KR101591268B1 - 에너지 절감을 최대화시키기 위한 모터 제어기 시스템 및 방법 - Google Patents

에너지 절감을 최대화시키기 위한 모터 제어기 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

모든 로드마다 AC 유도 모터(3)에서 에너지 절감을 최대화하기 위한 모터 제어기(4) 및방법이 개시되며, 여기서 상기 모터는 제어 라인(6)을 설정하기 위해 둘 이상의 포인트들에서 캘리브레이션되며, 상기 제어 라인은 이후 모터 제어기의 비-휘발성 메모리(30)로 프로그래밍된다. DSP-기반 폐-루프 모터 제어기는 상기 제어 라인을 따라 임의의 로드에서 모터를 동작시키는데 필요한 최소 전압에 도달하도록 파이어링 각/듀티 사이클들(23), 전압(37), 전류(9) 및 위상 각들과 같은 모터의 모터 파라미터들을 관측한다. 모터 제어기는 최대 에너지 절감이 펄스폭 제어 변조를 통해 전압을 감소시킴으로써 달성되도록, 계산된 타겟 제어 포인트에서 모터를 계속 동작시키도록 폐쇄-회로 제어를 수행한다.

Description

에너지 절감을 최대화시키기 위한 모터 제어기 시스템 및 방법{MOTOR CONTROLLER SYSTEM AND METHOD FOR MAXIMIZING ENERGY SAVINGS}
본 발명은 모든 로드마다 AC 유도 모터들에서의 에너지 절감을 최대화하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이고, 더 구체적으로는 모터들의 가장 효율적인 동작 특성들을 결정하기 위해 제어 라인들을 캘리브레이션(calibrate)하는 디지털 신호 프로세서를 사용하는 시스템 및 방법에 관한 것이다.
본 발명은 출원 번호가 60/933,706이고, 출원일이 2007년 9월 14일인 미국 가출원 및 출원 번호가 61/135,402이고, 출원일이 2008년 7월 21일인 미국 가출원의 우선권을 주장한다.
모터의 제어 라인을 사용하는 에너지 절감 모터와 관련된 종래 시스템들 및 방법들에서, 고정 위상 각 및/또는 고정 전류 인자 제어가 제어 라인들을 결정하기 위해 사용되었다. 이는 제어 라인들이 수평이며, 모터 제어기들이 에너지 절감을 최대화하기 위해 모든 로드마다 특정한 캘리브레이션된(calibrate) 동작 포인트를 제어할 수 없었음을 의미했다.
따라서, 모든 로드마다 특정한 캘리브레이션된 동작 포인트에 대해 모터를 제어하는 AC 유도 모터들을 위한 방법 및 시스템에 대한 필요성이 존재한다. 모든 로드들에 걸쳐 취해진 동작 포인트들은 제어 라인 및 제어 커브를 정의할 것이다. 또한, 모터가 슬리핑(slip)하기 시작하는 시점 및 막 중지하려는 시점을 인지하여 모든 로드마다 에너지 절감을 최대화하기 위해 캘리브레이션된 제어 라인을 결정하는 정보를 사용할 수 있는 AC 유도 모터들을 위한 방법 및 시스템에 대한 필요성이 존재한다.
관련된 종래 기술 특허들은 다음 참조들을 포함한다.
특허/출원번호 발명자 발행/공개날짜
Figure 112010023453710-pct00001
본 발명의 주요 목적은 모든 로드마다 AC 유도 모터들에서의 에너지 절감을 최대화하는 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 모터가 슬리핑을 시작하는 시점 및 모터가 거의 중지하는 시점을 인지하는 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 추가적인 목적은 모든 로드마다 특정한 캘리브레이션된 동작점들에 대해 모터를 제어하는 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 AC 유도 모터들의 동작 특성들을 관측할 수 있는 모터 제어기를 제공하는 것이다.
본 발명의 추가적인 목적은 AC 유도 모터가 실행중이며 폐쇄 회로 제어 하에 있을 때 RMS 모터 전압을 정정할 수 있는 모터 제어기를 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 실시간으로 AC 유도 모터의 로드에서의 변경들에 응답할 수 있는 모터 제어기를 제공하는 것이다.
본 발명은 모든 로드마다 모터에서의 에너지 절감을 최대화하기 위한 모터 제어기 시스템 및 방법을 제공함으로써 전술된 또는 다른 목적들을 달성하며, 여기서 모터는 하나 이상의 부하점들에서 캘리브레이션되고, 제어 라인 또는 커브를 설정하며, 상기 제어 라인 또는 커브는 이후 모터 제어기의 비-휘발성 메모리로 프로그래밍 된다. 모터 제어기의 폐쇄 회로 아키텍쳐의 일부분인 디지털 신호 프로세서(DSP)는 예를 들어 전류, 위상 각들 및 모터 전압과 같은 모터 파라미터들을 관측하는 능력을 가진다. 이러한 DSP 기반 모터 제어기는 반-자동 캘리브레이션 프로시저의 일부분으로서 개방-루프 모드에서 파이어링 각/듀티 사이클을 추가로 제어할 수 있다. 정상 동작에서, DSP 기반 모터 제어기는, 최대 에너지 절감이 실현될 수 있도록, 계산된 타겟 제어점들에서 모터를 계속 동작시키도록 폐쇄-회로 제어를 수행한다. 여기서 설명된 방법은 단일 위상 및 3상 모터들에 대해 균일하게 작용한다.
본 발명의 바람직한 구현은 아날로그-디지털 변환기들을 사용함으로써 이산 시점들에서 모터의 전류 및 전압을 샘플링하기 위한 DSP를 사용한다. 이들 신호들 중, DSP는 RMS 모터 전압, RMS 전류 및 위상 각을 포함하는 키 모터 파라미터를 계산할 수 있다. 또한, DSP 기반 모터 제어기는 RMS 모터 전압을 정교하게 제어하기 위해 타이머들 및 펄스폭 변조(PWM) 기법들을 사용할 수 있다. 통상적으로, PWM은 TRIAC들, SCR들, IGBT들 및 MOSFET들과 같은 전력 제어 디바이스들을 사용함으로써 달성될 수 있다.
본 발명에 대한 전술된 및 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 본 발명의 예시적인 실시예들이 설명되고 도시되는 도면들과 관련한 후속 상세 설명들을 읽을 시에 당업자에게 훨씬 더 자명해질 것이다.
후속하는 상세한 설명에서, 첨부 도면들에 대한 참조가 이루어진다.
도 1은 하드웨어 입력들 및 출력들을 도시하는 본 발명의 하드웨어 입력들 및 출력들을 가지는 디지털 신호 프로세서(DSP)의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 DSP-기반 모터 제어기의 블록도이다.
도 3은 본 발명의 위상 로테이션 검출 방법을 도시하는 다이어그램이다.
도 4는 본 발명의 위상 로테이션 검출 방법을 도시하는 흐름도이다.
도 5는 포지티브 위상 로테이션에 대한 전력 제어 디바이스 출력들을 도시하는 그래프이다.
도 6은 네거티브 위상 로테이션에 대한 전력 제어 디바이스 출력들을 도시하는 그래프이다.
도 7은 윈도우 비교기의 블록도이다.
도 8은 윈도우 비교기의 회로도이다.
도 9는 전류 파형 및 영-교차 신호의 그래프이다.
도 10은 가상 뉴트럴 회로의 회로도이다.
도 11은 단일 위상 애플리케이션들에 대한 전력 제어 디바이스 출력들을 도시하는 그래프이다.
도 12는 본 발명의 3-차원 제어 라인을 도시하는 3-차원 그래프이다.
도 13은 1개 평면으로 사영된(projected) 제어 라인을 도시하는 3차원 그래프이다.
도 14는 2-차원으로 플로팅된 제어 라인을 도시하는 그래프이다.
도 15는 반-자동 캘리브레인션에서 파이어링 각/듀티 사이클의 스위핑을 도시하는 그래프이다.
도 16은 파이어링 각/듀티 사이클의 지시된(directed) 스위프를 도시하는 그래프이다.
도 17은 플로팅된(plotted) 반-자동 캘리브레이션 데이터를 도시하는 그래프이다.
도 18은 플로팅된 반-자동 캘리브레이션 데이터를 도시하는 그래프이다.
도 19는 플로팅된 반-자동 캘리브레이션 데이터를 도시하는 그래프이다.
도 20은 반-자동 하이(high) 레벨 캘리브레이션의 흐름도이다.
도 21은 반-자동 하이 레벨 캘리브레이션의 흐름도이다.
도 22는 수동 캘리브레이션의 흐름도이다.
도 23은 고정된 전압 클램프의 흐름도이다.
도 24는 RMS 모터 전압 클램프를 도시하는 그래프이다.
도 25는 RMS 모터 전압 클램프를 도시하는 그래프이다.
도 26은 중지 완화 기법의 흐름도이다.
도 27은 중지 완화 기법을 도시하는 그래프이다.
도 1을 참조하면, 본 발명
의 디지털 신호 프로세서(DSP)(1) 및 하드웨어 입력들 및 출력들의 블록도가 도시된다. DSP(1)는 모터의 동작 특성들을 관측하고, 실행중이며 폐쇄 회로 제어 하에 있는 제곱근 평균(RMS) 전압을 정정할 수 있다. 하드웨어 입력들(2)은 위상 영 교차 입력들(36), 위상 라인 전압(37), 위상 모터 전압(38) 및 전류(9)를 포착하고 프로세싱을 위해 DSP(1)를 통과시키고 이후 전력 제어 디바이스 출력들(14)을 통해 전력 제어 디바이스들로 전달한다.
이제 도 2를 참조하면, 본 발명의 DSP-기반 모터 제어기(4)의 시스템 및 방법의 블록도가 도시된다. 먼저, 모터 제어기(4)는 영-교차 입력들(36)을 포착하기 위해 각각의 위상 A,B 및 C의 전압들(37)을 판독한다. 이 포인트에서, 전압(13) 및 전류(9)는 변환기들(62)을 사용하여 아날로그에서 디지털로 변환될 수 있다. 다음으로, 각각의 위상에 대한 모터 위상 각의 계산들(63)은 관측된 위상 각(5)을 획득하도록 계산된다. 다음으로, 사전 프로그래밍된 제어 라인(6)으로부터 유도되었던 타겟 위상 각(10)이 관측된 위상 각(5)과 비교된다. 타겟 위상 각(10) 및 관측된 위상 각(5) 간의 차는 비례적, 적분, 및 미분 컴포넌트들을 가지는 비례적 적분 미분(PID) 제어기(12)라고 불리는 디지털 필터에 의해 처리되는 결과적인 위상 에러 신호(11)를 획득한다. PID 제어기(12)로부터의 출력은 모터(3)에 대한 새로운 제어 전압(13)이며, 이는, 최대 에너지 절감을 위해 각각의 위상에 대한 라인 전압들(50)에 공급된 RMS 모터 전압(13)의 전력 제어 디바이스 출력들(14)을 획득하기 위해, 예를 들어, TRIAC들, SCR들, IGBT들 또는 MOSFET들과 같은 전력 제어 디바이스들(33)의 사용을 통해 획득될 수 있다.
이러한 폐쇄 루프 시스템에서, 모터(3)의 각각의 위상에 대한 전압(13) 및 전류는 계속 모니터링된다. 모터 제어기(4)는 모터 상에 있는 로드에 대응하는 캘리브레이션된 제어 라인(6) 상의 포인트로 상기 관측된 위상 각(5)을 드라이빙할 것이다. 이 포인트에서, 최대 에너지 절감이 실현될 것인데 왜냐하면 제어 라인(6)이 모터(3)로부터 알려진 캘리브레이션 데이터에 기초하기 때문이다. 모터 제어기(4)는 마치 당업자가 수동으로 전압(13)을 세팅한 것처럼 모터(3)를 제어할 수 있다. 그 차이는 DSP(1)가 실시간으로 로드에서의 변경들에 동적으로 응답할 수 있으며 서클 단위로 이들 조정들을 할 수 있다는 점이다.
이제 도 3을 참조하면, 3-상 시스템에서, 모터 제어기(4)는 위상 로테이션을 자동으로 결정하기 위해 사용된다. 라인 전압들에 대한 영-교차 검출기들은 위상 A 라인 전압 영 교차들(15) 및 위상 B 라인 전압 영교차들(16) 간의 각에 대한 정확한 측정을 제공한다. 포지티브 위상 로테이션(18)에 대해, 각은 일반적으로 120°이고, 네거티브 위상 로테이션(19)에 대해, 각은 일반적으로 60°이다.
도 4를 참조하면, 위상 로테이션 검출을 위한 흐름도가 도시된다. 전력-온-리셋(POR)(20) 이후, 모터 제어기(4)가 포지티브 위상 로테이션(18) 및 네거티브 위상 로테이션(19)을 결정하는 것이 쉬워진다. 먼저, 위상 A 라인 전압 영교차들로부터 위상 B 라인 전압 영교차들(39)까지의 시간이 측정된다. 다음으로, 상기 시간이 90도 보다 큰지 아니면 작은지에 대해 결정된다(40). 만약 상기 시간이 90도보다 큰 경우, 이는 ACB 로테이션(42)이다. 만약 상기 시간이 90도보다 작은 경우, 이는 ABC 로테이션(41)이다. 본 발명의 모터 제어기(4)는 동일한 베이직 소프트웨어 및 하드웨어 아키텍처를 사용하여 3상 또는 단일 위상 모터들을 제어할 수 있다. 3상의 경우, 위상 로테이션에 따라, 모터 제어기(4)는 전력 제어 디바이스 출력들(14)을 드라이빙할 수 있다.
이제 포지티브 드라이브 로테이션에 대한 전력 제어 디바이스 출력들을 도시하는 도 5를 참조하면, 모터 제어기는 타원(22a)로 표시되는 바와 같이 위상 A 라인 전압 영교차(15) 턴-온 시간 동안 위상 A 전력 제어 디바이스 출력들(14) 및 위상 B 전력 제어 디바이스 출력들(14)을 함께 드라이빙할 수 있다. 유사하게, 모터 제어기는 타원(22b)으로 표시되는 바와 같이 위상 B 턴-온 시간동안 위상 B(16) 및 위상 C 전력 제어 디바이스 출력들(14)을 함께 드라이빙하는 전력 제어 디바이스들을 드라이빙한다. 마지막으로, 모터 제어기(4)는 타원(22c)으로 표시되는 바와 같이 위상 C 전력 제어 디바이스 출력(14) 턴-온 시간 동안 위상 C(17) 및 위상 A 전력 제어 디바이스 출력들(14)을 함께 드라이빙한다. 도 5 및 6에 도시된 예들은 90°의 파이어링 각/듀티 사이클(23)을 도시함을 주목하라.
이제 네거티브 위상 로테이션에 대한 TRIAC 드라이브 출력들을 도시하는 도 6을 참조하면, 모터 제어기(4)는 타원(22c)로 표시되는 바와 같이 위상 A 라인 전압 영교차(15) 턴온 시간 동안 위상 A 전력 제어 디바이스 출력들(14) 및 위상 C 전력 제어 디바이스 출력들(14)을 드라이빙한다. 유사하게, 모터 제어기(4)는 타원(22a)로 표시되는 바와 같이, 위상 B 라인 전압 영교차(16) 턴-온 시간동안 위상 B(16) 및 위상 A 전력 제어 디바이스 출력들(14)을 함께 드라이빙한다. 마지막으로, 모터 제어기는 타원(22b)로 표시되는 바와 같이, 위상 C 라인 전압 영교차(17) 턴-온 시간동안 위상 C 전력 제어 디바이스 출력들(14) 및 위상 B 전력 제어 디바이스 출력들(14)을 함께 드라이빙한다.
이제 도 7을 참조하면, 윈도우 비교기의 블록도가 도시된다. 본 발명의 DSP 기반 모터 제어기는 전류 파형의 포지티브 하프 및 네거티브 하프 모두의 영교차들을 검출하기 위해 윈도우 비교기(88)를 사용한다. RMS 모터 전압이 모터 제어기에 의해 감소되는 경우, 하프 사이클들 모두의 상당 부분동안 전류가 0이므로 전류 파형의 영교차들을 검출하는 것이 어렵다. 우선, 모터 전류가 제공되고(89), 포지티브 전압이 포지티브 하프 사이클 동안 레퍼런스로서 제공되고(90), 네거티브 전압이 레퍼런스로서 제공된다(91). 다음으로, 전류, 포지티브 전압 및 네거티브 전압이 2개의 비교기들(92)에 제공되고, 이후, 컴포지트 영교차 디지털 신호(94)를 생성하기 위해 연산(OR) 게이트(93)를 통과한다.
도 8에 추가로 예시되는 바와 같이, 윈도우 비교기(88)의 회로도가 도시된다. 모터 전류가 제공되고(89), 포지티브 전압이 포지티브 하프 사이클 동안 레퍼런스로서 제공되고(90), 네거티브 전압이 레퍼런스로서 제공된다(91). 다음으로, 포지티브 전압 및 네거티브 전압으로서 표현되는 전류는 2개의 비교기들(92)에 의해 처리되며, 이후 컴포지트 영-교차 디지털 신호(94)를 생성하기 위해 OR 게이트(93)로 전달된다.
또한, 도 9는 전류 파형(95), 포지티브 전압 하프 사이클(96), 네거티브 전압 하프 사이클(97) 및 OR 기능(98)의 그래프를 도시한다.
이제 도 10을 참고하면, 가상 뉴트럴 회로의 회로도가 도시된다. 가상 뉴트럴 회로는 3상 전력이 델타 모드에서만 사용가능하고 레퍼런스로서 사용하기 위해 제공되는 어떠한 뉴트럴 포인트도 존재하지 않는 상황들에서, 레퍼런스로서 사용될 수 있다. 가상 뉴트럴 회로는 3개의 차동-대-단일 종단 증폭기들(77)을 포함한다. 위상 대 위상 전압들이 높기 때문에, 입력 저항들(78)은 피드백 저항들(80) 및 접지 레퍼런스 저항들(81)과 함께 적절한 감쇠기(79)를 형성하는데 사용된다. 위상 손실에 대한 위험이 존재하기 때문에, 보호 다이오드들(82)은 차동-대-단일 종단 증폭기들(77)을 보호하는데 사용된다. 차동-대-단일-종단 증폭기들(77)은 피드백 저항(80)과 함께 DC 블로킹들 커패시터들(84) 및 합산 저항들(85)을 통해 가산 증폭기(83)에 커플링된다. 가산 증폭기(83)의 출력은 증폭기(27)에 의해 커지고 그 결과 뉴트럴 전위인 로우 임피던스 출력을 제공한다. 추가 저항들은 서플라이 레일(supply rail)을 분할하여 그 결과 가산 증폭기(83)가 교번적인 포지티브 및 네거티브 신호들을 처리할 수 있게 한다. 교번적인 연결은 뉴트럴(86)이 교번적인 뉴트럴 연결(87)을 위한 점퍼 블록과 함께 사용가능한 경우 사용가능하다.
이제 단일-위상 애플리케이션에 대한 전력 제어 디바이스 출력(14)을 도시하는 도 11을 참조하면, 위상 A에 대한 출력(14)은 전압 영-교차 입력(15)으로부터 유도된 전력 제어 디바이스 출력(14)에 기초하여 각각의 하프-사이클에 대해 턴온된다. 위상 B 라인 전압 영교차들 및 위상 C 라인 전압 영교차들에 대한 전력 제어 디바이스 출력(14)은 DSP(1)에서 디스에이블되고, 하드웨어가 존재하지 않을 수도 있다. 전력 제어 디바이스 출력들(14)은 그들이 3-상 경우였을 때처럼 페어링(pair)되지는 않는다.
이제 도 12를 참조하면 y-축 상에서 관측된 위상 각(5)에 의해 바운딩되는 모터의 모터 동작 공간에 대한 3-차원 제어 라인이 예시된다. 전압에서의 감소를 도시하는 제어된 파이어링 각/듀티 사이클(23)은 x-축 상에 도시되고 모터에 대한 퍼센트 로드(24)는 z-축 사에 도시된다. 모든 모터가 그들의 동작 공간 내에서 파라미터적인 제어 라인(25)을 따라 동작한다. 예를 들어, 주어진 모터가 50% 로딩되고 파이어링 각/듀티 사이클(23)이 100°로 세팅되는 경우, 대략 55°의 위상 각(5)이 관측된다.
도 12에 도시된 파라미터적인 제어 라인(25)은 상단 좌측 코너의 로딩된 케이스(44)로부터 하단 우측 코너의 로딩되지 않은 케이스(45)까지를 범위로 하는 5개의 파라미터적 동작점들(26)에 의해 정의된다. 또한, 파라미터적 제어 라인(25)은 특정한 의미를 가지는데 왜냐하면 그것은 모터가 가능한 최소 에너지를 사용하고 있는 라인이기 때문이다. 만약 파이어링 각/듀티 사이클(23)이 증가하고 모터 전압(13)이 감소하는 경우, 모터는 느려지며 가능하게는 중지할 것이다. 모터(3) 상의 로드가 증가하는 경우 유사한 결과들이 보여질 것이다.
도 13에 예시된 바와 같이, 파라미터적 제어 라인(25)은 파라미터화 되고 수직 방향으로는 위상 각(5)으로 기재되고 수평방향으로는 파이어링 각/듀티 사이클(23)로 기재되는 1개 평면으로 사영(project)될 수 있다.
또한, 도 14에 도시된 바와 같이, 파라미터적 제어 라인(25)은 2-차원 그래프 상에 디스플레이될 수 있다. x-축 상에서, 파이어링 각/듀티 사이클(23)의 증가는 모터 전압의 감소와 동일시될 수 있다. 이는 작은 파이어링 각/듀티 사이클들이 높은 전압을 초래하고 큰 파이어링 각/듀티 사이클이 낮은 전압을 초래하기 때문이다. 모터 제어기는 현재 모터 상의 로드에 대응하는 제어 라인(25) 상의 포인트에 대해 관측된 위상 각(5)을 드라이빙할 것이다. 이를 달성하기 위해, DSP는 전압과 전류 간의 위상 각(5)을 계산한다.
도 2의 블록도를 다시 참조하면, 이후 DSP(1)는 RMS 전압(13)의 현재 값, 또는 등가적으로 파이어링 각/듀티 사이클의 현재 값에 기초하여 다음 타겟 위상 각(5)을 계산한다. 관측된 위상 각 및 타겟 위상 각(10)간의 차는 위상 각 에러가 될 것이며, 이는 새로운 제어 타겟을 생성하기 위해 비례적-적분-미분(PID) 제어기(12) 또는 유사한 디바이스를 통해 처리된다. 이러한 제어 타겟은 위상 각 에러를 최소화하는 방식으로 전압을 변경시킨다. 타겟 위상 각(10)은 동적이며, 파이어링 각/듀티 사이클의 함수로서 변한다.
전술된 바와 같이, 모터 제어기(4)는 현재 모터(3) 상의 로드에 대응하는 제어 라인(25) 상의 포인트에 대해 관측된 위상 각(5)을 드라이빙할 것이다. 이러한 동작점(26)은 가능한 최대 에너지 절감을 제공하는데, 왜냐하면 상기 제어 라인(25)이 제어되고 있는 모터(3)로부터 직접 캘리브레이션되기 때문이다.
이러한 캘리브레이션에 대한 바람직한 방법은 반-자동 캘리브레이션이라 지칭된다. 상기 반-자동 캘리브레이션은 모터의 제어 공간을 스위핑하는 DSP(1)에 기초한다. 도 15에 도시된 바와 같이, 제어 공간의 스위핑은 파이어링 각/듀티 사이클(23)을 증가시키고 상기 방식을 따라 이산 포인트들에서 각각의 위상에 대한 전류(9) 및 파이어링 각/듀티 사이클(23)을 레코딩한다. 따라서, 이러한 방식으로, 모터의 중지 포인트(21)의 시작을 아는 것이 가능하다. 제어 라인(6) 상의 포인트들을 결정하는데 사용되는 제어 공간(7)의 스위핑으로부터 획득된 관측된 캘리브레이션 데이터 커브의 적절히 정의된 선형 부분은 더 낮은 파이어링 각/듀티 사이클들(23)에서 고정된 네거티브 슬로프를 가진다. 따라서, 파이어링 각/듀티 사이클(23)이 계속 증가함에 따라, 전류(9)는 평평(flatten out)해지기 시작하며, 실제로 모터(3)가 슬리핑하고 "임계(knee)(31)"라고 불리는 중지를 시작함에 따라 증가하기 시작한다.
도 16에 도시된 바와 같이, 후속하는 스위핑들은 임계 상에서 "줌 인"하기 위해 모터 전압들 중 더 작은 범위들에서 지시된다. 모터 제어기(4)는 통계상으로 정확한 데이터를 획득하기 위해 다수의 스위핑들을 요청한다. 제어 라인(25)을 캘리브레이션하기 위해 요구되는 시간과 스위핑들의 수 사이에는 트레이드 오프가 존재한다. 캘리브레이션의 품질의 측정은 잘 알려진 통계 프로세스들을 사용하여 DSP(1)에 의해 유지될 수 있으며, 필요한 경우 추가적인 스위핑들이 이루어질 수 있다. 이는 DSP(1)가 제 1 스위프로부터 대략적인 임계(31) 위치를 알게 되기 때문에 참이다.
셋업의 제어된 환경으로 인해 반-자동 스위프동안 중지에 대한 위험은 거의 없다. 당업자 또는 운용자는 반-자동 캘리브레이션이 수행되는 동안 테스트하고 있는 모터(3)에 어떠한 갑작스러운 로드들도 인가되지 않음을 보증하는 것을 보조한다.
제어 공간의 스위핑 프로세스는 임의의 고정된 로드에서 수행될 수 있다. 예를 들어, 그것은 완전하게 로딩된 모터를 사용하여 한번, 그리고 전혀 로딩되지 않은 모터(3)를 사용하여 한번 수행될 수 있다. 이들 2개 포인트들은 제어 라인(25)을 정의하는 2개 포인트들이 된다. 정확히 이들 2개 포인트들에서 캘리브레이션을 수행하는 것은 필수적이지는 않다. DSP(1)는 필요한 경우 이들 2개 포인트들 모두를 넘어 제어 라인(25)을 연장할 것이다.
현재 모터 전압(23)의 플롯에서의 중지 포인트(21)를 찾기 위해 적용될 수 있는 다수의 방법들이 존재한다. 도 17에 도시된 바와 같이, 바람직한 방법은 처음 5개의 모터 전압들(23)로부터 표로 만들어진, 누적된 데이터를 가장 잘 피팅시키는 직선을 계산하기 위한 "최소 제곱" 방법을 사용하는 것이다.
이러한 방법은 계속해서 도 18에서 도시된다. 이전 데이터 포인트들을 사용하여, 전류(9)의 값이 예측될 수 있다. 그래프 상으로, DSP(1)는 예측된 직선으로부터 포지티브 방향으로 떨어진(deviate) 하나 이상의 포인트들을 체크한다.
도 19에 도시된 바와 같이, DSP(1)는 커브 내의 임계의 시작을 탐색한다. 예측되는 제어 라인으로부터 떨어진 제 1 포인트는 임계(31)의 시작일 수도 있고 아닐 수도 있다. 포지티브 에러를 가지는 제 1 포인트는 단순히 잡음성의 데이터 포인트일 수 있다. 제어 공간(7)을 스위핑함으로써 획득된 관측된 캘리브레인션 데이터가 변하고(turn) 있음을 검증하기 위한 유일한 방법은 추가적인 스위핑들로부터 획득된 데이터를 관측하는 것이다.
반-자동 캘리브레이션이 필드에서 수행될 수 있다. 이제 도 20을 참조하면, 반-자동 캘리브레이션이 수행되는 방법을 도시하는 흐름도가 도시된다. 먼저, 모터(3)이 상당하게(heavily) 로딩된 구성(44)에 배치된다. 이상적으로, 이러한 구성은 완전하게 레이팅된 로드의 50% 초과이다. 다음으로, 모터 제어기(4) 상의 캘리브레이션 버튼(32)이 DSP(1)에게 완전하게 로딩된 측정을 수행하도록 알리기 위해 눌러진다. DSP(1)는 완전하게 로딩된 포인트를 결정하기 위해 모터(3)의 동작 공간을 탐색하기 위해 수 초를 요청하는 캘리브레이션(46)을 실행한다. 모터 제어기(4)는 그것이 LED를 턴온 시킴으로써 이 단계를 끝냈음을 표시한다.
다음으로, 모터(3)가 로딩되지 않은 구성(45)에 배치된다. 이상적으로, 이러한 구성은 레이팅된 로드의 25% 미만이다. 이후 모터 제어기(4) 상의 캘리브레이션 버튼(32)이 DSP(1)에게 전혀 로딩되지 않은 측정을 수행하도록 알리기 위해 눌러진다(47). DSP(1)는 로딩되지 않은 포인트를 결정하기 위해 캘리브레이션(46)을 실행한다. 모터 제어기(4)는 발광 다이오드(LED)를 턴온 시킴으로써 그것이 제어 라인(25)의 양쪽 종단들(47)의 캘리브레이션을 끝냈음을 표시한다. 이후 DSP(1)는 2개의 측정들을 사용하여 제어 라인(48)을 결정하고 그것이 모터(3)를 관리하고 있을 때 이러한 제어 라인을 적용한다. 제어 라인(25)의 값들은 비-휘발성 메모리(49)에 저장된다.
도 21은 반-자동 캘리브레이션에 대한 더 상세한 흐름도를 도시한다. 먼저, 제 1 캘리브레이션 스위핑은 그것이 제 1 스위핑인지 또는 이전 스위핑들이 실행되어오고 있는지에 따라 특정 각도(51)에서 세팅된 모터 전압을 사용하여 실행되며(46), 여기서 모터 제어기는 모터 제어기가 임계(53)를 검출할 때까지 모터(52)를 측정한다. 만약 임계(53)가 검출되는 경우, 파이어링 각/듀티 사이클은 2도만큼 감소하며(54), 위상 각 및 모터 전압은 메모리(55)에 레코딩된다. 이러한 프로세스는 위상 각 및 파이어링 각/듀티 사이클의 계산된 평균값(57)을 획득하기 위해 적어도 4번의 스위핑들(56)을 획득하도록 반복된다. 만약 캘리브레이션 스위프를 따르는 임의이 단계 동안 임계가 검출되지 않는 경우, 파이어링 각/듀티 사이클은 적어도 1도 만큼 증가하고(58), 다음 단계가 측정된다(59).
캘리브레이션을 위한 대안적인 방법은 수동 캘리브레이션이라 불린다. 도 22는 수동 캘리브레이션이 흐름도를 도시한다. 먼저, 모터가 검력계(70)상에 배치된다. 다음으로, 모터는 수동 제어(71)를 위해 컴퓨터에 연결되는데, 이는 모터로 하여금 개방-루프 모드에서 동작하게 하고, AC 유도 모터의 파이어링 각/듀티 사이클이 임의의 동작점으로 수동으로 세팅되게 한다. 이후 모터는 전혀 로딩되지 않은 구성(45)에 배치된다. 다음으로, 파이어링 각/듀티 사이클은 증가하고, RMS 모터 전압은 모터가 막 중지하려할 때까지 감소한다(72). 파이어링 각/듀티 사이클 및 위상 각은 레코딩되며, 이는 레코딩된 캘리브레이션 포인트가 된다(73). 이후, 모터는 완전하게 온(on)된 드라이브 엘리먼트를 사용하여 레코딩된다(74). 이후 모터는 완전하게 로딩된 구성(44)에 배치된다. 다음으로, 파이어링 각/듀티 사이클은 모터가 막 중지하려 할 때까지 RMS 모터 전류가 모터 제어기(75)에 의해 초핑(chop)될 때까지 증가하거나 또는 감소한다. 파이어링 각/듀티 사이클은 레코딩되며, 이는 레코딩된 또다른 캘리브레이션 포인트가 된다(73). 마지막으로, 상기 2개의 캘리브레이션된 포인트들은 제어 라인(76)을 형성하기 위해 사용된다.
RMS 라인 전압이 프로그래밍된 고정-전압보다 큰 경우, DSP 제어기는 상기 고정 전압에서 RMS 모터 전압을 클램핑하여 심지어 풀 로드에서조차 에너지 절감이 가능하다. 예를 들어, 단일 위상의 경우, 메인 전압이 115V의 모터 명판(nameplate) 전압을 초과하면, 모터 전압은 115V로 클램핑된다. 이러한 모터 전압의 클램핑 동작은 모터 제어기로 하여금 모터가 단일 위상 또는 3-상 애플리케이션들에서 완전히 로딩되는 경우라 할지라도 에너지를 절감하게 한다.
도 23은 고정된 전압 클램프의 플로우 차트를 도시한다. 먼저 위상 에러가 계산된다(64). 다음으로, 전압 에러가 계산된다(65). 다음으로 AC 유도 모터의 RMS 모터 전압이 결정되어 고정 전압 임계(66)와 비교된다. RMS 모터 전압이 고정 전압 임계보다 큰 경우, 제어 타겟이 포지티브인지 아닌지의 여부가 결정된다(67). 만약 제어 타겟이 포지티브인 경우, 전압 제어 루프가 실행된다(68). 만약 AC 유도 모터의 RMS 모터 전압이 고정 전압 임계보다 작은 경우, 제어 라인 폐쇄 루프가 실행되고(69), 전체 프로세스가 다시 반복된다. 제어 타겟이 포지티브가 아니라고 결정되면, 제어 라인 루프가 실행되고(69), 전체 프로세스가 다시 반복된다.
일부 경우들에서, 캘리브레이션 프로세스 동안 모터(3)를 완전하게 로딩하는 것이 가능하지 않을 수도 있다. 모터가 필드에 인스톨 되는 동안 달성될 수 있는 최대 로드가 50%일 수도 있다. 반면, 모터가 전혀 로딩되지 않는 것이 불가능할 수도 있다; 달성될 수 있는 최소 로드가 오직 40%일 수도 있다. 도 24는 로드 포인트들 모두가 동작 범위의 중심 근처에 있는 예를 도시한다. 제어 라인(25)의 우측에 있는 로딩되지 않은 종단(45)에서, DSP(1)는 전압의 고정 전압 클램프(60)를 최소 전압(35)에 세팅할 것이다. 모터 상의 로드가 증가하면, DSP(1)는 제어 세그먼트(61)를 좌측 위쪽으로 이동시키는 제어 라인을 따를 것이다. 이러한 구현은 보수적인(conservative) 방식이며, 모터(3)가 캘리브레이션되지 않은 공간에서 동작하는 것을 방지한다.
도 25에 추가로 도시되는 바와 같이, 좌측의 완전히 로딩된 종단(44) 상에서, DSP(1)는 큰 음의 기울기를 가지는 제어 세그먼트(61)를 합성할 것이다. 이러한 구현은 보수적인 방식이며 전압을 풀-온으로 드라이빙한다.
이제 도 26을 참조하면, DSP-기반 모터 제어기는 모터가 중지하는 것을 방지하기 위해 특수 기법을 사용한다. 먼저, DSP는 모터 상의 로드가 증가했음을 표시하는 전류(99)의 현저한 증가를 활성적으로 모니터링한다. 다음으로, 현저한 증가가 관측되는 경우(100), DSP는 모터 전압을 풀 온으로 전환시킨다(101). 다음으로, DSP는 모터 전압을 감소시켜 제어를 리턴시키려고 할 것이며(102), DSP는 전류의 현저한 증가를 활성적으로 모니터링하도록 리턴한다(99). 이러한 기법은 보수적이며 DSP가 그 시점에서 알려지지 않은 전력 요건들을 트래킹하려하는 것에 대해 안전한 대안이다.
중지 완화 기법의 그래프인 도 27에 추가로 도시된 바와 같이, 모터 상의 로드는 x-축 상에 표현되고 시간은 y-축 상에 표현된다. 바닥 라인은 모터 상의 로드(103)를 나타내고, 톱 라인은 DSP에 의해 모터에 인가되는 전력(104)을 나타낸다. 포인트(105) 이전에서, DSP는 고정된 로드에서 모터를 동적으로 제어한다. 포인트 a(103)와 포인트 b(30) 사이에서, 모터 상의 로드는 갑자기 증가하며 DSP는 모터 전압을 풀 온으로 전환시킨다. 포인트 c(34)에서, DSP는 모터 전압을 포인트 d(43)로 감소시킨다.
에너지 절감을 최대화하기 위한 모터 제어기 방법 및 시스템에 대한 바람직한 실시예가 개시되었지만, 이는 여기서 설명되고 도시된 부분들의 특정 형태 또는 배열에 제한되지 않음을 이해해야 한다. 다양한 변경들은 본 발명의 범위로부터 벗어남이 없이 이루어질 수 있으며 본 발명이 명세서 및 도면들에 도시되고 설명된 것들로 제한되는 것으로 간주되지 않아야 함이 당업자에게 명백할 것이다.
바람직한 실시예를 설명하는 목적으로, 도면들에서 넘버링된 컴포넌트들에 대한 레퍼런스로 사용되는 용어들은 다음과 같다.
1. 디지털 시스템 프로세서(DSP)
2. 하드웨어 입력들
3. 모터
4. 모터 제어기
5. 관측된 위상 각
6. 제어 라인
7. 제어 공간 스위프로부터 관측된 캘리브레이션 데이터 커브
8. 서플라이 분배 저항들
9. 전류
10. 타겟 위상 각
11. 위상 에러 신호
12. 비례 적분 미분(proportional integral derivative : PID) 제어기
13. 제곱근 평균(RMS) 모터 전압
14. 전력 제어 디바이스 출력들
15. 위상 A 라인 전압 영교차
16. 위상 B 라인 전압 영교차
17. 위상 C 라인 전압 영교차
18. 포지티브 위상 로테이션
19. 네거티브 위상 로테이션
20. 전압-온-리셋(POR)
21. 중지 포인트
22. a, c, b 위상 턴 온 시점들
23. 파이어링 각/듀티 사이클
24. 퍼센트 로드
25. 파라미터적인 제어 라인
26. 동작점
27. 로우 출력 임피던스 증폭기
28. 위상 에러
29. 제어 전압
30. 포인트 b
31. 임계(knee)
32. 캘리브레이션 버튼
33. 전력 제어 디바이스
34. 포인트 c
35. 전압 최소값(Vmin)
36. 위상 영교차 입력들
37. 위상 라인 전압
38. 위상 모터 전압
39. 시간이 측정됨
40. 시간이 90°보다 큰가 아니면 작은가
41. ABC 로테이션
42. ACB 로테이션
43. 포인트 d
44. 로딩된 구성에 배치
45. 로딩되지 않은 구성에 배치
46. 캘리브레이션 실행
47. 제어 라인 종단들이 캘리브레이션됨
48. 제어 라인을 계산함
49. 제어 라인을 저장함
50. 라인 전압들
51. 파이어링 각/듀티 사이클을 90°로 세팅함
52. 모터 파라미터들을 측정함
53. 임계들을 검출함
54. 파이어링 각/듀티 사이클을 2°만큼 감소시킴
55. 위상 각 및 모터 전압을 저장함
56. 4번 반복함
57. 평균값들을 계산함
58. 파이어링 각/듀티 사이클이 증가함
59. 다음 단계를 측정함
60. 고정된 전압 클램프
61. 제어 세그먼트를 합성함
62. 아날로그 디지털 변환기
63. 위상 계산
64. 위상 에러가 계산됨
65. 전압 에러가 계산됨
66. RMS 모터 전압이 고정된 전압 임계와 비교됨
67. 제어 타겟이 포지티브인가
68. 전압 루프가 실행됨
69. 제어 라인 루프가 실행됨
70. 모터가 검력계 상에 위치됨
71. 모터가 컴퓨터에 연결됨
72. 파이어링 각/듀티 사이클이 증가하고 전압이 감소함
73. 캘리브레이션 포인트를 레코딩함
74. 모터를 시작함
75. 파이어링 각/듀티 사이클이 조정됨
76. 제어 라인을 형성함
77. 차동(differential)-대-단일-종단 증폭기들
78. 입력 저항들
79. 감쇠기
80. 피드백 저항
81. 접지 레퍼런스 저항
82. 검출 다이오드들
83. 가산 증폭기
84. DC 블로킹 커패시터들
85. 합산 저항들
86. 뉴트럴
87. 교번적 뉴트럴 연결을 위한 점퍼 블록
88. 윈도우 비교기
89. 모터 전류가 제공됨
90. 포지티브 전압이 제공됨
91. 네거티브 전압이 제공됨
92. 전압이 2개의 비교기들을 통과함
93. 전압이 연산(OR) 게이트를 통과함
94. 영-교차 디지털 신호가 생성됨
95. 전류 파형
96. 포지티브 전압 하프 사이클
97. 네거티브 전압 하프 사이클
98. OR 함수
99. DSP가 전류 증가에 대해 모니터링함
100. 증가가 관측됨
101. 모터 전압이 풀온으로 전환됨
102. 모터 전압이 제어 라인으로 감소됨
103. 모터 상의 로드
104. 모터에 인가된 전력
105. 포인트 a
106. 카운트 스위프들

Claims (55)

  1. 에너지를 절약하기 위해 AC 유도 모터를 제어하기 위한 시스템으로서,
    명령들이 저장된 컴퓨터-판독가능 비-휘발성 메모리와 통신하는 프로세서를 포함하고, 상기 명령들은 상기 프로세서에 의해 실행될 때 상기 프로세서로 하여금:
    상기 AC 유도 모터의 제어 공간을 스위핑(sweep)하고;
    상기 AC 유도 모터의 동작 파라미터들을 획득하고;
    상기 획득된 동작 파라미터들로부터 제어 라인을 설정하고;
    모터 제어기에서 상기 제어 라인을 수신하고;
    동작 파라미터를 관측하기 위해 상기 제어 라인에 따라 상기 AC 유도 모터의 폐-루프 제어를 수행하고;
    상기 제어 라인에 대해 상기 AC 유도 모터의 상기 관측된 동작 파라미터를 드라이빙하고 ―상기 관측된 동작 파라미터는 전류를 포함함―;
    포지티브 하프(positive half) 사이클에 대한 참조로서 포지티브 전압을 획득하고;
    네거티브 하프(negative half) 사이클에 대한 참조로서 네거티브 전압을 획득하고; 그리고
    컴포지트(composite) 전류 영-교차 디지털 신호들을 생성하기 위해 OR 게이트를 통하여 신호들을 송신함으로써
    매 사이클마다 상기 AC 유도 모터의 전류 파형의 포지티브 하프 및 네거티브 하프의 영-교차들을 검출하게 하는,
    AC 유도 모터를 제어하기 위한 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 프로세서는, 완전히(fully) 로딩된 구성에 대응시키기 위해 상기 AC 유도 모터의 상기 관측된 동작 파라미터를 드라이빙하도록 구성되는,
    AC 유도 모터를 제어하기 위한 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 프로세서는, 전혀 로딩되지 않은(fully unloaded) 구성에 대응시키기 위해 상기 AC 유도 모터의 상기 관측된 동작 파라미터를 드라이빙하도록 구성되는,
    AC 유도 모터를 제어하기 위한 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 프로세서는, 상기 AC 유도 모터의 전류를 획득하도록 추가로 구성되는,
    AC 유도 모터를 제어하기 위한 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 프로세서는 실시간으로 상기 AC 유도 모터의 전류 측정치를 획득하는,
    AC 유도 모터를 제어하기 위한 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 AC 유도 모터의 위상 각들을 획득하도록 추가로 구성되는,
    AC 유도 모터를 제어하기 위한 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 프로세서는 실시간으로 상기 AC 유도 모터의 위상 각들을 획득하는,
    AC 유도 모터를 제어하기 위한 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 관측된 동작 파라미터는 위상 각이고,
    상기 프로세서는 상기 AC 유도 모터의 파이어링 각(firing angle)을 제어하도록 추가로 구성되는,
    AC 유도 모터를 제어하기 위한 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 프로세서는 실시간으로 상기 AC 유도 모터의 상기 파이어링 각을 제어하는,
    AC 유도 모터를 제어하기 위한 시스템.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 프로세서는
    상기 AC 유도 모터의 제어 공간을 스위핑(sweep)하고, 그리고
    상기 AC 유도 모터의 제곱근 평균값(root square mean) 모터 전압을 자동으로 변경시킴으로써 상기 동작 파라미터들을 측정하도록
    추가로 구성되는,
    AC 유도 모터를 제어하기 위한 시스템.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 프로세서는 실시간으로 상기 AC 유도 모터의 상기 제곱근 평균값 모터 전압을 변경시키는,
    AC 유도 모터를 제어하기 위한 시스템.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 프로세서는 실시간으로 상기 획득된 동작 파라미터들로부터 상기 제어 라인을 설정하는,
    AC 유도 모터를 제어하기 위한 시스템.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 비-휘발성 메모리로부터 상기 모터 제어기에서의 제어 라인을 수신하는,
    AC 유도 모터를 제어하기 위한 시스템.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 프로세서는 실시간으로 상기 AC 유도 모터의 폐-루프 제어를 수행하는,
    AC 유도 모터를 제어하기 위한 시스템.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 프로세서는 펄스폭 변조를 사용하여 상기 AC 유도 모터의 폐-루프 제어를 수행하도록 추가로 구성되는,
    AC 유도 모터를 제어하기 위한 시스템.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 펄스폭 변조는 적어도 하나의 TRIAC 드라이버를 사용하여 수행되는,
    AC 유도 모터를 제어하기 위한 시스템.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 펄스폭 변조는 적어도 하나의 SCR 드라이버를 사용하여 수행되는,
    AC 유도 모터를 제어하기 위한 시스템.
  18. 제15항에 있어서,
    상기 펄스폭 변조는 적어도 하나의 IGBT 드라이버를 사용하여 수행되는,
    AC 유도 모터를 제어하기 위한 시스템.
  19. 제15항에 있어서,
    상기 펄스폭 변조는 적어도 하나의 MOSFET 드라이버를 사용하여 수행되는,
    AC 유도 모터를 제어하기 위한 시스템.
  20. 제1항에 있어서,
    상기 프로세서는 최대 전압에서 상기 AC 유도 모터의 동작 모터 전압을 클램핑(clamping)하도록 추가로 구성되는,
    AC 유도 모터를 제어하기 위한 시스템.
  21. 제1항에 있어서,
    상기 프로세서는 중지 포인트 동안 상기 AC 유도 모터를 모니터링할 때 최소 전압 미만의 전압에서 상기 AC 유도 모터가 동작하는 것을 방지하도록 추가로 구성되는,
    AC 유도 모터를 제어하기 위한 시스템.
  22. 삭제
  23. 삭제
  24. 삭제
  25. 삭제
  26. 삭제
  27. 에너지 절약하기 위해 AC 유도 모터를 제어하기 위한 시스템으로서,
    명령들이 저장된 컴퓨터-판독가능 비-휘발성 메모리와 통신하는 프로세서를 포함하고, 상기 명령들은 상기 프로세서에 의해 실행될 때 상기 프로세서로 하여금:
    상기 AC 유도 모터의 제어 공간을 스위핑하는 단계;
    상기 AC 유도 모터의 동작 파라미터들을 측정하는 단계;
    상기 측정된 동작 파라미터들로부터 제어 라인을 설정하고;
    모터 제어기에서 상기 제어 라인을 수신하고;
    동작 파라미터를 관측하기 위해 상기 제어 라인에 따라 상기 AC 유도 모터의 폐-루프 제어를 수행하고;
    상기 제어 라인에 대해 상기 AC 유도 모터의 상기 관측된 동작 파라미터를 드라이빙하고;
    모터 전류의 증가에 대하여 상기 AC 유도 모터를 지속적으로 모니터링하면서 상기 AC 유도 모터를 활성으로 제어하고;
    상기 모터 전류에서의 증가가 검출되면 모터 전압을 풀 온(full on)으로 전환시키고; 그리고
    상기 모터 전류가 감소한 이후 상기 제어 라인을 따르도록 상기 모터 전압을 감소시킴으로써
    상기 AC 유도 모터의 중지에 대해 보호하게 하는,
    AC 유도 모터를 제어하기 위한 시스템.
  28. 에너지 절약하기 위해 AC 유도 모터를 제어하기 위한 방법으로서,
    상기 AC 유도 모터의 제어 공간을 스위핑하고, 상기 AC 유도 모터의 동작 파라미터들을 측정하는 단계;
    상기 측정된 동작 파라미터들로부터 상기 AC 유도 모터에 대한 제어 라인을 설정하는 단계;
    모터 제어기에서 상기 제어 라인을 수신하는 단계;
    상기 제어 라인을 설정하는 단계 이후에 상기 AC 유도 모터의 동작 파라미터를 관측하기 위해 상기 제어 라인에 따라 상기 AC 유도 모터의 폐-루프 제어를 수행하는 단계;
    상기 제어 라인에 대해 상기 AC 유도 모터의 상기 관측된 동작 파라미터를 드라이빙하는 단계;
    매 사이클마다 상기 AC 유도 모터의 전류 파형의 포지티브 하프 및 네거티브 하프의 영-교차들을 검출하는 단계;
    포지티브 하프 사이클에 대한 참조로서 윈도우 비교기에서 포지티브 전압을 획득하는 단계;
    네거티브 하프 사이클에 대한 참조로서 상기 윈도우 비교기에서 네거티브 전압을 획득하는 단계; 및
    컴포지트 전류 영-교차 디지털 신호들을 생성하기 위해 OR 게이트를 통하여 상기 윈도우 비교기로부터 신호들을 송신하는 단계
    를 포함하는,
    AC 유도 모터를 제어하기 위한 방법.
  29. 제28항에 있어서,
    상기 스위핑하는 단계는,
    완전히 로딩된 구성에 상기 AC 유도 모터의 동작 파라미터를 배치하는 단계;
    상기 AC 유도 모터의 완전히 로딩되는 포인트를 결정하는 단계;
    전혀 로딩되지 않은 구성에 상기 AC 유도 모터의 동작 파라미터를 배치하는 단계; 및
    상기 AC 유도 모터의 전혀 로딩되지 않는 포인트를 결정하는 단계
    를 포함하는,
    AC 유도 모터를 제어하기 위한 방법.
  30. 제29항에 있어서,
    상기 AC 유도 모터의 제어 라인을 설정하기 위해 상기 완전히 로딩되는 포인트 및 상기 전혀 로딩되지 않는 포인트를 연결하는 단계를 더 포함하는,
    AC 유도 모터를 제어하기 위한 방법.
  31. 삭제
  32. 제28항에 있어서,
    상기 제어 라인을 따라 모터 전류 및 관측된 위상 각들을 자동으로 레코딩하는 단계를 더 포함하는,
    AC 유도 모터를 제어하기 위한 방법.
  33. 제28항에 있어서,
    펄스폭 변조를 사용하여 상기 제어 라인을 따라 전압을 제어하는 단계를 더 포함하는,
    AC 유도 모터를 제어하기 위한 방법.
  34. 제33항에 있어서,
    상기 펄스폭 변조는 적어도 하나의 TRIAC 드라이버를 사용하여 수행되는,
    AC 유도 모터를 제어하기 위한 방법.
  35. 제33항에 있어서,
    상기 펄스폭 변조는 적어도 하나의 SCR 드라이버를 사용하여 수행되는,
    AC 유도 모터를 제어하기 위한 방법.
  36. 제33항에 있어서,
    상기 펄스폭 변조는 적어도 하나의 IGBT 드라이버를 사용하여 수행되는,
    AC 유도 모터를 제어하기 위한 방법.
  37. 제33항에 있어서,
    상기 펄스폭 변조는 적어도 하나의 MOSFET 드라이버를 사용하여 수행되는,
    AC 유도 모터를 제어하기 위한 방법.
  38. 제28항에 있어서,
    상기 제어하는 단계는:
    상기 AC 유도 모터가 최소 전압 미만의 전압에서 동작하는 것을 방지하기 위해 상기 최소 전압에서 상기 AC 유도 모터의 전압을 클램핑하는 단계를 더 포함하는,
    AC 유도 모터를 제어하기 위한 방법.
  39. 삭제
  40. 삭제
  41. 삭제
  42. 삭제
  43. 에너지를 절약하기 위해 AC 유도 모터를 제어하기 위한 방법으로서,
    상기 AC 유도 모터의 제어 공간을 스위핑하는 단계;
    상기 AC 유도 모터의 동작 파라미터들을 측정하는 단계;
    상기 측정된 동작 파라미터들로부터 상기 AC 유도 모터에 대한 제어 라인을 설정하는 단계;
    모터 제어기에서 상기 제어 라인을 수신하는 단계;
    상기 제어 라인을 설정하는 단계 이후에 상기 AC 유도 모터의 동작 파라미터를 관측하기 위해 상기 제어 라인에 따라 상기 AC 유도 모터의 폐-루프 제어를 수행하는 단계;
    상기 제어 라인에 대해 상기 AC 유도 모터의 상기 관측된 동작 파라미터를 드라이빙하는 단계; 및
    모터 전류의 증가에 대하여 상기 AC 유도 모터를 지속적으로 모니터링하면서 상기 AC 유도 모터를 활성으로 제어하고;
    상기 모터 전류에서의 증가가 검출되면 모터 전압을 풀 온으로 전환시키고; 그리고
    상기 모터 전류가 감소한 이후 상기 제어 라인을 따르도록 상기 모터 전압을 감소시킴으로써
    상기 AC 유도 모터의 중지에 대해 보호하는 단계
    를 포함하는,
    에너지를 절약하기 위해 AC 유도 모터를 제어하기 위한 방법.
  44. 에너지를 절약하기 위해 AC 유도 모터를 제어하기 위한 모터 제어기로서,
    명령들이 저장된 컴퓨터-판독가능 비-휘발성 메모리와 통신하는 프로세서를 포함하고, 상기 명령들은 상기 프로세서에 의해 실행될 때 상기 프로세서로 하여금:
    측정된 동작 파라미터들로부터 제어 라인을 계산하고;
    상기 AC 유도 모터의 동작 파라미터를 관측하기 위해 계산된 제어 라인에 따라 상기 AC 유도 모터의 폐-루프 제어를 수행하고;
    상기 계산된 제어 라인에 대해 상기 AC 유도 모터의 관측된 동작 파라미터를 드라이빙하고;
    포지티브 하프 사이클에 대한 참조로서 포지티브 전압을 획득하고;
    네거티브 하프 사이클에 대한 참조로서 네거티브 전압을 획득하고; 그리고
    컴포지트 전류 영-교차 디지털 신호들을 생성하기 위해 OR 게이트를 통하여 신호들을 송신함으로써
    상기 AC 유도 모터의 전류 파형의 포지티브 하프 및 네거티브 하프의 영-교차들을 검출하게 하는,
    모터 제어기.
  45. 제44항에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 AC 유도 모터의 전류를 획득하도록 구성되는,
    모터 제어기.
  46. 제44항에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 AC 유도 모터의 위상 각을 획득하도록 구성되는,
    모터 제어기.
  47. 제44항에 있어서,
    상기 관측된 동작 파라미터는 위상 각인,
    모터 제어기.
  48. 제44항에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 AC 유도 모터의 제곱근 평균값 모터 전압을 변경시킴으로써 상기 동작 파라미터들을 획득하도록 구성되는,
    모터 제어기.
  49. 제44항에 있어서,
    상기 프로세서는 실시간으로 상기 AC 유도 모터의 상기 폐-루프 제어를 수행하도록 구성되는,
    모터 제어기.
  50. 삭제
  51. 삭제
  52. 제44항에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 AC 유도 모터의 중지에 대해 보호하도록 추가로 구성되는,
    모터 제어기.
  53. 제52항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    모터 전류의 증가에 대하여 상기 AC 유도 모터를 모니터링하면서 상기 AC 유도 모터를 활성으로 제어하고;
    상기 모터 전류에서의 증가가 검출되면 모터 전압을 풀 온으로 전환시키고; 그리고
    상기 모터 전류가 감소한 이후 상기 제어 라인을 따르도록 상기 모터 전압을 감소시키도록
    추가로 구성되는,
    모터 제어기.
  54. 삭제
  55. 삭제
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