專利名稱：用于控制渦輪葉片的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有一個(gè)或多個(gè)葉片的風(fēng)力或水力渦輪機(jī)，尤其涉及葉片的槳距角 (pitch angel)的電氣致動(dòng)。更具體地，本發(fā)明涉及對(duì)于葉片的槳距角的應(yīng)急控制。
背景技術(shù)：
葉片槳距角的動(dòng)態(tài)控制在渦輪機(jī)上用作總體控制系統(tǒng)的一部分，以調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速 和轉(zhuǎn)矩。還采用技術(shù)以響應(yīng)于轉(zhuǎn)子掃掠區(qū)域內(nèi)隨時(shí)間變化的流動(dòng)速度條件而調(diào)節(jié)葉片，以 便減輕各種沖擊和疲勞載荷。在渦輪控制和載荷緩和方法中還考慮流體密度的變化、以及 與渦輪幾何形狀相關(guān)的因素。測(cè)量和控制技術(shù)的發(fā)展導(dǎo)致相對(duì)于改變由渦輪葉片產(chǎn)生的功率和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)矩的增 強(qiáng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)能力。由于增強(qiáng)的響應(yīng)能力使渦輪功率調(diào)節(jié)更徹底的優(yōu)化成為可能并改善各 種沖擊和疲勞載荷緩和的效率，所以利用葉片變槳控制(pitch control)的現(xiàn)代渦輪機(jī)通 過葉片變槳致動(dòng)器繼續(xù)受益于增強(qiáng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)能力。在風(fēng)力渦輪機(jī)的情況下，葉片變槳控制通過如下方式提供重要的安全功能通過 提供裝置，以使葉片移動(dòng)來用作氣動(dòng)制動(dòng)器，從而停止渦輪機(jī)。否則，不能停止渦輪機(jī)，并且 這樣的失控可導(dǎo)致機(jī)器的災(zāi)難性故障、并潛在地成為生命和財(cái)產(chǎn)的安全隱患。為了安全的 原因，變槳系統(tǒng)設(shè)計(jì)必須能夠承受住任何可能的單點(diǎn)故障或共模故障，并且由此沒有超過 一個(gè)未能達(dá)到氣動(dòng)“安全”的葉片、或順槳(feather)位置。圖1是現(xiàn)有技術(shù)的DC葉片控制系統(tǒng)的示意性框圖。為了滿足該安全要求，已知利 用機(jī)械電刷換向?qū)⒕哂蠨C電機(jī)的電氣變槳系統(tǒng)用于葉片變槳致動(dòng)和控制。在圖1所示的 簡(jiǎn)化的示例的這些設(shè)計(jì)中，諸如IGBT或MOSFET H-Bridge或圖騰柱電路的功率轉(zhuǎn)換電子設(shè) 備被用于調(diào)節(jié)至電機(jī)的電壓或電流。通過反饋傳感器與電子控制處理器和軟件的組合以多 種方式中的一種方式測(cè)量和控制葉片位置。目的是，與調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩的功率轉(zhuǎn)換元 件相結(jié)合的這些控制導(dǎo)致葉片在時(shí)間上的各時(shí)刻處具有預(yù)期的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。通常，在變槳系統(tǒng)或渦輪控制系統(tǒng)的電子控制出現(xiàn)故障的情況下啟動(dòng)單獨(dú)防故障 的安全系統(tǒng)，以防止系統(tǒng)的繼續(xù)操作。例如，該安全系統(tǒng)通過機(jī)電裝置使包含于DC電源中 所儲(chǔ)存的能量直接連接至DC電機(jī)。電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，以使葉片沿氣動(dòng)順槳位置的方向行進(jìn)，并停 止在氣動(dòng)順槳位置。對(duì)于各渦輪葉片存在一個(gè)單獨(dú)的獨(dú)立安全系統(tǒng)。停止位置由機(jī)械聯(lián)接 在葉片與電機(jī)之間的位置指示開關(guān)控制。這些限位開關(guān)使所儲(chǔ)存的能量與變槳電機(jī)在機(jī)械 電氣上斷開，并從防故障制動(dòng)器釋放功率，以停止葉片的俯仰運(yùn)動(dòng)。機(jī)械換向DC電機(jī)解決方案至少存在兩點(diǎn)限制。在任何電機(jī)技術(shù)的情況下，轉(zhuǎn)矩與 慣性之間的關(guān)系定義了電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)的整個(gè)系統(tǒng)的最大加速能力。在DC電機(jī)的情況下，慣性相對(duì)于轉(zhuǎn)矩趨向于更高，由此系統(tǒng)的加速度實(shí)質(zhì)上由電機(jī)慣性本身限制。該加速度限制 為變槳致動(dòng)器設(shè)置了總體動(dòng)態(tài)響應(yīng)。DC電機(jī)中的機(jī)械電刷是維護(hù)項(xiàng)目，并且可能需要不時(shí)更換。變槳致動(dòng)器動(dòng)態(tài)響應(yīng) 不斷增加的需求趨向于對(duì)電機(jī)電刷和換向器的長(zhǎng)使用壽命產(chǎn)生消極影響。AC系統(tǒng)克服以上DC機(jī)械換向系統(tǒng)的限制中的一個(gè)或兩者。為了實(shí)現(xiàn)作為伺服機(jī) 構(gòu)，電氣地?fù)Q向AC電機(jī)，并且同樣地，AC電機(jī)沒有電刷。盡管AC異步電機(jī)具有與DC電機(jī) 操作的機(jī)器相當(dāng)?shù)南到y(tǒng)加速度限制，但永磁AC同步電機(jī)消除了電刷，并且比較起來具有非 常高的轉(zhuǎn)矩慣性比，并且原則上能夠明顯增強(qiáng)變槳致動(dòng)器的動(dòng)態(tài)響應(yīng)能力?，F(xiàn)有的AC系統(tǒng)電機(jī)控制需要三相電力橋形式的IGBT或MOSFET的功率轉(zhuǎn)換、電子 設(shè)備和傳感器，以測(cè)量位置，并對(duì)輸送至轉(zhuǎn)動(dòng)或靜止的電機(jī)的多相功率換向。微處理器用于 執(zhí)行換向功能，并將轉(zhuǎn)換或電流控制命令輸送至三相橋，使得被驅(qū)動(dòng)的電場(chǎng)相對(duì)于電機(jī)的 磁場(chǎng)具有合適的角度。圖2是現(xiàn)有技術(shù)的無刷電機(jī)葉片控制系統(tǒng)的示意性框圖。為簡(jiǎn)單起見，在圖2中 未示出變槳系統(tǒng)的所有功能或元件。用于變槳控制的典型的AC電機(jī)致動(dòng)器系統(tǒng)的主要缺 點(diǎn)是其從安全系統(tǒng)立場(chǎng)上的實(shí)質(zhì)弱點(diǎn)。例如，正常操作和安全操作共用相同的相對(duì)復(fù)雜的 硬件和軟件，導(dǎo)致下列問題1.對(duì)于單獨(dú)的葉片安全系統(tǒng)而言，用于硬件的非常高的零件數(shù)導(dǎo)致固有較低的可 靠性；2.安全電路不合需要的高度復(fù)雜性導(dǎo)致可靠性損失；3.在微處理器功能性、應(yīng)用軟件實(shí)現(xiàn)、以及第三方編輯器和編譯器軟件工具中對(duì) 于所有的葉片而言潛在的共模故障。4.各葉片上的安全系統(tǒng)依賴于在用于正?？刂频碾娮釉O(shè)備中使用的相同數(shù)量并 精密的零件和半導(dǎo)體，從而由AC總電源發(fā)電機(jī)干擾、電網(wǎng)供應(yīng)瞬態(tài)、或雷擊引起共模故障。 由外部電氣瞬態(tài)所引起的系統(tǒng)共模故障可導(dǎo)致超過一個(gè)葉片以上的安全系統(tǒng)故障。5.幾乎任意單點(diǎn)故障導(dǎo)致在至少一個(gè)葉片上的安全系統(tǒng)的故障。盡管一個(gè)葉片 的安全故障不會(huì)導(dǎo)致災(zāi)難性故障，但這樣的故障導(dǎo)致異乎尋常的沖擊和疲勞狀態(tài)。由于上 述狀態(tài)的載荷情況必然導(dǎo)致相比于采用DC變槳系統(tǒng)而言超出渦輪設(shè)計(jì)壽命的潛在更高頻 率，所以這些狀態(tài)可抵消較高載荷緩和能力的益處。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明廣泛地包括一種用于渦輪葉片的控制系統(tǒng)，包括操作控制元件，用于產(chǎn)生 并輸出操作控制信號(hào)，該操作控制信號(hào)用于電機(jī)的非應(yīng)急操作，該電機(jī)用于對(duì)渦輪葉片的 槳距(pitch)進(jìn)行控制；應(yīng)急控制元件，與操作控制元件分離并且與操作控制元件不同，用 于產(chǎn)生并輸出用于電機(jī)的應(yīng)急操作的應(yīng)急控制信號(hào)；以及輸出級(jí)元件，用于接收操作控制 信號(hào)和應(yīng)急控制信號(hào)、并用于選擇操作控制信號(hào)或應(yīng)急控制信號(hào)中的一個(gè)、并且具有接收 用于電機(jī)的操作的功率的裝置、以及具有根據(jù)所選擇的操作控制信號(hào)或應(yīng)急控制信號(hào)向電 機(jī)提供所接收的功率的裝置。在一個(gè)實(shí)施例中，輸出級(jí)元件包括輸出級(jí)控制元件，用于接收操作控制信號(hào)和應(yīng) 急控制信號(hào)、用于選擇操作控制信號(hào)或應(yīng)急控制信號(hào)中的一個(gè)、并且用于輸出所選擇的操作控制信號(hào)或應(yīng)急控制信號(hào)；以及輸出級(jí)元件，用于接收所輸出的操作控制信號(hào)或應(yīng)急控 制信號(hào)、并且包括用于接收功率的裝置和用于提供所接收的功率的裝置。在另一實(shí)施例中，控制系統(tǒng)包括反饋元件，用于感測(cè)葉片的位置，用于根據(jù)感測(cè)的 位置產(chǎn)生反饋信號(hào)，并且用于傳輸反饋信號(hào)。應(yīng)急控制元件用于接收反饋信號(hào)并產(chǎn)生響應(yīng) 于反饋信號(hào)的應(yīng)急控制信號(hào)。本發(fā)明還廣泛地包括一種用于渦輪葉片的控制系統(tǒng)，包括操作控制元件，用于產(chǎn) 生并輸出操作控制信號(hào)，該操作控制信號(hào)用于電機(jī)的非應(yīng)急操作，該電機(jī)用于對(duì)渦輪葉片 的槳距進(jìn)行控制；反饋元件，用于感測(cè)電機(jī)的位置、用于根據(jù)所感測(cè)的位置產(chǎn)生反饋信號(hào)、 并且用于傳輸反饋信號(hào)；應(yīng)急控制元件，與操作控制元件分離并且與操作控制元件不同，其 用于接收反饋信號(hào)；產(chǎn)生用于電機(jī)的應(yīng)急操作的、響應(yīng)于反饋信號(hào)的應(yīng)急控制信號(hào)；以及 產(chǎn)生并輸出應(yīng)急控制信號(hào)；輸出級(jí)控制元件，用于接收操作控制信號(hào)和應(yīng)急控制信號(hào)、用于 選擇操作控制信號(hào)或應(yīng)急控制信號(hào)中的一個(gè)、并且用于輸出所選擇的操作控制信號(hào)或應(yīng)急 控制信號(hào)；以及輸出級(jí)元件，用于接收所選擇的操作控制信號(hào)或應(yīng)急控制信號(hào)、并且包括接 收用于電機(jī)的操作的功率的裝置和根據(jù)所選擇的操作控制信號(hào)或應(yīng)急控制信號(hào)向電機(jī)提 供所接收的功率的裝置。本發(fā)明還廣泛地包括一種用于控制渦輪葉片的方法，包括利用操作控制元件產(chǎn) 生并輸出操作控制信號(hào)，該操作控制信號(hào)用于電機(jī)的非應(yīng)急操作，該電機(jī)用于對(duì)渦輪葉片 的槳距進(jìn)行控制；利用應(yīng)急控制元件產(chǎn)生并輸出用于電機(jī)的應(yīng)急操作的應(yīng)急控制信號(hào)，該 應(yīng)急控制元件與操作控制元件分離并且與操作控制元件不同；以及在輸出級(jí)元件中接收 操作控制信號(hào)和應(yīng)急控制信號(hào)；選擇操作控制信號(hào)或應(yīng)急控制信號(hào)中的一個(gè)；接收用于電 機(jī)的操作的功率；以及根據(jù)所選擇的操作控制信號(hào)或應(yīng)急控制信號(hào)向電機(jī)提供所接收的功 率。在另一實(shí)施例中，輸出級(jí)元件包括輸出級(jí)控制元件和輸出級(jí)元件，接收和選擇操 作控制信號(hào)和應(yīng)急控制信號(hào)包括將輸出級(jí)控制元件用于接收和選擇，并且接收用于電機(jī)的 操作的功率以及提供所接收的功率包括將輸出級(jí)元件用于接收和提供。在另一實(shí)施例中，該方法包括利用反饋元件感測(cè)電機(jī)的位置；利用反饋元件根 據(jù)所感測(cè)的位置產(chǎn)生反饋信號(hào)；利用反饋元件傳輸反饋信號(hào)；以及利用應(yīng)急控制元件接收 反饋信號(hào)。產(chǎn)生應(yīng)急控制信號(hào)包括響應(yīng)于反饋信號(hào)來產(chǎn)生。在另一實(shí)施例中，該方法包括 利用輸出級(jí)元件接收應(yīng)急信號(hào)，并且選擇操作控制信號(hào)或應(yīng)急控制信號(hào)中的一個(gè)包括根據(jù) 應(yīng)急信號(hào)來選擇。本發(fā)明廣泛地包括一種用于渦輪葉片的控制系統(tǒng)，包括操作控制元件，用于產(chǎn)生 并輸出操作控制信號(hào)，該操作控制信號(hào)用于電機(jī)的非應(yīng)急操作，該電機(jī)用于對(duì)渦輪葉片的 槳距進(jìn)行控制；操作輸出級(jí)元件，用于接收操作控制信號(hào)、并且具有接收用于電機(jī)的非應(yīng)急 操作的功率的裝置、以及具有根據(jù)操作控制信號(hào)向電機(jī)提供所接收的功率的裝置；應(yīng)急控 制元件，與操作控制元件分離并且與操作控制元件不同，用于產(chǎn)生并輸出用于電機(jī)的應(yīng)急 操作的應(yīng)急控制信號(hào)；以及應(yīng)急輸出級(jí)元件，用于接收應(yīng)急控制信號(hào)、并且具有接收用于 電機(jī)的應(yīng)急操作的功率的裝置、以及具有根據(jù)應(yīng)急控制信號(hào)向電機(jī)提供所接收的功率的裝 置。在一個(gè)實(shí)施例中，操作輸出級(jí)元件包括操作輸出級(jí)控制元件，用于接收操作控制
7信號(hào)；以及輸出級(jí)元件，其包括接收用于電機(jī)的非應(yīng)急操作的功率的裝置和提供用于電機(jī) 的非應(yīng)急操作的所接收的功率的裝置；或者應(yīng)急輸出級(jí)元件包括應(yīng)急輸出級(jí)控制元件， 用于接收應(yīng)急控制信號(hào)；以及應(yīng)急輸出級(jí)元件，包括接收用于電機(jī)的應(yīng)急操作的功率的裝 置和提供用于電機(jī)的應(yīng)急操作的所接收的功率的裝置。在一個(gè)實(shí)施例中，該系統(tǒng)包括反饋元件，用于感測(cè)電機(jī)的位置，用于根據(jù)所感測(cè)的 位置產(chǎn)生反饋信號(hào)，并且用于傳輸反饋信號(hào)，并且應(yīng)急控制元件用于接收反饋信號(hào)并產(chǎn)生 響應(yīng)于反饋信號(hào)的應(yīng)急控制信號(hào)。本發(fā)明廣泛地包括一種用于控制渦輪葉片的方法，包括響應(yīng)于非應(yīng)急狀態(tài)信號(hào) 并利用操作控制元件產(chǎn)生并輸出操作控制信號(hào)，該操作控制信號(hào)用于電機(jī)的非應(yīng)急操作， 該電機(jī)用于對(duì)渦輪葉片的槳距進(jìn)行控制；以及在操作輸出級(jí)元件中接收操作控制信號(hào)； 接收用于電機(jī)的非應(yīng)急操作的功率；以及根據(jù)操作控制信號(hào)向電機(jī)提供用于電機(jī)的非應(yīng)急 操作的所接收的功率；或者，響應(yīng)于應(yīng)急狀態(tài)信號(hào)并利用應(yīng)急控制元件產(chǎn)生并輸出用于電 機(jī)的應(yīng)急操作的應(yīng)急控制信號(hào)，該應(yīng)急控制元件與操作控制元件分離并與操作控制元件不 同；以及在應(yīng)急輸出級(jí)元件中接收應(yīng)急控制信號(hào)；接收用于電機(jī)的應(yīng)急操作的功率；以及 根據(jù)應(yīng)急控制信號(hào)向電機(jī)提供用于電機(jī)的應(yīng)急操作的所接收的功率。在一個(gè)實(shí)施例中，操作輸出級(jí)元件包括操作輸出級(jí)控制元件和操作輸出級(jí)元件， 接收操作控制信號(hào)包括使用操作輸出級(jí)控制元件來接收，并且接收用于電機(jī)的非應(yīng)急操 作的功率以及提供用于電機(jī)的非應(yīng)急操作的所接收的功率包括使用操作輸出級(jí)元件來接 收和提供。在一個(gè)實(shí)施例中，應(yīng)急輸出級(jí)元件包括應(yīng)急輸出級(jí)控制元件和應(yīng)急輸出級(jí)元 件，接收應(yīng)急控制信號(hào)包括使用應(yīng)急輸出級(jí)控制元件來接收，并且接收用于電機(jī)的應(yīng)急操 作的功率以及提供用于電機(jī)的應(yīng)急操作的所接收的功率包括使用應(yīng)急輸出級(jí)元件來接收 和提供。在一個(gè)實(shí)施例中，該方法包括利用反饋元件感測(cè)電機(jī)的位置；利用反饋元件根據(jù) 所感測(cè)的位置產(chǎn)生反饋信號(hào)；利用反饋元件傳輸反饋信號(hào)；以及利用應(yīng)急控制元件接收反 饋信號(hào)。產(chǎn)生應(yīng)急控制信號(hào)包括響應(yīng)于反饋信號(hào)來產(chǎn)生。本發(fā)明總體目的是提供用于控制渦輪葉片的系統(tǒng)和方法。通過以下本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的說明并通過附圖和權(quán)利要求可容易地意識(shí)到本發(fā) 明的這些和其它的目的和優(yōu)點(diǎn)。


在本發(fā)明以下接合附圖的詳細(xì)說明中將更充分地描述本發(fā)明的性質(zhì)和操作模式， 其中圖1是現(xiàn)有技術(shù)的DC葉片控制系統(tǒng)的示意性框圖；圖2是現(xiàn)有技術(shù)的無刷電機(jī)葉片控制系統(tǒng)的示意性框圖；圖3是本發(fā)明的用于渦輪葉片的控制系統(tǒng)的示意性框圖；圖4是產(chǎn)生反饋信號(hào)的電路的示意圖；圖5是產(chǎn)生用于電機(jī)的命令信號(hào)的電路的示意圖；圖6是產(chǎn)生用于電機(jī)的轉(zhuǎn)矩命令的電路的示意圖；圖7是產(chǎn)生用于電機(jī)的應(yīng)急操作的應(yīng)急控制信號(hào)的電路的示意圖；圖8是選擇和輸出應(yīng)急控制信號(hào)或操作控制信號(hào)的電路的示意8
圖9是使用輸出的應(yīng)急控制信號(hào)或操作控制信號(hào)以向電機(jī)提供功率的電路的示 意圖；圖10是產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)禁用控制信號(hào)以禁用輸出級(jí)元件的電路的示意圖；并且圖11是本發(fā)明的用于具有全冗余應(yīng)急控制的渦輪葉片的控制系統(tǒng)的示意性框 圖。
具體實(shí)施例方式首先，應(yīng)意識(shí)到的是，不同繪制視圖上相同的附圖標(biāo)記標(biāo)示出本發(fā)明相同的、或功 能上類似的結(jié)構(gòu)元件。盡管參考目前被認(rèn)為是優(yōu)選的方面描述了本發(fā)明，但應(yīng)理解的是，要 求保護(hù)的本發(fā)明不局限于公開的各方面。此外，應(yīng)理解的是，本發(fā)明不局限于描述的特定的方法論、材料和變型，并因而當(dāng) 然可改變。還應(yīng)理解的是，在此所使用的術(shù)語僅用于描述特定的方面的用途，并且不用于限 制本發(fā)明的保護(hù)范圍，其僅由所附權(quán)利要求限制。除非另有說明，否則在此使用的所有技術(shù)和科學(xué)術(shù)語具有與本發(fā)明所屬于的領(lǐng)域 的普通技術(shù)人員通常所理解的相同含意。盡管在本發(fā)明的實(shí)踐或測(cè)試中可使用與在此所描 述的相似或等同的任何方法、裝置或材料，但目前描述優(yōu)選的方法、裝置、和材料。圖3是本發(fā)明的用于渦輪葉片的控制系統(tǒng)100的示意性框圖。系統(tǒng)100包括應(yīng)急 控制元件102、操作控制元件104和輸出級(jí)元件106。元件102用于為電機(jī)110的應(yīng)急操作 產(chǎn)生并輸出應(yīng)急控制信號(hào)。元件104用于為電機(jī)110的非應(yīng)急操作產(chǎn)生并輸出操作控制信 號(hào)，即在標(biāo)準(zhǔn)的、正在進(jìn)行中的或正常運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下的操作。電機(jī)用于控制連接至該電機(jī)的葉 片(未示出)的槳距。在一個(gè)實(shí)施例中，電機(jī)為無刷AC電機(jī)。有利地，元件102與操作控制 元件分離并不同于操作控制元件。因此，元件102與元件104中的故障隔離，其中如果元件 102與104不分離，例如如果元件共用電路或部件，則元件104中的故障可能危及元件102 的操作。元件102和104接收指示需要應(yīng)急還是非應(yīng)急模式的操作的應(yīng)急狀態(tài)信號(hào)。本領(lǐng) 域已知的任何裝置可用于狀態(tài)信號(hào)，例如由元件102和104監(jiān)視電壓S24V IN。在一個(gè)實(shí)施 例中，線上電壓指示非應(yīng)急的操作，而缺少電壓或低于預(yù)定閥值的電壓則指示操作處于應(yīng) 急模式。輸出級(jí)元件用于接收操作和應(yīng)急控制信號(hào)，并用于根據(jù)應(yīng)急狀態(tài)信號(hào)選擇操作或 應(yīng)急控制信號(hào)中的一個(gè)。例如，對(duì)于低于上述閥值的電壓S24V IN，元件106選擇應(yīng)急控制 信號(hào)，而對(duì)于高于上述閥值的電壓S24V IN，元件106則選擇操作控制信號(hào)。能夠監(jiān)視或檢 測(cè)本領(lǐng)域已知的對(duì)于系統(tǒng)100的或?qū)τ诎ㄏ到y(tǒng)100的渦輪機(jī)(未示出)的任何狀態(tài)，以 產(chǎn)生應(yīng)急狀態(tài)信號(hào)。元件106包括接收用于電機(jī)的操作的功率的裝置，例如端子120 ；和根據(jù)選定的 操作或應(yīng)急控制信號(hào)向電機(jī)提供接收的功率的裝置，例如端子122?？墒褂帽绢I(lǐng)域已知的任 何功率接收和傳輸裝置。元件106可從本領(lǐng)域已知的任何電源接收和傳輸功率，例如用于 正常操作的電源124和例如可以是電池或電容器電源的應(yīng)急電源126。在一個(gè)實(shí)施例中，輸出級(jí)元件包括輸出級(jí)控制元件128和輸出級(jí)元件130。元件 128用于接收操作和應(yīng)急控制信號(hào)，選擇操作或應(yīng)急控制信號(hào)中的一個(gè)，并輸出選擇的操作 或應(yīng)急控制信號(hào)。元件130用于接收輸出的操作或應(yīng)急控制信號(hào)，并包括用于接收功率的裝置和用于提供接收的功率的裝置。在一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)100包括反饋元件132，其用于感測(cè)轉(zhuǎn)子的位置、用于根據(jù) 感測(cè)的位置產(chǎn)生反饋信號(hào)并且用于傳輸反饋信號(hào)。應(yīng)急控制元件用于接收例如線路136上 的反饋信號(hào)，并產(chǎn)生響應(yīng)于反饋信號(hào)的應(yīng)急控制信號(hào)。也就是說，產(chǎn)生應(yīng)急控制信號(hào)以說明 轉(zhuǎn)子的位置。或者說，元件132提供用于對(duì)電機(jī)的電流進(jìn)行電氣換向的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角信息。在 一個(gè)實(shí)施例中，反饋信號(hào)用于控制葉片朝順槳位置的運(yùn)動(dòng)，而限位開關(guān)138用于確定葉片 何時(shí)到達(dá)順槳位置。然后，來自限位開關(guān)的信號(hào)用來使電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。例如，當(dāng)葉片到達(dá)順 槳位置時(shí)，信號(hào)從限位開關(guān)傳輸至繼電器控制單元140，并且單元140將信號(hào)傳到元件102。 單元140還向制動(dòng)器142傳輸信號(hào)，以將電機(jī)制動(dòng)在順槳位置。在一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)葉片到 達(dá)預(yù)期的最終位置時(shí)，反饋信號(hào)中的數(shù)據(jù)描述該位置，并且元件102確定不再需要轉(zhuǎn)動(dòng)葉 片，并產(chǎn)生應(yīng)急控制信號(hào)以中止葉片的轉(zhuǎn)動(dòng)。應(yīng)理解的是，系統(tǒng)100可操作為不具有反饋傳感器132。例如，如果對(duì)于系統(tǒng)100 啟動(dòng)應(yīng)急操作，則不管葉片在產(chǎn)生應(yīng)急控制信號(hào)時(shí)的位置，元件102能產(chǎn)生應(yīng)急控制信號(hào)， 以將葉片驅(qū)動(dòng)至順槳位置。在這種情況下，元件130產(chǎn)生預(yù)期的電機(jī)電流，并且電機(jī)最終與 預(yù)期的電流同步。在另一情況下，能從電機(jī)直接獲得關(guān)于電機(jī)轉(zhuǎn)子位置的數(shù)據(jù)，并將該數(shù)據(jù) 用于產(chǎn)生應(yīng)急控制信號(hào)。系統(tǒng)100可描述成相對(duì)于用于葉片的控制信號(hào)利用“異或”方法。在一個(gè)實(shí)施例 中，系統(tǒng)100使用“異或門驅(qū)動(dòng)”方法。例如，元件130包括IGBT或MOSFET (未示出)，并且 例如以三相功率橋形式操作IGBT或MOSFET的功率轉(zhuǎn)換的門(gate)的元件128中的電路 (未示出)的控制響應(yīng)于例如正?？刂菩盘?hào)的正常操作控制，或者在應(yīng)急情況下響應(yīng)于例 如應(yīng)急控制信號(hào)的應(yīng)急操作控制。在應(yīng)急模式下，系統(tǒng)100控制電機(jī)110，使得葉片位移至 順槳或制動(dòng)位置。因此，應(yīng)急操作在例如元件104的用于正常的或非應(yīng)急操作的控制布置 中不依賴于并且不取決于例如電機(jī)位置反饋傳感器140的操作的、即非應(yīng)急的伺服控制傳 感器、以及處理硬件或軟件(未示出)。為了降低系統(tǒng)100的尺寸、成本和復(fù)雜度，在優(yōu)化應(yīng)急和非應(yīng)急控制信號(hào)產(chǎn)生的 分離的同時(shí)，元件106用于正常的和應(yīng)急的操作。例如，元件106中的IGBT或MOSFET以及 附帶的柵極驅(qū)動(dòng)電路為正常和應(yīng)急操作所共用。有利地，并如以下進(jìn)一步描述的，利用更少 并且更簡(jiǎn)單的硬件和通過比例如元件104中的正常操作所需的少得多的部件實(shí)現(xiàn)元件102 中的應(yīng)急控制操作。由于應(yīng)急操作簡(jiǎn)化的要求，所以元件102中的硬件和部件同樣比對(duì)于 元件104而言典型的硬件和部件更魯棒。如上所述，在一個(gè)實(shí)施例中，包括單獨(dú)并且冗余的 電機(jī)反饋元件132，以增強(qiáng)可靠性，避免例如與來自傳感器140的信號(hào)相關(guān)的軟件解碼，并 允許更簡(jiǎn)單并且更可靠的電路設(shè)計(jì)。或者說，系統(tǒng)100包括與正常操作控制系統(tǒng)分離并且比正常操作控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單但 與正?？刂葡到y(tǒng)共用電樞輸出級(jí)和電機(jī)的應(yīng)急控制系統(tǒng)。有利地，該布置降低應(yīng)急通道中 部件的數(shù)量、脆弱性和復(fù)雜性，并且在一個(gè)實(shí)施例中去除正常操作與應(yīng)急操作之間的通用 軟件。因此，分別降低了成本和空間要求。在一個(gè)實(shí)施例中，元件132是旋轉(zhuǎn)變壓器(resolver)反饋裝置，一種不包含任何 有源部件的機(jī)電裝置。由于缺少有源部件，所以旋轉(zhuǎn)變壓器裝置非常堅(jiān)固耐用，并且在電機(jī) 周圍的電氣干擾的情況下，例如雷擊，旋轉(zhuǎn)變壓器裝置中的部件比有源部件更能夠抗故障。
10例如，旋轉(zhuǎn)變壓器僅依賴于機(jī)械操作，例如旋轉(zhuǎn)變壓器包含繞組線圈并且非常堅(jiān)固耐用，而 且不受來自電氣干擾或其它耦聯(lián)瞬態(tài)事件的故障影響。此外，旋轉(zhuǎn)變壓器具有比包含電子 設(shè)備的常規(guī)反饋裝置寬得多的操作溫度范圍。因此，在電機(jī)具有由熱造成的問題的情況下， 旋轉(zhuǎn)變壓器不太可能遭受與溫度相關(guān)的問題并且能夠連續(xù)提供反饋數(shù)據(jù)。應(yīng)理解的是，可使用其它的位置反饋裝置并且其包括在要求保護(hù)的本發(fā)明的精神 和范圍中。例如，可使用霍爾(Hall)反饋裝置。例如，在一個(gè)實(shí)施例(未示出)中，霍爾反 饋裝置與六步電流調(diào)制方案一起使用。在以下的說明中，假定電機(jī)110為三相電機(jī)。然而，應(yīng)理解的是，除三相以外的電 機(jī)可與系統(tǒng)100 —起使用，并且以下的說明適用于除三相以外的電機(jī)。有利地，由于元件102與元件104分離，所以在正常操作與應(yīng)急操作之間共用較少 的部件，并因此使共模故障點(diǎn)的數(shù)量最小化。在一個(gè)實(shí)施例中，能在各元件中優(yōu)化相應(yīng)柵極 驅(qū)動(dòng)特性的設(shè)計(jì)，以在應(yīng)急控制中優(yōu)化操作的性能和魯棒強(qiáng)力的可靠性。能夠開發(fā)監(jiān)視方案(未示出)，以在正常操作期間監(jiān)視并指示元件102的準(zhǔn)備就 緒。例如，如果該監(jiān)視確定了元件102準(zhǔn)備就緒喪失，則元件104自動(dòng)使葉片返回至順槳位 置。有利地，將系統(tǒng)100中例如用于電機(jī)功率轉(zhuǎn)換的半導(dǎo)體的數(shù)量保持為該用途所需 的最小數(shù)量，并且基于正常操作要求，為魯棒可靠的安全操作能夠獨(dú)立地設(shè)計(jì)優(yōu)化該數(shù)量。 這些半導(dǎo)體也能被保持隔離，并且被更有力地保護(hù)以免受上述共模瞬變狀態(tài)影響。以下應(yīng)根據(jù)圖3來考慮。以下描述本發(fā)明的用于控制渦輪葉片的方法。盡管為清 楚起見，該方法以步驟的次序來介紹，但除非明確聲明，否則不應(yīng)從該次序推定順序。第一 步驟利用操作控制元件，產(chǎn)生并輸出用于電機(jī)的非應(yīng)急操作的操作控制信號(hào)，以控制渦輪 葉片的槳距；第二步驟利用與操作控制元件分離并不同于操作控制元件的應(yīng)急控制元件， 產(chǎn)生并輸出用于電機(jī)的應(yīng)急操作的應(yīng)急控制信號(hào)；以及，在輸出級(jí)元件中第三步驟接收 操作和應(yīng)急控制信號(hào)；第四步驟選擇操作或應(yīng)急控制信號(hào)中的一個(gè)；第五步驟接收用于電 機(jī)的操作的功率；并且第六步驟根據(jù)選擇的操作或應(yīng)急控制信號(hào)向電機(jī)提供接收的功率。在一個(gè)實(shí)施例中，輸出級(jí)元件包括輸出級(jí)控制元件和輸出級(jí)元件，接收和選擇操 作和應(yīng)急控制信號(hào)包括將輸出級(jí)控制元件用于接收和選擇，并且接收用于電機(jī)的操作的功 率和提供接收的功率包括將輸出級(jí)元件用于接收和提供。在一個(gè)實(shí)施例中，第七步驟利用 反饋元件感測(cè)電機(jī)的位置；第八步驟利用反饋元件根據(jù)感測(cè)的位置產(chǎn)生反饋信號(hào)；第九步 驟利用反饋元件傳輸反饋信號(hào)；而第十步驟利用應(yīng)急控制元件接收反饋信號(hào)，并且產(chǎn)生應(yīng) 急控制信號(hào)包括響應(yīng)于反饋信號(hào)來產(chǎn)生。圖4是產(chǎn)生反饋信號(hào)的電路200的示意圖。以下應(yīng)根據(jù)圖3至4來考慮。在一個(gè) 實(shí)施例中，系統(tǒng)100包括元件132，其是旋轉(zhuǎn)變壓器。電路200是示例性電路，其用于為旋轉(zhuǎn) 變壓器位置反饋裝置產(chǎn)生基準(zhǔn)驅(qū)動(dòng)，并處理來自旋轉(zhuǎn)變壓器的反饋信號(hào)，以便為葉片產(chǎn)生 角度電機(jī)轉(zhuǎn)子位置。然而，應(yīng)理解的是，系統(tǒng)100不局限于圖4所示的布置，用于產(chǎn)生例如 基準(zhǔn)驅(qū)動(dòng)的反饋信號(hào)并處理反饋信號(hào)的其它電路布置包括在要求保護(hù)的本發(fā)明的精神和 范圍中。以下是圖4所示部件的簡(jiǎn)要說明Ul 該電路是反饋到數(shù)字位置轉(zhuǎn)換器(R/D)的旋轉(zhuǎn)變壓器。其為旋轉(zhuǎn)變壓器反饋
11裝置產(chǎn)生正弦基準(zhǔn)信號(hào)(Ref Out)，并從旋轉(zhuǎn)變壓器接收將基準(zhǔn)信號(hào)輸出用作載波信號(hào)的 正弦反饋(SiruSin Lo以及Cos、Cos Lo)。R/D轉(zhuǎn)換器將基準(zhǔn)和反饋信號(hào)用于計(jì)算數(shù)字位 置輸出，并將數(shù)字信息置于數(shù)據(jù)輸出DBO至DBll ；C1、C2、C5、C6、Y1 這些部件用于為R/D轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生時(shí)鐘頻率；Jl、J2、R2、R3 這些部件用于選擇基準(zhǔn)信號(hào)的頻率。Rl、R4、R5、R6、R7、R8、R9、RIO、U2A、U3、C3、C4、C7、C8、C9、Dl、D2、Ql、Q2 這些部
件用于放大基準(zhǔn)信號(hào)，以適當(dāng)?shù)仳?qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)變壓器的基準(zhǔn)線圈(reference coil)；Rll、R12、R13、R14、R15、R16、R17、C10、C12、C13、D3、D4、U4B 這些部件緩沖旋轉(zhuǎn) 變壓器正弦反饋信號(hào)，并將其定標(biāo)至R/D轉(zhuǎn)換器集成電路Ul使用的合適的范圍；R18、R19、R20、R21、R22、R23、R24、Cll、C15、C16、D5、D6、U5A 這些部件緩沖旋轉(zhuǎn) 變壓器余弦反饋信號(hào)，并將其定標(biāo)至R/D轉(zhuǎn)換器集成電路Ul使用的合適的范圍；C14、U4A 這些部件用于緩沖來自R/D轉(zhuǎn)換器的Ref Out信號(hào)。然后，該緩沖的信 號(hào)用于使正弦和余弦反饋信號(hào)偏移，以將它們從雙極信號(hào)改變成R/D轉(zhuǎn)換器使用的單極信 號(hào)；以及R25、R26、R27、R28、D7、D8、Q3、Q4、U6A、U6B 這些部件用于產(chǎn)生正負(fù)8伏的基準(zhǔn)信
號(hào)。這些信號(hào)由速度控制電路使用。圖5是產(chǎn)生用于電機(jī)的命令信號(hào)的電路300的示意圖。以下應(yīng)根據(jù)圖3至5來考 慮。電路300是基于例如在來自元件132的反饋信號(hào)中所包括的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角來產(chǎn)生電樞電流 命令的示例性電路。然而，應(yīng)理解的是，系統(tǒng)100不局限于圖5所示的布置，用于產(chǎn)生電流 命令的其它電路布置包括在要求保護(hù)的本發(fā)明的精神和范圍中。電流命令用于電機(jī)的三相 中的兩相。在一個(gè)實(shí)施例中，反饋信號(hào)由速度控制回路使用，而電流命令至少部分地由速度 控制回路產(chǎn)生。以下是圖5所示部件的簡(jiǎn)要說明U3 該電路被操作為只讀存儲(chǔ)器(ROM)裝置，其用于基于來自由R/D轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生的 數(shù)字轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角的輸入、來自速度控制回路的轉(zhuǎn)矩方向信號(hào)和用于為電機(jī)的相1或相2選擇 角度的sin( θ )/sin( θ +120)信號(hào)為電機(jī)110的相1和相2輸出數(shù)字電機(jī)換向角。這些數(shù) 字相位換向角度置于信號(hào)DQO至DQ11。來自R/D轉(zhuǎn)換器的數(shù)字轉(zhuǎn)子角度在信號(hào)DBO至DBll 上輸入該裝置。通過查詢U3內(nèi)的表產(chǎn)生電機(jī)換向角。信號(hào)DBO至DBll幫助確定到U3內(nèi)選定的 表中的偏移。當(dāng)U3的控制信號(hào)正確時(shí)，則將內(nèi)部表中該偏移處的數(shù)據(jù)置于輸出信號(hào)DQO至 DQl 1。U3包含多個(gè)表，所述多個(gè)表具有來自R/D轉(zhuǎn)換器的數(shù)字旋轉(zhuǎn)變壓器角度到置于U3的 輸出上的數(shù)字換向角之間的各種轉(zhuǎn)化比率。這對(duì)能夠容易地適應(yīng)具有因應(yīng)用而改變的不同 極數(shù)(pole count)的電機(jī)有用；R4、R5、R6、J1、J2、J3 這些部件用于在存儲(chǔ)于U3中的表之間選擇，所述表包含用 于電氣換向的電機(jī)到旋轉(zhuǎn)變壓器極數(shù)的各種比率。這些表在R/D轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角與合適的電機(jī)電 樞換向角之間轉(zhuǎn)化。在沒有合適的電機(jī)換向角的情況下，即使轉(zhuǎn)動(dòng)，電機(jī)也不會(huì)有效地轉(zhuǎn) 動(dòng)。如所示，跳線J1、J2、和J3可用于在包含于U3內(nèi)的八種不同換向比率表之間選擇。作為示例，如果元件132是附連至具有2個(gè)轉(zhuǎn)子極的電機(jī)(1電周期/電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)) 的單速旋轉(zhuǎn)變壓器(1旋轉(zhuǎn)變壓器信號(hào)的電周期/電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)數(shù))，則需要1電機(jī)轉(zhuǎn)子周期/轉(zhuǎn)數(shù)對(duì)1旋轉(zhuǎn)變壓器周期/轉(zhuǎn)數(shù)(1 1)的比率，以合適地電氣換向電機(jī)電樞電流。如果 電機(jī)具有8個(gè)轉(zhuǎn)子極(4電周期/電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù))，則需要4轉(zhuǎn)子周期/轉(zhuǎn)數(shù)對(duì)1旋轉(zhuǎn)變壓器周 期/轉(zhuǎn)數(shù)的比率(4 1)，以合適地電氣換向電樞電流。在U3中的各表內(nèi)是用于電機(jī)的相1和相2電流的正負(fù)電機(jī)轉(zhuǎn)矩的四部分。這些 根據(jù) T0RQUE_DIR 和 SIN_SIN120/ 信號(hào)選擇；RU R2、R3、U1A、U1B、U2 這些部件用于產(chǎn)生電機(jī)電樞的相1電流命令。U2在其 DBO至DBll輸入上接收表示電機(jī)換向角的大小的數(shù)字輸入，并用其VREF輸入上的模擬電壓 乘以該大小。VREF輸入具有表示由電機(jī)需要的轉(zhuǎn)矩的信號(hào)(TQ_REF)，以提供給速度控制回 路的速度基準(zhǔn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)。該TQ_REF是單極信號(hào)，并且乘以從信號(hào)DBO至DBll鎖存的用于 相1的數(shù)字換向角。數(shù)字信息的鎖存由WR和CS信號(hào)控制；以及R7、R8、R9、U4A、U4B、TO 這些部件用于以與對(duì)于相1電流命令的在先說明的相同 方式產(chǎn)生電機(jī)電樞的相2電流命令。圖6是產(chǎn)生用于電機(jī)的轉(zhuǎn)矩命令的電路400的示意圖。以下應(yīng)根據(jù)圖3至6來考 慮。電路400是基于速度命令基準(zhǔn)和速度反饋產(chǎn)生電機(jī)轉(zhuǎn)矩命令基準(zhǔn)的示例性電路。然而， 應(yīng)理解的是，系統(tǒng)100不局限于圖6所示的布置，用于產(chǎn)生電機(jī)轉(zhuǎn)矩命令基準(zhǔn)的其它電路布 置包括在要求保護(hù)的本發(fā)明的精神和范圍中。速度命令基準(zhǔn)由電路400中的部件設(shè)定，并 且速度反饋信號(hào)從R/D轉(zhuǎn)換器的輸出取得的比特而導(dǎo)出。以下是圖6所示部件的簡(jiǎn)要說明Rl、R2、R5、R6、R7、R8、R10、C 1、C2、C3、C4、Dl、U1A、U2A、U3A 這些部件根據(jù)到
數(shù)字轉(zhuǎn)換輸出的旋轉(zhuǎn)變壓器的被選比特的脈沖序列信號(hào)(DB2)產(chǎn)生單極速度反饋信號(hào) (UlA-I)。取決于預(yù)期的速度控制范圍，可將來自R/D的各種輸出比特用于該功能。DB2的 頻率隨電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度而變化。DB2上的上升沿產(chǎn)生電流脈沖，以對(duì)C3充電。隨著DB2的 頻率升高，進(jìn)入C3的脈沖率升高，使得C3兩端的電壓升高。C3兩端的電壓由放大器UlA緩 沖并出現(xiàn)在UlA-I上。R3、R4、R9、U1B 這些部件與連接至信號(hào)TACH_SW1和TACH_SW2的模擬開關(guān)一起將 TACH_SW2上的單極速度信號(hào)轉(zhuǎn)化成U1B-7上的雙極信號(hào)。在TACH_SW1與TACH_SW2信號(hào)之 間打開和閉合的模擬開關(guān)由來自R/D轉(zhuǎn)換器的方向指示比特來控制。當(dāng)方向比特改變極性 時(shí)，該網(wǎng)絡(luò)的增益在正單位增益到負(fù)單位增益之間改變，因此將TACH_SW2上的正單極電壓 改變成U1B-7上的雙極信號(hào)；Rll、R12、R15、R17、R19、R20、R21、R25、R26、R27、C5、C6、C7、D2、D3、U5A、U5B 這 些部件用于在應(yīng)急移動(dòng)到順槳位置期間調(diào)節(jié)電機(jī)的速度。該電路使速度回路閉合，并且該 電路在U5B-7上的輸出是也稱為電機(jī)轉(zhuǎn)矩基準(zhǔn)命令的速度誤差。R19、R20和R26產(chǎn)生到順 槳位置的受控運(yùn)動(dòng)的速度基準(zhǔn)。該基準(zhǔn)與通過C5、R11和R15的濾波網(wǎng)絡(luò)的速度反饋求和。 R12、R27、C6和C7提供控制回路補(bǔ)償和增益調(diào)整。D2和D3鉗位由U5A產(chǎn)生的最大速度誤 差信號(hào)。R25用于定標(biāo)速度誤差(電流命令)，該速度誤差繼而定標(biāo)在電機(jī)中形成的電流。 U5B用于緩沖從R25取得的信號(hào)。信號(hào)VEL_CLAMP和VEL_CLAMP_RET去往在應(yīng)急運(yùn)動(dòng)控制無效時(shí)閉合的模擬開關(guān)。 這對(duì)來自U5B-7的電流命令鉗位，并對(duì)儲(chǔ)存在C6和C7中的所有電壓放電；R13、R14、R16、R18、C8、U4 這些部件用于產(chǎn)生與提供給R18的速度誤差的極性對(duì)應(yīng)的數(shù)字信號(hào)。該數(shù)字信號(hào)由T0RQUE_DIR信號(hào)表示。然后，T0RQUE_DIR信號(hào)由保存換向查 詢表的存儲(chǔ)裝置使用，以產(chǎn)生相1和相2換向角大小信號(hào)。取決于其為高值或低值，T0RQUE_ DIR信號(hào)的極性使得選擇表的不同部分。在對(duì)諸如電動(dòng)回轉(zhuǎn)或再生操作區(qū)域的電機(jī)操作的 不同區(qū)域控制電機(jī)轉(zhuǎn)速的同時(shí)，需要該表查詢差異以提供電機(jī)合適的換向；以及R22、R23、R24、R28、R29、D4、U6A、U6B 這些部件用于形成絕對(duì)值電路。該電路將 進(jìn)入R29的雙極轉(zhuǎn)矩命令信號(hào)轉(zhuǎn)化成從TOA-I輸出的單極TQ_REF信號(hào)。然后，TQ_REF信 號(hào)被饋送至電機(jī)換向電路，以產(chǎn)生電機(jī)電流命令。圖7是產(chǎn)生用于電機(jī)的應(yīng)急操作的應(yīng)急控制信號(hào)的電路500的示意圖。以下應(yīng)根 據(jù)圖3至7來考慮。電路500是用于產(chǎn)生信號(hào)108的示例性電路，例如，產(chǎn)生根據(jù)相1和相 2電樞電流命令基準(zhǔn)的用于所有三個(gè)電機(jī)相的應(yīng)急操作的基準(zhǔn)脈寬調(diào)制(PWM)晶體管輸出 級(jí)控制信號(hào)。例如，輸出控制信號(hào)從元件102傳輸至元件126。應(yīng)理解的是，其它的輸出級(jí) 控制部件和布置包括在要求保護(hù)的本發(fā)明的精神和范圍中。還應(yīng)理解的是，系統(tǒng)100不局 限于圖7所示的布置，產(chǎn)生用于電機(jī)的應(yīng)急操作的輸出控制信號(hào)的其它電路布置包括在要 求保護(hù)的本發(fā)明的精神和范圍中。以下是圖7所示部件的簡(jiǎn)要說明R6、R9、R12、R14、C4、U3、U5A、D3、D4 這些部件將相 1 電樞電流命令(P1_CMD)和 相1電樞電流反饋(P1_FDBK)求和，以產(chǎn)生在U5A-1放大并由D3和D4鉗位的相1電樞電 流誤差信號(hào)。此外，U3包含由CLAMP信號(hào)控制的模擬開關(guān)，以便在應(yīng)急移動(dòng)到順槳位置無 效時(shí)將該網(wǎng)絡(luò)在U5A-1處的輸出鉗位在零伏。啟動(dòng)模擬開關(guān)放電儲(chǔ)存在反饋電容C4中的 所有電壓；R19、R23、R24、R27、C9、U3、U5B、D8、D9 這些部件對(duì)電機(jī)的相2執(zhí)行與在先說明的 適用于電機(jī)的相1的相同的功能；U3 除了用于控制相1和相2電樞電流誤差信號(hào)的模擬開關(guān)之外，U3還包含鉗位 速度控制回路的增益并放電該控制回路中的積分增益電容器的模擬開關(guān)。這通過信號(hào)VEL_ CLAMP、VEL_CLAMP_RET 和 CLAMP 來實(shí)現(xiàn)。另外，U3包含用于根據(jù)單極信號(hào)產(chǎn)生速度反饋信號(hào)的雙極信號(hào)的模擬開關(guān)。這通 過 TACH_SWU TACH_SW2 禾口 DIR 實(shí)現(xiàn)。R31、R35、R36、U8A 這些部件求和并反轉(zhuǎn)相1和相2電樞電流誤差信號(hào)，以產(chǎn)生相 3電樞電流誤差信號(hào)；R30、R32、R33、R34、R37、C12、D11、D12、U8B、U9A、U10A 這些部件產(chǎn)生由 PWM 比較
電路使用的基準(zhǔn)三角波。三角波產(chǎn)生于U8B-7并由UlOA緩沖；附、1 3、1 4、1 7、1 8工2、諷這些部件基于相1誤差信號(hào)和基準(zhǔn)三角波在諷-7處產(chǎn) 生相1基準(zhǔn)脈寬調(diào)制(PWM)信號(hào)。頻率由進(jìn)入R8的三角波的頻率決定。占空比由三角波 與誤差信號(hào)的比較電平?jīng)Q定。該P(yáng)WM信號(hào)用于在應(yīng)急運(yùn)動(dòng)到順槳期間控制相1輸出級(jí)晶體 管；R10、R13、R15、R17、R18、C7、TO 這些部件以與用于相1的在先部分相同的方式產(chǎn) 生相2基準(zhǔn)脈寬調(diào)制(PWM)信號(hào)；以及R20、R22、R25、R28、R29、CIO、U7 這些部件以與用于相2的在先部分相同的方式 產(chǎn)生相3基準(zhǔn)脈寬調(diào)制(PWM)信號(hào)。
圖8是選擇和輸出應(yīng)急控制信號(hào)或操作控制信號(hào)的電路600的示意圖。以下應(yīng)根 據(jù)圖3至8來考慮。電路600是用于通過選擇信號(hào)112或信號(hào)108為電樞輸出晶體管產(chǎn)生 柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)的示例性電路，例如，產(chǎn)生非應(yīng)急的伺服控制產(chǎn)生的PWM信號(hào)或應(yīng)急操作PWM 信號(hào)。也就是說，電路600用于產(chǎn)生從元件128傳輸至元件130的、關(guān)于元件130中的部件 的控制的信號(hào)。然而，應(yīng)理解的是，系統(tǒng)100不局限于圖8所示的布置，用于產(chǎn)生柵極驅(qū)動(dòng) 信號(hào)的其它電路布置包括在要求保護(hù)的本發(fā)明的精神和范圍中。在一個(gè)實(shí)施例中，元件126的操作，例如對(duì)于上述選擇操作的控制，基于葉片變槳 系統(tǒng)的安全回路的狀態(tài)。例如，安全回路檢測(cè)到系統(tǒng)100所位于的主系統(tǒng)(未示出)中的 故障。例如，在安全回路檢測(cè)到有必要停止主系統(tǒng)的故障的情況下，如果葉片不在順槳位置 (葉片在應(yīng)急停止中的預(yù)期位置)，則來自安全回路的信號(hào)觸發(fā)元件102。也就是說，啟動(dòng)元 件102以將葉片移動(dòng)至順槳位置。應(yīng)理解的是，附圖所示的邏輯電路能通過一個(gè)或多個(gè)可 編程邏輯器件來實(shí)現(xiàn)。以下是圖8所示部件的簡(jiǎn)要說明R4、R5、C2、C3、D3、U3 這些部件使用于相1的非應(yīng)急伺服控制產(chǎn)生的基準(zhǔn)PWM信 號(hào)(P1_PWM_SER)與應(yīng)急操作控制回路和PWM選擇邏輯隔離；R11、R13、C5、C7、D8、U4 這些部件使用于相2的非應(yīng)急伺服控制產(chǎn)生的基準(zhǔn)PWM 信號(hào)(P2_PWM_SER)與應(yīng)急操作控制回路和PWM選擇邏輯隔離；R17、R18、C9、C12、D11、U7 這些部件使用于相3的非應(yīng)急伺服控制產(chǎn)生的基準(zhǔn)PWM 信號(hào)(P3_PWM_SER)與應(yīng)急操作控制回路和PWM選擇邏輯隔離；R22、R23、R24、C11、C13、D14、U9 這些部件使安全回路狀態(tài)信號(hào)(SAFETY)與應(yīng)急 操作控制回路和PWM選擇邏輯隔離；U1C、U2A、U2B、U2C、U10E 這些邏輯部件用于在用于電機(jī)的相1的非應(yīng)急伺服控制 產(chǎn)生的基準(zhǔn)PWM信號(hào)與用于電機(jī)的相1的應(yīng)急操作產(chǎn)生的PWM信號(hào)之間選擇。該轉(zhuǎn)換由進(jìn) 入U(xiǎn)10E-11的信號(hào)控制。如果安全回路狀態(tài)信號(hào)指示非應(yīng)急狀態(tài)，則U10E-11具有高邏輯 電平。這使非應(yīng)急PWM源被選擇為通過盲時(shí)插入電路(deadtime insertion circuitry) 的信號(hào)。如果安全回路狀態(tài)信號(hào)指示應(yīng)急狀態(tài)，則應(yīng)急操作電路產(chǎn)生的PWM信號(hào)被選擇為 通過盲時(shí)插入電路的信號(hào)；U2D,U5A,U5B,U6C,U10E 這些邏輯部件用于以與在圖7中對(duì)于相1描述的相同的 方式在用于電機(jī)的相2的非應(yīng)急伺服控制產(chǎn)生的基準(zhǔn)PWM信號(hào)與用于電機(jī)的相2的應(yīng)急操 作產(chǎn)生的PWM信號(hào)之間選擇；U5C,U5D,U8A,U10C,U10E 這些邏輯部件用于以與在圖7中對(duì)于相1描述的相同 的方式在用于電機(jī)的相3的非應(yīng)急伺服控制產(chǎn)生的基準(zhǔn)PWM信號(hào)與用于電機(jī)的相3的應(yīng)急 操作產(chǎn)生的PWM信號(hào)之間選擇；RU R2、R3、R6、R7、R8、Cl、C4、Dl、D2、D4、D5、QU Q2、U1A、U1B、UlD 這些部件取 得選定的相1的PWM信號(hào)，并將其分成驅(qū)動(dòng)上和下相1的電樞輸出晶體管柵極驅(qū)動(dòng)電路的 PWM信號(hào)。輸出晶體管以圖騰柱電路的方式連接。信號(hào)Ρ1_Τ0Ρ用于控制相1的上晶體管， 而信號(hào)Ρ1_Β0Τ用于控制相1的下晶體管。由于UlD反轉(zhuǎn)用于Ρ1_Β0Τ的信號(hào)，所以Ρ1_Τ0Ρ 和Ρ1_Β0Τ實(shí)質(zhì)上具有相反極性。然而，存在插入到Ρ1_Τ0Ρ和Ρ1_Β0Τ信號(hào)的延遲Ρ1_Τ0Ρ和Ρ1_Β0Τ信號(hào)導(dǎo)通它們相關(guān)的晶體管時(shí)刻的盲時(shí)，以使得兩晶體管能在一個(gè)導(dǎo)通之前同時(shí)截止。這防止破壞性電 流流過兩個(gè)輸出晶體管。為了通過信號(hào)Ρ1_Τ0Ρ在導(dǎo)通上相1的晶體管中插入延遲，部件Rl 和Cl使進(jìn)入U(xiǎn)1A-3的信號(hào)的下降沿變平緩。在U1A-3的輸入上到達(dá)下閥值電平的該延遲 導(dǎo)致U1A-2上輸出的轉(zhuǎn)換的延遲。Dl通過允許通過Dl迅速充電Cl而防止該延遲出現(xiàn)在進(jìn) 入U(xiǎn)1A-3的上升沿。R6、C4、和D4對(duì)于P1_B0T執(zhí)行相同的延遲功能。在PWM信號(hào)源選擇電 路之后插入盲時(shí)，以防止在使輸出晶體管處于不合需要的狀態(tài)中的轉(zhuǎn)換過程期間產(chǎn)生的可 能狹窄的PWM脈沖。R9、RIO、R12、R14、R15、R16、C6、C8、D6、D7、D9、D10、Q3、Q4、U6A、U6B、U6D 這些部 件以與對(duì)于相1輸出晶體管柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)P1_TOP和P1_B0T所描述的相同的方式產(chǎn)生用于 相2輸出晶體管柵極驅(qū)動(dòng)的控制信號(hào)(Ρ2_Τ0Ρ和P2_B0T)；以及R19、R20、R21、R25、R26、R27、CIO、C14、D12、D13、D15、D16、Q5、Q6、U10A、U10B、 UlOD 這些部件以與對(duì)于相1輸出晶體管柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)Ρ1_Τ0Ρ和P1_B0T所描述的相同的 方式產(chǎn)生用于相3輸出晶體管柵極驅(qū)動(dòng)的控制信號(hào)(Ρ3_Τ0Ρ和Ρ3_Β0Τ)。圖9是使用輸出的應(yīng)急控制信號(hào)或操作控制信號(hào)以向電機(jī)提供功率的電路700的 示意圖。以下應(yīng)根據(jù)圖3至9來考慮。電路700是用于產(chǎn)生信號(hào)以驅(qū)動(dòng)元件130中的功率 器件的示例性電路。例如，電路700產(chǎn)生信號(hào)，以基于PWM柵極驅(qū)動(dòng)輸入信號(hào)和輸出的橋使 能信號(hào)來驅(qū)動(dòng)電樞輸出晶體管的柵極。然而，應(yīng)理解的是，系統(tǒng)100不局限于圖9所示的布 置，用于產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)信號(hào)的其它電路布置包括在要求保護(hù)的本發(fā)明的精神和范圍中。在一個(gè) 實(shí)施例中，輸出晶體管僅在其相關(guān)的PWM柵極驅(qū)動(dòng)輸入信號(hào)為低并且橋使能信號(hào)(BRIDGE_ EN)驅(qū)動(dòng)為高的情況下被門控啟動(dòng)。以下是圖9所示部件的簡(jiǎn)要說明RU R2、R6、R7、DU QU Q2 這些部件用于通過將橋使能信號(hào)BRIDGE_EN設(shè)定為低 電平截止Ql來截止所有的輸出晶體管。在Ql截止的情況下，使+5V源與各個(gè)柵極驅(qū)動(dòng)電 路斷開。在Ql導(dǎo)通的情況下，各柵極驅(qū)動(dòng)電路由其相關(guān)的柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)控制；R3、R8、D2、QU Ul 這些部件用于直接驅(qū)動(dòng)用于相1電樞輸出級(jí)的上晶體管的柵 極。U1-5上的柵極驅(qū)動(dòng)輸出(P1_T0P_GATE)相對(duì)于Ul_6 (P1_T0P_EMITTER)上升至足夠 的水平，使得如果U1-2上的輸入信號(hào)(Ρ1_Τ0Ρ)被驅(qū)動(dòng)為低并且BRIDGE_EN信號(hào)導(dǎo)通Q1， 則相關(guān)的電樞輸出晶體管導(dǎo)通。U1-5上的柵極驅(qū)動(dòng)輸出(P1_T0P_GATE)相對(duì)于U1-6(P1_ T0P_EMITTER)下降至足夠的水平，使得如果U1-2上的輸入信號(hào)(Ρ1_Τ0Ρ)被驅(qū)動(dòng)為高或者 BRIDGE_EN信號(hào)截止Ql，則相關(guān)的電樞輸出晶體管截止；R4、R9、D3、Q1、U2 這些部件用于以與用于相1電樞的上晶體管的相同方式直接驅(qū) 動(dòng)用于相2電樞輸出級(jí)的上晶體管的柵極；R5、R10、D4、Q1、U3 這些部件用于以與用于相1電樞的上晶體管的相同方式直接 驅(qū)動(dòng)用于相3電樞輸出級(jí)的上晶體管的柵極；R11、R14、D5、Q1、U4 這些部件用于以與用于相1電樞的上晶體管的相同方式直接 驅(qū)動(dòng)用于相1電樞輸出級(jí)的下晶體管的柵極；R12、R15、D6、Q1、TO 這些部件用于以與用于相1電樞的上晶體管的相同方式直接 驅(qū)動(dòng)用于相2電樞輸出級(jí)的下晶體管的柵極；以及R13、R16、D7、Q1、TO 這些部件用于以與用于相1電樞的上晶體管的相同方式直接驅(qū)動(dòng)用于相3電樞輸出級(jí)的下晶體管的柵極。圖10是產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)禁用控制信號(hào)以禁用輸出級(jí)元件的電路800的示意圖。 以下應(yīng)根據(jù)圖3至10來考慮。電路800是用于為元件106產(chǎn)生禁用信號(hào)的示例性電路。 然而，應(yīng)理解的是，系統(tǒng)100不局限于圖10所示的布置，用于產(chǎn)生反饋信號(hào)的其它電路布 置包括在要求保護(hù)的本發(fā)明的精神和范圍中。在一個(gè)實(shí)施例中，電路800選擇橋使能信號(hào) (BRIDGE_EN)的源，并產(chǎn)生控制信號(hào)CLAMP，該CLAMP用于將速度回路和電流回路誤差鉗位 至零伏，并使應(yīng)急操作PWM信號(hào)為50%的占空比。例如，當(dāng)葉片到達(dá)順槳位置時(shí)。以下是圖10所示部件的簡(jiǎn)要說明Rl、R2、Cl、Dl、Ul 這些部件將非應(yīng)急伺服控制操作橋使能信號(hào)(ENABLE_S)與應(yīng) 急操作控制電路和橋使能選擇邏輯隔離；R3、R4、R5、C2、C3、D2、U3 這些部件將安全回路狀態(tài)信號(hào)(SAFETY)與應(yīng)急操作控 制電路和橋使能選擇邏輯隔離；R6、R7、R8、C4、C5、D3、U6 這些部件將應(yīng)急操作限位開關(guān)信號(hào)(LIMIT_SWITCH)與 應(yīng)急操作控制電路和橋使能選擇邏輯隔離。LIMIT_SWITCH信號(hào)由安裝在渦輪葉片上的限位 開關(guān)產(chǎn)生，并提供葉片何時(shí)到達(dá)順槳位置的狀態(tài)指示，在該順槳位置的點(diǎn)，由于葉片位于其 安全順槳位置，所以不再需要葉片的應(yīng)急移動(dòng)；U2A、U2B、U4A、U5A、U5B 這些部件提供用于選擇橋使能信號(hào)BRIDGE_EN的源的邏 輯。BRIDGE_EN信號(hào)是單信號(hào)，其能用于禁用所有的輸出晶體管柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)并截止所有的 電樞輸出晶體管。這在BRIDGE_EN為低時(shí)完成。當(dāng)BRIDGE_EN為高時(shí)，其使得輸出晶體管 能夠由用于輸出晶體管的各個(gè)柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)控制。盡管這些邏輯部件示出為離散元件，但應(yīng)理解的是，這些部件的功能能夠在可編 程邏輯器件(未示出)中實(shí)現(xiàn)。如果變槳系統(tǒng)的安全回路通過將信號(hào)SAFETY相對(duì)于+24VSAFE驅(qū)動(dòng)為低而處于非 應(yīng)急狀態(tài)，則BRIDGE_EN信號(hào)源自ENABLE_S信號(hào)。如果變槳系統(tǒng)處于應(yīng)急狀態(tài)，則BRIDGE_ EN的源來自于信號(hào)LIMIT_SWITCH ；以及U2B、U5B 這些部件提供用于產(chǎn)生鉗位信號(hào)CLAMP的邏輯。盡管這些邏輯部件示 出為離散元件，但應(yīng)理解的是，這些部件的功能能夠在可編程邏輯器件(未示出)中實(shí)現(xiàn)。 CLAMP信號(hào)用于使速度回路和電流回路誤差等于零伏，以及復(fù)位儲(chǔ)存在積分電容器上的所 有電壓。此外，CLAMP信號(hào)將所有的應(yīng)急電路產(chǎn)生的基準(zhǔn)PWM信號(hào)設(shè)定為50%的占空比。 能夠增加電路，其監(jiān)視處于非應(yīng)急狀態(tài)的這些PWM信號(hào)以幫助檢測(cè)在啟動(dòng)電路之前是否存 在應(yīng)急電路故障，并且如果檢測(cè)到故障，則非應(yīng)急伺服操作電路可用于將葉片變槳到順槳 位置，以確保渦輪機(jī)的適當(dāng)停機(jī)。圖11是本發(fā)明的用于具有全冗余應(yīng)急控制的渦輪葉片的控制系統(tǒng)900的示意性 框圖。系統(tǒng)900包括應(yīng)急控制元件902和輸出級(jí)元件904。元件902用于為電機(jī)906的應(yīng) 急操作產(chǎn)生并輸出應(yīng)急控制信號(hào)。電機(jī)用于控制連接至該電機(jī)的葉片(未示出)的槳距。 在一個(gè)實(shí)施例中，電機(jī)為無刷AC電機(jī)。在一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)900包括以三相電氣橋方式 利用電源開關(guān)的全冗余部分的無刷變槳系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)。在該方法中，與DC變槳系統(tǒng)一樣，機(jī) 電控制(在這些技術(shù)當(dāng)中)用于應(yīng)急順槳操作的控制。通過為應(yīng)急操作提供全冗余的功率 輸出和控制，系統(tǒng)900提供與DC電機(jī)實(shí)現(xiàn)相關(guān)的所有安全優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)提供與AC電機(jī)控制系
17統(tǒng)相關(guān)的性能和服務(wù)持續(xù)時(shí)間的優(yōu)點(diǎn)。使用單獨(dú)的冗余電機(jī)位置反饋裝置以提高可靠性， 避免軟件解碼，以及允許簡(jiǎn)單可靠的電路設(shè)計(jì)。元件907用于為電機(jī)906的非應(yīng)急操作產(chǎn)生并輸出操作控制信號(hào)。元件902和907 接收指示需要應(yīng)急還是非應(yīng)急模式的操作的應(yīng)急狀態(tài)信號(hào)。本領(lǐng)域已知的任何裝置可用于 狀態(tài)信號(hào)，例如由元件902和907監(jiān)視電壓S24V IN。在一個(gè)實(shí)施例中，線上電壓指示非應(yīng) 急的操作，而缺少電壓或低于預(yù)定閥值的電壓則指示操作處于應(yīng)急模式。例如，對(duì)于低于上 述閥值的電壓S24V IN，系統(tǒng)900啟動(dòng)以操作電機(jī)，而對(duì)于高于上述閥值的電壓S24V IN，元 件907控制電機(jī)。能夠監(jiān)視或檢測(cè)本領(lǐng)域已知的對(duì)于系統(tǒng)900的或?qū)τ诎ㄏ到y(tǒng)900的渦 輪機(jī)(未示出)的任何狀態(tài)，以產(chǎn)生應(yīng)急狀態(tài)信號(hào)。元件904包括接收用于電機(jī)的操作的功率的裝置，例如端子908 ；和在應(yīng)急操作 期間向電機(jī)提供接收的功率的裝置，例如端子910?？墒褂帽绢I(lǐng)域已知的任何功率接收和傳 輸裝置。元件904可從本領(lǐng)域已知的任何電源接收和傳輸功率，例如用于正常操作的電源 912和例如可以是電池或電容器電源的應(yīng)急電源914。在一個(gè)實(shí)施例中，輸出級(jí)元件包括輸出級(jí)控制元件916和輸出級(jí)元件918。元件 916用于接收應(yīng)急控制信號(hào)，并向元件918輸出合適的控制信號(hào)。元件918用于接收信號(hào)， 并包括用于接收功率的裝置和用于提供接收的功率的裝置。在一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)900包括反饋元件920，其用于感測(cè)轉(zhuǎn)子的位置、用于根據(jù) 感測(cè)的位置產(chǎn)生反饋信號(hào)并且用于傳輸反饋信號(hào)。應(yīng)急控制元件用于接收例如線路922上 的反饋信號(hào)，并產(chǎn)生響應(yīng)于反饋信號(hào)的應(yīng)急控制信號(hào)。也就是說，產(chǎn)生應(yīng)急控制信號(hào)以說明 轉(zhuǎn)子的位置?；蛘哒f，元件920提供用于對(duì)電機(jī)的電流進(jìn)行電氣換向的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角信息。在 一個(gè)實(shí)施例中，反饋信號(hào)用于控制葉片朝順槳位置的移動(dòng)，而限位開關(guān)924用于確定葉片 何時(shí)到達(dá)順槳位置。然后，來自限位開關(guān)的信號(hào)被用于停止電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。例如，當(dāng)葉片到達(dá)順 槳位置時(shí)，信號(hào)從限位開關(guān)傳輸至繼電器控制單元926，并且單元926將信號(hào)傳到元件902。 單元926還向制動(dòng)器928傳輸信號(hào)，以將電機(jī)制動(dòng)在順槳位置。在一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)葉片到 達(dá)預(yù)期的最終位置時(shí)，反饋信號(hào)中的數(shù)據(jù)描述該位置，并且元件902確定不再需要轉(zhuǎn)動(dòng)葉 片，并產(chǎn)生應(yīng)急控制信號(hào)以中止葉片的轉(zhuǎn)動(dòng)。應(yīng)理解的是，系統(tǒng)900可操作為不具有反饋傳感器920。例如，如果對(duì)于系統(tǒng)900 啟動(dòng)應(yīng)急操作，則不管葉片在產(chǎn)生應(yīng)急控制信號(hào)時(shí)的位置，元件902能產(chǎn)生應(yīng)急控制信號(hào)， 以將葉片驅(qū)動(dòng)至順槳位置。在這種情況下，元件918產(chǎn)生預(yù)期的電機(jī)電流，并且電機(jī)最終與 預(yù)期的電流同步。在另一情況下，能從電機(jī)直接獲得關(guān)于葉片位置的數(shù)據(jù)，并將該數(shù)據(jù)用于 產(chǎn)生應(yīng)急控制信號(hào)。在一個(gè)實(shí)施例中，元件920是旋轉(zhuǎn)變壓器反饋裝置，一種不包含任何有源部件的 機(jī)電裝置。由于缺少有源部件，所以旋轉(zhuǎn)變壓器裝置非常堅(jiān)固耐用，并且在電機(jī)周圍的電氣 干擾的情況下，例如雷擊，旋轉(zhuǎn)變壓器裝置中的部件比有源部件更能夠抗故障。例如，旋轉(zhuǎn) 變壓器僅依賴于機(jī)械操作，例如旋轉(zhuǎn)變壓器包含繞組線圈并且非常堅(jiān)固耐用，和不受來自 電氣干擾或其它耦聯(lián)瞬態(tài)事件的故障影響。此外，旋轉(zhuǎn)變壓器具有比包含電子設(shè)備的常規(guī) 反饋裝置寬得多的操作溫度范圍。因此，在電機(jī)具有由熱造成的問題的情況下，旋轉(zhuǎn)變壓器 不太可能遭受與溫度相關(guān)的問題并且能夠連續(xù)提供反饋數(shù)據(jù)。應(yīng)理解的是，可使用其它的位置反饋裝置并且其包括在要求保護(hù)的本發(fā)明的精神
18和范圍中。例如，可使用霍爾反饋裝置。例如，在一個(gè)實(shí)施例(未示出)中，霍爾反饋裝置 與六步電流調(diào)制方案一起使用。以下應(yīng)根據(jù)圖11來考慮。以下描述本發(fā)明的用于控制渦輪葉片的方法。盡管為 清楚起見，該方法以步驟的次序來介紹，但除非明確聲明，否則不應(yīng)從該次序推定順序。第 一步驟響應(yīng)于應(yīng)急狀態(tài)信號(hào)并利用操作控制元件產(chǎn)生并輸出操作控制信號(hào)，該操作控制信 號(hào)用于電機(jī)的非應(yīng)急操作，該電機(jī)用于對(duì)渦輪葉片的槳距進(jìn)行控制；第二步驟，在操作輸出 級(jí)元件中接收操作控制信號(hào)；第三步驟接收用于電機(jī)的非應(yīng)急操作的功率；以及第四步 驟根據(jù)操作控制信號(hào)向電機(jī)提供接收的用于電機(jī)的非應(yīng)急操作的功率。第五步驟響應(yīng)于應(yīng) 急狀態(tài)信號(hào)并利用應(yīng)急控制元件產(chǎn)生并輸出用于電機(jī)的應(yīng)急操作的應(yīng)急控制信號(hào)，該應(yīng)急 控制元件與操作控制元件分離并與操作控制元件不同；在應(yīng)急輸出級(jí)元件中，第六步驟接 收應(yīng)急控制信號(hào)；第七步驟接收用于電機(jī)的應(yīng)急操作的功率；以及第八步驟根據(jù)應(yīng)急控制 信號(hào)向電機(jī)提供接收的用于電機(jī)的應(yīng)急操作的功率。在一個(gè)實(shí)施例中，操作輸出級(jí)元件包括操作輸出級(jí)控制元件和操作輸出級(jí)元件， 接收操作控制信號(hào)包括使用操作輸出級(jí)控制元件來接收，并且接收用于電機(jī)的非應(yīng)急操 作的功率并為電機(jī)的非應(yīng)急操作提供接收的功率包括使用操作輸出級(jí)元件來接收和提 供。在一個(gè)實(shí)施例中，應(yīng)急輸出級(jí)元件包括應(yīng)急輸出級(jí)控制元件和應(yīng)急輸出級(jí)元件，接收應(yīng) 急控制信號(hào)包括使用應(yīng)急輸出級(jí)控制元件來接收，并且接收用于電機(jī)的應(yīng)急操作的功率 并為電機(jī)的應(yīng)急操作提供接收的功率包括使用應(yīng)急輸出級(jí)元件來接收和提供。在一個(gè)實(shí)施例中，一個(gè)步驟利用反饋元件感測(cè)電機(jī)的位置；另一步驟利用反饋元 件根據(jù)感測(cè)的位置產(chǎn)生反饋信號(hào)；又一步驟利用反饋元件傳輸反饋信號(hào)；以及再一步驟利 用應(yīng)急控制元件接收反饋信號(hào)，并且產(chǎn)生應(yīng)急控制信號(hào)包括響應(yīng)于反饋信號(hào)來產(chǎn)生。因此，盡管在不偏離要求保護(hù)的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，本發(fā)明的改變和 變型對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員是顯而易見的，但仍可有效實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的。盡管參考特定的 優(yōu)選實(shí)施例描述了本發(fā)明，但顯然能在不偏離要求保護(hù)的本發(fā)明的范圍和精神的情況下作 出變化。
權(quán)利要求
一種用于渦輪葉片的控制系統(tǒng)，包括操作控制元件，用于產(chǎn)生并輸出操作控制信號(hào)，所述操作控制信號(hào)用于電機(jī)的非應(yīng)急操作，該電機(jī)用于對(duì)所述渦輪葉片的槳距進(jìn)行控制；應(yīng)急控制元件，與所述操作控制元件分離并且與所述操作控制元件不同，用于產(chǎn)生并輸出用于所述電機(jī)的應(yīng)急操作的應(yīng)急控制信號(hào)；以及輸出級(jí)元件，用于接收所述操作控制信號(hào)和所述應(yīng)急控制信號(hào)、并用于選擇所述操作控制信號(hào)或所述應(yīng)急控制信號(hào)中的一個(gè)，并且具有接收用于所述電機(jī)的操作的功率的裝置、以及具有根據(jù)所選擇的操作控制信號(hào)或應(yīng)急控制信號(hào)向所述電機(jī)提供所接收的功率的裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制系統(tǒng)，其中所述輸出級(jí)元件還包括輸出級(jí)控制元件，用于接收所述操作控制信號(hào)和所述應(yīng)急控制信號(hào)、用于選擇所述操 作控制信號(hào)或所述應(yīng)急控制信號(hào)中的一個(gè)、并且用于輸出所選擇的操作控制信號(hào)或應(yīng)急控 制信號(hào)；以及輸出級(jí)元件，用于接收所輸出的操作控制信號(hào)或應(yīng)急控制信號(hào)、并且包括用于接收功 率的裝置和用于提供所接收的功率的裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制系統(tǒng)，還包括反饋元件，用于感測(cè)所述電機(jī)的位置、用 于根據(jù)所感測(cè)的位置產(chǎn)生反饋信號(hào)，并且用于傳輸所述反饋信號(hào)，并且其中所述應(yīng)急控制 元件用于接收所述反饋信號(hào)并響應(yīng)于所述反饋信號(hào)產(chǎn)生所述應(yīng)急控制信號(hào)。
4.一種用于渦輪葉片的控制系統(tǒng)，包括操作控制元件，用于產(chǎn)生并輸出操作控制信號(hào)，所述操作控制信號(hào)用于電機(jī)的非應(yīng)急 操作，該電機(jī)用于對(duì)所述渦輪葉片的槳距進(jìn)行控制；反饋元件，用于感測(cè)所述葉片的位置、用于根據(jù)所感測(cè)的位置產(chǎn)生反饋信號(hào)、并且用于 傳輸所述反饋信號(hào)；應(yīng)急控制元件，與所述操作控制元件分離并且與所述操作控制元件不同，用于 接收所述電機(jī)反饋信號(hào)；響應(yīng)于所述反饋信號(hào)，產(chǎn)生用于所述電機(jī)的應(yīng)急操作的應(yīng)急控制信號(hào)；以及 產(chǎn)生并輸出應(yīng)急控制信號(hào)；輸出級(jí)控制元件，用于接收所述操作控制信號(hào)和所述應(yīng)急控制信號(hào)、用于選擇所述操 作控制信號(hào)或所述應(yīng)急控制信號(hào)中的一個(gè)、并且用于輸出所選擇的操作控制信號(hào)或應(yīng)急控 制信號(hào)；以及輸出級(jí)元件，用于接收所選擇的操作控制信號(hào)或應(yīng)急控制信號(hào)，并且包括接收用于所 述電機(jī)的操作的功率的裝置和根據(jù)所選擇的操作控制信號(hào)或應(yīng)急控制信號(hào)向所述電機(jī)提 供所接收的功率的裝置。
5.一種用于控制渦輪葉片的方法，包括利用操作控制元件產(chǎn)生并輸出操作控制信號(hào)，所述操作控制信號(hào)用于電機(jī)的非應(yīng)急操 作，該電機(jī)用于對(duì)所述渦輪葉片的槳距進(jìn)行控制；利用應(yīng)急控制元件產(chǎn)生并輸出用于所述電機(jī)的應(yīng)急操作的應(yīng)急控制信號(hào)，所述應(yīng)急控 制元件與所述操作控制元件分離并且與所述操作控制元件不同；以及 在輸出級(jí)元件中接收所述操作控制信號(hào)和所述應(yīng)急控制信號(hào)； 選擇所述操作控制信號(hào)或所述應(yīng)急控制信號(hào)中的一個(gè)； 接收用于所述電機(jī)的操作的功率；以及根據(jù)所選擇的操作控制信號(hào)或應(yīng)急控制信號(hào)向所述電機(jī)提供所接收的功率。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中所述輸出級(jí)元件還包括輸出級(jí)控制元件和輸出 級(jí)元件，其中接收和選擇所述操作控制信號(hào)和所述應(yīng)急控制信號(hào)包括使用所述輸出級(jí)控 制元件來接收和選擇，并且其中接收用于所述電機(jī)的操作的功率以及提供所接收的功率包 括使用所述輸出級(jí)元件來接收和提供。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，還包括 利用反饋元件感測(cè)所述電機(jī)的位置；利用所述反饋元件，根據(jù)所感測(cè)的位置產(chǎn)生反饋信號(hào)； 利用所述反饋元件傳輸所述反饋信號(hào)；以及利用所述應(yīng)急控制元件接收所述反饋信號(hào)，并且其中產(chǎn)生所述應(yīng)急控制信號(hào)包括響 應(yīng)于所述反饋信號(hào)來產(chǎn)生。
8.一種用于渦輪葉片的控制系統(tǒng)，包括操作控制元件，用于產(chǎn)生并輸出操作控制信號(hào)，所述操作控制信號(hào)用于電機(jī)的非應(yīng)急 操作，該電機(jī)用于對(duì)所述渦輪葉片的槳距進(jìn)行控制；操作輸出級(jí)元件，用于接收所述操作控制信號(hào)，并且具有接收用于所述電機(jī)的非應(yīng)急 操作的功率的裝置、以及具有根據(jù)所述操作控制信號(hào)向所述電機(jī)提供所接收的功率的裝 置；應(yīng)急控制元件，與所述操作控制元件分離并且與所述操作控制元件不同，用于產(chǎn)生并 輸出用于所述電機(jī)的應(yīng)急操作的應(yīng)急控制信號(hào)；以及應(yīng)急輸出級(jí)元件，用于接收所述應(yīng)急控制信號(hào)，并且具有接收用于所述電機(jī)的應(yīng)急操 作的功率的裝置、以及具有根據(jù)所述應(yīng)急控制信號(hào)向所述電機(jī)提供所接收的功率的裝置。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的控制系統(tǒng)，其中所述操作輸出級(jí)元件還包括 操作輸出級(jí)控制元件，用于接收所述操作控制信號(hào)；以及輸出級(jí)元件，包括接收用于電機(jī)的非應(yīng)急操作的功率的裝置、和提供用于電機(jī)的非應(yīng) 急操作的所接收的功率的裝置；或者 其中所述應(yīng)急輸出級(jí)元件還包括 應(yīng)急輸出級(jí)控制元件，用于接收所述應(yīng)急控制信號(hào)；以及應(yīng)急輸出級(jí)元件，包括接收用于電機(jī)的應(yīng)急操作的功率的裝置、和提供用于電機(jī)的應(yīng) 急操作的所接收的功率的裝置。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的控制系統(tǒng)，還包括反饋元件，用于感測(cè)所述電機(jī)的位置、用 于根據(jù)所感測(cè)的位置產(chǎn)生反饋信號(hào)、并且用于傳輸所述反饋信號(hào)，并且其中所述應(yīng)急控制 元件用于接收所述反饋信號(hào)并響應(yīng)于所述反饋信號(hào)產(chǎn)生所述應(yīng)急控制信號(hào)。
11.一種用于控制渦輪葉片的方法，包括響應(yīng)于應(yīng)急狀態(tài)信號(hào)并利用操作控制元件產(chǎn)生并輸出操作控制信號(hào)，所述操作控制信 號(hào)用于電機(jī)的非應(yīng)急操作，該電機(jī)用于對(duì)所述渦輪葉片的槳距進(jìn)行控制； 在操作輸出級(jí)元件中接收所述操作控制信號(hào)；接收用于所述電機(jī)的非應(yīng)急操作的功率；以及根據(jù)所述操作控制信號(hào)，向所述電機(jī)提供用于所述電機(jī)的非應(yīng)急操作的所接收的功率；響應(yīng)于所述應(yīng)急狀態(tài)信號(hào)并利用應(yīng)急控制元件，產(chǎn)生并輸出用于所述電機(jī)的應(yīng)急操 作的應(yīng)急控制信號(hào)，所述應(yīng)急控制元件與所述操作控制元件分離并與所述操作控制元件不 同；以及在應(yīng)急輸出級(jí)元件中；接收所述應(yīng)急控制信號(hào)；接收用于所述電機(jī)的應(yīng)急操作的功率；以及根據(jù)所述應(yīng)急控制信號(hào)，向所述電機(jī)提供用于所述電機(jī)的應(yīng)急操作的所接收的功率。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中所述操作輸出級(jí)元件還包括操作輸出級(jí)控制 元件和操作輸出級(jí)元件，其中接收所述操作控制信號(hào)包括使用所述操作輸出級(jí)控制元件 來接收，并且其中接收用于所述電機(jī)的非應(yīng)急操作的功率以及提供用于所述電機(jī)的非應(yīng)急 操作的所接收的功率包括使用所述操作輸出級(jí)元件來接收和提供；或者，其中所述應(yīng)急 輸出級(jí)元件還包括應(yīng)急輸出級(jí)控制元件和應(yīng)急輸出級(jí)元件，其中接收所述應(yīng)急控制信號(hào) 包括使用所述應(yīng)急輸出級(jí)控制元件來接收，并且其中接收用于所述電機(jī)的應(yīng)急操作的功 率以及提供用于所述電機(jī)的應(yīng)急操作的所接收的功率包括使用所述應(yīng)急輸出級(jí)元件來接 收和提供。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，還包括 利用反饋元件感測(cè)所述電機(jī)的位置；利用所述反饋元件，根據(jù)所感測(cè)的位置產(chǎn)生反饋信號(hào)； 利用所述反饋元件傳輸所述反饋信號(hào)；以及利用所述應(yīng)急控制元件接收所述反饋信號(hào)，并且其中產(chǎn)生所述應(yīng)急控制信號(hào)包括響 應(yīng)于所述反饋信號(hào)來產(chǎn)生。
全文摘要
一種用于渦輪葉片的控制系統(tǒng)，包括操作控制元件，用于產(chǎn)生并輸出操作控制信號(hào)，該操作控制信號(hào)用于電機(jī)的非應(yīng)急操作，該電機(jī)用于對(duì)渦輪葉片的槳距進(jìn)行控制；應(yīng)急控制元件，與操作控制元件分離并且與操作控制元件不同，用于產(chǎn)生并輸出用于電機(jī)的應(yīng)急操作的應(yīng)急控制信號(hào)；以及輸出級(jí)元件，用于接收操作控制信號(hào)和應(yīng)急控制信號(hào)、并用于選擇操作控制信號(hào)或應(yīng)急控制信號(hào)中的一個(gè)，并且具有接收用于電機(jī)的操作的功率的裝置、以及具有根據(jù)所選擇的操作控制信號(hào)或應(yīng)急控制信號(hào)向電機(jī)提供所接收的功率的裝置。
文檔編號(hào)B64C11/44GK101918273SQ200880123716
公開日2010年12月15日 申請(qǐng)日期2008年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月1日
發(fā)明者保羅·約翰·羅恩, 史蒂芬·P·瓊斯, 艾倫·杜安·克萊蘭 申請(qǐng)人:溫杜任斯有限責(zé)任公司