专利名称：带有单个电流传感器的三相电动机中的阻尼控制的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及三相动力装置(例如三相电动机)，并且具体涉及一种改进的流程，通过用于阻尼控制和电动机制动的单个电流传感器来测量各相电流。
背景技术：
三相电动机(例如永久磁铁同步电动机和感应电动机)可以用于许多应用，用来提供机械系统的动力辅助。可以使用脉冲宽度调制信号控制三相电动机中的各相线圈是已知的。脉宽调制信号加载到一个反相器或一系列开关器件，它们把电动机的各相线圈连接到直流(DC)电源的正极或负极接线端，例如电池。该反相器包括高端组中的三个开关和低端组中的三个开关。
为了充分控制电动机，有必要测量流过各相线圈的电流。各相的测量电流提供给产生脉宽调制信号的控制器。为了测量电流，可以用一个电阻与各相线圈串联是已知的。测量各电阻两端的电压降以确定各相的电流流动。这种类型的系统具有这样的缺点，它需要分别用于三相线圈的三个电流传感器和三个测量电路。
可以去掉至少一个电流传感器且基于其它两相的测量可以计算无传感器的那一相电流，也是已知的。在大多数情况下，流过电动机所有相的所有电流之和为零，所以，通过了解流过其中两相的电流，可以确定流过无传感器的那一相电流(星形连接点接地的星形连接电动机或有故障的电动机除外)。
可以用单个电阻来实现测量流过三相电动机各相的电流的功能也是已知的。该单个电阻位于电动机线圈的外部，在DC电源与反相器或系列开关器件之间的DC链路上。根据开关的状态和工作的周期，通过各相的电流可以通过该单个电阻测量或计算。
当需要阻尼或制动时，可以闭合高端开关器件组或低端开关器件组，从而把电动机所有相的线圈连接在一起，也是已知的。制动用来抑制不需要的机械系统振动，也用来减小机械系统的速度。例如，机械共振或扰动可以从机械系统反馈回电动机。不稳定的机械共振不仅不受欢迎，这些共振还会产生一个电动势(EMF)，它可能引起电动机中的过载电流。在阻尼模式中，闭合的开关允许电流在电动机线圈中循环流动以充当制动来抑制由机械共振引起的任何运动，从而帮助恢复稳定。但是，阻尼模式下电流在电动机线圈中的内部循环不能由单个外部电阻来测量，因为该电阻不在电流传输环路中。因此，不能测量，从而也不能改变或控制电动机线圈中的电流。
为了获得增强的制动效果，可以调制三相反相器开关以强制电动机中的电流返回到电池也是已知的。在这种情况下，流过单个电阻的电池电流与正常的电动机工作相比是反向的。因此，该电阻两端的电压是负的并且不能由控制器读出，除非该控制器是为该种情况而设计的。
因此，需要一种改进的技术，在阻尼/制动模式下，使用单个电流传感器来监控三相装置中的电流。也希望提供这种技术而无附加硬件要求，从而提高可靠性并节约成本。
本发明的新颖特点在权利要求书中具体阐明。通过参考下列描述并结合附图，可以最充分地理解本发明及其进一步的目标和优点。附图中相同的参考数字标明相同的元件，其中图1依照本发明给出带有一个电源、一个反相器或开关电路以及一个三相电动机的系统图示；图2为图1中系统的控制器的图示，它用于产生PWM信号给多个开关器件；图3为反映图1中开关的八种可能开关状态的表格；图4为图3的电压空间矢量图；图5依照本发明给出阻尼模式开关配置的示意图；图6依照本发明给出阻尼模式下测量电流的开关配置实例的示意图；图7依照本发明给出阻尼模式下测量电流的开关操作及开关定时的图示；图8依照本发明给出用于阻尼模式中电流阻尼的开关配置的示意图；图9依照本发明给出阻尼模式下测量电流并提供电流阻尼的开关转换和定时图示；和图10依照本发明给出阻尼模式下测量三相电动机电流的流程图。
本发明可以做各种修改并有替换形式，同时这里已经在附图中以实例方式给出了特殊实施例并且将详细描述。但是，本发明并不局限于公开的具体形式。相反地，本发明包括权利要求书定义的本发明宽范围内的所有修改、等效和替代。
具体实施例方式
所描述的是一种改进的流程，用于在阻尼模式下用单个外部电流传感器测量系统中流过三相装置各相的电流。很方便地，不需要额外的硬件来实现本发明。三相电动机，例如永久磁铁同步电动机，可以用作动力机械系统的一部分。但是，本发明并不局限于三相电动机并且可以应用于其它三相装置甚至多相装置。
由于系统的机械性质和控制器的闭环响应，动力机械系统在特定频率范围内(例如5-10Hz)表现出轻阻尼谐振响应是可能的。但是，要求闭环控制系统在所有可能的机械扰动下保持稳定。如果在发生轻阻尼系统响应的频率范围内遇到机械扰动，必须修改控制器操作以保持系统的稳定性。系统响应定义为机械系统和电子控制器的闭环响应。确保系统稳定性的一种方法是短路电动机线圈。该方式的后果是阻尼电动机和机械系统响应，因为电动机充当制动以阻止由机械系统引起的任何运动。
现在看附图，依照本发明说明三相装置系统的使用实例。参照图1，系统20一般带有一个电源22、一个反相器或开关电路24和一个电动机26。典型地，电源22是一个带有正接线端28和负接线端30的DC电池。负接线端30也可以接地。尽管可以使用其它连接类型，例如delta连接的电动机，电动机26可以是一个带有Y形连接三相线圈A、B、C的电动机。例如，这样的电动机可以包括一个永久磁铁同步电动机或一个感应电动机。
反相器或开关电路24包括三组开关器件，一组对应于电动机26的一相线圈。第一组开关器件S1、S2能够提供第一电压Va给第一相线圈A。第二组开关器件S3、S4能够提供第二电压Vb给第二相线圈B。第三组开关器件S5、S6能够提供第三电压Vc给第三相线圈C。
各种开关器件S1-S6都可以用于开关电路24。例如，开关器件S1-S6可以是功率晶体管，例如本领域熟知的IGBT、功率MOSFET和双极型晶体管。PWM信号将加载到功率晶体管的栅极或基极。重要的是，通过加载一个PWM信号，各开关器件S1-S6可以断开或闭合(或者关闭或导通)。
各组开关器件的高端开关组S1、S3、S5连接到电源22的正接线端28，低端开关组S2、S4、S6连接到电源22的负接线端30(或地)。一个组中的各开关器件与另一个组中的其它开关互补。例如，当高端开关器件组中的高端开关器件S1闭合时，低端开关器件组中的相应低端开关器件S2断开。相似地，当高端开关器件组中的高端开关器件S1断开时，低端开关器件组中的相应低端开关器件S2闭合。
由于带有互补的开关器件，各组中开关器件的断开和闭合(即反相器的相位管腿)允许电动机26的各相线圈A、B、C连接到电源22的正接线端28或负接线端30。这就允许电压Va、Vb或Vc分别加载到电动机26的相应相线圈A、B或C上。图1中分别用相应变量Ia、Ib或Ic表示流过各相线圈A、B或C的电流。
如下文将要更详细描述的，本发明使用多个脉冲宽度调制(PWM)信号来控制高端和低端开关器件组S1-S6。参见图2，控制器34用来产生PWM信号给各开关器件S1-S6。控制器34连接到开关以提供脉宽调制信号来控制开关。控制器34可基于接收到的由连接到控制器34的电流传感器32提供的电流测量信号产生PWM信号。应该承认，电流传感器32可以联合比较器、模数转换器以及类似的器件来提供一个模拟或数字信号给控制器，指示电动机26中被测相的电流。另外，控制器34可以包括数字处理器和存储器以存储带有控制算法的软件。依照本发明，数字处理器基于软件实现的控制算法提供PWM信号。例如，适合于本发明的带有数字处理器的控制器34可以从德州仪器公司获得，元件号为TMS320LF2406。该元件是一个数字信号处理器(DSP)控制器，包括闪存，用来存储软件。此外，控制器34可以包括一个DSP处理器和一个外部存储器(未显示)。
在操作时，电流传感器32可测量至少一相电流，并且更适宜继续测量电动机的各相电流。控制器34可输入来自于电流传感器32的信号以确定电流何时由于来自于电动机的机械反馈而超过预定阈值。预定阈值不仅包括一个电流值限制，也包括进入阻尼(零向量)模式前在一段时间内电流值超过限制的次数。如果在预定时间内超过预定阈值，控制器闭合高端和低端开关组之一的所有开关以提供机械反馈的阻尼，同时另一个开关组断开。对于本领域技术人员来说，很显然高端开关组可以闭合一段时间，这时断开高端开关组且闭合低端开关组(即旋转开口)，从而在两个开关组之间分配热量。也可以确定需要一个更强烈的阻尼/制动电平，在这种情况下，电流返回到电池，而不是在电动机中循环流动。
本发明的一个新颖方面在阻尼模式过程中，其中控制器34可周期性地开关电流传感器32和控制器34必需的被选开关以确定电动机中至少一相电流，从而传感器和控制器对被选相的电流进行采样。这样以短采样周期重复直到采样电流指示到电动机的机械反馈降低到预定阈值以下，从而该设备退出阻尼模式，使PWM系统正常工作。
在优选实施例中，控制器34可选择开关以对电流进行采样，以使电动机的平均向量电压大致为零。实际上，控制器可选择开关来对电流采样，以使电动机各相的正负电压向量本质上都为零。例如，电流Ia可以在一个PWM周期中采样，后接后续PWM周期中的电流采样-Ia，得到一个零电压向量(即Ia-Ia＝0)。优选采样各相正负电流六次(即Ia，-Ia，Ib，-Ib，Ic，-Ic)，得到一个零电压向量。
在高端组或低端组有效模式以外，在阻尼模式中开关发生的时间仅够获得精确的采样，在此之后开关返回到它们以前的状态。这时，电流不再在电动机线圈内循环流动，而是从电池流过感应电阻，从而获得相电流读数。在接下来的周期中，互补开关激活以求出相等的负相电流(例如，第一个采样为+Ia，第二个采样为-Ia)。换句话说，控制器可对为了在已获得一个电流采样之后直接获得电流采样而开关的所有开关都不进行开关操作。如果对电流采样的时间长度很小或不存在，则在使用PWM信号时可能出现问题。当采样时间长度很小或不存在时，系统不能测量通过电动机各相线圈的电流。
因此，本发明考虑不同情况的阻尼模式，测量或采样其中至少一相线圈的电流。如下文更详细说明的，根据具体情况，提供PWM信号以得到足够的采样窗(或时间长度)，它用于测量通过DC链路上感应电阻的电流。典型地，5μs的采样窗就足够了。
可选地，控制器可断开所有开关直到下一个PWM周期以使开关充当使电流流回(dump current back to)电源的整流器，同时保持对机械系统的阻尼效果。在这种情况下，发生最大的电动机制动效果。在一定的电流条件下该选项是很有用的，如下文所描述。当开关为场效应晶体管时，最优地实现电流阻尼，因为这时开路FET充当二极管整流器。
更适宜地，控制器可在PWM周期较早时刻对开关进行开关操作，只要电动机在阻尼模式中。这能提供许多电流阻尼控制，如下文所说明。只要电流测量指示电动机仍然需要阻尼，则电流采样发生在PWM周期的越早越好。由于优选操作技术在退出阻尼模式前(为了保持零电压向量条件)进行六次电流测量，各相各测量一次正电流和负电流，所以较早的电流测量值之一可能指示不再需要阻尼模式。在这种情况下，剩余六个采样中的后续电流测量值在PWM周期的越晚时刻获得越好，因为不再需要电流阻尼。换句话说，控制器可在退出阻尼模式前，针对电动机各相的各正负电压向量，对开关进行开关操作，其中控制器可在PWM周期较早时刻对开关进行开关操作，只要电动机处于阻尼模式，并且可在PWM周期较晚时刻对开关进行开关操作，只要到电动机的机械反馈降低到预定阈值以下。通过把电动机阻尼与三个开关闭合的比例改为电流阻尼与所有六个开关断开的比例，可以控制电动机的总制动量以获得期望的机械阻尼。
正常情况下，可以用电流传感器的单个输入监控电流阻尼。可选地，可以实现电流阻尼，其中电池电流以相对于电动机正常工作相反的方向流过单个感应电阻。另外，可以使用差分电流传感器来感应以任意方向通过感应电阻的电流。但是，这会增加成本。
回顾图1，为了充分控制电动机26，需要测量或者以其它方式知道电流Ia、Ib、Ic。在一个实施例中，单个电流感应器件32置于电源22和开关电路24之间的DC链路上。特别地，电流感应器件32位于开关电路24的低端开关器件S2、S4、S6和电源22的负接线端30(或地)之间。此外，电流感应器件32可以位于开关电路24的高端开关器件S1、S3、S5和电源22的正接线端28之间。例如，电流感应器件32可以是一个测量电阻两端电压降的传感器。电流感应器件32能够根据公知器件和技术把电压降测量值转换成表示通过DC链路的电流的值(用I_dc_link表示)。
如上文所说明，一组开关器件中的各开关器件与其它开关器件互补。对于一个三相电动机系统，这导致八种可能的开关状态。图3说明的表格把这八种可能的开关状态表示为向量V0-V7。表格中的第一列40代表第一组开关器件S1、S2的状态(断开/闭合)。表格中的第二列42代表第二组开关器件S3、S4的状态(断开/闭合)。表格中的第三列44代表第三组开关器件S5、S6的状态(断开/闭合)。第四列46反映通过DC链路的电流(I_dc_link)与通过各相线圈A、B和C的电流Ia、Ib和Ic之间的关系。第五列48反映八种向量状态。在八种可能的开关状态中，有六个有效向量状态(V1-V6)(其中电流将流过DC链路)和对应于电动机阻尼模式的零向量状态(V0，V7)(阻尼模式下阻尼电流在电动机线圈内循环流动，没有电流会流过DC链路)。
本发明使用PWM信号来控制开关器件S1-S6的状态。通过控制开关器件S1-S6的状态，期望相电压可以加载到电动机26的各相线圈A、B、C上。
图4显示用于PWM工作的典型的反相器电压空间向量图示。电压向量由图3的各种开关排列产生。六个FET的配置允许八个向量的全部组合加载到电动机上(在反相器的各管腿上，FET之一总是导通)。这些向量中的V0、V7两个称为“零电压向量”，因为或者是低端三个FET都导通，或者是高端三个FET都导通，而其它开关组完全断开，并且在阻尼模式下零电压有效地加载到电动机上。其它六个向量V1-V6在这里第二重要，因为它们涉及一个高端和两个低端FET导通或者两个高端和一个低端FET导通，如正常、非阻尼工作时所执行的那样。
图5演示以向量V7进行开关操作时的电动机电路，其所有的低端开关S2、S4、S6都闭合且所有的高端开关S1、S3、S5都断开。在正常、非阻尼工作时，低端三个FET(或高端三个FET)不短路，可以观察感应电阻中的电流以达到控制和监控目的。当低端三个FET短路时，在普通情况下不能观察电动机/FET组合中的电流流动，且不能修改或控制加载的系统阻尼量。该技术有效地短路电动机接线端，电流仅由电路阻抗和电动机速度限制。在这种情况下，电流不会流过感应电阻(Isns＝0)，从而无法知道FET电流。
本发明允许以对零电压向量应用的最小影响来观察电动机各相电流。很方便地，这允许对加载到系统的阻尼量进行更多的控制并在电流不流过感应电阻时防止低端FET之一中的过流情形。
实际上，在应用零电压向量来提供阻尼的过程中，控制器修改PWM周期中的零电压向量以获得电动机各相电流的采样测量值。开关FET时间刚好够获得电动机至少一个线圈中电流的一个采样。如图6的实例中所示，S1、S4和S6FET开关导通(闭合)以使电流传感器32有时间获得电动机一相线圈的电流采样Ia。但是，这样一个采样使零电压向量失衡。因此，在下一个PWM周期中，需要开关FET(使用图3的表格)以测量-Ia电流，从而存储一段时间内的平均零电压向量。优选对电动机所有相的正负向量进行测量，从而在保持平均零电压向量的同时获得电动机中所有电流的最精确图片。
图7显示如何修改PWM脉冲以对相电流进行采样的详细图表。PWM信号(Vgs_n)加载到关联FET的栅极。在该图中，高电平脉冲指示高端组中的相应FET导通(闭合)，低电平脉冲指示FET关闭(断开)；低端组中FET的工作使得低电平脉冲导通FET而高电平脉冲关闭该器件。所显示的第一个PWM周期代表图6的情况。
在各PWM周期中，选择一个或更多非零向量，以使电动机电流流过总线电流分流电阻，即Rsns。然后通过读取Rsns两端的电压来采样该电流。用于对电流采样、放大和测量的许多技术都是已知的，不作陈述。非零电压向量加载时间仅够读出电动机电流。更适宜地，所有非零向量按顺序进行以保持时间平均等效结果为期望的零向量。
采样电流与预定电流阈值比较。超过电流阈值可以指示需要阻尼，不仅稳定机械系统而且避免电路中高电流引起的损害。实际上，一个过流指示可能不能足以触发阻尼模式。相反，用一个计数器对一定时间内的连续过流采样个数计数，其中如果该过流条件持续多组PWM周期，则进入阻尼模式，其中一组FET闭合，其它的断开，如前文所描述。
可选地，本发明可以监控电流超过过流阈值，其中存在损害电动机或电路的可能性。当检测到过流时，本发明提供一个强加于阻尼模式的整流器模式，其中电流回到电池，如图8所示。在这种情况下，本发明禁用(断开)所有FET，从而强制三相电桥在PWM周期的剩余时间内充当自由整流器(电动机电流循环流过FET的体二极管并返回到电池)，在此之后阻尼模式继续。该功能可以在硬件中实现为一个峰值电流限。在自由整流器模式中，系统无条件保证把能量从电动机传回到电源系统/电池。
多个阻尼模式周期的系统响应如图9所示，其中PxP_ILimit阈值强制功率级进入图8的整流器模式。以这种方式，能量从机械系统传到电池系统。在所示实例中，首先在A-B+C-开关配置时检测到B相电流中的过流，一段时间以后在A-B+C+开关配置时检测到A相电流中的过流。每次检测到过流条件后，所有FET的栅极在该PWM周期的剩余时间内都断开，引起整流且电流经由FET的体二极管流回到电池。在该整流器模式中，电动机电流衰减到PxP_ILimit阈值以下，因而保持在硬件(即FET)的设计限制内。在该PWM周期结束之后，后续周期重复阻尼模式顺序，该行为继续直到到系统的机械反馈稳定，允许退出阻尼模式。
在整流器模式中，传回到电池的能量大于加载零电压向量时FET和电动机中消耗的能量。整流模式中提供的阻尼量大于零向量(阻尼)模式中提供的阻尼。本发明通过控制整流器模式所花的时间和零向量模式所花的时间来控制系统的阻尼量。所有FET断开的时间长度决定有多少能量返回到电池。到电池系统的该能量恢复更为有效，并且以不同的方式减少控制器和系统的总功耗。特别地，在整流器模式激活之后，电流采样模式从零向量模式序列修改为下列方案，系统阻尼最小化，同时保持工作于硬件设计能力范围内的峰值电流。
在优选实施例中，本发明移动一个PWM周期内阻尼模式电流感应脉冲的定时位置，以使FET中的电流不会以不断渐增的量而升高。初始时，电流感应脉冲位于PWM周期结束时。当发生过流事件时，电流感应脉冲的位置移动到PWM脉冲的较早时刻92，并且如果再次发生过流事件，电流返回到电池持续更长时间90。如果接下来没有发生过流事件，松弛算法将把电流感应脉冲移回94到PWM周期结束时。
总之，本发明通过驱动最优零电压向量通过功率级的三相电桥并仅选择一个非零向量按需感应电流，把最大阻尼应用到系统。由于电动机/FET开关配置的固有性质，整流器模式自动选择合适的电压向量把能量返回到电源/电池并把电动机电流减少到一个可接受的水平。在该操作过程中，通过驱动把最大阻尼加载到电动机，因为电动机电流依照PxP_ILimit保持在最大电流容量。
在现有技术中，当电动机线圈短路时，电流不能用单个外部电阻感应。唯一的解决办法是周期性地在一段随机时间后离开零向量模式并进入正常操作看看存在什么电流。这潜在地使电动机电路受到电流的损害，因为电动机电流在阻尼模式中不能监控并且正常操作被强制进行整个开关周期。本发明提供一种改进，其中非零电压向量顺序排列以便a)时间平均等效值保持为零向量且对所有电动机电流的采样足够快，以限制电动机/FET峰值电流，从而保护系统；b)系统对过流检测的响应为暂时断开所有FET栅极并允许体二极管把电流(能量)再流到电源/电池，从而确保减小电动机电流；和c)不需要与电动机速度相关的计算或补偿。
在另一个实施例中，本发明提供一种方法用于通过传感器32测量三相电动机26的各相电流，电动机26由从控制器34接收脉宽调制信号的多个开关器件S1-S6控制。该方法包括在一个脉宽调制周期中对脉宽调制信号调制索引的监控。
图10说明一种方法100用于通过以阻尼模式工作的三相电动机中的一个传感器来测量电流。三相电动机的驱动电流通过由多个脉宽调制信号控制的高端开关组和低端开关组开关。
该方法的第一步102包括确定到电动机的机械反馈何时超过预定阈值，指示应该进入阻尼模式。
下一步104包括闭合高端和低端开关组中任一开关组的所有开关以提供机械反馈的阻尼。其它开关组断开。这一步在电动机线圈内再循环电流以提供最大阻尼。
下一步106包括对测量电动机中至少一相电流必需的被选开关周期性地进行开关操作。
下一步108包括对开关步骤中由传感器选择的相电流采样。
重复开关和采样步骤106、108直到采样电流指示到电动机的机械反馈已经降低到预定阈值116以下。一旦它发生，就可以退出阻尼模式118。更适宜地，在重复步骤中选择开关步骤106中的被选开关，以使电动机的平均向量电压全部为零114。这可以通过选择开关步骤106中的被选开关来实现，以使电动机的一相正负向量电压(优选所有相)在接下来的采样步骤108中顺序采样，其中电动机的平均向量电压大致为零。
在一个优选实施例中，在采样步骤108之后，进一步包括步骤110，在采样步骤108已经获得一个电流采样之后，立即把开关复位为它们在开关步骤106前的状态。这使电动机返回到全阻尼模式。可选地，当开关为场效应晶体管或其它带有一个外部二极管的晶体管时，进一步包括步骤112，断开所有开关直到下一个开关步骤106以使开关充当使电流回流到电源并向电动机施加最大阻尼转动力矩的整流器。更适宜地，开关步骤106发生在PWM周期的较早时刻，只要电动机处于整流器模式。如前文所描述，这提供更多电流阻尼。如果过流被控制住，则开关步骤106发生在PWM周期中较晚时刻。以这种方式，由电流加载到机械系统的阻尼量受到控制，并且可以用来跟踪包络(follow a profile)，如果机械系统需要的话。
在阻尼模式中，即使反馈不再是问题(步骤116)，也不会立即退出阻尼模式118直到完成对必要正负电压向量的采样，以保持零电压向量(步骤114)。换句话说，在退出阻尼模式118之前，针对电动机各相的各正负电压向量，重复开关106和采样108步骤，它保持平均零电压向量114。
如前文所描述，这里描述的脉宽调制方案可以包括单独的控制环周期，各自具有多个脉宽调制周期(例如六个周期)。采样窗或时间长度的监控可以发生在一个控制环周期中，且对自然PWM的调制(以确保适当的电流测量)可以发生在下一个控制环周期中。
所描述的是一种改进的流程，用于测量阻尼模式中流过三相装置的电流。上述流程基于具体实例修改已有的PWM操作。该流程涉及短时间内监控电动机的相电流并对称地提供净余(net)零电压向量。另外，开路FET开关的自然二极管作用可以用来使电流回流到电源，同时仍然提供阻尼作用。应该承认，可以使用除FET以外的开关器件。但是，在那种情况下，要添加外部二极管来复制FET的体二极管以使本发明的工作情况与FET相同。
改进流程的优点包括(1)了解何时不再需要阻尼；(2)确定阻尼过程中的峰值电流是否太高；(3)提供电流倾销(dumping)机制同时保持阻尼；和(4)使用已有硬件。
本发明的上述描述仅作示范用，但并不限制本申请的任何专利范围。例如，本讨论使用了三相电动机。但本发明同样适用于使用脉宽调制的其它三相或多相装置。本发明仅由权利要求书的宽范围所限制。
权利要求
1.一种方法，用于通过工作于阻尼模式的三相电动机(26)中的传感器(32)测量电流，通过由多个脉宽调制信号控制的高端开关组(S1、S3、S5)和低端开关组(S2、S4、S6)的开关操作来驱动电流到三相电动机(26)，该方法包括步骤确定到电动机(26)的机械反馈何时超过预定阈值；闭合高端和低端开关组之一的所有开关以提供机械反馈的阻尼；对用于测量电动机(26)至少一相电流所必需的被选开关进行周期性开关操作；由传感器(32)对开关步骤中选择的那相电流采样；重复开关和采样步骤，直到采样步骤中的采样电流指示到电动机(26)的机械反馈已经降低到预定阈值以下；和退出该阻尼模式。
2.权利要求1中的方法，其中在重复步骤中选择开关步骤中的被选开关，以使电动机(26)的平均向量电压基本为零。
3.权利要求1中的方法，其中在重复步骤中选择开关步骤中的被选开关，以便在后续的采样步骤中对电动机(26)一相的正负向量电压进行采样，其中电动机的平均向量电压基本为零。
4.权利要求1中的方法，其中在重复步骤中选择开关步骤中的被选开关，以便在后续的采样步骤中对电动机(26)各相的正负向量电压进行采样，其中电动机的平均向量电压基本为零。
5.权利要求1中的方法，其中，在采样步骤之后，进一步包括步骤在采样步骤获得电流采样之后立即把开关复位为它们在开关步骤之前的状态。
6.权利要求1中的方法，其中，在采样步骤之后，进一步包括断开所有开关直到下一个开关步骤的步骤，以使开关充当整流器，保持阻尼电流的同时使电流流回电源。
7.权利要求6中的方法，其中断开步骤包括旋转高端和低端开关组中任一开关组的开口，以便在两个开关组之间分配热量。
8.权利要求1中的方法，其中在过流条件下开关步骤发生在PWM周期的较早时刻。
9.权利要求1中的方法，其中在退出阻尼模式之前，针对电动机(26)各相的各正负电压向量，重复开关和采样步骤，并且其中开关步骤在过流条件下发生在PWM周期的较早时刻，在过流条件之后发生在PWM周期的较晚时刻。
10.一种设备，通过工作于阻尼模式的三相电动机(26)中的传感器(38)测量电流，该设备包括由多个脉冲宽度调制信号控制的高端开关组(S1、S3、S5)和低端开关组(S2、S4、S6)；和连接到这些开关的控制器(34)，提供脉宽调制信号用于控制这些开关，该控制器(34)可从传感器(32)接收电流测量信号；传感器(32)可测量电动机(26)的各相电流，控制器(34)可输入来自于传感器(32)的信号以确定到电动机(26)的机械反馈何时超过预定阈值，从而控制器(34)闭合高端和低端开关组之一的所有开关以提供机械反馈的阻尼；控制器(34)可对传感器(32)和控制器(34)用于测量电动机(26)至少一相电流所必需的被选开关进行周期性开关操作，从而传感器(32)和控制器(34)对被选相电流采样，并重复开关和采样，直到采样电流指示到电动机(26)的机械反馈已经降低到预定阈值以下，从而该设备退出阻尼模式。
全文摘要
当一个PWM控制的，FET开关的三相电动机(26)以机械阻尼模式工作时，用单个电流传感器(32)来测量电动机(26)中的电流。当到电动机(26)的机械反馈超过一个预定阈值时，可以闭合FET开关组(S1－S6)以提供机械反馈的阻尼。这导致电流在电动机(26)中循环流动，单个外部电流传感器不能测量该电流从而确定电流负载或机械反馈何时不再是问题。本发明对采样电动机(26)至少一相电流必需的被选开关进行周期性开关操作，以确定到电动机(26)的机械反馈何时不再是问题，同时也优选保持电压向量平均为零。
文档编号H02P21/00GK1697305SQ20051007042
公开日2005年11月16日 申请日期2005年5月10日 优先权日2004年5月10日
发明者帕特里克·A·奥＇戈尔曼, 斯科特·W·雷普林格 申请人:摩托罗拉公司