CN108336939B - 用于使用和控制永磁交流电动机的系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于使用和控制永磁交流电动机的系统和方法。一种用于基于来自三端双向可控硅开关元件的三端双向可控硅开关元件控制的交流电压信号的延迟角来控制永磁交流电动机的速度的系统和方法。连接到三端双向可控硅开关元件的模拟负载使能负载电流并产生信号。第一检测器检测交流电压信号的过零点，并且第二检测器检测三端双向可控硅开关元件的后续接通时刻。速度命令产生器测量过零点与后续接通时刻之间的间隔，并将所述延迟角转换为用于控制电动机的速度的速度命令。模拟负载可以包括具有使得负载电流低于三端双向可控硅开关元件的保持电流额定值的电阻的电阻器，从而在测量所述间隔之后使三端双向可控硅开关元件被关断。

Description

用于使用和控制永磁交流电动机的系统和方法

技术领域

本技术涉及用于使用和控制永磁交流电动机来代替三端双向可控硅开关元件控制(triac-controlled)的PSC电动机的系统和方法。更具体地，实施例涉及一种适配器模块，其用于基于三端双向可控硅开关元件的延迟角产生用于永磁交流电动机的电动机速度命令，同时还通过使三端双向可控硅开关元件导通时间最小化来最小化模拟负载电阻器的温度增加。

背景技术

包括消费电子设备、电器等的电子设备通常使用永久分离电容器(PSC)电动机。例如，许多蒸发冷却器使用PSC电动机来提供空气通风。PSC电动机的电动机速度通常由三端双向可控硅开关元件控制。当三端双向可控硅开关元件的导通角改变时，三端双向可控硅开关元件的输出电压改变，并且电动机的速度改变。三端双向可控硅开关元件的导通角越大，电动机运行越快。因此，通过改变蒸发控制器的用户界面面板上的速度设置，能够将电动机的速度从低速调节到高速。

通过向栅极端子施加控制信号来接通三端双向可控硅开关元件(即，导通电流)。门信号由蒸发控制器中的电路产生。沿着交流(AC)电压信号的每个半周期的时刻(门信号在该处被施加到三端双向可控硅开关元件的栅极端子)使得三端双向可控硅开关元件在该时刻处导通。因此，门信号使用交流电压信号的过零作为基准，以确定三端双向可控硅开关元件交流接通时刻(turn-on instance)。可以通过改变三端双向可控硅开关元件的每半个交流电压信号的延迟角来改变到电动机的交流电压，以便改变电动机的速度。

当门信号被施加到三端双向可控硅开关元件的栅极端子时，三端双向可控硅开关元件导通，并且电流经过三端双向可控硅开关元件流到作为PSC电动机的负载。当流过负载的负载电流(IT)达到三端双向可控硅开关元件的闩锁电流(IL)时，即使在门信号被移除后，IT也保持不变。一旦三端双向可控硅开关元件导通并且门信号被移除，只要IT继续流动并且高于三端双向可控硅开关元件的保持电流(IH)额定值，三端双向可控硅开关元件就继续导通。三端双向可控硅开关元件将继续导通，直到IT下降到低于IH，这发生在正弦交流电压信号的过零处。在正周期和负周期上递减的交流电压信号导致IT逐渐减小并最终下降到IH以下，并且三端双向可控硅开关元件关断。当三端双向可控硅开关元件关断时，没有施加到负载的交流电压和负载消耗的功率，因此不产生热量。

三端双向可控硅开关元件控制的PSC电动机长期以来被用于蒸发冷却器和其它应用中。然而，随着技术的进步和随着永磁交流电动机的发展，使用PSC电动机的限制已变得更加明显。具体地说，永磁交流电动机更有效、更安静、更小，它们的速度可以更精确地被控制，并且它们具有比PSC电动机更好的机械性能。随着对更高效率的需求增加，并且由于使用永磁交流电动机的成本已经降低，因此期望使用永磁交流电动机来代替PSC电动机。然而，永磁交流电动机不能由三端双向可控硅开关驱动。具体地，三端双向可控硅开关元件的变化的导通角不能直接用于控制永磁交流电动机的速度。为了实现可变速度，需要电动机控制器，包括执行转换器和逆变器操作，其中交流输入被转换为直流，并且电动机控制器提供正弦电压以驱动永磁交流电动机。

该背景技术讨论旨在提供与本技术(其不一定是现有技术)相关的信息。

发明内容

本技术的实施例通过提供一种用于使用和控制永磁交流电动机来代替三端双向可控硅开关元件控制的PSC电动机的系统和方法来解决上述和其它问题和限制。所述系统和方法包括适配器模块，其用于基于三端双向可控硅开关元件的延迟角产生用于永磁交流电动机的电动机速度命令，同时通过使三端双向可控硅开关元件导通时间最小化来最小化模拟负载电阻器的温度增加。

在本技术的一个实施例中，提供了一种用于基于来自三端双向可控硅开关元件的三端双向可控硅开关元件控制的交流电压信号的延迟角来控制永磁交流电动机的电动机速度的系统。所述系统可以广泛地包括模拟负载、过零检测器、接通时刻检测器、以及速度命令产生器。所述模拟负载可以连接到所述三端双向可控硅开关元件并且可以使负载电流能够经过所述三端双向可控硅开关流到所述模拟负载，并且可以产生所述三端双向可控硅开关元件控制的交流电压信号。所述过零检测器可以检测来自壁装插座的交流电压信号的过零点。所述接通时刻检测器可以检测所述三端双向可控硅开关元件的后续接通时刻，其中所述接通时刻可以是所述三端双向可控硅开关从非导通变为导通时的时刻。所述速度命令产生器可以测量所述过零点与所述后续接通时刻之间的时间间隔，其中所述时间间隔对应于所述延迟角，将所述延迟角转换为电动机速度命令，并将所述电动机速度命令传送到用于控制所述永磁交流电动机的电动机速度的电动机控制器。

在本技术的另一实施例中，提供了一种用于基于来自三端双向可控硅开关元件的三端双向可控硅开关元件控制的交流电压信号的延迟角来控制永磁交流电动机的电动机速度的方法。所述方法可以广泛地包括以下步骤。模拟负载可以连接到所述三端双向可控硅开关元件，以使负载电流能够经过所述三端双向可控硅开关流到所述模拟负载，并产生所述三端双向可控硅开关元件控制的交流电压信号。可以检测来自壁装插座的交流电压信号的过零点。可以检测所述三端双向可控硅开关元件的后续接通时刻，其中所述接通时刻可以是所述三端双向可控硅开关从非导通变为导通时的时刻。可以测量所述过零点与所述后续接通时刻之间的时间间隔，其中所述时间间隔对应于所述延迟角。所述延迟角可以被转换为电动机速度命令，并且所述电动机速度命令可以被传送到用于控制所述永磁交流电动机的电动机速度的电动机控制器。

前述实施例的各种实施方式可以包括以下附加特征中的任何一个或多个。本技术可以被结合在以永磁交流电动机代替PSC电动机的蒸发冷却器中。将所述延迟角转换为所述电动机速度命令可以基于最小延迟角和相应的最大可选电动机速度以及最大延迟角和相应的最小可选电动机速度。所述速度命令产生器可以由具有定时器的微处理器实现，其中所述定时器可以测量过零信号与所述后续接通时刻之间的时间间隔。所述三端双向可控硅开关元件的接通时刻可表现为所述三端双向可控硅开关元件控制的交流电压信号的每一半上的下降沿或上升沿。

所述模拟负载可以包括串联连接的多个电阻器，并且这些电阻器的电阻可以使负载电流低于所述三端双向可控硅开关元件的保持电流额定值，从而在所述三端双向可控硅开关元件被接通并且所述过零点与所述后续接通时刻之间的时间间隔被测量之后使所述三端双向可控硅开关元件被关断。可以由所述电动机控制器供应隔离的直流电力以为适配器模块供电。直流-直流转换器可以接收隔离的直流电力并且提供直流电力以为所述过零检测器、所述接通时刻检测器、以及所述速度命令产生器供电。通用异步接收器/发送器可以将所述电动机速度命令传送到所述电动机控制器。

本发明内容并非旨在标识本技术的基本特征，并且并非旨在用于限制权利要求的范围。下面更详细地描述本技术的这些和其他方面。

附图说明

下面参照附图详细描述本技术的实施例，其中：

图1是包括本技术的一个实施例的允许使用和控制永磁交流电动机来代替三端双向可控硅开关元件控制的PSC电动机的蒸发冷却器的框图；

图2是包括允许使用和控制永磁交流电动机的适配器模块的一个实施例的图1的蒸发冷却器的部件的框图；

图3是三端双向可控硅开关元件导通角和延迟角的图示；

图4是图2的适配器模块的模拟负载部件的一个实施例的示意图；

图5是当三端双向可控硅开关元件具有最大负载电流时的三端双向可控硅开关输出电压波形；

图6是当三端双向可控硅开关元件具有最小负载电流时的三端双向可控硅开关元件输出电压波形；

图7是当模拟负载具有最大功率耗散时的三端双向可控硅开关元件输出电压波形；

图8是图2的适配器模块的过零检测器部件的示意图；

图9是图2的适配器模块的接通时刻检测器组件的示意图；

图10是当三端双向可控硅开关元件具有最小延迟角时的三端双向可控硅开关操作和过零波形；

图11是当三端双向可控硅开关元件具有最大延迟角时的三端双向可控硅开关操作和过零波形；

图12是延迟角与电动机速度之间的关系的图示；以及

图13是由允许使用和控制永磁交流电动机的图2的适配器模块的实施例执行的步骤的流程图。

附图并非旨在将本技术限于其描绘的具体实施例。附图不一定按比例绘制。

具体实施方式

广义地说，本技术的实施例提供了一种用于使用和控制永磁交流电动机来代替三端双向可控硅开关元件控制的PSC电动机的系统和方法。例如，PSC电动机广泛地用于蒸发冷却器中，但是PSC电动机具有相对低的效率，因此本技术的实施例允许使用更高效率的永磁交流电动机来代替PSC电动机。所述系统和方法包括适配器模块，其用于基于三端双向可控硅开关元件的延迟角产生用于永磁交流电动机的电动机速度命令，同时通过使三端双向可控硅开关元件导通时间最小化来最小化模拟负载电阻器的温度增加。

如图1所示，可用于通过水蒸发来冷却空气的示例性蒸发冷却器(30)可包括包含三端双向可控硅开关元件(34)的蒸发控制器(32)、电动机控制器(36)、永磁交流电动机38)、以及促进使用永磁交流电动机(38)代替更常规的PSC电动机的适配器模块(40)。在工作中，适配器模块(40)从蒸发控制器(32)接收速度控制信号，并且产生用于电动机控制器(36)的速度命令信号，以便以期望的速度驱动永磁交流电动机(38)以获得期望的空气流和室温。适配器模块(40)可以位于电动机控制器壳体(42)的内部，电动机控制器壳体(42)还可以包含电动机控制器(36)。

还参考图2，适配器模块(40)的一个实施例可广泛地包括过零检测器(48)、接通时刻检测器(50)、速度命令产生器(52)、以及模拟负载(54)。在一个实现中，适配器模块(40)的至少一些功能(例如速度命令产生器(52))可以由微处理器(58)实现，所述微处理器(58)具有定时器(60)或具有对定时器(60)的访问(定时器(60)的输入捕获部件可以能够生成中断)、非易失性存储器(62)，并且执行促进或完成与该功能相关联的一些或全部步骤的软件。备选地，可以使用模拟电路来代替微处理器。

广义地，过零检测器(48)检测交流电压信号(例如，来自壁装插座，可能经由蒸发控制器(32))的过零点，并且接通时刻检测器(50)检测所述三端双向可控硅开关元件(34)的后续接通时刻。可以确定所述过零点与所述接通时刻之间的间隔，并且可以将这两个信号之间的间隔转换为延迟角。速度命令产生器(52)使用延迟角来产生驱动电动机(38)的速度命令。来自三端双向可控硅开关元件(34)的示例性三端双向可控硅开关元件控制的交流电压信号(66)如图3所示，其中接通时刻是三端双向可控硅开关元件(34)从非导通变为导通时的时刻。延迟角是从过零点到接通时刻的时间间隔。在三端双向可控硅开关元件(34)接通之后，交流电压可以在交流线路周期的剩余部分(其是三端双向可控硅开关元件(34)的导通角)被施加到负载(54)。

更详细地，来自蒸发控制器(32)的速度控制信号可以是来自三端双向可控硅开关元件(34)的三端双向可控硅开关元件控制的交流电压信号(66)。当(例如从用户接口(44))接收到用于改变电动机(38)的速度的命令时，如果三端双向可控硅开关元件(34)的接通时刻改变，则该信号(66)改变。来自三端双向可控硅开关元件(34)的输出电压可以基于三端双向可控硅开关元件(34)的导通角：导通角越大，三端双向可控硅开关元件控制的交流电压信号(66)的每一半中的电压越高，因此电动机速度越高。可以由来自接通时刻检测器(50)的信号的每个上升沿和下降沿触发输入捕获中断。在中断服务例程中，定时器(60)可以用于测量过零信号与后续接通时刻之间的间隔。定时器计数器可以被编程为当微处理器(58)正在运行时自动增大。在过零信号的上升沿或下降沿，定时器(60)可以被清零和启用。在三端双向可控硅开关元件工作信号的下降沿，定时器计数器值可以由微处理器(58)读取。因此，定时器计数器值反映延迟角的持续时间，并且速度命令值与定时器计数器值成反比。速度命令产生器(52)将延迟角的持续时间转换成电动机速度，并且相应的电动机速度命令可以被发送到电动机控制器(36)。

应当理解，蒸发控制器(32)可以由多个不同供应商中的任何一个来设计，并且不同的蒸发控制器可以具有不同的最小和最大延迟角集合。这两个参数-最小和最大延迟角以及相应的最大和最小可选电动机速度-可以被测量并保存在存储器(62)中。然后，速度命令产生器(52)可以使用所保存的最小和最大延迟角以及相应的最大和最小电动机速度来计算和产生期望的电动机速度命令，从而考虑正在被使用的特定蒸发控制器的设计。

模拟负载(54)可以连接到蒸发控制器(32)的三端双向可控硅开关元件(34)部件的输出端。模拟负载(54)模拟PSC电动机(其已经用永磁交流电动机(38)代替)，以确保三端双向可控硅开关元件(34)的正确工作。如果没有模拟负载(54)，作为来自蒸发控制器(32)的唯一控制信号的三端双向可控硅开关元件控制的交流电压信号(66)将丢失，并且适配器模块(40)将不工作。更详细地，模拟负载(54)用作到三端双向可控硅开关元件(34)的负载，使得当三端双向可控硅开关元件(34)接通时，IT经过三端双向可控硅开关元件(34)到达模拟负载(54)。当施加门信号时，三端双向可控硅开关元件(34)将被锁存。

在一个实现中，如图4所示，模拟负载(54)可以包括串联连接的多个功率等级电阻器(70)。备选地，可以使用基本上任何合适的电阻器、电容器、电感器或其组合和/或其它部件来实现模拟负载。在图4中，“中性”连接到蒸发控制器(32)的中性线；“活动”连接到蒸发控制器(32)的火线；以及“运行”连接到三端双向可控硅开关元件(34)的输出端。在一个实现中，适配器模块(40)的输入电压可以是240V交流。备选地，输入电压可以是基本上任何合适的电压，例如110V交流或220V交流或具有对模拟负载和其它参数的适当改变的另一电压。

可以选择模拟负载电阻器(70)的电阻以使IT能够小于三端双向可控硅开关元件(34)的IH额定值，使得当移除门信号时三端双向可控硅开关元件(34)被关断。接通时刻可以由接通时刻检测器(50)捕获。利用捕获的接通时刻和过零信号，可以产生到电动机控制器(36)以驱动电动机(38)的速度命令。随着三端双向可控硅开关元件(34)在其导通之后立即关断，能够减小施加到模拟负载电阻器(70)的电压，这显著地减少了模拟负载电阻器(70)中产生的功率浪费和热量，从而在使用永磁交流电动机(38)而不是PSC电动机时显著提高蒸发冷却器(30)的效率和可靠性。

在各种实现中，适配器模块(40)还可以包括以下部件中的任何一个或多个。电动机控制器(36)可以由交流输入电源(例如来自壁装插座)供电，并产生隔离的直流电源以为适配器模块(40)供电。由电动机控制器(36)产生的该直流电力可以是+12V直流或基本上任何其它合适的值。电动机控制器(36)上的电源隔离模块(72)可以为适配器模块(40)产生隔离的直流电力。直流-直流转换器(74)可以为检测器(48，50)和速度命令产生器(52)提供直流电力。由直流-直流转换器(74)产生的直流电力可以是+3.3V直流或基本上任何其它合适的值。通信部件(76)可以使用UART通信将电动机速度命令传送到电动机控制器(36)。电动机控制器(36)可以包括光耦合器(例如SFH6156-2T)以为UART通信提供电隔离。备选地，可使用基本上任何其它合适的手段(例如SPI通信，I2C通信，PWM信号或甚至模拟信号)来传输电动机速度命令。反向旋转检测器(78)检测电动机(38)的反向旋转。

如上所述，模拟负载(54)提供导电路径以允许经过三端双向可控硅开关元件(34)的电流大于三端双向可控硅开关元件(34)的IH额定值，使得三端双向可控硅开关元件(34)即使在门信号被移除时也保持导通。然而，利用以这种方式工作的三端双向可控硅开关元件(34)，在模拟负载(54)中可能产生大量的热量，特别是如果蒸发冷却器(30)在夏季持续工作延长的时间段。另外，如果适配器模块(40)位于可能具有有限空间和不良通风的壳体(42)中，则被捕获在壳体(42)内的热量可能导致适配器模块(40)和/或电动机控制器36的可靠性问题。因此，如果允许三端双向可控硅开关元件34导通并保持导通，并且如果在其导通之后经过三端双向可控硅开关元件34的电流保持大于IH，则所产生的热量会带来问题。为了最小化模拟负载(54)中的热量产生，一旦由检测器(48，50)检测到相对于先前交流电压过零点的接通时刻，三端双向可控硅开关元件(34)就可以被强制关断。结果，三端双向可控硅开关元件(34)可以仅在交流线路电压周期的每一半中导通最小量的时间，这有助于最小化能量浪费和热量产生。

更详细地，如果模拟负载电阻器(70)的电阻值太小，则流过三端双向可控硅开关元件(34)的IT将超过IH，并且三端双向可控硅开关元件(34)甚至在门信号被移除之后也将继续导通。例如，如果三端双向可控硅开关元件(34)是BTA16-600B三端双向可控硅开关元件，则保持电流为50mA，并且模拟负载的最大功率耗散为：

P_(模拟负载)＝U_Input*I_(保持电流)

＝240V交流*0.05A＝12W (1)

从等式(1)中，在12W的功率耗散的情况下，模拟负载(54)的温度将相对较高，并且功率作为产生的热量被浪费。为了处理12W功率耗散，可以使用额定用于较高功率的模拟负载电阻器，但是这种电阻器的尺寸对于壳体(42)中可用的有限空间可能太大。因此，为了减小模拟负载(54)的功率耗散，可以增大模拟负载电阻器的值，从而减小IT。当IT小于三端双向可控硅开关元件(34)的IH时，三端双向可控硅开关元件(34)将仅在存在门信号时处于导通状态，因此如果门信号被移除，则三端双向可控硅开关元件(34)将被关断。

当三端双向可控硅开关元件(34)被触发以导通时，如果延迟角改变，则瞬时IT也相应地改变。图5示出了由最大瞬时IT产生的三端双向可控硅开关元件控制器的输出电压。标记为“A”的波形是三端双向可控硅开关控制器的输出电压，波形A的基准是“中性”。波形A也是模拟负载(54)的两点之间的电压波形。标记为“B”的波形是交流输入电压，B的基准是“中性”。标记为“t0”的时刻是三端双向可控硅开关元件(34)被触发的时刻。在图5中，模拟负载(54)两端的最大瞬时电压为358V，相应的最大瞬时IT为：

I_(负载电流)＝U_(运行-中性)/(R_1+R_2+R_3)＝

358V/(5.1KΩ+5.1KΩ+5.1KΩ)＝23.4mA (2)

图6示出了由最小瞬时IT产生的三端双向可控硅开关元件控制器的输出电压。标记为“C”的波形是三端双向可控硅开关控制器的输出电压，波形C的基准是“中性”。波形C也是模拟负载(54)的两点之间的电压波形。标记为“D”的波形是交流输入电压，波形D的基准是“中性”。标记为“t0”的时刻是触发三端双向可控硅开关元件(34)的时刻。在图6中，模拟负载(54)两端的最小瞬时电压为68V，相应的最小瞬时IT为：

I_(负载电流)＝U_(运行-中性)/(R_1+R_2+R_3)＝

68V/(5.1KΩ+5.1KΩ+5.1KΩ)＝4.45mA (3)

当模拟负载(54)的RMS电压达到最大值时，15.3k模拟负载电阻器(54)上的功率耗散将处于最大功率耗散。模拟负载(54)的电压在图7中示出。模拟负载(54)的功率耗散为：

P_(模拟负载)＝(U_(模拟负载)^2)/(R_1+R_2+R_3)＝

〖153.4VRMS〗^2/(5.1KΩ+5.1KΩ+5.1KΩ)＝1.54Watts (4)

根据等式(2)和(3)，可以表明IT总是小于等式(1)中规定的50mA(或0.05A)的IH。因此，当移除门信号时，三端双向可控硅开关元件(34)被关断。因此，通过适当选择模拟负载(54)的电阻，三端双向可控硅开关元件(34)能够在其被接通之后被强制关断。因此，模拟负载电阻器70显著降低否则将产生的热量，并且具有相对小的瓦数和尺寸，并且小尺寸允许它们更容易地装配在壳体42内部。此外，较少产生的热量导致适配器模块(40)和电动机控制器(36)的较低的环境温度，这能够提高可靠性。

应当理解，适配器模块(40)足够灵活以与由不同供应商构建的蒸发控制器中的多种不同三端双向可控硅开关一起工作。如果使用不同的三端双向可控硅开关元件，则模拟负载(54)，特别是电阻器(70)的电阻也可以根据特定三端双向可控硅开关元件的IH而改变。

参考图8，示出了过零检测器(48)的一种可能的实现，过零检测器(48)用于将240V交流输入电压转换为脉冲，以及用于将得到的信号传输到微处理器(58)的输入捕获引脚。参考图9，示出了接通时刻检测器(50)的一种可能的实现，接通时刻检测器(50)用于将三端双向可控硅开关元件控制的交流电压信号(66)转换为脉冲，并且将所得到的信号传输到微处理器(58)的输入捕获引脚。两个检测器(48，50)可以包括交流和直流部分。连接到微处理器(58)的电路的直流部分可以使用光耦合器与交流部分隔离，以便增强适配器模块(40)与蒸发控制器(32)之间的安全操作。

产生延迟角的示例性方法可以基本上如下进行。参考图10，示出当延迟角为最小时的过零和接通信号。三端双向可控硅开关元件控制的交流电压波形被标记为“E”，并在蒸发控制器(32)上的“运行”和“活动”点之间被测量。通过将作为交流线电压的波形E的信号转换为微处理器可接受的低电平电压而从波形E导出标记为“F”的波形。波形F包含用于测量延迟角的信息。标记为“G”的波形是“活动”与“中性”之间的交流输入电压。标记为“H”的波形是从交流输入电压转换为微处理器(58)可接受的低电平电压的脉冲。

在第一步骤中，接受过零和接通信号的微处理器引脚在微处理器(58)的上电初始化期间被配置为输入捕获引脚。可能在过零信号的上升沿和下降沿产生中断。类似地，可以在导通信号上发生的上升沿和下降沿产生中断。

在第二步骤中，当可以产生过零中断(无论其是下降沿还是上升沿)时，将过零标志变量设置为“真”，以便引起接通信号引脚上的启用中断，并且重置定时器计数器，定时器计数器可以用于测量接通时刻与先前过零之间的间隔。只要过零标志变量值为“真”，微处理器(58)就捕获三端双向可控硅开关元件工作信号的第一上升沿，并且将另一个标志设置为“真”以指示已检测到上升沿，并且改变接通信号引脚上的输入捕获中断以响应检测下降沿。微处理器(58)等待检测三端双向可控硅开关元件工作信号的下降沿。当检测到下降沿时，可以读取计数器值。基于图10所示的脉冲宽度A1和B1相对于先前过零点的时间间隔，在微处理器上运行的软件确定有效延迟角。A1是从t1到t2的持续时间，而B1是从t3到t4的持续时间。

在第三步骤中，可以基于以下标准来确定延迟角信息的有效性。A1和B1必须小于8ms。如果A1或B1大于8ms，则其被认为是三端双向可控硅开关元件关断信号。如果计数器值小于包括0的特定最小值，则其被认为是故障信号。如果不满足前两个标准，则指示有效的延迟角。微处理器(58)比较A1和B1的间隔并取较小的值。在图10中，A1是正确的延迟角。对于三端双向可控硅开关元件关断信号，持续时间不限于8ms。对于不同类型的三端双向可控硅开关元件和交流输入电压的频率，持续时间可以相应地改变。

在第四步骤中，只要电动机(38)正在运行，就连续地重复步骤2和3。有效延迟角读数被保存在微处理器存储器(62)中，并且可以计算这些读数的平均值以确保稳定且平滑的延迟角。

在第五步骤中，使用参数将延迟角转换成速度信息。结果示于图12中，并且在该曲线中反映的延迟角和电动机速度之间的关系可以用于产生电动机速度命令。图12所示的示例性曲线仅用于说明目的。

在第六步骤中，电动机速度命令可以被发送到电动机控制器(36)。图11中示出当延迟角处于最大值时的三端双向可控硅开关元件工作波形和过零信号。三端双向可控硅开关元件控制的交流电压波形被标记为“I”，并在蒸发控制器(32)上的“运行”和“活动”点之间被测量。通过将作为交流线电压的波形I的信号转换为微处理器(58)可接受的低电平电压，从波形I导出标记为“J”的波形。该信号包含延迟角信息。标记为“K”的波形是“活动”与“中性”之间的交流输入电压。标记为“L”的波形是从交流输入电压转换为微处理器(58)可接受的低电平电压的脉冲。

参考图13，示出了概述包括由适配器模块(40)执行的步骤中的至少一些步骤的方法130的一个实施例的高级流程图。广泛地，模拟负载(54)可以被连接到三端双向可控硅开关元件(34)，以使IT能够经过三端双向可控硅开关元件(34)流到模拟负载(54)，并产生三端双向可控硅开关元件控制的交流电压信号(66)，如132中所示。模拟负载(54)可以包括串联连接的多个电阻器(70)，并且可以选择这些电阻器(70)的电阻以使IT低于三端双向可控硅开关元件(34)的IH额定值，从而在三端双向可控硅开关元件(34)导通之后导致三端双向可控硅开关元件(34)关断，并且测量过零点与后续接通时刻之间的时间间隔。

可以检测通过过零检测器(48)的交流电压信号的过零点，如134中所示。可以检测三端双向可控硅开关元件(34)的后续接通时刻，如136中所示。可以确定过零点与后续接通时刻之间的时间间隔，其中该时间间隔对应于延迟角，如138中所示。延迟角可以被转换为电动机速度命令，如140中所示。将延迟角转换为电动机速度命令可以基于最小延迟角和相应的最大可选电动机速度以及最大延迟角和相应的最小可选电动机速度。然后，可以将电动机速度命令传送到电动机控制器(36)，以便控制永磁交流电动机(38)的电动机速度，如142中所示。测量时间间隔、确定电动机速度命令、以及传送电动机速度命令的步骤可以由具有定时器(60)的微处理器(58)执行。具体地说，可以由定时器(60)测量过零信号与后续接通时刻之间的时间间隔。

本技术的实施例的前述描述旨在足够详细地描述本发明的各方面，以使本领域的普通技术人员能够实践本发明。可以利用其他实施例，并且可以在不脱离权利要求的范围的情况下进行改变。因此，前面的描述不是限制性的。本技术的范围仅由所附权利要求以及这些权利要求所赋予的等同物的全部范围来限定。

在本说明书中对“实施例”和“实现”的单独引用不一定指的是相同或不同的实施例或实现，并且除非另有说明，否则不是相互排斥的。具体地，在一个实施例或实现中描述的特征、结构、动作等可以或可以不包括在其他实施例或实现中。此外，如本文所使用的，术语模块、控制模块、控制器等可以指专用集成电路(ASIC)、电子电路、处理器(共享的、专用的、或组)和存储器(它们执行一个或多个软件或固件程序)、组合逻辑电路和/或提供所描述的功能的其他合适的部件。

已经如此描述了本发明的一个或多个实施例，要求保护的新颖且期望由专利证书保护的内容包括在下文中。

Claims (19)

1.一种用于基于来自三端双向可控硅开关元件(34)的三端双向可控硅开关元件控制的交流电压信号(66)的延迟角来控制永磁交流电动机(38)的电动机速度的系统，所述系统包括：

模拟负载(54)，其被配置为连接到所述三端双向可控硅开关元件(34)并且使得负载电流能够经过所述三端双向可控硅开关元件(34)流到所述模拟负载(54)并产生所述三端双向可控硅开关元件控制的交流电压信号(66)；

过零检测器(48)，其被配置为检测来自壁装插座的交流电压信号的过零点；

接通时刻检测器(50)，其被配置为检测所述三端双向可控硅开关元件(34)的后续接通时刻，其中所述接通时刻是所述三端双向可控硅开关元件(34)从非导通变为导通时的时刻；以及

速度命令产生器(52)，其被配置为：

测量所述过零点与所述后续接通时刻之间的时间间隔，其中所述时间间隔对应于所述延迟角，

将所述延迟角转换为电动机速度命令，以及

将所述电动机速度命令传送到用于控制所述永磁交流电动机(38)的电动机速度的电动机控制器(36)。

2.根据权利要求1所述的系统，其中所述系统被结合在以永磁交流电动机代替PSC电动机的蒸发冷却器中。

3.根据权利要求1所述的系统，其中将所述延迟角转换为所述电动机速度命令是基于最小延迟角和相应的最大可选电动机速度以及最大延迟角和相应的最小可选电动机速度。

4.根据权利要求1所述的系统，其中所述速度命令产生器(52)由具有定时器(60)的微处理器(58)实现，其中所述定时器(60)被配置为测量过零信号与所述后续接通时刻之间的时间间隔。

5.根据权利要求1所述的系统，其中所述三端双向可控硅开关元件(34)的所述接通时刻表现为所述三端双向可控硅开关元件控制的交流电压信号(66)的每一半上的下降沿或上升沿。

6.根据权利要求1所述的系统，其中所述模拟负载(54)包括串联连接的多个电阻器(70)。

7.根据权利要求6所述的系统，其中所述多个电阻器(70)使负载电流低于所述三端双向可控硅开关元件(34)的保持电流额定值，从而在所述三端双向可控硅开关元件(34)被接通并且所述过零点与所述后续接通时刻之间的时间间隔被测量之后使所述三端双向可控硅开关元件(34)被关断。

8.根据权利要求1所述的系统，还包括从所述电动机控制器(36)供应的隔离直流电力。

9.根据权利要求1所述的系统，还包括直流-直流转换器(74)，所述直流-直流转换器(74)被配置为提供用于为所述过零检测器(48)、所述接通时刻检测器(50)、以及所述速度命令产生器(52)供电的直流电力。

10.根据权利要求1所述的系统，还包括通用异步接收器/发送器(76)，所述通用异步接收器/发送器(76)被配置为将所述电动机速度命令传送到所述电动机控制器(36)。

11.一种用于基于来自三端双向可控硅开关元件(34)的三端双向可控硅开关元件控制的交流电压信号(66)的延迟角来控制永磁交流电动机(38)的电动机速度的系统，所述系统包括：

模拟负载(54)，其包括串联连接的多个电阻器(70)，并且被配置为连接到所述三端双向可控硅开关元件(34)并且使得负载电流能够经过所述三端双向可控硅开关元件(34)流到所述模拟负载(54)并产生所述三端双向可控硅开关元件控制的交流电压信号(66)；

过零检测器(48)，其被配置为检测来自壁装插座的交流电压信号的过零点；

接通时刻检测器(50)，其被配置为检测所述三端双向可控硅开关元件(34)的后续接通时刻，其中所述接通时刻是所述三端双向可控硅开关元件(34)从非导通变为导通时的时刻；以及

速度命令产生器(52)，其包括：

定时器，其被配置为测量所述过零点与所述后续接通时刻之间的时间间隔，其中所述时间间隔对应于所述延迟角，

微处理器，其被配置为基于最小延迟角和相应的最大可选电动机速度以及最大延迟角和相应的最小可选电动机速度将所述延迟角转换为电动机速度命令，以及

通用异步接收器/发送器，其被配置为将所述电动机速度命令传送到用于控制所述永磁交流电动机(38)的电动机速度的电动机控制器(36)。

12.根据权利要求11所述的系统，其中所述系统被结合在以永磁交流电动机代替PSC电动机的蒸发冷却器中。

13.根据权利要求11所述的系统，其中所述多个电阻器(70)使负载电流低于所述三端双向可控硅开关元件(34)的保持电流额定值，从而在所述三端双向可控硅开关元件(34)被接通并且所述过零点与所述后续接通时刻之间的时间间隔被测量之后使所述三端双向可控硅开关元件(34)被关断。

14.一种基于来自三端双向可控硅开关元件(34)的三端双向可控硅开关元件控制的交流电压信号(66)的延迟角来控制永磁交流电动机(38)的电动机速度的方法，所述方法包括：

模拟连接到所述三端双向可控硅开关元件(34)的模拟负载(54)，以使负载电流能够经过所述三端双向可控硅开关元件(34)流到模拟负载(54)并产生所述三端双向可控硅开关元件控制的交流电压信号(66)；

检测来自壁装插座的交流电压信号的过零点；

检测所述三端双向可控硅开关元件(34)的后续接通时刻，其中所述接通时刻是所述三端双向可控硅开关元件(34)从非导通变为导通时的时刻；

测量所述过零点与所述后续接通时刻之间的时间间隔，其中所述时间间隔对应于所述延迟角；

将所述延迟角转换为电动机速度命令；以及

将所述电动机速度命令传送到用于控制所述永磁交流电动机(38)的电动机速度的电动机控制器(36)。

15.根据权利要求14所述的方法，其中所述方法在以永磁交流电动机代替PSC电动机的蒸发冷却器中实现。

16.根据权利要求14所述的方法，其中将所述延迟角转换为所述电动机速度命令是基于最小延迟角和相应的最大可选电动机速度以及最大延迟角和相应的最小可选电动机速度。

17.根据权利要求14所述的方法，其中测量所述时间间隔、确定所述电动机速度命令、以及传送所述电动机速度命令由具有定时器(60)的微处理器(58)执行，其中由所述定时器(60)测量过零信号与所述后续接通时刻之间的时间间隔。

18.根据权利要求14所述的方法，其中所述模拟负载(54)包括串联连接的多个电阻器(70)。

19.根据权利要求18所述的方法，其中所述多个电阻器(70)使负载电流低于所述三端双向可控硅开关元件(34)的保持电流额定值，从而在所述三端双向可控硅开关元件(34)被接通并且所述过零点与所述后续接通时刻之间的时间间隔被测量之后使所述三端双向可控硅开关元件(34)被关断。

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