專利名稱：提高交流感應電機效率的系統(tǒng)與方法
技術領域：
本發(fā)明涉及電機控制器領域，尤其涉及通過計量供給交流感應電機的功率以避免損耗功率從而提高交流感應電機的效率的可編程系統(tǒng)與方法。
交流感應電機在滿載情況下本身就有較高的效率。在輕載情況下其本身效率是比較低的。這意味著在輕載情況下，輸入到電機的大部分功率沒有用來驅動負載，而是以發(fā)熱或振動等副作用形式被浪費掉了。
用來解決在輕載情況下交流感應電機損耗功率問題的大多數(shù)系統(tǒng)都是以將功率因數(shù)調整或優(yōu)化到理想值這一方案為基礎的。這些方案的立足點是基于這樣一個事實功率因數(shù)越接近于理想?yún)⒖贾担敲丛谳p載情況下被熱和振動消耗的功率越小。這些系統(tǒng)一般采用根據(jù)電壓與電流零點交截來決定功率因數(shù)的計數(shù)器技術。這些系統(tǒng)的缺點是最佳功率因數(shù)隨著電機負載的改變而改變。因此，這些試圖控制參考功率因數(shù)又忽略電機負載的系統(tǒng)會導致這樣的結果或者由于采用一個折衷的參考功率因數(shù)而消耗某些能量，或者是當參考功率因數(shù)被設置得有助于節(jié)約更多的能量時，那么突然增大負載會導致在控制器對此作出調節(jié)之前電機失速。最佳功率因數(shù)還受具體電機的物理結構的影響，當各生產(chǎn)廠家的電機在結構和設計上存在差異的時候最佳功率因數(shù)會因電機繞組的變化而變化。這會導致在單獨用功率因數(shù)控制交流電機效率時間題更加嚴重。
另一種類型的電機控制器采用的方法是測量雙向可控硅上的開路電壓，根據(jù)該開路電壓計算電流。這些系統(tǒng)的問題是它們只能用于在啟動相過程中控制感應電機的啟動順序。這些系統(tǒng)并不是針對改善電機輕載情況下的能量損耗而設計的。
因此，有必要提供一種用于提高交流電機效率的改進系統(tǒng)。該改進系統(tǒng)必須既便宜又能在輕載情況下節(jié)能。該改進系統(tǒng)必須還能計量供給電機的功率以免功率損耗。該改進系統(tǒng)還必須是可編程的以便提高不同尺寸和不同類型的交流電機的效率。
根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，本發(fā)明的一個目的是提供一個用于提高交流電機效率的改進系統(tǒng)。
本發(fā)明的另一個目的是提供一個用于提高交流電機效率的改進系統(tǒng)，它既便宜又能在輕載情況下節(jié)能。
本發(fā)明的另一個目的是提供一個用于提高交流電機效率的改進系統(tǒng)，它能計量供給電機的功率以免功率損耗。
本發(fā)明還有一個目的是提供一種用于提高交流電機效率的改進系統(tǒng)，它是可編程的以便能提高不同尺寸和不同類型的交流電機的效率。
根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，公開了一種提高交流電機效率的系統(tǒng)。該系統(tǒng)由多個部件組成，其中之一是連接到交流電機上用于控制提供給交流電機的功率的開關裝置。計時裝置被連接到交流電機上，用于監(jiān)視輸入到交流電機上的交流線電壓達到零伏的時刻。模數(shù)(A/D)轉換器裝置被連接到計時裝置上，用于監(jiān)視輸入到交流電機上的交流線電流達到零安培的時刻。模數(shù)轉換器裝置還用于將開關裝置兩端的開路電壓從模擬測量值轉換成數(shù)字測量值，其中數(shù)字測量值表示交流電機實際需要的功率。微控制器裝置與計時裝置、A/D轉換器裝置以及開關裝置相連，用于將交流線電流達到零安培的時刻可輸入到交流電機上的交流線電壓達到零伏的時刻以及由A/D轉換器裝置提供的數(shù)字測量值結合起來以確定交流電機是否需要增加或減少功率以及給開關裝置提供一個向電機提供所需最小功率的控制信號。
根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，公開了一種提高交流電機效率的系統(tǒng)的方法。該方法包括下列幾個步驟為控制提供給交流電機的功率而提供連接到交流電機上的開關裝置；為監(jiān)視輸入到交流電機上的交流線電壓達到零伏的時刻而提供連接到交流電機上的計時裝置；為監(jiān)視輸入到交流電機上的交流線電流達到零安培的時刻以及為將開關裝置上的交流開路電壓從模擬測量值轉換成數(shù)字測量值(其中數(shù)字測量值表示交流電機實際需要的功率)而提供連接到計時裝置上的A/D轉換器裝置；為將交流線電流達到零安培的時刻與輸入到交流電機上的交流線電壓達到零伏的時刻以及與由A/D轉換器裝置提供的數(shù)字測量值結合起來以決定交流電機是否需要增加或減少功率以及給開關裝置提供一個向交流電機提供所需最小功率的控制信號而提供與計時裝置、A/D轉換器裝置以及開關裝置相連接的微控制器裝置。
從下面對附圖所示的本發(fā)明的優(yōu)選實施例的更詳細的說明中可以明顯看出以上所述的本發(fā)明的目的以及本發(fā)明的其它目的、特征和優(yōu)點。


圖1是提高交流感應電機效率的可編程系統(tǒng)的簡化功能框圖。
圖2是圖1所示系統(tǒng)所采用的編程器的簡化功能框圖。
圖3是用于圖1所示系統(tǒng)的微控制器算法過程的簡化框圖。
圖1表示一種提高交流電機效率的系統(tǒng)10(以下稱系統(tǒng)10)。系統(tǒng)10減少了提供給輕載交流電機的額外功率，這些額外功率通常使電機發(fā)熱和使電機產(chǎn)生振動。
系統(tǒng)10由許多部件組成一個與交流電機14相連的節(jié)能單元12，一個交流電源18和一個系統(tǒng)編程器16。節(jié)能單元12測量從交流電源18提供給交流電機14的功率。系統(tǒng)編程器16用為具體的交流電機14選擇的控制常數(shù)來給節(jié)能單元12編程。
節(jié)能單元12通過控制開關20的工作周期計量輸入到交流電機14的功率。開關20將交流電源18的帶電端與交流電機14的帶電端連接起來。在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，開關20為雙向可控硅。但必須指出其它元件也可以用。例如，用反關聯(lián)可控硅元件。微控制器22輸出一個信號使開關20導通。從微控制器22輸出的導通信號經(jīng)開關驅動器24提供。當交流電機14上的交流反相時，開關20自己斷開。開關驅動器24對微控制器22輸出的控制信號進行放大以及對微控制器22與開關20進行光電隔離。
微控制器22根據(jù)串行EEPROM存儲器26、A/D轉換器28和線電壓零點交截檢測電路30提供的信息來控制導通信號的工作周期。
串行EEPROM存儲器26內含有系統(tǒng)10使用的具體交流電機14的控制常數(shù)。這些控制常數(shù)將被微控制器22中編制的算法使用。
線電壓零點交截檢測電路30被微控制器22用來檢測由交流電源18提供的交流線電壓的過零時刻。
A/D轉換器28檢測當開關20斷開時接在開關20兩端的電機電壓。交流電機14引起的電機電壓表示包括摩擦損耗在內的真正由交流電機驅動的負載。A/D轉換器28取得電機電壓值并將它從模擬測量值轉換為數(shù)字測量值以便用到微控制器22中的算法上。A/D轉換器29還給微控制器22提供開關20斷開的時刻。該時刻表示流經(jīng)開關20的交流電流開始反相的時刻。
圖2詳細示出了編程器16。編程器16將控制常數(shù)編制到串行EEPROM存儲器26中?？刂瞥?shù)來源于數(shù)據(jù)源38。編程器算法電路36從串行EEPROM存儲器26中讀出控制常數(shù)數(shù)據(jù)。編程器算法電路36根據(jù)控制常數(shù)數(shù)據(jù)控制可換向電流源32的極性。電流被直接引到積分器34，積分器34對該電流積分產(chǎn)生一個電壓信號。由積分器34產(chǎn)生的電壓信號饋給節(jié)能單元12。電壓信號以數(shù)字形式將控制常數(shù)數(shù)據(jù)傳送到節(jié)能單元12，在節(jié)能單元12中，微控制器22對來自編積器16的電壓信號譯碼而讀出控制常數(shù)數(shù)據(jù)。
圖3示出了微控制器22算法過程的簡化框圖。當線電壓與零電位相交時，線電壓零點交截電路30(圖1所示)輸出一個信號到微控制器22。零點交截檢測算法40接收該信號并記錄啟動參考時間。啟動參考時間信息被饋送到功率因數(shù)檢測電路44。功率因數(shù)檢測電路44還接收來自于A/D轉換器28(圖1所示)的信號。當開關20(圖1所示)斷開時，A/D轉換器28向功率因數(shù)檢測電路44送一個信號。功率因數(shù)檢測電路44接收到該信號時記錄停止參考時間。功率因數(shù)檢測電路44取得啟動時間與停止時間之間的差值并將該差值結果饋送給指令發(fā)生器46。指令發(fā)生器46接收該代表實際功率因數(shù)的差值結果并按照編程算法42指定的方向在EEPROM存儲器存26的表格中執(zhí)行數(shù)據(jù)查表工作。串行EEPROM存儲器26中含有系統(tǒng)10使用的具體類型的交流電機14的有關特征數(shù)據(jù)。查表結果作為指令信號饋送到加法器50。加法器50上還有一個來自于A/D轉換器28的第二輸入信號。A/D轉換器28測量在開關20斷開時電機14上的電壓。加法器50計算這兩個信號之間的差別并將隨動誤差信號送到前置增益放大器52。前置增益放大器52根據(jù)編程算法42指定的方向根據(jù)來自串行EEPROM存儲器26的控制增益常數(shù)對隨動誤差信號進行放大，然后把放大的隨動誤差送到軟件積分器54。軟件積分器54對被放大的隨動誤差信號進行積分并將累計隨動誤差信號送到工作周期調制控制電路56。工作周期調制控制電路56根據(jù)累計隨動誤差信號為開關20計算新的工作周期。在特定時刻，工作周期調制控制電路56向開關驅動器24輸出一個門控信號使開關20導通而給電機14提供功率。
現(xiàn)在參照圖1至3，說明系統(tǒng)10的工作。系統(tǒng)10是為提高輕載情況下交流感應電機14的效率而設計的，其方法是計量提供給交流電機14的功率以減少使電機發(fā)熱和使電機產(chǎn)生振動的功率。系統(tǒng)10通過改變工作周期從而優(yōu)化給定負載的功率來提高交流電機14的效率。
節(jié)能單元12測定給定負載的功率因數(shù)。功率因數(shù)是用下列方法計算的。A/D轉換器28給出了交流電機電流過零時間參考值。線電壓零點交截檢測電路30和線電壓零點交截檢測算法40給出了交流電源線電壓過零時間參考值。這兩個時間結合起來得到功率因數(shù)的測量值。微控制器22通過在功率因數(shù)檢測電路44中計算上述兩個時間的差值因而計算出交流電機14運行中的功率因數(shù)。然后功率因數(shù)被指令發(fā)生器46用到由串行EEPROM存儲器26所提供的數(shù)據(jù)的查詢表中。查詢表的結果為指令發(fā)生器46的輸出，叫作信號指令。由電機信號(如斷開開關電壓)與加法器50輸出的信號指令之間的差值反映出交流電機14是否需要增加或減小功率。加法器50會產(chǎn)生一個反映功率差的隨動誤差信號。隨動誤差信號由前置增益放大器52進行處理，前置增益放大器52根據(jù)隨動誤差信號的幅度給出增益比。軟件積分器54對前置增益放大器52的輸出進行連續(xù)積分。軟件積分器54的輸出被工作周期調制控制電路56接收。工作周期調制控制電路56控制開關20的觸發(fā)或開啟。這決定了在交流電壓波形上開關20導通并向交流電機14饋送功率的位置。如果交流電機14正在使用的功率比要求的功率多，那么工作周期調制控制電路56將增大工作周期(關斷時間)因而減少提供給交流電機14的功率。如果交流電機14需要更高的功率，那么工作周期調制控制電路56將減小工作周期(關斷時間)因而給交流電機14提供更多的功率。在滿載情況下，工作周期調制控制電路56的輸出將使工作周期均勻變化到接近于零(即幾乎無關斷時間)。
對各種交流電機14，系統(tǒng)10都是按最優(yōu)化設計的。串行EEPROM存儲26是可編程的，以允許裝入最佳控制常數(shù)，即指令曲線常數(shù)和控制增益常數(shù)(圖3)。這些控制常數(shù)用于編程算法42。對一個給定的交流電機14來說，改變控制常數(shù)可以改變系統(tǒng)10的動態(tài)性能。
串行EEPROM存儲器26的編程數(shù)據(jù)是采用以下原理從編程器16的數(shù)據(jù)源38送到節(jié)能單元12的串行EEPROM存儲器26中的。
編程器16將可換向電流源32的極性控制在或者為正電流或者為負電流，該電流饋送給積分器34。積分器34的輸出是一數(shù)據(jù)電壓信號(DVS)，該數(shù)據(jù)電壓信號代替正常的交流電源18的線電壓輸入到節(jié)能單元12。
編程器16和節(jié)能單元12都能檢測和讀出代替交流電源線電壓的DVS信號。節(jié)能單元12經(jīng)A/D轉換器28讀出DVS信號。對于從節(jié)能單元12向編程器16的數(shù)據(jù)，節(jié)能單元12控制開關門極信號因而能開通開關20。當開關20導通時，編程器16中的積分器34接地。這樣就允許從節(jié)能單元12到編程器16的數(shù)據(jù)通信。
從編程器16給節(jié)能單元12傳送二進制數(shù)據(jù)的基本方法是將可換向電流源32從正電流切換以對用于高電平的數(shù)據(jù)的一個大的正DVS信號積分，或者從負電流切換以對用于低電平數(shù)據(jù)的一個大的負DVS信號積分。而從節(jié)能單元12給編程器16傳送二進制數(shù)據(jù)是這樣進行的，開通開關20，將積分器34上的DVS信號接地表示一低電平數(shù)據(jù)，或讓開關20斷開表示一個高電平數(shù)據(jù)。
在每個數(shù)據(jù)位周期中，有兩個數(shù)據(jù)位從編程器16傳送到節(jié)能單元12。第一位是在串行EEPROM存儲器的時鐘線為低電平時傳送給串行EEPROM存儲器26的。第二位是在串行EEPROM存儲器的時鐘線為高電平時傳送給串行EEPROM存儲器26的。這使得串行EEPROM存儲器26所要求的啟動和停止狀態(tài)可以表示出來。
在每個位周期中，當節(jié)能單元12接通開關20時，編程器16與節(jié)能單元12重新同步。此外，在每個位周期中，節(jié)能單元12用開通開關20以表示低電平數(shù)據(jù)或斷開開關20以表示高電平數(shù)據(jù)的方式傳送串行EEPROM存儲器的數(shù)據(jù)狀態(tài)。
下面列舉的清單將詳細說明在編程周期中編程裝置16和節(jié)能單元12的工作情況1.(a)節(jié)能單元12對DVS信號的采樣如果DVS信號為高電平，那么設置串行EEPROM存儲器數(shù)據(jù)為高電平。
如果DVS信號為低電平，那么設置串行EEPROM存儲器數(shù)據(jù)為低電平。
(b)節(jié)能單元12發(fā)開關門極信號使開關20開通和使DVS信號接地。
(c)編程器16檢測接地的DVS信號同時將其自身的時間周期重新同步。
(d)編程器16改變可換向電流源32的極性以釋放開關20。
2.(a)節(jié)能單元12設置串行EEPROM存儲器的時鐘電平為高電平。
(b)編程器16檢查輸出比特流以查看下一位是高電平還是低電平。
如果下一位是高電平，那么設置可換向電流源32為正，產(chǎn)生正DVS信號。
如果下一位是低電平，那么設置可換向電流源32為負，產(chǎn)生負DVS信號。
3.(a)節(jié)能裝置采樣DVS信號如果DVS信號為高電平，那么設置串行EEPROM存儲器數(shù)據(jù)線為高阻抗邏輯高電平。
如果DVS信號為低電平，那么設置串行EEPROM存儲器數(shù)據(jù)線為低電平。
(b)節(jié)能單元12采樣串行EEPROM存儲器數(shù)據(jù)線。
如果串行EEPROM存儲器數(shù)據(jù)為高電平，那么使開關20斷開。
如果串行EEPROM存儲器數(shù)據(jù)為低電平，那么發(fā)送門極信號以開通開關20。
(c)經(jīng)過短時間延遲，編程器16采樣DVS信號。
如果DVS信號是處在地電位，那么設置輸入比特流中的下一位為低電平。
如果DVS信號不處在地電位，那么設置輸入比特流中的下一位為高電平。
(d)編程器16然后切換可換向電流源的電流極性以釋放開關20(開關20可能已被串行EEPROM存儲器26的低電平數(shù)據(jù)開通)。
4.(a)節(jié)能單元12設置串行EEPROM存儲器的時鐘為低電平。
(b)編程器16檢查輸出比特流以查看下一位是高電平還是低電平。
如果下一位是高電平，那么設置可換向電流源32為正，產(chǎn)生正DVS信號。
如果下一位是低電平，那么設置可換向電流源32為負，產(chǎn)生負DVS信號。
雖然參考本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例來具體地顯示和描述了本發(fā)明，但那些本技術領域的熟練人員將懂得在本發(fā)明的思想范圍內可以在形式和細節(jié)上對此作出修改。
權利要求
1.一種提高交流電機效率的系統(tǒng)，它包括連接到所述交流電機上的開關裝置，用于控制提供給所述交流電機的功率；連接到所述交流電機上的計時裝置，用于監(jiān)視輸入到所述交流電機上的交流線電壓達到零伏的時刻；連接到所述計時裝置上的A/D轉換器，用于監(jiān)視輸入到所述交流電機上的交流線電流達到零安培的時刻以及將所述開關裝置上的開路電壓從模擬測量值轉化為數(shù)字測量值，所述數(shù)字測量值表示所述交流電機實際需要的功率；及與所述計時裝置、所述A/D轉換器裝置以及所述開關裝置相連的微控制器裝置，用于將交流線電流達到零安培的所述時刻與輸入到交流電機上的交流線電壓達到零伏的所述時刻以及與由A/D轉換器裝置提供的所述數(shù)字測量值結合起來以決定隨動誤差從而根據(jù)所述隨動誤差決定所述交流電機是否需要增加或減少功率以及給所述開關裝置提供一個向所述交流電機提供所需最小功率的控制信號。
2.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)還包括連接到所述微控制器裝置上的存儲器裝置，用于存儲具體型號的AC電機的控制常數(shù)以優(yōu)化從所述微控制器裝置傳送到所述開關裝置的所述控制信號。
3.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)還包括連接到所述開關裝置上的開關驅動器裝置，用于將所述控制信號與所述交流線電流進行光學隔離，以及用于放大傳送到所述開關裝置上的所述控制信號。
4.根據(jù)權利要求2所述的系統(tǒng)還包括連接到所述開關裝置上的編程裝置，用給許多所述交流電機的控制常數(shù)來為所述存儲器裝置編程，其中每一種所述交流電機使用不同的所述控制常數(shù)值。
5.根據(jù)權利要求2所述的系統(tǒng)，其中所述微控制器裝置包括連接到所述A/D轉換器裝置和所述計時裝置上的功率因數(shù)測量裝置，用于測量所述交流電機的功率因數(shù)；連接到所述A/D轉換器裝置上的電機信號裝置，用于以所述交流電機實際需要的所述功率的所述數(shù)字測量值為基礎產(chǎn)生一個電機信號；連接到所述功率因數(shù)測量裝置和所述存儲器裝置上的指令信號發(fā)生器裝置，用于計算指令信號；連接到所述指令信號發(fā)生器裝置和所述電機信號裝置上的差值計算裝置，通過計算所述指令信號與所述電機信號的差值產(chǎn)生所述隨動誤差信號；連接到所述差值計算裝置上的放大器裝置，用于前置放大所述隨動誤差信號；連接到所述放大器裝置上的積分裝置，用于對所述被前置放大的隨動誤差信號進行數(shù)學積分；及連接到所述積分裝置和所述開關裝置上的工作周期裝置，用于根據(jù)所述被前置放大的隨動誤差信號的數(shù)字積分值設置一個工作周期值和用于根據(jù)所述工作周期值來激勵所述開關裝置。
6.根據(jù)權利要求4所述的系統(tǒng)，其中所述編程裝置包括數(shù)據(jù)源裝置，用于提供所述控制常數(shù)；連接到所述數(shù)據(jù)源裝置上的數(shù)據(jù)譯碼裝置，用于對所述存儲器裝置與所述數(shù)據(jù)源裝置之間的雙向數(shù)據(jù)流進行譯碼和傳送以及通過監(jiān)視、解釋所述開關裝置的狀態(tài)來讀出所述存儲器裝置輸出的數(shù)據(jù)；及連接到所述數(shù)據(jù)譯碼裝置和所述開關裝置上的可換向電流源裝置，其作用是在響應所述數(shù)據(jù)源裝置時，通過控制所述可換向電流源裝置將數(shù)據(jù)寫入到所述存儲器裝置中，為所述開關裝置提供一定方向的電流使所述開關裝置的狀態(tài)改變以斷開狀態(tài)因而允許所述微控制器裝置讀譯為所述存儲器裝置而輸入的所述數(shù)據(jù)。
7.根據(jù)權利要求6所述的系統(tǒng)，其中所述微控制器裝置還激勵所述開關裝置以便使所述微控制器裝置、所述存儲器裝置與所述編程裝置在時鐘上同步。
8.根據(jù)權利要求4所述的系統(tǒng)還包括連接到所述編程裝置與所述開關裝置之間的選擇裝置，用于將所述系統(tǒng)運行狀態(tài)改變?yōu)榫幊虪顟B(tài)。
9.一種提高交流電機效率的系統(tǒng)，它包括連接到所述交流電機上的開關裝置，用于控制提供所述交流電機的功率；連接到所述交流電機上的計時裝置，用于監(jiān)視輸入到所述交流電機上的交流線電壓達到零伏的時刻；連接到所述計時裝置上的A/D轉換器裝置，用于監(jiān)視輸入到所述交流電機上的交流線電流達到零安培的時刻以及將所述開關裝置上的開路電壓從模擬測量值轉化為數(shù)字測量值，所述數(shù)字測量值表示所述交流電機實際需要的功率；與所述計時裝置、所述A/D轉換器裝置以及所述開關裝置相連的微控制器裝置，用于將交流線電流達到零安培的所述時刻與輸入到交流電機上的交流線電壓達到零伏所述時刻以及與由A/D轉換器裝置提供的所述數(shù)字測量值結合起來以決定隨動誤差從而根據(jù)所述隨動誤差決定所述交流電機是否需要增加或減少功率以及給所述開關裝置提供一個向所述交流電機提供所需最小功率的控制信號，所述微控制器裝置包括連接到所述A/D轉換器裝置和所述計時裝置上的功率因數(shù)測量裝置，用于測量所述交流電機的功率因數(shù)；連接到所述A/D轉換器裝置上的電機信號裝置，用于在表示所述交流電機實際需要的所述功率的所述數(shù)字裝置值基礎上生成一個電機信號；連接到所述功率因數(shù)測量裝置上的指令信號發(fā)生裝置，用于計算指令信號；連接到所述指令信號發(fā)生裝置和所述電機信號裝置上的差值計算裝置，通過計算所述指令信號與所述電機信號的差值產(chǎn)生所述隨動誤差信號；連接到所述差值計算裝置上的放大器裝置，用于前置放大所述隨動誤差信號；連接到所述放大器裝置上的積分裝置，用于對所述被前置放大的隨動誤差信號進數(shù)學積分；及連接到所述積分裝置和所述開關裝置上的工作周期裝置，用于根據(jù)所述被前置放大的隨動誤差信號的數(shù)學積分值設置一個工作周期值和用于根據(jù)所述開關周期值來激勵所述開關裝置；和連接到所述微控制器裝置上的存儲器裝置，用于存儲所述交流電機的具體模型的控制常數(shù)以優(yōu)化從所述微控制器裝置傳送到所述開關裝置上的所述控制信號；連接到所述開關裝置上的開關驅動器裝置，用于將所述控制信號與所述交流線電流進行光學隔離，以及用于放大傳送到所述開關裝置上的所述控制信號；和連接到所述開關裝置上的編程裝置，用給許多所述交流電機提供的控制常數(shù)來為所述存儲器裝置編程，其中每一種所述交流電機都采用不同的所述控制常數(shù)，所述編程裝置包括數(shù)據(jù)源裝置，用于提供所述控制常數(shù)；連接到所述數(shù)據(jù)源裝置上的數(shù)據(jù)譯碼裝置，用于對所述存儲器裝置與所述數(shù)據(jù)源裝置之間的雙向數(shù)據(jù)流進行譯碼和傳送以及通過監(jiān)視、翻譯所述開關裝置的狀態(tài)來讀出所述存儲器裝置輸出的數(shù)據(jù)；和連接到所述數(shù)據(jù)譯碼裝置和所述開關裝置上的可換向電流源裝置，其作用是在響應所述數(shù)據(jù)源裝置時，通過控制所述可換向電流源裝置將數(shù)據(jù)寫入到所述存儲器裝置中，為所述開關裝置提供一定方向的電流使所述開裝置的狀態(tài)改變?yōu)閿嚅_狀態(tài)因而允許所述微控制器裝置讀譯為所述存儲器裝置而輸入的所述數(shù)據(jù)；和連接在所述編程裝置與所述開關裝置之間的選擇裝置，用于將所述系統(tǒng)從運行狀態(tài)改變?yōu)榫幊虪顟B(tài)。
10.一種提供提高交流電機效率的系統(tǒng)的方法，它包括以下幾個步驟為控制提供給所述交流電機的功率而提供連接到所述交流電機上的開關裝置；為監(jiān)視輸入到所述交流電機上的交流線電壓達到零伏的時刻而提供連接到所述交流電機上的計時裝置；為監(jiān)視輸入到所述交流電機上的交流線電流達到零安培的時刻以及為將所述開關裝置上的交流開路電壓從模擬測量值轉換成表示所述交流電機實際需要的功率的數(shù)字測量值而提供連接到所述計時裝置上的A/D轉換器裝置；為將交流線電流達到零安培的所述時刻與輸入到所述交流電機上的交流線電壓達到零伏的所述時刻以及與由A/D轉換裝置提供的所述數(shù)字測量值結合起來以決定隨動誤差從而根據(jù)所述隨動誤差決定所述交流電機是否需要增加或減少功率以及給所述開關裝置提供一個向所述交流電機提供所需最小功率的控制信號而提供連接到所述計時裝置、A/D轉換器裝置及開關裝置的微控制器裝置。
11.根據(jù)權利要求10所述的方法還包括這一步驟為儲存所述交流電機的具體模型的控制常數(shù)以優(yōu)化從所述微控制器裝置傳送到所述開關裝置上的所述控制信號而提供連接到所述微控制器裝置上的存儲器裝置。
12.根據(jù)權利要求10所述的方法還包括這一步驟為將所述控制信號與所述交流線電流進行光學隔離以及為放大傳送到所述開關裝置上的所述控制信號而提供連接到所述開關裝置上的開關驅動器裝置。
13.根據(jù)權利要求11所述的方法還包括這一步驟為了用給許多所述交流電機準備的控制常數(shù)來為所述存儲器裝置編程而提供連接到所述開關裝置上的編程裝置，其中，每一種所述交流電機都采用不同的所述控制常數(shù)
14.根據(jù)權利要求11所述的方法，其中提供所述微控制器裝置的步驟中包括以下步驟為了計算所述交流電機的功率因數(shù)而提供連接到所述A/D轉換器裝置和所述計時裝置上的功率因數(shù)測量裝置；為了在表示所述交流電機實際需要的所述功率的所述數(shù)字測量值的基礎上生成一個電機信號而提供連接到所述A/D轉換器裝置上的電機信號裝置；為計算指令信號而提供連接到所述功率因數(shù)測量裝置和所述存儲器裝置上的指令信號發(fā)生裝置；為了從所述指令信號和所述電機信號的差值中產(chǎn)生隨動誤差信號而提供連接到所述指令信號發(fā)生裝置和所述電機信號裝置上的差值計算裝置；為對所述隨動誤差信號進行前置放大而提供連接到所述差值計算裝置上的放大器裝置；為對所述被前置放大的隨動誤差信號進行數(shù)學積分而提供連接到所述放大器裝置上的積分裝置；和為了根據(jù)所述被前置放大的隨動誤差信號的數(shù)學積分值設置一個工作周期和根據(jù)所述開關周期值來激勵所述開關裝置而提供連接到所述積分裝置和所述開關裝置上的工作周期裝置。
15.根據(jù)權利要求13所述的方法，其中提供所述編程裝置的步驟中包括以下步驟為準備所述控制常數(shù)而提供數(shù)據(jù)源裝置；為對所述存儲器裝置與所述數(shù)據(jù)源裝置之間的雙向數(shù)據(jù)流進行譯碼和傳送以及通過監(jiān)視、翻譯所述開關裝置的狀態(tài)來讀出所述存儲裝置輸出的數(shù)據(jù)而提供連接到所述數(shù)據(jù)源裝置上的數(shù)據(jù)譯碼裝置；和為了在響應所述數(shù)據(jù)源裝置時通過控制所述可換向電流源裝置將數(shù)據(jù)寫入到所述存儲器裝置中以及為給所述開關裝置提供一定方向的電流使所述開關裝置的狀態(tài)改變?yōu)閿嚅_狀態(tài)因而允許所述微控制器裝置讀譯為所述存儲器裝置而輸入的所述數(shù)據(jù)而提供連接到所述數(shù)據(jù)譯碼裝置和所述開關裝置上的可換向電流源裝置。
16.根據(jù)權利要求15所述的方法，其中提供所述微控制器裝置的步驟中還包括這一步驟為使所述微控制器裝置、所述存儲器裝置與所述編程裝置在時鐘上同步而提供所述開關裝置的激勵。
17.根據(jù)權利要求13所述的方法還包括步驟為將所述系統(tǒng)從運行狀態(tài)改變?yōu)榫幊虪顟B(tài)而提供連接到所述編程裝置與所述開關裝置之間的選擇裝置。
全文摘要
一種提高單相和多相感應電機效率的系統(tǒng)。該系統(tǒng)由微控制器組成,微控制器將交流線電流達到零安培的時刻與提供給交流電機的交流線電壓達到零伏的時刻以及與由A/D轉換器提供的數(shù)字測量值結合起來以確定隨動誤差。隨動誤差決定交流電機是否需要增加或減少功率。根據(jù)隨動誤差微控制器給開關裝置提供一個向交流電機提供所需最小功率的控制信號。
文檔編號G05F1/70GK1175119SQ97116209
公開日1998年3月4日 申請日期1997年8月25日 優(yōu)先權日1996年8月23日
發(fā)明者理查德·斯蒂芬·斯特拉卡, 戴維·馬克斯維爾·庫姆斯 申請人:電流技術有限公司