一调整之前的所述测量电流。
15.根据权利要求11所述的方法，还包括：
在确认所述改进的情况下，在与所述第一调整相同的方向应用所述第二调整；以及
在未能确认所述改进的情况下，在与所述第一调整相反的方向应用所述第二调整。
16.根据权利要求11所述的方法，还包括：
确定基本需求；
通过应用所述第一调整和所述第二调整而选择性地修改调整值；以及
通过将所述调整值加到所述基本需求来生成所述Idr需求。
17.根据权利要求16所述的方法，还包括：根据基于所述DC总线电压、所述旋转速度和所述需求扭矩的查找表来确定所述基本需求，其中所述旋转速度是所述电动机的命令速度。
18.根据权利要求16所述的方法，还包括：
当出现复位条件时，将所述调整值复位到零，存储所述旋转速度并存储所述DC总线电压；以及
其中所述复位条件包括以下情况中的至少一种：
所述OOV信号大于第一预定值；
所述旋转速度与所存储的旋转速度值之差的幅度大于第二预定值；以及
所述DC总线电压与所存储的DC总线电压值之差的幅度大于第三预定值。
19.根据权利要求11所述的方法，还包括：
在所述电压请求大于基于所述可用电压的上限值的情况下将OOV标记设置为第一值；
在所述电压请求小于所述上限值的情况下将所述OOV标记设置为第二值；以及
基于所述OOV标记的平均值来生成所述OOV信号。
20.一种控制电动机的方法，所述方法包括：
根据基于直流DC总线电压、命令速度和需求扭矩的查找表来确定基本需求；
通过将调整值加到所述基本需求来生成d轴电流Idr需求；
基于所述Idr需求来生成电压请求；
在所述电压请求大于上限值的情况下将电压失调OOV标记设置到第一值，其中所述上限值是基于所述DC总线电压的；
在所述电压请求小于所述上限值的情况下将所述OOV标记设置到第二值；
通过平均所述OOV标记来生成OOV信号；
基于所述电压请求来控制电动机；
选择性地将第一调整应用于所述调整值；
确认所述第一调整是否导致了改进，其中在以下情况之一时确认所述改进：
以下两项均为真：(i)所述第一调整之前的所述OOV信号大于预定限值；以及(ii)所述第一调整之后的所述OOV信号小于所述第一调整之前的所述OOV信号；或者
以下三项均为真：(i)所述第一调整之前的所述OOV信号小于所述预定限值；(ii)所述第一调整之后的所述OOV信号小于预定限值；以及(iii)所述第一调整之后的测量电流小于所述第一调整之前的测量电流；
在确认所述改进的情况下，在与所述第一调整相同的方向将第二调整应用于所述调整值；
在未能确认所述改进的情况下，在与所述第一调整相反的方向将第二调整应用于所述调整值；
在出现复位条件的情况下，将所述调整值复位到零，存储所述命令速度，并存储所述DC总线电压，
其中所述复位条件包括以下情况中的至少一种：
所述OOV信号大于第一预定值；
所述命令速度与所存储的命令速度值之差的幅度大于第二预定值；以及
所述DC总线电压与所存储的DC总线电压值之差的幅度大于第三预定值。
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