用于使用和控制永磁交流电动机的系统和方法技术方案

本发明专利技术涉及一种用于使用和控制永磁交流电动机的系统和方法。一种用于基于来自三端双向可控硅开关元件的三端双向可控硅开关元件控制的交流电压信号的延迟角来控制永磁交流电动机的速度的系统和方法。连接到三端双向可控硅开关元件的模拟负载使能负载电流并产生信号。第一检测器检测交流电压信号的过零点，并且第二检测器检测三端双向可控硅开关元件的后续接通时刻。速度命令产生器测量过零点与后续接通时刻之间的间隔，并将所述延迟角转换为用于控制电动机的速度的速度命令。模拟负载可以包括具有使得负载电流低于三端双向可控硅开关元件的保持电流额定值的电阻的电阻器，从而在测量所述间隔之后使三端双向可控硅开关元件被关断。

【技术实现步骤摘要】
用于使用和控制永磁交流电动机的系统和方法
本技术涉及用于使用和控制永磁交流电动机来代替三端双向可控硅开关元件控制(triac-controlled)的PSC电动机的系统和方法。更具体地，实施例涉及一种适配器模块，其用于基于三端双向可控硅开关元件的延迟角产生用于永磁交流电动机的电动机速度命令，同时还通过使三端双向可控硅开关元件导通时间最小化来最小化模拟负载电阻器的温度增加。
技术介绍
包括消费电子设备、电器等的电子设备通常使用永久分离电容器(PSC)电动机。例如，许多蒸发冷却器使用PSC电动机来提供空气通风。PSC电动机的电动机速度通常由三端双向可控硅开关元件控制。当三端双向可控硅开关元件的导通角改变时，三端双向可控硅开关元件的输出电压改变，并且电动机的速度改变。三端双向可控硅开关元件的导通角越大，电动机运行越快。因此，通过改变蒸发控制器的用户界面面板上的速度设置，能够将电动机的速度从低速调节到高速。通过向栅极端子施加控制信号来接通三端双向可控硅开关元件(即，导通电流)。门信号由蒸发控制器中的电路产生。沿着交流(AC)电压信号的每个半周期的时刻(门信号在该处被施加到三端双向可控硅开关元件的栅极端子)使得三端双向可控硅开关元件在该时刻处导通。因此，门信号使用交流电压信号的过零作为基准，以确定三端双向可控硅开关元件交流接通时刻(turn-oninstance)。可以通过改变三端双向可控硅开关元件的每半个交流电压信号的延迟角来改变到电动机的交流电压，以便改变电动机的速度。当门信号被施加到三端双向可控硅开关元件的栅极端子时，三端双向可控硅开关元件导通，并且电流经过三端双向可控硅开关元件流到作为PSC电动机的负载。当流过负载的负载电流(IT)达到三端双向可控硅开关元件的闩锁电流(IL)时，即使在门信号被移除后，IT也保持不变。一旦三端双向可控硅开关元件导通并且门信号被移除，只要IT继续流动并且高于三端双向可控硅开关元件的保持电流(IH)额定值，三端双向可控硅开关元件就继续导通。三端双向可控硅开关元件将继续导通，直到IT下降到低于IH，这发生在正弦交流电压信号的过零处。在正周期和负周期上递减的交流电压信号导致IT逐渐减小并最终下降到IH以下，并且三端双向可控硅开关元件关断。当三端双向可控硅开关元件关断时，没有施加到负载的交流电压和负载消耗的功率，因此不产生热量。三端双向可控硅开关元件控制的PSC电动机长期以来被用于蒸发冷却器和其它应用中。然而，随着技术的进步和随着永磁交流电动机的发展，使用PSC电动机的限制已变得更加明显。具体地说，永磁交流电动机更有效、更安静、更小，它们的速度可以更精确地被控制，并且它们具有比PSC电动机更好的机械性能。随着对更高效率的需求增加，并且由于使用永磁交流电动机的成本已经降低，因此期望使用永磁交流电动机来代替PSC电动机。然而，永磁交流电动机不能由三端双向可控硅开关驱动。具体地，三端双向可控硅开关元件的变化的导通角不能直接用于控制永磁交流电动机的速度。为了实现可变速度，需要电动机控制器，包括执行转换器和逆变器操作，其中交流输入被转换为直流，并且电动机控制器提供正弦电压以驱动永磁交流电动机。该
技术介绍
讨论旨在提供与本技术(其不一定是现有技术)相关的信息。
技术实现思路
本技术的实施例通过提供一种用于使用和控制永磁交流电动机来代替三端双向可控硅开关元件控制的PSC电动机的系统和方法来解决上述和其它问题和限制。所述系统和方法包括适配器模块，其用于基于三端双向可控硅开关元件的延迟角产生用于永磁交流电动机的电动机速度命令，同时通过使三端双向可控硅开关元件导通时间最小化来最小化模拟负载电阻器的温度增加。在本技术的一个实施例中，提供了一种用于基于来自三端双向可控硅开关元件的三端双向可控硅开关元件控制的交流电压信号的延迟角来控制永磁交流电动机的电动机速度的系统。所述系统可以广泛地包括模拟负载、过零检测器、接通时刻检测器、以及速度命令产生器。所述模拟负载可以连接到所述三端双向可控硅开关元件并且可以使负载电流能够经过所述三端双向可控硅开关流到所述模拟负载，并且可以产生所述三端双向可控硅开关元件控制的交流电压信号。所述过零检测器可以检测来自壁装插座的交流电压信号的过零点。所述接通时刻检测器可以检测所述三端双向可控硅开关元件的后续接通时刻，其中所述接通时刻可以是所述三端双向可控硅开关从非导通变为导通时的时刻。所述速度命令产生器可以测量所述过零点与所述后续接通时刻之间的时间间隔，其中所述时间间隔对应于所述延迟角，将所述延迟角转换为电动机速度命令，并将所述电动机速度命令传送到用于控制所述永磁交流电动机的电动机速度的电动机控制器。在本技术的另一实施例中，提供了一种用于基于来自三端双向可控硅开关元件的三端双向可控硅开关元件控制的交流电压信号的延迟角来控制永磁交流电动机的电动机速度的方法。所述方法可以广泛地包括以下步骤。模拟负载可以连接到所述三端双向可控硅开关元件，以使负载电流能够经过所述三端双向可控硅开关流到所述模拟负载，并产生所述三端双向可控硅开关元件控制的交流电压信号。可以检测来自壁装插座的交流电压信号的过零点。可以检测所述三端双向可控硅开关元件的后续接通时刻，其中所述接通时刻可以是所述三端双向可控硅开关从非导通变为导通时的时刻。可以测量所述过零点与所述后续接通时刻之间的时间间隔，其中所述时间间隔对应于所述延迟角。所述延迟角可以被转换为电动机速度命令，并且所述电动机速度命令可以被传送到用于控制所述永磁交流电动机的电动机速度的电动机控制器。前述实施例的各种实施方式可以包括以下附加特征中的任何一个或多个。本技术可以被结合在以永磁交流电动机代替PSC电动机的蒸发冷却器中。将所述延迟角转换为所述电动机速度命令可以基于最小延迟角和相应的最大可选电动机速度以及最大延迟角和相应的最小可选电动机速度。所述速度命令产生器可以由具有定时器的微处理器实现，其中所述定时器可以测量过零信号与所述后续接通时刻之间的时间间隔。所述三端双向可控硅开关元件的接通时刻可表现为所述三端双向可控硅开关元件控制的交流电压信号的每一半上的下降沿或上升沿。所述模拟负载可以包括串联连接的多个电阻器，并且这些电阻器的电阻可以使负载电流低于所述三端双向可控硅开关元件的保持电流额定值，从而在所述三端双向可控硅开关元件被接通并且所述过零点与所述后续接通时刻之间的时间间隔被测量之后使所述三端双向可控硅开关元件被关断。可以由所述电动机控制器供应隔离的直流电力以为适配器模块供电。直流-直流转换器可以接收隔离的直流电力并且提供直流电力以为所述过零检测器、所述接通时刻检测器、以及所述速度命令产生器供电。通用异步接收器/发送器可以将所述电动机速度命令传送到所述电动机控制器。本
技术实现思路
并非旨在标识本技术的基本特征，并且并非旨在用于限制权利要求的范围。下面更详细地描述本技术的这些和其他方面。附图说明下面参照附图详细描述本技术的实施例，其中：图1是包括本技术的一个实施例的允许使用和控制永磁交流电动机来代替三端双向可控硅开关元件控制的PSC电动机的蒸发冷却器的框图；图2是包括允许使用和控制永磁交流电动机的适配器模块的一个实施例的图1的蒸发冷却器的部件的框图；图3是三端双向可控硅开本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于基于来自三端双向可控硅开关元件(34)的三端双向可控硅开关元件控制的交流电压信号(66)的延迟角来控制永磁交流电动机(38)的电动机速度的系统，所述系统包括：模拟负载(54)，其被配置为连接到所述三端双向可控硅开关元件(34)并且使得负载电流能够经过所述三端双向可控硅开关元件(34)流到所述模拟负载(54)并产生所述三端双向可控硅开关元件控制的交流电压信号(66)；过零检测器(48)，其被配置为检测来自壁装插座的交流电压信号的过零点；接通时刻检测器(50)，其被配置为检测所述三端双向可控硅开关元件(34)的后续接通时刻，其中所述接通时刻是所述三端双向可控硅开关元件(34)从非导通变为导通时的时刻；以及速度命令产生器(52)，其被配置为：测量所述过零点与所述后续接通时刻之间的时间间隔，其中所述时间间隔对应于所述延迟角，将所述延迟角转换为电动机速度命令，以及将所述电动机速度命令传送到用于控制所述永磁交流电动机(38)的电动机速度的电动机控制器(36)。

【技术特征摘要】
1.一种用于基于来自三端双向可控硅开关元件(34)的三端双向可控硅开关元件控制的交流电压信号(66)的延迟角来控制永磁交流电动机(38)的电动机速度的系统，所述系统包括：模拟负载(54)，其被配置为连接到所述三端双向可控硅开关元件(34)并且使得负载电流能够经过所述三端双向可控硅开关元件(34)流到所述模拟负载(54)并产生所述三端双向可控硅开关元件控制的交流电压信号(66)；过零检测器(48)，其被配置为检测来自壁装插座的交流电压信号的过零点；接通时刻检测器(50)，其被配置为检测所述三端双向可控硅开关元件(34)的后续接通时刻，其中所述接通时刻是所述三端双向可控硅开关元件(34)从非导通变为导通时的时刻；以及速度命令产生器(52)，其被配置为：测量所述过零点与所述后续接通时刻之间的时间间隔，其中所述时间间隔对应于所述延迟角，将所述延迟角转换为电动机速度命令，以及将所述电动机速度命令传送到用于控制所述永磁交流电动机(38)的电动机速度的电动机控制器(36)。2.根据权利要求1所述的系统，其中所述系统被结合在以永磁交流电动机代替PSC电动机的蒸发冷却器中。3.根据权利要求1所述的系统，其中将所述延迟角转换为所述电动机速度命令是基于最小延迟角和相应的最大可选电动机速度以及最大延迟角和相应的最小可选电动机速度。4.根据权利要求1所述的系统，其中所述速度命令产生器(52)由具有定时器(60)的微处理器(58)实现，其中所述定时器(60)被配置为测量过零信号与所述后续接通时刻之间的时间间隔。5.根据权利要求1所述的系统，其中所述三端双向可控硅开关元件(34)的所述接通时刻表现为所述三端双向可控硅开关元件控制的交流电压信号(66)的每一半上的下降沿或上升沿。6.根据权利要求1所述的系统，其中所述模拟负载(54)包括串联连接的多个电阻器(70)。7.根据权利要求6所述的系统，其中所述多个电阻器(70)使负载电流低于所述三端双向可控硅开关元件(34)的保持电流额定值，从而在所述三端双向可控硅开关元件(34)被接通并且所述过零点与所述后续接通时刻之间的时间间隔被测量之后使所述三端双向可控硅开关元件(34)被关断。8.根据权利要求1所述的系统，还包括从所述电动机控制器(36)供应的隔离直流电力。9.根据权利要求1所述的系统，还包括直流-直流转换器(74)，所述直流-直流转换器(74)被配置为提供用于为所述过零检测器(48)、所述接通时刻检测器(50)、以及所述速度命令产生器(52)供电的直流电力。10.根据权利要求1所述的系统，还包括通用异步接收器/发送器(76)，所述通用异步接收器/发送器(76)被配置为将所述电动机速度命令传送到所述电动机控制器(36)。11.一种用于基于来自三端双向可控硅开关元件(34)的三端双向可控硅开关元件控制的交流电压信号(66)的延迟角来控制永磁交流电动机(38)的电动机速度的系统，所述系统包括：模拟负载(54)，其包括串联连接的多个电阻器(70)，并且被配置为连接到所述三端双向可控硅开关元件(34)并且使得负载电流能够经过所述三端双向可控硅开关元件(34)流到所述模拟负载(54)并产生所述三...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡致毅，孙鹏飞，郑辉，
申请(专利权)人：尼得科电机有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US