用于并联电动机控制器架构的控制和操作的系统与方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及功率转换系统、电动机控制和分配系统。
【背景技术】
[0002]电动机被用于大量的各种应用中。在许多应用中，电动机连接至执行特定功能以管理电动机的运转的电动机控制器。例如，飞机中的电动机用于驱动控制面、环境系统、和其他许多系统。通常，这些电动机各自从电动机和电源之间成直线连接(connectedin-line)的专用电动机控制器接收功率。电动机控制器可包括:调节(condit1n)从供电动机使用的电源接收的电信号的整流器、逆变器和滤波器的任意组合。
[0003]在飞机和其他车辆平台中，通常，在车辆内针对每个电动机安装一个专用电动机控制器。每个电动机控制器根据由电动机控制器所服务的电动机的峰值功率负荷的需求来定尺寸。例如，100千瓦(kW)的电动机将需要10kW的电动机控制器，该电动机控制器是能够调节并将10kW提供至电动机的电动机控制器。
[0004]电动机控制器可能是相对重的设备。电动机控制器的诸如输入和输出滤波器等的各种部件显著地增加每个控制器的总重量。因为电动机控制器的重量与控制器的额定功率基本上成比例，所以电动机控制器的额定功率越高，电动机控制器越重。
[0005]本发明涉及这些考虑以及本文提出的本公开内容所给出的其他方面。
【发明内容】
[0006]在一个实施方式中，一种用于通过计算机系统上的至少一个处理器对多个电动机控制器实时功率控制的方法可包括:确定来自第一多个有源电动机的第一功率负荷需求，其中第一多个有源电动机是多个电动机的子组；至少部分基于多个电动机控制器的最大功率输出，选择出为提供满足第一功率负荷需求的足够功率而所必需的多个电动机控制器中的第一电动机控制器的组合；至少部分基于最大功率输出和第一功率负荷需求分配第一组全系统的优先次序；根据第一组全系统的优先次序配置功率切换网络，使得第一多个有源电动机电连接至所述第一电动机控制器的组合；从第一控制单元接收用于第一电动机的功率请求，其中，功率请求与第一优先级相关联；相对于第一组全系统的优先次序为第一优先级确定第一优先次序指定；至少部分基于第一优先次序指定和第一组全系统的优先次序来分配第二组全系统的优先次序；确定来自第二多个有源电动机的第二功率负荷需求，其中第二多个有源电动机包括第一多个有源电动机和第一电动机；选择出为提供满足第二功率负荷需求的足够功率所必需的所述多个电动机控制器中的第二电动机控制器的组合；以及根据所述第二组全系统的优先次序配置所述功率切换网络，使得所述第二多个有源电动机电连接至所述第二电动机控制器的组合。在另一个实施方式中，电动机控制系统可以包括多个电动机；多个电动机控制器，被配置用于并联电连接；功率切换网络，将多个电动机电连接至多个电动机控制器；以及并联模块化转换器，用于动态控制功率切换网络，并联模块化转换器包括具有至少一个处理器和非暂时性存储介质的计算机，非暂时性存储介质具有在其上存储的计算机可执行指令，计算机可执行指令在所述计算机上执行时使计算机:确定来自第一多个有源电动机的第一功率负荷需求，其中第一多个有源电动机是多个电动机的子组；至少部分基于所述多个电动机控制器的最大功率输出，选择出为了提供满足第一功率负荷需求的足够功率所必需的多个电动机控制器中的第一电动机控制器的组合；至少部分基于最大功率输出和第一功率负荷需求分配第一组全系统的优先次序；根据第一组全系统的优先次序配置功率切换网络，使得第一多个有源电动机电连接至所述第一电动机控制器的组合；从第一控制单元接收用于第一电动机的功率请求，其中，功率请求与第一优先级相关联；相对于所述第一组全系统的优先次序为第一优先级确定第一优先次序指定；至少部分基于第一优先次序指定和第一组全系统的优先次序来分配第二组全系统的优先次序；确定来自第二多个有源电动机的第二功率负荷需求，其中第二多个有源电动机包括第一多个有源电动机和所述第一电动机；选择出为提供满足第二功率负荷需求的足够功率所必需的多个电动机控制器中的第二电动机控制器的组合；以及根据第二组全系统的优先次序配置功率切换网络，使得第二多个有源电动机电连接至所述第二电动机控制器的组合。
[0007]在又一个实施方式中，一种具有电动机控制系统的飞机，可以包括多个电动机；多个电动机控制器，被配置用于并联电连接；功率切换网络，将多个电动机电连接至多个电动机控制器；以及并联模块化转换器，用于动态控制功率切换网络，并联模块化转换器包括具有至少一个处理器和非暂时性存储介质的计算机，非暂时性存储介质具有在其上存储的计算机可执行指令，计算机可执行指令在计算机上执行时使计算机:接收包括请求模式和请求模式功率量的通信；至少部分基于电动机控制器的总数量和关联于每个电动机控制器的功率量计算最大功率容量；至少部分基于当前运行什么模式和作为那些运行模式的结果消耗了多少功率来计算当前功率使用；通过取最大功率容量和当前功率使用之间的差确定当前可加以使用的当前功率容量；仅如果当前功率容量不小于请求模式功率量，则运行请求模式并且将当前功率容量减少请求模式运行时所占用的量，但如果当前功率容量小于请求模式功率量，则:相对于所有其他运行模式确定请求模式优先次序指定；仅如果请求模式的优先次序小于或等于所有其他运行模式的优先次序，则仅以当前功率容量运行请求模式并且将当前功率容量减少请求模式运行时所占用的量，但如果请求模式的优先次序不小于或不等于所有其他当前运行模式的优先次序，则:确定是否存在具有的优先次序指定仅低于请求模式优先次序指定的任何较低优先次序模式，并且如果确定存在任何较低优先次序模式，则；确定存在的唯一较低优先次序模式是否是具有的优先次序指定仅单个级别低于请求模式优先次序指定的第一至少优先次序模式，并且如果确定存在任何第一至少优先次序模式，则；确定当前由那些第一至少优先次序模式使用的第一至少优先次序模式的总功率，然后；仅如果能够进行第一至少优先次序模式总功率的部分降低，则部分地降低第一至少优先次序模式总功率，将那个部分降低的功率引导至请求模式，并且将当前功率容量设置为零，如果不能进行第一至少优先次序模式总功率的部分降低，则；完全降低第一至少优先次序模式总功率，将那个完全降低的功率引导至请求模式，并且将当前功率容量设置为零；确定是否存在具有介于第一至少优先次序模式指定级别和请求模式优先次序指定级别之间的优先次序指定的第二至少优先次序模式，并且如果存在任何第二至少优先次序模式，则仅如果能够进行第一至少优先次序模式总功率的部分降低，则部分地降低第一至少优先次序模式总功率，将那个部分降低的功率引导至请求模式，如果不能进行第一至少优先次序模式总功率的部分降低，则完全降低第一至少优先次序模式总功率；确定当前由那些第二至少优先次序模式使用的第二至少优先次序模式所有功率；仅如果能够进行第二至少优先次序模式总功率的部分降低，则部分地降低第二至少优先次序模式总功率，将那个部分降低的功率引导至请求模式，如果不能进行第二至少优先次序模式总功率的部分降低，然后；完全降低第一至少优先次序模式总功率和第二至少优先次序模式总功率，将那个组合的完全降低的功率引导至请求模式，并且将当前功率容量设置为零。。
[0008]已经论述的特征、功能和优点可以在本发明的各种实施方式中独立地实现，或可以结合在另外的实施方式中，参考以下描述、附图和所附权利要求能够理解本发明的更多细节。
【附图说明】
[0009]图1是示出了现有技术中的常规电动机控制器架构的框图；
[0010]图2是示出了根据本文中介绍的各种实施方式的并联电动机控制器架构的框图；
[0011]图3是示出了根据本文中介绍的各种实施方式的机舱空气压缩机与液压电动机栗在飞机飞行的不同阶段中的功率负荷要求的曲线图的功率负荷图；
[0012]图4A至图4E是示出了根据本文中介绍的各种实施方式的电动机控制器切换架构的实施例的框图；
[0013]图5A至图5C是示出了根据本文中介绍的各种实施方式的利用输出滤波器在电动机控制器系统内的可替换位置的实施例的框图；
[0014]图6是示出了用于控制一组电动机的现有技术方法的流程图；
[0015]图7是示出了详细阐述用于控制一组电动机的现有技术方法的控制和操作的优选实施方式的流程图；
[0016]图8是示出了详细阐述用于控制一组电动机的现有技术方法的控制和操作的优选实施方式的流程图，具体涉及一种新颖的主发动机电起的动操作逻辑；
[0017]图9是示出了详细阐述用于控制一组电动机的现有技术方法的控制和操作的优选实施方式的流程图，具体涉及一种新颖的辅助动力装置的发动机电起动的操作逻辑；
[0018]图10是示出了详细阐述用于控制一组电动机的现有技术方法的控制和操作的优选实施方式的流程图，具体涉及一种新颖的电池作为电源的辅助动力装置的发动机电起动的操作逻辑；
[0019]图11是示出了详细阐述用于控制一组电动机的现有技术方法的控制和操作的优选实施方式的流程图，具体涉及一种新颖的电动滑行的操作逻辑；
[0020]图12是示出了详细阐述用于控制一组电动机的现有技术方法的控制和操作的优选实施方式的流程图，具体涉及一种新颖的机舱空气压缩机的操作逻辑；
[0021]图13是示出了详细阐述用于控制一组电动机的现有技术方法的控制和操作的优选实施方式的流程图，具体涉及一种新颖的液压栗的操作逻辑；
[0022]图14是示出了详细阐述用于控制一组电动机的现有技术方法的控制和操作的优选实施方式的流程图，具体涉及一种新颖的氮生成系统的操作逻辑；
[0023]图15是示出了详细阐述用于控制一组电动机的现有技术方法的控制和操作的优选实施方式的流程图，具体涉及一种新颖的环境控制系统的风扇操作逻辑；
[0024]图16是示出了详细阐述用于控制一组电动机的现有技术方法的控制和操作的优选实施方式的流程图，具体涉及一种新颖的货物制冷系统的操作逻辑；
[0025]图17是示出了详细阐述用于控制一组电动机的现有技术方法的控制和操作的优选实施方式的流程图，具体涉及一种新颖的负载卸除和重新配置的操作逻辑；以及
[0026]图18是示出了能够实施本文中介绍的实施方式的各方面的计算系统的说明性计算机硬件和软件架构的计算机架构图。
【具体实施方式】
[0027]通常，电动机包括用于配置功率并且将功率提供至电动机的电动机控制器。在包括一组电动机的系统中，通常存在相同数量的电动机和电动机控制器。通常，电动机控制器额定提供等价于或大于对应电动机的峰值负荷的峰值功率负荷。
[0028]利用本文中描述的概念和技术，电动机的系统包括并联连接至功率切换网络的大量的电动机控制器。通过利用如下所述的这种架构，可以降低电动机系统的总重量的方式降低电动机控制器的数量和/或每个电动机控制器的额定功率、或功率输出能力。通篇的本公开内容，关于在飞机内使用的电动机和电动机控制器来描述实施方式。因为降低飞机重量是普遍的目标，所以飞机环境为本文中描述的实施方式提供了有用示例。然而，应当理解，本文中介绍的概念同等地适用于任何平台内的电动机系统，该平台包括船只、车辆、或考虑降低尺寸和/或重量的任何其他平台。
[0029]在以下详细说明中，参考作为本公开的一部分的附图并且通过诸如图示、【具体实施方式】或者示例的方式来示出。现在参考附图，其中贯穿几幅图，相同标号代表相同元件，将描述并联电动机控制器架构。图1示出了用于将功率提供至电动机108的电动机控制器的常规架构100。根据常规架构100，电源102将功率提供至总线104，该总线将功率引导至任意数量的常规电动机控制器106。
[0030]应当理解，为了清楚起见，仅示出了两个常规电动机控制器106A和106B和对应的电动机108A和108B。每个常规