專利名稱：真空清潔器和用于控制電動馬達的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種真空清潔器，所述真空清潔器包括電動馬達和和用于控制電動馬達的控制裝置，并涉及一種用于控制真空清潔器中電動馬達的方法。
背景技術(shù)：
由于電池容量昂貴且笨重，電池產(chǎn)品與有線交流(AC)產(chǎn)品相比通常具有缺點。而且，電池電壓在電池放電周期中減小。在包括電動馬達的電池供電真空清潔器中，電池功率在電池放電周期中減小將導(dǎo)致真空清潔器抽吸功率在電池放電周期中減小。通常，電池供電的真空清潔器的風(fēng)扇單元的最大入口功率在電池放電周期中將減小一半以上。而且，電池的老化將影響電力輸出而使得可用的初始和最高電力可能減小1/3以上。為了限制在放電循環(huán)中電池電壓減小的影響，在現(xiàn)有技術(shù)的電池供電真空清潔器中已經(jīng)提供反饋控制。在這樣的現(xiàn)有技術(shù)的真空清潔器的控制中，使用真空清潔器電池上的電壓反饋，并且被提供到電動馬達上的電壓被控制靠向(towards)目標(biāo)電壓。這將補償在電池放電循環(huán)中的電池電壓減小，并且因此，這樣的現(xiàn)有技術(shù)的電池供電真空清潔器受到電池放電循環(huán)中電池電壓減小的影響較小?，F(xiàn)有技術(shù)的控制真空清潔器中電池供電電動馬達的方法存在的問題是，馬達功率以及由此的抽吸功率不得不受限制以限制所需的電池容量，這是因為具有高容量的電池昂貴且笨重。在一些情況下，例如，當(dāng)真空清潔器的入口局部阻塞時，當(dāng)真空清潔器的集塵器裝滿時，或者當(dāng)真空清潔器的過濾器堵塞時，等等，現(xiàn)有技術(shù)的電池供電真空清潔器的抽吸功率可能會不足。對于有線交流(AC)供電真空清潔器，電壓隨時間減小不像電池供電真空清潔器那樣成為一個問題。對于這種現(xiàn)有技術(shù)的有線交流(AC)供電真空清潔器，抽吸功率允許改變但處于對所有或至少大多數(shù)情況下的足夠的水平。在空氣流減少的情況下，抽吸功率將減小。然而，這些現(xiàn)有技術(shù)的有線交流(AC)真空清潔器被設(shè)計為使得抽吸功率在空氣流顯著減少的情況下也將是足夠的。這種現(xiàn)有技術(shù)的有線交流(AC)真空清潔器的問題是總能耗聞。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，現(xiàn)有技術(shù)真空清潔器及其控制的上述問題分別通過提供權(quán)利要求I和12的真空清潔器和方法而減輕。本發(fā)明基于以下理解需要更準(zhǔn)確地控制真空清潔器中電動馬達的馬達功率，這種控制按照馬達負載而適配。更特別地，應(yīng)可以控制馬達功率而使得所希望提供的抽吸功率獨立于真空清潔器的空氣流變化。根據(jù)本發(fā)明對馬達功率的更準(zhǔn)確的控制通過同時使用電動馬達上的電壓和流動通過電動馬達的電流作為反饋參數(shù)控制真空清潔器電動馬達的馬達功率而得以實現(xiàn)。在現(xiàn)有技術(shù)真空清潔器中，僅使用電壓作為反饋參數(shù)，馬達功率仍受到真空清潔器空氣流變化的影響。對于真空清潔器空氣流減少的情況(例如當(dāng)真空清潔器的入口半阻塞時，當(dāng)真空清潔器的集塵器裝滿時，當(dāng)真空清潔器的過濾器堵塞時)，馬達功率將減小。更特別地，空氣流減少將使流動通過電動馬達的電流減小，由此馬達功率將減小，即使電壓保持恒定也是如此。根據(jù)本發(fā)明還包括電流作為反饋參數(shù)，將能夠?qū)崿F(xiàn)對電動馬達功率的更準(zhǔn)確控制，這進而將能夠?qū)崿F(xiàn)對抽吸功率的更準(zhǔn)確控制。對于電池供電的真空清潔器，對真空清 潔器電動馬達功率的更準(zhǔn)確控制以及由此對抽吸功率的更準(zhǔn)確控制，將能夠在空氣流減少的情況下提供比現(xiàn)有技術(shù)電池供電真空清潔器更高的抽吸功率。另外，抽吸功率可依照在電池放電周期中減少的電池電壓進行控制，從而提供所希望的抽吸功率。而且，對于有線AC供電真空清潔器而言，依照真空清潔器空氣流(即，在空氣流減少的情況下和在空氣流未減少的情況下)對馬達功率的更準(zhǔn)確控制將能夠適配馬達功率，以提供足夠但并非過高的馬達功率。與現(xiàn)有技術(shù)中有線AC真空清潔器在空氣流未減少的情況下通常不必要地提供高馬達功率相比，這將能夠?qū)崿F(xiàn)較低的總能耗。根據(jù)本發(fā)明，提供一種真空清潔器，包括電動馬達；電源，用于將電力提供到所述電動馬達。真空清潔器還進一步包括電壓測量裝置，用于測量所述電動馬達上的馬達電壓；電流測量裝置，用于測量流動通過所述電動馬達的馬達電流；和控制裝置?？刂蒲b置控制從所述電源提供到所述電動馬達的電力。所述控制基于測量到的電壓和測量到的電流并被設(shè)置為控制馬達功率靠向目標(biāo)馬達功率值。所述電源可以是DC電源(例如電池)或者是AC電源(例如干線電源)。電動馬達可為適用于真空清潔器的任何類型，可為DC供電馬達或AC供電馬達，取決于所用的電源的類型。電壓和電流測量裝置可為任何適合的用于測量馬達電壓和馬達電流的現(xiàn)有技術(shù)裝置，這也取決于所用的電源。用于控制從電源提供到電動馬達的電力的控制裝置可為基于測量到的馬達電壓和測量到的馬達電流的反饋而控制電力的任何適合的類型。目標(biāo)馬達功率是設(shè)計參數(shù)，其配置取決于應(yīng)體現(xiàn)出本發(fā)明的所希望的真空清潔器性能。目標(biāo)馬達功率可設(shè)定為隨時間恒定或者可隨時間變化。本發(fā)明中有利的是，例如，根據(jù)本發(fā)明的真空清潔器使得馬達功率靠向目標(biāo)馬達功率值，可比現(xiàn)有技術(shù)真空清潔器更準(zhǔn)確地控制。與被設(shè)計為在空氣流未減少的情況下具有足夠抽吸功率的現(xiàn)有技術(shù)真空清潔器相比，本發(fā)明的真空清潔器可被設(shè)計為在空氣流未減少的情況下具有足夠抽吸功率，不過同時在空氣流減少的情況下具有相同或相似的馬達功率并由此具有相同或相似的抽吸功率；而在空氣流減少的情況下，現(xiàn)有技術(shù)真空清潔器將會具有更低或甚至低得多的馬達功率及抽吸功率。因此，在這種情況下，本發(fā)明的真空清潔器將在空氣流減少的情況下和空氣流未減少的情況下均具有足夠的馬達功率；而現(xiàn)有技術(shù)真空清潔器在空氣流減少的情況下將具有不足的抽吸功率。與被設(shè)計為在空氣流減少至給定程度的情況下具有足夠抽吸功率的現(xiàn)有技術(shù)真空清潔器相比，本發(fā)明的真空清潔器可被設(shè)計為在空氣流減少至這種程度的情況下具有足夠抽吸功率，不過同時在空氣流減少至更低的程度或完全未減少的情況下具有相同或相似的馬達功率；而在空氣流減少至更低的程度或完全未減少的情況下，現(xiàn)有技術(shù)真空清潔器將具有較高或甚至高得多馬達功率。因此，在這種情況下，本發(fā)明的真空清潔器在空氣流減少至更低的程度或完全未減少的情況下使用時將比現(xiàn)有技術(shù)真空清潔器具有更低的能耗，并且在空氣流減少的情況下使用時與現(xiàn)有技術(shù)真空清潔器相比將具有相同或相似的能耗。根據(jù)本發(fā)明，一種真空清潔器能夠具有現(xiàn)有技術(shù)高功率真空清潔器在空氣流減少情況下的特性和現(xiàn)有技術(shù)低能量真空清潔器在空氣流未減少情況下的特性。在本發(fā)明的一個實施例中,所述目標(biāo)馬達功 率值是恒定的。例如，目標(biāo)馬達功率值可被設(shè)定成被設(shè)計用于真空清潔器的常數(shù)，以在與全空氣流相比空氣流減少至給定程度的情況下提供足夠抽吸功率。在本發(fā)明的另一實施例中，所述目標(biāo)馬達功率取決于測量到的馬達電流。例如，目標(biāo)馬達功率可被設(shè)計為當(dāng)測量到的馬達電流減小至第一電流閾值以下時增大。這將能夠在空氣流減少至與第一電流閾值以下的電流對應(yīng)的特定程度的情況下(例如當(dāng)物體局部阻塞真空清潔器入口時)實現(xiàn)馬達功率的增大。目標(biāo)馬達功率于是可進一步被設(shè)計為當(dāng)測量到的馬達電流減小至第二電流閾值(低于第一電流閾值)以下時變?yōu)榱?。這將能夠在空氣流減少至接近于零(與第二電流閾值的電流對應(yīng))的情況下(例如當(dāng)物體幾乎完全阻塞真空清潔器入口時)切斷馬達功率。目標(biāo)馬達功率還可以根據(jù)測量到的馬達電壓或者根據(jù)測量到的馬達電流和測量到的馬達電壓的組合而定。目標(biāo)馬達功率還可以根據(jù)來自真空清潔器電動馬達的其他輸入數(shù)據(jù)(例如，電池上次完整充電的操作時間、電池充電狀態(tài)，等等)而定，以能夠在確保電動馬達正常起作用的同時實現(xiàn)足夠抽吸功率。而且，目標(biāo)馬達功率也可依照真空清潔器的模式設(shè)定，例如，在抽吸功率優(yōu)先于低能耗時采取高功率模式，在低能耗優(yōu)先于抽吸功率時采用低功率模式。在本發(fā)明的實施例中，真空清潔器進一步包括實際馬達功率計算裝置，用于通過測量到的馬達電壓和測量到的馬達電流而計算所述電動馬達的實際馬達功率；和目標(biāo)馬達功率值裝置，用于提供目標(biāo)馬達功率值。在此實施例中，所述控制裝置被設(shè)置用于接收來自所述實際馬達功率計算裝置的所述實際馬達功率值和來自所述目標(biāo)馬達功率值裝置的目標(biāo)馬達功率值?；诮邮盏降膶嶋H馬達功率值和目標(biāo)馬達功率值，控制裝置控制從所述電源提供到所述電動馬達的功率靠向所述目標(biāo)馬達功率值。在本發(fā)明的一個實施例中，所述真空清潔器進一步包括切換裝置，用于在有電壓施加于所述電動馬達上時的開啟狀態(tài)與無電壓施加于所述電動馬達上時的關(guān)閉狀態(tài)之間切換；和切換控制裝置，用于將控制信號提供到切換裝置。所述控制信號基于所述實際馬達功率值和所述目標(biāo)馬達功率值而定并且被設(shè)置以使所述切換裝置在所述開啟狀態(tài)與所述關(guān)閉狀態(tài)之間切換而使得從所述電源提供到所述電動馬達的平均功率變得更接近于所述目標(biāo)馬達功率值。在本發(fā)明的一個實施例中，所述電源是DC電源。在此實施例中，所述切換裝置是晶體管裝置，例如M0SFET，所述控制裝置是脈沖寬度調(diào)制(PWM)裝置。所述PWM裝置被設(shè)置以將方波提供到所述晶體管裝置。所述方波基于所述實際馬達功率值和所述目標(biāo)馬達功率值而定并且被設(shè)置以使所述晶體管裝置在所述開啟狀態(tài)與所述關(guān)閉狀態(tài)之間切換而使得從所述電源提供到所述電動馬達的平均電力變得更接近于所述目標(biāo)馬達功率值。更特別地，晶體管裝置將受控而在開啟狀態(tài)持續(xù)一段時間，使得從所述電源提供到所述電動馬達的平均電力變得更接近于所述目標(biāo)馬達功率值而非實際馬達功率值。在本發(fā)明的一個實施例中，所述電源是電池。本發(fā)明中有利的是，具有電池電源的真空清潔器比現(xiàn)有技術(shù)的電池供電的真空清潔器提供更準(zhǔn)確的馬達功率控制。提供對馬達功率的更準(zhǔn)確控制能夠在空氣流減少的情況下提供所希望的抽吸功率，這在功率控制僅基于電壓而定的現(xiàn)有技術(shù)真空清潔器中是不可能的。同時，由于馬達功率的控制更準(zhǔn)確，因而根據(jù)本發(fā)明的電池供電真空清潔器的馬達功率可被控制為在空氣流未減少的情況下不高于現(xiàn)有技術(shù) 電池供電真空清潔器。因此，在空氣流未減少的情況下將不會產(chǎn)生不必要的能耗。這對電池供電真空清潔器而言是有利的，因為電池能量昂貴且笨重。另外，僅基于測量到的流動通過馬達的電流而控制馬達電力將不會提供相似的準(zhǔn)確控制，這是因為電池電壓將在電池放電周期內(nèi)非線性地變化。在另一實施例中，所述電源是AC供應(yīng)器。在此實施例中，所述切換裝置是二極管裝置，例如雙向晶閘管。所述真空清潔器進一步包括零檢測單元，用于檢測AC信號的零交叉和提供零交叉指示。另外，所述控制裝置包括時延裝置，用于從所述零檢測裝置接收零交叉指示并且用于提供時延，所述時延基于所述實際馬達功率值和所述目標(biāo)馬達功率值而定且被確定而使得控制信號以來自每個零交叉的所述時延而從所述控制裝置發(fā)送，以使所述切換裝置在所述開啟狀態(tài)與所述關(guān)閉狀態(tài)之間切換而使得從所述電源提供到所述電動馬達的平均電力變得更接近于所述目標(biāo)馬達功率值。根據(jù)本發(fā)明的進一步的方面，提供一種用于控制由真空清潔器中的電源驅(qū)動的電動馬達的方法根據(jù)所述方法，測量所述電動馬達上的馬達電壓和流動通過所述電動馬達的馬達電流?；跍y量到的馬達電壓和測量到的馬達電流控制從所述電源提供到所述電動馬達的電力靠向目標(biāo)馬達功率值。在根據(jù)本發(fā)明的方法的實施例中，通過測量到的馬達電壓和測量到的馬達電流而計算實際馬達功率；提供目標(biāo)馬達功率值。于是基于所述實際馬達功率值和所述目標(biāo)馬達功率值而控制從所述電源提供到所述電動馬達的電力。在根據(jù)本發(fā)明的方法的進一步的實施例中，將電壓施加于所述電動馬達上一段時間。于是通過改變施加電壓的所述一段時間而控制從所述電源提供到所述電動馬達的電力，使得從所述電源提供到所述電動馬達的平均電力變得更接近于所述目標(biāo)馬達功率值。


通過以下結(jié)合附圖對示例性實施例的詳細描述，本發(fā)明將變得更加顯見，其中圖I是示出根據(jù)本發(fā)明的真空清潔器的示意性框圖；圖2是示出根據(jù)本發(fā)明第一實施例的真空清潔器的示意性框圖；圖3是示出根據(jù)本發(fā)明第二實施例的真空清潔器的示意性框圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明的用于控制真空清潔器的方法的流程圖。
具體實施例方式本發(fā)明可體現(xiàn)在通用真空清潔器中。圖I是根據(jù)本發(fā)明的真空清潔器I的示意性框圖。真空清潔器I包括通過電源3供電的電動馬達2。真空清潔器I進一步包括電壓測量裝置4、電流測量裝置5、和控制裝置6，所述控制裝置6用于基于由電壓測量裝置4和電流測量裝置5進行的測量而控制施加于電動馬達2的電力。在圖2的示意性框圖中示出了根據(jù)本發(fā)明的真空清潔器的第一實施例。DC電源8，例如電池，為電動馬達10供電。在第一實施例中，電動馬達10連接到風(fēng)扇(未示出)，所述風(fēng)扇形成通過真空清潔器的空氣流。具有電壓測量裝置12和電流測量裝置14。電 壓測量裝置12測量施加于電動馬達10上的馬達電壓，電流測量裝置14測量流動通過電動馬達10的馬達電流。電壓測量裝置12和電流測量裝置14分別將測量到的馬達電壓和測量到的馬達電流提供到實際馬達功率計算裝置16。實際功率計算裝置16計算實際馬達功率值并將實際馬達功率值提供到控制裝置20。另外，目標(biāo)馬達功率裝置18將目標(biāo)馬達功率值提供到控制裝置20。控制裝置20被設(shè)置成基于實際馬達功率值和目標(biāo)馬達功率值控制提供到電動馬達10的電力。在第一實施例中，控制裝置20包括脈沖寬度調(diào)制(PWM)信號發(fā)生裝置，用于產(chǎn)生PWM信號形式的控制信號；和處理器裝置，用于基于控制裝置20的實際馬達功率值和目標(biāo)馬達功率值確定PWM信號特性。PWM信號可由現(xiàn)有技術(shù)中用于生成PWM信號的方法生成。另外，第一實施例包括采用MOSFET 22或類似物形式的切換裝置，所述切換裝置連接在控制裝置20與馬達10之間。當(dāng)來自DC電源8的電源電壓施加于控制裝置20且以周期P形成的PWM信號供應(yīng)到MOSFET 22的柵極時，馬達10周期性地切換至開啟并持續(xù)時間T。PWM信號的占空比D被計算為D = T/P。因此，占空比D越大，則施加于電動馬達10的功率越大。因此，控制裝置20可通過改變來自PWM信號生成裝置的PWM信號的占空比D控制施加于電動馬達10的功率。在操作中，通過分別利用電壓測量裝置12和電流測量裝置14測量馬達電壓和馬達電流，確定施加于電動馬達10的實際馬達功率值。測量到的馬達電壓和馬達電流被進給到實際馬達功率計算裝置16，實際馬達功率水平被計算出并被進給到控制裝置20。另外，目標(biāo)馬達功率水平從目標(biāo)馬達功率裝置18進給到控制裝置20?？刂蒲b置20于是通過改變由PWM信號生成裝置提供的PWM信號的占空比D控制施加于電動馬達10的馬達功率。當(dāng)真空清潔器的空氣流減少時(例如由于真空清潔器的入口的局部阻塞所致)，在電動馬達10上的負載減小，導(dǎo)致流動通過馬達10的電流減小。這將導(dǎo)致實際馬達功率水平減小?？刂蒲b置20將控制PWM信號生成裝置提供使施加于馬達10的電力朝向由目標(biāo)功率裝置18提供的目標(biāo)馬達功率水平而增大的PWM信號。這通過增大PWM信號的占空比D而實現(xiàn)。當(dāng)空氣流增大時，控制裝置20將控制PWM信號生成裝置提供使提供到馬達10的電力朝向由目標(biāo)功率裝置18提供的目標(biāo)馬達功率而減小的PWM信號。這通過減小PWM信號的占空比D而實現(xiàn)。在下文中，對于第一實施例描述兩種示例性控制模式。在第一控制模式中，控制裝置20的控制機制被設(shè)計為獨立于空氣流而產(chǎn)生恒定的馬達功率。在此控制模式中，由目標(biāo)馬達功率裝置18提供的目標(biāo)馬達功率值是恒定的。當(dāng)實際馬達功率由于空氣流減少而減小時，控制裝置20將增大由PWM信號生成裝置提供的PWM信號的占空比D，以補償減小的馬達功率，使得馬達功率被控制靠向恒定的目標(biāo)馬達功率值。類似地，當(dāng)實際馬達功率由于空氣流在減少之后返回到全空氣流而再次增大時，控制裝置20將減小由PWM信號生成裝置提供的PWM信號的占空比D，以補償增大的馬達功率，使得馬達功率被控制靠向恒定的目標(biāo)馬達功率值。在第一控制模式中，真空清潔器將具有基本恒定的馬達功率，無論空氣流如何。真空清潔器將具有在空氣流減少情況下的現(xiàn)有技術(shù)高功率真空清潔器的特性和在空氣流未減少情況下的現(xiàn)有技術(shù)低能量真空清潔器的特性。
在第二控制模式中，控制裝置20的控制機制被設(shè)計為產(chǎn)生隨變化的空氣流變化的馬達功率。在此控制模式中，由目標(biāo)馬達功率裝置18提供的目標(biāo)馬達功率值根據(jù)馬達電流而定。當(dāng)實際馬達功率由于空氣流減少而減小時，只要馬達電流高于第一電流閾值，則目標(biāo)馬達功率值可從原目標(biāo)馬達功率值增大一給定量而至增大的目標(biāo)馬達功率值。另外，控制裝置20將增大由PWM信號生成裝置提供的PWM信號的占空比，以補償減小的馬達功率，使得馬達功率被控制靠向增大的目標(biāo)馬達功率值。類似地，當(dāng)實際馬達功率由于空氣流在減少之后返回到全空氣流而再次增大時，目標(biāo)馬達功率值將減小而回到原目標(biāo)馬達功率值。而且，控制裝置20將減小由PWM信號生成裝置提供的PWM信號的占空比，以補償增大的馬達功率，使得馬達功率被控制靠向原目標(biāo)馬達功率值。另外，在第二控制模式中，對應(yīng)于完全停止通過真空清潔器的空氣流(例如由于真空清潔器的入口完全阻塞所致)，可限定第二電流閾值。在這種情況下，即，當(dāng)馬達電流降至低于第二電流閾值時，控制裝置20將使施加于馬達的電力減小至零，S卩，施加于馬達的電力的有效切換。第二控制模式特別適于使真空清潔器處理小物體阻塞真空清潔器的入口的情況，其中提供增大的馬達功率并由此提供增大的抽吸功率而將這樣的物體傳輸通過入口并進一步傳輸?shù)秸婵涨鍧嵠鞯募瘔m器中。同時，被大物體完全阻塞入口將導(dǎo)致控制裝置20停止馬達而使得真空清潔器的用戶可去除該物體。除了在第一實施例中測量施加于馬達10上的電壓以外，還可由電壓測量裝置12提供對電池8上的電壓的測量(由虛線24所示)。電池電壓可用于控制電力，以確定目標(biāo)馬達功率、監(jiān)控電池狀態(tài)、和/或控制電池操作，等等。在圖3的示意性框圖中示出了根據(jù)本發(fā)明的真空清潔器的第二實施例。在根據(jù)第二實施例的真空清潔器中，電動馬達30由AC電源28供電。如在第一實施例中那樣，在第二實施例中，電動馬達30連接到風(fēng)扇(未示出)，所述風(fēng)扇形成通過真空清潔器的空氣流。提供電壓測量裝置32和電流測量裝置34，用于分別測量施加于電動馬達30上的馬達電壓和流動通過電動馬達10的馬達電流。測量到的馬達電壓和馬達電流進給到實際馬達功率計算裝置36，實際馬達功率計算裝置36計算出實際馬達功率并將實際馬達功率進給到控制裝置40以控制提供到電動馬達30的電力。另外，目標(biāo)馬達功率裝置38將目標(biāo)馬達功率值提供到控制裝置40。當(dāng)零交叉檢測裝置34檢測到AC電源28的AC電壓的零交叉點時，零交叉檢測裝置34生成零交叉信號。第二實施例的控制裝置40包括時延裝置，用于產(chǎn)生時延；和處理器裝置，用于基于實際馬達功率值和目標(biāo)馬達功率值而確定時延?？刂蒲b置40進一步被設(shè)置以在與由零交叉信號所指示零交叉點有關(guān)的時延之后提供控制信號。第二實施例包括采用雙向晶閘管42或類似物形式的切換裝置，其連接在控制裝置40與馬達30之間?？刂蒲b置40基于實際馬達功率水平、目標(biāo)馬達功率水平和從零交叉檢測裝置接收到的零交叉檢測信號而確定時延信號。時延信號通過時延裝置提供到雙向晶閘管42的柵極端。當(dāng)來自AC電源28的具有正弦波形的電源電壓被施加于控制裝置40而且來自控制裝置40的控制信號被施加于雙向晶閘管42的柵極端 時，由于雙向晶閘管42短路而在馬達30上產(chǎn)生一電壓，直到電源電壓的極性反轉(zhuǎn)。此時，零交叉檢測信號被接收在控制裝置40中。當(dāng)進入真空清潔器中的空氣流減少時,馬達30的負載減小。這影響流動通過馬達的電流和施加于馬達的電壓，使得施加于馬達30的電力減小。當(dāng)實際馬達功率水平減小時，控制裝置40改變時延，以縮短提供到雙向晶閘管42的控制信號關(guān)于零交叉點的時延，并使雙向晶閘管42的導(dǎo)通角增大。導(dǎo)通角增大使得施加于馬達30的功率增大。在操作中，通過分別利用電壓測量裝置32和電流測量裝置34測量馬達電壓和馬達電流確定施加于電動馬達30的實際電力。測量到的馬達電壓和馬達電流被進給到實際馬達功率計算裝置36，實際馬達功率值被計算出并且被進給到控制裝置40。另外，目標(biāo)馬達功率水平從目標(biāo)馬達功率裝置38進給到控制裝置40?？刂蒲b置40于是通過改變由控制裝置40提供的控制信號的時延而控制施加于電動馬達的馬達功率。當(dāng)真空清潔器的空氣流減少時(例如由于真空清潔器的入口的局部阻塞所致)，在電動馬達30上的負載減小，導(dǎo)致流動通過馬達30的電流減小。這將導(dǎo)致實際馬達電力降低?？刂蒲b置40將提供控制信號到雙向晶閘管42以使提供到馬達30的電力朝向由目標(biāo)功率裝置38提供的目標(biāo)馬達功率而增大。這通過減小控制信號的來自零交叉(fromzero-crossing)的時延而實現(xiàn)。當(dāng)空氣流增大時，控制裝置將提供信號至雙向晶閘管42以使提供到馬達30的電力朝向由目標(biāo)功率裝置38提供的目標(biāo)馬達功率而減小。參照第一實施例描述的這兩種控制模式同樣可用于第二實施例。圖4是根據(jù)本發(fā)明的方法40的流程圖。在該方法40中，控制由真空清潔器中的電源驅(qū)動的電動馬達(例如在圖1-3中所示)。當(dāng)將電力供應(yīng)到真空清潔器時，測量電動馬達上的馬達電壓42，并且測量流動通過電動馬達的馬達電流44?；跍y量到的馬達電壓和測量到的馬達電流，控制從電源提供到電動馬達的電力靠向目標(biāo)馬達功率值46。為了連續(xù)控制，控制方法繼續(xù)回到電壓和電流的測量42，44以根據(jù)所希望的控制計劃控制所提供的電力。
權(quán)利要求
1.一種真空清潔器，包括 電動馬達； 電源，用于將電力提供到所述電動馬達； 電壓測量裝置，用于測量所述電動馬達上的馬達電壓； 電流測量裝置，用于測量流動通過所述電動馬達的馬達電流； 控制裝置，用于基于測量到的電壓和測量到的電流控制從所述電源提供到所述電動馬達的電力靠向目標(biāo)馬達功率值。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的真空清潔器，其特征在于，所述目標(biāo)馬達功率值是恒定的。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的真空清潔器，其特征在于，所述目標(biāo)馬達功率值取決于測量到的馬達電流。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項所述的真空清潔器，進一步包括 實際馬達功率計算裝置，用于通過測量到的電壓和測量到的電流而計算所述電動馬達的實際功率值；和 目標(biāo)馬達功率裝置，用于提供目標(biāo)馬達功率值； 其中，所述控制裝置被設(shè)置用于接收來自所述實際馬達功率計算裝置的所述實際馬達功率值和來自所述目標(biāo)馬達功率值裝置的目標(biāo)馬達功率值，并用于基于接收到的實際馬達功率值和目標(biāo)馬達功率值控制從所述電源提供到所述電動馬達的電力靠向所述目標(biāo)馬達功率值。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的真空清潔器，進一步包括 切換裝置，用于在有電壓施加于所述電動馬達上時的開啟狀態(tài)與無電壓施加于所述電動馬達上時的關(guān)閉狀態(tài)之間切換，其中， 所述控制裝置被設(shè)置以將控制信號提供到所述切換裝置，所述控制信號基于所述實際馬達功率值和所述目標(biāo)馬達功率值而定并且被設(shè)置以使所述切換裝置在所述開啟狀態(tài)與所述關(guān)閉狀態(tài)之間切換而使得從所述電源提供到所述電動馬達的平均電力變得更接近于所述目標(biāo)馬達功率值。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項所述的真空清潔器，其特征在于，所述電源是直流DC電源。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項所述的真空清潔器，其特征在于，所述電源是直流DC電源，其中所述切換裝置是晶體管裝置，所述控制裝置是脈沖寬度調(diào)制PWM單元，所述PWM單元被設(shè)置以將方波提供到所述晶體管裝置，所述方波基于所述實際馬達功率值和所述目標(biāo)馬達功率值而定并且被設(shè)置以使所述切換裝置在所述開啟狀態(tài)與所述關(guān)閉狀態(tài)之間切換而使得從所述電源提供到所述電動馬達的平均電力變得更接近于所述目標(biāo)馬達功率值。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項所述的真空清潔器，其特征在于，所述電源是電池。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的真空清潔器，其特征在于，所述電壓測量裝置被進一步設(shè)置用于測量所述電池上的電壓。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項所述的真空清潔器，其特征在于，所述電源是交流AC電源。
11.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項所述的真空清潔器，進一步包括 零檢測單元，用于檢測AC信號的零交叉和提供零交叉指示，其中，所述電源是AC電源， 所述切換裝置是二極管裝置，和 所述控制裝置包括時延裝置，用于從所述零檢測裝置接收零交叉指示并且用于提供時延，所述時延基于所述實際馬達功率值和所述目標(biāo)馬達功率值而定且被確定而使得控制信號以來自每個零交叉的所述時延而從所述控制裝置發(fā)送，以使所述切換裝置在所述開啟狀態(tài)與所述關(guān)閉狀態(tài)之間切換而使得從所述電源提供到所述電動馬達的平均電力變得更接近于所述目標(biāo)馬達功率值。
12.一種用于控制由真空清潔器中的電源驅(qū)動的電動馬達的方法，包括 測量所述電動馬達上的馬達電壓； 測量流動通過所述電動馬達的馬達電流； 基于測量到的馬達電壓和測量到的馬達電流控制從所述電源提供到所述電動馬達的電力靠向目標(biāo)馬達功率值。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，進一步包括 通過測量到的馬達電壓和測量到的馬達電流而計算實際馬達功率；和 提供目標(biāo)馬達功率值，其中， 所述控制基于所述實際馬達功率值和所述目標(biāo)馬達功率值。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法， 將電壓施加于所述電動馬達上僅一段時間，其中， 通過控制所述一段時間實現(xiàn)所述控制，使得從所述電源提供到所述電動馬達的平均電力變得更接近于所述目標(biāo)馬達功率值。
全文摘要
本發(fā)明公開一種真空清潔器和一種用于控制真空清潔器馬達功率的方法。真空清潔器包括電動馬達和用于將電力提供到電動馬達的電源。另外，提供用于測量電動馬達上的馬達電壓的電壓測量裝置和用于測量流動通過電動馬達的馬達電流的電流測量裝置。真空清潔器進一步包括控制裝置，用于基于測量到的電壓和測量到的電流而控制從電源提供到電動馬達的電力靠向目標(biāo)馬達功率值。
文檔編號A47L9/28GK102802488SQ201080028804
公開日2012年11月28日 申請日期2010年4月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月30日
發(fā)明者烏爾里克·達內(nèi)斯特德, 米凱爾·佩爾松 申請人:伊萊克斯公司