專利名稱：無(wú)刷電動(dòng)機(jī)的控制的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無(wú)刷電動(dòng)機(jī)的控制。
背景技術(shù)：
無(wú)刷電動(dòng)機(jī)通常包括控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)用于控制電動(dòng)機(jī)的相繞組的激勵(lì)。當(dāng)被AC電源驅(qū)動(dòng)時(shí)，控制系統(tǒng)常常包括有源功率因數(shù)校正(PFC)電路，其輸出用于在激勵(lì)相繞組中使用的規(guī)則DC電壓，同時(shí)確保從AC電源得到的電流是基本上正弦的。因此，可以獲得相對(duì)較高的功率因數(shù)。但是，有源PFC電路顯著地增加控制系統(tǒng)的成本。另外，PFC電路需要高電容量DC鏈電容器，其體積大且昂貴，以便提供規(guī)則反饋電壓至PFC電路。

發(fā)明內(nèi)容
在第一方面中，本發(fā)明提供一種控制無(wú)刷電動(dòng)機(jī)的方法，該方法包括在電動(dòng)機(jī)的每一個(gè)電半周期上激勵(lì)電動(dòng)機(jī)的繞組持續(xù)傳導(dǎo)時(shí)段，傳導(dǎo)時(shí)段的長(zhǎng)度由隨時(shí)間周期性改變的波形定義。繞組因此被激勵(lì)持續(xù)的時(shí)間段從一個(gè)電半周期至下一個(gè)電半周期不同。傳導(dǎo)時(shí)段的長(zhǎng)度影響在特定電半周期上被驅(qū)動(dòng)至繞組中的電流的量，且因此影響從電源得到的用于激勵(lì)繞組的電流的量。傳導(dǎo)時(shí)段的波形可因此被定義為實(shí)現(xiàn)特定電流波形。特別地，傳導(dǎo)時(shí)段的波形可被定義為使得從電源得到的電流的波形接近正弦曲線的波形。因而，因此實(shí)現(xiàn)了相對(duì)較高的功率因數(shù)，而不需要PFC電路或高電容值鏈電容器。傳導(dǎo)時(shí)段的長(zhǎng)度還影響電動(dòng)機(jī)中的磁通密度的大小。傳導(dǎo)時(shí)段的波形可因此被定義為實(shí)現(xiàn)對(duì)于磁通密度的特定包絡(luò)。特別地，傳導(dǎo)時(shí)段的波形可被定義為減少電動(dòng)機(jī)中的峰值磁通密度。因而，可實(shí)現(xiàn)更有效和/或更小的電動(dòng)機(jī)。在傳導(dǎo)時(shí)段結(jié)束時(shí)，可使繞組續(xù)流持續(xù)電動(dòng)機(jī)的電半周期的剩余部分。因而，電動(dòng)機(jī)的每一個(gè)電半周期包括單個(gè)傳導(dǎo)時(shí)間段和單個(gè)續(xù)流時(shí)段。通過(guò)使繞組續(xù)流，電動(dòng)機(jī)中的磁通密度可被更好地控制。特別地，可避免磁飽和。該方法該包括確定針對(duì)電動(dòng)機(jī)的每一個(gè)電半周期的傳導(dǎo)時(shí)段。這隨后有助于實(shí)現(xiàn)針對(duì)從電源得到的電流波形的更平滑的包絡(luò)。不是必須不同傳導(dǎo)時(shí)段用于電動(dòng)機(jī)的連續(xù)的電半周期。取決于傳導(dǎo)時(shí)段的波形的形狀以及每一個(gè)電半周期的長(zhǎng)度，電動(dòng)機(jī)的連續(xù)的電半周期很可能具有相同的傳導(dǎo)時(shí)段。例如，如果傳導(dǎo)時(shí)段的波形包括平點(diǎn)，則電動(dòng)機(jī)的兩個(gè)連續(xù)的電半周期很可能具有相同的傳導(dǎo)時(shí)段。對(duì)于永磁體電動(dòng)機(jī)，傳導(dǎo)時(shí)段的波形的變化在波形的每一個(gè)周期上可采取三角形、梯形和半正弦曲線的形式。傳導(dǎo)時(shí)段于是在波形的每一個(gè)周期的第一半周期上增加，在每一個(gè)周期的第二半周期上減少。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)這些波形中的每一個(gè)在控制由永磁體電動(dòng)機(jī)從AC電源得到電流的水平中表現(xiàn)良好。特別地，接近正弦曲線的波形的波形可針對(duì)從電源得到的電流而被實(shí)現(xiàn)，因此導(dǎo)致相對(duì)較高的功率因數(shù)。對(duì)于磁阻電動(dòng)機(jī)，傳導(dǎo)時(shí)段的波形的變化在波形的每一個(gè)周期上可采取倒轉(zhuǎn)的三角形、倒轉(zhuǎn)的梯形和倒轉(zhuǎn)的半正弦曲線的形式。傳導(dǎo)時(shí)段于是在波形的每一個(gè)周期的第一半周期上減少，在每一個(gè)周期的第二半周期上增加。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)繞組通過(guò)具有相對(duì)較高的波動(dòng)的電壓被激勵(lì)時(shí)，這些波形中的每一個(gè)在控制電動(dòng)機(jī)中的磁通水平中表現(xiàn)良好。特別地，通過(guò)采用在最大電壓的區(qū)域中具有最小值的傳導(dǎo)時(shí)段，可以減少電動(dòng)機(jī)中的峰值磁通密度。于是可實(shí)現(xiàn)更有效和/或更小的電動(dòng)機(jī)。當(dāng)然，繞組被激勵(lì)所處于的傳導(dǎo)時(shí)段不可以是負(fù)的。因此應(yīng)理解，傳導(dǎo)時(shí)段的波形是單向的，即，該波形僅采取正值。該方法可包括響應(yīng)于電動(dòng)機(jī)的速度和/或激勵(lì)電壓的變化而調(diào)整波形。因此，特定功率分布可在電動(dòng)機(jī)速度和/或電壓上被實(shí)現(xiàn)。特別地，通過(guò)波形的適當(dāng)調(diào)整，可在電動(dòng)機(jī)速度和/或電壓的范圍上實(shí)現(xiàn)恒定的平均功率。另外，可響應(yīng)于激勵(lì)電壓的變化而調(diào)整傳導(dǎo)時(shí)段，以更好地控制電動(dòng)機(jī)中的磁通密度。隨著激勵(lì)電壓增加，電動(dòng)機(jī)中的峰值磁通密度對(duì)于給定的傳導(dǎo)時(shí)段增加。通過(guò)響應(yīng)于激勵(lì)電壓的變化而調(diào)整傳導(dǎo)時(shí)段的波形，可實(shí)現(xiàn)對(duì)峰值磁通的更好的控制，且因此避免磁飽和。傳導(dǎo)時(shí)段的長(zhǎng)度可以包括第一部分和第二部分的和。第一部分則在波形的每一個(gè)周期上恒定，而第二部分在波形的每一個(gè)周期上改變。第一部分因此用作對(duì)于傳導(dǎo)時(shí)段的波形的偏移或提高。因而，可以對(duì)于給定的峰值電流實(shí)現(xiàn)較高的平均輸入功率。第二部分可在該波形的每一個(gè)周期上作為半正弦曲線改變。因而，可實(shí)現(xiàn)接近正弦曲線的電流波形。將傳導(dǎo)時(shí)段定義為兩個(gè)部分的和提供響應(yīng)于電動(dòng)機(jī)速度和/或激勵(lì)電壓的變化而調(diào)整波形的便捷方法。特別地，該方法可包括響應(yīng)于電動(dòng)機(jī)速度和/或激勵(lì)電壓的變化而僅調(diào)整第一部分。該方法可包括激勵(lì)繞組持續(xù)第一時(shí)段，直到繞組中的電流超過(guò)閾值，并隨后繼續(xù)激勵(lì)繞組持續(xù)第二時(shí)段。傳導(dǎo)時(shí)段于是對(duì)應(yīng)于第一和第二時(shí)段的和。激勵(lì)繞組持續(xù)第一時(shí)段用于補(bǔ)償由于電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)內(nèi)的容差和限制引起的計(jì)時(shí)錯(cuò)誤。因而，可實(shí)現(xiàn)更穩(wěn)定的電流波形。第二時(shí)段的長(zhǎng)度可由隨時(shí)間周期性改變的第二波形定義。例如，第二波形的變化在每一個(gè)周期上可采取三角形、梯形和半正弦曲線的形式。此外，第二時(shí)段的長(zhǎng)度可包括第一部分和第二部分的和，第一部分在第二波形的每一個(gè)周期上恒定，而第二部分在第二波形的每一個(gè)周期上改變。該方法可包括整流交流電壓以提供被整流的電壓，以及利用被整流的電壓激勵(lì)繞組。傳導(dǎo)時(shí)段的長(zhǎng)度于是可在交流電壓的每一個(gè)半周期上改變。更特別地，傳導(dǎo)時(shí)段的波形可隨交流電壓的每一個(gè)半周期重復(fù)。因此，從電源得到的電流隨交流電壓每一個(gè)半周期重復(fù)。另外，電動(dòng)機(jī)中的磁通密度的包絡(luò)隨交流電壓的每一個(gè)半周期重復(fù)。被整流的電壓可具有至少50%的波動(dòng)。傳導(dǎo)時(shí)段的波形仍可被定義為使得從電源得到的電流的波形接近正弦曲線的波形?？梢虼藢?shí)現(xiàn)相對(duì)較高的功率因數(shù)，而不需要PFC電路或高電容值鏈電容器。此外或替換地，傳導(dǎo)時(shí)段的波形可被定義為使得電動(dòng)機(jī)中的峰值磁通密度被減少，且因此可隨后實(shí)現(xiàn)更有效和/或更小的電動(dòng)機(jī)。對(duì)于永磁體電動(dòng)機(jī)，傳導(dǎo)時(shí)段可大體在交流電壓的每一個(gè)半周期的第一半上增力口，并且在交流電壓的每一個(gè)半周期的第二半上減少。因而，傳導(dǎo)時(shí)段大致隨增加的電壓增加而隨減少的電壓減少。因而，可實(shí)現(xiàn)接近正弦曲線的電流波形。在另一方面，對(duì)于磁阻電動(dòng)機(jī)，傳導(dǎo)時(shí)段可在交流電壓的每一個(gè)半周期的第一半上減少，并且在交流電壓的每一個(gè)半周期的第二半上增加。因而，傳導(dǎo)時(shí)段大致隨增加的電壓減少而隨減少的電壓增加。因而，可以減少電動(dòng)機(jī)中的峰值磁通密度。傳導(dǎo)時(shí)段的波形可具有相對(duì)于交流電壓的波形的相移。該相移可隨后用于衰減電流波形內(nèi)的低階諧波。低階諧波的大小隨電動(dòng)機(jī)速度和/或交流電壓的RMS值的變化而改變。因而，該方法可包括響應(yīng)于電動(dòng)機(jī)速度和/或RMS電壓的變化而調(diào)整相移。因此，低階諧波的大小可保持為跨過(guò)電動(dòng)機(jī)速度和電壓的范圍相對(duì)較小。傳導(dǎo)時(shí)段的長(zhǎng)度可由自交流電壓的過(guò)零起已經(jīng)逝去的時(shí)間的長(zhǎng)度定義。例如，該方法可以包括測(cè)量自交流電壓的過(guò)零起已經(jīng)逝去的時(shí)間的長(zhǎng)度，以及隨后使用測(cè)得的時(shí)間確定傳導(dǎo)時(shí)段。這于是確保了傳導(dǎo)時(shí)段的波形與交流電壓的波形同步(雖然具有潛在的相移)。傳導(dǎo)時(shí)段的長(zhǎng)度可以包括第一部分和第二部分的和。第一部分則在交流電壓的每一個(gè)半周期上恒定，第二部分在交流電壓的每一個(gè)半周期上改變。如上所述，第一部分用作對(duì)于傳導(dǎo)時(shí)段的波形的偏移或提升。因而，可以對(duì)于給定的峰值電流實(shí)現(xiàn)較高的平均輸入功率。第二部分可使用自交流電壓的過(guò)零起已經(jīng)逝去的時(shí)間的長(zhǎng)度而確定。因而，如上所述，傳導(dǎo)時(shí)段的波形隨后與交流電壓的波形同步。該方法可包括響應(yīng)于電動(dòng)機(jī)速度和/或交流電壓的RMS值的變化而調(diào)整第一部分。因此，特定功率分布可在電動(dòng)機(jī)速度和/或電壓范圍上被實(shí)現(xiàn)。另外地或替換地，對(duì)于電動(dòng)機(jī)中的磁通密度的特定包絡(luò)可以在電動(dòng)機(jī)速度和/或電壓的范圍上被實(shí)現(xiàn)。該方法還可以包括響應(yīng)于電動(dòng)機(jī)速度和/或RMS電壓的變化而調(diào)整用于確定第二部分的時(shí)間。通過(guò)調(diào)整用于確定第二部分的時(shí)間，傳導(dǎo)時(shí)段的波形相對(duì)于交流電壓的相位被調(diào)整。因此，具有相對(duì)較小低階諧波的電流波形可在電動(dòng)機(jī)速度和/或電壓范圍上被實(shí)現(xiàn)。傳導(dǎo)時(shí)段的波形可作為一個(gè)或多個(gè)查找表被存儲(chǔ)。例如，該方法可包括存儲(chǔ)第一控制值的第一查找表。第一部分則通過(guò)使用速度和/或電壓索引第一查找表以選擇第一控制值以及使用第一控制值確定第一部分而被獲得。方法還可以包括存儲(chǔ)第二控制值的第二查找表。第二部分則通過(guò)使用自交流電壓的過(guò)零起已經(jīng)逝去的時(shí)間索引第二查找表以選擇第二控制值并且使用被選擇的第二控制值確定第二部分而被獲得。查找表的使用簡(jiǎn)化了電動(dòng)機(jī)的控制。因而，相對(duì)較簡(jiǎn)單和廉價(jià)的控制器可用于實(shí)施本方法。每一個(gè)控制值可以是絕對(duì)值或差值。當(dāng)控制值是差值時(shí)，方法還包括存儲(chǔ)基準(zhǔn)值，差值被應(yīng)用于該基準(zhǔn)值以獲得第一或第二部分。存儲(chǔ)差值常常需要比絕對(duì)值少的存儲(chǔ)器。因此，查找表可以被更高效地存儲(chǔ)。如上所述，電動(dòng)機(jī)速度和/或交流電壓的RMS值的變化可影響從電源得到的電流波形內(nèi)的低階諧波的大小。為了確保低階諧波的大小被保持在預(yù)定閾值(諸如由主管主體設(shè)定的那些)內(nèi)，方法可包括響應(yīng)于電動(dòng)機(jī)速度和/或RMS電壓的變化而調(diào)整用于索引第二查找表的時(shí)間。通過(guò)調(diào)整用于索引第二查找表的時(shí)間，傳導(dǎo)時(shí)段的波形相對(duì)于交流電壓波形的相位被調(diào)整。方法可以包括存儲(chǔ)第三控制值的第三查找表。第三查找表則使用速度和/或電壓被索引，以選擇第三控制值，其隨后被用于調(diào)整用于索引第二查找表的時(shí)間。使用查找表調(diào)整傳導(dǎo)時(shí)段的波形的相位簡(jiǎn)化了電動(dòng)機(jī)的控制。在第二方面，本發(fā)明提供一種用于無(wú)刷電動(dòng)機(jī)的控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)執(zhí)行如前述段落中任一個(gè)描述的控制系統(tǒng)。
控制系統(tǒng)可包括用于感測(cè)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子的位置的位置傳感器，和用于產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)控制信號(hào)的控制器，所述控制信號(hào)用于激勵(lì)繞組持續(xù)傳導(dǎo)時(shí)段?？刂破麟S后響應(yīng)于由位置傳感器輸出的信號(hào)的每一個(gè)邊沿來(lái)確定傳導(dǎo)時(shí)段并產(chǎn)生控制信號(hào)。因而，控制器確定針對(duì)電動(dòng)機(jī)的每一個(gè)電半周期的傳導(dǎo)時(shí)段。這隨后有助于實(shí)現(xiàn)針對(duì)從電源得到的電流波形的更平滑的包絡(luò)?？刂葡到y(tǒng)可以包括整流器，所述整流器整流交流電壓以提供被整流的電壓；過(guò)零檢測(cè)器，用于檢測(cè)交流電壓的過(guò)零；逆變器，聯(lián)接至繞組；和控制器，用于控制逆變器?？刂破魇褂糜蛇^(guò)零檢測(cè)器輸出的信號(hào)，以測(cè)量自交流電壓的過(guò)零起已經(jīng)逝去的時(shí)間。從該測(cè)量，控制器確定要用于電動(dòng)機(jī)的每一個(gè)電半周期的傳導(dǎo)時(shí)段?？刂破麟S后產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)控制信號(hào)用于激勵(lì)繞組持續(xù)傳導(dǎo)時(shí)段，以及逆變器響應(yīng)于控制信號(hào)利用被整流的電壓激勵(lì)繞組。在第三方面，本發(fā)明提供一種電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，其包括永磁體電動(dòng)機(jī)和如前述段落中任一個(gè)描述的控制系統(tǒng)。電動(dòng)機(jī)因此包括永磁體轉(zhuǎn)子,其感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的繞組中的反EMF。反EMF使得難以準(zhǔn)確地控制從電源得到的電流的量。因而，常規(guī)永磁體電動(dòng)機(jī)通常包括有源PFC電路，有源PFC電路輸出規(guī)則DC電壓，用于在激勵(lì)繞組中使用，同時(shí)確保從電源得到的電流基本上正弦。通過(guò)本發(fā)明的電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，在另一方面，繞組被激勵(lì)持續(xù)隨時(shí)間周期性改變的傳導(dǎo)時(shí)段。通過(guò)將適當(dāng)波形用于傳導(dǎo)時(shí)段，接近正弦曲線的波形的波形可對(duì)從電源得到的電流實(shí)現(xiàn)。因而，實(shí)現(xiàn)了相對(duì)較高的功率因數(shù)，而不需要有源PFC電路或高電容值鏈電容器。


為了本發(fā)明可被更容易地理解，本發(fā)明的實(shí)施例現(xiàn)在將要參考附圖通過(guò)實(shí)例而被描述，其中圖1是根據(jù)本發(fā)明的電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的方框圖；圖2是電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的示意圖；圖3是電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的電動(dòng)機(jī)的剖面圖；圖4詳細(xì)示出逆變器響應(yīng)于通過(guò)電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的控制器發(fā)出的控制信號(hào)的被允許狀態(tài)；圖5是電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的電流調(diào)節(jié)器的不意圖；圖6示出當(dāng)在單轉(zhuǎn)換模式下操作時(shí)控制器使用的超出時(shí)段；圖7示出當(dāng)測(cè)量模擬輸入信號(hào)時(shí)控制器使用的三步驟過(guò)程；圖8詳細(xì)示出電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的各種操作模式；圖9詳細(xì)不出電動(dòng)機(jī)響應(yīng)于控制器發(fā)出的控制信號(hào)而被驅(qū)動(dòng)的方向；圖10示出當(dāng)在低速加速模式下操作時(shí)電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的各波形；圖11示出當(dāng)在高速加速模式下操作時(shí)電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的各波形；圖12示出當(dāng)在運(yùn)行模式下操作時(shí)電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的各波形；圖13示出當(dāng)在運(yùn)行模式下操作時(shí)從電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的電源得到的電流波形；圖14示出當(dāng)在過(guò)流單轉(zhuǎn)換模式下操作時(shí)電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的各波形和中斷；圖15示出當(dāng)在無(wú)限續(xù)流單轉(zhuǎn)換模式下操作時(shí)電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的各波形和中斷；
圖16是布置為產(chǎn)生控制信號(hào)的計(jì)時(shí)器和比較器的示意圖；圖17是布置為產(chǎn)生控制信號(hào)的計(jì)時(shí)器和PWM模塊的示意圖；圖18示出當(dāng)在有限續(xù)流單轉(zhuǎn)換模式下操作時(shí)電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的各波形和中斷；圖19詳細(xì)示出根據(jù)本發(fā)明的電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的特定實(shí)施例的各硬件部件的值；圖20詳細(xì)示出特定電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的控制器采用的各常數(shù)和閾值；圖21示出特定電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的鏈電感器的磁鏈特性； 圖22示出特定電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的電動(dòng)機(jī)的磁鏈特性；圖23詳細(xì)示出特定電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的各種操作模式；圖24詳細(xì)示出當(dāng)在多轉(zhuǎn)換模式下操作時(shí)特定電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的控制器使用的控制值的映射；圖25詳細(xì)示出當(dāng)在過(guò)流單轉(zhuǎn)換模式下操作時(shí)特定電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的控制器使用的控制值的映射；圖26詳細(xì)示出當(dāng)在無(wú)限續(xù)流單轉(zhuǎn)換模式下操作時(shí)特定電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的控制器使用的提前查找表的一部分；圖27詳細(xì)示出當(dāng)在無(wú)限續(xù)流單轉(zhuǎn)換模式下操作時(shí)特定電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的控制器使用的偏移查找表的一部分；圖28詳細(xì)示出當(dāng)在無(wú)限續(xù)流單轉(zhuǎn)換模式下操作時(shí)特定電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的控制器使用的相位查找表的一部分；圖29詳細(xì)示出當(dāng)在單轉(zhuǎn)換模式下操作時(shí)特定電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的控制器使用的正弦映射的一部分；圖30示出在單轉(zhuǎn)換模式下的控制器使用的傳導(dǎo)時(shí)段的可能波形；和圖31示出根據(jù)本發(fā)明的替換電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的提前時(shí)段的可能波形。
具體實(shí)施例方式
圖1至3的電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)I包括無(wú)刷電動(dòng)機(jī)2和控制系統(tǒng)3。至電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)I的電力由AC電源4提供。AC電源4意圖為家用市電電源，但是可以等同地使用其他能夠提供交流電壓的電源。電動(dòng)機(jī)2包括四極永磁體轉(zhuǎn)子5，所述轉(zhuǎn)子5相對(duì)于定子6旋轉(zhuǎn)。定子6包括一對(duì)c形狀芯部，所述芯部限定出四個(gè)定子極。導(dǎo)線繞定子6纏繞并聯(lián)接在一起以形成單相繞組7?？刂葡到y(tǒng)3包括整流器8、DC鏈濾波器9、逆變器(inverteiOlO、門驅(qū)動(dòng)器模塊11、電流傳感器12、位置傳感器13、過(guò)零檢測(cè)器(zero-cross detector) 14、溫度傳感器15、和控制器16。整流器8是全波電橋D1-D4，其對(duì)AC電源4的輸出進(jìn)行整流以提供DC電壓。DC鏈過(guò)濾器9包括鏈電容器Cl和鏈電感器LI。鏈電容器Cl用于平滑化由逆變器轉(zhuǎn)換引起的相對(duì)較高頻率的波動(dòng)。如下更加詳述的，不需要鏈電容器Cl來(lái)平滑化處于基本頻率下的被整流DC電壓。因此，可以使用相對(duì)較低電容值的鏈電容器。鏈電感器LI用于平滑化由逆變器轉(zhuǎn)換引起的任何殘余電流波動(dòng)。再次，由于鏈電感器LI意圖減少處于逆變器10的開關(guān)頻率下的波動(dòng)，可以使用相對(duì)較低的電感量的電感器。為了避免飽和，鏈電感器LI具有飽和點(diǎn)，該飽和點(diǎn)在電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)I的正常操作期間超過(guò)從AC電源4得到的峰值電流。逆變器10包括四個(gè)功率開關(guān)Q1-Q4的全橋，其將DC鏈電壓聯(lián)接至相繞組7。每一個(gè)功率開關(guān)Q1-Q4是IGBT，其能夠在通常大多數(shù)市電電源的電壓水平下操作。可替換地使用其他類型的功率開關(guān)，諸如BJT或M0SFET，取決于功率開關(guān)的額定值和AC電源4的電壓。每一開關(guān)Q1-Q4包括反激式二極管(flyback diode),其保護(hù)開關(guān)不受在逆變器轉(zhuǎn)換期間產(chǎn)生的電壓尖峰損害。門驅(qū)動(dòng)器模塊11響應(yīng)于從控制器16接收的控制信號(hào)來(lái)驅(qū)動(dòng)逆變器10的開關(guān)Q1-Q4的斷開和閉合。電流傳感器12包括一對(duì)分流電阻器Rl、R2，每一個(gè)電阻器定位在逆變器10的下臂上。每一個(gè)分流電阻器R1、R2的電阻值理想地在電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)I的正常操作期間在不超過(guò)功耗限制的情況下盡可能高?？邕^(guò)每一個(gè)分流電阻器Rl、R2的電壓作為電流感測(cè)信號(hào)，1_SENSE_1和I_SENSE_2，被輸出至控制器16。當(dāng)被從右向左驅(qū)動(dòng)時(shí)，第一電流感測(cè)信號(hào)，1_SENSE_1，提供相繞組7中的電流的測(cè)量值(如下更詳述的)。當(dāng)被從左向右驅(qū)動(dòng)時(shí)，第二電流感測(cè)信號(hào)，I_SENSE_2，提供相繞組7中的電流的測(cè)量值。在將分流電阻器Rl、R2定位在逆變器10的下臂上時(shí)，相繞組7中的電流在續(xù)流期間繼續(xù)被感測(cè)(再次地，如下更詳述的)。位置傳感器13是霍爾效應(yīng)傳感器，其輸出邏輯上高或低的數(shù)字信號(hào)，HALL，取決于磁通通過(guò)傳感器13的方向。通過(guò)將位置傳感器13定位為鄰近轉(zhuǎn)子5，HALL信號(hào)提供轉(zhuǎn)子5的角位置的測(cè)量值。更特別地，HALL信號(hào)的每一個(gè)邊沿指示轉(zhuǎn)子5的極性的變化。當(dāng)旋轉(zhuǎn)時(shí)，永磁轉(zhuǎn)子在繞組7中感生反EMF。因而，HALL信號(hào)的每一個(gè)邊沿還表示繞組7中的反EMF的極性的變化。過(guò)零檢測(cè)器14包括一對(duì)鉗位二極管D5、D6，所述鉗位二極管D5、D6輸出數(shù)字信號(hào)，Z.CROSS,當(dāng)AC電源4的電壓為正時(shí)該數(shù)字信號(hào)為邏輯上高，當(dāng)AC電源4為負(fù)時(shí)該數(shù)字信號(hào)為邏輯上低。Z_CR0SS信號(hào)的每一個(gè)邊沿因此表示AC電源4穿過(guò)零時(shí)所處的時(shí)間點(diǎn)。溫度傳感器15包括熱變電阻器R7，該熱變電阻器R7輸出模擬信號(hào)，TEMP，該信號(hào)提供電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)I內(nèi)的溫度的測(cè)量值?？刂破?6包括微控制器，所述微控制器具有處理器17、存儲(chǔ)裝置18、多個(gè)外圍設(shè)備19 (例如，ADC、比較器、計(jì)時(shí)器等)，多個(gè)輸入引腳20、和多個(gè)輸出引腳21。存儲(chǔ)裝置18儲(chǔ)存用于由處理器17執(zhí)行的軟件指令。存儲(chǔ)裝置18還儲(chǔ)存多個(gè)查找表，在電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)I的操作期間，所述查找表被處理器17索引?？刂破?6負(fù)責(zé)控制電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)I的操作。響應(yīng)于輸入引腳20處的信號(hào),控制器16在輸出引腳21處產(chǎn)生控制信號(hào)。輸出引腳21聯(lián)接至門驅(qū)動(dòng)器模塊11，所述門驅(qū)動(dòng)器模塊11響應(yīng)于控制信號(hào)來(lái)控制逆變器10的開關(guān)Q1-Q4的斷開和閉合。七個(gè)信號(hào)在控制器16的輸入引腳20處被接收I_SENSE_1、I_SENSE_2、HALL、Z_CROSS、TEMP、DC_LINK 和 DC_SM00TH。I_SENSE_1 和 I_SENSE_2 是由電流傳感器 12 輸出的信號(hào)。HALL是由位置傳感器13輸出的信號(hào)。Z_CR0SS由過(guò)零檢測(cè)器14輸出的信號(hào)。TEMP是由溫度傳感器15輸出的信號(hào)。DC_LINK是DC鏈電壓的縮小比例的測(cè)量值，其通過(guò)定位在DC鏈線路和零伏線路之間的分壓器(potential divider)R3、R4獲得。DC_SM00TH是DC鏈電壓的平滑化測(cè)量值，通過(guò)分壓器R5、R6和平滑電容器C2獲得。
響應(yīng)于在輸入處接受的信號(hào)，控制器16產(chǎn)生并輸出四個(gè)控制信號(hào)TRIP#、DIRUDIR2、和 FREEWHEEL#。TRIP#是失效安全控制信號(hào)。當(dāng)TRIP#被拉引為邏輯上低時(shí)，門驅(qū)動(dòng)器模塊11斷開逆變器10的所有開關(guān)Q1-Q4。如下更詳述的，控制器16在通過(guò)相繞組7的電流超過(guò)失效安全閾值時(shí)將TRIP#拉引為邏輯上低。DIRl和DIR2控制電流通過(guò)逆變器10且因此通過(guò)相繞組7的方向。當(dāng)DIRl被拉引為邏輯上高而DIR2被拉引為邏輯上低時(shí)，門驅(qū)動(dòng)器模塊11閉合開關(guān)Ql和Q4，并斷開開關(guān)Q2和Q3，因此致使電流被驅(qū)動(dòng)從左至右通過(guò)相繞組7。相反地，當(dāng)DIR2被拉引為邏輯上高而DIRl被拉引為邏輯上低時(shí)，門驅(qū)動(dòng)器模塊11閉合開關(guān)Q2和Q3，并斷開開關(guān)Ql和Q4，因此致使電流被驅(qū)動(dòng)從右至左通過(guò)相繞組7。相繞組7中的電流因此通過(guò)反轉(zhuǎn)DIRl和DIR2而被變換方向。如果DIRl和DIR2兩者均被拉引為邏輯上低，門驅(qū)動(dòng)模塊11斷開所有開關(guān)Q1-Q4。FREEWHEEL#用于將相繞組7與DC鏈電壓斷開連接，并允許相繞組7中的電流繞逆變器10的低壓側(cè)環(huán)路再流動(dòng)或續(xù)流。相應(yīng)地，響應(yīng)于被拉引為邏輯上低的FREEWHEEL#信號(hào)，門驅(qū)動(dòng)器模塊11致使高壓側(cè)Ql、Q2開關(guān)兩者斷開。電流隨后繞逆變器10的低壓側(cè)環(huán)路沿由DIRl和DIR2限定的方向續(xù)流。圖4總結(jié)了開關(guān)Q1-Q4響應(yīng)于控制器16的控制信號(hào)的被允許狀態(tài)。下文中，術(shù)語(yǔ)“設(shè)定”和“清除”將用于分別指示已經(jīng)被拉引為邏輯上高和低的信號(hào)。當(dāng)特定控制信號(hào)改變時(shí)，在控制信號(hào)的變化和功率開關(guān)的物理斷開或閉合之間存在短暫延遲。如果另外的控制信號(hào)在該延遲時(shí)段期間變化，在逆變器的特定臂上的兩個(gè)開關(guān)(即，Q1、Q3或Q2、Q4)可以被同時(shí)閉合。該短路，或通常所稱的貫穿，將損壞逆變器10的該特定臂上的開關(guān)。相應(yīng)地，為了防止貫穿，控制器16利用兩個(gè)控制信號(hào)的變化之間的死時(shí)間(deadtime)，T_DT。因此，例如，當(dāng)使相繞組7電流換向時(shí)，控制器16首先清除DIR1，等待死時(shí)間T_DT，且隨后設(shè)定DIR2。死時(shí)間理想地被保持為盡可能短，以便優(yōu)化性能，同時(shí)確保門驅(qū)動(dòng)器模塊11和功率開關(guān)Q1-Q4具有足夠的時(shí)間來(lái)響應(yīng)。換向控制器16響應(yīng)于HALL信號(hào)的邊沿而使相繞組7換向。換向包含反轉(zhuǎn)DIRl和DIR2(即，清除DIRl和設(shè)定DIR2，或清除DIR2和設(shè)定DIRl )，以便反轉(zhuǎn)電流通過(guò)相繞組7的方向。相繞組7可以在換向點(diǎn)處續(xù)流。因而，除了反轉(zhuǎn)DIRl和DIR2，控制器16設(shè)定FREEHWEEL#。同步換向在預(yù)定速度閾值SPEED_ADV以下，控制器16使相繞組7換向與HALL信號(hào)的邊沿同步。HALL信號(hào)的每一個(gè)邊沿表示繞組7中的反EMF的極性的變化。因此，在低于SPEED_ADV的速度下，控制器16使相繞組7換向與反EMF的過(guò)零同步。在轉(zhuǎn)子5加速時(shí)，每一個(gè)電半周期的時(shí)段減少，且因此與相繞組7的感應(yīng)系數(shù)相關(guān)聯(lián)的時(shí)間常數(shù)(L/R)變得越來(lái)越重要。另外，相繞組7中的反EMF的大小增加，這隨后影響電流在相繞組7中上升的速率。因此，如果控制器16繼續(xù)使相繞組7換向與HALL信號(hào)的邊沿同步，會(huì)達(dá)到一速度，在該速度下，不再可以在每一個(gè)電半周期上將附加電流驅(qū)動(dòng)至相繞組7中。因此，在達(dá)到SPEED_ADV時(shí)，控制器16從同步換向切換至提前換向。通過(guò)在HALL信號(hào)的邊沿之前使相繞組7換向，用于激勵(lì)相繞組7的電壓被反EMF升高。因此，電流通過(guò)相繞組7的方向可以被更快地反轉(zhuǎn)。另外，可以致使相電流超前于反EMF，這隨后有助于補(bǔ)償電流上升的較低速率。盡管這隨后產(chǎn)生短時(shí)段的負(fù)扭矩，這通常被正扭矩中隨后增益而充分補(bǔ)償。提前換向在速度閾值SPEED_ADV處或在速度閾值SPEED_ADV以上的速度下，控制器16在HALL信號(hào)的每一個(gè)邊沿之前以提前時(shí)段T_ADV使相繞組7換向。由于隨著轉(zhuǎn)子速度反EMF增加以及電半周期時(shí)段降低，換向在HALL信號(hào)的邊沿之前發(fā)生所處于的電角度理想地隨著轉(zhuǎn)子的速度增加。對(duì)于特定提前時(shí)段T_ADV，對(duì)應(yīng)的提前角度々_々0￥可以定義為:A_ADV(elec.deg)=T_ADV(sec)*{ω (rpm)/60}*360(mech.deg)*η/2其中，A_ADV是以電角度計(jì)的提前角，T_ADV是以秒計(jì)的提前時(shí)段，ω是以rpm計(jì)的轉(zhuǎn)子速度，以及η是轉(zhuǎn)子極的數(shù)量。從該方程，可以看到提前角與轉(zhuǎn)子速度直接成比例。因此，即使對(duì)于固定的提前時(shí)段，提前角隨著轉(zhuǎn)子速度增加。但是，對(duì)加速、功率和效率更好的控制可以通過(guò)在不同轉(zhuǎn)子速度下采用不同提前時(shí)段來(lái)實(shí)現(xiàn)。控制器16因此包括提前查找表，所述查找表儲(chǔ)存對(duì)于多個(gè)轉(zhuǎn)子速度中的每一個(gè)的提前時(shí)段。響應(yīng)于Z_CR0SS信號(hào)的邊沿，控制器16從提前查找表中選擇對(duì)應(yīng)于轉(zhuǎn)子5的速度的提前時(shí)段T_ADV。轉(zhuǎn)子5的速度從HALL信號(hào)的兩個(gè)相繼邊沿之間的間隔TJiALL確定。該間隔在下文中將稱為霍爾時(shí)段。轉(zhuǎn)子5的速度則被如下定義:ω (rpm)=60/{n*T_HALL(sec)}其中ω是以rpm計(jì)的轉(zhuǎn)子速度，T_HALL是以秒計(jì)的霍爾時(shí)段，以及η是轉(zhuǎn)子的極的數(shù)量?？刂破?6使用被選擇的提前時(shí)段，以在HALL信號(hào)的邊沿之前使相繞組7換向。相同提前時(shí)段T_ADV隨后被控制器16使用，直到檢測(cè)到Z_CR0SS信號(hào)的進(jìn)一步的邊沿時(shí)為止。響應(yīng)于Z_CR0SS信號(hào)的進(jìn)一步的邊沿，控制器16從提前查找表中選擇對(duì)應(yīng)于轉(zhuǎn)子5的速度的新的提前時(shí)段。提前時(shí)段因此僅當(dāng)AC電源4的電壓跨過(guò)零時(shí)被更新，且在AC電源4的每一個(gè)半周期上恒定。為了在HALL信號(hào)的特定邊沿之前使相繞組7換向，控制器6響應(yīng)于HALL信號(hào)的先前邊沿而動(dòng)作。響應(yīng)于HALL信號(hào)的邊沿，控制器16從霍爾時(shí)段TJiALL減去提前時(shí)段T_ADV,以便獲得換向時(shí)段T_C0M:T_C0M=T_HALL - T_ADV控制器16隨后在HALL信號(hào)的邊沿之后的時(shí)間1'_0)1時(shí)使相繞組7換向。因此，相繞組7在HALL信號(hào)的隨后邊沿之前以提前時(shí)段T_ADV被換向。如上所述，提前時(shí)段T_ADV在AC電源4的每一個(gè)半周期上保持固定。然而，由于在DC鏈電壓中的正弦增加和減少，轉(zhuǎn)子5的速度在AC電源4的每一個(gè)半周期上改變?；魻枙r(shí)段TJiALL在AC電源4的每一個(gè)半周期上改變。因此，與提前時(shí)段相反，控制器16針對(duì)HALL信號(hào)的每一個(gè)邊沿計(jì)算換向時(shí)段T_C0M。電流控制

控制器16的多個(gè)外圍設(shè)備19配置為限定電流調(diào)節(jié)器22。電流調(diào)節(jié)器22監(jiān)測(cè)并調(diào)節(jié)相繞組7中的電流。電流調(diào)節(jié)器22執(zhí)行兩個(gè)功能。第一，電流調(diào)節(jié)器22在相繞組7中的電流超過(guò)失效安全閾值的情況下清除TRIP#。第二，電流調(diào)節(jié)器22在相繞組7中的電流超過(guò)過(guò)流閾值的情況下產(chǎn)生過(guò)流信號(hào)。
如圖5中所示，電流調(diào)節(jié)器22包括失效安全模塊23和過(guò)流模塊24。失效安全模塊23包括多路轉(zhuǎn)接器(multiplexer)25、比較器26、非門27、和SR鎖存器。多路轉(zhuǎn)接器25具有兩個(gè)輸入部，用于選擇兩個(gè)電流感測(cè)信號(hào)I_SENSE_1和 I_SENSE_2中第一個(gè)。由多路轉(zhuǎn)接器25進(jìn)行的該選擇由處理器17響應(yīng)于電流通過(guò)相繞組7中的方向而控制。特別地，當(dāng)DIRl被設(shè)定時(shí)，致使多路轉(zhuǎn)接器25選擇I_SENSE_1，當(dāng)DIR2被設(shè)定時(shí)，致使多路轉(zhuǎn)接器25選擇I_SENSE_2。多路轉(zhuǎn)接器25的輸出被傳遞至比較器26，所述比較器26將被選擇的電流感測(cè)信號(hào)的電壓與預(yù)定失效安全電壓TRIP_REF進(jìn)行比較。TRIP_REF被設(shè)置為使得，當(dāng)通過(guò)被選擇的分流電阻器Rl、R2的電流大于預(yù)定失效安全閾值時(shí)，比較器26的輸出被拉引為邏輯上高。TRIP_REF因此由分流電阻器R1、R2的電阻值和I_MAX定義。比較器26的輸出被傳遞到非門27，所述非門27的輸出被傳遞到SR鎖存器28的S-輸入部。SR鎖存器28的Q#輸出被電流調(diào)節(jié)器22作為TRIP#信號(hào)輸出。因而，當(dāng)電流感測(cè)信號(hào)I_SENSE_1或I_SENSE_2的電壓大于TRIP_REF時(shí)，TRIP#被清除。如上所述，門驅(qū)動(dòng)器模塊11響應(yīng)于被清除的TRIP#信號(hào)而斷開逆變器10的所有開關(guān)Q1-Q4。電流調(diào)節(jié)器22的失效安全模塊23因此防止相繞組7中的電流超過(guò)失效安全閾值I_MAX，在該失效安全閾值之上，開關(guān)Q1-Q4可損壞和/或轉(zhuǎn)子5可退磁。通過(guò)利用硬件清除TRIP#信號(hào)，當(dāng)相繞組7中的電流超過(guò)失效安全閾值時(shí)，電流調(diào)節(jié)器22相對(duì)較快地響應(yīng)。如果改為采用由處理器17執(zhí)行的軟件來(lái)清除TRIP#信號(hào)，延遲可在電流超過(guò)失效安全閾值和TRIP#信號(hào)的清除之間產(chǎn)生，在該期間，電流可以上升至損壞開關(guān)Q1-Q4或使轉(zhuǎn)子5退磁的水平。處理器17響應(yīng)于HALL信號(hào)的每一個(gè)邊沿而檢驗(yàn)TRIP#信號(hào)。如果TRIP#信號(hào)針對(duì)五個(gè)相繼的HALL邊沿清除，則處理器17將“超過(guò)失效安全”錯(cuò)誤寫到存儲(chǔ)裝置18并進(jìn)入故障模式，所述故障模式將在以下更詳細(xì)地描述。以該方式監(jiān)控TRIP#信號(hào)確?？刂破?6不會(huì)由于TRIP#信號(hào)中的瞬態(tài)噪聲而無(wú)意地進(jìn)入故障模式。過(guò)流模塊24包括多路轉(zhuǎn)接器29和比較器30。多路轉(zhuǎn)接器29，類似于失效安全模塊23的多路轉(zhuǎn)接器，具有兩個(gè)輸入部，用于選擇兩個(gè)電流感測(cè)信號(hào)I_SENSE_1和I_SENSE_2中第一個(gè)。再次，由多路轉(zhuǎn)接器29進(jìn)行的該選擇由處理器17響應(yīng)于電流通過(guò)相繞組7中的方向而控制。因此，當(dāng)DIRl被設(shè)定時(shí)，多路轉(zhuǎn)接器29選擇I_SENSE_1，當(dāng)DIR2被設(shè)定時(shí)，多路轉(zhuǎn)接器25選擇I_SENSE_2。多路轉(zhuǎn)接器29的輸出被傳遞至比較器30，所述比較器30將電流感測(cè)信號(hào)的電壓與DC_LINK信號(hào)的電壓進(jìn)行比較。當(dāng)電流感測(cè)信號(hào)I_SENSE_1或1_SENSE_2大于DC_LINK時(shí)，比較器30的輸出被拉引為邏輯上低。當(dāng)相繞組7中的電流超過(guò)與DC鏈電壓成比例的過(guò)流閾值時(shí)，過(guò)流模塊24因此輸出被拉引為邏輯上低的過(guò)流信號(hào)。過(guò)流模塊24的輸出部被聯(lián)接至處理器17，所述處理器17響應(yīng)于低的過(guò)流信號(hào)而執(zhí)行過(guò)流例程。由于過(guò)流閾值與DC鏈電壓成比例，過(guò)流閾值跨AC電源4的每一個(gè)周期如被整流的正弦曲線那樣改變，其益處在下面更詳細(xì)地解釋。分壓器R3、R4的電阻值被選擇為使得DC_LINK信號(hào)的峰值電壓不超過(guò)TRIP_REF。因此，電流調(diào)節(jié)器22在相繞組7中的電流超過(guò)失效安全閾值之前觸發(fā)過(guò)流事件。因此期望過(guò)流模塊24和處理器17調(diào)節(jié)相繞組7中的電流。僅在處理器17內(nèi)的不太可能的故障事件(例如,軟件故障)中或如果相繞組7中的電流以在處理器17能夠響應(yīng)過(guò)流事件之前而達(dá)到失效安全閾值I_MAX的速率上升，失效安全模塊23被預(yù)期會(huì)清除TRIP#。
響應(yīng)于過(guò)流事件，控制器16取決于轉(zhuǎn)子5的速度而執(zhí)行不同系列的動(dòng)作。在預(yù)定閾值SPEED_SINGLE以下的速度下，控制器16以“多轉(zhuǎn)換模式”操作。在預(yù)定閾值SPEED_SINGLE或以上的速度下，控制器16以“單轉(zhuǎn)換模式”操作。多轉(zhuǎn)換模式響應(yīng)于多轉(zhuǎn)換模式中的過(guò)流事件，控制器16通過(guò)清除FREEHWEEL#使相繞組7續(xù)流。續(xù)流持續(xù)一續(xù)流時(shí)段T_FW，在該期間，預(yù)期相繞組7中的電流衰減到過(guò)流閾值以下的水平。如果相繞組7中的電流繼續(xù)超過(guò)過(guò)流閾值，控制器16再次使相繞組7續(xù)流一續(xù)流時(shí)段T_FW。在另一方面，如果相繞組7中的電流掉落到過(guò)流閾值之下，控制器16通過(guò)設(shè)定FREEWHEEL#而恢復(fù)相繞組7的激勵(lì)。對(duì)于特定續(xù)流時(shí)段T_FW，對(duì)應(yīng)的電角A_FW可以定義為:A_Fff (elec.deg) =T_FW (sec) * { ω (rpm)/60} *360 (mech.deg)*n/2其中，A_FW是以電角度計(jì)的續(xù)流角，T_FW是以秒計(jì)的續(xù)流時(shí)段，ω是以rpm計(jì)的轉(zhuǎn)子速度，以及η是轉(zhuǎn)子極的數(shù)量。因此，對(duì)于固定的續(xù)流時(shí)段，對(duì)應(yīng)的續(xù)流角隨著轉(zhuǎn)子速度增加。但是，在續(xù)流角增加時(shí)，電流且因此電力被驅(qū)動(dòng)進(jìn)入相繞組7中的剩余時(shí)段減少?？刂破?6因此采用續(xù)流時(shí)段T_FW，所述續(xù)流時(shí)段T_FW隨著增加的轉(zhuǎn)子速度而減少，使得對(duì)應(yīng)的續(xù)流角A_FW不隨轉(zhuǎn)子5加速而變得過(guò)大。控制器16包括續(xù)流查找表，所述續(xù)流查找表儲(chǔ)存對(duì)于多個(gè)轉(zhuǎn)子速度中的每一個(gè)的續(xù)流時(shí)段。響應(yīng)于Z_CR0SS信號(hào)的邊沿，控制器16從續(xù)流查找表中選擇對(duì)應(yīng)于轉(zhuǎn)子5的速度的續(xù)流時(shí)段T_FW?？刂破?6隨后響應(yīng)于過(guò)流事件而使用被選擇的續(xù)流時(shí)段使相繞組7續(xù)流。相同續(xù)流時(shí)段T_FW被控制器16使用，直到檢測(cè)到Z_CR0SS信號(hào)的進(jìn)一步的邊沿時(shí)為止。響應(yīng)于Z_CR0SS信號(hào)的進(jìn)一步的邊沿，控制器16從續(xù)流查找表中選擇對(duì)應(yīng)于轉(zhuǎn)子5的速度的新的續(xù)流時(shí)段。因而，如提前時(shí)段那樣，續(xù)流時(shí)段僅當(dāng)AC電源4的電壓跨過(guò)零時(shí)被更新，且在AC電源4的每一個(gè)半周期上保持恒定。僅在轉(zhuǎn)子5從靜止加速至SPEED_SINGLE時(shí)，控制器16以多轉(zhuǎn)換模式操作。這樣，在多轉(zhuǎn)換模式下控制器16花費(fèi)的時(shí)間的長(zhǎng)度相對(duì)較短。由此相對(duì)較粗的速度分辨度可以用于續(xù)流查找表，而不會(huì)不利地影響電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)I的功率或效率。實(shí)際上，可想到使用固定的續(xù)流時(shí)段，只要對(duì)應(yīng)的續(xù)流角在轉(zhuǎn)子5接近SPEED_SINGLE時(shí)不變得過(guò)大。在相對(duì)較低轉(zhuǎn)子速度下，由轉(zhuǎn)子5在相繞組7中感生的反EMF相對(duì)較小。因而，相繞組7中的電流相對(duì)較快地上升至過(guò)流閾值。由于電流達(dá)到過(guò)流閾值所占用的相對(duì)較短的時(shí)間段，在電動(dòng)機(jī)2的每一個(gè)電半周期期間，控制器16將通常在激勵(lì)和續(xù)流之間轉(zhuǎn)換相繞組7多次。正是由于該原因，控制器16可以說(shuō)在低于SPEED_SINGLE的速度下以多轉(zhuǎn)換模式操作。隨著轉(zhuǎn)子速度增加，霍爾時(shí)段自然地減少。另外，反EMF增加，且因此相繞組7中的電流達(dá)到過(guò)流閾值所占用的時(shí)間增加。因而，控制器16隨著轉(zhuǎn)子5加速而在激勵(lì)和續(xù)流之間不那么頻繁地轉(zhuǎn)換相繞組7。最后，轉(zhuǎn)子5的速度上升到一水平，在該水平處，控制器16在電動(dòng)機(jī)2的每一個(gè)電半周期期間在激勵(lì)和續(xù)流之間轉(zhuǎn)換相繞組7僅一次。單轉(zhuǎn)換模式響應(yīng)于單轉(zhuǎn)換模式中的過(guò)流事件，控制器16不立即使相繞組7續(xù)流。而是，控制器16繼續(xù)激勵(lì)相繞組7持續(xù)超出時(shí)段(overrun period) T_0VR。在超出時(shí)段已經(jīng)逝去之后，控制器16通過(guò)清除FREEHWEEL#使相繞組7續(xù)流。續(xù)流隨后無(wú)限期地繼續(xù)，直到控制器16使相繞組7換向的時(shí)候?yàn)橹??？刂破?6因此在電動(dòng)機(jī)2的每一個(gè)電半周期期間將相繞組從激勵(lì)轉(zhuǎn)換至續(xù)流僅一次?，F(xiàn)在參考圖6，超出時(shí)段1'_0￥1 由以下方程定義:T_0VR=T_0VR_0FFSET+T_0VR_AMP*abs{sin(Θ)}其中，T_0VR_0FFSET是偏移值，T_0VR_AMP*abs {sin ( θ )}是具有由 T_0VR_AMP 定義的振幅的被整流的正弦波，以及Θ是AC電源4的電壓周期中的角。角Θ可以表示為距AC電源4的電壓中的過(guò)零的時(shí)間間隔:Θ (deg) =t (sec) *f (Hz) *360 (deg)其中，t是以秒計(jì)的自AC電源4中的過(guò)零起逝去的時(shí)間，以及f是以赫茲計(jì)的AC電源4的頻率。超出時(shí)段可以隨后被定義為:T_0VR=T_0VR_0FFSET+T_0VR_AMP*abs{sin(t*f*360deg)}更簡(jiǎn)單地，超出時(shí)間T_0VR可以被視為兩個(gè)部分的和:T_0VR=T_0VR_0FFSET+T_0VR_SINE其中T_0VR_0FFSET是獨(dú)立于時(shí)間的超出偏移值，以及T_0VR_SINE是取決于時(shí)間的超出正弦值。T_0VR_SINE被控制器16作為超出正弦查找表存儲(chǔ)。超出正弦查找表包括針對(duì)多個(gè)時(shí)間的每一個(gè)的超出正弦值T_0VR_SINE。響應(yīng)于HALL信號(hào)的邊沿，控制器16確定自Z_CROSS信號(hào)的最近邊沿起已經(jīng)逝去的時(shí)間段t。控制器16隨后從超出正弦查找表中選擇對(duì)應(yīng)于逝去的時(shí)間段的超出正弦值T_0VR_SINE。控制器16隨后將超出偏移值T_0VR_0FFSET和超出正弦值T_0VR_SINE相加，以獲得超出時(shí)段T_0VR。如下面更詳細(xì)地描述的，通過(guò)選擇提前時(shí)段T_ADV、超出偏移T_0VR_0FFSET、和超出振幅T_0VR_AMP的適當(dāng)?shù)闹担妱?dòng)機(jī)系統(tǒng)I的效率可以針對(duì)具體平均輸入功率或平均輸出功率優(yōu)化。此外，適當(dāng)?shù)闹悼梢员贿x擇為使得從AC電源4得到的電流的波形符合由主管主體設(shè)定的諧波標(biāo)準(zhǔn)(harmonic standards set)。軺時(shí)不考慮轉(zhuǎn)子速度，期望過(guò)流事件在電動(dòng)機(jī)2的每一個(gè)電半周期期間至少發(fā)生一次。萬(wàn)一過(guò)流沒(méi)有發(fā)生，控制器16會(huì)繼續(xù)激勵(lì)相繞組7，并因此相繞組7中的電流會(huì)繼續(xù)上升。在相對(duì)較高的轉(zhuǎn)子速度下，相繞組7中的反EMF的大小相對(duì)較大。因此,相繞組7中的電流不能達(dá)到過(guò)剩水平，即使在沒(méi)有過(guò)流事件的情況下也是如此。然而，在相對(duì)較低轉(zhuǎn)子速度下，相繞組7中感生的反EMF相對(duì)較小。因此，在沒(méi)有過(guò)流事件的情況下，相繞組7中的電流可以上升到過(guò)剩水平。實(shí)際上，電流可以上升到失效安全閾值I_MAX，其會(huì)隨后導(dǎo)致控制器16進(jìn)入故障模式。因而，當(dāng)在多轉(zhuǎn)換模式下操作時(shí)，在相繞組7已經(jīng)沿相同方向被不斷激勵(lì)持續(xù)超時(shí)時(shí)段乙 之后，控制器16自動(dòng)地執(zhí)行過(guò)流例程。因此通過(guò)確保相繞組7可被激勵(lì)的最大時(shí)間段受到限制，超時(shí)時(shí)段用作失效安全機(jī)制。隨著轉(zhuǎn)子5的速度增加，相繞組7中感生的反EMF的大小也增加。因而，電流在相繞組7中上升的速率隨著增加的轉(zhuǎn)子速度而減小。換句話說(shuō)，相繞組7中的電流上升至過(guò)流閾值的電角隨著轉(zhuǎn)子速度 而增加?？刂破?6因此采用隨轉(zhuǎn)子速度增加的超時(shí)角Α_Τ0。對(duì)于特定超時(shí)時(shí)段Τ_Τ0，對(duì)應(yīng)的超時(shí)角Α_Τ0可以定義為:A_T0 (elec.deg) =T_T0 (sec) * { ω (rpm)/60} *360 (mech.deg)*n/2
其中，Α_Τ0是以電角度計(jì)的超時(shí)角，Τ_Τ0是以秒計(jì)的超時(shí)時(shí)段，ω是以rpm計(jì)的轉(zhuǎn)子速度，以及η是轉(zhuǎn)子極的數(shù)量。因而，對(duì)于固定的超時(shí)時(shí)段，對(duì)應(yīng)的超時(shí)角隨著轉(zhuǎn)子速度線性地增加?？刂破?6可以因此使用固定的超時(shí)時(shí)段！^ 。然而，如果控制器16針對(duì)不同轉(zhuǎn)子速度使用不同超時(shí)時(shí)段，可實(shí)現(xiàn)更好的控制。控制器16因此包括超時(shí)查找表，所述超時(shí)查找表儲(chǔ)存對(duì)于多個(gè)轉(zhuǎn)子速度中的每一個(gè)的超時(shí)時(shí)段Τ_Τ0。響應(yīng)于Z_CR0SS信號(hào)的邊沿，控制器16從超時(shí)查找表中選擇對(duì)應(yīng)于轉(zhuǎn)子5的速度的超時(shí)時(shí)段Τ_Τ0。相同超時(shí)時(shí)段隨后被控制器16使用，直到檢測(cè)到Z_CR0SS信號(hào)的進(jìn)一步的邊沿時(shí)為止。響應(yīng)于Z_CR0SS信號(hào)的進(jìn)一步的邊沿，控制器16從超時(shí)查找表中選擇對(duì)應(yīng)于轉(zhuǎn)子5的速度的新的超時(shí)時(shí)段。因而，正如提前時(shí)段和續(xù)流時(shí)段，超時(shí)時(shí)段僅當(dāng)AC電源4的電壓跨過(guò)零時(shí)被更新，且在AC電源4的每一個(gè)半周期上保持恒定。恒定功率控制器16主要以提前換向單轉(zhuǎn)換模式操作。在該模式內(nèi)，轉(zhuǎn)子5的速度在轉(zhuǎn)子5經(jīng)歷不同負(fù)載時(shí)改變。隨著轉(zhuǎn)子速度改變，相繞組7中感生的反EMF的大小也改變。如果控制器16要采用固定的提前時(shí)段和超出時(shí)段，系統(tǒng)I的平均輸入功率和平均輸出功率會(huì)隨轉(zhuǎn)子速度改變。然而，可存在應(yīng)用，可期望所述應(yīng)用具有在特定速度范圍上保持恒定輸入或輸出功率的電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)I。電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)I的平均輸入和輸出功率還取決于AC電源4的RMS電壓。然而，RMS電壓可能不規(guī)則。再次，可存在應(yīng)用，可期望所述應(yīng)用具有不論AC電源4的電壓變化而保持恒定輸入或輸出功率的電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)I。另外，兩個(gè)不同國(guó)家中的市電電源可以在RMS電壓而不是頻率上不同。因此如果通過(guò)電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)I在兩個(gè)國(guó)家中實(shí)現(xiàn)相同性能，這是有利的。因而，為了在特定速度范圍和/或電壓范圍上保持恒定平均功率(輸入或輸出)，控制器16響應(yīng)于AC電源4的RMS電壓和/或轉(zhuǎn)子速度的變化而調(diào)整提前時(shí)段和超出時(shí)段。

提前查找表因此存儲(chǔ)針對(duì)多個(gè)轉(zhuǎn)子速度和多個(gè)電壓中的每一個(gè)的提前時(shí)段T_ADV0控制器16還包括超出偏移查找表，所述超出偏移查找表存儲(chǔ)針對(duì)多個(gè)轉(zhuǎn)子速度和多個(gè)電壓中的每一個(gè)的超出偏移值T_0VR_0FFSET。每一個(gè)查找表因此是二維的，并通過(guò)轉(zhuǎn)子速度和電壓索引。如下更詳細(xì)所述，控制器16采樣DC_SM00TH信號(hào)以獲得AC電源4的RMS電壓的測(cè)量值，其隨后被控制器16使用以索引每一個(gè)查找表。正如提前時(shí)段，控制器16響應(yīng)于Z_CR0SS信號(hào)的邊沿更新超出偏移值。特別地，控制器16從超出偏移查找表中選擇對(duì)應(yīng)于轉(zhuǎn)子速度和AC電源4的RMS電壓的超出偏移值T_0VR_0FFSET。超出偏移因此僅當(dāng)AC電源4的電壓跨過(guò)零時(shí)被更新，且在AC電源4的每一個(gè)半周期上保持恒定。響應(yīng)于HALL信號(hào)的每一個(gè)邊沿，控制器16從超出正弦查找表中選擇對(duì)應(yīng)于自AC電源4的之前過(guò)零起已經(jīng)逝去的時(shí)間段t的超出正弦值T_0VR_SINE。控制器16隨后將超出偏移值T_0VR_0FFSET和超出正弦值T_0VR_SINE相加，以獲得超出時(shí)段T_0VR。提前時(shí)段1'_八0￥和超出時(shí)段T_0VR可以因此定義為:T_ADV=T_ADV_TABLE [速度，電壓]T_0VR=T_0FFSET_TABLE [速度，電壓]+T_OVR_SINE_TABLE [t]提前時(shí)段和超出時(shí)段因此響應(yīng)于轉(zhuǎn)子速度和AC電源4的RMS電壓的變化而被調(diào)整，以便確保實(shí)現(xiàn)恒定平均功率(輸入或輸出)。還可以響應(yīng)于轉(zhuǎn)子速度和/或RMS電壓來(lái)調(diào)整超出振幅T_OVR_AMP。例如，控制器16可存儲(chǔ)超出振幅查找表，所述超出振幅查找表存儲(chǔ)針對(duì)多個(gè)轉(zhuǎn)子速度和/或電壓中的每一個(gè)的超出振幅值T_OVR_AMP?？刂破?6會(huì)隨后響應(yīng)于Z_CROSS信號(hào)的每一個(gè)邊沿而更新超出振幅值。通過(guò)將超出振幅值T_OVR_AMP與從正弦查找表獲得的值相乘會(huì)隨后獲得超出正弦值T_OVR_SINE。然而，兩個(gè)數(shù)值的相乘增加了控制器16執(zhí)行的指令的數(shù)量。另外，會(huì)需要具有較高位分辨度的控制器16，以便處理乘法。因而，為了相對(duì)較簡(jiǎn)單和廉價(jià)的微控制器可以用于控制器16，不調(diào)整超出振幅。但是，一旦證明有必要或期望這樣做，超出振幅也可以被調(diào)整。恒定平均功率在由SPEED_CP_MIN和SPEED_CP_MAX界定的速度范圍上和在由V_CP_MIN和V_CP_MAX界定的電壓范圍上被保持。超出這些范圍，控制器16不試圖保持恒定平均功率。這么做的原因可改變，取決于電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)I的特點(diǎn)。例如，在低的電壓下，可能不能在電動(dòng)機(jī)2的每一個(gè)電半周期上將足夠電流驅(qū)動(dòng)至相繞組7中以便保持恒定平均功率。替換地，電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)I的效率可在低于V_CP_MIN的電壓下顯著地急下降，或在該電壓以下保持恒定平均功率可導(dǎo)致過(guò)多電流諧波。在恒定平均功率在具體速度范圍和電壓范圍上被保持的同時(shí)，電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)I仍能夠在超出這些范圍的速度和電壓下有效地操作。電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)I因此具有由SPEED_MIN和SPEED_MAX限定的速度范圍和由V_MIN和V_MAX限定的操作電壓范圍。提前查找表和超出偏移查找表存儲(chǔ)覆蓋電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)I的全操作速度和電壓范圍的值。然而，僅在SPEED_CP_MIN和SPEED_CP_MAX之間的速度下和V_CP_MIN和V_CP_MAX之間的電壓下實(shí)現(xiàn)恒定平均功率。電壓和溫度測(cè)量控制器16的外圍設(shè)備19包括具有多個(gè)通道的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)。ADC的第一通道聯(lián)接至DC_SM00TH信號(hào)的輸入引腳，ADC的第二通道聯(lián)接至TEMP信號(hào)的輸入引腳。為了測(cè)量AC電源的RMS電壓，處理器17選擇ADC的第一通道并使用ADC采樣DC_SMOOTH信號(hào)。R6、C2電路的時(shí)間常數(shù)足夠長(zhǎng)，以使得DC_SM00TH信號(hào)在AC電源4的每一個(gè)半周期上表現(xiàn)較恒定。DC_SM00TH信號(hào)因此提供AC電源4的峰值電壓的測(cè)量值。由于峰電壓與RMS電壓直接成比例，DC_SM00TH還提供RMS電壓的測(cè)量值。盡管DC_SM00TH信號(hào)在AC電源4的每一個(gè)半周期上較恒定，但信號(hào)仍具有由逆變器10的轉(zhuǎn)換引起的小程度的高頻波動(dòng)。因而，為了補(bǔ)償該波動(dòng)，處理器17在AC電源4的每一個(gè)周期上采樣DC_SM00TH信號(hào)許多次。處理器17采取采樣的平均值，以便獲得AC電源4的RMS電壓的測(cè)量值。為了測(cè)量溫度，處理器17選擇ADC的第二通道并使用ADC采樣TEMP信號(hào)。再次，處理器17采樣TEMP信號(hào)許多次并確定平均值，以便獲得溫度的測(cè)量值。通過(guò)采取多次采樣的平均，控制器16沒(méi)有無(wú)意地對(duì)TEMP信號(hào)中的寄生噪音或電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)I內(nèi)的瞬時(shí)溫度變化起反應(yīng)。當(dāng)在相對(duì)較高轉(zhuǎn)子速度下操作時(shí)，ADC選擇通道和采樣相關(guān)輸入信號(hào)所需要的時(shí)間可能延遲其他例程的執(zhí)行。如下更詳述的，任何延遲都可能不利地影響電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)I的性能。因而，當(dāng)采樣DC_SM00TH或TEMP時(shí)，采樣過(guò)程被分為三個(gè)不同步驟，每一個(gè)步驟響應(yīng)于HALL信號(hào)的邊沿被相繼執(zhí)行。響應(yīng)于HALL信號(hào)的第一邊沿,處理器17選擇ADC的合適通道。響應(yīng)于第二邊沿，處理器17啟動(dòng)ADC。響應(yīng)于第三邊沿，處理器17讀取ADC的輸出寄存器。處理器17讀取的輸出因此表示被選擇的輸入信號(hào)(即，DC_SMOOTH或TEMP)的單個(gè)樣本。處理器17讀取的樣本隨后被存儲(chǔ)到存儲(chǔ)裝置18。該三步驟過(guò)程隨后被重復(fù)，以獲得輸入信號(hào)的進(jìn)一步樣本，所述樣本隨后被加至已經(jīng)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)裝置18中的值。存儲(chǔ)在存儲(chǔ)裝置18中的值因此對(duì)應(yīng)于處理器17讀取的各個(gè)樣本的和。三步驟過(guò)程被重復(fù)預(yù)定次數(shù)。處理器17隨后以該預(yù)定次數(shù)除存儲(chǔ)在存儲(chǔ)裝置18中的值，以獲得輸入信號(hào)的平均測(cè)量值。通過(guò)將采樣過(guò)程分為三個(gè)不同步驟，采樣輸入信號(hào)所需的時(shí)間分散為跨電動(dòng)機(jī)2的三個(gè)電半周期。因而，在電動(dòng)機(jī)2的每一個(gè)電半周期期間控制器16采樣輸入信號(hào)花費(fèi)的時(shí)間顯著減少，并因此事件沖突的可能性減少。控制器16同時(shí)采樣DC_SM00TH和TEMP信號(hào)。如圖7中所示，控制器16對(duì)DC_SMOOTH信號(hào)執(zhí)行該三步驟過(guò)程，以獲得AC電源4的RMS電壓的單個(gè)樣本?？刂破?6隨后對(duì)TEMP信號(hào)執(zhí)行該三步驟過(guò)程，以獲得溫度的單個(gè)樣本。交替采樣DC_SM00TH和TEMP的該過(guò)程隨后被重復(fù)預(yù)定次數(shù)。存儲(chǔ)裝置18因此存儲(chǔ)與AC電源4的RMS電壓的樣本的和對(duì)應(yīng)的第一值和與溫度的樣本的和對(duì)應(yīng)的第二值。不是同時(shí)采樣DC_SM00TH和TEMP信號(hào)，控制器16可以相繼地采樣兩個(gè)輸入信號(hào)。特別地，控制器16可先采樣DC_SM00TH信號(hào)預(yù)定次數(shù)，隨后采樣TEMP信號(hào)預(yù)定次數(shù)。通過(guò)相繼地而不是同時(shí)地采樣兩個(gè)輸入信號(hào)，ADC的通道針對(duì)每一組樣本僅變化一次。因此，選擇通道的步驟可以從除了正好第一樣本之外的所有樣本去掉。兩步驟過(guò)程(S卩，開始ADC和讀取ADC)于是可以用于采樣除了正好第一樣本之外的所有樣本。因而，較大數(shù)量的樣本可以在特定時(shí)間段上被采集。然而，相繼采樣兩個(gè)輸入信號(hào)的缺點(diǎn)是，對(duì)于每一個(gè)信號(hào)，存在一時(shí)段，在該時(shí)段期間信號(hào)不被測(cè)量?？刂破?6僅具有一個(gè)ADC，所述ADC需要用于采樣兩個(gè)輸入信號(hào)，即，DC_SM00TH和TEMP。正是由于該原因，采樣過(guò)程包括選擇ADC通道的步驟。如果溫度傳感器15從控制系統(tǒng)3省略，AC電源4的RMS電壓可被采樣，而不需要通道選擇。替換地，如果控制器16的外圍設(shè)備包括附加ADC，則每一個(gè)輸入信號(hào)可以被專門的ADC采樣，且因此選擇通道的步驟也可被省略。但是，在兩種情況下，采樣過(guò)程繼續(xù)被分為兩個(gè)步驟，使得采樣輸入信號(hào)所需的時(shí)間分散為跨電動(dòng)機(jī)2的兩個(gè)電半周期。在圖7所示的特定實(shí)施例中，采樣過(guò)程的每一個(gè)步驟響應(yīng)于HALL信號(hào)的相繼邊沿而被執(zhí)行。這于是具有優(yōu)勢(shì):每一個(gè)樣本被較快地獲得，即，在HALL信號(hào)的三個(gè)邊沿之后。但是，不是必須響應(yīng)于HALL信號(hào)的相繼邊沿執(zhí)行每一個(gè)步驟。例如，采樣過(guò)程的每一個(gè)步驟可響應(yīng)于HALL信號(hào)的每?jī)蓚€(gè)或三個(gè)邊沿被執(zhí)行。盡管這于是需要較長(zhǎng)時(shí)間段以獲得每一個(gè)采樣，控制器16可以使用不處理ADC的時(shí)間來(lái)執(zhí)行其他例程。不是將各個(gè)樣本的平均值用作輸入信號(hào)的測(cè)量值，控制器16可替換地使用樣本的和。替換地，控制器16可將樣本的峰值用作輸入信號(hào)的測(cè)量值。例如，在從ADC的輸出寄存器讀取樣本之后，處理器17可將樣本與存儲(chǔ)在存儲(chǔ)裝置18中的值進(jìn)行比較。如果樣本大于存儲(chǔ)在存儲(chǔ)裝置18中的值，處理器17用樣本的值重寫該值。比較和重寫的步驟隨后針對(duì)預(yù)定數(shù)量樣本中的每一個(gè)重復(fù)。在已經(jīng)采集了所有樣本之后，存儲(chǔ)在存儲(chǔ)裝置18中的值代表樣本的峰值。當(dāng)測(cè)量峰值時(shí)，代表AC電源4的電壓的輸入信號(hào)不是必須是平滑的，只要采樣跨過(guò)AC電源4的至少一個(gè)半周期。因而，平滑化電容器C2可以被省略，或電容值可顯著降低以便減少控制系統(tǒng)3的尺寸和/或成本。
除了當(dāng)在速度下操作時(shí)測(cè)量溫度和AC電源4的電壓，控制器16還測(cè)量初始加電期間的電壓和溫度。進(jìn)行該初始檢查，以便確保電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)I內(nèi)的溫度和AC電源4的RMS電壓處于安全操作限制內(nèi)。在該初始階段，控制器16在采樣輸入信號(hào)中花費(fèi)的時(shí)間不關(guān)鍵。因而，在初始加電期間，控制器16采樣電壓和溫度，而沒(méi)有將過(guò)程分為三個(gè)步驟。杳找表控制器16的存儲(chǔ)裝置18存儲(chǔ)多個(gè)查找表，每一個(gè)具有特定速度和/或電壓分辨度。每一個(gè)查找表的分辨度不需要與其他查找表的分辨度相同，并可以跨查找表改變。例如，提前查找表可以在相對(duì)較低速度下每IOkrpm存儲(chǔ)提前時(shí)段，其逐漸增加至在相對(duì)較高速度下的lkrpm。在多轉(zhuǎn)換模式和單轉(zhuǎn)換模式下均采用提前換向。在單轉(zhuǎn)換模式下，提前時(shí)段響應(yīng)于轉(zhuǎn)子速度和AC電源4的RMS電壓兩者的變化而被調(diào)整，以便保持恒定平均功率。在多轉(zhuǎn)換模式下，不必響應(yīng)于電壓的變化而調(diào)整提前時(shí)段。因而，為了最小化需要存儲(chǔ)提前查找表的存儲(chǔ)器的量，存儲(chǔ)裝置18存儲(chǔ)兩個(gè)提前查找表:一維查找表，其通過(guò)在低于SPEED_SINGLE的速度下操作時(shí)的轉(zhuǎn)子速度索引；和二維查找表，其通過(guò)處于SPEED_SINGLE或SPEED_SINGLE以上的速度下的轉(zhuǎn)子速度和電壓索引。不是存儲(chǔ)絕對(duì)值，每一個(gè)查找表可存儲(chǔ)差值。控制器16隨后存儲(chǔ)基準(zhǔn)值，差值被應(yīng)用于該基準(zhǔn)值。因而，當(dāng)更新特定參數(shù)時(shí)，控制器16索引相關(guān)查找表以選擇差值，并將該差值應(yīng)用至基準(zhǔn)值以獲得參數(shù)。因此，例如，控制器16可以采用針對(duì)轉(zhuǎn)子速度85krpm、90krpm和95krpm的47 μ s、50 μ s和52 μ s的提前時(shí)段?？刂破?6可隨后將50 μ s作為基準(zhǔn)值存儲(chǔ)。提前查找表會(huì)隨后存儲(chǔ)-2 μ s、0 μ S、和1μ s用于三個(gè)速度中的每一個(gè)。存儲(chǔ)差值通常需要比絕對(duì)值更少的存儲(chǔ)器。因此，查找表可以被更有效地存儲(chǔ)。用于查找表的較高分辨度可隨后針對(duì)給定的存儲(chǔ)器的量被實(shí)現(xiàn)。替換地或此外地，可以使用具有較小存儲(chǔ)容量的較廉價(jià)控制器。因此，在更一般的意義上，每一個(gè)查找表可以說(shuō)是存儲(chǔ)控制值(例如，絕對(duì)值或差值)，所述控制值被控制器16使用以確定相關(guān)參數(shù)，例如，提前時(shí)段、超出偏移等。為了減少控制器16執(zhí)行的指令的數(shù)量，控制器16僅更新相關(guān)操作模式所需的那些參數(shù)。例如，當(dāng)以同步換向模式操作時(shí)，控制器16沒(méi)有選擇或更新提前時(shí)段的需要。類似地，當(dāng)以單轉(zhuǎn)換模式操作時(shí)，控制器16沒(méi)有選擇或更新續(xù)流時(shí)段的需要。作為僅更新特定操作模式所需的那些參數(shù)的結(jié)果，當(dāng)轉(zhuǎn)子到達(dá)SPEED_SINGLE時(shí)，控制器16沒(méi)有立即從多轉(zhuǎn)換模式變化至單轉(zhuǎn)換模式。如果控制器16要立即從多轉(zhuǎn)換變化值單轉(zhuǎn)換模式，控制器16將不知道自AC電源4的電壓的之前過(guò)零起已經(jīng)逝去了多長(zhǎng)時(shí)間段。因此，控制器16將不知道使用什么超出時(shí)段。因而，當(dāng)轉(zhuǎn)子速度達(dá)到SPEED_SINGLE時(shí)，控制器16等待，直到Z_CROSS信號(hào)的下一邊沿，然后從多轉(zhuǎn)換模式變化至單轉(zhuǎn)換模式。隨著電動(dòng)機(jī)2從靜止加速，霍爾時(shí)段的長(zhǎng)度減少。因而，如果參數(shù)(例如，續(xù)流時(shí)段)在HALL信號(hào)的每第η個(gè)邊沿被更新，則每一次更新之間的間隔會(huì)逐漸減少。每一個(gè)參數(shù)會(huì)于是在低速下以較低的頻率被更新，而在高速下以較高頻率被更新。通過(guò)響應(yīng)于AC電源4的電壓的過(guò)零而更新每一個(gè)參數(shù)，每一個(gè)參數(shù)以規(guī)則間隔被更新，而不論速度如何。如果在以單轉(zhuǎn)換模式下操作的同時(shí)，參數(shù)在HALL信號(hào)的每第η個(gè)邊沿上被更新，參數(shù)會(huì)在AC電源4的周期內(nèi)的不同點(diǎn)處更新。這繼而可潛在地增加從AC電源4得到的電流波形的諧波含量。另外，當(dāng)電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)I以恒定平均速度操作時(shí)，由于DC鏈電壓的正弦增加和減少，轉(zhuǎn)子5的即時(shí)速度仍在AC電源4的每一個(gè)半周期上改變。如果參數(shù)在HALL信號(hào)的每第η個(gè)邊沿上被更新，可選擇不同的參數(shù)值，而不管電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)I的平均速度還未變化的事實(shí)。再次，這可以引起從AC電源4得到的電流波形內(nèi)的增加的諧波。通過(guò)響應(yīng)于AC電源4的過(guò)零而更新每一個(gè)參數(shù)，AC電源4的周期中的相同基準(zhǔn)點(diǎn)被使用。因而，實(shí)現(xiàn)了更穩(wěn)定的電流波形。此外，通過(guò)在AC電源4的每半周期僅更新一次參數(shù)，控制器16執(zhí)行的指令被保持相對(duì)較簡(jiǎn)單，且因此可以使用更簡(jiǎn)單和更廉價(jià)的微控制器。當(dāng)然，如果非常期望，可以通過(guò)在Z_CROSS信號(hào)的每第η個(gè)邊沿上更新而以較低頻率更新各個(gè)參數(shù)。電動(dòng)機(jī)操作現(xiàn)在將描述在電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)I從靜止加速至運(yùn)行速度時(shí)電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)I的操作。如可從圖8中看到的，控制器16具有六個(gè)操作模式:初始化，靜止，低速加速，高速加速，運(yùn)行，和故障。在各個(gè)操作模式內(nèi)，控制器16通過(guò)使用以下四個(gè)參數(shù)中的一個(gè)或多個(gè)來(lái)控制電動(dòng)機(jī)2:續(xù)流時(shí)段、提前時(shí)段、超出時(shí)段、和超時(shí)時(shí)段。初始化模式在加電時(shí)，控制器16使得外圍設(shè)備19運(yùn)行并采樣DC_SM00TH信號(hào)和TEMP信號(hào)，以便獲得電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)I內(nèi)的溫度和AC電源4的RMS電壓的測(cè)量值。如果RMS電壓小于欠電壓閾值V_MIN，或大于過(guò)電壓閾值V_MAX，則控制器16將‘欠電壓’或‘過(guò)電壓’錯(cuò)誤寫到存儲(chǔ)裝置18并進(jìn)入故障模式。類似地，如果溫度小于欠溫度閾值TEMP_MIN，或大于過(guò)溫度閾值TEMP_MAX，則控制器16將‘欠溫度’或‘過(guò)溫度’錯(cuò)誤寫到存儲(chǔ)裝置18并進(jìn)入故障模式。如果RMS電壓和溫度處于操作閾值內(nèi)，控制器16確定轉(zhuǎn)子5的速度是否超過(guò)靜止閾值SPEED_STATIONARY。如上所述，電動(dòng)機(jī)5的速度從HALL信號(hào)的兩個(gè)相繼邊沿之間的間隔，即霍爾時(shí)段，獲得。如果控制器16沒(méi)有檢測(cè)到與SPEED_STATIONARY對(duì)應(yīng)的時(shí)間段內(nèi)的HALL信號(hào)的兩個(gè)邊沿，控制器16進(jìn)入靜止模式。否則，控制器16進(jìn)入低速加速模式。靜止模式(ω<SPEED_STATIONARY)控制器16反向驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)2持續(xù)預(yù)定的反向驅(qū)動(dòng)時(shí)間T_RD。為了當(dāng)前描述的目的，將假設(shè)響應(yīng)于當(dāng)HALL信號(hào)邏輯上低時(shí)將相繞組7從左至右驅(qū)動(dòng)以及當(dāng)HALL信號(hào)邏輯上高時(shí)將相繞組7從右至左驅(qū)動(dòng)而向前驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)2。因此，響應(yīng)于當(dāng)HALL信號(hào)邏輯上低時(shí)將相繞組從右至左驅(qū)動(dòng)以及當(dāng)HALL信號(hào)邏輯上高時(shí)將相繞組7從左至右驅(qū)動(dòng)而反向驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)2,如圖9中詳示。暫時(shí)地反向驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)2應(yīng)致使轉(zhuǎn)子5或向前進(jìn)方向旋轉(zhuǎn)或采用相對(duì)于定子6的特定角位置。轉(zhuǎn)子5是否向前旋轉(zhuǎn)或與定子6對(duì)齊將取決于轉(zhuǎn)子5的開始位置。轉(zhuǎn)子5因此或向前進(jìn)方向運(yùn)動(dòng)，或處于準(zhǔn)備好沿前進(jìn)方向加速的位置。在暫時(shí)地反向驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)2之后，控制器16使相繞組7換向，以便向前驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)2。向前驅(qū)動(dòng)應(yīng)致使轉(zhuǎn)子5沿前進(jìn)方向旋轉(zhuǎn)。如果轉(zhuǎn)子5如預(yù)期地旋轉(zhuǎn)，HALL信號(hào)的邊沿應(yīng)發(fā)生在預(yù)定時(shí)間T_FD內(nèi)。如果沒(méi)有邊沿在預(yù)定時(shí)間T_FD內(nèi)被檢測(cè)到，控制器將‘啟動(dòng)失敗’錯(cuò)誤寫到儲(chǔ)存裝置18并進(jìn)入故障模式。否則，控制器16響應(yīng)于HALL信號(hào)的邊沿而使相繞組7換向，以便繼續(xù)向前驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)2。HALL信號(hào)的第二邊沿應(yīng)隨后發(fā)生在與SPEED_STATIONARY對(duì)應(yīng)的時(shí)間段內(nèi)。如果第二邊沿在預(yù)定時(shí)間內(nèi)被檢測(cè)到，則控制器16進(jìn)入低速加速模式。否則，控制器將‘啟動(dòng)失敗’錯(cuò)誤寫到儲(chǔ)存裝置18并進(jìn)入故障模式。低諫加諫樽式(SPEEDSTATIONARY ^ ω〈SPEED ADV)當(dāng)在低速加速模式下操作時(shí)，控制器16在同步換向多轉(zhuǎn)換模式下驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)2。圖10示出在幾個(gè)霍爾時(shí)段上HALL信號(hào)、控制信號(hào)、和相電流的波形。響應(yīng)于HALL信號(hào)的每一個(gè)邊沿，控制器16立即使相繞組7換向(B卩，通過(guò)反轉(zhuǎn)DIRl和DIR2，和通過(guò)設(shè)定FREEWHEEL#)?？刂破?6隨后基于霍爾時(shí)段TJiALL來(lái)確定轉(zhuǎn)子5的速度?？刂破?6隨后檢驗(yàn)過(guò)零標(biāo)記，該標(biāo)記響應(yīng)于Z_CR0SS信號(hào)的邊沿而被設(shè)定。如果標(biāo)記被設(shè)定以及轉(zhuǎn)子5的速度大于或等于SPEED_ADV，控制器16進(jìn)入高速加速模式。在另一方面，如果過(guò)零標(biāo)記被設(shè)定但轉(zhuǎn)子速度小于SPEED_ADV，控制器16更新續(xù)流時(shí)段T_FW和超時(shí)時(shí)段Τ_Τ0并清除過(guò)零標(biāo)記。續(xù)流和超時(shí)時(shí)段通過(guò)使用轉(zhuǎn)子速度索引續(xù)流和超時(shí)查找表而被更新。在檢驗(yàn)過(guò)零標(biāo)記之后，且如果有必要更新續(xù)流和超時(shí)時(shí)段，控制器16執(zhí)行用于采樣DC_SM00TH和TEMP信號(hào)的三個(gè)步驟中的一個(gè)。如果已經(jīng)采集了預(yù)定數(shù)量的樣本，控制器16確定樣本的平均值，以獲得AC電壓4的RMS電壓或電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)I內(nèi)的溫度的測(cè)量值。如果RMS電壓小于V_MIN或大于V_MAX，或如果溫度小于TEMP_MIN或大于TEMP_MAX，控制器16將對(duì)應(yīng)的錯(cuò)誤寫到存儲(chǔ)裝置18并進(jìn)入故障模式。在換向之后，控制器16繼續(xù)激勵(lì)相繞組7，直到過(guò)流事件發(fā)生或超時(shí)時(shí)段Τ_Τ0終止。響應(yīng)于這兩個(gè)事件的任一個(gè)，控制器16使相繞組7續(xù)流(S卩，通過(guò)清除FREEHWEEL#)持續(xù)續(xù)流時(shí)段T_FW。在續(xù)流時(shí)段結(jié)束時(shí)，如果相繞組7中的電流超過(guò)過(guò)流閾值，控制器16再次使相繞組7續(xù)流持續(xù)續(xù)流時(shí)段T_FW。否則，在續(xù)流時(shí)段結(jié)束時(shí)，控制器16恢復(fù)相繞組7的激勵(lì)(即，通過(guò)設(shè)定FREEWHEEL#)?？刂破?6因此使相繞組7換向與HALL信號(hào)的邊沿同步，并響應(yīng)于Z_CR0SS信號(hào)的邊沿更新續(xù)流時(shí)段和超時(shí)時(shí) 段?？刂破?6在同步換向多轉(zhuǎn)換模式下驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)2，直到轉(zhuǎn)子5的速度達(dá)到SPEED_ADV的時(shí)候位置。在達(dá)到SPEED_ADV時(shí)，控制器16響應(yīng)于Z_CR0SS信號(hào)的下一邊沿進(jìn)入高速加速模式。高速加速模式(SPEED_ADV( ω <SPEED_SINGLE)當(dāng)在高速加速模式下操作時(shí)，控制器16在提前換向多轉(zhuǎn)換模式下驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)2。圖11示出在幾個(gè)霍爾時(shí)段上HALL信號(hào)、控制信號(hào)、和相電流的波形。響應(yīng)于HALL信號(hào)的每一個(gè)邊沿，控制器16基于霍爾時(shí)段T_HALL來(lái)確定轉(zhuǎn)子5的速度?？刂破?6隨后檢驗(yàn)過(guò)零標(biāo)記，其響應(yīng)于Z_CR0SS信號(hào)的邊沿而被設(shè)定。如果標(biāo)記被設(shè)定以及轉(zhuǎn)子5的速度大于或等于SPEED_SINGLE，控制器16進(jìn)入運(yùn)行模式。在另一方面，如果過(guò)零標(biāo)記被設(shè)定以及轉(zhuǎn)子速度小于SPEED_SINGLE，控制器16更新提前時(shí)段T_ADV、續(xù)流時(shí)段T_FW和超時(shí)時(shí)段Τ_Τ0并清除過(guò)零標(biāo)記。提前、續(xù)流和超時(shí)時(shí)段通過(guò)使用轉(zhuǎn)子速度索引對(duì)應(yīng)的查找表而被更新。在檢驗(yàn)過(guò)零標(biāo)記之后，且如果有必要更新提前、續(xù)流和超時(shí)時(shí)段，控制器16通過(guò)從霍爾時(shí)段TJiALL減去提前時(shí)段T_ADV來(lái)計(jì)算換向時(shí)段T_C0M?？刂破?6隨后將換向時(shí)段1'_0)11加載到計(jì)時(shí)器。在計(jì)算換向時(shí)段之后，控制器16執(zhí)行用于采樣DC_SM00TH和TEMP信號(hào)的三個(gè)步驟中的一個(gè)。如果已經(jīng)采集了預(yù)定數(shù)量的樣本，控制器16確定樣本的平均值，以獲得AC電壓4的RMS電壓或電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)I內(nèi)的溫度的測(cè)量值。如果RMS電壓小于V_MIN或大于V_MAX,或如果溫度小于TEMP_MIN或大于TEMP_MAX，控制器16將對(duì)應(yīng)的錯(cuò)誤寫到存儲(chǔ)裝置18并進(jìn)入故障模式?？刂破?6接著在計(jì)時(shí)器已經(jīng)計(jì)入換向時(shí)段T_C0M之后使相繞組7換向(B卩，通過(guò)反轉(zhuǎn)DIRl和DIR2，和通過(guò)設(shè)定FREEWHEEL#)。因此，控制器16在HALL信號(hào)的下一邊沿之前以提前時(shí)段T_ADV使相繞組7換向。在換向之后，控制器16激勵(lì)相繞組7，直到過(guò)流事件發(fā)生或超時(shí)時(shí)段Τ_Τ0終止。響應(yīng)于這兩個(gè)事件中的任一個(gè)，控制器16使相繞組7續(xù)流(即，通過(guò)清除FREEHWEEL#)持續(xù)續(xù)流時(shí)段T_FW。在續(xù)流時(shí)段結(jié)束時(shí)，如果相繞組7中的電流超過(guò)過(guò)流閾值，控制器16再次使相繞組7續(xù)流持續(xù)續(xù)流時(shí)段T_FW。否則，在續(xù)流時(shí)段結(jié)束時(shí)，控制器16恢復(fù)相繞組7的激勵(lì)(即，通過(guò)設(shè)定FREEWHEEL#)?？刂破?6因此在HALL信號(hào)的邊沿之前使相繞組7換向，并響應(yīng)于Z_CR0SS信號(hào)的邊沿更新提前時(shí)段、續(xù)流時(shí)段和超時(shí)時(shí)段。控制器16在提前換向多轉(zhuǎn)換模式下驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)2，直到轉(zhuǎn)子5的速度達(dá)到SPEED_SINGLE的時(shí)候?yàn)橹?。在達(dá)到SPEED_SINGLE時(shí)，控制器16響應(yīng)于Z_CR0SS信號(hào)的下一邊沿進(jìn)入運(yùn)行模式。運(yùn)行模式(SPEED_SINGLE( ω )當(dāng)在運(yùn)行模式下操作時(shí)，控制器16在提前換向單轉(zhuǎn)換模式下驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)2。圖12示出在幾個(gè)霍爾時(shí)段上HALL信號(hào)、控制信號(hào)、和相電流的波形。響應(yīng)于HALL信號(hào)的每一個(gè)邊沿，控制器16基于霍爾時(shí)段TJiALL來(lái)確定轉(zhuǎn)子5的速度。期望轉(zhuǎn)子5的速度保持在由SPEED_MIN和SPEED_MAX界定的速度范圍內(nèi)。但是，控制器16將允許該范圍外的瞬時(shí)速度。因而，如果轉(zhuǎn)子5的速度掉落在SPEED_MIN以下持續(xù)比T_US長(zhǎng)的時(shí)間段，控制器16將‘欠速度’錯(cuò)誤寫到存儲(chǔ)裝置18并進(jìn)入故障模式。類似地，如果轉(zhuǎn)子5的速度超過(guò)SPEED_MAX持續(xù)比T_0S長(zhǎng)的時(shí)間段，控制器16將‘過(guò)速度’錯(cuò)誤寫到存儲(chǔ)裝置18并進(jìn)入故障模式。但是，一旦轉(zhuǎn)子5的速度超過(guò)SPEED_TRIP，控制器16立即將‘速度脫扣’錯(cuò)誤寫到存儲(chǔ)裝置18并進(jìn)入故障模式。在超過(guò)SPEED_TRIP的速度下，機(jī)械和/或電故障的可能性顯著增加?？刂破?6隨后檢驗(yàn)過(guò)零標(biāo)記，其響應(yīng)于Z_CR0SS信號(hào)的邊沿而被設(shè)定。如果過(guò)零標(biāo)記被設(shè)定，控制器16更新提前時(shí)段T_ADV和超出偏移值T_0VR_0FFSET。通過(guò)使用轉(zhuǎn)子速度和AC電源4的測(cè)得的RMS電壓索引相關(guān)查找表更新每一個(gè)值。在更新提前時(shí)段和超出偏移值后，控制器16清除過(guò)零標(biāo)記，并開始過(guò)零計(jì)時(shí)器。在檢驗(yàn)過(guò)零標(biāo)記之后，且如果有必要更新提前時(shí)段和超出偏移值，控制器16通過(guò)從霍爾時(shí)段TJiALL減去提前時(shí)段T_ADV來(lái)計(jì)算換向時(shí)段T_C0M?？刂破?6隨后將換向時(shí)段1'_0)11加載到計(jì)時(shí)器。在確定換向時(shí)段之后，控制器16使用過(guò)零計(jì)時(shí)器存儲(chǔ)的時(shí)間t索引超出正弦查找表，以選擇超出正弦值T_0VR_SINE?？刂破?6隨后將超出偏移值T_0VR_OFFSET和超出正弦值T_0VR_SINE相加，以獲得超出時(shí)段T_0VR。在確定換向和超出時(shí)段之后，控制器16執(zhí)行用于采樣DC_SM00TH和TEMP信號(hào)的三個(gè)步驟中的一個(gè)。如果已經(jīng)采集了預(yù)定數(shù)量的樣本，控制器16確定樣本的平均值，以獲得AC電壓4的RMS電壓或電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)I內(nèi)的溫度的測(cè)量值。如果RMS電壓小于V_MIN或大于V_MAX，或如果溫度小于T_MIN或大于T_MAX，控制器16將對(duì)應(yīng)的錯(cuò)誤寫到存儲(chǔ)裝置18并進(jìn)入故障模式。
控制器16接著在計(jì)時(shí)器已經(jīng)計(jì)入換向時(shí)段T_C0M之后使相繞組7換向(B卩，通過(guò)反轉(zhuǎn)DIRl和DIR2，和通過(guò)設(shè)定FREEWHEEL#)。因此，控制器16在HALL信號(hào)的下一邊沿之前以提前時(shí)段T_ADV使相繞組7換向。在換向之后，控制器16激勵(lì)相繞組7，直到過(guò)流事件發(fā)生。響應(yīng)于過(guò)流事件，控制器16繼續(xù)激勵(lì)相繞組7持續(xù)超出時(shí)段T_0VR。在超出時(shí)段已經(jīng)逝去之后，控制器16使相繞組7續(xù)流(B卩，通過(guò)清除FREEHWEEL#)。續(xù)流隨后無(wú)限期地繼續(xù)，直到控制器16下一次使相繞組7換向的時(shí)候?yàn)橹?。控制?6因此在HALL信號(hào)的每一個(gè)邊沿之前使相繞組7換向，響應(yīng)于HALL信號(hào)的每一個(gè)邊沿更新超出時(shí)段，以及響應(yīng)于Z_CROSS信號(hào)的每一個(gè)邊沿更新提前時(shí)段和超出偏移值。當(dāng)在運(yùn)行模式下操作時(shí)，由轉(zhuǎn)子5在相繞組7中感生的反EMF的大小具有足夠大小，使得相繞組7中的電流不能上升至過(guò)高水平，即使在沒(méi)有過(guò)流事件的情況下也是如此。因此，當(dāng)在運(yùn)行模式下運(yùn)行時(shí)，控制器16不采用超時(shí)時(shí)段。這隨后減少了控制器16執(zhí)行的指令的數(shù)量?？刂破?6在由SPEED_MIN和SPEED_MAX界定的操作速度范圍上驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)2，該速度響應(yīng)于負(fù)載的變化而改變。在該速度范圍內(nèi)，控制器16選擇確保恒定平均功率在SPEED_CP_MIN和SPEED_CP_MAX之間實(shí)現(xiàn)的控制值。因而，恒定平均功率針對(duì)不同負(fù)載實(shí)現(xiàn)。控制器16還在由V_MIN和V_MAX界定的電壓范圍上驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)2。在該電壓范圍內(nèi)，控制器16選擇確保恒定平均功率在V_CP_MIN和V_CP_MAX之間實(shí)現(xiàn)的控制值。因而，實(shí)現(xiàn)了相同的功率和性能，而不論AC電源4的電壓的變化。故障樽式控制器16響應(yīng)于錯(cuò)誤進(jìn)入故障模式，意圖阻止或限制對(duì)電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)I的損害?？刂破?6因此通過(guò)在進(jìn)入故障模式時(shí)清除DIRl和DIR2而停用電動(dòng)機(jī)2。控制器16可以要求至電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)I的電力在電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)I可被重新使用前被關(guān)掉。替換地，控制器16可阻止電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)I的任何進(jìn)一步使用；這可取決于已經(jīng)發(fā)生的故障的類型。益處對(duì)于由AC電源驅(qū)動(dòng)的常規(guī)永磁體電動(dòng)機(jī)，相繞組中感生的反EMF使得難于準(zhǔn)確地控制從AC電源得到的電流的量。因此，從AC電源得到的電流的波形將通常具有高諧波含量，導(dǎo)致較差的功率因數(shù)。為了解決該問(wèn)題，常規(guī)永磁體電動(dòng)機(jī)一般包括有源功率因數(shù)校正(PFC)電路。有源PFC電路輸出規(guī)則DC電壓，用于在激勵(lì)相繞組中使用，同時(shí)確保從AC電源得到的電流基本上正弦。因此，可以獲得相對(duì)較高的功率因數(shù)。但是，有源PFC電路的包括增加電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的成本。另外，PFC電路需要高電容值DC鏈電容器，以便由PFC電路采樣的DC鏈電壓穩(wěn)定。沒(méi)有穩(wěn)定的DC鏈電壓，PFC電路會(huì)估計(jì)不正確的電流命令水平，導(dǎo)致較差的電流諧波。但是，高電容值DC鏈電容器實(shí)體上較大并且昂貴。通過(guò)本發(fā)明的電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)1，控制器16采用與DC鏈電壓直接成比例的過(guò)流閾值和跨過(guò)AC電源4的每一個(gè)半周期改變的超出時(shí)段。最終結(jié)果是，在電動(dòng)機(jī)2的每一個(gè)電半周期期間，針對(duì)跨過(guò)AC電源4的每一個(gè)半周期改變的傳導(dǎo)時(shí)段，控制器16激勵(lì)相繞組7。特別地，傳導(dǎo)時(shí)段的長(zhǎng)度基本上在AC電源4的每一個(gè)半周期上以半正弦曲線改變。因此，從AC電源4得到的電流的波形接近正弦曲線的波形。因此實(shí)現(xiàn)了相對(duì)較高的功率因數(shù)和低諧波含量，而不需要PFC電路或高電容值鏈電容器。圖13示出可通過(guò)本發(fā)明的電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)I實(shí)現(xiàn)的電流波形。電流波形覆疊有完美的正弦曲線，用于比較的目的。通過(guò)采用跨過(guò)AC電源4的每一個(gè)半周期改變的傳導(dǎo)時(shí)段，電流波形可被實(shí)現(xiàn)為，對(duì)于該電流波形，低階諧波的振幅相對(duì)較小。在圖13的電流波形中可看到的高頻波動(dòng)由逆變器轉(zhuǎn)換引起。針對(duì)不具有諧波含量的電流波形實(shí)現(xiàn)了單位功率因數(shù)。隨著諧波含量增加，功率因數(shù)降低。本發(fā)明的電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)I因此能夠?qū)崿F(xiàn)相對(duì)較高的功率因數(shù)。實(shí)際上，通過(guò)本發(fā)明的電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)至少0.95的功率因數(shù)。因此，電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)I能夠針對(duì)給定的峰值電流實(shí)現(xiàn)相對(duì)較高的平均輸入功率。相反地，具有相對(duì)較大的低階諧波的電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)將遭受較差的功率因數(shù)之累。因此，針對(duì)相同峰值電流實(shí)現(xiàn)了較低平均輸入功率。為了補(bǔ)救這種情況，可以增加峰值電流的水平。但是，隨著峰值電流增加，系統(tǒng)的效率由于增加的功率損失而降低。另外，過(guò)高峰值電流可以損害逆變器的開關(guān)和/或使轉(zhuǎn)子退磁。許多國(guó)家具有規(guī)定，所述規(guī)定對(duì)可從市電電源得到的電流諧波的大小加以嚴(yán)格限制，例如，IEC61000-3-2。通過(guò)利用適當(dāng)?shù)奶崆皶r(shí)段、超出偏移、和超出振幅的值，電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)I能夠跨電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)I的整個(gè)全操作速度和電壓范圍符合諧波標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)際上，圖13的電流波形，盡管不是完美正弦，還是符合IEC61000-3-2中列出的諧波標(biāo)準(zhǔn)。與常規(guī)電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)相比，本發(fā)明的電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)I實(shí)現(xiàn)具有相對(duì)較小的低階諧波的電流波形，而不需要有源PFC電路或高電容值鏈電容器?？刂葡到y(tǒng)3的鏈電容器Cl僅被用于平滑化由于逆變器轉(zhuǎn)換造成的相對(duì)較高頻率的波動(dòng)。不需要鏈電容器Cl來(lái)平滑化處于基本頻率下的DC鏈電壓。這樣，可以使用鏈電容器，其導(dǎo)致在基本頻率下的50%或更多的DC鏈電壓中的波動(dòng)，即，Vr= (Vmax-Vmin) /Vmax彡0.5。控制器16仍確保，即使在該水平的波動(dòng)下，低階諧波被保持為相對(duì)較小，且因此好的功率因數(shù)可以在相對(duì)較高的平均輸入功率下實(shí)現(xiàn)。實(shí)際上，圖13的電流波形在100%的電壓波動(dòng)下實(shí)現(xiàn)。由于鏈電容器Cl僅被需要用于過(guò)濾高頻轉(zhuǎn)換波動(dòng)，可以使用相對(duì)較低電容值的鏈電容器，因此顯著減少電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)I的成本和尺寸。由于可通過(guò)電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)I實(shí)現(xiàn)的相對(duì)較高的功率因數(shù),相對(duì)較高的平均輸入功率可被實(shí)現(xiàn)，而不管DC鏈電壓的波動(dòng)?？蓪?shí)現(xiàn)的平均輸入功率將自然地取決于AC電源4的RMS電壓。但是，針對(duì)100V的RMS電壓，超過(guò)1000W的恒定平均輸入功率可實(shí)現(xiàn)，而不論DC鏈電壓的波動(dòng)。因而，當(dāng)與市電電源一起使用時(shí)，電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)I能夠?qū)崿F(xiàn)至少1000W的恒定平均輸入功率。通過(guò)選擇提前時(shí)段T_ADV、超出偏移T_0VR_0FFSET和超出振幅T_0VR_AMP的適當(dāng)?shù)闹?，期望的平均輸入或輸出功率可以被?shí)現(xiàn)用于電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)I。此外，合適的值可以被選擇為使得電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)I在每一個(gè)操作點(diǎn)(即，速度和電壓)的效率被優(yōu)化用于期望的輸入或輸出功率。這就是說(shuō)，T_ADV、T_0VR_0FFSET和T_0VR_AMP的各組值可以導(dǎo)致相同的期望平均輸入或輸出功率。但是，從這些各組值中，提供最好效率的單個(gè)組可以被選擇。提前時(shí)段、超出偏移和超出振幅中的一個(gè)或多個(gè)可以響應(yīng)于轉(zhuǎn)子速度和/或AC電源4的RMS電壓的改變而被調(diào)整，使得針對(duì)平均輸入或輸出功率的特定分布在速度范圍和/或電壓范圍上被獲得。特別地，通過(guò)響應(yīng)于轉(zhuǎn)子速度和/或RMS電壓的改變而調(diào)整至少提前時(shí)段和超出偏移，可以實(shí)現(xiàn)相同的平均輸入或輸出功率。針對(duì)單個(gè)電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，合適的值可以被選擇為使得平均功率(輸入或輸出)的改變?cè)诳邕^(guò)至少IOkrpm的速度范圍和/或跨過(guò)至少IOV的電壓范圍上不超過(guò)± 1%。但是，如果在多個(gè)大批量生產(chǎn)的電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)中使用相同的值，針對(duì)每一個(gè)電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的平均功率的改變由于部件和制造公差而增加。但是，合適的值可以被選擇為使得平均功率的改變針對(duì)大量生產(chǎn)的電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)在前述速度和電壓范圍上不超過(guò)±5%。還可以在相對(duì)較高的速度下實(shí)現(xiàn)恒定平均功率(即，在±5%內(nèi))。特別地，恒定平均功率可以在具有大于60krpm最小值和大于80krpm的最大值的速度范圍上被實(shí)現(xiàn)。實(shí)際上,恒定平均功率可以在超過(guò)IOOkrpm的速度下被實(shí)現(xiàn)。除了在速度和/或電壓范圍上實(shí)現(xiàn)恒定平均功率之外，合適的值可以被選擇為使得至少80%的效率在該速度和/或電壓范圍上被保持。本發(fā)明因此提供高功率電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)1，其能夠符合現(xiàn)有的諧波標(biāo)準(zhǔn)，而不需要有源PFC電路或高電容值鏈電容器。此外，電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)I能夠在轉(zhuǎn)子速度和RMS電壓的范圍上實(shí)現(xiàn)較高效率(即，至少80%)以及恒定平均功率(即，在±5%內(nèi))。事件沖突控制器16響應(yīng)于不同事件執(zhí)行不同軟件例程。例如，控制器16響應(yīng)于HALL信號(hào)的邊沿而執(zhí)行特定例程?？刂破?6響應(yīng)于過(guò)流事件等而執(zhí)行不同例程。相對(duì)較簡(jiǎn)單的微控制器通常包括單線程處理器。因而，當(dāng)處理器響應(yīng)于特定事件而執(zhí)行例程時(shí)，處理器不能響應(yīng)其他事件，直到其已經(jīng)完成執(zhí)行該例程的時(shí)候。因而，當(dāng)兩個(gè)事件沖突時(shí)，其中一個(gè)事件例程的執(zhí)行將被延遲。當(dāng)在相對(duì)較低轉(zhuǎn)子速度下操作時(shí)，與總霍爾時(shí)段相比較，對(duì)特定例程的執(zhí)行的任何延遲將相對(duì)較小。因而，延遲不大可能不利地影響電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)I的性能。而且，期望在低于SPEED_SINGLE的速度下花費(fèi)的時(shí)間相對(duì)較短，且因此事件沖突可對(duì)電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)I性能的任何影響在這些速度下不視為是關(guān)鍵的。但是，在處于SPEED_SINGLE或在SPEED_SINGLE以上的速度下，例程的執(zhí)行的任何延遲可不利地影響電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)I的性能。特別地，延遲可影響輸入功率、輸出功率、效率和電流諧波中的一個(gè)或多個(gè)。例如，當(dāng)在單轉(zhuǎn)換模式下操作時(shí)，控制器16響應(yīng)于HALL信號(hào)的每一個(gè)邊沿而計(jì)算換向時(shí)段T_C0M和超出時(shí)段T_0VR。如果在該時(shí)間期間過(guò)流事件發(fā)生，則過(guò)流例程不會(huì)被執(zhí)行，直到控制器16已經(jīng)完成執(zhí)行霍爾例程的時(shí)候?yàn)橹埂Ｒ虼?，比理想期望的更多的電流?huì)被驅(qū)動(dòng)至相繞組7中。替換地，如果在控制器16正在執(zhí)行過(guò)流例程的同時(shí)HALL信號(hào)的邊沿要發(fā)生，霍爾例程的執(zhí)行會(huì)被延遲。由于霍爾例程用于計(jì)算相繞組7被換向所處于的時(shí)間，霍爾例程的執(zhí)行中的任何延遲將具有減少提前時(shí)段的作用。在這些示例的每一個(gè)中，由于較小的過(guò)流閾值，沖突可能在AC電源4的電壓的過(guò)零附近發(fā)生。因而，不管被驅(qū)動(dòng)到相繞組7中的電流的量未被良好控制的事實(shí)，在功率和效率上的凈作用不大可能是顯著的。但是，在電流諧波上的凈作用可以是顯著的?？梢圆捎酶鳒y(cè)量值，以便最小化事件沖突的風(fēng)險(xiǎn)。特別地，沖突的風(fēng)險(xiǎn)可以通過(guò)簡(jiǎn)化每一個(gè)例程的指令以使得執(zhí)行每一個(gè)例程的所需的時(shí)間保持得相對(duì)較短而被減少。為了該原因，控制器16使用存儲(chǔ)控制值(為時(shí)間段形式)的查找表。通過(guò)使用存儲(chǔ)時(shí)間段的查找表，控制器16進(jìn)行的數(shù)學(xué)計(jì)算可以被保持為相對(duì)較簡(jiǎn)單。特別地，數(shù)學(xué)計(jì)算可被限于簡(jiǎn)單的加(例如，當(dāng)計(jì)算超出時(shí)段時(shí))和減(例如，當(dāng)計(jì)算換向時(shí)段時(shí))。但是，不管這些測(cè)量值，事件沖突可在相對(duì)較高的速度下在相對(duì)簡(jiǎn)單的處理器中發(fā)生。事件沖突可以通過(guò)具有更快或多核處理器而被解決。但是，兩種選擇均增加控制器16的成本。相應(yīng)地，現(xiàn)在將描述用于在單轉(zhuǎn)換模式下驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)2的兩種替換方案。兩種方案均減少在電動(dòng)機(jī)2的每一個(gè)電半周期期間發(fā)生的事件的數(shù)量，且因此減少事件沖突的可能性。在描述兩種替換方案之前，針對(duì)上述方案首先進(jìn)行考慮的是在電動(dòng)機(jī)2的每一個(gè)電半周期期間發(fā)生的事件。為了清楚的目的，上述用于單轉(zhuǎn)換模式的控制方案會(huì)在下文中稱為“過(guò)流單轉(zhuǎn)換模式”。用于單轉(zhuǎn)換模式的兩個(gè)替換控制方案將稱為“無(wú)限續(xù)流單轉(zhuǎn)換模式”和“有限續(xù)流單轉(zhuǎn)換模式”。過(guò)流單轉(zhuǎn)換模式事件處理的共同方法是通過(guò)中斷的使用。響應(yīng)于中斷，控制器16中斷主代碼的執(zhí)行并通過(guò)執(zhí)行中斷服務(wù)例程(ISR)來(lái)服務(wù)中斷。當(dāng)在過(guò)流單轉(zhuǎn)換模式下操作時(shí)，控制器16采用以下四個(gè)中斷霍爾、過(guò)流、續(xù)流和換向。圖14示出當(dāng)在過(guò)流單轉(zhuǎn)換模式下操作時(shí)HALL信號(hào)、控制信號(hào)和相電流的波形，以及控制器16采用的中斷。霍爾中斷響應(yīng)于HALL信號(hào)的邊沿而產(chǎn)生。在服務(wù)霍爾中斷中，控制器16隨后首先檢驗(yàn)過(guò)零標(biāo)記，所述過(guò)零標(biāo)記響應(yīng)于Z_CR0SS信號(hào)的邊沿而被設(shè)定。如果過(guò)零標(biāo)記被設(shè)定，控制器16更新提前時(shí)段和超出偏移值，并清除過(guò)零標(biāo)記。Z_CR0SS信號(hào)因此用于設(shè)定標(biāo)記而不是產(chǎn)生中斷。這于是最小化中斷的總數(shù)，以及因此最小化中斷沖突的可能性。在檢驗(yàn)過(guò)零標(biāo)記之后，控制器16計(jì)算換向時(shí)段T_C0M和超出時(shí)段T_0VR?？刂破?6隨后將換向時(shí)段加載到第一計(jì)時(shí)器Timerl中。最后，控制器16執(zhí)行用于采樣DC_SM00TH和TEMP信號(hào)的三個(gè)步驟中的一個(gè)。過(guò)流中斷響應(yīng)于由電流調(diào)節(jié)器22輸出的邏輯上低的過(guò)流信號(hào)而產(chǎn)生。在服務(wù)過(guò)流中斷中，控制器16將超出時(shí)段T_0VR加載到第二計(jì)時(shí)器Timer2。當(dāng)超出時(shí)段已經(jīng)逝去時(shí)，續(xù)流中斷由第二計(jì)時(shí)器產(chǎn)生。在服務(wù)續(xù)流中斷時(shí)，控制器16使相繞組7續(xù)流。當(dāng)換向時(shí)段已經(jīng)逝去時(shí)，換向中斷由第一計(jì)時(shí)器產(chǎn)生。在服務(wù)換向中斷時(shí)，控制器16使相繞組7換向。由于過(guò)流ISR負(fù)責(zé)用超出時(shí)段加載第二計(jì)時(shí)器，過(guò)流和續(xù)流中斷不可能沖突。此夕卜，通過(guò)確保提前時(shí)段比執(zhí)行換向ISR所需的時(shí)間更長(zhǎng)，可以避免霍爾和換向中斷的沖突。但是，仍有四個(gè)可能的中斷沖突，即霍爾和過(guò)流、霍爾和續(xù)流、換向和過(guò)流，以及換向和續(xù)流。無(wú)限續(xù)流單轉(zhuǎn)換模式當(dāng)在無(wú)限續(xù)流單轉(zhuǎn)換模式下操作時(shí)，過(guò)流中斷被停用，即，控制器16忽視由電流調(diào)節(jié)器22輸出的過(guò)流信號(hào)。響應(yīng)于HALL信號(hào)的邊沿，除了換向時(shí)段T_C0M，控制器16還計(jì)算傳導(dǎo)時(shí)段T_CD?？刂破?6在HALL信號(hào)的邊沿之后的時(shí)間T_C0M處使相繞組7換向。在換向之后，控制器16激勵(lì)相繞組7持續(xù)傳導(dǎo)時(shí)段T_CD，在此之后，控制器16使相繞組7續(xù)流。傳導(dǎo)時(shí)段類似于在過(guò)流單轉(zhuǎn)換模式下采用的超出時(shí)段。特別地，傳導(dǎo)時(shí)段包括偏移值和正弦值。但是，與超出時(shí)段不同，傳導(dǎo)時(shí)段的波形包括相對(duì)于AC電源4的電壓周期的相移。 在過(guò)流單轉(zhuǎn)換模式下，控制器16初始地激勵(lì)相繞組7，直到相繞組7中的電流達(dá)到過(guò)流閾值。之后，控制器16激勵(lì)相繞組7持續(xù)超出時(shí)段T_0VR。相繞組7被激勵(lì)的總傳導(dǎo)時(shí)段因此是初始激勵(lì)時(shí)段和超出時(shí)段的和。相繞組7中的電流通過(guò)監(jiān)測(cè)跨過(guò)每一個(gè)分流電阻器R1、R2的電壓而被感測(cè)。更具體地，跨過(guò)每一個(gè)分流電阻器Rl、R2的電壓作為電流感測(cè)信號(hào)，I_SENSE_1和I_SENSE_2，被輸出至控制器16。如圖2中所示，每一個(gè)電流感測(cè)信號(hào)被RC濾波器R8、C3和R9、C4過(guò)濾，其用于去除高頻噪聲。RC濾波器的時(shí)間常數(shù)引入了相繞組7中測(cè)得的電流和實(shí)際電流之間的時(shí)間延遲。凈結(jié)果是，傳導(dǎo)時(shí)段的波形相對(duì)于AC電源4的周期相移。該相移有助于減少低階電流諧波的大小。在無(wú)限續(xù)流單轉(zhuǎn)換模式下，停用過(guò)流中斷。RC濾波器R8、C3和R9、C4因此不影響傳導(dǎo)時(shí)段的波形。相應(yīng)地，為了復(fù)制存在于過(guò)流單轉(zhuǎn)換模式下的相移，傳導(dǎo)時(shí)段的波形包括相對(duì)于AC電源4的周期的相移。傳導(dǎo)時(shí)段1~_00因此由以下方程定義:T_CD=T_CD_OFFSET+T_CD_AMP*abs{sin(Θ+A_CD_PHASE)}其中T_CD_0FFSET 是偏移值，以及 T_CD_AMP*abs {sin ( Θ +A_CD_PHASE)}是具有由T_CD_AMP定義的振幅的被整流正弦波。Θ是AC電源4的電壓周期中的角，以及A_CD_PHASE是相角。角Θ和傳導(dǎo)相角A_CD_PHASE均可以被表不為時(shí)間間隔:Θ (deg) =t (sec) *f (Hz) *360 (deg)A_CD_PHASE(deg)=T_CD_PHASE(sec)*f(Hz)*360(deg)因而，傳導(dǎo)時(shí)段可以被定義為:T_CD=T_CD_0FFSET+T_CD_AMP*abs{sin ({t+T_CD_PHASE}*f*360deg)}更簡(jiǎn)單地，傳導(dǎo)時(shí)段T_CD可以被視為:T_CD=T_CD_OFFSET+T_CD_SINE其中T_CD_0FFSET是獨(dú)立于時(shí)間的傳導(dǎo)偏移值，以及T_CD_SINE是取決于時(shí)間的傳導(dǎo)正弦值。T_CD_SINE由控制器16作為傳導(dǎo)正弦查找表存儲(chǔ)，所述查找表包括針對(duì)多個(gè)時(shí)間的每一個(gè)的傳導(dǎo)正弦值T_CD_SINE。在過(guò)流單轉(zhuǎn)換模式下，控制器16響應(yīng)于轉(zhuǎn)子速度和AC電源4的電壓的變化而調(diào)整提前時(shí)段和超出偏移值，以便保持恒定的平均功率。同樣地，在無(wú)限續(xù)流單轉(zhuǎn)換模式下，控制器16響應(yīng)于轉(zhuǎn)子速度和電壓的變化而調(diào)整提前時(shí)段T_ADV和傳導(dǎo)偏移值T_CD_OFFSET,以便保持恒定的平均功率?？刂破?6因此存儲(chǔ)提前查找表和傳導(dǎo)偏移查找表，其每一個(gè)被轉(zhuǎn)子速度和電壓索引:T_ADV=T_ADV_TABLE [速度，電壓]T_CD_OFFSET=T_CD_OFFSET_TABLE [速度，電壓]在過(guò)流單轉(zhuǎn)換模式下，控制器16初始地激勵(lì)相繞組7，直到相繞組7中的電流達(dá)到過(guò)流閾值。過(guò)流閾值與DC鏈電壓成比例，且因此該初始激勵(lì)時(shí)段的長(zhǎng)度對(duì)AC電源4的電壓的變化敏感。初始激勵(lì)時(shí)段的長(zhǎng)度還對(duì)由轉(zhuǎn)子5在相繞組7中感生的反EMF的大小的變化敏感。因而，初始激勵(lì)時(shí)段對(duì)轉(zhuǎn)子速度和AC電源4的電壓兩者均敏感。由于對(duì)每一個(gè)電流感測(cè)信號(hào)起作用的RC濾波器，該初始激勵(lì)時(shí)段將相延遲引入傳導(dǎo)時(shí)段的波形，這有助于減少低階電流諧波的大小。在無(wú)限續(xù)流單轉(zhuǎn)換模式中，相延遲通過(guò)使傳導(dǎo)時(shí)段的波形相對(duì)于AC電源4的電壓波形相移而被復(fù)制。由于相延遲對(duì)轉(zhuǎn)子速度和AC電源4的電壓敏感，控制器16響應(yīng)于轉(zhuǎn)子速度和電壓的變化而調(diào)整傳導(dǎo)時(shí)段波形的相位?？刂破?6因此包括傳導(dǎo)相移查找表，所述傳導(dǎo)相移查找表存儲(chǔ)針對(duì)多個(gè)轉(zhuǎn)子速度和多個(gè)電壓中的每一個(gè)的相移值T_CD_PHASE_SHIFT。傳導(dǎo)時(shí)段可以因此被定義為T_CD=T_CD_OFFSET_TABLE [速度，電壓]+T_CD_SINE_TABLE [t+T_CD_PHASE_SHIFT [速度，電壓]]提前時(shí)段T_ADV、傳導(dǎo)偏移值T_CD_0FFSET、和傳導(dǎo)相移值T_CD_PHASE_SHIFT每一個(gè)響應(yīng)于Z_CR0SS信號(hào)的邊沿而被更新。所述值因此僅當(dāng)AC電源4的電壓跨過(guò)零時(shí)被更新，且在AC電源4的每一個(gè)半周期上保持恒定。響應(yīng)于HALL信號(hào)的邊沿，控制器16確定自Z_CR0SS信號(hào)的最近邊沿起已經(jīng)逝去的時(shí)間段t。控制器16隨后使用逝去的時(shí)間t和傳導(dǎo)相移值T_CD_PHASE_SHIFT的和來(lái)索引傳導(dǎo)正弦查找表，以便選擇傳導(dǎo)正弦值T_CD_SINE?？刂破?6隨后將傳導(dǎo)偏移值T_CD_OFFSET和傳導(dǎo)正弦值T_CD_SINE相加，以獲得傳導(dǎo)時(shí)段T_CD。當(dāng)在無(wú)限續(xù)流單轉(zhuǎn)換模式下操作時(shí)，控制器16采用三個(gè)中斷霍爾、續(xù)流和換向。圖15示出當(dāng)在無(wú)限續(xù)流單轉(zhuǎn)換模式下操作時(shí)，HALL信號(hào)、控制信號(hào)和相電流的波形，以及控制器16采用的中斷?；魻栔袛囗憫?yīng)于HALL信號(hào)的邊沿而產(chǎn)生。在服務(wù)霍爾中斷中，控制器16隨后檢驗(yàn)過(guò)零標(biāo)記，所述過(guò)零標(biāo)記響應(yīng)于Z_CR0SS信號(hào)的邊沿而被設(shè)定。如果過(guò)零標(biāo)記被設(shè)定，控制器16更新提前時(shí)段、傳導(dǎo)偏移值和傳導(dǎo)相移值，并清除過(guò)零標(biāo)記。在檢驗(yàn)過(guò)零標(biāo)記之后，控制器16計(jì)算換向時(shí)段T_C0M和傳導(dǎo)時(shí)段T_CD。控制器16隨后將換向時(shí)段加載到第一計(jì)時(shí)器Timerl中。最后，控制器16執(zhí)行用于采樣DC_SM00TH和TEMP信號(hào)的三個(gè)步驟中的一個(gè)。當(dāng)換向時(shí)段已經(jīng)逝去時(shí)，換向中斷由第一計(jì)時(shí)器產(chǎn)生。在服務(wù)換向中斷中，控制器16使相繞組7換向，并將傳導(dǎo)時(shí)段加載到第二計(jì)時(shí)器Timer2中。當(dāng)傳導(dǎo)時(shí)段已經(jīng)逝去時(shí)，續(xù)流中斷由第二計(jì)時(shí)器產(chǎn)生。在服務(wù)續(xù)流中斷時(shí)，控制器16使相繞組7續(xù)流。與過(guò)流單轉(zhuǎn)換模式相比較，控制器16采用少一個(gè)中斷。此外，由于換向ISR負(fù)責(zé)用傳導(dǎo)時(shí)段加載第二計(jì)時(shí)器，換向和續(xù)流中斷不可能沖突。因而，中斷沖突的風(fēng)險(xiǎn)被顯著地減少。通過(guò)確保提前時(shí)段大于服務(wù)換向中斷所需的時(shí)間(T_C0M_ISR)且小于霍爾時(shí)段減去服務(wù)霍爾中斷所需的時(shí)間(T_HALL_ISR)，可避免霍爾和換向中斷的沖突，SP，T_C0M_ISR<T_ADV<T_HALL-T_HALL_ISR但是，續(xù)流中斷仍可能與霍爾中斷沖突。然而，如現(xiàn)在將描述的，控制器16可以配置為使得續(xù)流在傳導(dǎo)時(shí)段結(jié)束時(shí)開始，而不需要產(chǎn)生中斷。具有能夠在輸出比較模式下操作的計(jì)時(shí)器的微控制器是已知的。在輸出比較模式下，比較器將計(jì)時(shí)器的計(jì)數(shù)寄存器與輸出比較寄存器進(jìn)行比較。當(dāng)兩個(gè)寄存器的值對(duì)應(yīng)時(shí)，比較器產(chǎn)生中斷或設(shè)定/清除/切換微控制器的輸出引腳。比較器承擔(dān)的特定動(dòng)作通常借助寄存器位而設(shè)定。在一個(gè)實(shí)施例中，輸出比較模式被控制器16利用以在不產(chǎn)生中斷的情況下清除FREEWHEEL#信號(hào)。如圖16中所示，控制器16的外圍設(shè)備包括兩個(gè)計(jì)時(shí)器30、31和比較器模塊32。存儲(chǔ)裝置18包括用于每一個(gè)計(jì)時(shí)器30、31的計(jì)時(shí)器寄存器33、34和比較寄存器35。第一計(jì)時(shí)器30用于對(duì)換向時(shí)段T_COM計(jì)時(shí)，第二計(jì)時(shí)器31用于對(duì)傳導(dǎo)時(shí)段T_CD計(jì)時(shí)。第二計(jì)時(shí)器31配置為在輸出比較模式下操作。因而，當(dāng)服務(wù)由第一計(jì)時(shí)器30產(chǎn)生的換向中斷時(shí)，控制器16使相繞組7換向，將傳導(dǎo)時(shí)段加載到比較寄存器35中，并重新設(shè)定第二計(jì)時(shí)器31。比較器模塊32隨后比較第二計(jì)時(shí)器寄存器34和比較寄存器35。當(dāng)兩個(gè)寄存器34、35對(duì)應(yīng)時(shí)(其當(dāng)傳導(dǎo)時(shí)段已經(jīng)逝去時(shí)發(fā)生)，比較器模塊32重新設(shè)定SR鎖存器36，其繼而清除控制器16的輸出引腳21。該輸出引腳21隨后被控制器16使用，用于FREEWHEEL#信號(hào)。相應(yīng)地，當(dāng)傳導(dǎo)時(shí)段逝去時(shí)，F(xiàn)REEWHEEL#被清除，而中斷不產(chǎn)生。由于輸出引腳被栓鎖，F(xiàn)REEWHEEL#繼續(xù)被清除，直到當(dāng)控制器16服務(wù)換向中斷時(shí)設(shè)定鎖存器36的時(shí)候?yàn)橹??？刂破?6因此能夠使用僅兩個(gè)中斷，即霍爾和換向，而在無(wú)限續(xù)流單轉(zhuǎn)換模式下操作。然而，如上所述，可以通過(guò)確保提前時(shí)段被保持在特定限制內(nèi)而避免霍爾和換向中斷的沖突。因而，可以完全避免中斷沖突。取決于用于控制器16的微控制器的類型，可能不能使用輸出比較模式對(duì)傳導(dǎo)時(shí)段計(jì)時(shí)并清除用于FREEWHEEL#的輸出引腳。例如，微控制器可能不具有能夠在輸出比較模式下操作的任何計(jì)時(shí)器。替換地，微控制器可以具有8位計(jì)時(shí)器和16位計(jì)時(shí)器，但僅16位計(jì)時(shí)器能夠在輸出比較模式下操作。然而，由于換向時(shí)段通常比傳導(dǎo)時(shí)段長(zhǎng)，可能必須使用16位計(jì)時(shí)器用于換向時(shí)段。在輸出比較模式不可用于清除FREEWHEEL#的這些實(shí)例中，PWM模塊可以替代地用于清除FREEWHEEL#，而不依靠中斷，如現(xiàn)在將描述的。圖17示出一替換實(shí)施例，其中控制器16的外圍設(shè)備19包括兩個(gè)計(jì)時(shí)器30、31和PWM模塊37。存儲(chǔ)裝置18包括用于每一個(gè)計(jì)時(shí)器30、31的計(jì)時(shí)器寄存器33、34，工作周期(duty-cycle)寄存器38和時(shí)段寄存器39。第一計(jì)時(shí)器30同樣用于對(duì)換向時(shí)段T_C0M計(jì)時(shí)。然而，第二計(jì)時(shí)器31用作PWM模塊37的時(shí)鐘信號(hào)。PWM模塊37包括一對(duì)比較器40、41和SR鎖存器42。第一比較器40比較第二計(jì)時(shí)器寄存器34和工作周期寄存器38。當(dāng)兩個(gè)寄存器34、38的值對(duì)應(yīng)時(shí)，第一比較器40重新設(shè)定SR鎖存器42，所述SR鎖存器36繼而清除控制器16的輸出引腳21。第二比較器41比較第二計(jì)時(shí)器寄存器34和時(shí)段寄存器39。當(dāng)這兩個(gè)寄存器34、39的值對(duì)應(yīng)時(shí)，兩件事發(fā)生。第一，第二比較器41設(shè)定SR鎖存器42，所述SR鎖存器42繼而設(shè)定輸出引腳21。第二，第二計(jì)時(shí)器31被重新設(shè)定。因此，控制器16的輸出引腳21當(dāng)?shù)诙?jì)時(shí)器寄存器34和工作周期寄存器38對(duì)應(yīng)時(shí)被清除，且當(dāng)?shù)诙?jì)時(shí)器寄存器34和時(shí)段寄存器39對(duì)應(yīng)時(shí)被設(shè)定。由PWM模塊37切換的輸出引腳21被控制器16使用，用于FREEHWEEL#信號(hào)。當(dāng)服務(wù)換向中斷時(shí)，控制器16使相繞組7換向，將傳導(dǎo)時(shí)段加載到工作周期寄存器38中，并用與時(shí)段寄存器39的值相同的值加載第二計(jì)時(shí)器寄存器34。響應(yīng)地，PWM模塊37設(shè)定FREEHWEEL#,以及第二計(jì)時(shí)器寄存器34被重新設(shè)定。第二計(jì)時(shí)器31隨后使第二計(jì)時(shí)器寄存器34增量，直到第二計(jì)時(shí)器寄存器34和工作周期寄存器38對(duì)應(yīng)的時(shí)候?yàn)橹?。?dāng)兩個(gè)寄存器34、38對(duì)應(yīng)時(shí)(其當(dāng)傳導(dǎo)時(shí)段已經(jīng)逝去時(shí)發(fā)生)，PWM模塊37清除FREEWHEEL#。相繞組7因此續(xù)流，而不需要中斷。如果時(shí)段寄存器39被設(shè)定得太低，第二計(jì)時(shí)器寄存器34和時(shí)段寄存器39可以在續(xù)流時(shí)段期間對(duì)應(yīng)。這會(huì)隨后致使FREEWHEEL#信號(hào)被過(guò)早地設(shè)定。相應(yīng)地，為了續(xù)流不在換向之前結(jié)束，時(shí)段寄存器39存儲(chǔ)最大可能值(例如，8位時(shí)段寄存器存儲(chǔ)OxFF)。
在每一個(gè)以上實(shí)施例中，比較器將第二計(jì)時(shí)器寄存器的值與存儲(chǔ)在比較寄存器中的值進(jìn)行比較。當(dāng)?shù)诙?jì)時(shí)器寄存器和比較寄存器對(duì)應(yīng)時(shí)，比較器清除用于FREEWHEEL#的輸出引腳。在第一實(shí)施例中，比較器形成比較器模塊32的一部分，而在第二實(shí)施例中，比較器形成PWM模塊37的一部分。然而，可以使用控制器16的任何比較器，只要該比較器能夠響應(yīng)于計(jì)時(shí)器寄存器和比較寄存器的比較而(直接地或通過(guò)相關(guān)硬件)控制控制器16的輸出引腳。有限續(xù)流單轉(zhuǎn)換模式如同無(wú)限續(xù)流單轉(zhuǎn)換模式，當(dāng)在有限續(xù)流單轉(zhuǎn)換模式下操作時(shí)，過(guò)流中斷被停用。響應(yīng)于HALL信號(hào)的邊沿，除了換向時(shí)段T_C0M，控制器16還計(jì)算驅(qū)走(drive-off )時(shí)段T_DOFF?？刂破?6激勵(lì)相繞組7持續(xù)驅(qū)走時(shí)段T_D0FF，在此之后，控制器16使相繞組7續(xù)流。續(xù)流隨后繼續(xù)，直到控制器16使相繞組7換向?yàn)橹?。?qū)走時(shí)段類似于在無(wú)限續(xù)流單轉(zhuǎn)換模式下采用的傳導(dǎo)時(shí)段。特別的，驅(qū)走時(shí)段T_DOFF由以下方程定義:T_D0FF=T_D0FF_0FFSET+T_D0FF_AMP*abs{sin(Θ+A_D0FF_PHASE)}其中T_D0FF_0FFSET 是偏移值，以及 T_D0FF_AMP*abs {sin ( Θ +A_D0FF_PHASE)}是具有由T_D0FF_AMP定義的振幅的被整流正弦波。Θ是AC電源4的電壓周期中的角，以及A_D0FF_PHASE 是相角。角Θ和驅(qū)走相角A_D0FF_PHASE均可以被表示為時(shí)間間隔:Θ (deg) =t (sec) *f (Hz) *360 (deg)A_D0FF_PHASE(deg)=T_D0FF_PHASE(sec)*f(Hz)*360(deg)因而，驅(qū)走時(shí)段可以被定義為:T_D0FF=T_D0FF_0FFSET+T_D0FF_AMP*abs{sin ({t+T_0VR_PHASE}*f*360deg)}更簡(jiǎn)單地，驅(qū)走時(shí)段T_D0FF可以被視為: T_D0FF=T_D0FF_0FFSET+T_D0FF_SINE其中T_D0FF_0FFSET是獨(dú)立于時(shí)間的驅(qū)走偏移值，以及T_D0FF_SINE是取決于時(shí)間的驅(qū)走正弦值。驅(qū)走時(shí)段T_D0FF以與以上描述的用于傳導(dǎo)時(shí)段T_CD相同的方式被控制器16存儲(chǔ)和更新。特別地，控制器16存儲(chǔ)通過(guò)時(shí)間索引的驅(qū)走正弦查找表，以及驅(qū)走偏移查找表和驅(qū)走相移查找表(其每一個(gè)通過(guò)轉(zhuǎn)子速度和AC電源4的電壓索引)。驅(qū)走時(shí)段可以因此被定義為:T_D0FF=T_D0FF_0FFSET_TABLE [速度，電壓]+T_DOFF_SINE_TABLE [t+T_DOFF_PHASE_SHIFT [速度，電壓]]當(dāng)在有限續(xù)流單轉(zhuǎn)換模式下操作時(shí)，控制器16采用三個(gè)中斷:霍爾、續(xù)流和換向。圖18示出當(dāng)在有限續(xù)流單轉(zhuǎn)換模式下操作時(shí)HALL信號(hào)、控制信號(hào)和相電流的波形，以及控制器16采用的中斷。霍爾中斷響應(yīng)于HALL信號(hào)的邊沿而產(chǎn)生。在服務(wù)霍爾中斷中，控制器16檢驗(yàn)過(guò)零標(biāo)記，所述過(guò)零標(biāo)記響應(yīng)于Z_CR0SS信號(hào)的邊沿而被設(shè)定。如果過(guò)零標(biāo)記被設(shè)定，控制器16更新提前時(shí)段、驅(qū)走偏移值和驅(qū)走相移值，并清除過(guò)零標(biāo)記。在檢驗(yàn)過(guò)零標(biāo)記之后，控制器16計(jì)算換向時(shí)段T_COM和驅(qū)走時(shí)段T_DOFF?？刂破?6隨后將換向時(shí)段加載到第一計(jì)時(shí)器Timerl中，以及將驅(qū)走時(shí)段加載到第二計(jì)時(shí)器Timer2中。最后，控制器16執(zhí)行用于采樣DC_SMOOTH和TEMP信號(hào)的三個(gè)步驟中的一個(gè)。當(dāng)驅(qū)走時(shí)段已經(jīng)逝去時(shí)，續(xù)流中斷由第二計(jì)時(shí)器產(chǎn)生。在服務(wù)續(xù)流中斷時(shí)，控制器16使相繞組7續(xù)流。當(dāng)換向時(shí)段已經(jīng)逝去時(shí)，換向中斷由第一計(jì)時(shí)器產(chǎn)生。在服務(wù)換向中斷時(shí)，控制器16使相繞組7換向。因而，如同無(wú)限續(xù)流單轉(zhuǎn)換模式，控制器16僅采用三個(gè)中斷。這與在過(guò)流單轉(zhuǎn)換模式中使用的四個(gè)中斷成對(duì)比。此外，通過(guò)確保提前時(shí)段大于服務(wù)換向中斷所需的時(shí)間，可以避免霍爾和換向中斷的沖突。如上針對(duì)無(wú)限續(xù)流單轉(zhuǎn)換模式所述的，控制器16可以配置為使得續(xù)流在驅(qū)走時(shí)段結(jié)束時(shí)開始，而不需要產(chǎn)生中斷。例如，第二計(jì)時(shí)器可以配置為在輸出比較模式下操作，使得用于FREEWHEEL#的輸出引腳在驅(qū)走時(shí)段逝去時(shí)被清除。替換地，控制器16可以包括PWM模塊，其用于切換用于FREEWHEEL#的輸出引腳。例如，當(dāng)服務(wù)霍爾中斷時(shí)，控制器16可將換向時(shí)段加載到第一計(jì)時(shí)器中，將驅(qū)走時(shí)段加載到工作周期寄存器中，和重新設(shè)定(reset)第二計(jì)時(shí)器。當(dāng)接下來(lái)服務(wù)換向中斷時(shí)，控制器16隨后使相繞組7換向并用時(shí)段寄存器的值加載第二計(jì)時(shí)器的計(jì)數(shù)寄存器。控制器16可因此配置為使用僅兩個(gè)中斷，即霍爾和換向，在有限續(xù)流單轉(zhuǎn)換模式下操作。然而，如已注意到的，通過(guò)確保提前時(shí)段大于服務(wù)換向中斷所需的時(shí)間可避免這兩個(gè)中斷的沖突。因而，可以完全避免中斷沖突。在有限續(xù)流單轉(zhuǎn)換模式下，驅(qū)走時(shí)段相對(duì)于HALL信號(hào)的邊沿被標(biāo)注。因此，相繞組7的續(xù)流不能開始，直到在HALL信號(hào)的邊沿之后。在無(wú)限續(xù)流單轉(zhuǎn)換模式下，傳導(dǎo)時(shí)段相對(duì)于換向被標(biāo)注。由于換向在HALL信號(hào)邊沿之前發(fā)生，相繞組7的續(xù)流可在HALL信號(hào)的邊沿之前、在邊沿上或在其之后開始。為了該原因，兩個(gè)方案被稱為有限續(xù)流和無(wú)限續(xù)流。與過(guò)流單轉(zhuǎn)換模式相比較，無(wú)限續(xù)流和有限續(xù)流單轉(zhuǎn)換模式兩者均采用較小數(shù)量的中斷，且因此減少了中斷沖突的風(fēng)險(xiǎn)。實(shí)際上，控制器16可以配置為使得完全避免中斷沖突。但是，不管中斷沖突的潛在可能，過(guò)流單轉(zhuǎn)換模式具有自補(bǔ)償電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)I內(nèi)的容差和限制的優(yōu)勢(shì)。例如，控制器16采用過(guò)零計(jì)時(shí)器以監(jiān)測(cè)自AC電源電壓4的過(guò)零起逝去的時(shí)間。然而，過(guò)零計(jì)時(shí)器僅作為霍爾例程的一部分而開始。因此存在用于索引正弦查找表的時(shí)間改變。在進(jìn)一步的示例中，在HALL信號(hào)的工作周期(duty cycle)的平衡中可存在容差。工作周期中的任何不平衡會(huì)將誤差引入霍爾時(shí)段。電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)I中的容差和限制可以因此導(dǎo)致一些事件(例如，換向、續(xù)流等)中的小誤差。在過(guò)流單轉(zhuǎn)換模式下，控制器16初始地激勵(lì)相繞組7，直到相繞組7中的電流達(dá)到過(guò)流閾值。初始激勵(lì)時(shí)段的長(zhǎng)度不被控制器16計(jì)時(shí)。因此，初始激勵(lì)時(shí)段用于補(bǔ)償一些計(jì)時(shí)誤差。因而，更穩(wěn)定的電流波形可當(dāng)在過(guò)流單轉(zhuǎn)換模式下操作時(shí)被實(shí)現(xiàn)。除了自補(bǔ)償電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)I內(nèi)的容差和限制之外，初始激勵(lì)時(shí)段引入相位延遲，所述相位延遲用于衰減低階電流諧波。在有限和無(wú)限續(xù)流單轉(zhuǎn)換模式下，該相位延遲通過(guò)相移查找表的使用而被復(fù)制，這消耗重要的存儲(chǔ)器資源。當(dāng)在過(guò)流單轉(zhuǎn)換模式下操作時(shí)，具有較少存儲(chǔ)器的較廉價(jià)微控制器可以因此被用于控制器16。替換地，否則將用于相移查找表的存儲(chǔ)器可用于改進(jìn)其他查找表(例如，提前、超出偏移或超出正弦查找表)的分辨度。傳導(dǎo)時(shí)段在如上所述的三個(gè)方案的每一個(gè)中，控制器16在電動(dòng)機(jī)2的每一個(gè)電半周期上激勵(lì)相繞組7持續(xù)傳導(dǎo)時(shí)段T_CD。在過(guò)流單轉(zhuǎn)換模式下，傳導(dǎo)時(shí)段T_CD可以被定義為T_CD=T_0C+T_0VR其中T_0C是相繞組7中的電流達(dá)到過(guò)流閾值所占用的時(shí)間，以及T_0VR是超出時(shí)段。因而，傳導(dǎo)時(shí)段T_CD可以被定義為T_CD=T_0C+T_0VR_0FFSET+T_0VR_SINE過(guò)流閾值與DC鏈電壓直接成比例，且因此作為被整流的正弦曲線而改變。相繞組7中的電流以基本上相同的速率上升，而不論DC鏈電壓的水平；該行為的原因超出了本文檔的范圍。因而，相繞組7中的電流達(dá)到過(guò)流閾值所占用的時(shí)間T_0C基本上在AC電源4的每一個(gè)半周期上作為半正弦曲線而改變。但是，由于作用在每一個(gè)電流感測(cè)信號(hào)上的RC濾波器的時(shí)間常數(shù)，T_0C波形相對(duì)于AC電源4的電壓波形相移。超出偏移T_0VR_0FFSET是恒定的，而超出正弦值T_0VR_SINE在AC電源4的每一個(gè)半周期上作為半正弦曲線而改變。另外，超出正弦值的波形與AC電源4的電壓波形同相位。由于超出偏移在AC電源4的每一個(gè)半周期上恒定，傳導(dǎo)時(shí)段的改變通過(guò)兩個(gè)半正弦部分，T_0C和T_0VR_SINE，的和定義。兩個(gè)部分之間的相差(其由RC濾波器引起)相對(duì)較小。另外，T_0C的振幅大于T_0VR_SINE的振幅。因而，不論相差，兩個(gè)部分的和類似于具有相對(duì)于AC電源4的電壓波形的相移的被整流的正弦曲線。傳導(dǎo)時(shí)段T_CD的長(zhǎng)度因此作為周期性波形而改變。該波形可被定義為兩個(gè)部分的和在波形的每一個(gè)周期上恒定的第一部分(T_0VR_0FFSET)和在波形的每一個(gè)周期上改變的第二部分(T_0C+T_0VR_SINE)。波形的每一個(gè)周期隨AC電源4的每一個(gè)半周期而重復(fù)。然而，傳導(dǎo)時(shí)段的波形相對(duì)于AC電源4的電壓波形相移。在無(wú)限續(xù)流單轉(zhuǎn)換模式下，傳導(dǎo)時(shí)段T_CD被定義為T_CD=T_CD_OFFSET+T_CD_SINE傳導(dǎo)偏移值T_CD_0FFSET是恒定的，而傳導(dǎo)正弦值T_CD_SINE在AC電源4的每一個(gè)半周期上作為半正弦曲線而改變。此外，傳導(dǎo)正弦值的波形相對(duì)于AC電源4的電壓波形相移。實(shí)際上，相移意圖用于復(fù)制在過(guò)流單轉(zhuǎn)換模式下由RC濾波器引起的相移。因而，如在過(guò)流單轉(zhuǎn)換模式中，傳導(dǎo)時(shí)段的長(zhǎng)度作為周期性波形而改變。該波形也可被定義為兩個(gè)部分的和在波形的每一個(gè)周期上恒定的第一部分(T_CD_0FFSET)和在波形的每一個(gè)周期上改變的第二部分(T_CD_SINE)。波形的每一個(gè)周期隨AV電源4的每一個(gè)半周期重復(fù)，且波形相對(duì)于AC電源4的電壓波形相移。在有限續(xù)流單轉(zhuǎn)換模式下，傳導(dǎo)時(shí)段T_CD可以被定義為T_CD=T_ADV+T_D0FF其中T_ADV是提前時(shí)段，T_D0FF是驅(qū)走時(shí)段。因而，傳導(dǎo)時(shí)段T_CD可以被定義為T_CD=T_ADV+T_D0FF_0FFSET+T_D0FF_SINE提前時(shí)段T_ADV和驅(qū)走偏移T_D0FF_0FFSET是恒定的，同時(shí)驅(qū)走正弦值T_D0FF_SINE在AC電源4的每一個(gè)半周期上作為半正弦曲線而改變。再次，為了反映在過(guò)流單轉(zhuǎn)換模式下由RC濾波器引起的相移，驅(qū)走正弦值的波形相對(duì)于AC電源4的電壓波形相移。因而，如同其他兩個(gè)單轉(zhuǎn)換模式，傳導(dǎo)時(shí)段的長(zhǎng)度作為周期性波形改變。該波形可被兩個(gè)部分的和定義:在波形的每一個(gè)周期上恒定的第一部分(T_ADV+A_D0FF_0FFSET)和在波形的每一個(gè)周期上改變的第二部分(T_D0FF_SINE)。再次，波形的每一個(gè)周期隨AC電源4的每一個(gè)半周期重復(fù)，且傳導(dǎo)時(shí)段的波形相對(duì)于AC電源4的電壓波形相移。在三個(gè)方案的每一個(gè)中，傳導(dǎo)時(shí)段的長(zhǎng)度由隨AC電源4的每一個(gè)半周期重復(fù)的周期性波形定義。更特別地，波形在該波形的每一個(gè)周期上基本上作為半正弦曲線改變。因而，上述與過(guò)流單轉(zhuǎn)換模式相關(guān)的益處等同地應(yīng)用至無(wú)限和有限單轉(zhuǎn)換模式。在每一個(gè)方案中，傳導(dǎo)時(shí)段的波形響應(yīng)于轉(zhuǎn)子5的速度和/或AC電源4的RMS電壓的變化而被調(diào)整，以便實(shí)現(xiàn)特定性能。例如，波形的偏移被主要調(diào)整為使得恒定平均功率(或平均功率的特定分布)在速度和/或電壓的范圍上被實(shí)現(xiàn)。波形的相位被主要調(diào)整為使得電流波形中的低階諧波的大小保持在預(yù)定閾值以下。傳導(dǎo)時(shí)段的長(zhǎng)度可被表示為兩個(gè)部分的和:在波形的每一個(gè)周期上恒定的第一部分和在波形的每一個(gè)周期上改變的第二部分。響應(yīng)于轉(zhuǎn)子速度和/或RMS電壓的變化，第一部分被調(diào)整以便于保持恒定平均功率，以及第二部分被調(diào)整以便于保持相對(duì)較小的低階諧波。盡管已經(jīng)描述了用于單轉(zhuǎn)換模式的三個(gè)不同方案，當(dāng)在單轉(zhuǎn)換模式下操作時(shí)，控制器16不必限于這些方案中的僅一個(gè)。替代地，當(dāng)在單轉(zhuǎn)換模式下操作時(shí)，控制器16可以使用三個(gè)方案中的一個(gè)或多個(gè)。例如，當(dāng)轉(zhuǎn)子速度達(dá)到SPEED_SINGLE時(shí)，控制器16可初始地采用過(guò)流單轉(zhuǎn)換模式。如上已述，過(guò)流單轉(zhuǎn)換模式具有提供一定程度的自補(bǔ)償?shù)囊嫣?。但是，隨著轉(zhuǎn)子5加速，霍爾時(shí)段縮短，且因此中斷沖突的風(fēng)險(xiǎn)增加。因而，當(dāng)轉(zhuǎn)子速度達(dá)到預(yù)定閾值時(shí)，控制器16可以從過(guò)流單轉(zhuǎn)換模式轉(zhuǎn)換至無(wú)限續(xù)流單轉(zhuǎn)換模式。針對(duì)三個(gè)單轉(zhuǎn)換方案中的每一個(gè)，提前時(shí)段、偏移、振幅和相移的值從模擬獲得。該模擬精處理每一個(gè)操作點(diǎn)(例如，速度和電壓)的各值，以便獲得在期望平均輸入和輸出功率下的最佳性能(例如，最佳效率和/或低階諧波)。具體示例現(xiàn)在將僅通過(guò)示例描述電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)I的特定實(shí)施例。電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)I的各硬件部件的值在圖19中詳示，而圖20列出控制器16采用的各常數(shù)和閾值。圖21和22詳細(xì)示出電動(dòng)機(jī)2和鏈電感器LI的磁鏈特性。如圖23中所示，電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)I具有七種操作模式:故障、初始化、靜止、低速加速、中速加速、高速加速、和運(yùn)行。因此，與之前圖8中所示和所描述的相比，電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)I具有一個(gè)附加的操作模式。故障、初始化、靜止和低速加速模式與之前描述的沒(méi)有變化。中速加速模式對(duì)應(yīng)于之前描述的高速加速模式。因而，當(dāng)在中速加速模式下操作時(shí)，控制器16在提前換向多轉(zhuǎn)換模式下驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)2。當(dāng)在高速加速模式下操作時(shí)，控制器16在提前換向過(guò)流單轉(zhuǎn)換模式下驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)2。電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)I在高速加速模式中花費(fèi)的時(shí)間的長(zhǎng)度相對(duì)較短。因而，為了節(jié)約存儲(chǔ)器，控制器16不存儲(chǔ)超出偏移查 找表和超出正弦查找表。替代地，控制器16存儲(chǔ)單個(gè)超出查找表，其包括對(duì)于多個(gè)轉(zhuǎn)子速度中的每一個(gè)的超出時(shí)段1'_0￥1 ?？刂破?6隨后響應(yīng)于Z_CROSS信號(hào)的邊沿來(lái)更新超出時(shí)段、以及提前時(shí)段。因而，控制器16采用的超出時(shí)段在AC電源4的每一個(gè)半周期上是恒定的。但是，由于兩個(gè)原因，恒定超出時(shí)段的使用沒(méi)有不利地影響電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)I的性能。第一，高速加速模式下花費(fèi)的時(shí)間的長(zhǎng)度相對(duì)較短。第二，控制器16初始地激勵(lì)相繞組7，直到相繞組7中的電流超過(guò)與DC鏈電壓成比例的閾值。因而，不論在AC電源4的每一個(gè)半周期上使用恒定超出時(shí)段，電流波形繼續(xù)接近正弦曲線的波形。提前時(shí)段和超出時(shí)段僅響應(yīng)于轉(zhuǎn)子速度的改變而被更新，且不響應(yīng)于AC電源4的RMS電壓的變化而被更新。這隨后減少查找表的大小，因此釋放更多的存儲(chǔ)器用于運(yùn)行模式下使用的更重要的表?？刂破?6在提前換向過(guò)流單轉(zhuǎn)換模式下驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)2，直到轉(zhuǎn)子速度達(dá)到SPEED_UFW的時(shí)候?yàn)橹?。在達(dá)到SPEED_UFW時(shí)，控制器16響應(yīng)于Z_CR0SS信號(hào)的下一邊沿進(jìn)入運(yùn)行模式。運(yùn)行模式對(duì)應(yīng)于之前描述的運(yùn)行模式，但有一個(gè)例外。控制器16替代地采用無(wú)限續(xù)流單轉(zhuǎn)換模式，而不是采用過(guò)流單轉(zhuǎn)換模式。因而，除了更新提前時(shí)段和偏移值，控制器16還響應(yīng)于Z_CR0SS信號(hào)的每一個(gè)邊沿更新相移值。除此以外，控制器16的操作與之前描述的基本上不變。特別地，控制器16在由SPEED_MIN和SPEED_MAX界定的操作速度范圍上驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)2。在該速度范圍內(nèi)，控制器16選擇確保恒定平均功率在SPEED_CP_MIN和SPEED_CP_MAX之間實(shí)現(xiàn)的控制值?？刂破?6還在由V_MIN和V_MAX界定的電壓范圍上驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)2。在該電壓范圍內(nèi)，控制器16選擇確保恒定平均功率在V_CP_MIN和V_CP_MAX之間實(shí)現(xiàn)的控制值。控制器16存儲(chǔ)三個(gè)提前查找表。第一查找表是一維查找表，其由當(dāng)在多轉(zhuǎn)換模式下操作時(shí)的轉(zhuǎn)子速度索引。第二查找表是一維查找表，其由當(dāng)在過(guò)流單轉(zhuǎn)換模式下操作時(shí)的轉(zhuǎn)子速度索引。第三查找表是二維查找表，其由當(dāng)在無(wú)限續(xù)流單轉(zhuǎn)換模式下操作時(shí)的轉(zhuǎn)子速度和電壓索引。在多轉(zhuǎn)換模式下使用的續(xù)流查找表、超時(shí)查找表和提前查找表由控制器16共同地存儲(chǔ)，作為單個(gè)多轉(zhuǎn)換映射。圖24詳細(xì)示出控制器16采用的多轉(zhuǎn)換映射。該映射存儲(chǔ)針對(duì)多個(gè)速度中的每一個(gè)的續(xù)流時(shí)段T_FW、超時(shí)時(shí)段Τ_Τ0、和提前時(shí)段T_ADV。還列出了對(duì)應(yīng)于各時(shí)段的電角。然而，所述角不形成由控制器16存儲(chǔ)的映射的一部分且僅被提供用于示出所述角隨轉(zhuǎn)子速度的行為。例如，可看到，70μ s的固定超時(shí)時(shí)段!^ 始終在中速加速中使用。然而，對(duì)應(yīng)的超時(shí)角Α_Τ0從IOkrpm下的8.4度增加至55krpm下的42.0度。在過(guò)流單轉(zhuǎn)換模式下使用的提前和超出查找表類似地作為單個(gè)映射被存儲(chǔ)。映射的一部分在圖25中詳細(xì)示出。再次，對(duì)應(yīng)的電角被提供用于說(shuō)明的目的。在過(guò)流單轉(zhuǎn)換模式下使用的提前、傳導(dǎo)偏移和傳導(dǎo)相移查找表也作為單個(gè)映射被存儲(chǔ)。這就是說(shuō)，相同速度和電壓分辨度用于三個(gè)查找表中的每一個(gè)。因而，映射的每一個(gè)元素存儲(chǔ)提前時(shí)段、傳導(dǎo)偏移值和傳導(dǎo)相移值。然而，為了清楚的目的，在圖26-28示出了每一個(gè)查找表的一部分；對(duì)于所有三個(gè)查找表的單位均是μ S。提前查找表和傳導(dǎo)偏移查找表存儲(chǔ)差值，而不是存儲(chǔ)絕對(duì)值?？刂破?6隨后存儲(chǔ)56.2 μ s的基準(zhǔn)提前時(shí)段和48.8 μ s的基準(zhǔn)傳導(dǎo)時(shí)段，它們對(duì)應(yīng)于94krpm的速度和230V的RMS電壓。圖29詳細(xì)示出傳 導(dǎo)正弦查找表的一段，所述傳導(dǎo)正弦查找表在無(wú)限續(xù)流單轉(zhuǎn)換模式下被控制器16存儲(chǔ)和使用。由于AV電源的頻率是50Hz，查找表跨過(guò)O至0.01秒，其對(duì)應(yīng)于AC電源4的半周期。查找表的分辨度是51.2 μ sec,以及傳導(dǎo)振幅T_CD_AMP和傳導(dǎo)相角T_CD_PHASE分別為83.2 μ s和320 μ S。傳導(dǎo)相角T_CD_PHASE有效地是用于94krpm的速度和230V的電壓的基準(zhǔn)相移。電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)I具有81krpm至106krmp的操作速度范圍和200V至260V的操作電壓范圍。在這些范圍內(nèi)，1600W±25W的平均輸入功率被在85krpm和106krpm之間的速度下和219V至256V之間的電壓下被保持。此外，大約85%的效率在該恒定功率速度和電壓范圍上被實(shí)現(xiàn)。控制器16是由Microchip Technology Inc制造的PIC16F690微控制器。這是相對(duì)較簡(jiǎn)單的8位微控制器，其具有20MH中的時(shí)鐘速度、單個(gè)ADC、兩個(gè)比較器、三個(gè)計(jì)時(shí)器、4096詞的程序存儲(chǔ)器、和512字節(jié)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。即使使用該相對(duì)較簡(jiǎn)單的微控制器，控制器16能夠在超過(guò)IOOkrpm的速度下以大約1600W的平均輸入功率驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)2。迄今為止已經(jīng)提到了傳導(dǎo)時(shí)段，所述傳導(dǎo)時(shí)段具有在波形的每一個(gè)周期上(且因此在AC電源的每一個(gè)半周期上)作為半正弦曲線變化的波形。然而，其他類型的周期性波形可以用于傳導(dǎo)時(shí)段。特別地，用于在波形的每一個(gè)周期上作為三角形或梯形改變的傳導(dǎo)時(shí)段的波形均被發(fā)現(xiàn)在獲得相對(duì)較好的功率因數(shù)中表現(xiàn)良好。圖30示出AC電源4的電壓波形以及用于傳導(dǎo)時(shí)段的三個(gè)前述波形:(a)半正弦曲線；(b)三角形；和(c)梯形。針對(duì)這些波形中的每一種，傳導(dǎo)時(shí)段 在波形的每一個(gè)周期的第一半周期上增加，在周期的第二半周期上減少。這三種波形中，半正弦曲線因此迄今被發(fā)現(xiàn)在低階諧波方面給出較佳結(jié)果。但是，對(duì)于具有不同特性的電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，非常可能的是可以使用不同波形來(lái)獲得改進(jìn)的性倉(cāng)泛。在上述實(shí)施例中，提前時(shí)段在AC電源4的每一個(gè)半周期上是恒定的。這隨后簡(jiǎn)化了了控制器16執(zhí)行的指令。然而，通過(guò)采用跨過(guò)AC電源4的每一個(gè)半周期而變化的提前時(shí)段實(shí)現(xiàn)了改進(jìn)的性能。通過(guò)在HALL信號(hào)的邊沿之前使相繞組7換向，用于激勵(lì)相繞組7的DC鏈電壓被反EMF升高。因此，電流通過(guò)相繞組7的方向可以被更快地反轉(zhuǎn)。另外，可致使相繞組7中的電流領(lǐng)先于反EMF，使得更多電流在正扭矩時(shí)段期間被驅(qū)動(dòng)到相繞組7中。隨著DC鏈電壓增加，反轉(zhuǎn)相電流的方向所需的時(shí)間減少，相電流上升的速率增加。因而，可以采用較短的提前時(shí)段，以及相電流的量中的不足可以通過(guò)增加傳導(dǎo)時(shí)段而彌補(bǔ)。重要地，通過(guò)增加提前時(shí)段，減少了負(fù)扭矩的時(shí)段，且因此可實(shí)現(xiàn)更有效的電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)I?？刂破?6可以因此采用跨過(guò)AC電源4的每一個(gè)半周期而改變的提前時(shí)段。為此，提前時(shí)段的長(zhǎng)度可以被周期性波形定義，波形的每一個(gè)周期隨AC電源4的每一個(gè)半周期重復(fù)。提前時(shí)段的長(zhǎng)度在AC電源4的電壓的過(guò)零附近區(qū)域中較長(zhǎng)，以及在峰值電壓附近區(qū)域中較短。用于提前時(shí)段的合適的波形包括倒轉(zhuǎn)的半正弦曲線、倒轉(zhuǎn)的三角形和倒轉(zhuǎn)的梯形。圖31示出AC電源4的電壓波形以及用于提前時(shí)段的三個(gè)可能的波形:(a)倒轉(zhuǎn)的半正弦曲線；(b)倒轉(zhuǎn)的三角形；和(c)倒轉(zhuǎn)的梯形。提前時(shí)段以與以上描述的用于傳導(dǎo)時(shí)段幾乎相同的方式被控制器定義、存儲(chǔ)和更新。例如，作為倒轉(zhuǎn)的半正弦曲線而改變的提前時(shí)段!'_八0￥可定義為:T_ADV=T_ADV_OFFSET-T_ADV_AMP*abs{sin ({t*f*360deg)}控制器16隨后使用自AC電源4的電壓的過(guò)零起已經(jīng)逝去的時(shí)間來(lái)確定針對(duì)電動(dòng)機(jī)2的每一個(gè)電半周期的提前時(shí)段?？刂破?6可以附加地響應(yīng)于轉(zhuǎn)子速度的變化和/或AC電源的RMS電壓的變化來(lái)更新提前時(shí)段的波形。例如，控制器16可響應(yīng)于轉(zhuǎn)子速度和/或電壓的變化而調(diào)整波形的偏移、振幅和相位中的一個(gè)或多個(gè)。再次，如同傳導(dǎo)時(shí)段，提前時(shí)段可被表示為兩個(gè)部分的和在提前時(shí)段波形的每一個(gè)周期上改變的第二部分和恒定的第一部分?？刂破?6隨后響應(yīng)于轉(zhuǎn)子速度和/或RMS電壓來(lái)調(diào)整一個(gè)或兩個(gè)部分?？刂破?6采用的參數(shù)(例如，提前時(shí)段、傳導(dǎo)偏移等)僅當(dāng)在運(yùn)行模式下運(yùn)行時(shí)響應(yīng)于AC電源4的RMS電壓的變化而被調(diào)整。這隨后減少了在加速期間控制器16使用的查找表的大小。因此，更多的存儲(chǔ)器可以用于在運(yùn)行模式期間使用的更重要的查找表。然而，可存在這樣的情況期望響應(yīng)于AC電源4的RMS電壓的變化而在加速期間調(diào)整一個(gè)或多個(gè)參數(shù)。例如，在不調(diào)整控制值的情況下，一旦AC電源4的RMS電壓高于或低于指定電壓，電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)I可以以較高功率或較低功率啟動(dòng)。通過(guò)在加速期間調(diào)整參數(shù)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)功率的更好的控制?？刂破?6可因此存儲(chǔ)針對(duì)在加速期間使用的一個(gè)或多個(gè)參數(shù)的電壓補(bǔ)償表，所述參數(shù)例如續(xù)流時(shí)段、超時(shí)時(shí)段、提前時(shí)段和超出時(shí)段。電壓補(bǔ)償表存儲(chǔ)針對(duì)多個(gè)電壓中的每一個(gè)的補(bǔ)償值。當(dāng)更新特定參數(shù)時(shí)，控制器16使用轉(zhuǎn)子速度索引相關(guān)查找表，以選擇控制值。此外，控制器16使用AC電源4的RMS電壓索引相關(guān)電壓補(bǔ)償表，以選擇補(bǔ)償值?？刂破?6隨后將控制值和電壓補(bǔ)償值相加，以獲得參數(shù)的值。在該特定示例中，電壓補(bǔ)償值是一維的。然而，任何電壓補(bǔ)償理想地不僅取決于AC電源4的RMS電壓，而且還取決于轉(zhuǎn)子5的速度。因而，控制器16可存儲(chǔ)針對(duì)每一個(gè)參數(shù)的一個(gè)全二維查找表，如針對(duì)在運(yùn)行模式期間使用的那些參數(shù)所做的(例如，圖26-28)，而不是存儲(chǔ)針對(duì)每一個(gè)參數(shù)的兩個(gè)二維查找表。然而，一個(gè)全二維表比兩個(gè)一維表需要顯著更多的存儲(chǔ)器。在上述實(shí)施例中，電動(dòng)機(jī)2包括四極轉(zhuǎn)子5和四極定子6。然而，轉(zhuǎn)子5和定子6可具有更少或更多數(shù)量的極。隨著極的數(shù)量的增加，每機(jī)械周期的電周期的數(shù)量增加。因而，對(duì)于給定的轉(zhuǎn)子速度，每一個(gè)霍爾時(shí)段變短。可因此需要更快的控制器16，以便在每一個(gè)霍爾時(shí)段期間執(zhí)行必要的指令。另外，可需要用于逆變器10的更快的開關(guān)。因此，可允許的極的數(shù)量可被控制系統(tǒng)3的部件和/或電動(dòng)機(jī)2的操作速度限制。圖5中示出的以及以上描述的電流控制器22使用了 PIC16F690微控制器的內(nèi)部外圍設(shè)備?？梢杂须娏骺刂破?2的替換配置，取決于用于控制器16的特定微控制器。此夕卜，電流調(diào)節(jié)器22不是必須形成控制器16的一部分。而是，電流調(diào)節(jié)器22可與控制器16分立地形成?？刂破?6則會(huì)包括輸入引腳20，所述輸入引腳20連接至電流調(diào)節(jié)器22，用于接收過(guò)流信號(hào)。電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)I采用的位置傳感器13是霍爾效應(yīng)傳感器。然而，可等同地使用能輸出表示轉(zhuǎn)子5的位置的信號(hào)的替換位置傳感器，例如，光學(xué)傳感器。類似地，其他布置可用于過(guò)零檢測(cè)器12,例如,施密特觸發(fā)器(Schmitttrigger),而不是采用一對(duì)鉗位二極管?？刂破?6通過(guò)斷開逆變器10的高壓側(cè)開關(guān)Q1、Q2使相繞組7續(xù)流。這隨后使得相繞組7中的電流在逆變器10的低壓回路附近再循環(huán)?？稍O(shè)想地，續(xù)流可通過(guò)斷開低壓側(cè)開關(guān)Q3、Q4并允許電流在逆變器10的高壓側(cè)回路附近再循環(huán)而替代地發(fā)生。然而，會(huì)隨后需要電流傳感器12的分流電阻器Rl、R2定位在逆變器10的上臂上，以便電流可繼續(xù)在續(xù)流期間被感測(cè)。這繼而會(huì)引起較高的功率損失，這是由于分流電阻器Rl、R2在激勵(lì)期間會(huì)經(jīng)受較高電壓。另外，跨過(guò)分流電阻器Rl、R2的電壓會(huì)浮動(dòng)，而不是參考中性值，且因此測(cè)量相繞組7中的電流會(huì)困難。在上述實(shí)施例中，電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)I包括控制系統(tǒng)3,所述控制系統(tǒng)3驅(qū)動(dòng)永磁體電動(dòng)機(jī)2。然而，控制系統(tǒng)3的許多方面可等同地用于驅(qū)動(dòng)其他類型的無(wú)刷電動(dòng)機(jī)。隨時(shí)間周期性改變的提前時(shí)段和/或傳導(dǎo)時(shí)段的使用可用于激勵(lì)其他類型的無(wú)刷電動(dòng)機(jī)(例如，磁阻電動(dòng)機(jī))的相繞組。對(duì)于磁阻電動(dòng)機(jī)，轉(zhuǎn)子不包括該電動(dòng)機(jī)的相繞組中的反EMF。因此可以在不需要可變傳導(dǎo)時(shí)段或提前時(shí)段的情況下獲得基本上正弦的電流波形。然而，在AC電源4的每一個(gè)半周期上改變的傳導(dǎo)時(shí)段和/或提前時(shí)段可以用于實(shí)現(xiàn)對(duì)于電動(dòng)機(jī)中的磁通密度的特定包絡(luò)(envelope)。由于DC鏈電壓中的波動(dòng)，磁阻電動(dòng)機(jī)的繞組通過(guò)在AC電源4的每一個(gè)半周期上改變的電壓激勵(lì)。如果恒定傳導(dǎo)時(shí)段在AC電源4的每一個(gè)半周期上被使用，電動(dòng)機(jī)中的磁通密度的包絡(luò)會(huì)反映DC鏈電壓的包絡(luò)。控制器16可以因此采用在AC電源4的每一個(gè)半周期上改變的傳導(dǎo)時(shí)段，以便為磁通密度的包絡(luò)配置形狀。特別地，控制器16可以采用減少峰值磁通密度的傳導(dǎo)時(shí)段。通過(guò)減少峰值磁通密度，可以實(shí)現(xiàn)更有效和/或更小的電動(dòng)機(jī)。為了減少峰值磁通密度，控制器16采用在AC電源4的電壓的過(guò)零附近區(qū)域中較長(zhǎng)以及在峰值電壓附近區(qū)域中較短的傳導(dǎo)時(shí)段。用于傳導(dǎo)時(shí)段的合適的波形包括倒轉(zhuǎn)的半正弦曲線、倒轉(zhuǎn)的三角形和倒轉(zhuǎn)的梯形。為了補(bǔ)償傳導(dǎo)時(shí)段的長(zhǎng)度的變化，控制器16可附加地采用隨時(shí)間周期性改變的提前時(shí)段。特別地，隨著傳導(dǎo)時(shí)段減少，控制器16可采用較長(zhǎng)提前時(shí)段，以補(bǔ)償較短傳導(dǎo)時(shí)段。因而，與傳導(dǎo)時(shí)段相反，控制器16采用在AC電源4的電壓的過(guò)零附近區(qū)域中較短以及在峰值電壓附近區(qū)域中較長(zhǎng)的提前時(shí)段。用于提前時(shí)段的合適的波形包括半正弦曲線、三角形和梯形。對(duì)于永磁體電動(dòng)機(jī)2，控制器16在相繞組7中的反EMF的過(guò)零之前激勵(lì)相繞組，例如，根據(jù)由位置傳感器13的信號(hào)輸出確定。對(duì)于磁阻電動(dòng)機(jī)，控制器16在使磁阻電感上升之前激勵(lì)繞組，這可在此通過(guò)位置傳感器確定。在兩種情況下，控制器16在轉(zhuǎn)子的預(yù)定位置之前激勵(lì)相繞組。更特別地，控制器16在未對(duì)準(zhǔn)的轉(zhuǎn)子位置之前激勵(lì)相繞組。盡管隨時(shí)間周期性改變的傳導(dǎo)時(shí)段和/或提前時(shí)段可與不同類型的無(wú)刷電動(dòng)機(jī)一起使用，可變傳導(dǎo)時(shí)段和/或提前時(shí)段當(dāng)用于驅(qū)動(dòng)永磁體電動(dòng)機(jī)時(shí)具有特別的益處。如上所述，由永磁體轉(zhuǎn)子5在相繞組7中感應(yīng)的反EMF使得難以準(zhǔn)確地控制從AC電源4得到的電流的量。通過(guò)采用隨時(shí)間周期性改變的傳導(dǎo)時(shí)段，接近正弦曲線的波形可以針對(duì)從AC電源得到的電流而被實(shí)現(xiàn)，而不需要有源PFC或高電容值鏈電容器。響應(yīng)于AC電源的電壓的過(guò)零而更新控制參數(shù)(例如，提前時(shí)段、傳導(dǎo)時(shí)段、續(xù)流時(shí)段和超時(shí)時(shí)段)可以與其他類型的無(wú)刷電動(dòng)機(jī)一起使用。如上所述，通過(guò)響應(yīng)于AC電源的過(guò)零而更新控制參數(shù)，控制參數(shù)可以以規(guī)律間隔被更新，而不論電動(dòng)機(jī)速度。此外，控制參數(shù)被規(guī)律地更新，而不需要專用定時(shí)器。控制參數(shù)還與AC電源的周期同步地被更新。因此，從AC電源4得到的電流的波形一般更穩(wěn)定。對(duì)于許多類型的無(wú)刷電動(dòng)機(jī)，中斷沖突是潛在的問(wèn)題。因而，使用定時(shí)器和比較器(例如，形成專用比較器模塊的一部分或作為PWM模塊的一部分)在硬件而不是軟件中產(chǎn)生控制信號(hào)可以與其他類型的無(wú)刷電動(dòng)機(jī)一起使用，以便減少中斷的總數(shù)量。另外，當(dāng)需要控制器采樣模擬信號(hào)時(shí)，中斷沖突可通過(guò)將采樣過(guò)程分為多個(gè)步驟(每一個(gè)步驟響應(yīng)于位置傳感器信號(hào)的不同邊沿被執(zhí)行)而被進(jìn)一步減少。因此，采樣過(guò)程分布在電動(dòng)機(jī)的多個(gè)電半周期上，由此空出來(lái)更多時(shí)間用于控制器在每一個(gè)電半周期期間執(zhí)行其他例程。
權(quán)利要求
1.一種控制無(wú)刷電動(dòng)機(jī)的方法，該方法包括在電動(dòng)機(jī)的每一個(gè)電半周期上激勵(lì)電動(dòng)機(jī)的繞組持續(xù)傳導(dǎo)時(shí)段，傳導(dǎo)時(shí)段的長(zhǎng)度由隨時(shí)間周期性改變的波形定義。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，該波形在波形的每一個(gè)周期上基本上作為三角形、梯形和半正弦曲線中的一個(gè)而改變。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，該方法包括響應(yīng)于電動(dòng)機(jī)速度和激勵(lì)電壓中的一個(gè)的變化而調(diào)整該波形。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的方法，其中，傳導(dǎo)時(shí)段的長(zhǎng)度包括第一部分和第二部分的和，第一部分在波形的每一個(gè)周期上恒定，而第二部分在波形的每一個(gè)周期上改變。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，第二部分在該波形的每一個(gè)周期上基本上作為半正弦曲線改變。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的方法，其中，該方法包括響應(yīng)于電動(dòng)機(jī)速度和激勵(lì)電壓中的一個(gè)的變化而調(diào)整第一部分。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的方法，其中，激勵(lì)繞組持續(xù)傳導(dǎo)時(shí)段包括激勵(lì)繞組持續(xù)第一時(shí)段，直到繞組中的電流超過(guò)閾值，并繼續(xù)激勵(lì)繞組持續(xù)第二時(shí)段。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，第二時(shí)段的長(zhǎng)度由隨時(shí)間周期性改變的第二波形定義。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，第二波形在第二波形的每一個(gè)周期上基本上作為三角形、梯形和半正弦曲線中的一個(gè)而改變。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的方法，其中，第二時(shí)段的長(zhǎng)度包括第一部分和第二部分的和，第一部分在第二波形的每一個(gè)周期上恒定，而第二部分在第二波形的每一個(gè)周期上改變。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，第二部分在第二波形的每一個(gè)周期上基本上作為半正弦曲線改變。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的方法，其中，該方法包括整流交流電壓以提供被整流的電壓，以及利用被整流的電壓激勵(lì)繞組。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，被整流的電壓具有至少50%的波動(dòng)。
14.根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的方法，其中，傳導(dǎo)時(shí)段的長(zhǎng)度在交流電壓的每一個(gè)半周期上改變。
15.根據(jù)權(quán)利要求12至14中的任一項(xiàng)所述的方法，其中，傳導(dǎo)時(shí)段的波形隨交流電壓的每一個(gè)半周期重復(fù)。
16.根據(jù)權(quán)利要求12至15中的任一項(xiàng)所述的方法，其中，傳導(dǎo)時(shí)段的波形具有相對(duì)于交流電壓的波形的相移。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中，該方法包括響應(yīng)于電動(dòng)機(jī)速度和交流電壓的RMS值中的一個(gè)的變化而調(diào)整相移。
18.根據(jù)權(quán)利要求12至17中的任一項(xiàng)所述的方法，其中，傳導(dǎo)時(shí)段的長(zhǎng)度由自交流電壓的過(guò)零起已經(jīng)逝去的時(shí)間的長(zhǎng)度定義。
19.根據(jù)權(quán)利要求12至18中的任一項(xiàng)所述的方法，其中，傳導(dǎo)時(shí)段的長(zhǎng)度包括第一部分和第二部分的和，第一部分在交流電壓的每一個(gè)半周期上恒定，而第二部分在交流電壓的每一個(gè)半周期上改變。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中，該方法包括響應(yīng)于電動(dòng)機(jī)速度和交流電壓的RMS值中的一個(gè)的變化而調(diào)整第一部分。
21.根據(jù)權(quán)利要求19或20所述的方法，其中，該方法包括測(cè)量自交流電壓的過(guò)零起已經(jīng)逝去的時(shí)間以及使用測(cè)得的時(shí)間確定第二部分。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中，該方法包括響應(yīng)于電動(dòng)機(jī)速度和交流電壓的RMS值中的一個(gè)的變化而調(diào)整測(cè)得的時(shí)間。
23.根據(jù)權(quán)利要求19至22中的任一項(xiàng)所述的方法，其中，該方法包括存儲(chǔ)第一控制值的第一查找表，使用速度和電壓中的一個(gè)索引第一查找表以選擇第一控制值，并使用第一控制值確定第一部分。
24.根據(jù)權(quán)利要求19至23中的任一項(xiàng)所述的方法，其中，該方法包括存儲(chǔ)第二控制值的第二查找表，測(cè)量自交流電壓的過(guò)零起已經(jīng)逝去的時(shí)間，使用測(cè)得的時(shí)間索引第二查找表以選擇第二控制值，以及使用第二控制值確定第二部分。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其中，該方法包括存儲(chǔ)第三控制值的第三查找表，使用速度和電壓中的一個(gè)索引第三查找表以選擇第三控制值，并使用通過(guò)第三控制值調(diào)整的測(cè)得的時(shí)間索引第二查找表以選擇第二控制值。
26.—種用于無(wú)刷電動(dòng)機(jī)的控制系統(tǒng),該控制系統(tǒng)執(zhí)行如前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的方法。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的控制系統(tǒng)，其中，控制系統(tǒng)包括用于感測(cè)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子的位置的位置傳感器，和用于產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)控制信號(hào)的控制器，所述控制信號(hào)用于激勵(lì)繞組持續(xù)傳導(dǎo)時(shí)段，其中，控制器響應(yīng)于由位置傳感器輸出的信號(hào)的每一個(gè)邊沿來(lái)確定傳導(dǎo)時(shí)段并產(chǎn)生控制信號(hào)。
28.根據(jù)權(quán)利要求26或27所述的控制系統(tǒng)，其中，該控制系統(tǒng)包括: 整流器，用于整流交流電壓，以提供被整流的電壓； 過(guò)零檢測(cè)器，用于檢測(cè)交流電壓的過(guò)零； 逆變器，聯(lián)接至繞組；和 控制器，用于控制逆變器， 其中，控制器測(cè)量自交流電壓的過(guò)零起已經(jīng)逝去的時(shí)間，使用測(cè)得的時(shí)間確定傳導(dǎo)時(shí)段，以及產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)控制信號(hào)用于激勵(lì)繞組持續(xù)傳導(dǎo)時(shí)段，且逆變器響應(yīng)于所述控制信號(hào)利用被整流的電壓激勵(lì)繞組。
29.—種電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，包括永磁體電動(dòng)機(jī)和如權(quán)利要求26至28中的任一項(xiàng)所述的控制系統(tǒng)。
全文摘要
一種控制無(wú)刷電動(dòng)機(jī)的方法，該方法包括在電動(dòng)機(jī)的每一個(gè)電半周期上激勵(lì)電動(dòng)機(jī)的繞組持續(xù)傳導(dǎo)時(shí)段。傳導(dǎo)時(shí)段的長(zhǎng)度被隨時(shí)間周期性改變的波形定義。另外，公開了實(shí)施該方法的控制系統(tǒng)和并入有該控制系統(tǒng)的電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)。
文檔編號(hào)H02P6/14GK103081341SQ201180029679
公開日2013年5月1日 申請(qǐng)日期2011年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月16日
發(fā)明者A.克洛西爾, S.格里瑟姆 申請(qǐng)人:戴森技術(shù)有限公司