用于稳定性和电源保护的马达控制设备和方法技术

本申请涉及用于控制马达的方法和设备。该马达包含绕组。包含多个开关的开关桥被配置为将电源耦接到绕组。马达控制器被配置为控制多个开关。非期望状况识别器被配置为当马达正在为电源提供电力时识别非期望状况，其中该非期望状况相对于电源的特性进行限定。非期望状况减少器被配置为响应于通过非期望状况识别器识别非期望状况而减少该非期望状况。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本公开总体涉及电动马达并且涉及电动马达的控制。更具体地，本公开涉及当马达正在为电源提供电力时控制电动马达来降低不稳定性，并且保护电源免受不期望的电流水平伤害。
技术介绍
飞行器可以采用各种电子装置和系统来执行飞行器上的各种功能。例如但非限制地，飞行器上的电动马达可以被用来移动飞行控制面，升起和降下起落架，以及执行飞行器上的其他功能。用于电动马达以及飞行器上的其他电子系统和装置的电力可以由飞行器电力系统来提供。在飞行器上使用并且用于许多其他应用的一种类型的电动马达的示例是无刷DC电动马达。这种类型的马达也被称为电子整流马达。无刷DC马达可以包含例如永磁体同步马达、开关磁阻马达或感应马达。无刷DC马达由直流(DC)电源经由逆变器来提供电力，所述逆变器被控制以提供驱动马达的切换电力信号。例如，无刷DC马达可以包括旋转的永久磁铁和固定的电枢，所述固定的电枢包含定子绕组。电子控制器频繁切换提供给绕组的电力的相位，以保持马达转动。控制器可以采用固态电路来为马达绕组提供定时的电力分配。为了引导转子旋转，用于无刷DC马达的控制器需要一些确定转子相对于定子绕组的取向的工具/手段。一些无刷DC马达使用霍尔效应传感器或旋转编码器来直接测量转子的位置。其他无刷DC马达测量未驱动的绕组中的反电动势(EMF)以推测转子位置。该后一种类型的控制器通常被称为无传感器控制器。其他无传感器控制器能够测量由磁体的位置引起的绕组饱和以推测转子位置。用于无刷DC马达的控制器可以提供双向输出，以控制DC电力对马达绕组的驱动。输出可以通过逻辑电路来控制。简单的控制器可以采用比较器来确定输出相位应当何时被提前。更先进的控制器可以采用微控制器来管理加速度、控制速度和精调马达效率。这种类型的马达控制器可以被称为电子速度控制器。控制器可以通过控制开关桥中的开关来控制向DC马达的绕组提供的电力。开关桥将DC电源耦接到DC马达的绕组。例如，三相开关桥可以具有六个开关，其被布置为形成三个并联的半Η形桥以用于将DC电源耦接到DC马达的三个马达绕组。开关桥的开关可以通过控制器来控制，以沿每个马达绕组上的任一方向驱动电流。例如但非限制地，开关桥可以利用固态切换装置(诸如金属氧化物半导体场效应晶体管(M0SFET))来实施。各种方法可以被用来控制开关桥中的开关以调制无刷DC马达的绕组中的电流。然而，用于调制无刷DC马达的马达绕组中的电流的现有方法可能具有各种缺点和限制。克服这些缺点和限制的用于控制无刷DC马达的绕组中的电流的方法是期望的。无刷DC马达中的转子可以被控制为沿任一方向(顺时针或逆时针)旋转。马达的绕组中的电流可以被控制以在转子上产生沿顺时针或逆时针方向的扭矩。绕组中的电流可以被控制以在特定时间点在转子上产生沿与转子的旋转方向相同的方向或沿与转子的旋转方向相反的方向的扭矩。因此无刷DC马达的运转可以参考四个象限进行描述。例如，在第一运转象限中，转子可以正在沿顺时针方向旋转，并且马达绕组中的电流可以在转子上产生沿相同的顺时针方向的扭矩。在第二运转象限中，转子可以正在沿逆时针方向旋转，并且马达绕组中的电流可以在转子上产生沿相反的顺时针方向的扭矩。在第三运转象限中，转子可以正在沿逆时针方向旋转，并且马达绕组中的电流可以在转子上产生沿相同的逆时针方向的扭矩。在第四运转象限中，转子可以正在沿顺时针方向旋转，并且马达绕组中的电流可以在转子上产生沿相反的逆时针方向的扭矩。当马达正在第二和第四运转象限中运转时，马达可能将电力提供回到电源。在这种情况下，马达可以被认为正在再生或处于再生运转模式。希望减少或防止当马达正在再生时可能发生的非期望状况。例如，希望减少或防止当马达正在再生时可能发生的不稳定性。还希望减少或防止当马达正在各个象限中运转时(包括当马达正在再生时)马达与电源之间的不期望的电流。相应地，将会希望具有考虑上述问题以及可能的其他问题中的一个或更多个问题的方法和设备。
技术实现思路
本公开的实施例提供一种设备，所述设备包含马达、开关桥、马达控制器、非期望状况识别器和非期望状况减少器。所述马达包含绕组。所述开关桥包含被配置为将电源耦接到所述绕组的多个开关。所述马达控制器被配置为控制所述多个开关。所述非期望状况识别器被配置为当所述马达正在为所述电源提供电力时识别所述设备中的非期望状况，其中所述非期望状况相对于所述电源的特性进行限定。所述非期望状况减少器被配置为响应于通过所述非期望状况识别器识别所述设备中的所述非期望状况而减少所述非期望状况。本公开的实施例还提供一种控制马达的方法。开关桥中的多个开关被控制以将电源耦接到所述马达的绕组。确定所述绕组两端的电压是否大于第一电压阈值，其中所述第一电压阈值相对于所述电源的输出电压进行限定。响应于确定所述绕组两端的电压大于所述第一电压阈值，所述绕组中的电流经由电阻器被引导到地线。本公开的实施例还提供另一种控制马达的方法。开关桥中的多个开关被控制以将电源耦接到所述马达的绕组。在其期间所述多个开关中的若干开关被闭合以在所述电源与所述绕组之间提供电流的工作周期(duty cycle)被限制，使得所述电源与所述绕组之间的电流不超过所述电源的电流极限。另外，本公开包含根据以下条款的实施例:条款1.一种设备，其包含:马达，其包含绕组；开关桥，其包含多个开关，所述多个开关被配置为将电源耦接到所述绕组；马达控制器，其被配置为控制所述多个开关；非期望状况识别器，其被配置为当所述马达正在为所述电源提供电力时识别所述设备中的非期望状况，其中所述非期望状况相对于所述电源的特性进行限定；以及非期望状况减少器，其被配置为响应于由所述非期望状况识别器识别所述设备中的所述非期望状况而减少所述非期望状况。条款2.根据条款1所述的设备，其中在被配置为当所述马达正在为所述电源提供所述电力时识别所述设备中的所述非期望状况的情况下，所述非期望状况识别器被配置为当所述绕组两端的电压大于第一电压阈值时识别所述设备中的所述非期望状况，其中所述第一电压阈值相对于所述电源的输出电压进行限定；以及在被配置为响应于识别所述设备中的所述非期望状况而减少所述非期望状况的情况下，所述非期望状况减少器被配置为响应于识别所述设备中的所述非期望状况而经由电阻器将所述绕组中的电流引导到地线。条款3.根据条款2所述的设备，其中所述第一电压阈值大约等于所述电源的输出电压。条款4.根据条款2所述的设备，其中所述非期望状况识别器被进一步配置为识别所述绕组两端的电压何时小于第二电压阈值，其中所述第二电压阈值低于所述第一电压阈值；以及所述非期望状况减少器被配置为响应于识别所述绕组两端的电压何时小于所述第二电压阈值而停止将所述绕组中的电流引导到地线。条款5.根据条款2所述的设备，其中所述电阻器是可变电阻器；以及所述非期望状况减少器被进一步配置为响应于所述绕组中的电流水平而选择所述可变电阻器的电阻。条款6.根据条款5所述的设备，其中所述电阻器包含并联的多个电阻器；以及所述非期望状况减少器被进一步配置为基于所述多个电阻器的温度选择所述绕组中的电流被引导到地线所通过的所述多个电阻器的数量。条款7.根据条款1所述的设备，其中所述马达控制器被配置为控制工作周期，在所述工作周期期间，所述开关桥中的所述多本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种设备，其包括：马达，其包含绕组；开关桥，其包含多个开关，所述多个开关被配置为将电源耦接到所述绕组；马达控制器，其被配置为控制所述多个开关；非期望状况识别器，其被配置为当所述马达正在为所述电源提供电力时识别所述设备中的非期望状况，其中所述非期望状况相对于所述电源的特性进行限定；以及非期望状况减少器，其被配置为响应于通过所述非期望状况识别器识别所述设备中的所述非期望状况而减少所述非期望状况。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·P·本森，D·C·卡梅伦，
申请(专利权)人：波音公司，
类型：发明
国别省市：美国;US