TW202341638A - 多重速度交流電機器 - Google Patents

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Abstract

本發明揭示用於一機器之系統及方法，該機器具有含一第一側及一第二側之一交流電(AC)電源、至少一個繞組、一電壓極性感測器、一霍爾效應感測器、各包括兩個DC電源開關之四個雙向電源開關及一馬達控制器。該馬達控制器經組態以基於來自該電壓極性感測器及該霍爾效應感測器之信號來打開或閉合或依脈寬調變操作該等DC電源開關以獲得通過該至少一個繞組之電流之一第一方向及自該AC電源之該第一側至該AC電源之該第二側或自該AC電源之該第二側至該AC電源之該第一側之電流之一第二方向。

Description

多重速度交流電機器
鑑於環保法之日益增多，需要增強各種類別之馬達。例如，用於商業及住宅製冷市場兩者中之一低瓦數範圍(例如4瓦至16瓦)內之製冷風扇馬達通常效率低下，諸如約12%至26%效率。期望提供解決不同類別之馬達中所需之增強之技術。
在一個態樣中，一種用於具有含一第一側及一第二側之一交流電(AC)電源之一機器之電路包括：至少一個繞組；一電壓極性感測器；一霍爾效應感測器；四個雙向電源開關，其等各包括兩個DC電源開關；及一馬達控制器，其基於來自該電壓極性感測器及該霍爾效應感測器之信號來打開或閉合或依脈寬調變操作該等DC電源開關以獲得通過該至少一個繞組之電流之一第一方向及自該AC電源之該第一側至該AC電源之該第二側或自該AC電源之該第二側至該AC電源之該第一側之電流之一第二方向。
在另一態樣中，一種用於具有含一第一側(L1)及一第二側(L2)之一交流電(AC)電源之一機器之電路包括具有一起始側及一結束側之至少一個繞組。一第一雙向電源開關連接於該第一側與該繞組起始側之間，該第一雙向電源開關包括在相反電流傳遞方向上組態之一第一DC電源開關及一第二DC電源開關。一第二雙向電源開關連接於該第一側與該繞組結束側之間，該第二雙向電源開關包括在相反電流傳遞方向上組態之一第三DC電源開關及一第四DC電源開關。一第三雙向電源開關連接於該第二側與該繞組起始側之間，該第三雙向電源開關包括在相反電流傳遞方向上組態之一第五DC電源開關及一第六DC電源開關。一第四雙向電源開關連接於該第二側與該繞組結束側之間，該第四雙向電源開關包括在相反電流傳遞方向上組態之一第七DC電源開關及一第八DC電源開關。該電路亦具有一馬達控制器，其經組態以控制該等DC電源開關獲得自該起始側至該結束側或自該結束側至該起始側通過該繞組之電流之一第一方向及自該AC電源之該第一側至該AC電源之該第二側或自該AC電源之該第二側至該AC電源之該第一側之電流之一第二方向。
在另一態樣中，一種用於具有含一第一側(L1)及一第二側(L2)之一交流電(AC)電源之一機器之電路包括具有一起始側及一結束側之至少一個繞組。一第一雙向電源開關連接於該AC電源之該第一側與該繞組起始側之間，該第一雙向電源開關包括在相反電流傳遞方向上組態之一第一DC電源開關及一第二DC電源開關。一第二雙向電源開關連接於該AC電源之該第一側與該繞組結束側之間，該第二雙向電源開關包括在相反電流傳遞方向上組態之一第三DC電源開關及一第四DC電源開關。一第三雙向電源開關連接於該AC電源之該第二側與該繞組起始側之間，該第三雙向電源開關包括在相反電流傳遞方向上組態之一第五DC電源開關及一第六DC電源開關。一第四雙向電源開關連接於該AC電源之該第二側與該繞組結束側之間，該第四雙向電源開關包括在相反電流傳遞方向上組態之一第七DC電源開關及一第八DC電源開關。該電路具有：一霍爾效應感測器，其用於偵測該機器之一轉子相對於該機器之一定子之一位置且輸出指示該轉子相對於該定子之該位置之一第一信號；一電壓極性感測器，其用於偵測來自該AC電源之電壓是在該AC電源之該第一側還是該AC電源之該第二側處較高且輸出指示該電壓是在該AC電源之該第一側還是該AC電源之該第二側處較高之一第二信號。該電路亦具有一馬達控制器，其經組態以：接收來自該霍爾效應感測器之該第一信號及來自該電壓極性感測器之該第二信號；基於該第一信號及該第二信號判定通過該繞組之電流之一第一方向及自該AC電源之該第一側至該AC電源之該第二側或自該AC電源之該第二側至該AC電源之該第一側之電流之一第二方向；及控制該等DC電源開關獲得通過該繞組之電流之該經判定第一方向及自該AC電源之該第一側至該AC電源之該第二側或自該AC電源之該第二側至該AC電源之該第一側之電流之該經判定第二方向。
在另一態樣中，一種用於具有含一第一側及一第二側之一交流電(AC)電源之一機器之方法包括提供至少一個繞組、一電壓極性感測器、一霍爾效應感測器、各包括兩個DC電源開關之四個雙向電源開關及一馬達控制器。該馬達控制器基於來自該電壓極性感測器及該霍爾效應感測器之信號來打開或閉合或依脈寬調變操作該等DC電源開關以獲得通過該至少一個繞組之電流之一第一方向及自該AC電源之該第一側至該AC電源之該第二側或自該AC電源之該第二側至該AC電源之該第一側之電流之一第二方向。
在另一態樣中，一種用於具有含一第一側(L1)及一第二側(L2)之一交流電(AC)電源之一機器之方法包括提供具有一起始側及一結束側之至少一個繞組。在該第一側與該繞組起始側之間提供一第一雙向電源開關，該第一雙向電源開關包括在相反電流傳遞方向上組態之一第一DC電源開關及一第二DC電源開關。在該第一側與該繞組結束側之間提供一第二雙向電源開關，該第二雙向電源開關包括在相反電流傳遞方向上組態之一第三DC電源開關及一第四DC電源開關。在該第二側與該繞組起始側之間提供一第三雙向電源開關，該第三雙向電源開關包括在相反電流傳遞方向上組態之一第五DC電源開關及一第六DC電源開關。在該第二側與該繞組結束側之間提供一第四雙向電源開關，該第四雙向電源開關包括在相反電流傳遞方向上組態之一第七DC電源開關及一第八DC電源開關。該方法亦包含提供一馬達控制器來控制該等DC電源開關獲得自該起始側至該結束側或自該結束側至該起始側通過該繞組之電流之一第一方向及自該AC電源之該第一側至該AC電源之該第二側或自該AC電源之該第二側至該AC電源之該第一側之電流之一第二方向。
在另一態樣中，一種用於具有含一第一側(L1)及一第二側(L2)之一交流電(AC)電源之一機器之方法包括提供具有一起始側及一結束側之至少一個繞組。在該AC電源之該第一側與該繞組起始側之間提供一第一雙向電源開關，該第一雙向電源開關包括在相反電流傳遞方向上組態之一第一DC電源開關及一第二DC電源開關。在該AC電源之該第一側與該繞組結束側之間提供一第二雙向電源開關，該第二雙向電源開關包括在相反電流傳遞方向上組態之一第三DC電源開關及一第四DC電源開關。在該AC電源之該第二側與該繞組起始側之間提供一第三雙向電源開關，該第三雙向電源開關包括在相反電流傳遞方向上組態之一第五DC電源開關及一第六DC電源開關。在該AC電源之該第二側與該繞組結束側之間提供一第四雙向電源開關，該第四雙向電源開關包括在相反電流傳遞方向上組態之一第七DC電源開關及一第八DC電源開關。該方法包含提供：一霍爾效應感測器，其用於偵測該機器之一轉子相對於該機器之一定子之一位置且輸出指示該轉子相對於該定子之該位置之一第一信號；一電壓極性感測器，其用於偵測來自該AC電源之電壓是在該AC電源之該第一側還是該AC電源之該第二側處較高且輸出指示該電壓是在該AC電源之該第一側還是該AC電源之該第二側處較高之一第二信號。該方法亦包含提供一馬達控制器以：接收來自該霍爾效應感測器之該第一信號及來自該電壓極性感測器之該第二信號；基於該第一信號及該第二信號判定通過該繞組之電流之一第一方向及自該AC電源之該第一側至該AC電源之該第二側或自該AC電源之該第二側至該AC電源之該第一側之電流之一第二方向；及控制該等DC電源開關獲得通過該繞組之電流之該經判定第一方向及自該AC電源之該第一側至該AC電源之該第二側或自該AC電源之該第二側至該AC電源之該第一側之電流之該經判定第二方向。
在另一態樣中，一種方法用於具有含一第一側及一第二側之一交流電(AC)電源開關之一機器。在一電路中，包括至少一個繞組、一電壓極性感測器、一霍爾效應感測器、各包括兩個DC電源開關之四個雙向電源開關及一馬達控制器，該方法包括該馬達控制器打開或閉合或依脈寬調變操作該等DC電源開關以獲得通過該至少一個繞組之電流之一第一方向及自該AC電源之該第一側至該AC電源之該第二側或自該AC電源之該第二側至該AC電源之該第一側之電流之一第二方向。
在另一態樣中，一種方法用於具有含一第一側(L1)及一第二側(L2)之一交流電(AC)電源之一機器。在一電路中，包括：至少一個繞組，其具有一起始側及一結束側；一第一雙向電源開關，其連接於該第一側與該繞組起始側之間，該第一雙向電源開關包括在相反電流傳遞方向上組態之一第一DC電源開關及一第二DC電源開關；一第二雙向電源開關，其連接於該第一側與該繞組結束側之間，該第二雙向電源開關包括在相反電流傳遞方向上組態之一第三DC電源開關及一第四DC電源開關；一第三雙向電源開關，其連接於該第二側與該繞組起始側之間，該第三雙向電源開關包括在相反電流傳遞方向上組態之一第五DC電源開關及一第六DC電源開關；一第四雙向電源開關，其連接於該第二側與該繞組結束側之間，該第四雙向電源開關包括在相反電流傳遞方向上組態之一第七DC電源開關及一第八DC電源開關；及一馬達控制器，該方法包括控制該等DC電源開關獲得自該起始側至該結束側或自該結束側至該起始側通過該繞組之電流之一第一方向及自該AC電源之該第一側至該AC電源之該第二側或自該AC電源之該第二側至該AC電源之該第一側之電流之一第二方向。
在另一態樣中，一種方法用於具有含一第一側(L1)及一第二側(L2)之一交流電(AC)電源之一機器。在一電路中，包括：至少一個繞組，其具有一起始側及一結束側；一第一雙向電源開關，其連接於該AC電源之該第一側與該繞組起始側之間，該第一雙向電源開關包括在相反電流傳遞方向上組態之一第一DC電源開關及一第二DC電源開關；一第二雙向電源開關，其連接於該AC電源之該第一側與該繞組結束側之間，該第二雙向電源開關包括在相反電流傳遞方向上組態之一第三DC電源開關及一第四DC電源開關；一第三雙向電源開關，其連接於該AC電源之該第二側與該繞組起始側之間，該第三雙向電源開關包括在相反電流傳遞方向上組態之一第五DC電源開關及一第六DC電源開關；一第四雙向電源開關，其連接於該AC電源之該第二側與該繞組結束側之間，該第四雙向電源開關包括在相反電流傳遞方向上組態之一第七DC電源開關及一第八DC電源開關；一霍爾效應感測器，其用於偵測該機器之一轉子相對於該機器之一定子之一位置且輸出指示該轉子相對於該定子之該位置之一第一信號；一電壓極性感測器，其用於偵測來自該AC電源之電壓是在該AC電源之該第一側還是該AC電源之該第二側處較高且輸出指示該電壓是在該AC電源之該第一側還是該AC電源之該第二側處較高之一第二信號；及一馬達控制器，該方法包含該馬達控制器接收來自該霍爾效應感測器之該第一信號及來自該電壓極性感測器之該第二信號，基於該第一信號及該第二信號判定通過該繞組之電流之一第一方向及自該AC電源之該第一側至該AC電源之該第二側或自該AC電源之該第二側至該AC電源之該第一側之電流之一第二方向，及控制該等DC電源開關獲得通過該繞組之電流之該經判定第一方向及自該AC電源之該第一側至該AC電源之該第二側或自該AC電源之該第二側至該AC電源之該第一側之電流之該經判定第二方向。
在另一態樣中，一種用於操作具有含一第一側及一第二側之一交流電(AC)電源之一感應電機之方法。在一電路中，包括至少一個繞組、一電壓極性感測器、一輸出頻率參考、各包括兩個DC電源開關之四個雙向電源開關及一馬達控制器，該方法包括該馬達控制器打開或閉合或依脈寬調變操作該等DC電源開關以獲得通過至少一個繞組之電流之一第一方向及自該AC電源之該第一側至該AC電源之該第二側或自該AC電源之該第二側至該AC電源之該第一側之電流之一第二方向。該馬達控制器使用該輸出頻率參考(其可透過軟體或硬體產生)及該脈寬調變藉由實施電壓/頻率(V/F)控制來變動流動通過該感應電機之至少一個繞組之交流電之輸出頻率及量值。該馬達控制器使用該輸出頻率參考作為本申請案中霍爾效應感測器之一替代來判定輸出交流電流之變化率。該輸出頻率參考除以輸入AC頻率之比率亦應用於輸入電壓。例如，若輸入AC電源係一60Hz 230Vrms供應器且輸出頻率參考設定為30Hz，則脈寬調變將用於透過感應電機繞組產生一30Hz 115Vrms輸出，其將允許感應電機以額度速度之一半操作。利用V/F控制之能力允許電路充當用於操作感應電機之一變頻器。
本申請案主張2021年12月7日申請之美國臨時申請案第63/286,914號及2023年1月28日申請之美國臨時申請案第63/304,443號之優先權權利，兩個申請案之全文以引用方式併入本文中。
揭示提供相較於先前技術之優點用於控制馬達之新及有用電路。本發明中之電路可用於各種馬達中，諸如直流無刷永磁馬達、電子換向馬達(ECM)、蔽極馬達、其他同步馬達及永久電容分相(PSC)馬達等等。
圖1描繪具有馬達相繞組104、一馬達開關電路106及一馬達控制電路108之一馬達102。馬達102包含安裝於一轉軸114上之一定子110及一轉子112。轉子112經安裝用於在諸如一疊片鐵心結構或其他鐵心結構之一鐵心結構中旋轉。轉子112具有一主體部分，其經展示為圓柱形形狀。馬達102包含纏繞於定子110之齒上之一或多個繞組或繞組對。馬達102具有至一交流電(AC)電源之一第一側輸入連接或引線(L1或線路1)及至AC電源之一第二側輸入連接或引線(L2或線路2)。
控制電路108具有一馬達控制器，其基於來自一或多個感測器(包含一霍爾效應感測器裝置及一電壓極性感測器)之一或多個輸入控制馬達102之操作。感測器偵測馬達102之操作及/或狀態。
霍爾效應感測器裝置藉由感測轉子之一磁極之一磁極性來感測轉子位置且產生相對於轉子之磁極之磁極性之一高輸出信號或一低輸出信號。例如，霍爾效應感測器裝置可在其感測到一北磁極時產生一高輸出信號及可在其感測到一南磁極時產生一低輸出信號。在一個實例中，霍爾效應感測器裝置安裝於附接至定子或馬達102之一底座之一固持器內部。霍爾效應感測器裝置固持器使恰好在磁鐵之邊緣內部之霍爾效應感測器裝置之一面保持附接至轉子且與定子對準。
電壓極性感測器偵測來自一交流電(AC)電源之電壓是在AC電源之第一輸入連接或引線(L1或線路1)還是AC電源之第二輸入連接或引線(L2或線路2)處較高且輸出指示L1或L2之哪一個具有較高電壓之一信號。例如，電壓極性感測器可產生指示L1處之電壓是高於還是低於L2處之電壓之一信號。在另一實例中，電壓極性感測器可在L1處之電壓高於L2處之電壓時產生一高輸出信號及可在L1處之電壓低於L2處之電壓時產生一低輸出信號。
馬達控制器接收來自霍爾效應感測器裝置及電壓極性感測器之信號且判定一或多個直流電(DC)電源開關接通、切斷或在脈寬調變(PWM)模式中操作。馬達控制器接著將一或多個控制信號傳輸至一或多個DC電源開關以引起一或多個DC電源開關接通、切斷或在PWM模式中操作。替代地，馬達控制器不傳輸一或多個控制信號以使一或多個DC電源開關保持接通、切斷或在PWM模式中操作。
在一個態樣中，若一DC電源開關接通且將保持接通，則馬達控制器不將一或多個控制信號傳輸至DC電源開關以接通DC電源開關。在另一態樣中，若一DC電源開關接通且將保持接通，則馬達控制器將一或多個控制信號傳輸至DC電源開關以接通DC電源開關。在另一態樣中，若一DC電源開關切斷且將保持切斷，則馬達控制器不將一或多個控制信號傳輸至DC電源開關以切斷DC電源開關。在另一態樣中，若一DC電源開關切斷且將保持切斷，則馬達控制器將一或多個控制信號傳輸至DC電源開關以切斷DC電源開關。在另一態樣中，若一DC電源開關處於PWM模式中且將保持在PWM模式中，則馬達控制器不將一或多個控制信號傳輸至DC電源開關以在PWM模式中操作DC電源開關。在另一態樣中，若一DC電源開關處於PWM模式中且將保持在PWM模式中，則馬達控制器將一或多個控制信號傳輸至DC電源開關以在PWM模式中操作DC電源開關。
根據本發明之馬達控制器可經組態以將複數個控制信號傳輸至DC電源開關以控制DC電源開關獲得通過繞組之電流之經判定第一方向及自AC電源之第一側至AC電源之第二側或自AC電源之第二側至AC電源之第一側之電流之經判定第二方向。
馬達102可低於、等於或高於同步速度操作。此係歸因於半週期之小部分可流動通過馬達繞組之事實。
作為另一實例，圖2描繪具有馬達繞組、DC電源開關及一馬達控制器之一單相ECM 202。馬達控制器控制DC電源開關之操作以引起電流流動通過馬達繞組之一或多者。
圖3至圖4描繪一機器之一多重速度交流電(AC)電路之實例。機器可為一馬達或一發電機。多重速度AC電路可具有一個、兩個、三個、四個或更多個繞組。
圖3描繪一機器之一多重速度AC機器電路302之一實例。多重速度AC機器電路302具有8個DC電源開關，包含Q1A (第一DC電源開關)、Q1B (第二DC電源開關)、Q2A (第三DC電源開關)、Q2B (第四DC電源開關)、Q3A (第五DC電源開關)、Q3B (第六DC電源開關)、Q4A (第七DC電源開關)及Q4B (第八DC電源開關)。多重速度AC機器電路302具有8個二極體，包含D1A (第一二極體)、D1B (第二二極體)、D2A (第三二極體)、D2B (第四二極體)、D3A (第五二極體)、D3B (第六二極體)、D4A (第七二極體)及D4B (第八二極體)。多重速度AC機器電路302亦具有：一或多個定子繞組Wa；及一交流電(AC)電源304，其在連接或引線L1 (或線路1)處具有一第一線路電壓側且在連接或引線L2 (或線路2)處具有一第二線路電壓側；一控制電路306，其在DC電源開關之閘極/閘極驅動器308至322處控制DC電源開關Q1A、Q1B、Q2A、Q2B、Q3A、Q3B、Q4A及Q4B；及一選用電流感測器324。一或多個繞組連接於一點A 326與一點B 328之間。
第一DC電源開關Q1A之汲極連接至L1及第二二極體D1B之陰極，且第一DC電源開關Q1A之源極連接至第一二極體D1A之陽極。第二DC電源開關Q1B之汲極連接至第五DC電源開關Q3A之汲極、第一二極體D1A之陰極、第六二極體D3B之陰極及電流感測器之第一側。若不存在選用電流感測器324，則第二DC電源開關Q1B之汲極、第五DC電源開關Q3A之汲極、第一二極體D1A之陰極及第六二極體D3B之陰極全部連接至繞組Wa之第一側及點A 326。第二DC電源開關Q1B之源極連接至第二二極體D1B之陽極。
第三DC電源開關Q2A之汲極連接至L1及第四二極體D1B之陰極，且第三DC電源開關Q2A之源極連接至第三二極體D2A之陽極。第四DC電源開關Q2B之汲極連接至第七DC電源開關Q7A之汲極、第三二極體D2A之陰極、第八二極體D4B之陰極及點B 328處之馬達繞組Wa之第二側。第四DC電源開關Q2B之源極連接至第四二極體D2B之陽極。
第五DC電源開關Q3A之汲極連接至第二DC電源開關Q1B之汲極、第一二極體D1A之陰極、第六二極體D3B之陰極及電流感測器之第一側。若不存在選用電流感測器324，則第二DC電源開關Q1B之汲極、第五DC電源開關Q3A之汲極、第一二極體D1A之陰極及第六二極體D3B之陰極全部連接至繞組Wa之第一側及點A 326。第五DC電源開關Q3A之源極連接至第五二極體D3A之陽極。第六DC電源開關Q3B之源極連接至第六二極體D3B之陽極。第六DC電源開關Q3B之汲極連接至L2及第五二極體D3A之陰極。
第七DC電源開關Q4A之汲極連接至第四DC電源開關Q2B之汲極、第三二極體D2A之陰極、第八二極體D4B之陰極及點B 328處之馬達繞組之第二側。第七DC電源開關Q4A之源極連接至第七二極體D4A之陽極。第八DC電源開關Q4B之汲極連接至第七二極體D4A之陰極及L2。第八DC電源開關之源極連接至第八二極體D4B之陽極。
DC電源開關Q1A、Q1B、Q2A、Q2B、Q3A、Q3B、Q4A及Q4B在其閘極/閘極驅動器308至322處接收來自控制電路306之一控制信號。若控制信號為高或1，則DC電源開關Q1A、Q1B、Q2A、Q2B、Q3A、Q3B、Q4A及Q4B接通或閉合。若控制信號為低或0，則DC電源開關Q1A、Q1B、Q2A、Q2B、Q3A、Q3B、Q4A及Q4B切斷或打開。
第一及第二DC電源開關Q1A (透過二極體D1A)/Q1B (透過二極體D1B)將點A 326連接至L1，且第五及第六DC電源開關Q3A (透過二極體D3A)/Q3B (透過二極體D3B)將點A連接至L2。第三及第四DC電源開關Q2A (透過二極體D2A)/Q2B (透過二極體D2B)將點B 328連接至L1，且第七及第八DC電源開關Q4A (透過二極體D4A)/Q4B (透過二極體D4B)將點B連接至L2。
一或多個馬達繞組Wa在點A處之繞組之第一側上連接至電流感測器324之第二側，電流感測器324連接於第二及第五DC電源開關Q1B/Q3A與第一及第六二極體D1A/D3B之間。若不存在電流感測器324，則一或多個繞組Wa在點A 326處之繞組之第一側上連接至第二DC電源開關Q1B之汲極、第五DC電源開關Q3A之汲極、第一二極體D1A之陰極及第六二極體D3B之陰極。一或多個馬達繞組Wa在點B 328處之一第二側上連接，點B 328亦係第四及第七DC電源開關Q2B/Q4A之汲極及第三及第八二極體D2A/D4B之陰極之一連接點。點A 3508係一或多個馬達繞組Wa之起始側，且點B 3510係一或多個馬達繞組之結束側。
電流感測器324在第二及第五DC電源開關Q1B/Q3A之汲極及第一及第六二極體D1A/D3B之陰極之連接點處之一第一側上連接。電流感測器324在一第二側上連接至點A 326，點A 326係至一或多個馬達繞組Wa之一個連接點。由於電流始終流動通過一或多個繞組Wa，因此此位置處之一單一電流感測器324將提供通過一或多個繞組Wa之一準確電流量測。電流量測自電流感測器324傳輸至控制電路306。此電流量測可用於感測電流零交越或偵測過電流情形且由控制電路306使用，例如用於本文中所描述之啟動及其他操作。在一些實施例中，電流感測器324係選用的。
在圖3之實例中，DC電源開關Q1A、Q1B、Q2A、Q2B、Q3A、Q3B、Q4A及Q4B係允許電流自L1通過其各自二極體流至L2或自L2通過其各自二極體流至L1之單向DC電源開關。在圖3之實例中，DC電源開關Q1A、Q1B、Q2A、Q2B、Q3A、Q3B、Q4A及Q4B可為包含各分別組態有一個二極體D1A、D1B、D2A、D2B、D3A、D3B、D4A及D4B之一金屬氧化物半導體場效電晶體(MOSFET)之高速固態繼電器(QSSR)。在其他實例中可使用其他類型之DC電源開關，諸如允許交流電切換之一切換裝置或切換裝置組合，包含金屬氧化物半導體場效電晶體(MOSFET)、矽控整流器(SCR)、絕緣閘極雙極電晶體(IGBT)或經組態以操作為AC開關之電晶體，例如當與二極體或繼電器或可經組態用於切換交流電之開關之另一組合在相反方向上串聯時。
二極體D1A、D1B、D2A、D2B、D3A、D3B、D4A及D4B藉由阻止電流在錯誤方向上流動來確保電流在正確方向上流動通過DC電源開關。電流自二極體之陽極流至二極體之陰極，但不自二極體之陰極流至二極體之陽極。當一DC電源開關Q1A、Q1B、Q2A、Q2B、Q3A、Q3B、Q4A或Q4B通電時，AC電流自開關之一側流至開關之另一側且通過一對應二極體自二極體之陽極流至陰極。例如，二極體D1A、D2A、D3A及D4A允許電流分別通過DC電源開關Q1A、Q2A、Q3A及Q4A自L1流至L2。二極體D1B、D2B、D3B及D4B允許電流分別通過DC電源開關Q1B、Q2B、Q3B及Q4B自L2流至L1。
在圖3之實例中，8個DC電源開關Q1A、Q1B、Q2A、Q2B、Q3A、Q3B、Q4A及Q4B及8個二極體D1A、D1B、D2A、D2B、D3A、D3B、D4A及D4B藉由面向相反電流傳遞方向並聯配置兩個DC電源開關及DC電源開關之對應二極體來組態成4個AC雙向電源開關Q1 330、Q2 332、Q3 334及Q4 336。例如，第一DC電源開關Q1A及其第一二極體D1A與第二DC電源開關Q1B及其第二二極體D1B並聯組態，但通過第一DC電源開關Q1A及其第一二極體D1A之電流之方向與通過第二DC電源開關Q1B及其第二二極體D1B之電流之方向相反，其中第一DC電源開關Q1A之汲極及源極面向第二DC電源開關Q1B之源極及汲極之相反方向。因此，第一DC電源開關Q1A及其二極體D1A與第二DC電源開關Q1B及其二極體D1B並聯且在相反方向上組態以形成一第一AC雙向電源開關Q1 330。若將適當閘極電壓施加至第一DC電源開關Q1A之閘極308 (例如，藉由一高控制信號)以將其接通，則電流能夠自L1通過第一DC電源開關Q1A及第一二極體D1A傳遞至點A 326。若將適當閘極電壓施加至第二DC電源開關Q1B之閘極310 (例如，藉由一高控制信號)以將其接通，則電流能夠自點A 326通過第二DC電源開關Q1B及第二二極體D1B回傳至線路1。若第一DC電源開關Q1A及第二DC電源開關Q1B兩者具有施加至其閘極308及310之適當電壓(例如，藉由高控制信號)以將其等接通，則兩個DC電源開關能夠在其各自方向上傳遞電流以有效創建第一雙向電源開關Q1 330。
類似地，第三DC電源開關Q2A及其二極體D2A與第四DC電源開關Q2B及其二極體D2B並聯且在相反電流傳遞方向上組態(其中DC電源開關之汲極及源極面向相反方向)以形成一第二AC雙向電源開關Q2 332。若將適當閘極電壓施加至第三DC電源開關Q2A之閘極312 (例如，藉由一高控制信號)以將其接通，則電流能夠自L1通過第三DC電源開關Q2A及第三二極體D2A傳遞至點B 328。若將適當閘極電壓施加至第四DC電源開關Q2B之閘極314 (例如，藉由一高控制信號)以將其接通，則電流能夠自點B 328通過第四DC電源開關Q12B及第四二極體D2B回傳至線路1。若第三DC電源開關Q2A及第四DC電源開關Q2B兩者具有施加至其閘極312及314之適當電壓(例如，藉由高控制信號)以將其等接通，則兩個DC電源開關能夠在其各自方向上傳遞電流以有效創建第二AC雙向電源開關Q1 332。
第五DC電源開關Q3A及其二極體D3A與第六DC電源開關Q3B及其二極體D3B並聯且在相反電流傳遞方向上組態(其中DC電源開關之汲極及源極面向相反方向)以形成一第三AC雙向電源開關Q3 334。若將適當閘極電壓施加至第五DC電源開關Q3A之閘極316 (例如，藉由一高控制信號)以將其接通，則電流能夠自點A 326通過第五DC電源開關Q3A及第一二極體D3A傳遞至線路2。若將適當閘極電壓施加至第六DC電源開關Q3B之閘極318 (例如，藉由一高控制信號)以將其接通，則電流能夠自線路2通過第六DC電源開關Q3B及第六二極體D3B傳遞至點A 326。若第五DC電源開關Q3A及第六DC電源開關Q3B兩者具有施加至其閘極318及320之適當電壓(例如，藉由高控制信號)以將其等接通，則兩個DC電源開關能夠在其各自方向上傳遞電流以有效創建第三AC雙向電源開關Q3 334。
第七DC電源開關Q4A及其二極體D4A與第八DC電源開關Q4B及其二極體D4B並聯且在相反電流傳遞方向上組態(其中DC電源開關之汲極及源極面向相反方向)以形成一第四AC雙向電源開關Q4 336。若將適當閘極電壓施加至第七DC電源開關Q6A之閘極320 (例如，藉由一高控制信號)以將其接通，則電流能夠自點B 328通過第七DC電源開關Q4A及第七二極體D4A傳遞至線路2。若將適當閘極電壓施加至第八DC電源開關Q4B之閘極322 (例如，藉由一高控制信號)以將其接通，則電流能夠自線路2通過第八DC電源開關Q4B及第八二極體D4B傳遞至點B 328。若第七DC電源開關Q4A及第八DC電源開關Q4B兩者具有施加至其閘極320及322之適當電壓(例如，藉由高控制信號)以將其等接通，則兩個DC電源開關能夠在其各自方向上傳遞電流以有效創建第四AC雙向電源開關Q4 336。
因為雙向電源開關Q1 330、Q2 332、Q3 334及Q4 336分別包含兩個相反面向之DC電源開關Q1A/Q1B、Q2A/Q2B、Q3A/Q3B及Q4A/Q4B，所以構成一雙向電源開關之兩個DC電源開關Q1A/Q1B、Q2A/Q2B、Q3A/Q3B或Q4A/Q4B可同時接通以在兩個方向上傳遞電流，構成一雙向電源開關之兩個DC電源開關可同時切斷以不在任一方向上傳遞電流，構成一雙向電源開關之DC電源開關之一第一者可接通以在一第一方向上傳遞電流，而構成一雙向電源開關之DC電源開關之第二者切斷且不在與第一方向相反之第二方向上傳遞電流，或第二DC電源開關可接通以在第二方向上傳遞電流，而第一DC電源開關切斷且不在與第二方向相反之第一方向上傳遞電流。此結構在切換操作中優於僅單向開關且使更平滑電流能夠在DC電源開關接通及切斷且在PWM模式中操作時繼續在一選定方向上流動。由於雙向電源開關Q1 330、Q2 332、Q3 334及Q4 336使電流能夠在兩個方向上流動通過雙向電源開關，所以當一對雙向開關Q1/Q4或Q2/Q3閉合(因此接通)時，電流可繼續在相同流動方向上流動通過繞組Wa，同時控制電路306之馬達控制器打開、閉合及將一或多個其他DC電源開關Q1A、Q1B、Q2A、Q2B、Q3A、Q3B、Q4A及Q4B置於PWM模式且直至在一特定操作模式中DC電源開關之切換操作完成。在一些實施例中，在控制電路306之馬達控制器打開、閉合及將一或多個其他DC電源開關Q1A、Q1B、Q2A、Q2B、Q3A、Q3B、Q4A及Q4B置於PWM模式時接通/閉合一對雙向開關Q1/Q4或Q2/Q3促進改變電流方向。此結構亦提供比單向開關及僅提供雙向電源切換但亦不提供單向切換之開關更多之切換選項。
DC電源開關Q1A、Q1B、Q2A、Q2B、Q3A、Q3B、Q4A及Q4B及其二極體D1A、D1B、D2A、D2B、D3A、D3B、D4A及D4B藉由繞組Wa組態為一H橋組態。DC電源開關Q1A、Q1B、Q3A及Q3B及其二極體D1A、D1B、D3A及D3B形成H橋之一第一外臂，DC電源開關Q2A、Q2B、Q4A及Q4B及其二極體D2A、D2B、D4A及D4B形成H橋之一第二外臂，且馬達繞組Wa及選用電流感測器324經組態為介於兩個外臂之間且連接兩個外臂之一連接或中間臂。類似地，第一及第三雙向電源開關330及334形成H橋之一第一外臂，第二及第四雙向電源開關332及336形成H橋之一第二外臂，且馬達繞組Wa及選用電流感測器324經組態為介於兩個外臂之間且連接兩個外臂之一連接或中間臂。
一打開DC電源開關Q1A、Q1B、Q2A、Q2B、Q3A、Q3B、Q4A及/或Q4B (或Q1、Q2、Q3及Q4)回應於來自控制電路306之一控制信號(例如一低控制信號)而斷開及切斷。一閉合DC電源開關Q1A、Q1B、Q2A、Q2B、Q3A、Q3B、Q4A及/或Q4B (或Q1、Q2、Q3及Q4)回應於來自控制電路306之一控制信號(例如一高控制信號)而連接及接通。脈寬調變(PWM)模式中之一DC電源開關Q1A、Q1B、Q2A、Q2B、Q3A、Q3B、Q4A及/或Q4B回應於自控制電路306傳輸至DC電源開關之一或多個PWM控制信號而重複在總時段期間之一第一時段內接通及在總時段期間之一第二時段內切斷以導致一輸出電壓。例如，PWM模式中之一DC電源開關回應於DC電源開關自控制電路306接收一第一PWM控制信號(例如一高PWM控制信號)而在一第一時段內接通及回應於DC電源開關自馬達控制器接收一第二PWM控制信號(例如一低PWM控制信號)而在一第二時段內切斷。控制電路306將第一(例如，高)及第二(例如，低)控制信號重複傳輸至DC電源開關Q1A、Q1B、Q2A、Q2B、Q3A、Q3B、Q4A及/或Q4B以引起DC電源開關在總時段期間重複接通及切斷。總時段(亦指稱一接通-切斷週期)係接通時段(亦指稱脈衝作用時間或接通週期)加上切斷時段(指稱切斷週期)。相較於總時段之接通時段通常指稱一工作週期。工作週期通常表示為接通時段除以總時段之一百分比或一比率。DC電源開關Q1A、Q1B、Q2A、Q2B、Q3A、Q3B、Q4A及/或Q4B之接通時段可比DC電源開關之切斷時段增加以導致DC電源開關之一較高輸出電壓，或DC電源開關之接通時段可比DC電源開關之切斷時段減少以減小DC電源開關之輸出電壓。
馬達控制器可經組態以連續判定DC電源開關之一者處之一實際工作週期且比較實際工作週期與一所要工作週期。馬達控制器可增加或減少DC電源開關之一者之一接通時段或切斷時段以達成所要工作週期。
使一個DC電源開關Q1A、Q1B、Q2A、Q2B、Q3A、Q3B、Q4A或Q4B開啟PWM模式同時使兩個其他DC電源開關接通導致三個DC電源開關在一PWM高控制信號期間接通及兩個DC電源開關在一PWM低控制信號期間接通，其允許電流不中斷繼續循環通過繞組Wa以防止當PWM控制信號為低且對應DC電源開關切斷時多重速度AC機器電路302中之大感應切換尖峰。使一個DC電源開關Q1A、Q1B、Q2A、Q2B、Q3A、Q3B、Q4A或Q4B開啟PWM模式同時使兩個其他DC電源開關連接或接通亦允許電流繼續循環通過繞組Wa以防止在操作模式之間切換時多重速度AC機器電路302中之大感應切換尖峰。例如，當接通及切斷各種DC電源開關Q1A、Q1B、Q2A、Q2B、Q3A、Q3B、Q4A及/或Q4B時，一電流路徑在一個DC電源開關處於PWM模式中時不中斷繼續流動通過繞組Wa。
例如，DC電源開關Q1A、Q1B、Q2A、Q2B、Q3A、Q3B、Q4A及/或Q4B可經配置以藉由接通第二DC電源開關Q1B及第三DC電源開關Q2A且使其等在PWM模式中操作第五DC電源開關Q3A時保持接通來使電流自線路1通過點B 328及繞組Wa傳遞至點A 326且輸出至線路2。當至第五DC電源開關Q3A之PWM控制信號為高且第五DC電源開關Q3A因此接通時，電流藉由通過第五DC電源開關Q3A來自線路1通過第三DC電源開關Q2A、通過點B 328及繞組Wa傳遞至點A 326且輸出至線路2。當至第五DC電源開關Q3A之PWM控制信號為低且第五DC電源開關Q3A因此切斷時，第二DC電源開關Q1B及第二二極體D1B充當一續流二極體以允許電流繼續循環通過繞組Wa以防止大感應切換尖峰。
控制電路306控制多重速度AC機器電路302之操作。控制電路306判定DC電源開關Q1A、Q1B、Q2A、Q2B、Q3A、Q3B、Q4A及/或Q4B之哪一或多者打開(且因此切斷)、閉合(且因此接通)或依PWM模式操作以獲得自線路1或線路2且通過多重速度AC機器電路302中之一或多個繞組Wa之電流之適當方向，且接著藉由向DC電源開關傳輸一低控制信號來打開一或多個DC電源開關(藉此切斷一或多個DC電源開關)，藉由向DC電源開關傳輸一高控制信號來閉合一或多個DC電源開關(藉此接通一或多個DC電源開關)，及依PWM模式控制一或多個DC電源開關。控制電路306藉由依一選定工作週期且在一總選定時長內重複在一第一時段內接通一DC電源開關(藉由向DC電源開關發送一高控制信號)及在一第二時段內切斷DC電源開關(藉由向DC電源開關發送一低控制信號)來依PWM模式控制一DC電源開關Q1A、Q1B、Q2A、Q2B、Q3A、Q3B、Q4A及/或Q4B以導致一第一輸出電壓。控制電路306可使DC電源開關Q1A、Q1B、Q2A、Q2B、Q3A、Q3B、Q4A及/或Q4B之接通時段比DC電源開關之切斷時段增加以導致一較高輸出電壓或使DC電源開關之接通時段比DC電源開關之切斷時段減少以減小輸出電壓。
控制電路306藉由將一低控制信號傳輸至一或多個DC電源開關來打開一或多個DC電源開關Q1A、Q1B、Q2A、Q2B、Q3A、Q3B、Q4A及Q4B (藉此切斷一或多個DC電源開關)，藉由將一高控制信號傳輸至一或多個DC電源開關來閉合一或多個DC電源開關(藉此接通一或多個DC電源開關)，及藉由依一選定工作週期且在一總時段內將高及低控制信號重複傳輸至一或多個DC電源開關來依PWM模式控制一或多個DC電源開關。控制電路306打開一或多個DC電源開關Q1A、Q1B、Q2A、Q2B、Q3A、Q3B、Q4A及Q4B，閉合一或多個DC電源開關，及在啟動及非同步操作期間依PWM模式操作一或多個DC電源開關。非同步操作係機器依小於同步速度或大於同步速度操作。
在一個實例中，控制電路306打開第一、第四、第六、第七及第八DC電源開關Q1A、Q2B、Q3B、Q4A及Q4B，閉合第二及第三DC電源開關Q1B及Q2A，且依PWM模式操作第五DC電源開關Q3A以引起電流自第一側引線L1通過繞組Wa而以一選定輸出電壓流至第二側引線L2。另外，電流自繞組Wa通過第二DC電源開關Q1B而回流至第一側引線L1。
在另一實例中，控制電路306打開第一、第三、第四、第六及第七DC電源開關Q1A、Q2A、Q2B、Q3B及Q4A，閉合第五及第八DC電源開關Q3A及Q4B，且依PWM模式操作第二DC電源開關Q1B以引起電流自第二側引線L2通過繞組Wa而以一選定輸出電壓流至第一側引線L1。另外，電流自繞組Wa通過第五DC電源開關Q3A而回流至第二側引線L2。
在另一實例中，控制電路306打開第二、第三、第五、第六及第八DC電源開關Q1B、Q2A、Q3A、Q3B及Q4B，閉合第一及第四DC電源開關Q1A及Q2B，且依PWM模式操作第七DC電源開關Q4A以引起電流自第一側引線L1通過繞組Wa而以一選定輸出電壓流至第二側引線L2。另外，電流自繞組Wa通過第四DC電源開關Q2B而回流至第一側引線L1。
在另一實例中，控制電路306打開第一、第二、第三、第五及第八DC電源開關Q1A、Q1B、Q2A、Q3A及Q4B，閉合第六及第七DC電源開關Q3B及Q4A，且依PWM模式操作第四DC電源開關Q2B以引起電流自第二側引線L2通過繞組Wa而以一選定輸出電壓流至第一側引線L1。另外，電流自繞組Wa通過第七DC電源開關Q4A而回流至第二側引線L2。
在一個實例中，控制電路306包含一硬體處理器，其具有執行儲存於與硬體處理器相關聯之一非暫時性電腦可讀儲存媒體上之一或多個指令之軟體。非暫時性電腦可讀儲存媒體亦可具有資料儲存器以儲存資料，諸如一或多個感測器信號之值、線路電壓之值及/或其他資料。在另一實例中，控制電路306包含一數位信號處理器(DSP)、一專用積體電路(ASIC)、一場可程式化閘陣列信號(FPGA)或其他可程式化邏輯裝置(PLD)、離散閘或電晶體邏輯、離散硬體組件或其等之組合，其等經設計以執行本文中所描述之功能。
圖4描繪用於一多重速度AC機器電路302之一控制電路306A之一實例。用於一馬達之控制電路306A包含一直流電(DC)電源供應器402、一交流電(AC)電壓極性感測器404、一霍爾效應感測器裝置406及一馬達控制器408。馬達控制器408可用具有相同於馬達控制器之組件之一機器控制器替換以控制一發電機。
DC電源供應器402連接於L1與L2之間。DC電源供應器402將傳入AC電力轉換成具有一DC電壓之DC電力，DC電壓經組態以供電給控制電路306A中之DC供電組件，諸如霍爾效應感測器裝置406及馬達控制器408。DC電源供應器402接著供電給控制電路306A中之DC供電組件，諸如霍爾效應感測器裝置406及馬達控制器408。在一個實例中，DC電源供應器402包含一降壓拓撲中之一IC離線轉換器以將來自傳入AC電力之電力轉換成低電壓DC電力。此低電壓DC電力用於供電給且供應至控制電路306A中之一或多個DC供電裝置，諸如霍爾效應感測器裝置406及馬達控制器408。
電壓極性感測器404連接於L1與L2之間。電壓極性感測器404偵測或感測電壓是在L1還是L2處較高且輸出指示L1或L2之何者具有較高電壓(諸如指示L1處之電壓是高於還是低於L2處之電壓)之一電壓極性感測器信號。在一個實例中，若電壓極性感測器404偵測到L1處之電壓高於L2處之電壓，則電壓極性感測器輸出為高或1之一電壓極性感測器信號，其意謂L1上之電壓高於L2。在此實例中，若電壓極性感測器404偵測到L1處之電壓低於L2處之電壓，則電壓極性感測器輸出為低或0之一電壓極性感測器信號，其意謂L1上之電壓小於L2上之電壓。
霍爾效應感測器裝置406偵測或感測轉子相對於定子之位置且輸出指示轉子相對於定子之位置之一或多個霍爾效應位置信號。在一個實例中，霍爾效應感測器裝置406係偵測或感測轉子之一磁極相對於一定子齒之一極性之一雙極數位位置感測器。在此實例中，霍爾效應感測器裝置406輸出由其感測之磁極之極性判定之一高霍爾效應感測器信號(或霍爾效應感測器信號1)或一低霍爾效應感測器信號(或霍爾效應感測器信號0)。在一個實例中，霍爾效應感測器裝置406輸出(1)指示一北磁極面向定子之一高霍爾效應感測器信號(或霍爾效應感測器信號1)或(2)指示一南磁極面向定子之一低霍爾效應感測器信號(或霍爾效應感測器信號0)。
在一個實例中，霍爾效應感測器裝置406相對於定子之位置導致霍爾效應感測器裝置在馬達之反電動勢(BEMF)為高時輸出一高輸出或霍爾效應感測器信號1及在BEMF為低時輸出一低輸出或霍爾效應感測器信號0。BEMF藉由旋轉轉子上之轉子磁鐵之組合經過具有繞組之定子齒來產生。在一個實例中，BEMF由轉子之速度及各磁極上之匝數判定。
馬達控制器408控制多重速度AC機器電路302之操作。馬達控制器408判定DC電源開關Q1A、Q1B、Q2A、Q2B、Q3A、Q3B、Q4A及Q4B之哪一或多者打開(且因此切斷)、閉合(且因此接通)及/或依PWM模式操作以獲得通過多重速度AC機器電路302中之一或多個繞組Wa自點A326至點B 328或自點B至點A之電流之一第一方向且獲得自線路1至線路2或自線路2至線路1之電流之一第二方向，且接著藉由將一低控制信號傳輸至DC電源開關來打開一或多個DC電源開關(藉此切斷一或多個DC電源開關)，藉由將一高控制信號傳輸至DC電源開關來閉合一或多個DC電源開關(藉此接通一或多個DC電源開關)，及依PWM模式控制一或多個DC電源開關以達成電流之第一方向及電流之第二方向。馬達控制器408藉由依一選定工作週期且在一總選定時段內重複在一第一時段內接通一DC電源開關(藉由向DC電源開關發送一高控制信號)及在一第二時段內切斷DC電源開關(藉由向DC電源開關發送一低控制信號)來依PWM模式控制DC電源開關Q1A、Q1B、Q2A、Q2B、Q3A、Q3B、Q4A及/或Q4B以導致一第一輸出電壓。馬達控制器408可使DC電源開關之接通時段比DC電源開關之切斷時段增加以導致一較高輸出電壓或使DC電源開關之接通時段比DC電源開關之切斷時段減少以減小輸出電壓。
馬達控制器408藉由將一低(例如0)控制信號傳輸至一或多個DC電源開關之閘極驅動器308至322來打開一或多個DC電源開關Q1A、Q1B、Q2A、Q2B、Q3A、Q3B、Q4A及Q4B (藉此切斷一或多個DC電源開關)，藉由將一高(例如1)控制信號傳輸至一或多個DC電源開關之閘極驅動器來閉合一或多個DC電源開關(藉此接通一或多個DC電源開關)，及藉由依一選定工作週期且在一總時段內將高及低控制信號重複傳輸至一或多個DC電源開關之閘極驅動器來依PWM模式控制一或多個DC電源開關。DC電源開關Q1A、Q1B、Q2A、Q2B、Q3A、Q3B、Q4A及Q4B在其閘極/閘極驅動器308至322處接收來自馬達控制器408之控制信號且在控制信號為高(例如1)時接通/閉合或在控制信號為低(例如0)時切斷/打開。
馬達控制器408打開一或多個DC電源開關Q1A、Q1B、Q2A、Q2B、Q3A、Q3B、Q4A及Q4B，閉合一或多個DC電源開關，及在啟動及非同步操作期間依PWM模式操作一或多個DC電源開關。非同步操作係馬達依小於同步速度或大於同步速度操作。
馬達控制器408藉由將一低(例如0)信號傳輸至雙向電源開關中之兩個DC電源開關之閘極驅動器308至322來打開一或多個雙向電源開關Q1 330、Q2 332、Q2 334及Q4 336 (藉此切斷雙向電源開關中之兩個DC電源開關)及藉由將一高(例如1)信號傳輸至雙向電源開關中之兩個DC電源開關之閘極驅動器來閉合一或多個雙向電源開關(藉此接通雙向電源開關中之兩個DC電源開關)。馬達控制器408在同步操作期間打開一對雙向電源開關Q1 330/Q4 336 (第一及第四雙向電源開關)或Q2 332/Q3 334 (第二及第三雙向電源開關)且閉合另一對雙向電源開關Q2/Q3 (第二及第三雙向電源開關)或Q1/Q4 (第一及第四雙向電源開關)。
在一些實施例中，由於雙向電源開關Q1 330、Q2 332、Q3 334及Q4 336使電流能夠在兩個方向上流動通過雙向電源開關，因此當馬達控制器408閉合一對雙向開關Q1/Q4或Q2/Q3 (因此將其等接通)時，電流可在相同流動方向上繼續流動通過繞組Wa，同時馬達控制器打開、閉合及將一或多個其他DC電源開關Q1A、Q1B、Q2A、Q2B、Q3A、Q3B、Q4A及Q4B置於PWM模式且直至在一特定操作模式中DC電源開關完成切換操作。在其他實施例中，在一或多個模式之間的切換操作期間接通/閉合一對雙向開關Q1 330/Q4 334或Q2 332/Q3 336同時馬達控制器408打開、閉合及將一或多個其他DC電源開關Q1A、Q1B、Q2A、Q2B、Q3A、Q3B、Q4A及Q4B置於PWM模式促進改變多重速度AC機器電路302中之電流方向。兩者之實例在下文描述。
在一個實例中，馬達控制器408自電壓極性感測器404接收一電壓極性感測器信號，自霍爾效應感測器裝置406接收一霍爾效應感測器信號，且基於電壓極性感測器信號之一值及霍爾效應感測器信號之一值來判定DC電源開關Q1A、Q1B、Q2A、Q2B、Q3A、Q3B、Q4A及Q4B之哪一或多者打開、閉合或依PWM模式操作以引起電流在多重速度AC機器電路302中在一第一方向上自點A 326至點B 328或自點B至點A流動通過一或多個繞組Wa且引起電流在多重速度AC機器電路中在一第二方向上自線路1至線路2或自線路2至線路1流動。在一個實例中，當霍爾效應感測器信號為低(例如，具有一值0)時，馬達控制器408將控制信號傳輸至DC電源開關Q1A、Q1B、Q2A、Q2B、Q3A、Q3B、Q4A及/或Q4B (例如，打開或閉合DC電源開關或依PWM模式操作DC電源開關)以引起電流在一第一方向上自點B 328至點A 326流動通過繞組Wa。在此實例中，當霍爾效應感測器信號為高(例如，具有一值1)時，馬達控制器408將控制信號傳輸至DC電源開關Q1A、Q1B、Q2A、Q2B、Q3A、Q3B、Q4A及/或Q4B (例如，打開或閉合DC電源開關或依PWM模式操作DC電源開關)以引起電流在一第一方向上自點A 326至點B 328流動通過繞組Wa。在一個實例中，當電壓極性感測器信號為低(例如，具有一值0)時，馬達控制器408將控制信號傳輸至DC電源開關Q1A、Q1B、Q2A、Q2B、Q3A、Q3B、Q4A及/或Q4B (例如，打開或閉合DC電源開關或依PWM模式操作DC電源開關)以引起電流在一第二方向上自線路1至線路2流動。在此實例中，當電壓極性感測器信號為高(例如，具有一值1)時，馬達控制器408將控制信號傳輸至DC電源開關Q1A、Q1B、Q2A、Q2B、Q3A、Q3B、Q4A及/或Q4B (例如，打開或閉合DC電源開關或依PWM模式操作DC電源開關)以引起電流在第二方向上自線路2至線路1流動。馬達控制器可增大霍爾效應感測器信號或霍爾效應信號之一提前值。
在一個實施例中，當電壓極性感測器信號為低(例如，具有一值0)且霍爾效應感測器信號為低(例如，具有一值0)時，馬達控制器408接通及/或切斷DC電源開關Q1A、Q1B、Q2A、Q2B、Q3A、Q3B、Q4A及Q4B及/或在一第一切換模式(模式1)中依PWM模式操作DC電源開關。當電壓極性感測器信號為高(例如，具有一值1)且霍爾效應感測器信號為低(例如，具有一值0)時，馬達控制器408接通及/或切斷DC電源開關Q1A、Q1B、Q2A、Q2B、Q3A、Q3B、Q4A及Q4B及/或在一第二切換模式(模式2)中依PWM模式操作DC電源開關。當電壓極性感測器信號為低(例如，具有一值0)且霍爾效應感測器信號為高(例如，具有一值1)時，馬達控制器408接通及/或切斷DC電源開關Q1A、Q1B、Q2A、Q2B、Q3A、Q3B、Q4A及Q4B及/或在一第三切換模式(模式3)中依PWM模式操作DC電源開關。當電壓極性感測器信號為高(例如，具有一值1)且霍爾效應感測器信號為高(例如，具有一值1)時，馬達控制器408接通及/或切斷DC電源開關Q1A、Q1B、Q2A、Q2B、Q3A、Q3B、Q4A及Q4B及/或在一第四切換模式(模式4)中依PWM模式操作DC電源開關。馬達控制器可經組態以改變一切換模式以驅動繞組中之電流降至零。馬達控制器可改變一切換模式或在切換模式之間改變。
馬達控制器408可控制(例如，打開或閉合)一雙向電源開關中之一個開關但不控制相同雙向電源開關中之另一開關。另外，馬達控制器408可控制(例如，打開或閉合)一雙向電源開關中之兩個開關。可達成開關之打開及閉合組態之任何組合，諸如一個開關打開而另一開關閉合，兩個開關打開，及/或兩個開關閉合。
在一個實例中，諸如在模式1中，當電壓極性感測器信號為低(例如，具有一值0)且霍爾效應感測器信號為低(例如，具有一值0)時，馬達控制器408將控制信號(例如低或0控制信號)傳輸至第一、第四、第六、第七及第八DC電源開關Q1A、Q2B、Q3B、Q4A及Q4B以打開第一、第四、第六、第七及第八DC電源開關Q1A、Q2B、Q3B、Q4A及Q4B，將控制信號(例如高或1控制信號)傳輸至第二及第三DC電源開關Q1B及Q2A以閉合第二及第三DC電源開關Q1B及Q2A，且將PWM控制信號傳輸至第五DC電源開關Q3A以依PWM模式操作第五DC電源開關Q3A以引起電流自第一側引線(L1或線路1)、自點B 328至點A 326通過繞組Wa而以一選定輸出電壓流至第二側引線(L2或線路2)。另外，電流自繞組Wa通過第二DC電源開關Q1B而回流至第一側引線L1。在此例項中，將較高電壓施加至繞組Wa之點B 328且將較低電壓施加至繞組Wa之點A 326以引起電流自點B 328至點A 326流動通過繞組Wa。
在一個實例中，諸如在模式2中，當電壓極性感測器信號為高(例如，具有一值1)且霍爾效應感測器信號為低(例如，具有一值0)時，馬達控制器408將控制信號(例如低或0信號)傳輸至第一、第三、第四、第六及第七DC電源開關Q1A、Q2A、Q2B、Q3B以打開第一、第三、第四、第六及第七DC電源開關Q1A、Q2A、Q2B、Q3B及Q4A，將控制信號(例如高或1信號)傳輸至第五及第八DC電源開關Q3A及Q4B以閉合第五及第八DC電源開關Q3A及Q4B，且將PWM控制信號傳輸至第二DC電源開關Q1B以依PWM模式操作第二DC電源開關Q1B以引起電流自第二側引線(L2或線路1)、自點B 328至點A 326通過繞組Wa而以一選定輸出電壓流至第一側引線(L1或線路1)。另外，電流自繞組Wa通過第五DC電源開關Q3A而回流至第二側引線L2。在此例項中，將較高電壓施加至繞組Wa之點B 328且將較低電壓施加至繞組Wa之點A 326以引起電流自點B 328至點A 326流動通過繞組Wa。
在另一實例中，諸如在模式3中，當電壓極性感測器信號為低(例如，具有一值0)且霍爾效應感測器信號為高(例如，具有一值1)時，馬達控制器408將控制信號(例如低或0信號)傳輸至第二、第三、第五、第六及第八DC電源開關Q1B、Q2A、Q3A、Q3B及Q4B以打開第二、第三、第五、第六及第八DC電源開關Q1B、Q2A、Q3A、Q3B及Q4B，將控制信號(例如高或1信號)傳輸至第一及第四DC電源開關Q1A及Q2B以閉合第一及第四DC電源開關Q1A及Q2B，且將PWM控制信號傳輸至第七DC電源開關Q4A以依PWM模式操作第七DC電源開關Q4A以引起電流自第一側引線(L1或線路1)、自點A 326至點B 328通過繞組Wa而以一選定輸出電壓流至第二側引線(L2或線路2)。另外，電流自繞組Wa通過第四DC電源開關Q2b而回流至第一側引線L1。在此例項中，將較高電壓施加至繞組Wa之點A 326且將較低電壓施加至繞組Wa之點B 328以引起電流自點A 326至點B 328流動通過繞組Wa。
在另一實例中，諸如在模式4中，當電壓極性感測器信號為高(例如，具有一值1)且霍爾效應感測器信號為高(例如，具有一值1)時，馬達控制器408將控制信號(例如低或0信號)傳輸至第一、第二、第三、第五及第八DC電源開關Q1A、Q1B、Q2A、Q3A及Q4B以打開第一、第二、第三、第五及第八DC電源開關Q1A、Q1B、Q2A、Q3A及Q4B，將控制信號(例如高或1信號)傳輸至第六及第七DC電源開關Q3B及Q4A以閉合第六及第七DC電源開關Q3B及Q4A，且將PWM控制信號傳輸至第四DC電源開關Q2B以依PWM模式操作第四DC電源開關Q2B以引起電流自第二側引線(L2或線路2)、自點A 326至點B 328通過繞組Wa而以一選定輸出電壓流至第一側引線(L1或線路1)。另外，電流自繞組Wa通過第七DC電源開關Q4A而回流至第二側引線L2。在此例項中，將較高電壓施加至繞組Wa之點A 326且將較低電壓施加至繞組Wa之點B 328以引起電流自點A 326至點B 328流動通過繞組Wa。
在一個實例中，馬達控制器408包含一硬體處理器，其具有執行儲存於與硬體處理器相關聯之一非暫時性電腦可讀儲存媒體上之一或多個指令之軟體。非暫時性電腦可讀儲存媒體亦可具有資料儲存器以儲存資料，諸如一或多個感測器信號之值、線路電壓之值及/或其他資料。在此實例中，處理器處理霍爾效應感測器信號及電壓極性感測器信號且基於霍爾效應感測器信號是高還是低及電壓極性感測器信號是高還是低來產生一或多個驅動邏輯控制信號，且馬達控制器408將一或多個驅動邏輯控制信號傳輸至DC電源開關Q1A、Q1B、Q2A、Q2B、Q3A、Q3B、Q4A及Q4B (例如，傳輸至上述DC電源開關之閘極/閘極驅動器308至322)以打開及/或閉合DC電源開關及/或依PWM模式操作DC電源開關。在一個實例中，馬達控制器408包含其中霍爾效應感測器信號及電壓極性感測器信號一起XOR運算以基於霍爾效應感測器信號是高還是低及電壓極性感測器信號是高還是低來產生一或多個驅動邏輯控制信號之邏輯，且馬達控制器將一或多個驅動邏輯控制信號傳輸至DC電源開關Q1A、Q1B、Q2A、Q2B、Q3A、Q3B、Q4A及Q4B (例如，傳輸至上述DC電源開關之閘極/閘極驅動器308至322)以打開及/或閉合DC電源開關及/或依PWM模式操作DC電源開關。
在另一實例中，馬達控制器408包含一數位信號處理器(DSP)、一專用積體電路(ASIC)、一場可程式化閘陣列信號(FPGA)或其他可程式化邏輯裝置(PLD)、離散閘或電晶體邏輯、離散硬體組件或其等之組合，其等經設計以執行本文中所描述之功能。一硬體處理器可為一微處理器、市售處理器、控制器、微控制器或狀態機。一處理器亦可實施為兩個或更多個運算組件之一組合，例如一DSP及一微處理器之一組合、複數個微處理器、結合一DSP核心之一或多個微處理器或任何其他此組態。 啟動及非同步操作
圖5至圖8描繪可用於DC電源開關Q1A、Q1B、Q2A、Q2B、Q3A、Q3B、Q4A及Q4B之啟動及非同步操作兩者之四種操作模式之例示性實施例。此等模式將指稱模式1、模式2、模式3及模式4。
圖5描繪模式1之一例示性實施例。在此例示性實施例中，點劃線展示此模式中電流始終在其上流動之位置及方向。長劃線展示當PWM信號為高且引起接收PWM信號之DC電源開關接通時電流之位置及方向。點線展示當PWM信號為低且引起接收PWM信號之DC電源開關切斷時電流之位置及方向。
在模式1中，DC電源開關Q1A、Q1B、Q2A、Q2B、Q3A、Q3B、Q4A及Q4B由馬達控制器408配置以使電流自線路1通過點B 328傳遞至點A 326及線路2。在模式1中，馬達控制器408藉由將一接通或高信號傳輸至第二DC電源開關Q1B及第三DC電源開關Q2A之各者來接通其等且使其等保持接通，同時藉由依一選定工作週期且在一選定總時段內將接通/高及切斷/低信號重複傳輸至第五DC電源開關Q3A來依脈寬調變(PWM)模式操作第五DC電源開關Q3A。馬達控制器408藉由將一切斷或低信號傳輸至其他DC電源開關之各者來切斷其等或在已切斷時使其等保持切斷。當PWM信號為高且第五DC電源開關Q3A接通時，電流自線路1通過第三DC電源開關Q2A、通過點B 328傳遞至點A 326，且藉由通過第五DC電源開關Q3A來輸出至線路2。當PWM信號為低且第五DC電源開關Q3A切斷時，第二DC電源開關Q1B及第二二極體D1B充當一續流二極體以允許電流繼續循環通過繞組，藉此防止任何大感應切換尖峰。
圖6描繪模式2之一例示性實施例。在此例示性實施例中，點劃線展示此模式中電流始終在其上流動之位置及方向。長劃線展示當PWM信號為高且引起接收PWM信號之DC電源開關接通時電流之位置及方向。點線展示當PWM信號為低且引起接收PWM信號之DC電源開關切斷時電流之位置及方向。
在模式2中，DC電源開關Q1A、Q1B、Q2A、Q2B、Q3A、Q3B、Q4A及Q4B經配置以使電流自線路2通過點B 328傳遞至點A 326且輸出至線路1。在模式2中，馬達控制器408藉由將一接通或高信號傳輸至第八DC電源開關Q4B及第五DC電源開關Q3A之各者來接通其等且使其等保持接通，同時藉由依一選定工作週期且在一選定總時段內將接通/高及切斷/低信號重複傳輸至第二DC電源開關Q1B來依PWM模式操作第二DC電源開關Q1B。馬達控制器408藉由將一切斷或低信號傳輸至其他DC電源開關之各者來切斷其等或在已切斷時使其等保持切斷。當PWM信號為高且第二DC電源開關Q1B接通時，電流自線路2通過第八DC電源開關Q4B、通過點B 328傳遞至點A 326，且藉由通過第二DC電源開關Q1B來輸出至線路1。當PWM信號為低且第二DC電源開關Q1B切斷時，第五DC電源開關Q3A及第五二極體D3A充當一續流二極體以允許電流繼續循環通過繞組，藉此防止任何大感應切換尖峰。
圖7描繪模式3之一例示性實施例。在此例示性實施例中，點劃線展示此模式中電流始終在其上流動之位置及方向。長劃線展示當PWM信號為高且引起接收PWM信號之DC電源開關接通時電流之位置及方向。點線展示當PWM信號為低且引起接收PWM信號之DC電源開關切斷時電流之位置及方向。
在模式3中，DC電源開關Q1A、Q1B、Q2A、Q2B、Q3A、Q3B、Q4A及Q4B經配置以使電流自線路1通過點A 326傳遞至點B 328且輸出至線路2。在模式3中，馬達控制器408藉由將一接通或高信號傳輸至第一DC電源開關Q1A及第四DC電源開關Q2B之各者來接通其等且使其等保持接通，同時藉由依一選定工作週期且在一選定總時段內將接通/高及切斷/低信號重複傳輸至第七DC電源開關Q4A來依PWM模式操作第七DC電源開關Q4A。馬達控制器408藉由將一切斷或低信號傳輸至其他DC電源開關之各者來切斷其等或在已切斷時使其等保持切斷。當PWM信號為高且第七DC電源開關Q4A接通時，電流自線路1通過第一DC電源開關Q1A、通過點A 326傳遞至點B 328，且藉由通過第七DC電源開關Q4A來輸出至線路2。當PWM信號為低且第七DC電源開關Q4A切斷時，第四DC電源開關Q2B及第四二極體D2B充當一續流二極體以允許電流繼續循環通過繞組，藉此防止任何大感應切換尖峰。
圖8描繪模式4之一例示性實施例。在此例示性實施例中，點劃線展示此模式中電流始終在其上流動之位置及方向。長劃線展示當PWM信號為高且引起接收PWM信號之DC電源開關接通時電流之位置及方向。點線展示當PWM信號為低且引起接收PWM信號之DC電源開關切斷時電流之位置及方向。
在模式4中，DC電源開關Q1A、Q1B、Q2A、Q2B、Q3A、Q3B、Q4A及Q4B經配置以使電流自線路2通過點A 326傳遞至點B 328且輸出至線路1。在模式4中，馬達控制器408藉由將一接通或高信號傳輸至第六DC電源開關Q3B及第七DC電源開關Q4A之各者來接通其等且使其等保持接通，同時藉由依一選定工作週期且在一選定總時段內將接通/高及切斷/低信號重複傳輸至第四DC電源開關Q2B來依PWM模式操作第四DC電源開關Q2B。馬達控制器408藉由將一切斷或低信號傳輸至其他DC電源開關之各者來切斷其等或在已切斷時使其等保持切斷。當PWM信號為高且第四DC電源開關Q2B接通時，電流自線路2通過第六DC電源開關Q3B、通過點A 326傳遞至點B 328，且藉由通過第四DC電源開關Q2B輸出至線路1。當PWM信號為低且第四DC電源開關Q2B切斷時，第七DC電源開關Q4A及第七二極體D4A充當一續流二極體以允許電流繼續循環通過繞組，藉此防止任何大感應切換尖峰。
當馬達控制器408在四種模式之間切換時，一電流路徑不中斷繼續流動通過繞組Wa。此可防止大感應切換尖峰。 馬達控制器切換操作
當馬達控制器408在模式1中操作DC電源開關Q1A、Q1B、Q2A、Q2B、Q3A、Q3B、Q4A及Q4B時，電流自線路1通過點B 328流至點A 326，且輸出至線路2。在模式1中，電壓極性感測器信號為低且霍爾效應感測器信號為低。
若電壓極性感測器信號變成高且霍爾效應感測器信號保持為低，則馬達控制器408根據模式2接通、切斷及/或依PWM模式切換DC電源開關Q1A、Q1B、Q2A、Q2B、Q3A、Q3B、Q4A及Q4B以開始自線路2汲取電流且不改變繞組WB中之電流方向。在模式1中，在時脈週期(CC) 1中，第二DC電源開關Q1B及第三DC電源開關Q2A接通且在第五DC電源開關Q3A上操作PWM模式。在下一時脈週期中，馬達控制器408完全接通第五DC電源開關Q3A。在下一時脈週期中，馬達控制器408接通第八DC電源開關Q4B。在下一時脈週期中，馬達控制器408切斷第三DC電源開關Q2A且接著依PWM模式操作第二DC電源開關Q1B。此時，多重速度AC機器302A處於模式2中，其中第五DC電源開關Q3A及第八DC電源開關Q4B始終接通，同時依PWM模式操作第二DC電源開關Q1B。其他DC電源開關Q1A、Q2A、Q2B、Q3B及Q4A切斷。馬達控制器408切換操作如表1中所展示。
開關 時脈週期1 時脈週期2 時脈週期3 時脈週期4 時脈週期5
Q1A 0 0 0 0 0
Q1B 1 1 1 1 PWM
Q2A 1 1 1 0 0
Q2B 0 0 0 0 0
Q3A PWM 1 1 1 1
Q3B 0 0 0 0 0
Q4A 0 0 0 0 0
Q4B 0 0 1 1 1
表1
當馬達控制器408在模式1中操作DC電源開關Q1A、Q1B、Q2A、Q2B、Q3A、Q3B、Q4A及Q4B時，電流自線路1通過點B 328流至A 326點，且輸出至線路2。在模式1中，電壓極性感測器信號為低且霍爾效應感測器信號為低。
若電壓極性感測器信號保持為低且霍爾效應感測器信號變成高，則馬達控制器408根據模式3DC接通、切斷及/或依PWM模式切換DC電源開關Q1A、Q1B、Q2A、Q2B、Q3A、Q3B、Q4A及Q4B以改變通過繞組Wa之電流方向，同時仍自線路1至線路2汲取電流。在時脈週期2中，馬達控制器408切斷第五DC電源開關Q3A之PWM模式，同時使第二DC電源開關Q1B及第三DC電源開關Q2A保持接通。在下一時脈週期中，馬達控制器408接通第八DC電源開關Q4B。在下一時脈週期中，馬達控制器408切斷第三DC電源開關Q2A。在切斷第三DC電源開關Q2A之後，馬達控制器408視情況插入兩個時脈週期之停滯時間(DT)以允許在馬達控制器408接通第七DC電源開關Q4A之前有足夠時間來完全切斷第三DC電源開關Q2A以防止任何擊穿。在停滯時間之後，馬達控制器408接通第一DC電源開關Q1A。此後，馬達控制器408接通第七DC電源開關Q4A。此時，第一DC電源開關Q1A、第二DC電源開關Q1B、第七DC電源開關Q4A及第八DC電源開關Q4B全部接通以藉由雙向開關Q1 330及Q4 336將施加至點B 328之高電壓施加至點A 326。藉由雙向開關改變高電壓施加至之線圈之側允許電流繼續依原來方式流動，直至新電壓差將電流反向驅動至另一方向。一旦電流改變方向(I CH (改變))且自線路1通過點A 326流至點B 328且反向輸出至線路2，則馬達控制器408繼續切換程序。
馬達控制器408接著在下一時脈週期中切斷第八DC電源開關Q4B且切斷第二DC電源開關Q1B。此時，在馬達控制器接通第四DC電源開關Q2B之前馬達控制器408視情況插入兩個另外時脈週期之停滯時間(DT)以確保第八DC電源開關Q4B完全切斷以防止在第四DC電源開關Q2B與第八DC電源開關Q4B之間擊穿。在停滯時間之後，馬達控制器408接通第四DC電源開關Q2B且接著依PWM模式操作第七DC電源開關Q4A。此時，多重速度AC機器302A處於模式3中，其中第一DC電源開關Q1A及第四DC電源開關Q2B完全接通且第七DC電源開關Q4A處於PWM模式中。馬達控制器408切換操作如表2中所展示。
開關 CC1 CC2 CC3 CC4 CC5 CC6 CC7 CC8 CC9 CC10 CC11 CC12 CC13 CC14 CC15
Q1A 0 0 0 0 DT DT 1 1 I CH 1 1 DT DT 1 1
Q1B 1 1 1 1 DT DT 1 1 I CH 1 0 DT DT 0 0
Q2A 1 1 1 0 DT DT 0 0 I CH 0 0 DT DT 0 0
Q2B 0 0 0 0 DT DT 0 0 I CH 0 0 DT DT 1 1
Q3A PWM 0 0 0 DT DT 0 0 I CH 0 0 DT DT 0 0
Q3B 0 0 0 0 DT DT 0 0 I CH 0 0 DT DT 0 0
Q4A 0 0 0 0 DT DT 0 1 I CH 1 1 DT DT 1 PWM
Q4B 0 0 1 1 DT DT 1 1 I CH 0 0 DT DT 0 0
表2
當馬達控制器408在模式1中操作DC電源開關Q1A、Q1B、Q2A、Q2B、Q3A、Q3B、Q4A及Q4B時，電流自線路1通過點B 328流至A 326點且輸出至線路2。在模式1中，電壓極性感測器信號為低且霍爾效應感測器信號為低。
若電壓極性感測器信號變成高且霍爾效應感測器信號變成高，則馬達控制器408根據模式4接通、切斷及/或依PWM模式切換DC電源開關Q1A、Q1B、Q2A、Q2B、Q3A、Q3B、Q4A及Q4B以改變通過繞組之電流方向，同時亦開始自線路2而非線路1汲取電流。在時脈週期2中，馬達控制器408停止依PWM模式運行第五DC電源開關Q3A且將其接通。在下一時脈週期中，馬達控制器408切斷第二DC電源開關Q1B。在馬達控制器接通第六DC電源開關Q3B之前，馬達控制器408視情況插入兩個時脈週期之停滯時間(DT)以防止在切換第二DC電源開關Q1B與第六DC電源開關Q3B之間發生擊穿。在停滯時間之後，馬達控制器408接通第四DC電源開關Q2B。在下一時脈週期中，馬達控制器408接通第六DC電源開關Q3B。此時，第三DC電源開關Q2A、第四DC電源開關Q2B、第五DC電源開關Q3A及第六DC電源開關Q3B全部接通以藉由雙向開關Q2 332及Q3 334將自線路1施加至點B 328之較高電壓施加至來自線路2之點A 326。此組態將開始在相反方向上驅動電流通過繞組Wa (I CH (改變))，同時亦將電流發送至相反線路。
一旦電流開始自線路2通過點A 326流至點B 328且輸出至線路1，則馬達控制器408繼續切換程序。首先，馬達控制器408切斷第三DC電源開關Q2A且接著切斷第五DC電源開關Q3A。在馬達控制器接通第七DC電源開關Q4A之前，馬達控制器408視情況插入兩個時脈週期之停滯時間(DT)以確保第三DC電源開關Q2A完全切斷以防止在第三DC電源開關Q2A與第七DC電源開關Q4A之間發生擊穿。在停滯時間之後，馬達控制器408接通第七DC電源開關Q4A且接著依PWM模式操作第四DC電源開關Q2B。此時，多重速度AC機器302A處於模式4中，其中第六DC電源開關Q3B及第七DC電源開關Q4A始終接通且第四DC電源開關Q2B依PWM模式操作。馬達控制器408切換操作如表3中所展示。
開關 CC1 CC2 CC3 CC4 CC5 CC6 CC7 CC8 CC9 CC10 CC11 CC12 CC13 CC14
Q1A 0 0 0 DT DT 0 0 I CH 0 0 DT DT 0 0
Q1B 1 1 0 DT DT 0 0 I CH 0 0 DT DT 0 0
Q2A 1 1 1 DT DT 1 1 I CH 0 0 DT DT 0 0
Q2B 0 0 0 DT DT 1 1 I CH 1 1 DT DT 1 PWM
Q3A PWM 1 1 DT DT 1 1 I CH 1 0 DT DT 0 0
Q3B 0 0 0 DT DT 0 1 I CH 1 1 DT DT 1 1
Q4A 0 0 0 DT DT 0 0 I CH 0 0 DT DT 1 1
Q4B 0 0 0 DT DT 0 0 I CH 0 0 DT DT 0 0
表3
當馬達控制器408在模式2中操作DC電源開關Q1A、Q1B、Q2A、Q2B、Q3A、Q3B、Q4A及Q4B時，電流自線路2通過點B 328流至A 326點且輸出至線路1。在模式2中，電壓極性感測器信號為高且霍爾效應感測器信號為低。
若電壓極性感測器信號變成低且霍爾效應感測器信號變成高，則馬達控制器408根據模式3接通、切斷及/或依PWM模式切換DC電源開關Q1A、Q1B、Q2A、Q2B、Q3A、Q3B、Q4A及Q4B以改變通過繞組Wb之電流方向，同時亦開始自線路1而非線路2汲取電流。在第二時脈週期中，馬達控制器408停止依PWM模式操作第二DC電源開關Q1B且將其接通。在下一時脈週期中，馬達控制器408切斷第五DC電源開關Q3A。在馬達控制器接通第一DC電源開關Q1A之前，馬達控制器408視情況插入兩個時脈週期之停滯時間(DT)以防止第一DC電源開關Q1A與第五DC電源開關Q3A之間擊穿。在選用停滯時間之後，馬達控制器408接通第七DC電源開關Q4A。在下一時脈週期中，馬達控制器408接通第一DC電源開關Q1A。此時，第一DC電源開關Q1A、第二DC電源開關Q1B、第七DC電源開關Q4A及第八DC電源開關Q4B全部接通以藉由雙向開關Q1 330及Q4 336將自線路2施加至點B 328之較高電壓施加至來自線路1之點A 326。此組態將開始在相反方向上驅動電流通過繞組Wa (I CH (改變))，同時亦將電流發送至相反線路。
一旦電流開始自線路1通過點A 326流至點B 328且輸出至線路2，則馬達控制器408繼續切換程序。首先，馬達控制器408切斷第八DC電源開關Q4B且接著切斷第二DC電源開關Q1B。馬達控制器408視情況插入兩個時脈週期之停滯時間(DT)以確保第八DC電源開關Q4B在馬達控制器接通第四DC電源開關Q2B之前完全切斷以防止第四DC電源開關Q2B與第八DC電源開關Q4B之間擊穿。在停滯時間之後，馬達控制器408接通第四DC電源開關Q2B且接著依PWM模式操作第七DC電源開關Q4A。此時，多重速度AC機器302A處於模式3中，其中第一DC電源開關Q1A及第四DC電源開關Q2B始終接通且第七DC電源開關Q4A處於PWM模式中。馬達控制器408開關操作如表4中所展示。
開關 CC1 CC2 CC3 CC4 CC5 CC6 CC7 CC8 CC9 CC10 CC11 CC12 CC13 CC14
Q1A 0 0 0 DT DT 0 1 I CH 1 1 DT DT 1 1
Q1B PWM 1 1 DT DT 1 1 I CH 1 0 DT DT 0 0
Q2A 0 0 0 DT DT 0 0 I CH 0 0 DT DT 0 0
Q2B 0 0 0 DT DT 0 0 I CH 0 0 DT DT 1 1
Q3A 1 1 0 DT DT 0 0 I CH 0 0 DT DT 0 0
Q3B 0 0 0 DT DT 0 0 I CH 0 0 DT DT 0 0
Q4A 0 0 0 DT DT 1 1 I CH 1 1 DT DT 1 PWM
Q4B 1 1 1 DT DT 1 1 I CH 0 0 DT DT 0 0
表4
當馬達控制器408在模式2中操作DC電源開關Q1A、Q1B、Q2A、Q2B、Q3A、Q3B、Q4A及Q4B時，電流自線路2通過點B 328流至A 326點且輸出至線路1。在模式2中，電壓極性感測器信號為高且霍爾效應感測器信號為低。
若霍爾效應感測器信號改變以導致電壓極性感測器信號為高且霍爾效應感測器信號為高，則馬達控制器408根據模式4接通、切斷及/或依PWM模式切換DC電源開關Q1A、Q1B、Q2A、Q2B、Q3A、Q3B、Q4A及Q4B以改變通過繞組Wb之電流方向，同時仍自線路2至線路1汲取電流。在第二時脈週期中，馬達控制器408停止依PWM模式操作第二DC電源開關Q1B且切斷第二DC電源開關Q1B。在下一時脈週期中，馬達控制器408接通第三DC電源開關Q2A且接著切斷第八DC電源開關Q4B。馬達控制器視情況插入兩個時脈週期之停滯時間(DT)以確保第八DC電源開關Q4B在馬達控制器接通第四DC電源開關Q2B之前完全切斷以防止第四DC電源開關Q2B與第八DC電源開關Q4B之間擊穿。在停滯時間之後，馬達控制器408接通第六DC電源開關Q3B且接著接通第四DC電源開關Q2B。此時，第三DC電源開關Q2A、第四DC電源開關Q2B、第五DC電源開關Q3A及第六DC電源開關Q3B全部接通以藉由雙向開關Q2 332及Q3 334將施加至點B 328之高電壓施加至點A 326。藉由雙向開關Q2 332及Q3 334改變高電壓施加至之線圈之側允許電流繼續依原來方式流動，直至新電壓差將電流反向驅動至另一方向(I CH)。
一旦電流開始自點A 326流至點B 328，則馬達控制器408繼續切換程序。首先，馬達控制器408切斷第三DC電源開關Q2A且接著切斷第五DC電源開關Q3A。馬達控制器408視情況插入兩個時脈週期之停滯時間(DT)以確保第三DC電源開關Q2A在馬達控制器接通第七DC電源開關Q4A之前完全切斷以防止第三DC電源開關Q2A與第七DC電源開關Q4A之間擊穿。在停滯時間之後，馬達控制器408接通第七DC電源開關Q4A且接著依PWM模式操作第四DC電源開關Q2B。此時，多重速度AC機器302A處於模式4中，其中第六DC電源開關Q3B及第七DC電源開關Q4A始終接通，同時依PWM模式操作第四DC電源開關Q2B。馬達控制器408切換操作如表5中所展示。
開關 CC1 CC2 CC3 CC4 CC5 CC6 CC7 CC8 CC9 CC10 CC11 CC12 CC13 CC14 CC15
Q1A 0 0 0 0 DT DT 0 0 I CH 0 0 DT DT 0 0
Q1B PWM 0 0 0 DT DT 0 0 I CH 0 0 DT DT 0 0
Q2A 0 0 1 1 DT DT 1 1 I CH 0 0 DT DT 0 0
Q2B 0 0 0 0 DT DT 0 1 I CH 1 1 DT DT 1 PWM
Q3A 1 1 1 1 DT DT 1 1 I CH 1 0 DT DT 0 0
Q3B 0 0 0 0 DT DT 1 1 I CH 1 1 DT DT 1 1
Q4A 0 0 0 0 DT DT 0 0 I CH 0 0 DT DT 1 1
Q4B 1 1 1 0 DT DT 0 0 I CH 0 0 DT DT 0 0
表5
當馬達控制器408在模式2中操作DC電源開關Q1A、Q1B、Q2A、Q2B、Q3A、Q3B、Q4A及Q4B時，電流自線路2通過點B 328流至A 326點且輸出至線路1。在模式2中，電壓極性感測器信號為高且霍爾效應感測器信號為低。
若電壓極性感測器信號變成低以導致電壓極性感測器信號為低且霍爾效應感測器信號為低，則馬達控制器408根據模式1接通、切斷及/或依PWM模式切換DC電源開關Q1A、Q1B、Q2A、Q2B、Q3A、Q3B、Q4A及Q4B以開始自線路1汲取電流且不改變繞組Wa中之電流方向。
在第二時脈週期中，馬達控制器408停止依PWM模式操作第二DC電源開關Q1B且將其接通。接著，馬達控制器408接通第三DC電源開關Q2A且接著切斷第八DC電源開關Q4B。馬達控制器408依PWM模式操作第五DC電源開關Q3A。此時，多重速度AC機器302A處於模式1中，其中第二DC電源開關Q1B及第三DC電源開關Q2A始終接通，同時依PWM模式操作第五DC電源開關Q3A。馬達控制器408切換操作如表6中所展示。
開關 CC1 CC2 CC3 CC4 CC5
Q1A 0 0 0 0 0
Q1B PWM 1 1 1 1
Q2A 0 0 1 1 1
Q2B 0 0 0 0 0
Q3A 1 1 1 1 PWM
Q3B 0 0 0 0 0
Q4A 0 0 0 0 0
Q4B 1 1 1 0 0
表6
當馬達控制器408在模式3中操作DC電源開關Q1A、Q1B、Q2A、Q2B、Q3A、Q3B、Q4A及Q4B時，電流自線路1通過點A 326流至點B 328且輸出至線路2。在模式3中，電壓極性感測器信號為低且霍爾效應感測器信號為高。
若電壓極性感測器信號改變以導致電壓極性感測器信號為高且霍爾效應感測器信號為高，則馬達控制器408根據模式4接通、切斷及/或依PWM模式切換DC電源開關Q1A、Q1B、Q2A、Q2B、Q3A、Q3B、Q4A及Q4B以開始自線路2汲取電流且不改變繞組Wa中之電流方向。在第二時脈週期中，馬達控制器408停止依PWM模式操作第七DC電源開關Q4A且將其接通。接著，馬達控制器408接通第六DC電源開關Q3B且接著切斷第一DC電源開關Q1A。馬達控制器408依PWM模式操作第四DC電源開關Q2B。此時，多重速度AC機器302A處於模式4中，其中第六DC電源開關Q3B及第七DC電源開關Q4A始終接通，同時依PWM模式操作第四DC電源開關Q2B。馬達控制器408切換操作如表7中所展示。
開關 CC1 CC2 CC3 CC4 CC5
Q1A 1 1 1 0 0
Q1B 0 0 0 0 0
Q2A 0 0 0 0 0
Q2B 1 1 1 1 PWM
Q3A 0 0 0 0 0
Q3B 0 0 1 1 1
Q4A PWM 1 1 1 1
Q4B 0 0 0 0 0
表7
當馬達控制器408在模式3中操作DC電源開關Q1A、Q1B、Q2A、Q2B、Q3A、Q3B、Q4A及Q4B時，電流自線路1通過點A 326流至點B 328且輸出至線路2。在模式3中，電壓極性感測器信號為低且霍爾效應感測器信號為高。
若霍爾效應感測器信號改變以導致電壓極性感測器信號為低且霍爾效應感測器信號為低，則馬達控制器408根據模式1接通、切斷及/或依PWM模式切換DC電源開關Q1A、Q1B、Q2A、Q2B、Q3A、Q3B、Q4A及Q4B以改變通過繞組Wa之電流方向，同時仍自線路1至線路2汲取電流。
在第二時脈週期中，馬達控制器408停止依PWM模式操作第七DC電源開關Q4A且將其切斷。接著，馬達控制器408接通第六DC電源開關Q3B且接著切斷第一DC電源開關Q1A。馬達控制器408視情況插入兩個時脈週期之停滯時間(DT)以確保第一DC電源開關Q1A在馬達控制器接通第五DC電源開關Q3A之前完全切斷以防止第一DC電源開關Q1A與第五DC電源開關Q3A之間擊穿。在停滯時間之後，馬達控制器408接通第三DC電源開關Q2A且接著接通第五DC電源開關Q3A。此時，第三DC電源開關Q2A、第四DC電源開關Q2B、第五DC電源開關Q3A及第六DC電源開關Q3B全部接通以藉由雙向開關Q2 332及Q3 334將施加至點A 326之高電壓施加至點B 328。藉由雙向開關Q2 332及Q3 334改變高電壓施加至之線圈之側允許電流繼續依原來方式流動，直至新電壓差將電流反向驅動至另一方向(I CH)。
一旦電流開始自點B 328流至點A 326，則馬達控制器408繼續切換程序。首先，馬達控制器408切斷第六DC電源開關Q3B且接著切斷第四DC電源開關Q2B。馬達控制器408視情況插入兩個時脈週期之停滯時間(DT)以確保第六DC電源開關Q3B在馬達控制器接通第二DC電源開關Q1B之前完全切斷以防止第二DC電源開關Q1B與第六DC電源開關Q3B之間擊穿。在停滯時間之後，馬達控制器408接通第二DC電源開關Q1B且馬達控制器依PWM模式操作第五DC電源開關Q3A。此時，多重速度AC機器302A處於模式1中，其中第二DC電源開關Q1B及第三DC電源開關Q2A始終接通，同時馬達控制器408依PWM模式操作第五DC電源開關Q3A。馬達控制器408切換操作如表8中所展示。
開關 CC1 CC2 CC3 CC4 CC5 CC6 CC7 CC8 CC9 CC10 CC11 CC12 CC13 CC14 CC15
Q1A 1 1 1 0 DT DT 0 0 I CH 0 0 DT DT 0 0
Q1B 0 0 0 0 DT DT 0 0 I CH 0 0 DT DT 1 1
Q2A 0 0 0 0 DT DT 1 1 I CH 1 1 DT DT 1 1
Q2B 1 1 1 1 DT DT 1 1 I CH 1 0 DT DT 0 0
Q3A 0 0 0 0 DT DT 0 1 I CH 1 1 DT DT 1 PWM
Q3B 0 0 1 1 DT DT 1 1 I CH 0 0 DT DT 0 0
Q4A PWM 0 0 0 DT DT 0 0 I CH 0 0 DT DT 0 0
Q4B 0 0 0 0 DT DT 0 0 I CH 0 0 DT DT 0 0
表8
當馬達控制器408在模式3中操作DC電源開關Q1A、Q1B、Q2A、Q2B、Q3A、Q3B、Q4A及Q4B時，電流自線路1通過點A 326流至點B 328且輸出至線路2。在模式3中，電壓極性感測器信號為低且霍爾效應感測器信號為高。
若電壓極性感測器信號改變且霍爾效應感測器信號改變以導致電壓極性感測器信號為高且霍爾效應感測器信號為低，則馬達控制器408根據模式2接通、切斷及/或依PWM模式切換DC電源開關Q1A、Q1B、Q2A、Q2B、Q3A、Q3B、Q4A及Q4B以改變通過繞組Wa之電流方向，同時亦開始自線路2而非線路1汲取電流。
在第二時脈週期中，馬達控制器408停止依PWM模式操作第七DC電源開關Q4A且將其接通。在下一時脈週期中，馬達控制器408切斷第四DC電源開關Q2B。馬達控制器408視情況插入兩個時脈週期之停滯時間(DT)以確保第四DC電源開關Q2B在馬達控制器接通第八DC電源開關Q4B之前完全切斷以防止第四DC電源開關Q2B與第八DC電源開關Q4B之間擊穿。在停滯時間之後，馬達控制器408接通第二DC電源開關Q1B且接著接通第八DC電源開關Q4B。此時，第一DC電源開關Q1A、第二DC電源開關Q1B、第七DC電源開關Q4A及第八DC電源開關Q4B全部接通以藉由雙向開關Q1 330及Q4 336將自線路2施加至點A 326之較高電壓施加至來自線路2之點B 328。此將開始在相反方向上驅動電流通過繞組Wa (I CH)，同時亦將其發送至相反線路。
一旦電流開始自線路2通過點B 328流至點A 326且輸出至線路1，則馬達控制器408繼續切換程序。首先，馬達控制器408切斷第一DC電源開關Q1A且接著切斷第七DC電源開關Q4A。馬達控制器408視情況插入兩個時脈週期之停滯時間(DT)以確保第一DC電源開關Q1A在馬達控制器接通第五DC電源開關Q3A之前完全切斷以防止第一DC電源開關Q1A與第五DC電源開關Q3A之間擊穿。在停滯時間之後，馬達控制器408接通第五DC電源開關Q3A且依PWM模式操作第二DC電源開關Q1B。此時，多重速度AC機器302A處於模式2中，其中第五DC電源開關Q3A及第八DC電源開關Q4B始終接通，同時依PWM模式操作第二DC電源開關Q1B。馬達控制器408切換操作如表9中所展示。
開關 CC1 CC2 CC3 CC4 CC5 CC6 CC7 CC8 CC9 CC10 CC11 CC12 CC13 CC14
Q1A 1 1 1 DT DT 1 1 I CH 0 0 DT DT 0 0
Q1B 0 0 0 DT DT 1 1 I CH 1 1 DT DT 1 PWM
Q2A 0 0 0 DT DT 0 0 I CH 0 0 DT DT 0 0
Q2B 1 1 0 DT DT 0 0 I CH 0 0 DT DT 0 0
Q3A 0 0 0 DT DT 0 0 I CH 0 0 DT DT 1 1
Q3B 0 0 0 DT DT 0 0 I CH 0 0 DT DT 0 0
Q4A PWM 1 1 DT DT 1 1 I CH 1 0 DT DT 0 0
Q4B 0 0 0 DT DT 0 1 I CH 1 1 DT DT 1 1
表9
當馬達控制器408在模式4中操作DC電源開關Q1A、Q1B、Q2A、Q2B、Q3A、Q3B、Q4A及Q4B時，電流自線路1通過點A 326流至點B 328且輸出至線路2。在模式4中，電壓極性感測器信號為高且霍爾效應感測器信號為高。
若電壓極性感測器信號改變且霍爾效應感測器信號改變以導致電壓極性感測器信號為低且霍爾效應感測器信號為低，則馬達控制器408根據模式1接通、切斷及/或依PWM模式切換DC電源開關Q1A、Q1B、Q2A、Q2B、Q3A、Q3B、Q4A及Q4B以改變通過繞組Wb之電流方向，同時亦開始自線路2而非線路1汲取電流。
在第二時脈週期中，馬達控制器408停止依PWM模式操作第四DC電源開關Q2B且將其接通。接著，馬達控制器408切斷第七DC電源開關Q4A。馬達控制器408視情況插入兩個時脈週期之停滯時間(DT)以確保第七DC電源開關Q4A在馬達控制器接通第三DC電源開關Q2A之前完全切斷以防止第三DC電源開關Q2A與第七DC電源開關Q4A之間擊穿。在停滯時間之後，馬達控制器408接通第五DC電源開關Q3A且接著接通第三DC電源開關Q2A。此時，第三DC電源開關Q2A、第四DC電源開關Q2B、第五DC電源開關Q3A及第六DC電源開關Q3B全部接通以藉由雙向開關Q2 332及Q3 334將自線路1施加至點A 326之較高電壓施加至來自線路2之點B 328。此將開始在相反方向上驅動電流通過繞組Wa (I CH)，同時亦將其發送至相反線路。
一旦電流開始自線路2通過點B 328流至點A 326且輸出至線路1，則馬達控制器408繼續切換程序。馬達控制器408切斷第六DC電源開關Q3B且接著切斷第四DC電源開關Q2B。馬達控制器408視情況插入兩個時脈週期之停滯時間(DT)以確保第六DC電源開關Q3B在馬達控制器接通第二DC電源開關Q1B之前完全切斷以防止第二DC電源開關Q1B與第六DC電源開關Q3B之間擊穿。在停滯時間之後，馬達控制器408接通第二DC電源開關Q1B且依PWM模式操作第五DC電源開關Q3A。此時，多重速度AC機器302A處於模式1中，其中第二DC電源開關Q1B及第三DC電源開關Q2A始終接通，同時馬達控制器408依PWM模式操作第五DC電源開關Q3A。馬達控制器408切換操作如表10中所展示。
開關 CC1 CC2 CC3 CC4 CC5 CC6 CC7 CC8 CC9 CC10 CC11 CC12 CC13 CC14
Q1A 0 0 0 DT DT 0 0 I CH 0 0 DT DT 0 0
Q1B 0 0 0 DT DT 0 0 I CH 0 0 DT DT 1 1
Q2A 0 0 0 DT DT 0 1 I CH 1 1 DT DT 1 1
Q2B PWM 1 1 DT DT 1 1 I CH 1 0 DT DT 0 0
Q3A 0 0 0 DT DT 1 1 I CH 1 1 DT DT 1 PWM
Q3B 1 1 1 DT DT 1 1 I CH 0 0 DT DT 0 0
Q4A 1 1 0 DT DT 0 0 I CH 0 0 DT DT 0 0
Q4B 0 0 0 DT DT 0 0 I CH 0 0 DT DT 0 0
表10
當馬達控制器408在模式4中操作DC電源開關Q1A、Q1B、Q2A、Q2B、Q3A、Q3B、Q4A及Q4B時，電流自線路1通過點A 326流至點B 328且輸出至線路2。在模式4中，電壓極性感測器信號為高且霍爾效應感測器信號為高。
若霍爾效應感測器信號改變以導致電壓極性感測器信號為高且霍爾效應感測器信號為低，則馬達控制器408根據模式2接通、切斷及/或依PWM模式切換DC電源開關Q1A、Q1B、Q2A、Q2B、Q3A、Q3B、Q4A及Q4B以改變通過繞組Wa之電流方向，同時仍自線路1至線路2汲取電流。
在第二時脈週期中，馬達控制器408停止依PWM模式操作第四DC電源開關Q2B且將其切斷。接著，馬達控制器408接通第一DC電源開關Q1A且接著切斷第六DC電源開關Q3B。馬達控制器408視情況插入兩個時脈週期之停滯時間以確保第六DC電源開關Q3B完全切斷以防止第二DC電源開關Q1B與第六DC電源開關Q3B之間擊穿。在停滯時間之後，馬達控制器408接通第八DC電源開關Q4B且接著接通第二DC電源開關Q1B。此時，第一DC電源開關Q1A、第二DC電源開關Q1B、第七DC電源開關Q4A及第八DC電源開關Q4B全部接通以藉由雙向開關Q1 330及Q4 336將自線路1施加至點A 326之較高電壓施加至點B 328。藉由雙向開關Q1 330及Q4 336改變高電壓施加至之線圈之側允許電流繼續依原來方式流動，直至新電壓差將電流反向驅動至另一方向(I CH)。
一旦電流開始自點B 328流至點A 326，則馬達控制器408繼續切換程序。首先，馬達控制器408切斷第一DC電源開關Q1A且接著切斷第七DC電源開關Q4A。馬達控制器408視情況插入兩個時脈週期之停滯時間(DT)以確保第一DC電源開關Q1A在馬達控制器接通第五DC電源開關Q3A之前完全切斷以防止第一DC電源開關Q1A與第五DC電源開關Q3A之間擊穿。在停滯時間之後，馬達控制器408接通第五DC電源開關Q3A且依PWM模式操作第二DC電源開關Q1B。此時，多重速度AC機器302A處於模式2中，其中第五DC電源開關Q3A及第八DC電源開關Q4B始終接通，而第二DC電源開關Q1B依PWM模式操作。馬達控制器408切換操作如表11中所展示。
開關 CC1 CC2 CC3 CC4 CC5 CC6 CC7 CC8 CC9 CC10 CC11 CC12 CC13 CC14 CC15
Q1A 0 0 1 1 DT DT 1 1 I CH 0 0 DT DT 0 0
Q1B 0 0 0 0 DT DT 0 1 I CH 1 1 DT DT 1 PWM
Q2A 0 0 0 0 DT DT 0 0 I CH 0 0 DT DT 0 0
Q2B PWM 0 0 0 DT DT 0 0 I CH 0 0 DT DT 0 0
Q3A 0 0 0 0 DT DT 0 0 I CH 0 0 DT DT 1 1
Q3B 1 1 1 0 DT DT 0 0 I CH 0 0 DT DT 0 0
Q4A 1 1 1 1 DT DT 1 1 I CH 1 0 DT DT 0 0
Q4B 0 0 0 0 DT DT 1 1 I CH 1 1 DT DT 1 1
表11
當馬達控制器408在模式4中操作DC電源開關Q1A、Q1B、Q2A、Q2B、Q3A、Q3B、Q4A及Q4B時，電流自線路1通過點A 326流至點B 328且輸出至線路2。在模式4中，電壓極性感測器信號為高且霍爾效應感測器信號為高。
若電壓極性感測器信號改變以導致電壓極性感測器信號為低且霍爾效應感測器信號為高，則馬達控制器408根據模式3接通、切斷及/或依PWM模式切換DC電源開關Q1A、Q1B、Q2A、Q2B、Q3A、Q3B、Q4A及Q4B以開始自線路2汲取電流且不改變繞組中之電流方向。
在第二時脈週期中，馬達控制器408停止依PWM模式操作第四DC電源開關Q2B且將其接通。接著，馬達控制器408接通第一DC電源開關Q1A且接著切斷第六DC電源開關Q3B。馬達控制器408依PWM模式操作第七DC電源開關Q4A。此時，多重速度AC機器302A處於模式3中，其中第一DC電源開關Q1A及第四DC電源開關Q2B始終接通，同時馬達控制器408依PWM模式操作第七DC電源開關Q4A。馬達控制器408切換操作如表12中所展示。
開關 CC1 CC2 CC3 CC4    CC5
Q1A 0 0 1 1 1
Q1B 0 0 0 0 0
Q2A 0 0 0 0 0
Q2B PWM 1 1 1 1
Q3A 0 0 0 0 0
Q3B 1 1 1 0 0
Q4A 1 1 1 1 PWM
Q4B 0 0 0 0 0
表12
當霍爾效應感測器信號改變時，馬達控制器408根據需要接通、切斷及/或依PWM模式翻轉DC電源開關Q1A、Q1B、Q2A、Q2B、Q3A、Q3B、Q4A及Q4B以改變通過繞組Wa之電流方向。
可存在其中馬達控制器408在其繼續切換程序之前等待電流方向發生改變之一時段。有時，當等待電流改變方向時，由電壓極性感測器偵測之線路電壓極性亦將改變，藉此需要馬達控制器408實施一單獨切換模式來繼續在所要方向上驅動電流。
當馬達控制器408自模式1轉變至模式3以使電流自線路1通過點A 326流至點B 328而非使電流自線路1通過點B 328流至A 326且線路電壓極性自線路1變成線路2時，來自線路2之較高電壓將引起自點B 328流至點A 326之電流增大，而非將電流驅動回接近零。在此情況中，馬達控制器408接通雙向開關Q2 332及Q3 224而非接通雙向開關Q1 330及Q4 336以達成電流方向之所要改變且接著轉變至模式4。
在第二時脈週期中，馬達控制器408切斷第一DC電源開關Q1A且接著切斷第七DC電源開關Q4A。馬達控制器408視情況插入兩個時脈週期之停滯時間(DT)以確保第一DC電源開關Q1A及第七DC電源開關Q4A兩者在馬達控制器接通第五DC電源開關Q3A及第三DC電源開關Q2A之前完全切斷以防止第一DC電源開關Q1A與第五DC電源開關Q3A或第三DC電源開關Q2A與第七DC電源開關Q4A之間擊穿。在停滯時間之後，馬達控制器408接通第五DC電源開關Q3A且接著接通第三DC電源開關Q2A。接著，馬達控制器408切斷第二DC電源開關Q1B且接著切斷第八DC電源開關Q4B。馬達控制器408視情況插入兩個其他時脈週期之停滯時間以確保第二DC電源開關Q1B及第八DC電源開關Q4B兩者在馬達控制器接通第六DC電源開關Q3B及第四DC電源開關Q2B之前完全切斷以防止第二DC電源開關Q1B與第六DC電源開關Q3B或第四DC電源開關Q2B與第八DC電源開關Q4B之間擊穿。在停滯時間之後，馬達控制器408接通第六DC電源開關Q3B且接著接通第四DC電源開關Q2B。此時，雙向開關Q2 332及Q3 334接通且將較高電壓自線路2施加至點A 326。
一旦電流開始自線路2通過點A 326流至點B 328且輸出至線路1 (I CH)，則馬達控制器408繼續切換程序。接著，馬達控制器408切斷第三DC電源開關Q2A且接著切斷第五DC電源開關Q3A。馬達控制器408視情況插入兩個時脈週期之停滯時間以確保第三DC電源開關Q2A在馬達控制器接通第七DC電源開關Q4A之前完全切斷以防止在第三DC電源開關Q2A與第七DC電源開關Q4A之間發生擊穿。在停滯時間之後，馬達控制器408接通第七DC電源開關Q4A且依PWM模式操作第四DC電源開關Q2B。此時，多重速度AC機器302A處於模式4中，其中第六DC電源開關Q3B及第七DC電源開關Q4A接通，同時馬達控制器408依PWM模式操作第四DC電源開關Q2B。馬達控制器408切換操作如表13A至13B中所展示。
開關 CC1 CC2 CC3 CC4 CC5 CC6 CC7 CC8 CC9 CC10 CC11 CC12
Q1A 1 0 0 DT DT 0 0 0 0 DT DT 0
Q1B 1 1 1 DT DT 1 1 0 0 DT DT 0
Q2A 0 0 0 DT DT 0 1 1 1 DT DT 1
Q2B 0 0 0 DT DT 0 0 0 0 DT DT 0
Q3A 0 0 0 DT DT 1 1 1 1 DT DT 1
Q3B 0 0 0 DT DT 0 0 0 0 DT DT 1
Q4A 1 1 0 DT DT 0 0 0 0 DT DT 0
Q4B 1 1 1 DT DT 1 1 1 0 DT DT 0
表13A
開關 CC13 CC14 CC15 CC16 CC17 CC18 CC19 CC20
Q1A 0 I CH 0 0 DT DT 0 0
Q1B 0 I CH 0 0 DT DT 0 0
Q2A 1 I CH 0 0 DT DT 0 0
Q2B 1 I CH 1 1 DT DT 1 PWM
Q3A 1 I CH 1 0 DT DT 0 0
Q3B 1 I CH 1 1 DT DT 1 1
Q4A 0 I CH 0 0 DT DT 1 1
Q4B 0 I CH 0 0 DT DT 0 0
表13B
當馬達控制器408自模式2轉變至模式4以使電流自線路2通過點A 326流至點B 328而非使電流自線路2通過點B 328流至點A 326且線路電壓極性自線路2變成線路1時，來自線路1之較高電壓可引起自點B 328至點A 326之電流增大而非將電流驅動回接近零。在此情況中，馬達控制器408接通雙向開關Q1及Q4而非接通雙向開關Q2及Q3以達成所要電流改變且接著轉變至模式3。
在第二時脈週期中，馬達控制器408切斷第六DC電源開關Q3B且接著切斷第四DC電源開關Q2B。馬達控制器408視情況插入兩個時脈週期之停滯時間以確保第四DC電源開關Q2B及第六DC電源開關Q3B兩者在馬達控制器接通第二DC電源開關Q1B及第八DC電源開關Q4B之前完全切斷以防止第二DC電源開關Q1B與第六DC電源開關Q3B或第四DC電源開關Q2B與第八DC電源開關Q4B之間擊穿。在停滯時間之後，馬達控制器408接通第二DC電源開關Q1B且接著接通第八DC電源開關Q4B。接著，馬達控制器408切斷第三DC電源開關Q2A且接著切斷第五DC電源開關Q3A。馬達控制器408視情況插入兩個另外時脈週期之停滯時間以確保第三DC電源開關Q2A及第五DC電源開關Q3A兩者在馬達控制器接通第一DC電源開關Q1A及第七DC電源開關Q4A之前完全切斷以防止第一DC電源開關Q1A與第五DC電源開關Q3A或第三DC電源開關Q2A與第七DC電源開關Q4A之間擊穿。在停滯時間之後，馬達控制器408接通第七DC電源開關Q4A且接著接通第一DC電源開關Q1A。此時，雙向開關Q1 330及Q4 336接通且將較高電壓自線路1施加至點A 326。
一旦電流開始自線路1通過點A 326流至點B 328且輸出至線路2 (I CH)，則馬達控制器408繼續切換程序。接著，馬達控制器408切斷第八DC電源開關Q4B且接著切斷第二DC電源開關Q1B。馬達控制器408視情況插入兩個時脈週期之停滯時間以確保第八DC電源開關Q4B在馬達控制器接通第四DC電源開關Q2B之前完全切斷以防止在第四DC電源開關Q2B與第八DC電源開關Q4B之間發生擊穿。在停滯時間之後，馬達控制器408接通第四DC電源開關Q2B且依PWM模式操作第七DC電源開關Q4A。此時，多重速度AC機器302A處於模式3中，其中第一DC電源開關Q1A及第四DC電源開關Q2B接通，同時馬達控制器408依PWM模式操作第七DC電源開關Q4A。馬達控制器408切換操作如表14A至14B中所展示。
開關 CC1 CC2 CC3 CC4 CC5 CC6 CC7 CC8 CC9 CC10 CC11 CC12
Q1A 0 0 0 DT DT 0 0 0 0 DT DT 0
Q1B 0 0 0 DT DT 1 1 1 1 DT DT 1
Q2A 1 1 1 DT DT 1 1 0 0 DT DT 0
Q2B 1 1 0 DT DT 0 0 0 0 DT DT 0
Q3A 1 1 1 DT DT 1 1 1 0 DT DT 0
Q3B 1 0 0 DT DT 0 0 0 0 DT DT 0
Q4A 0 0 0 DT DT 0 0 0 0 DT DT 1
Q4B 0 0 0 DT DT 0 1 1 1 DT DT 1
表14A
開關 CC13 CC14 CC15 CC16 CC17 CC18 CC19 CC20
Q1A 1 I CH 1 1 DT DT 1 1
Q1B 1 I CH 1 0 DT DT 0 0
Q2A 0 I CH 0 0 DT DT 0 0
Q2B 0 I CH 0 0 DT DT 1 1
Q3A 0 I CH 0 0 DT DT 0 0
Q3B 0 I CH 0 0 DT DT 0 0
Q4A 1 I CH 1 1 DT DT 1 PWM
Q4B 1 I CH 0 0 DT DT 0 0
表14B
當馬達控制器408自模式3轉變至模式1以使電流自線路1通過點B 328流至點A 326而非使電流自線路1通過點A 326流至點B 328且線路電壓極性改變時，來自線路2之較高電壓可引起自點A 326至點B 328之電流增大而非將電流驅動回接近零。馬達控制器408接通雙向開關Q1 330及Q4 336而非接通雙向開關Q2 332及Q3 334以達成所要電流改變且接著轉變至模式2。
在第二時脈週期中，馬達控制器408切斷第五DC電源開關Q3A且接著切斷第三DC電源開關Q2A。馬達控制器408視情況插入兩個時脈週期之停滯時間以確保第三DC電源開關Q2A及第五DC電源開關Q3A兩者在馬達控制器接通第一DC電源開關Q1A及第七DC電源開關Q4A之前完全切斷以防止第一DC電源開關Q1A與第五DC電源開關Q3A或第三DC電源開關Q2A與第七DC電源開關Q4A之間擊穿。在停滯時間之後，馬達控制器408接通第一DC電源開關Q1A且接著接通第七DC電源開關Q4A。接著，馬達控制器408切斷第六DC電源開關Q3B且接著切斷第四DC電源開關Q2B。馬達控制器408視情況插入兩個另外時脈週期之停滯時間以確保第四DC電源開關Q2B及第六DC電源開關Q3B兩者在馬達控制器接通第二DC電源開關Q1B及第八DC電源開關Q4B之前完全切斷以防止第二DC電源開關Q1B與第六DC電源開關Q3B或第四DC電源開關Q2B與第八DC電源開關Q4B之間擊穿。在停滯時間之後，馬達控制器408接通第二DC電源開關Q1B且接著接通第八DC電源開關Q4B。此時，雙向開關Q1 330及Q4 336接通且將較高電壓自線路2施加至點B 328。
一旦電流開始自線路2通過點B 328流至點A 326且輸出至線路1 (I CH)，則馬達控制器408繼續切換程序。接著，馬達控制器408切斷第一DC電源開關Q1A且接著切斷第七DC電源開關Q4A。馬達控制器408視情況插入兩個時脈週期之停滯時間以確保第一DC電源開關Q1A在馬達控制器接通第五DC電源開關Q3A之前完全切斷以防止在第一DC電源開關Q1A與第五DC電源開關Q3A之間發生擊穿。在停滯時間之後，馬達控制器408接通第五DC電源開關Q3A且馬達控制器依PWM模式操作第二DC電源開關Q1B。此時，多重速度AC機器302A處於模式2中，其中第五DC電源開關Q3A及第八DC電源開關Q4B接通，同時馬達控制器408依PWM模式操作第二DC電源開關Q1B。馬達控制器408切換操作如表15A至15B中所展示。
開關 CC1 CC2 CC3 CC4 CC5 CC6 CC7 CC8 CC9 CC10 CC11 CC12 CC13
Q1A 0 0 0 DT DT 1 1 1 1 DT DT 1 1
Q1B 0 0 0 DT DT 0 0 0 0 DT DT 1 1
Q2A 1 1 0 DT DT 0 0 0 0 DT DT 0 0
Q2B 1 1 1 DT DT 1 1 1 0 DT DT 0 0
Q3A 1 0 0 DT DT 0 0 0 0 DT DT 0 0
Q3B 1 1 1 DT DT 1 1 0 0 DT DT 0 0
Q4A 0 0 0 DT DT 0 1 1 1 DT DT 1 1
Q4B 0 0 0 DT DT 0 0 0 0 DT DT 0 1
表15A
開關 CC14 CC15 CC16 CC17 CC18 CC19 CC20
Q1A I CH 0 0 DT DT 0 0
Q1B I CH 1 1 DT DT 1 PWM
Q2A I CH 0 0 DT DT 0 0
Q2B I CH 0 0 DT DT 0 0
Q3A I CH 0 0 DT DT 1 1
Q3B I CH 0 0 DT DT 0 0
Q4A I CH 1 0 DT DT 0 0
Q4B I CH 1 1 DT DT 1 1
表15B
當馬達控制器408自模式4轉變至模式2以使電流自線路2通過點B 328流至點A 326而非使電流自線路2通過點A 326流至點B 328且線路電壓極性改變時，來自線路1之較高電壓可引起自點A 326至點B 328之電流增大而非將電流驅動回接近零。馬達控制器408接通雙向開關Q2 332及Q3 334而非接通雙向開關Q1 330及Q4 336以達成所要電流改變且接著轉變至模式1。
在第二時脈週期中，馬達控制器408切斷第二DC電源開關Q1B且接著切斷第八DC電源開關Q4B。馬達控制器408視情況插入兩個時脈週期之停滯時間(DT)以確保第二DC電源開關Q1B及第八DC電源開關Q4B兩者在馬達控制器接通第四DC電源開關Q2B及第六DC電源開關Q3B之前完全切斷以防止第二DC電源開關Q1B與第六DC電源開關Q3B或第四DC電源開關Q2B與第八DC電源開關Q4B之間擊穿。在停滯時間之後，馬達控制器408接通第六DC電源開關Q3B且接著接通第四DC電源開關Q2B。接著，馬達控制器408切斷第一DC電源開關Q1A且接著切斷第七DC電源開關Q4A。馬達控制器408視情況插入兩個另外時脈週期之停滯時間(DT)以確保第一DC電源開關Q1A及第七DC電源開關Q4A兩者在馬達控制器接通第三DC電源開關Q2A及第五DC電源開關Q3A之前完全切斷以防止第一DC電源開關Q1A與第五DC電源開關Q3A或第三DC電源開關Q2A與第七DC電源開關Q4A之間擊穿。在停滯時間之後，馬達控制器408接通第五DC電源開關Q3A且接著接通第三DC電源開關Q2A。此時，雙向開關Q2 332及Q3 334接通且將較高電壓自線路1施加至點B 328。
一旦電流開始自線路1通過點B 328流至點A 326且輸出至線路2，則馬達控制器408繼續切換程序。接著，馬達控制器408切斷第六DC電源開關Q3B且接著切斷第四DC電源開關Q2B。馬達控制器408視情況插入兩個時脈週期之停滯時間(DT)以確保第六DC電源開關Q3B在馬達控制器接通第二DC電源開關Q1B之前完全切斷以防止在第二DC電源開關Q1B與第六DC電源開關Q3B之間發生擊穿。在停滯時間之後，馬達控制器408接通第二DC電源開關Q1B且依PWM模式操作第五DC電源開關Q3A。此時，多重速度AC機器302A處於模式1中，其中第二DC電源開關Q1B及第三DC電源開關Q2A接通，同時馬達控制器408依PWM模式操作第五DC電源開關Q3A。馬達控制器408切換操作如表16A至16B中所展示。
開關 CC1 CC2 CC3 CC4 CC5 CC6 CC7 CC8 CC9 CC10 CC11 CC12 CC13
Q1A 1 1 1 DT DT 1 1 0 0 DT DT 0 0
Q1B 1 0 0 DT DT 0 0 0 0 DT DT 0 0
Q2A 0 0 0 DT DT 0 0 0 0 DT DT 0 1
Q2B 0 0 0 DT DT 0 1 1 1 DT DT 1 1
Q3A 0 0 0 DT DT 0 0 0 0 DT DT 1 1
Q3B 0 0 0 DT DT 1 1 1 1 DT DT 1 1
Q4A 1 1 1 DT DT 1 1 1 0 DT DT 0 0
Q4B 1 1 0 DT DT 0 0 0 0 DT DT 0 0
表16A
開關 CC14 CC15 CC16 CC17 CC18 CC19 CC20
Q1A I CH 0 0 DT DT 0 0
Q1B I CH 0 0 DT DT 1 1
Q2A I CH 1 1 DT DT 1 1
Q2B I CH 1 0 DT DT 0 0
Q3A I CH 1 1 DT DT 1 PWM
Q3B I CH 0 0 DT DT 0 0
Q4A I CH 0 0 DT DT 0 0
Q4B I CH 0 0 DT DT 0 0
表16B
馬達控制器408可接通雙向開關Q1 330及Q4 336之組合或雙向開關Q2 332及Q3 334之組合用於多重速度AC機器302A及機器之完全同步操作。即使僅存在兩個同步操作選項，但馬達控制器408具有四個切換模式來將多重速度AC機器302A自四種模式之各者切換至同步狀態中。
在模式1中，第二DC電源開關Q1B及第三DC電源開關Q2A接通，同時馬達控制器408依PWM模式操作第五DC電源開關Q3A。在第二時脈週期中，馬達控制器408停止依PWM模式操作第五DC電源開關Q3A且接通第五DC電源開關Q3A。接著，馬達控制器408切斷第二DC電源開關Q1B。馬達控制器408視情況插入兩個時脈週期之停滯時間(DT)以確保第二DC電源開關Q1B在馬達控制器接通第六DC電源開關Q3B之前完全切斷以防止第二DC電源開關Q1B與第六DC電源開關Q3B之間擊穿。在停滯時間之後，馬達控制器408接通第四DC電源開關Q2B且接著接通第五DC電源開關Q3A。此時，多重速度AC機器302A在無切換之一全同步狀態中操作且雙向開關Q2 332及Q3 334始終接通。馬達控制器408切換操作如表17中所展示。
開關 CC1 CC2 CC3 CC4 CC5 CC6 CC7
Q1A 0 0 0 DT DT 0 0
Q1B 1 1 0 DT DT 0 0
Q2A 1 1 1 DT DT 1 1
Q2B 0 0 0 DT DT 1 1
Q3A PWM 1 1 DT DT 1 1
Q3B 0 0 0 DT DT 0 1
Q4A 0 0 0 DT DT 0 0
Q4B 0 0 0 DT DT 0 0
表17
在模式2中，第五DC電源開關Q3A及第八DC電源開關Q4B接通，同時馬達控制器408依PWM模式操作第二DC電源開關Q1B。在第二時脈週期中，馬達控制器408停止依PMW模式操作第二DC電源開關Q1B且接通第二DC電源開關Q1B。接著，馬達控制器408切斷第五DC電源開關Q3A。馬達控制器408視情況插入兩個時脈週期之停滯時間(DT)以確保第五DC電源開關Q3A在馬達控制器接通第一DC電源開關Q1A之前完全切斷以防止第一DC電源開關Q1A與第五DC電源開關Q3A之間擊穿。在停滯時間之後，馬達控制器408接通第七DC電源開關Q4A且接著接通第一DC電源開關Q1A。此時，多重速度AC機器302A在無切換之一全同步狀態中操作且雙向開關Q1 330及Q4 336始終接通。馬達控制器408切換操作如表18中所展示。
開關 CC1 CC2 CC3 CC4 CC5 CC6 CC7
Q1A 0 0 0 DT DT 0 1
Q1B PWM 1 1 DT DT 1 1
Q2A 0 0 0 DT DT 0 0
Q2B 0 0 0 DT DT 0 0
Q3A 1 1 0 DT DT 0 0
Q3B 0 0 0 DT DT 0 0
Q4A 0 0 0 DT DT 1 1
Q4B 1 1 1 DT DT 1 1
表18
在模式3中，第一DC電源開關Q1A及第四DC電源開關Q2B接通，同時馬達控制器408依PWM模式操作第七DC電源開關Q4A。在第二時脈週期中，馬達控制器408停止依PWM模式操作第七DC電源開關Q4A且接通第七DC電源開關Q4A。接著，馬達控制器408切斷第四DC電源開關Q2B。馬達控制器408視情況插入兩個時脈週期之停滯時間(DT)以確保第四DC電源開關Q2B在馬達控制器接通第八DC電源開關Q4B之前完全切斷以防止第四DC電源開關Q2B與第八DC電源開關Q4B之間擊穿。在停滯時間之後，馬達控制器408接通第二DC電源開關Q1B且接著接通第八DC電源開關Q4B。此時，多重速度AC機器302A在無切換之一全同步狀態中操作且雙向開關Q1 330及Q4 336始終接通。馬達控制器408切換操作如表19中所展示。
開關 CC1 CC2 CC3 CC4 CC5 CC6 CC7
Q1A 1 1 1 DT DT 1 1
Q1B 0 0 0 DT DT 1 1
Q2A 0 0 0 DT DT 0 0
Q2B 1 1 0 DT DT 0 0
Q3A 0 0 0 DT DT 0 0
Q3B 0 0 0 DT DT 0 0
Q4A PWM 1 1 DT DT 1 1
Q4B 0 0 0 DT DT 0 1
表19
在模式4中，第六DC電源開關Q3B及第七DC電源開關Q4A接通，同時馬達控制器408依PWM模式操作第四DC電源開關Q2B。在第二時脈週期中，馬達控制器408停止依PWM模式操作第四DC電源開關Q2B且接通第四DC電源開關Q2B。接著，馬達控制器408切斷第七DC電源開關Q4A。馬達控制器408視情況插入兩個時脈週期之停滯時間(DT)以確保第七DC電源開關Q4A在馬達控制器接通第三DC電源開關Q2A之前完全切斷以防止第三DC電源開關Q2A與第七DC電源開關Q4A之間擊穿。在停滯時間之後，馬達控制器408接通第五DC電源開關Q3A且接著接通第三DC電源開關Q2A。此時，多重速度AC機器302A在無切換之一全同步狀態中操作且雙向開關Q2 332及Q3 334始終接通。馬達控制器408切換操作如表20中所展示。
開關 CC1 CC2 CC3 CC4 CC5 CC6 CC7
Q1A 0 0 0 DT DT 0 0
Q1B 0 0 0 DT DT 0 0
Q2A 0 0 0 DT DT 0 1
Q2B PWM 1 1 DT DT 1 1
Q3A 0 0 0 DT DT 1 1
Q3B 1 1 1 DT DT 1 1
Q4A 1 1 0 DT DT 0 0
Q4B 0 0 0 DT DT 0 0
表20
當馬達控制器408歸因於速度設定不穩定或改變而使多重速度AC機器302A非同步操作時，馬達控制器等待下一電流零交越且切斷所有開關。此允許馬達控制器408接著在任何模式中操作，無需一特定切換模式來進入模式。 輸出扭矩控制
在一個實施例中，馬達控制器408藉由產生具有線路電壓之一恆定工作週期且不具有對選定DC電源開關之波整形之PWM信號來依PMW模式操作選定DC電源開關Q1A、Q1B、Q2A、Q2B、Q3A、Q3B、Q4A及/或Q4B。當馬達控制器408啟動時，PWM信號之初始工作週期具有一選定百分比(諸如21.5%或10%至50%之間的另一數字)，且初始工作週期經增大或減小以達成所要設定速度。在此實施例中，在工作週期增大至100%以前，馬達控制器408不會控制多重速度AC機器302A及用於全同步模式之機器。馬達控制器408可藉由閉合Q1 (即，Q1A及Q1B)或Q4 (即，Q4A及Q4B)且打開Q2 (即，Q2A及Q2B)或Q3 (即，Q3A及Q3B)而在同步模式中操作電路。例如，馬達控制器408可藉由閉合Q1且打開Q2、閉合Q1且打開Q3、閉合Q4且打開Q2或閉合Q4且打開Q3而在同步模式中操作電路。
在一個實施例中，當機器在任一方向上旋轉時，居中於兩個定子齒之間的霍爾效應感測器位置相對於BEMF滯後約12.5度。在一個實施例中，馬達控制器408藉由使實際霍爾效應感測器信號修改達12.5度之一最小提前角來導致此霍爾效應感測器位置。兩個其他變數判定經修改霍爾效應感測器信號相較於實際霍爾效應感測器信號提前多少。此等變數稱為提升及偏移。
在此實施例中，提升變數具有與各速度設定相關聯之一最小值。例如，取決於機器之速度設定，提升變數可具有0微秒至400微秒之間的一值。例如，在一個實例中，在一600 rpm速度設定處，提升變數之最小值係一第一值，諸如為0。在一個實例中，在一750 rpm速度設定處，提升變數之最小值係一第二值，諸如為98微秒。在一個實例中，在一900 rpm速度設定處，提升變數之最小值係一第三值，諸如為196微秒。在一個實例中，在一1040 rpm速度設定處，提升變數之最小值係一第四值，諸如為294微秒。在一個實例中，在一1200 rpm速度設定處，提升變數之最小值係一第五值，諸如為392微秒。馬達控制器408使實際霍爾效應感測器信號提前提升變數之值以導致經修改霍爾效應感測器信號。提升變數保持在其最小值，直至PWM信號達到一100%工作週期。在PWM信號達到100%工作週期之後，馬達控制器408將開始使提升變數之值增加選定量，其增大提前角以允許更多電流被迫進入繞組Wa以產生更多扭矩。
在此實施例中，偏移變數係基於實際線路電壓量測及實際線路電壓是增大還是減小及一給定時間之實際電流量測。此偏移變數改變經修改霍爾效應感測器信號之提前角，使得馬達控制器408在正確時間在模式1至4之間切換以使通過繞組Wa之電流在BEMF零交越處回至零。例如，若在馬達接近BEMF零交越時通過繞組Wa之電流係3安培，則馬達控制器408將較早切換模式以在BEMF零交越處驅動電流降至零。軟體產生之霍爾信號係提前角，此係使用線路電壓量測之原因，因為施加至繞組Wa之電壓判定電流可改變多快。若在電流接近BEMF零交越時通過繞組Wa之電流係0安培(其可在BEMF值高於可用線路電壓時發生)，則偏移變數係零，使得馬達控制器408不會太快切換模式且導致與施加至多重速度AC機器302A之BEMF異相之電壓及電流。
圖9描繪一多重速度AC機器電路302B之一例示性實施例，其中DC電源開關Q1A、Q1B、Q2A、Q2B、Q3A、Q3B、Q4A及Q4B不具有在相反電流傳遞方向上組態之外部二極體以形成雙向開關。在圖9之實施例中，第一DC電源開關Q1A與第二DC電源開關Q1B串聯且在相反電流傳遞方向上組態以形成一第一AC雙向電源開關Q1 902。第三DC電源開關Q2A與第四DC電源開關Q2B串聯且在相反電流傳遞方向上組態以形成一第二AC雙向電源開關Q2 904。第五DC電源開關Q3A與第六DC電源開關Q3B串聯且在相反電流傳遞方向上組態以形成一第三AC雙向電源開關Q3 906。第七DC電源開關Q4A與第八DC電源開關Q4B串聯且在相反電流傳遞方向上組態以形成一第四AC雙向電源開關Q4 908。圖9之多重速度AC機器電路302B相同於圖4之多重速度AC機器電路302A般操作，如上文所描述。此組態使用DC電源開關Q1A、Q1B、Q2A、Q2B、Q3A、Q3B、Q4A及Q4B中之本體二極體來替代一外部功率二極體。
在圖9之實施例中，第一DC電源開關Q1A之汲極連接至第一側引線L1或線路1。第一DC電源開關Q1A之源極連接至第二DC電源開關Q1B之源極(且因此，兩個DC電源開關Q1A及Q1B在相反電流傳遞方向上組態)。
第二DC電源開關Q1B之汲極連接至第五DC電源開關Q3A之汲極及電流感測器324之第一側。當電流感測器324不存在時，第二DC電源開關Q1B之汲極連接至第五DC電源開關Q3A之汲極及點A 326處之一或多個繞組Wa之第一側。第二DC電源開關Q1B之源極連接至第一DC電源開關Q1A之源極(且因此，兩個DC電源開關Q1A及Q1B在相反電流傳遞方向上組態)。
第三DC電源開關Q2A之汲極連接至第一側引線L1或線路1。第三DC電源開關Q2A之源極連接至第四DC電源開關Q2B之源極(且因此，兩個DC電源開關Q2A及Q2B在相反電流傳遞方向上組態)。
第四DC電源開關Q2B之汲極連接至第七DC電源開關Q4A之汲極及點B 328處之一或多個繞組Wa之第二側。第四DC電源開關Q2B之源極連接至第三DC電源開關Q2A之源極(且因此，兩個DC電源開關Q2A及Q2B在相反電流傳遞方向上組態)。
第五DC電源開關Q3A之汲極連接至第二DC電源開關Q1B之汲極及電流感測器324之第一側。當電流感測器324不存在時，第五DC電源開關Q3A之汲極連接至第二DC電源開關Q1B之汲極及點A 326處之一或多個繞組Wa之第一側。第五DC電源開關Q3A之源極連接至第六DC電源開關Q3B之源極(且因此，兩個DC電源開關Q3A及Q3B在相反電流傳遞方向上組態)。
第六DC電源開關Q3B之汲極連接至第二側引線L2或線路2。第六DC電源開關Q3B之源極連接至第五DC電源開關Q3A之源極(且因此，兩個DC電源開關Q3A及Q3B在相反電流傳遞方向上組態)。
第七DC電源開關Q4A之汲極連接至第四DC電源開關Q3B之汲極及點B 328處之一或多個繞組Wa之第二側。第七DC電源開關Q4A之源極連接至第八DC電源開關Q4B之源極(且因此，兩個DC電源開關Q4A及Q4B在相反電流傳遞方向上組態)。
第八DC電源開關Q4B之汲極連接至第二側引線L2或線路2。第八DC電源開關Q4B之源極連接至第七DC電源開關Q4A之源極(且因此，兩個DC電源開關Q4A及Q4B在相反電流傳遞方向上組態)。
若電流感測器324存在於多重速度AC機器電路302B中，則電流感測器之第一側連接至第二DC電源開關Q1B及第五DC電源開關Q3A之汲極。電流感測器324之第二側在點A 326處連接至一或多個繞組Wa之第一側。
一或多個繞組Wa之第一側在點A 326處連接至電流感測器324之第二側。若不存在電流感測器324，則點A 326處之一或多個繞組Wa之第一側連接至第二DC電源開關Q1B及第五DC電源開關Q3A之汲極。一或多個繞組Wa之第二側在點B 328處連接至第四DC電源開關Q3B及第七DC電源開關Q4A之汲極。
DC電源供應器402連接於線路1與線路2之間。電壓極性感測器404連接於線路1與線路2之間。
圖10至圖11描繪用於一馬達1002之一控制電路306A之一霍爾效應感測器裝置406之一放置之一實例。馬達1002具有一轉子1004及一定子1006。三腳架1008將一後軸承/轉軸1010固持於適當位置中。一霍爾效應感測器裝置固持器或底座1012安裝至三腳架1008，且霍爾效應感測器裝置406安裝於霍爾效應感測器裝置底座上。
轉子1004具有透過磁鐵之中心徑向磁化之轉子磁鐵1014至1024。頂部上具有標記之轉子磁鐵1014、1018及1022在外徑(OD)上具有一北極且在內徑(ID)上具有一南極。不具有標記之轉子磁鐵1016、1020及1024在外徑(OD)上具有一南極且在內徑(ID)上具有一北極。
在圖10至圖11之實例中，霍爾效應感測器裝置406放置於轉子磁鐵1014至1024之一內邊緣處，使得其偵測與面向定子1006之磁極相反之轉子磁鐵之一磁極。在此實例中，霍爾效應感測器裝置406具有兩個輸出信號：(1)指示一北磁極面向定子1006之一高輸出信號或(2)指示一南磁極面向定子之一低輸出信號。
圖12描繪用於一馬達1202之一控制電路306A之一霍爾效應感測器裝置406之一放置之另一實例。馬達1202具有一轉子1204及一定子1206。三腳架1208將一後軸承/轉軸1210固持於適當位置中。一霍爾效應感測器裝置406固持器或底座1212安裝至三腳架1208，且霍爾效應感測器裝置406安裝於霍爾效應感測器裝置底座上。
轉子1204具有透過磁鐵之中心徑向磁化之轉子磁鐵1214至1224。頂部上具有標記之轉子磁鐵1214、1218及1222在外徑(OD)上具有一北極且在內徑(ID)上具有一南極。不具有標記之轉子磁鐵1216、1220及1224在外徑(OD)上具有一南極且在內徑(ID)上具有一北極。
定子1206具有定子齒1226-1236。固持器1212及三腳架1208使恰好在一磁鐵之邊緣內部之霍爾效應感測器裝置406之面保持附接至一轉子1204且與定子1206對準，使得霍爾效應感測器406位於兩個定子齒1234與1236之間。在此實例中，霍爾效應感測器裝置406相對於定子1206之位置導致與馬達1202之反電動勢(BEMF)在相同位置中對準之一高霍爾效應感測器信號或一低霍爾效應感測器信號，不論馬達依何種方式旋轉。此允許馬達1202藉由僅一個霍爾效應感測器裝置406在任一方向上操作。例如，若期望逆時針操作，則可一樣使用霍爾效應感測器信號，其中當馬達逆時針旋轉時，當BEMF為高時，霍爾效應感測器裝置輸出一高霍爾效應感測器信號。針對順時針操作，霍爾效應感測器信號由馬達控制器406反相(參閱圖4及圖9)。當BEMF為高且馬達1202順時針旋轉時，一反相霍爾效應感測器信號為高，因為在相反方向上旋轉馬達使BEMF反相。一旦馬達1202在預期方向上旋轉，則馬達控制器408 (參閱圖4及圖9)可使霍爾效應感測器信號移位以提供最佳效能。霍爾效應感測器信號經提前以增大扭矩，且其經滯後以減小扭矩。
在一個實施例中，多重速度AC機器電路302A可在一個實施例中在三種不同模式中操作：啟動模式、同步速度模式及非同步速度模式。
在此實施例中，啟動模式用於啟動其中使用多重速度AC機器電路302A之馬達。啟動模式可依多種不同方式操作，包含脈寬調變、零電流關斷之延遲引發角或使用一第二繞組。不同啟動模式用於限制啟動電流及扭矩以提供平滑穩定操作。
在此實施例中，在同步速度模式中，馬達以同步速度操作。每分鐘同步轉速(RPM)可藉由使線路頻率(以赫茲為單位)除以轉子磁極對之數目(1個北極及1個南極等於1個磁極對)且乘以60 (1分鐘之秒數)來判定。例如，在一60 Hz供應器上運行之六磁極馬達(3個北極及3個南極)將具有1200 RPM之一同步速度，因為60Hz/3個磁極對*60秒=1200 RPM。在同步速度模式中，一對雙向電源開關Q1/Q4或Q2/Q3閉合且另一對雙向電源開關Q2/Q3或Q1/Q4打開以允許連續交流電流動通過繞組Wa。
具有零電流關斷模式之延遲引發角可用於啟動模式中以限制啟動電流/扭矩且亦用於非同步速度模式中。具有零電流關斷之延遲引發角需要一直等至AC電壓之正弦波通過某一點之後才閉合任何DC電源開關。例如，一旦電壓處於正弦波之峰值，則可閉合一或多個DC電源開關以允許電流通過繞組Wa。在一個實例中，一旦通過繞組Wa之電流係零，則馬達控制器408將打開所有DC電源開關Q1A、Q1B、Q2A、Q2B、Q3A、Q3B、Q4A及Q4B且一直等至達到正弦波之下一峰值之後馬達控制器才會閉合任何DC電源開關。在此實例中，施加電壓之有效RMS值將減小至線路電壓之50%，因為僅正弦波電壓之後半部施加至繞組Wa。在此模式中施加至繞組Wa之有效RMS電壓可根據多少正弦波電壓施加至繞組來調整。
在此實施例中，當馬達以小於同步速度操作時，使用非同步速度模式。非同步速度模式可以小於或大於同步模式之一速度操作。馬達控制器408可依多種方式操作非同步速度模式，包含使用具有零電流關斷之延遲引發角來調整施加至繞組Wa之功率或添加額外繞組且使用一簡化電路以一固定非同步速度操作。額外繞組增大BEMF以減少電流汲取且提高效能。馬達控制器408基於霍爾效應感測器裝置信號及電壓極性感測器信號來控制DC電源開關Q1A、Q1B、Q2A、Q2B、Q3A、Q3B、Q4A及Q4B，如上文所描述。
圖13至圖14描繪定子繞組1302之例示性實施例。在圖13至圖14之實例性實施例中，定子繞組1302纏繞成兩半。定子繞組1302之前半部由分別纏繞齒1、齒3及齒5之繞組1304至1308組成，其等全部在自面向定子齒之機器(例如馬達)之中心參考時順時針方向纏繞且串聯連接。此等繞組1304至1308一起構成繞組之前半部，其指稱W1。繞組之前半部W1具有兩個端。W1S係指繞組之前半部W1之起始，且W1F係指繞組之前半部W1之結束。繞組1302之後半部由纏繞齒2、齒4及齒6之繞組1310至1314組成，其等全部在自面向定子齒之機器(例如馬達)之中心參考時逆時針方向纏繞且串聯連接。此等繞組1310至1314一起構成繞組之後半部，其指稱W2。繞組之後半部W2具有兩個端。W2S係指繞組之後半部W2之起始，W2F係指繞組之後半部W2之結束。
參考圖13，針對一馬達在115 V處之操作，繞組之前半部及後半部W1及W2並聯連接，繞組之前半部及後半部之起始端W1S及W2S連接至點A 326 (參閱圖3至圖4)，且繞組之前半部及後半部之結束端W1F及W2F連接至點B 328 (參閱圖3至圖4)。此提供一較低反電動勢(BEMF)、電感及電阻用於115 V處之高效同步操作。
參考圖14，針對一馬達在230 V處之操作，繞組之後半部W2藉由將繞組之後半部之起始端W2S連接至繞組之前半部之結束端W1F來與繞組之前半部W1串聯連接。繞組之前半部之起始端W1S連接至點A 326 (參閱圖3至圖4)，且繞組之後半部之結束端W2F連接至點B 328 (參閱圖3至圖4)。繞組之前半部W1與繞組之後半部W2之此串聯連接增大BEMF、電阻及電感以提供230 V處之高效同步操作。
圖15描繪一電壓極性感測器404A之一例示性實施例。AC線路電壓線路1 (L1)及線路2 (L2)透過高值電阻器R1及R2及電容器C1及C2耦合至電壓極性感測器之邏輯電路。由R3、R4、R5、R6、R7、R8及R9組成之一電阻器網路將電容器C1及C2耦合至一運算放大器1404。R4及R7創建使L2之零值位準移位至1.65 V或邏輯電源電壓(VCC)之一半之一分壓器。R8及R9創建使L1之零值位準移位至1.65 V或邏輯電源之一半之一分壓器。R3連接至C1及C2之邏輯(運算放大器)側且確保該等點連結在一起以跨R3產生一致電壓降。運算放大器1404之輸出1406透過回饋電阻器R10回饋至運算放大器之負輸入中。運算放大器1404之輸出1406亦連接至電容器C3以過濾運算放大器1404之輸出。C3接著連結至接地。
運算放大器1404之輸出1406係一正弦波信號，其按較小比例複製來自L1及L2之線路電壓且正弦波之零交越在邏輯電源電壓(VCC)之一半處。馬達控制器408 (參閱圖4)自此輸出信號產生多個信號。微控制器中之一類比轉數位轉換器(ADC)讀取DC電壓以判定參考L2存在於L1上之實際線路電壓且繼續將該值儲存於處理器中之一暫存器中以允許軟體始終能夠存取最新可用電壓量測。微處理器中之軟體產生表示L1大於L2或L2大於L1之一方波信號。例如，當線路1上之電壓參考線路2為正時，微處理器產生高(或1)電壓極性感測器信號，及當線路1上之電壓參考線路2為負時，微處理器產生低(或0)電壓極性感測器信號。方波用於判定馬達控制器408需要在哪種模式中操作以產生通過馬達之所要電流。用於馬達控制器408中之微處理器中之軟體亦產生在自線路電壓零交越觀看時表示電壓是增大還是減小之一方波信號。此信號結合實際電壓量測由微處理器中之軟體用於判定馬達控制器408何時需要改變模式以確保馬達電流保持與馬達之BEMF同相。
圖16至圖18描繪一電流感測器324A之一例示性實施例。電流感測器324之一側連接至繞組Wa之一側(例如點A 326 (參閱圖3至圖4))以使其與繞組串聯，使得僅量測繞組電流。電流感測器324之另一側連接至第一二極體D1A及第六二極體D3B之陰極及第二DC電源開關Q1B及第五DC電源開關Q3A之汲極(參閱圖3至圖4)。在此位置中具有電流感測器324A允許始終準確量測繞組Wa中之電流，不會提取來自電源供應器或其他源之任何電流。C4係用於防止雜訊自VCC進入電流感測器324A且亦防止由電流感測器324A使用之變化電流汲取引起之雜訊注入至VCC中之之旁路電容器。與電流感測器324A中之內部1.8 kOhm電阻耦合之C5產生應用於輸出波形之一RC濾波器。RC濾波器限制頻寬以依較低電流頻率達成較佳解析度。電流感測器324A將通過R11之電流值饋入至具有1/2 VCC之零電流值之一運算放大器之回饋迴路中。此回饋迴路之一側連接至一運算放大器之反相輸入，而另一側則饋入至由R14及C7組成之一RC濾波器。R14之值調整運算放大器之輸出相對於電流感測器324A之輸出之振幅。例如，若R14具有R11之值之兩倍，則自運算放大器輸出之信號將具有自電流感測器324A輸出之信號之振幅之兩倍。一旦達成所要振幅，則判定C7之值以將輸出波形過濾至所要頻率範圍。運算放大器之非反相輸入連接至一次級運算放大器之輸出。次級運算放大器利用R12及R13作為一分壓器以產生等於1/2 VCC之一淨化DC電壓。R12之一側連接至VCC且另一側連接至R13及次級運算放大器之非反相輸入。R13之另一側連接至接地。若R12及R13具有相同電阻，則次級運算放大器之非反相輸入將為1/2 VCC。次級運算放大器之反相輸入直接連接至次級運算放大器之輸出以產生將始終使輸出電壓保持在1/2 VCC之一回饋迴路。電容器C6用於過濾次級運算放大器之輸出。次級運算放大器之輸出係1/2 VCC且連接至初級運算放大器之非反相輸入確保自初級運算放大器輸出之經放大且經濾波信號具有1/2 VCC之一零電流量測。 非同步控制
圖9之多重速度AC機器電路302B之一非同步控制可包含上文所討論之控制技術之態樣。控制技術可包含對應於由AC機器控制電路306A控制之AC機器之狀態或操作之若干暫存器。亦可獲得AC機器之效能之若干讀數或量測，其值可由AC機器控制電路306A儲存用於控制AC機器電路302B之態樣或操作。下文描述之控制技術可改良AC機器電路302B之操作之若干態樣。
在一個實施方案中，霍爾效應感測器信號可由馬達控制器移位或一新霍爾效應感測器信號可經產生以提供改良效能，諸如在AC機器電路302B之一啟動期期間。例如，在啟動之後，可監測霍爾效應感測器信號且若信號在一常式之特定數目個週期中未改變，則可產生與霍爾效應感測器信號反相之一新霍爾效應感測器信號。此新霍爾效應感測器信號可引起AC機器之旋轉改變方向且使AC機器脫離一鎖定狀態且開始旋轉。監測霍爾效應感測器信號且產生新霍爾效應感測器信號之此程序可基於一啟動迴路之一執行計數一直重複至AC機器開始旋轉。
在另一實施方案中，AC機器之一或多個速度量測可由AC機器控制電路306A獲得且儲存於一電腦可讀媒體中供控制電路使用。AC機器之一或多個速度量測可基於上文所討論之霍爾效應感測器信號。例如，控制電路306A可判定霍爾效應感測器信號之一穩定性，諸如透過追蹤一執行程序之一計數以判定霍爾效應感測器信號是否維持在臨限數目個計數內。在一高霍爾效應感測器信號維持在程序之臨限數目個計數之一值之後，一計時器值可記錄於一第一速度時間暫存器中且計時器可繼續。維持在程序之臨限數目個計數之一低值之一低霍爾效應感測器信號可發生一類似程序，其後可將計時器值記錄於一第二時間暫存器中。此程序可發生於霍爾效應感測器信號之各邊緣上，使得霍爾信號之各邊緣具有儲存最後兩個速度樣本之一暫存器。時間暫存器中之值可一起平均化，接著兩個平均值可一起平均化以產生一平均霍爾時間值。上文所討論之值之各者可在霍爾效應感測器信號之每一邊緣上更新。
一類似程序可經執行以基於新霍爾效應感測器信號或一移位霍爾效應感測器信號獲得一速度量測。在一個實施方案中，控制電路306A可判定上文所計算之平均霍爾時間值是否低於一速度值。若是，則使用新霍爾效應感測器信號，否則使用移位霍爾效應感測器信號。基於選定霍爾效應感測器信號，可在如上文所描述般判定選定霍爾效應感測器信號之一邊緣時儲存一計時器值。可自儲存計時器值計算及儲存一平均慢霍爾時間值。此等及其他速度量測可由控制電路306A用於控制AC機器電路302B之組件或態樣之操作，如下文更詳細解釋。
在一些實施方案中，控制電路306A可產生一電流參考波形來控制通過AC機器電路302B之電流。在一個特定實施方案中，電流參考波形可為三角波，但可考量其他類型之波形。為產生電流參考波形，控制電路306A可計算波形之分區之一大小及分區之一數目。在一個例項中，分區大小可自方程式current_div=(平均慢霍爾時間值)/(AC機器電路之峰值電流*2)判定。在一個例項中，可透過方程式(第一計時器值/current_div)進一步計算分區之數目。
在一些例項中，一電流參考值可經判定且用於產生此電流參考波形。在一個特定例項中，一類比轉數位轉換器(ADC)取樣裝置可獲得透過馬達繞組Wa (或跨點A 326及點B 328)之信號之電壓及/或電流量測。控制電路306A可判定對應於信號之一零交越點之一計時器值。在另一實施方案中，控制電路306A可設定所產生之電流參考波形之零交越點之值。為避免一溢出狀況，可基於分區數目之計算大小及移位霍爾效應感測器信號之值來設定電流參考值。特定言之，當移位霍爾效應感測器信號為低時，電流參考值隨著分區數目一直增長至零交越點之一峰值加上AC機器電路之峰值電流。當電流參考值達到此值時，電流參考值可下降至零交越點。替代地，當移位霍爾效應感測器信號為高時，電流參考值自零交越點減小至零交越點之一峰值減去AC機器電路之峰值電流，接著回增至高達零交越點。此等條件之總和產生三角電流波形，自零交越點之峰值加上AC機器電路之峰值電流交替至零交越點之峰值減去AC機器電路之峰值電流。此產生電流參考波形可用於其中未在AC機器電路302B中使用一電流感測器之例項中。確切而言，控制電路306A可基於所產生之電流參考波形來控制電源開關之操作，如上文參考圖9所描述。
控制電路306A可依複數個切換方案控制AC機器電路302B，如上文所指示。在一個實施方案中，切換方案可包含一同步切換方案(其中同步控制電源開關)或一非同步切換方案(其中基於一真值表控制電源開關)。控制方案可由一同步旗標位元控制。同步旗標位元可在其中AC馬達之一設定速度具有一特定值、維持在特定數目個計數內之情境中設定為高(或確證或指定一值「1」)。亦可基於維持在一速度磁滯值之一範圍內之上文所計算之平均霍爾時間值來將同步旗標位元設定為高。一旦確證同步旗標位元，則可基於AC馬達之設定速度改變、平均霍爾時間值在速度磁滯值之範圍外變動或PWM信號落在一經判定工作週期外來發生同步旗標位元之解除確證。
在同步切換期間，AC機器電路302B之電源開關(Q1A、Q1B、Q2A、Q2B、Q3A、Q3B、Q4A、Q4B)可基於上文所討論之移位霍爾效應感測器信號及一電壓正信號。電壓正信號可基於ADC取樣電路且在電壓經取樣為一正值時確證。否則，電壓正信號可解除確證。一般而言，電源開關一次僅被指派一操作值且除非馬達退出同步操作模式(由同步旗標位元控制)，否則電源開關可不改變。此操作模式之馬達控制器408切換操作如表21中所展示。
Shifted_hall Voltage_positive Q1A Q1B Q2A Q2B Q3A Q3B Q4A Q4B
0 0 0 0 1 1 1 1 0 0
1 0 1 1 0 0 0 0 1 1
0 1 1 1 0 0 0 0 1 1
1 1 0 0 1 1 1 1 0 0
表21
在非同步切換方案中，電源開關可基於由控制電路306A儲存於一暫存器中之信號或值來控制。在一個特定實施方案中，電源開關之狀態可基於一電流參考正旗標(在ADC電流讀數係一正值時確證)、電壓正旗標、一磁滯帶信號及一磁滯帶正信號。磁滯帶信號可設定為零，除非ADC電流參考值或電壓參考值等於馬達信號之零交越點，在該情況中，磁滯帶信號可設定為1或依其他方式確證。若電流參考值小於馬達信號之電流值，則可將磁滯帶正信號設定為零或解除確證。否則，磁滯帶正值可設定為1或依其他方式確證。在非同步操作模式中，馬達控制器408切換操作可如表22中所展示般發生。
電流參考正 磁滯帶正 電壓正 磁滯帶 Q1A Q1B Q2A Q2B Q3A Q3B Q4A Q4B
0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1
1 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0
0 1 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0
0 0 1 0 0 1 1 0 1 0 0 0
0 0 0 1 0 1 1 0 0 0 0 0
1 1 0 0 1 0 0 1 0 1 1 0
1 0 1 0 1 0 0 1 0 0 0 0
1 0 0 1 1 0 0 1 0 0 0 0
0 1 1 0 0 1 1 0 0 0 0 0
0 1 0 1 0 1 1 0 0 0 0 0
0 0 1 1 0 1 1 0 0 0 0 0
1 1 1 0 1 0 0 1 0 0 0 0
1 1 0 1 1 0 0 1 0 0 0 0
1 0 1 1 1 0 0 1 0 0 0 0
0 1 1 1 0 1 1 0 0 0 0 0
1 1 1 1 1 0 0 1 0 0 0 0
表22
圖19描繪一多重速度交流電(AC)機器電路之一例示性實施例。所描繪之電路包含DC電源開關Q1A、Q1B、Q2A、Q2B、Q3A、Q3B、Q4A及Q4B。DC電源開關對形成雙向電源開關。例如，DC電源開關Q1A及Q1B形成雙向電源開關Q1 1910。DC電源開關Q2A及Q2B形成雙向電源開關Q2 1920。DC電源開關Q3A及Q3B形成雙向電源開關Q3 1930。DC電源開關Q4A及Q4B形成雙向電源開關Q4 1940。各對DC電源開關串聯組態。例如，Q1A與Q1B串聯組態，Q2A與Q2B串聯組態，Q3A與Q3B串聯組態，且Q4A與Q4B串聯組態。在一些實施例中，一些雙向電源開關可串聯組態，而相同電路中之其他雙向電源開關可並聯組態。
圖19中展示第一側引線L1及第二側引線L2。此外，圖19描繪雙向電源開關Q1 1910、Q2 1920、Q3 1930及Q4 1940在點A1950及點B1960處連接至馬達繞組1970。
圖20描繪一多重速度交流電(AC)機器電路之另一例示性實施例。所描繪之電路包含DC電源開關Q1A、Q1B、Q2A、Q2B、Q3A、Q3B、Q4A及Q4B。DC電源開關對形成雙向電源開關。例如，DC電源開關Q1A及Q1B形成雙向電源開關Q1 2010。DC電源開關Q2A及Q2B形成雙向電源開關Q2 2020。DC電源開關Q3A及Q3B形成雙向電源開關Q3 2030。DC電源開關Q4A及Q4B形成雙向電源開關Q4 2040。各對DC電源開關並聯組態。例如，Q1A與Q1B串聯組態，Q2A與Q2B串聯組態，Q3A與Q3B串聯組態，且Q4A與Q4B串聯組態。在一些實施例中，一些雙向電源開關可串聯組態，而相同電路中之其他雙向電源開關可並聯組態。
圖20中展示第一側引線L1及第二側引線L2。此外，圖20描繪雙向電源開關Q1 2010、Q2 2020、Q3 2030及Q4 2040在點A 2050及點B 2060處連接至馬達繞組2070。
圖19及圖20中所描繪之兩個電路需要四(4)個隔離閘極驅動電源供應器。圖20所需之兩個隔離閘極驅動電源供應器可連結至不快速切換之線路電壓端子。兩個其他隔離閘極驅動電源供應器可連接至共模電壓快速變化之馬達端子。此組態可潛在地減少子電路之間的串擾。
圖21描繪一多重速度交流電(AC)機器電路之另一例示性實施例。所描繪之電路包含DC電源開關Q1A、Q1B、Q2A、Q2B、Q3A、Q3B、Q4A及Q4B。DC電源開關對形成雙向電源開關。例如，DC電源開關Q1A及Q1B形成雙向電源開關Q1 2110。DC電源開關Q2A及Q2B形成雙向電源開關Q2 2120。DC電源開關Q3A及Q3B形成雙向電源開關Q3 2130。DC電源開關Q4A及Q4B形成雙向電源開關Q4 2140。各對DC電源開關並聯組態。例如，Q1A與Q1B串聯組態，Q2A與Q2B串聯組態，Q3A與Q3B串聯組態，且Q4A與Q4B串聯組態。在一些實施例中，一些雙向電源開關可串聯組態，而相同電路中之其他雙向電源開關可並聯組態。
圖21中展示第一側引線L1及第二側引線L2。此外，圖21描繪雙向電源開關Q1 2110、Q2 2120、Q3 2130及Q4 2140在點A 2150及點B 2160處連接至馬達繞組2170。
圖22描繪一多重速度交流電(AC)機器電路之另一實施例。展示第一側引線L1及第二側引線L2。可包含與第一側引線L1串聯之一電阻器2250。此外，展示點A 2210及點B 2220，其中各點A 2210及點B 2220定位成彼此並聯且與兩個二極體串聯。自中斷馬達電流轉移至圖22中所展示之電容器2230之能量可用於控制電力。此可提高效率。圖22中亦展示負載2240。
圖23至圖24描繪用於馬達電壓之箝位電路或電壓箝位電路之例示性實施例。圖23至圖24中所展示之箝位電路可跨馬達端子添加。
因為馬達係一感應負載，所以其需要一電壓箝位電路來防止在馬達電流中斷時過電壓。此中斷可歸因於線路電力中斷而發生。中斷亦可發生於電路之正常操作期間。圖23中所展示之電路可使用自中斷馬達電流轉移至一電容器之能量來控制電力。此可提高效率。圖24中所展示之電路可減少所需部件數目且消除馬達端子過電壓與電容器過電壓之間的一聯繫。此可消除一失效機制。
在其他實施例中，本文中之揭示內容包含用於提供本文中針對一機器(包含針對一馬達或一發電機)所描述之組件之方法。
在其他實施例中，本文中之揭示內容包含用於連接本文中針對一機器(包括針對一馬達或一發電機)所描述之組件之方法。
熟習技術者應瞭解，本發明可考量上文所揭示之特定實施例之變體。本發明不應受限於上述實施例。
102:馬達 104:馬達相繞組 106:馬達開關電路 108:馬達控制電路 110:定子 112:轉子 114:轉軸 202:單相電子換向馬達(ECM) 302:多重速度交流電(AC)機器電路 302A:多重速度AC機器電路 302B:多重速度AC機器電路 304:AC電源 306:控制電路 306A:控制電路 308:閘極/閘極驅動器 310:閘極/閘極驅動器 312:閘極/閘極驅動器 314:閘極/閘極驅動器 316:閘極/閘極驅動器 318:閘極/閘極驅動器 320:閘極/閘極驅動器 322:閘極/閘極驅動器 324:電流感測器 324A:電流感測器 326:點A 328:點B 330:第一AC雙向電源開關Q1 332:第二AC雙向電源開關Q2 334:第三AC雙向電源開關Q3 336:第四AC雙向電源開關Q4 402:直流電(DC)電源供應器 404:AC電壓極性感測器 404A:電壓極性感測器 406:霍爾效應感測器裝置 408:馬達控制器 902:第一AC雙向電源開關Q1 904:第二AC雙向電源開關Q2 906:第三AC雙向電源開關Q3 908:第四AC雙向電源開關Q4 1002:馬達 1004:轉子 1006:定子 1008:三腳架 1010:後軸承/轉軸 1012:霍爾效應感測器裝置固持器/底座 1014:轉子磁鐵 1016:轉子磁鐵 1018:轉子磁鐵 1020:轉子磁鐵 1022:轉子磁鐵 1024:轉子磁鐵 1202:馬達 1204:轉子 1206:定子 1208:三腳架 1210:後軸承/轉軸 1212:霍爾效應感測器裝置固持器/底座 1214:轉子磁鐵 1216:轉子磁鐵 1218:轉子磁鐵 1220:轉子磁鐵 1222:轉子磁鐵 1224:轉子磁鐵 1226:定子齒 1228:定子齒 1230:定子齒 1232:定子齒 1234:定子齒 1236:定子齒 1302:定子繞組 1304:繞組 1306:繞組 1308:繞組 1310:繞組 1312:繞組 1314:繞組 1404:運算放大器 1406:輸出 1910:雙向電源開關Q1 1920:雙向電源開關Q2 1930:雙向電源開關Q3 1940:雙向電源開關Q4 1950:點A 1960:點B 1970:馬達繞組 2010:雙向電源開關Q1 2020:雙向電源開關Q2 2030:雙向電源開關Q3 2040:雙向電源開關Q4 2050:點A 2060:點B 2070:馬達繞組 2110:雙向電源開關Q1 2120:雙向電源開關Q2 2130:雙向電源開關Q3 2140:雙向電源開關Q4 2150:點A 2160:點B 2170:馬達繞組 2210:點A 2220:點B 2230:電容器 2240:負載 2250:電阻器 D1A:第一二極體 D1B:第二二極體 D2A:第三二極體 D2B:第四二極體 D3A:第五二極體 D3B:第六二極體 D4A:第七二極體 D4B:第八二極體 L1:第一輸入連接或引線 L2:第二輸入連接或引線 Q1A:第一DC電源開關 Q1B:第二DC電源開關 Q2A:第三DC電源開關 Q2B:第四DC電源開關 Q3A:第五DC電源開關 Q3B:第六DC電源開關 Q4A:第七DC電源開關 Q4B:第八DC電源開關 Wa:馬達繞組
圖1描繪一馬達之一例示性實施例。
圖2描繪一單相電子換向馬達(ECM)之一例示性實施例。
圖3描繪一多重速度交流電(AC)機器電路之一例示性實施例。
圖4描繪用於一多重速度交流電(AC)機器電路之控制電路之一例示性實施例。
圖5描繪一多重速度交流電(AC)機器電路之一操作模式。
圖6描繪一多重速度交流電(AC)機器電路之另一操作模式。
圖7描繪一多重速度交流電(AC)機器電路之另一操作模式。
圖8描繪一多重速度交流電(AC)機器電路之另一操作模式。
圖9描繪一多重速度交流電(AC)機器電路之另一例示性實施例。
圖10至圖11描繪一馬達之一例示性實施例。
圖12描繪另一馬達之一例示性實施例。
圖13描繪串聯連接之一定子之齒之繞組之一例示性實施例。
圖14描繪並聯連接之一定子之齒之繞組之一例示性實施例。
圖15描繪一電壓極性感測器之一例示性實施例。
圖16至圖18描繪一電流感測器電路之一例示性實施例。
圖19描繪一多重速度交流電(AC)機器電路之另一例示性實施例。
圖20描繪一多重速度交流電(AC)機器電路之另一例示性實施例。
圖21描繪一多重速度交流電(AC)機器電路之另一例示性實施例。 圖22描繪一多重速度交流電(AC)機器電路之另一實施例。
圖23描繪用於馬達電壓之一箝位電路之一例示性實施例。
圖24描繪用於馬達電壓之一箝位電路之另一例示性實施例。
302:多重速度交流電(AC)機器電路
304:AC電源
306:控制電路
308:閘極/閘極驅動器
310:閘極/閘極驅動器
312:閘極/閘極驅動器
314:閘極/閘極驅動器
316:閘極/閘極驅動器
318:閘極/閘極驅動器
320:閘極/閘極驅動器
322:閘極/閘極驅動器
324:電流感測器
326:點A
328:點B
330:第一AC雙向電源開關Q1
332:第二AC雙向電源開關Q2
334:第三AC雙向電源開關Q3
336:第四AC雙向電源開關Q4
D1A:第一二極體
D1B:第二二極體
D2A:第三二極體
D2B:第四二極體
D3A:第五二極體
D3B:第六二極體
D4A:第七二極體
D4B:第八二極體
L1:第一輸入連接或引線
L2:第二輸入連接或引線
Q1A:第一DC電源開關
Q1B:第二DC電源開關
Q2A:第三DC電源開關
Q2B:第四DC電源開關
Q3A:第五DC電源開關
Q3B:第六DC電源開關
Q4A:第七DC電源開關
Q4B:第八DC電源開關
Wa:馬達繞組

Claims (28)

  1. 一種用於具有含一第一側(L1)及一第二側(L2)之一交流電(AC)電源之一機器之電路，該電路包括： 至少一個繞組，其具有一起始側及一結束側； 一第一雙向電源開關，其連接於該AC電源之該第一側與該繞組起始側之間，該第一雙向電源開關包括在相反電流傳遞方向上組態之一第一直流電(DC)電源開關及一第二DC電源開關； 一第二雙向電源開關，其連接於該AC電源之該第一側與該繞組結束側之間，該第二雙向電源開關包括在相反電流傳遞方向上組態之一第三DC電源開關及一第四DC電源開關； 一第三雙向電源開關，其連接於該AC電源之該第二側與該繞組起始側之間，該第三雙向電源開關包括在相反電流傳遞方向上組態之一第五DC電源開關及一第六DC電源開關； 一第四雙向電源開關，其連接於該AC電源之該第二側與該繞組結束側之間，該第四雙向電源開關包括在相反電流傳遞方向上組態之一第七DC電源開關及一第八DC電源開關； 一霍爾效應感測器，其用於偵測該機器之一轉子相對於該機器之一定子之一位置且輸出指示該轉子相對於該定子之該位置之一第一信號； 一電壓極性感測器，其用於偵測來自該AC電源之電壓是在該AC電源之該第一側還是該AC電源之該第二側處較高且輸出指示該電壓是在該AC電源之該第一側還是該AC電源之該第二側處較高之一第二信號；及 一馬達控制器，其經組態以： 接收來自該霍爾效應感測器之該第一信號及來自該電壓極性感測器之該第二信號； 基於該第一信號及該第二信號判定通過該繞組之電流之一第一方向及自該AC電源之該第一側至該AC電源之該第二側或自該AC電源之該第二側至該AC電源之該第一側之電流之一第二方向；及 控制該等DC電源開關獲得通過該繞組之電流之該經判定第一方向及自該AC電源之該第一側至該AC電源之該第二側或自該AC電源之該第二側至該AC電源之該第一側之電流之該經判定第二方向。
  2. 如請求項1之電路，其中該馬達控制器經組態以將複數個控制信號傳輸至一或多個DC電源開關以控制該等DC電源開關獲得通過該繞組之電流之該經判定第一方向及自該AC電源之該第一側至該AC電源之該第二側或自該AC電源之該第二側至該AC電源之該第一側之電流之該經判定第二方向。
  3. 如請求項1之電路，其中在一第一時間，該馬達控制器經組態以： 打開或閉合一雙向電源開關之該等DC電源開關之一第一者但不控制該雙向開關之該等DC電源開關之一第二者； 打開或閉合該雙向電源開關之該等DC電源開關之該第二者但不控制該雙向電源開關之該等DC電源開關之該第一者； 打開該雙向電源開關中該等DC電源開關之該第一者及該等DC電源開關之該第二者兩者；或 閉合該雙向電源開關中該等DC電源開關之該第一者及該等DC電源開關之該第二者兩者。
  4. 如請求項1之電路，其中該馬達控制器經組態以閉合一對雙向電源開關同時接通、切斷或依脈寬調變切換該等DC電源開關之各者以允許電流在一個方向上繼續流動直至一電壓差在一相反方向上驅動該電流。
  5. 如請求項1之電路，其中該馬達控制器閉合一對雙向電源開關同時接通、切斷或依脈寬調變切換該等DC電源開關之各者以在一相反方向上驅動電流。
  6. 如請求項1之電路，其中該馬達控制器經組態以： 基於該第一信號及該第二信號判定一或多個DC電源開關打開或閉合或依脈寬調變(PWM)操作以獲得通過該繞組之電流之該經判定第一方向及自該AC電源之該第一側至該AC電源之該第二側或自該AC電源之該第二側至該AC電源之該第一側之電流之該經判定第二方向；及 將複數個控制信號傳輸至該等DC電源開關以打開該等DC電源開關之一或多者、閉合該等DC電源開關之一或多者及依脈寬調變(PWM)操作該等DC電源開關之至少一者以引起該電流在該經判定第一方向上流動通過該繞組及引起該電流在該經判定第二方向上自該AC電源之該第一側流至該AC電源之該第二側或自該AC電源之該第二側流至該AC電源之該第一側。
  7. 如請求項1之電路，其中該霍爾效應感測器經組態以： 偵測該機器之該轉子之一磁鐵相對於該機器之該定子之一極性； 當該轉子之該磁鐵之一北磁極面向該定子時，輸出該第一信號之一高值；及 當該轉子之該磁鐵之一南磁極面向該定子時，輸出該第一信號之一低值。
  8. 如請求項1之電路，其中來自該電壓極性感測器之該第二信號在該AC電源之該第一側上之一電壓高於該AC電源之該第二側上之一電壓時具有一高值及在該AC電源之該第一側上之該電壓低於該AC電源之該第二側上之該電壓時具有一低值。
  9. 如請求項1之電路，其中各雙向開關中該等DC電源開關之各者與一二極體並聯組態。
  10. 如請求項1之電路，其中各雙向開關中之該等DC電源開關串聯組態。
  11. 如請求項1之電路，其中依脈寬調變操作該等DC電源開關之一者包含在一總時段內依一選定工作週期重複接通及切斷該等DC電源開關之該一者。
  12. 如請求項11之電路，其中該馬達控制器經組態以： 連續判定該等DC電源開關之該一者處之一實際工作週期， 比較該實際工作週期與一所要工作週期，及 增加或減少該等DC電源開關之該一者之一接通時段或一切斷時段之至少一者以達成該所要工作週期。
  13. 如請求項1之電路，其中該馬達控制器藉由將脈寬調變(PWM)控制信號傳輸至選定DC電源開關來依PWM操作該等DC電源開關之一或多者，其中該等PWM控制信號包含一工作週期。
  14. 如請求項1之電路，其中該馬達控制器增大霍爾效應信號之一提前值。
  15. 如請求項1之電路，其中該馬達控制器經組態以改變一切換模式。
  16. 如請求項1之電路，其中該馬達控制器經組態以藉由以下來依同步模式操作該電路： 閉合一對該第一雙向電源開關及該第四雙向電源開關且打開另一對該第二雙向電源開關及該第三雙向電源開關，或 打開該一對且閉合該另一對。
  17. 如請求項1之電路，其中該電路依一起始模式、一同步速度模式或一非同步速度模式操作。
  18. 如請求項17之電路，其中非同步速度操作係依小於同步速度或大於同步速度之一速度操作。
  19. 如請求項1之電路，其中該馬達控制器經組態以藉由一直等至一電壓之一正弦波通過一點才閉合任何DC電源開關來依具有零電流關斷之一延遲引發角操作。
  20. 如請求項1之電路，其中該馬達控制器經組態以藉由以下來依具有零電流關斷之延遲引發角度操作： 當電壓處於一正弦波之一峰值時，閉合一對該第一雙向電源開關及該第四雙向電源開關或另一對該第二雙向電源開關及該第三雙向電源開關，及 當通過該繞組之電流係零時，打開所有DC電源開關且一直等至達到該正弦波之下一峰值才閉合任何DC電源開關。
  21. 如請求項1之電路，其進一步包括一直流電(DC)電源供應器以接收自該AC電源傳送之交流電(AC)電力、將該AC電力轉換成DC電力及將該DC電力傳送至該電路之一或多個組件。
  22. 如請求項1之電路，其中該馬達控制器包括一處理器、一專用積體電路(ASIC)、一場可程式化閘陣列信號(FPGA)、一可程式化邏輯裝置(PLD)、閘邏輯及電晶體邏輯之至少一者。
  23. 如請求項1之電路，其中各DC電源開關包含一MOSFET。
  24. 如請求項1之電路，其中該霍爾效應感測器安裝至一固持器，該固持器安裝至一三腳架，且該三腳架安裝至該機器之一定子。
  25. 如請求項1之電路，其中該機器係一馬達或一發電機。
  26. 一種用於具有含一第一側(L1)及一第二側(L2)之一交流電(AC)電源之一機器之電路，該電路包括： 至少一個繞組，其具有一起始側及一結束側； 一第一雙向電源開關，其連接於該AC電源該第一側與該繞組起始側之間，該第一雙向電源開關包括在相反電流傳遞方向上組態之一第一DC電源開關及一第二DC電源開關； 一第二雙向電源開關，其連接於該AC電源之該第一側與該繞組結束側之間，該第二雙向電源開關包括在相反電流傳遞方向上組態之一第三DC電源開關及一第四DC電源開關； 一第三雙向電源開關，其連接於該AC電源之該第二側與該繞組起始側之間，該第三雙向電源開關包括在相反電流傳遞方向上組態之一第五DC電源開關及一第六DC電源開關； 一第四雙向電源開關，其連接於該AC電源之該第二側與該繞組結束側之間，該第四雙向電源開關包括在相反電流傳遞方向上組態之一第七DC電源開關及一第八DC電源開關；及 一馬達控制器，其經組態以： 控制該等DC電源開關獲得自該起始側至該結束側或自該結束側至該起始側通過該繞組之電流之一第一方向及自該AC電源之該第一側至該AC電源之該第二側或自該AC電源之該第二側至該AC電源之該第一側之電流之一第二方向。
  27. 一種用於具有含一第一側(L1)及一第二側(L2)之一交流電(AC)電源之一機器之電路，該電路包括： 至少一個繞組，其具有一起始側及一結束側； 一電壓極性感測器； 一霍爾效應感測器； 四個雙向電源開關，其等各包括兩個DC電源開關；及 一馬達控制器，其經組態以： 基於來自該電壓極性感測器及該霍爾效應感測器之信號，打開或閉合或依脈寬調變操作該等DC電源開關以獲得通過該至少一個繞組之電流之一第一方向及自該AC電源之該第一側至該AC電源之該第二側或自該AC電源之該第二側至該AC電源之該第一側之電流之一第二方向。
  28. 一種用於具有含一第一側(L1)及一第二側(L2)之一交流電(AC)電源之一機器之方法，該方法包括： 提供具有一起始側及一結束側之至少一個繞組； 提供連接於該AC電源之該第一側與該繞組起始側之間的一第一雙向電源開關，該第一雙向電源開關包括在相反電流傳遞方向上組態之一第一DC電源開關及一第二DC電源開關； 提供連接於該AC電源之該第一側與該繞組結束側之間的一第二雙向電源開關，該第二雙向電源開關包括在相反電流傳遞方向上組態之一第三DC電源開關及一第四DC電源開關； 提供連接於該AC電源之該第二側與該繞組起始側之間的一第三雙向電源開關，該第三雙向電源開關包括在相反電流傳遞方向上組態之一第五DC電源開關及一第六DC電源開關； 提供連接於該AC電源之該第二側與該繞組結束側之間的一第四雙向電源開關，該第四雙向電源開關包括在相反電流傳遞方向上組態之一第七DC電源開關及一第八DC電源開關； 提供一霍爾效應感測器以偵測該機器之一轉子相對於該機器之一定子之一位置且輸出指示該轉子相對於該定子之該位置之一第一信號； 提供一電壓極性感測器以偵測來自該AC電源之電壓是在該AC電源之該第一側還是該AC電源之該第二側處較高且輸出指示該電壓是在該AC電源之該第一側還是該AC電源之該第二側處較高之一第二信號；及 提供一馬達控制器，該馬達控制器經組態以： 接收來自該霍爾效應感測器之該第一信號及來自該電壓極性感測器之該第二信號； 基於該第一信號及該第二信號判定通過該繞組之電流之一第一方向及自該AC電源之該第一側至該AC電源之該第二側或自該AC電源之該第二側至該AC電源之該第一側之電流之一第二方向；及 控制該等DC電源開關獲得通過該繞組之電流之該經判定第一方向及自該AC電源之該第一側至該AC電源之該第二側或自該AC電源之該第二側至該AC電源之該第一側之電流之該經判定第二方向。
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