本申请要求于2015年10月13日申请的美国临时专利申请第62/240,979号的优先权，其内容通过引用全部并入本文中。
背景技术：
在全世界各地，住宅和商业电动机负载都在增长。如果电网开发得好，则这些负载施加到电网。如果电网过载或欠开发，或者甚至缺乏，则使用电网外的分布式能源发电以支持额外的负载，所述分布式能源发电通常涉及汽油或柴油发电机、太阳能板或风力涡轮机。
风力、太阳能系统均会遇到由例如天气的自然现象引起的输出的变化无常，这些自然现象包括有风、无风、破坏性阵风、云、积雪、季节和日夜交替，出于此文档的目的，这些功率称作时变功率。许多网外太阳能和风力系统通过使用太阳能板和风力涡轮机提供功率以对电池或其它电能储存系统充电来克服这些问题；然后根据需要从储存系统汲取能量到功率负载。
电池和其它电能储存系统(例如水力发电抽水蓄能系统)费用高而且有时对环境不友好。为了最小化储能要求，系统可以利用热惯性和重力，例如通过在时变功率可用时从深井将水抽到储水罐、重力水箱或蓄水池，然后存水以用于以后使用。与网外分布式能源发电关联的典型的电动机负载包括太阳能水泵(包括水力发电抽水蓄能)，太阳能供电的空调和制冷和其它系统，在这些系统中，只有在有充足的太阳辐射量或风以支持其运行时至少一些电动机负载才活动，而当太阳能或风能不可用时，一些或所有负载都断开。
适于以分布式太阳能发电操作的现有电动机负载的实例有
除了太阳能系统，风力涡轮机系统也具有时变输出，并且可以具有电动机负载。
技术实现要素：
一种系统，其具有ac感应电动机和至少一个光伏板。所述光伏板耦连成将功率提供至dc-dc变换器，并提供总是比光伏板上的电压高的第二电压。所述第二电压提供至变频电动机驱动器，所述变频电动机驱动器耦连成将功率提供至ac电动机。所述系统在微控制器的控制下运行，所述微控制器调整所述第二电压并使用最大功率点跟踪固件调节所述变频电动机驱动器的频率以针对特定的太阳能dc输入优化功率输出。
在另一实施例中，一种操作由限制dc电源供电的ac电动机的方法，所述限制dc电源提供第一dc电压，所述方法包括：将来自所述限制dc电源的功率变换成第二dc电压；将来自所述第二dc电压的功率变换成第一ac频率和第一ac电压的ac电动机电压；将所述ac电动机电压提供至所述ac电动机；检测所述ac电动机的起动；以及在所述ac电动机起动之后，增大电压和所述ac电动机电压的频率，直到达到最大频率或者达到所述dc电源的极限。
附图说明
图1是包括一组太阳能板、电动机负载和控制器的系统的框图，所述控制器适于从所述太阳能板接收功率并驱动电动机。
图2是图1的控制器的实施例的详细图。
图3图解说明运行电压相对频率的曲线。
图4图解说明mppt(最大功率点跟踪)固件的运行电流和太阳能板的电压。
图5是图解说明微控制器118固件的操作的流程图。
图6是传统的电容器启动3线电动机控制系统的示意图示。
图7是配置用于起动和运行3线电动机的分相式电动机驱动逆变器的示意图示。
图8是图解说明在图7的系统中施加电压的波形图。
图9是配置用于起动和运行3线感应电动机的替代性分相式电动机驱动逆变器的示意图示。
具体实施方式
系统100(图1)具有太阳能光伏电源，其包括一个或多个光伏板102、控制器104和电动机负载106。光伏电源的太阳能板以串联、并联或串-并联耦连以提供第一电压的dc(直流)输出108。此第一电压在控制器104中在dc-dc电压变换器110处接收以提供便于操作控制器104的其它部件的第二电压的功率112，在特定的实施例中，dc-dc变换器110是升压变换器，然而，在替代性实施例中，使用降压-升压或其它变换器配置。
控制器还具有dc供电的变频ac电动机驱动器(vfd)114，其被耦连以从dc-dc变换器110接收第二电压的功率，并将第三电压的单/多相ac驱动功率116提供至电动机负载106。在特定的实施例中，vfd114具有正弦波输出。dc-dc变换器110和vfd114两者在微控制器118的控制下操作。通常提供滤波电容器120以降低电压纹波，并有助于第二电压112的浪涌电流。
dc-dc变换器110将从太阳能板102接收的功率变换成滤波电容器120上的调整的预定dc链接电压112，以适合vfd114的操作。在一个实施例中，当系统100正在运行时，dc-dc变换器110由微控制器118控制以用太阳能板102的最大功率点的第一电压108操作，dc-dc变换器110的输出112为用于操作vfd114的适当电压。
vfd114将dc功率变换成适合电动机106的变速电动机驱动电压和频率的ac电压116，电动机驱动电压和频率由微控制器118根据从太阳能板102可用的功率确定。
微控制器118感测太阳能板102上的电压和电流，并建立vfd114的频率参考，使得通过执行存储器122中的固件，根据“最大功率点跟踪-mppt”算法最大化来自太阳能pv板102的功率传输，其中，vfd的操作频率在从太阳能板102获得的功率很少时从额定电动机运行频率降低，以节约功率，在从太阳能板102可获得全功率时提高到额定电动机运行频率。
微控制器118在存储器122中有包含电动机相电压-频率运行曲线的表，其基于参考频率确定相输出116rms电压值。因此，变速驱动器输出上的频率和电压均是可变的并在微控制器118的控制下，以便最大化针对各种太阳能条件的功率传输。预计对一些电动机负载，例如正位移泵，电动机和电动机负载的低速运行比相同电动机和泵负载的高速运行消耗的功率少。在特定实施例中，微控制器118也具有另外的控制输入，例如水箱液位传感器或恒温器，以允许在需要或期望电动机运行时运行，当不需要电动机运行时关闭电动机运行，以避免可能由于例如储水箱溢出引起的损坏。
微控制器118还感测第二电压以便调整从太阳能板102汲取的dc-dc变换器110输出电压和功率，使得从太阳能板汲取最大功率。在一些实施例中，微控制器118还配置有用于vfd114和电动机106的最大电动机驱动频率，并且微控制器118相应地限制参考频率和dc-dc变换器运行，即便这会造成从太阳能板汲取比本来可获得的要少的功率。
参照图2，电流传感器ct位置靠近连接器152以旨在耦连至板102，以便测量由板102提供的电流-电流ipv，并将测量值提供至微控制器118。二极管d被定位成如果板102的极性反向，则自动使pv板短路。提供电容器c1以衰减太阳能pv板上的电压纹波，同时由太阳能板提供的电压vpv也由微控制器118监测。通过将ipv和vpv测量值相乘，确定从太阳能板102吸收的功率。
在一个实施例中，dc-dc变换器是升压变换器，其包括功率电感器(l)和两个功率开关q1和q2，其连接成在使用由微控制器118提供的脉冲宽度和脉冲速率调制信号sboost的控制运行时提供升压能力。升压电压在电容器组122中滤波，由微控制器118测量第二电压dc电平112-vdc。
dc链接电压给vfd114提供输入，vfd114可以有另外的电压变换装置，在特定的实施例中是单相或三相开关驱动器，其具有2个或6个功率开关，由来自微控制器118的信号svfd控制。vfd114的运行使得在变速驱动器输出端子154的输出提供变频和电压ac波形，以提供至ac电动机106。
微控制器118在驻存在存储器122中的固件的控制下运行。在特定实施例中，固件包括起动例程，最大功率点跟踪(mppt)运行例程和关机例程。参照图1、图4和图5，这些包括：
1.起动例程
在给控制器加电，检查基本功能之后(步骤302)，微控制器118检查从pv板102接收的vpv电压，并且只有在所述电压比存储器122中记录的预定最小起动电压高时，才继续起动例程。如果vpv电压低于最小值，则等待vpv超过最小值。
一旦达到最小起动电压，微控制器118设置vfd114将产生的初始正弦波的频率(步骤304)。微控制器118然后通过频率使用图3显示并存储在存储器122中的电压-频率曲线(v-f曲线)确定正弦波的幅值(相rms电压)。存储器122在实施例中包括一个或多个只读存储器、可编程只读存储器或电可擦除可重写只读存储器，并且根据需要对于使用的特定的电动机106类型确定v-f曲线。v-f曲线并不从零开始，而是具有电压偏置(vmin)，对于最小频率值有最小的相rms电动机电压。
-微控制器118通过信号svfd将确定的频率和电压提供至vfd114，起动系统104的运行。结果，频率为f1、幅值相rms电压为v1的ac提供至电动机106。
-微控制器118然后通过反馈传感器信号ipv(太阳能pv电流)检查太阳能pv电流(步骤306)，如果ipv较前一读数值减少特定百分比(x％)(ipvnew<ipvold*x％)，则指示电动机106已经开始旋转。在特定实施例中，x％为10％。另一方面，如果pv电流传感器上的新读数(ipv)不小于前一读数值的预定百分比x％，则确定电动机106还未起动，所以继续通过将vfd114的运行频率提高到f2(步骤304)，并相应地将运行相电压提高到另一相电压v2的另一步骤。百分比值x％(识别起动的阈值)是自适应的，随ac电动机和负载的功率水平变化。
-在替代性实施例中，不是观察ipv的下降以验证电动机适当开始旋转，微控制器118则是用电动机速度传感器(未示出)直接观察电动机旋转。在实施例中，电动机速度可以包括磁铁和感测线圈、齿轮、led、光传感器、齿轮和磁阻传感器、惯性开关或本领域已知的任何其它旋转传感器。
-当微控制器118通过信号svfd将vfd114的频率提高到f2以在变速驱动器输出端子116上提供具有适当的电压幅值v2的正弦波频率f2。
-微控制器118通过反馈信号ipv继续提高vfd114的频率和电压，并一直检查太阳能pv电流，直到ipv传感器显示新太阳能pv电流值小于初始或前一值的特定百分比x％，这意味着电动机开始旋转，或者电动机速度传感器检测到充分的旋转，110过渡到mppt常规模式。
-如果太阳能pv电流(ipv)从一个频率阶梯到另一频率阶梯没有降低某值的特定百分比x％，并且频率达到存储器122中存储的最大值，(对于每种电动机类型，最大频率是已知的)，然后电动机还没有开始旋转，则停止操作vfd114，并在预定的暂停时间之后再次尝试起动例程。这使得一些高起动负载，例如由hvac或制冷系统中的加压制冷剂产生的负载，或井泵后的全输出水柱消散。
2.最大功率点跟踪(mppt)常规模式
-一旦微控制器118得出电动机已经起动的结论，则dc-dc变换器通过信号sboost调整dc第二电压112为预设值vset(步骤308)，信号sboost直接控制ac/dc电动机驱动器114的功率开关q3-q8。
-dc链接112调整意味着dc-dc变换器110通过改变升压电路(图2)的功率开关q1和q2的运行占空比，调节dc链接112的电压值直到其达到期望值vset。
-信号反馈vdc为微控制器118测量dc第二电压112的值。
-如果vdc反馈值低于vset值，则dc-dc变换器的占空比提高sboost信号的值，以提高dc链接112的电压值，直到dc-dc变换器的占空比达到其最大值
-在dc-dc变换器110调整dc链接电压112为预设值vset并小于最大频率(如由存储器122中的值确定的)时，存储器122中的mppt算法在微控制器118上执行以对于vfd114提高电动机频率，这涉及基于图3的电压-频率曲线相应地提高相rms电压。这样，微控制器118将从光伏板汲取的当前功率与从光伏板汲取的之前的功率进行比较(步骤310)。如果功率提高，则微控制器增大变频驱动器114的频率和电压(步骤312)，如果由于太阳能板102的功率限制功耗还没增大，则微控制器降低变频驱动器114的频率和电压(步骤314)。
-通过提高由vfd生成的ac功率的频率和电压，电动机被构造成以更快的rpm旋转，这提高vfd114和电动机106的功耗，从而提高从太阳能板102汲取的功率。
-频率增加是逐步进行的，其中，第一阶梯202针对由微控制器110设置的电动机频率1(f1)，以频率1运行的电动机106对应于在点202运行的图4所示的太阳能pv功率(太阳能电流i1和电压v1)。
-微控制器118然后提高由vfd114生成的电动机功率116的频率(f2)，较高频率的下一运行点示于图4的点204，其具有较高的太阳能pv电流(i2)但较低的太阳能pv电压v2。限制vfd的频率增大，以不超过特定电动机和负载的最大额定频率。
-如果微控制器118一直提高电动机频率，则存在从太阳能pv板获得的功率(power＝ixv)为其最大值的一个点，这示于图4的点206。通过此算法找到的最大功率点随着照射量显著变化。
-如果频率一直增大(电动机旋转得更快，并需要更多的功率)，则当达到最大功率产出时，太阳能pv板102的功率输出开始下降，相比电流增大电压降低得更快(图4所示点208处的v-i曲线特征)，原因是太阳能pv板不能提供电动机以该速度或更高速度运行必需的功率。
-结果，dc链接电压降低，原因是板不能提供足够的功率以保持dc链接电压，
-一旦微控制器感测到dc链接电压降低(步骤316)，则其将vfd上的频率降低回较低的频率阶梯，以便使得dc-dc变换器重新获得dc链接电压调整。
-一旦建立dc链接电压调整，并且微控制器118感测其在所需极限内，则mppt算法开始再次为vfd114提高频率，以便提高电动机106的旋转速度。如果dc链接电压值下降到低于阈值vfdrop，则微控制器立即将运行频率降低预定的频率降低值f2，其比最大功率点跟踪机制内使用的频率变化(阶梯)要大得多。如果此频率降低阶梯f2不使得dc链接电压恢复到阈值vfdrop以上，则微控制器118将运行频率降低另一f2，直到dc链接电压变成高于阈值vfdrop。
3.停止例程
在常规模式运行中，微控制器118时刻检查着太阳能pv板102两端的电压(vpv信号)。如果vpv的值下降超过存储器122中的功率下降极值，达到预定值vd(存储在微控制器的存储器中)，则微控制器118得出结论电动机应当停止旋转，并关断vfd114的运行(步骤318)，等待对电动机和由电动机114驱动的负载适当的特定时段(步骤320)，进入起动例程。
-如果此起动-停止事件连续出现几次(尝试次数的预定极限存储在微控制器的存储器中)，则微控制器得出结论太阳板上没有可用的足够的太阳能量以运行电动机，则在更长的等待时间wsun内变成空闲。在等待wsun之后，如果太阳能板上有指示白昼条件的可用的最小电压，则控制器通过返回起动例程重新尝试起动。
在特定实施例中，电动机106是三相电动机，变频电动机驱动器114提供三相交流电以驱动电动机106；在替代性实施例中，电动机106是分相式电动机，其中，vfd114给电动机提供驱动相，将相移起动或运行功率提供至电动机106。在另一特定实施例中，电动机106是具有一体电动机起动电路的单相电动机，所述起动电路包括起动电容器，vfd114将单相ac功率提供至电动机106。
在特定实施例中，变频电动机驱动器114提供正弦输出以驱动电动机106。
在替代性实施例中，用风力涡轮发电机系统代替图1的太阳能板102，关联的整流器将dc功率提供至dc-dc变换器110；在此系统中，可以可选地提供风力涡轮转速传感器，作为微控制器118和固件122的输入，微控制器118和固件122适于使用风力涡轮机速度信息以及电流和电压信息调节vfd114，以便避免使风力涡轮机失速，优化给电动机106的功率传输。
在另一替代性实施例中，用由汽油、柴油、燃气涡轮机或蒸汽发动机(其可以是活塞或涡轮机)驱动的发电机代替图1的太阳能板102；通常关联的整流器将由发电机产生的任何ac整流，以将dc功率提供至dc-dc变换器110。在这种系统中，节气门输入提供至控制器104，系统然后能够充当变比率电力传输。变比率电力传输有许多用处，尽管架构和许多运行细节(包括dc电动机的使用)与目前描述的系统不同，美国海军运营变比率电力传输，替代1918年到1947年的新墨西哥级、田纳西级和科罗拉多级战列舰的主发动机系统中的减速齿轮。
传统的分相式电动机系统400(图6)具有电容器起动控制器402和3线单相电动机404，起动电容器406和控制继电器408在控制器402中。电动机404具有主绕组410和辅助起动绕组412。控制继电器408在电动机起动期间将电容器406与起动绕组412串联连接至ac电源414，与主绕组410并联。一旦电动机已经开始旋转，则控制继电器408断开电容器406和起动绕组412。电容器406有效地在施加到主绕组410和起动绕组412的功率之间产生90度相移。在一些但并非全部的传统电容器起动控制器中，提供分开的电容器crun409以允许在电动机运行时使用一些起动绕组412以提高转矩，在这些控制器中，crun通常具有比cstart明显更小的值，以帮助降低运行时电流和来自电动机起动浪涌电流的功率耗散。尽管使用传统的电动机系统400相当常见，但其有缺点，其中就有在全运行频率，起动电动机要求有非常高的浪涌电流和功率。参照图1-3描述的mppt变频电动机控制系统用于下面讨论的图7的实施例。
在此布置中，可以写成：
vaux＝vphs-vph1，其中，vaux是起动绕组两端的电压…(1)
vmain＝vph2-vph1…………………(2)
如果已经选择phs为辅助绕组功率，其充当起动绕组，只要电动机开始旋转则其将关断(不再有电流通过)。
除了使用辅助绕组起动3线电动机，电动机将以变频模式驱动，同时保持电压-/频率(v/f)比恒定，其中，rms是相电压，f是其频率，这在上面的段落中解释过。为了随意地以v/f方式控制电动机，如等式3-5所示产生节点ph1、ph2和phs上的电压波形：
vph1＝vdc/2+vdc/2*duty1*sin(x)…………………(3)
vphs＝vdc/2+vdc/2*duty2*sin(x-θ)…………………(4)
vph2＝vdc/2+vdc/2*duty3*sin(x-γ)…………………(5)
其中，所有三个波形都偏置vdc/2，即输入dc电压的一半。而且，波形vphs关于vph1移动角度θ，而波形vph2关于vph1移动角度γ。
可以通过使用微控制器将pwm信号施加到vfd的开关器件来产生那三个电压波形。
如果phs是起动绕组功率，这意味着ph2是主绕组功率，如上面的等式所示，主绕组两端的电压是vmain＝vph1-vph2，所以如果目的是在主绕组上具有最大幅值，则vph2和vph1的电压波形应当幅值相等(duty1＝duty3)，但方向相反(γ＝180°)。对于给定的输入dc电压，主绕组的幅值也应当最大，所以有以下等式2：
vmain＝vph1-vph2＝>vmain＝vdc*duty1*sin(x)………(6)
此外，辅助绕组上的电压波形关于主绕组应当接近90°，但幅值相同，其可以从等式6导出：
vaux＝vdc*duty1*sin(x-90°)………(7)
如果我们将等式7与等式1合并，我们得到vphs的波形等式为：
vaux＝vphs-vph1
＝>vphs＝vaux+vph1＝vdc/2+vdc/2*duty1*sin(x)+vdc*duty1*sin(x-90°)
＝>vphs＝vdc/2+vdc*duty1*(sin(x-90°)+1/2*sin(x))………(8)
对于vphs波形，须将等式8写成等式4的形式，这种转换类型称作“任意相移”转换，其中，通常规则规定：
a*sinx+b*sin(x+y)＝c*sin(x+z)………(9)
其中，系数c可以如下计算：
c＝sqrt(a2+b2+2*a*b*cos(y)………(10)
角度z可以如下计算：
z＝atan(b*sin(y)/(a+b*cos(y))………(11)
使用等式10和11，可以从等式4求解未知数duty2和θ，得到：
duty2＝2.23*duty1
angleθ＝63°。
现在，图x上显示的3相逆变器的电压波形可以表示成：
vph1＝vdc/2+vdc/2*duty*sin(x)…………………(12)
vphs＝vdc/2+vdc/2*2.23*duty*sin(x-63°)…………………(13)
vph2＝vdc/2+vdc/2*duty*sin(x-180°)…………………(14)
其中，duty是对于ac电动机的变频运行，相rms电压和频率的v/f比率。
图7是频率可控的分相式dc-ac变速电动机驱动逆变器450的示意图示，其配置成由单端dc电源452起动并运行3线分相式电动机。交替驱动正ph2功率开关器件454和负ph2功率开关器件456，以提供第2相(ph2)ac信号458以驱动3线分相式电动机462的主绕组460。类似地，交替驱动分开的正ph1功率开关器件464和负ph1功率开关器件466，以提供第1相(ph1)ac信号468以驱动与起动绕组470的第一端和3线分相式电动机462的主绕组460的第二端连接的共同连接。最后，交替地驱动分开的正phs功率开关器件474和负phs功率开关器件476以提供偏置第3相(phs)ac信号478以驱动与3线分相式电动机462的起动绕组470的第二端连接的连接。
在起动运行中，操作频率可控的分相式dc-ac变速电动机驱动逆变器450，以提供如图8中所示的波形。在特定实施例中，功率开关器件454,456,464,466,474,476不只是开关晶体管，而是使用适于提供正弦波形的高频开关变换器技术的双向功率传输器件。操作正功率开关器件454和负功率开关器件456以给主绕组460的ph2连接提供起动频率的正弦波490，同时操作正功率开关器件464和负功率开关器件466以给主绕组460的ph1连接提供起动频率的正弦波492。为了使电动机开始旋转，操作正phs功率开关器件474和负phs功率开关器件476以给起动绕组470的phs连接提供具有可控相位偏置496的起动频率的正弦波494。一旦电动机开始旋转，则正功率开关器件474和负功率开关器件476被关断以断开起动绕组470，同时驱动正功率开关器件454、464和负功率开关器件456、466继续将功率提供至主绕组460以使电动机运行。
在特定实施例中，在起动期间，相移496配置成使起动绕组电压phs494、478滞后负驱动电压ph1468、492为63度以实现最优效率。
图9是配置成起动并运行3线感应电动机的替代性分相式逆变器的示意图示。此实施例使用一对dc电源502、504以给正功率轨552和负功率轨554提供有效的中性连接506。这些dc电源之一502是之前讨论的dc链接电压，另一dc电源504是高频开关dc-dc变换器或由dc电源502驱动的电荷泵。
中性点506取代图7的ph1468。正功率开关器件510和负功率开关器件514配置成驱动ph2线518以驱动电动机的主绕组520，这与图7的实施例不同，图7中，ac电动机驱动相458、468、478在零和高dc电压之间摆动，在此实施例中，ac电动机驱动相518和522关于中性点506在正和负之间摆动。正功率开关器件512和负功率开关器件516配置成驱动phs线522以驱动电动机的辅助或起动绕组524。在一些实施例中，正功率开关器件512和负功率开关器件516直接耦连至起动绕组524。在此实施例中，正电源552耦连至正功率开关器件510、512，负电源554耦连至负功率开关器件514、516。
图7和图9的变频电动机驱动器在控制器118(图1)的控制下操作功率开关器件454,456,464,466,474,476,510,512,514,516，控制器118提供变频和变压操作，并允许控制关于ph1468、494、518，ph2458、490、506和phs478、494、522之间的相位关系。由于ph1和phs之间的相位关系由控制器直接合成，不是通过电抗装置例如起动或运行电容器(图6)的电压降，所以这种相位关系对于快速起动和有效功率运行是可优化的。
在一个实施例中，控制器118的存储器中的偏置dphase123(图1)加入到主绕组输出ph2的电流相位，以提供vphs的电流相位；这些电流相位用来合成正、负驱动功率开关器件的脉冲，所述脉冲驱动输出vph2,vph1和vphs。
参照图7、图8和图9讨论的实施例以起动频率开始电动机运行，所述起动频率明显低于满载最大功率运行频率。一旦电动机已经开始旋转，本系统使其运行频率和运行电压斜坡上升，直到超过可用功率或者达到满载额定运行频率。如果超过可用功率，则根据此前描述的最大功率点跟踪算法降低运行频率以节约功率。
注意，辅助或起动绕组470、524(图7、图9)可以见证其绕组两端的电压比主绕组460、520两端的电压有效地降低。这是因为主绕组460、520见证ph2458,506和ph1468,518之间的电压相差180度，而辅助或起动绕组470,524见证ph1468,512和phs478,522之间的有效ac电压由于phs和ph1之间的相位差不是180度而降低；在ph2和phs之间的相位差为零时，电压差phs-ph1为最大值，但ph2和phs之间为180度相位差时，phs与ph1一致，电压差phs-ph1达到零。我们发现尽管使用传统的90度相位差起动三线电容器起动电动机；但其它相位差可以带来更好的运行，原因是更大的电压出现在起动绕组两端。具体地，在通过在全电压、phs超前ph1大约117度(等效于phs滞后ph263度)的相位差有效地驱动phs来起动和运行这些电动机时，在dc电源452,502,504可以使用较低的dc电压，在ph2,ph1和phs可以使用相应较低的ac电压。在实施例中，phs滞后ph158度到68度之间，或者phs超前ph2112度到122度之间，以在辅助或起动绕组两端提供更高的有效电压，同时仍与ph2充分地偏置以允许电动机起动。目前的控制器允许对起动绕组phs上的相位进行固件调节，以在起动绕组两端提供这样的更高电压。
出于此文档的目的，固件是存储在存储器中的机器可读指令的排序序列，提供机器可读指令以适应微控制器执行特定的任务，例如通过调节由变频电动机驱动汲取的功率并通过调整第二dc电压跟踪光伏板的最大功率点。
组合
本文中描述的系统的特征可以各种方式组合。发明人预料到的特征的组合为下面列出的这些组合。
命名为a的系统包括：ac电动机；至少一个光伏板；dc-dc转换器，所述dc-dc转换器耦连成从所述至少一个光伏板接收功率并提供第二dc电压；变频电动机驱动器，所述变频电动机驱动器耦连成接收所述第二dc电压，并将ac功率提供至所述ac电动机；以及微控制器，所述微控制器配置成调整所述第二dc电压，并使用最大功率点跟踪固件以调节所述变频电动机驱动器的频率以优化功率输出。
命名为aa的系统包括命名为a的系统，其中，所述微控制器还配置成调节提供至所述ac电动机的ac功率的电压。
命名为ab的系统包括命名为a或aa的系统，其中，所述微控制器配置成调节提供至所述ac电动机的ac功率的电压，其中，所述ac功率的电压随所述ac功率的频率线性增长。
命名为ad的系统包括命名为aa、ab或a的系统，其中，所述微控制器具有固件，所述固件适于逐渐地提高所述第二dc电压和所述ac功率的频率，直到所述ac电动机开始旋转，并且其中，所述微控制器通过检测从所述至少一个光伏板接收的电流的变化识别所述ac电动机已经开始旋转。
命名为ae的系统包括命名为aa、ab、ad或a的系统，其中，所述最大功率点跟踪固件包括机器可读指令，所述机器可读指令逐步地改变所述变频电动机驱动器的频率，同时搜索从所述至少一个光伏板接收的最大可能功率，同时调整所述第二dc电压电平为与所述变频电动机驱动器的频率成比例增大的电压。
命名为ae的系统包括命名为aa、ab、ad或a的系统，其中，所述最大功率点跟踪固件包括机器可读指令，所述机器可读指令调节所述第二dc电压以从所述至少一个光伏板获得最大可能功率，同时所述固件包括调节所述变频驱动器的运行频率的机器可读指令。
命名为af的系统包括命名为aa、ab、ad、ae或a的系统，其中，所述最大功率点跟踪固件包括机器可读指令，所述机器可读指令适于监测所述第二dc电压，并且如果所述第二dc电压降低到预定阈值以下，则降低所述变频电动机驱动器的频率。
命名为ag的系统包括命名为aa、ab、ad、ae、af或a的系统，其中，所述系统配置成检测所述ac电动机的起动故障，并且当所述ac电动机未能起动时，关闭所述变频电动机驱动器一段重试时间，以在所述重试时间之后重新尝试起动所述ac电动机。
命名为ah的系统包括命名为aa、ab、ad、ae、af或aj或a的系统，其中，所述ac功率包括第一相ac功率和起动相ac功率，所述第一相ac功率耦连至所述ac电动机的主绕组，所述起动相ac功率耦连至所述ac电动机的起动绕组，所述第一相ac功率和所述起动相ac功率偏置非零相移。
命名为aj的系统包括命名为ah的系统，其中，所述非零相移在58度和68度之间或者在112度和122度之间。
命名为ak的系统包括命名为aa、ab、ad、ae、af、ag、ah、aj或a的系统，其中，所述ac功率还包括与所述第一相ac功率相差180度相位的第三相ac功率，所述第三相ac功率耦连至所述起动绕组和所述主绕组两者。
命名为b的操作由限制dc电源供电的ac电动机的方法，所述限制dc电源提供第一dc电压，所述方法包括：将来自所述限制dc电源的功率变换成第二dc电压；将来自所述第二dc电压的功率变换成第一ac频率和第一ac电压的ac电动机电压；将所述ac电动机电压提供至所述ac电动机；检测所述ac电动机的起动；以及在所述ac电动机起动之后，增大电压和所述ac电动机电压的频率，直到达到最大频率或者达到所述dc电源的极限。
命名为ba的方法包括命令为b的方法，其中，所述ac电动机电压包括第一相和起动相ac，所述第一相和起动相相位相差58度到68度之间或者112度到122度之间。
命名为bb的方法包括命令为b或ba的方法，其中，通过在所述ac电动机电压的频率增大时监测所述dc电源的电压，确定所述dc电源的极限，并确定何时所述ac电动机电压的频率的微小增加会触发所述dc电源的电压超过百分比电压降极限的百分比下降。
一种操作由限制dc电源供电的ac电动机的方法，所述限制dc电源提供第一dc电压，所述方法包括：将来自所述限制dc电源的功率变换成第二dc电压；将来自所述第二dc电压的功率变换成第一ac频率和第一ac电压的ac电动机电压；将所述ac电动机电压提供至所述ac电动机；检测所述ac电动机的起动；以及在所述ac电动机起动之后，改变所述ac电动机驱动器的频率以搜索所述限制dc电压的最大功率点(mpp)。
根据权利要求15所述的方法，其中，所述限制dc电压由从包括以下的组中选择的装置提供电源：光伏板和风力涡轮机。
在不偏离上面的方法和系统的范围下可以对其进行变化。因此应当注意，上面的描述中包含的以及附图中所示的主题应当在示意性而不是限制性意义上解读。以下权利要求旨在覆盖本文中描述的所有通用和特定特征，以及对本方法和系统的范围的所有陈述，按照文字方面可以说成是落入其之间。