电机控制器、驱动电路、以及用于组合的电机控制的方法技术

提供了电机控制器、电机驱动电路和用于组合的电机控制的方法。驱动电路被配置为驱动第一电机和第二电机。驱动电路包括被配置为将AC输入电压转换为脉冲的DC电压的整流器以及电耦接到整流器的第一DC链路。第一DC链路包括具有小于10μF的电容的低电容电容器。驱动电路还包括耦接到第一DC链路的第一逆变器。第一逆变器被配置为生成调节的输出电压以驱动第一电机。驱动电路还包括电耦接到第一DC链路的第二DC链路、以及耦接到第二DC链路的第二逆变器。第二逆变器被配置为生成调节的输出电压以驱动第二电机。

Motor controller, driving circuit, and motor control method for combination

A motor controller, a motor drive circuit and a motor control method for combination are provided. The driving circuit is configured to drive the first motor and the second motor. The driving circuit includes a rectifier configured to convert the AC input voltage into a DC voltage pulse and a first DC link electrically coupled to the rectifier. The first DC link consists of a low capacitance capacitor with a capacitance less than 10 F. The driving circuit also includes a first inverter coupled to the first DC link. The first inverter is configured to generate a regulated output voltage to drive the first motor. The driving circuit also includes a second DC link electrically coupled to the first DC link, and a second inverter coupled to the second DC link. The second inverter is configured to generate a regulated output voltage to drive the second motor.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电机控制器、驱动电路、以及用于组合的电机控制的方法相关申请的交叉引用本申请要求于2015年8月28日提交的美国非临时专利申请第14/838,722号的优先权，其全部公开内容通过引用整体并入本文。
本专利技术的领域一般涉及电机，并且更具体地涉及用于组合电机控制的电机控制器、驱动电路以及方法。
技术介绍
用于加热、通风、空气调节(HVAC)应用的空调和热泵中的电机驱动系统通常利用有源功率因数校正(PFC)AC-DC级并使用大型铝电解电容器(例如3000微法拉)以保持恒定的DC电压、增加的功率因数、减少的谐波，以及电解电容器的更长使用寿命。因此，此类系统具有较低的功率密度、较低的效率和较高的成本。此外，在上电过程期间，大的DC链路电容会导致较高的浪涌电流。可以使用继电器或多个继电器来控制浪涌电流，这进一步增加了系统尺寸、成本以及辅助低电源设计的负担。此外，在一些应用中，接地故障保护必须包括在HVAC产品中，这通常需要多个传感器和/或昂贵的共模电流互感器来检测接地故障电流。已经开发了在低功率(即，小于或等于1HP)的HVAC空气移动应用中的独立低电容电机驱动系统(同样称为直接功率传输(DPT)技术)。该DPT技术使用薄膜电容器(即，小于10uF)作为DC链路能量存储部件。薄膜电容器显著降低了浪涌电流，消除了庞大的DC链路电解电容器和对应的可靠性问题，并且提供了封装整个电机驱动系统的可行性。然而，DPT技术包括其它一些设计挑战，诸如防雷保护(lightningprotection)和更大的电压再生。
技术实现思路
在一方面，提供了被配置为驱动第一电机和第二电机的电机驱动电路。电机驱动电路包括被配置为将AC输入电压转换为脉冲DC电压的整流器以及电耦接到整流器的第一DC链路。第一DC链路包括具有小于10μF的电容的低电容电容器。驱动电路还包括耦接到第一DC链路的第一逆变器、电耦接到第一DC链路的第二DC链路、以及耦接到第二DC链路的第二逆变器。第一逆变器被配置为生成被调节的输出电压以驱动第一电机。第二逆变器被配置为生成被调节的输出电压以驱动第二电机。在另一方面，提供了电机控制器，其被配置为控制用于驱动第一负载的第一电机和用于驱动第二负载的第二电机。电机驱动控制器包括耦接到第一电机的第一控制单元。第一控制单元被配置为当输入电压可用时增加从第一电机到第一负载的能量传递，以及当第一电机的DC链路电压具有近似100％的电压纹波时减缓从第一负载到第一电机的能量传递的减少以产生正转矩。电机驱动控制器还包括被配置为生成用于驱动第二电机的控制信号的第二控制单元。在另一方面，提供了电机系统，其包括第一电机和通信地耦接到第一电机的电机控制器。电机驱动控制器包括第一控制单元和第二控制单元。第一控制单元被耦接到第一电机并且被配置为当输入电压可用时增加从第一电机到第一负载的能量传递，以及当DC链路电压具有近似100％的电压纹波时减缓从第一负载到第一电机的能量传递的减少以产生正转矩。第二控制单元被配置为生成用于驱动第二电机的控制信号。在另一方面，提供了被配置为耦接到第一电机的控制单元。控制单元被配置为当输入电压可用时增加从第一电机到第一负载的能量传递，以及当DC链路电压是接近零和等于零中的一个时减缓从第一负载到第一电机的能量传递的减少以产生正转矩。在另一方面，提供了控制用于驱动第一负载的第一电机和用于驱动第二负载的第二电机的方法。方法包括当输入电压可用时由电机控制器增加从第一电机到第一负载的能量传递。方法进一步包括当直流(DC)链路电压是接近零和等于零中的一个时由电机控制器减缓从第一负载到第一电机的能量传递的减少以产生正转矩。方法进一步包括由电机控制器生成用于施加到第二电机的控制信号。附图说明图1示出了被配置为向结构提供热空气、冷空气和/或通风空气的示例性住宅HVAC系统。图2是可用于操作电机的电机驱动电路的电路图。图3是示出由图2中所示的电机驱动电路使用的直接功率传输(DPT)控制方法的功能图。图4是示例性混合双电机系统的电路图。图5是示例性混合三电机系统的电路图。图6是示例性直接功率传输(DPT)双电机系统的电路图。图7是示例性直接功率传输(DPT)三电机系统的电路图。图8是包括电涌保护电路的图4中所示的混合双电机系统的电路图。图9是包括图8中所示的电涌保护电路的图5中所示的混合三电机系统的电路图。图10是示例性电涌保护电路的电路图。图11是示例性电涌保护电路的电路图。具体实施方式图1示出了被配置为向结构102(例如房屋、建筑物、仓库等)提供热空气、冷空气和/或通风空气的示例性住宅加热、通风和空调(HVAC)系统100。在示例性实施例中，HVAC系统100包括位于结构102外部但与其相邻的室外单元104以及位于结构102内(例如在杂物间、阁楼或地下室中)的室内单元106。HVAC系统100还包括制冷剂管道108，制冷剂管道108被配置为在室外单元104和室内单元106之间传输制冷剂，取决于操作模式，通常以一个方向主要传输液体制冷剂以及以相反方向主要传输汽化制冷剂。在示例性实施例中，室外单元104包括壳体110、具有压缩机电机114的压缩机112、热交换盘管116、冷凝器风扇118、冷凝器风扇电机120和电机驱动电路122。壳体110保护室外单元104的部件并防止树叶和其它污染物进入室外单元104。当HVAC系统100处于空调模式时，室外单元104接收从制冷剂管道108引导的经由制冷剂管道108进入压缩机112的制冷剂。压缩机电机114使用压缩机112压缩制冷剂，使得制冷剂的温度和压力增加。热制冷剂气体被引导至热交换盘管116。冷凝器风扇电机120转动冷凝器风扇118以使环境空气横跨热交换盘管116循环，使得空气温度升高并且制冷剂温度降低。热交换盘管116用作冷凝器，用于将从室内单元106流动到室外单元104的汽化制冷剂再冷凝。被加热的空气以比当其进入时更高的温度排出到室外单元104之上。液体形式的冷凝制冷剂然后经由制冷剂管道108被引导至室内单元106。在一个实施例中，电机驱动电路122被耦接到壳体110，并且与压缩机电机114和冷凝器风扇电机120电连通。在可选的实施例中，压缩机电机114包含物理上位于其上的电机驱动电路122，其同样可操作用于控制冷凝器风扇电机120的操作。在另一可选的实施例中，冷凝器风扇电机120包含物理地位于其上的电机驱动电路122，其同样可操作用于控制压缩机电机114的操作。在示例性实施例中，室内单元106包括具有鼓风机电机126的鼓风机124、热交换盘管128和多个通风口130。在进入室内单元106时，制冷剂被引导到热交换盘管128中。鼓风机电机126操作鼓风机124以强制空气横跨热交换盘管128。当液体制冷剂在热交换盘管128中时，液体制冷剂通过从被强制的空气吸收热量而蒸发，使得空气的温度降低。蒸发的制冷剂然后经由制冷剂管道108被引导回室外单元104。冷却的空气通过通风口130分布在整个结构102中。可选地，当HVAC系统100处于加热模式时，热交换器116和128的作用相反。也就是说，室外单元104的热交换器116用作随着空气通过其而蒸发制冷剂的蒸发器，由此冷却进入室外单元104的空气。室内热交换器本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电机驱动电路，其被配置为驱动第一电机和第二电机，所述电机驱动电路包括：整流器，其被配置为将AC输入电压转换为脉冲的DC电压；第一DC链路，其被电耦接到所述整流器，所述第一DC链路包括具有小于10μF的电容的低电容电容器；第一逆变器，其被耦接到所述第一DC链路，所述第一逆变器被配置为生成调节的输出电压，以驱动所述第一电机；第二DC链路，其被电耦接到所述第一DC链路；以及第二逆变器，其被耦接到所述第二DC链路，所述第二逆变器被配置为生成调节的输出电压，以驱动所述第二电机。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.08.28 US 14/838,7221.一种电机驱动电路，其被配置为驱动第一电机和第二电机，所述电机驱动电路包括：整流器，其被配置为将AC输入电压转换为脉冲的DC电压；第一DC链路，其被电耦接到所述整流器，所述第一DC链路包括具有小于10μF的电容的低电容电容器；第一逆变器，其被耦接到所述第一DC链路，所述第一逆变器被配置为生成调节的输出电压，以驱动所述第一电机；第二DC链路，其被电耦接到所述第一DC链路；以及第二逆变器，其被耦接到所述第二DC链路，所述第二逆变器被配置为生成调节的输出电压，以驱动所述第二电机。2.根据权利要求1所述的电机驱动电路，其中，所述第一DC链路包括正DC链路导轨和负DC链路导轨，所述电机驱动电路进一步包括耦接到所述正DC链路导轨的所述低电容电容器的下游的霍尔传感器。3.根据权利要求2所述的电机驱动电路，其中，所述霍尔传感器被配置为提供当大电流流过所述正DC链路导轨时的接地故障保护。4.根据权利要求2所述的电机驱动电路，其中，所述第二DC链路被电耦接在所述霍尔传感器的下游。5.根据权利要求1所述的电机驱动电路，其中，所述低电容电容器将所述电机驱动电路的功率因数增加到至少约0.9。6.根据权利要求1所述的电机驱动电路，其中，所述第一逆变器是三相逆变器并且包括用于每一相的一组逆变器开关，所述电机驱动电路进一步包括分别耦接到相应组的逆变器开关和所述负DC链路导轨的第一、第二和第三分流电阻器。7.根据权利要求6所述的电机驱动电路，其中所述第一、第二和第三分流电阻器被配置为感测所述负DC链路导轨上的电流，以为所述负DC链路导轨提供接地故障电流保护。8.根据权利要求1所述的电机驱动电路，进一步包括分流电阻器，所述分流电阻器被耦接到所述负DC链路导轨，并且被配置为感测所述负DC链路导轨上的电流，以为所述负DC链路导轨提供接地故障电流保护。9.根据权利要求1所述的电机驱动电路，其中所述第二DC链路包括具有在约200μF与1000μF之间的电容的高电容电容器。10.根据权利要求9所述的电机驱动电路，进一步包括被串联耦接在所述低电容电容器和所述高电容电容器之间的二极管和负温度系数(NTC)电阻器。11.根据权利要求10所述的电机驱动电路，其中，所述二极管和所述NTC电阻器被配置为提供由所述高电容电容器的存在引起的针对所述第二逆变器的浪涌电流保护。12.根据权利要求10所述的电机驱动电路，进一步包括与所述NTC电阻器并联耦接的电涌保护电路，所述电涌保护电路被配置为为所述第一和第二DC链路提供电涌电压保护。13.根据权利要求12所述的电机驱动电路，其中，所述电涌保护电路包括齐纳二极管。14.根据权利要求12所述的电机驱动电路，其中，所述电涌保护电路包括：与所述NTC电阻器并联耦接的串联耦接的瞬态电压抑制(TVS)二极管、第一电阻器和第二电阻器；以及与所述串联耦接的TVS二极管、第一电阻器和第二电阻器以及所述NTC电阻器并联耦接的可控硅整流器(SCR)。15.根据权利要求1所述的电机驱动电路，进一步包括：第三DC链路，其被电耦接到所述第一DC链路；以及第三逆变器，其被耦接到所述第三DC链路，所述第三逆变器被配置为生成调节的输出电压，以驱动第三电机。16.一种电机控制器，其被配置为控制驱动第一负载的第一电机以及驱动第二负载的第二电机，所述电机驱动控制器包括：第一控制单元，其被耦接到所述第一电机并且被配置为当输入电压可用时增加从所述第一电机到所述第一负载的能量传递，以及当所述第一电机的直流(DC)链路电压具有近似100％的电压纹波时减缓从所述第一负载到所述第一电机的能量传递的减少以产生正转矩；以及第二控制单元，其被配置为生成用于驱动所述第二电机的控制信号。17.根据权利要求16所述的电机控制器，其中，所述第一控制单元进一步被配置为生成脉宽调制(PWM)信号以控制所述第一电机的转动。...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·李，R·C·贝塞拉，L·A·克雷蒂安，
申请(专利权)人：雷勃美国公司，
类型：发明
国别省市：美国,US