【具体实施方式】
[0082]不同的说明性实施例意识并考虑到若干不同的注意事项。如这里参考物品所用的“若干”意为一个或更多个物品。例如，“若干不同的注意事项”意为一个或更多个不同的注意事项。
[0083]不同的说明性实施例意识并考虑到存在一些经由马达绕组中的切换调制控制电流的现有方法。然而，所有的这些现有方法有缺点。
[0084]不同的说明性实施例意识并考虑到脉冲宽度调制(PWM)常用于控制马达绕组中的电流。然而，使用脉冲宽度调制控制的马达电流在所有操作过程中，甚至在静止的操作过程中经历纹波电流。利用脉冲宽度调制，0电流命令导致纹波电流。根据电感、动力供应，和占空比频率，纹波电流可变大且引起不必要的开关桥的开关加热、马达的涡流加热，以及连续不断的可听得见的马达嗡嗡声。用于马达控制的脉冲宽度调制方法的使用也对在马达设计上可允许的最小电感施加限制。该限制与减少电感以增加马达的高旋转速率的可取性冲关ο
[0085]不同的说明性实施例意识且考虑到其它方法利用马达绕组的短路消除纹波电流并导致马达中的加热。然而，这样的方法仅为两象限控制器。两象限控制意味着当绕组具有正电流时控制器仅能影响电流强制功能的正变化。当绕组具有负电流时第二象限正影响电流强制功能的负变化。当在电流命令在一个电流水平但反电动势正引起电流为在相同方向上的较高电流水平的情况下试图控制电流时，马达电流的两象限控制可引起问题。在该实例中，两象限控制器不提供强制功能以在负方向上驱动电流。
[0086]不同的说明性实施例也意识并考虑到滞环斩波器提供控制马达绕组中的电流的另一种方法。然而，这些方法是高度非线性的且能改变频率，从而引起不可预知的热条件。
[0087]说明性实施例使用脉冲宽度调整(IWM，impulse width modulat1n)提供DC马达的绕组中的电流的控制。无刷DC马达的脉冲宽度调整是一种提供利用开关桥切换配置的马达绕组内的电流的四象限控制的数字计算方法。在每个占空比过程中，闭合环路动作确定用于一个开关桥打开或关闭的适当时间，以提供电流的所需正脉冲或负脉冲。
[0088]根据一个说明性实施例，电流仅在用于每个占空比的所需方向上施以脉冲。然后通过打开或关闭另一个开关使绕组短路。因此，每占空比仅一个开关打开且关闭。这为常规脉冲宽度调制马达控制提供一种可取的切换方法，其在每个占空比过程中通过打开和关闭四个开关在正和负电流强制功能之间循环。根据一个说明性实施例，脉冲宽度调整在生成和再生条件过程中提供适当的开关选择以提供精确的且没有与脉冲宽度调制相关联的纹波电流的电流控制。参照图1，根据一个说明性实施例描述马达控制环境的方框图的图解。马达控制环境100可被实施以用于控制用于平台102上的操作的马达101。平台102可为马达101可在其上操作的任何固定或移动的结构。
[0089]马达控制环境100可经配置以操作马达101，从而在平台102上执行任何适当的功能或功能的组合。例如，但不限于，平台102可为飞机104或另一种交通工具。飞机104可为固定翼、旋翼或轻于空气的飞机。
[0090]在一些说明性实例中，飞机104还可为有人驾驶的或无人驾驶的。例如，但不限于，飞机104可为商业客机、货机、军用飞机、政府飞机、私人飞机或任何其它类型的飞机，其经配置以执行任何适当的作业或任务或作业或任务的组合。举进一步实例来说，平台102可为潜水艇、汽车、卫星或任何其它交通工具，其能够在空中、太空中、陆地上、水面上、水下或任何其它介质或媒介的组合中行进。
[0091]马达101是电动马达。具体地，马达101可包括无刷DC马达108。例如，但不限于，马达101可包括无刷内置式永磁马达、永磁同步马达或任何其它适当类型的无刷DC马达108或其它适当的电动马达。
[0092]马达101包括绕组110和转子112。绕组110是静止的且形成马达定子。绕组110也可称为线圈。动力可提供在绕组110上以驱动转子112的旋转。因此，绕组110形成用于马达101的电枢。
[0093]转子112可耦合到负荷114。负荷114可为任何结构，其可以任何方式经由到转子112的任何适当的直接连接或间接连接移动。例如，在飞机104上，负荷114可包括致动器，其用于飞机104上的飞行控制服务、用于起落架，或用于执行任何其它适当的功能或功能的组合。在其它应用中，负荷114可为平台102上的栗、交通工具传动系、用于执行另一种功能的致动器，或任何其它适当的负荷或负荷的组合。
[0094]用于马达101的电力可通过DC电源116提供。DC电源116可包括任何适当的DC电源。例如，但不限于，飞机104上的DC电源116可包括DC总线，其提供有从AC到DC动力转换器的DC动力。用于AC到DC动力转换器的动力可从AC总线上的AC动力提供。AC总线上的AC动力可通过飞机104上的发电机提供。例如，但不限于，发电机可通过飞机104上的若干引擎驱动。在其它应用中，DC电源116可为另一种类型的DC电源，诸如电池或任何其它适当的电源或DC电源的源的组合。
[0095]DC电源116经由开关桥118耦合到马达101的绕组110。开关桥118包括多个开关，其经配置以打开和关闭从而连接DC电源116到各种配置中的绕组110。开关桥118中的多个开关可经控制以提供绕组110上适当的动力配置，从而以所需方式操作马达101。开关桥118中开关的数量和布置可取决于马达101的绕组110的相位数量。例如，但不限于，开关桥118可为3相桥，其包括用于耦合DC电源116到三相马达中的三相绕组的3个并联的半Η桥。
[0096]马达控制器120可经配置以控制开关桥118的切换，从而以所需方式控制马达101的操作。在本申请中，包括在权利要求中，开关桥的切换指开关桥中一个或更多个开关的切换。例如，马达控制器120可经配置以控制开关桥118的切换，从而在马达101的操作象限之间提供平稳的变化，致使马达101中非预期的电流减少或消除。例如，但不限于，马达控制器120可采用电流命令122、电流反馈124，和旋转反馈126，以控制马达101。
[0097]电流命令122可指示马达101的绕组110中的所需电流。例如，但不限于，电流命令122可指示绕组110中的电流的所需幅度和方向。由马达101产生的转矩是马达101的绕组110中的电流的函数。因此，电流命令122可称为转矩命令128。
[0098]马达控制器120可接收电流命令122以启动马达101、停止马达101，或在所需方向上以所需速度操作马达101或负荷114。例如，但不限于，马达控制器120可经配置以使用电流命令122识别马达101的操作象限的变化。
[0099]电流命令122可以任何适当的形式从任何适当的来源提供到马达控制器120。例如，但不限于，电流命令122可通过来自用于控制马达101或负荷114的一个或更多个较高水平的控制器的马达控制器120接收。这种较高水平的控制器可包括完全自动控制器、人类操作员，或人类操作员与机器控制器的组合。
[0100]电流反馈124可识别马达101的绕组110中的电流。通过电流反馈124识别的马达101的绕组110中的电流可称为绕组110中的实际电流。优选地，电流反馈124包括识别绕组110中的电流幅度和方向的信息。
[0101]电流反馈124可通过任何适当的电流传感器130提供。电流传感器130可包括任何数量的适当的传感器，其经配置以提供所需的电流反馈124。例如，但不限于，马达控制器120可经配置从而以适当的方式控制开关桥118的切换以引起如通过电流反馈124识别的马达101的绕组110中的电流匹配电流命令122中识别的所需电流。
[0102]旋转反馈126可识别马达101的转子112的旋转。优选地，旋转反馈126包括识别转子112旋转的方向和速度二者的信息。旋转反馈126可通过任何适当的旋转传感器132提供。旋转传感器132可包括任何数量的适当的传感器，其可以经配置以提供所需的旋转反馈126。例如，但不限于，马达控制器120可使用旋转反馈126识别马达101的操作象限的变化以及出于用于马达101控制的任何其它适当的目的。
[0103]马达控制器120可使用硬件或软件与硬件的组合实施。例如，马达控制器120可使用可配置的硬件134、可编程的设备136或两者实施。可配置的硬件134可包括可经配置以执行马达控制器120的一个或更多个功能的硬件。可编程的设备136可包括可经编程以实施马达控制器120的一个或更多个功能的任何设备。例如，但不限于，可编程的设备136可包括可编程的微控制器、数字信号处理器或其它可编程的设备。
[0104]可编程的设备136可经配置从而以程序指令138的形式运行硬件或固件，以实施马达控制器120的一个或更多个功能。程序指令138可储存在任何适当的计算机可读存储介质140中以备可编程的设备136使用或输送到可编程设备136。例如，但不限于，计算机可读存储介质140可包括计算机可读存储设备或任何其它用于储存程序指令138的物理介质。储存在计算可读存储介质140上的程序指令138可包括计算机程序产品142。
[0105]图1的图解不意味着暗示对不同说明性实施例可实施的方式的物理或结构性限制。除了、替代或既除了又替代所示组件，可使用其它组件。在一些说明性实施例可不需要一些组件。而且，块经呈现以说明一些功能组件。当一个或更多个这些块在不同说明性实施例中实施时，可组合成或分成不同的块。
[0106]例如，马达101可被连接以驱动不止一个负荷。说明性实例可用于控制任何大小的马达以在任何应用或操作环境中使用。例如，但不限于，说明性实施例可用于控制在汽车、飞机、船、宇宙飞船和任何其它交通工具上使用的马达。例如，但不限于，说明性实施例可用于控制马达，其用于宇宙飞船上的指向天线、用于暖通空调(HVAC)系统、用于机翼和机身上的铆接的镗孔设备，以及用于其它应用。
[0107]参照图2，根据一个说明性实施例描述马达控制器的方框图的图解。在该实例中，马达控制器200可为图1中的马达控制器120的一个实施方式的实例。马达控制器200可经配置以控制开关桥202的切换，从而以所需方式控制无刷DC马达的操作。
[0108]在该实例中，开关桥202是用于图1的马达101的开关桥118的实例。具体地，马达控制器200可经配置以控制开关桥202的切换，从而以减少或消除马达中非预期的电流的方式改变马达操作的象限。马达控制器200可包括反馈控制器204、开关控制器206和象限变化控制器208。
[0109]反馈控制器204可经配置以接收作为输入的电流命令210和电流反馈212。电流命令210可指示马达绕组中的所需电流211。例如，电流命令210可指示马达绕组中的电流的所需幅度和方向。电流反馈212可识别马达绕组中的实际电流213。反馈控制器204可以任何适当的方式实施以生成相对于所需电流211和实际电流213之间差异的输出214。例如，但不限于，反馈控制器204可包括比例-积分控制器216或任何其它用于提供相对于所需电流211和实际电流213之间差异的输出214的适当的控制器。来自反馈控制器204的输出214可提供到开关控制器206。
[0110]开关控制器206可经配置以生成用于以所需方式打开和关闭开关桥202中的开关的适当的控制信号。任何适当的电路可在开关控制器206和开关桥202之间提供以允许通过开关控制器206生成的控制信号打开和关闭开关桥202中的开关。
[0111]开关控制器206可经配置以打开和关闭开关桥202中的开关，致使开关桥202中的开关经配置以用于驱动218、惰行220或再生222。当开关桥202中的开关经配置以用于驱动218时，DC电源可穿过马达绕组连接，以增加绕组中的电流幅度。驱动218也可称为在马达绕组中生成电流。开关桥202中的开关可经配置以使穿过开关桥202的马达绕组短路，从而配置开关桥202用于惰行220。
[0112]在惰行220过程中，马达绕组中的电流可保持相对恒定。例如，在惰行220过程中，仅由于开关桥202和马达绕组中的电阻以及类似的损耗，马达绕组中的电流可减少。当开关桥202中的开关经配置以用于再生222时，DC电源可穿过马达绕组连接以使马达绕组中的能量返回到DC电源。在再生222过程中，马达绕组中的电流幅度相对迅速地降低。
[0113]基于来自反馈控制器204的输出214，开关控制器206可配置开关桥202以用于驱动218、惰行220或再生222。例如，开关控制器206可控制每个切换循环224开关桥202中的开关的切换。切换循环224的持续时间可以任何适当的方式选择。开关控制器206可控制每个切换循环224开关桥202中的开关从而控制每个切换循环224的部分，其中基于来自反馈控制器204的输出214，开关桥202经配置以用于驱动218、惰行220或再生222。
[0114]例如，来自反馈控制器204的输出214可指示马达绕组中的所需电流大于马达绕组中的目前电流。在这种情况下，开关控制器206可控制开关桥202中的开关以配置开关桥202用于在一部分切换循环224的驱动218，从而增加绕组中的电流。
[0115]来自反馈控制器204的输出214可包括占空比226。占空比226可指示每个切换循环224的部分，其中开关桥202应该经配置以用于驱动218、惰行220，或再生222。开关控制器206然后可经配置以控制每个切换循环224开关桥202中的开关，从而实施提供为来自反馈控制器204的输出214的占空比226。
[0116]例如，但不限于，占空比226可提供为来自反馈控制器204的单一值输出214，其指示马达绕组中的所需电流是否大于或小于马达绕组中的目前电流，以及指示马达绕组中的所需电流和目前电流之间的差异幅度。例如，占空比226的符号可指示所需电流是否大于或小于绕组中的目前电流。占空比226的绝对值可指示所需电流和目前电流之间的差异幅度。例如，当马达绕组中的所需电流匹配马达绕组中的目前电流时，在这种情况下，占空比226的值可为0。
[0117]象限变化控制器208可经配置以识别马达操作的象限变化何时发生，且以降低马达中非预期电流的方式控制马达操作从操作的一个象限到操作的另一个象限的变化。例如，象限变化控制器208可包括象限变化标识符228。
[0118]象限变化标识符228可经配置以识别马达操作的象限变化。例如，但不限于，象限变化标识符228可识别马达操作的象限变化，以响应指示马达绕组中的电流方向的所需变化的电流命令210和来自反馈控制器204的输出214 二者。例如，象限变化标识符228可经配置以识别马达操作的象限变化，以响应电