對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行編程的方法和系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】提供了一種對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行編程的方法和系統(tǒng)。被配置為耦接到電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)機(jī)控制器被配置為當(dāng)直流(DC)鏈路電壓上升到100％電壓紋波時(shí)，控制電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。所述控制器包含第一功率輸入端，第二功率輸入端和第三功率輸入端，帶電線路檢測(cè)設(shè)備以及微處理器。每一個(gè)功率輸入端均被配置為接收來自交流(AC)電源的功率。帶電線路檢測(cè)設(shè)備被配置為感知哪一個(gè)功率輸入端已經(jīng)接收到來自所述AC電源的功率并且輸出隔離信號(hào)。微處理器耦接在帶電線路檢測(cè)設(shè)備的下游，并且配置為基于所述隔離信號(hào)來確定所述電動(dòng)機(jī)的操作簡檔。
【專利說明】對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行編程的方法和系統(tǒng)
【背景技術(shù)】
[0001]本發(fā)明的領(lǐng)域通常涉及電動(dòng)機(jī)，更具體地涉及對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行編程的方法和系統(tǒng)。
[0002]典型的暖通空調(diào)(HVAC)裝置包括溫度調(diào)節(jié)裝置、燃燒室或者風(fēng)機(jī)盤管、系統(tǒng)控制器以及風(fēng)扇電動(dòng)機(jī)。溫度調(diào)節(jié)裝置使用用戶設(shè)置參數(shù)以及當(dāng)前溫度測(cè)量值以便向系統(tǒng)控制器提供信號(hào)，該信號(hào)指示HVAC裝置應(yīng)該運(yùn)行在哪種模式。例如，用戶可以將所需的67華攝氏度的溫度輸入到溫度調(diào)節(jié)裝置。如果房間的測(cè)量溫度為60華攝氏度，則溫度調(diào)節(jié)裝置將發(fā)信號(hào)通知系統(tǒng)控制器進(jìn)入加熱模式。
[0003]系統(tǒng)控制器基于由溫度調(diào)節(jié)裝置提供給系統(tǒng)控制器的信息，通過一組繼電器來為風(fēng)扇電動(dòng)機(jī)供電。典型地，某些已知的HVAC裝置，比如住宅HVAC系統(tǒng)，包含強(qiáng)制空氣流動(dòng)的固定分相電容式(PSC)電動(dòng)機(jī)。PSC電動(dòng)機(jī)的速度由電動(dòng)機(jī)繞組上的抽頭來調(diào)節(jié)。當(dāng)線電壓被應(yīng)用到感應(yīng)電動(dòng)機(jī)中較低匝數(shù)抽頭時(shí)，在定子磁通上產(chǎn)生的削減導(dǎo)致在負(fù)載下較低的轉(zhuǎn)子速度，從而導(dǎo)致當(dāng)使用PSC電動(dòng)機(jī)時(shí)大大降低其效率。
[0004]一些HVAC系統(tǒng)已經(jīng)開始使用變速電動(dòng)機(jī)，其能被電控制以便匹配系統(tǒng)的氣流需要來提高效率。然而，對(duì)具有變速電動(dòng)機(jī)的PSC電動(dòng)機(jī)進(jìn)行改進(jìn)成本高、費(fèi)時(shí)并且需要對(duì)繞組和控制系統(tǒng)進(jìn)行復(fù)雜的改變。另外，HVAC原始設(shè)備制作商(OEM)通常需要具有唯一參數(shù)(即轉(zhuǎn)矩、速度、空氣流向)的電動(dòng)機(jī)，從而電動(dòng)機(jī)能被定制到安裝該電動(dòng)機(jī)的特定系統(tǒng)中。在制造后改變運(yùn)行參數(shù)也是費(fèi)時(shí)和困難的過程。因此，電動(dòng)機(jī)制作商和安裝人員維持電動(dòng)機(jī)的大量庫存以便適應(yīng)各種不同的HVAC系統(tǒng)。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]一方面，提供一種電動(dòng)機(jī)控制器，其被配置為耦接到電動(dòng)機(jī)。所述控制器被配置為控制電動(dòng)機(jī)以便當(dāng)直流(DC)鏈路電壓上升到100%電壓紋波時(shí)產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。控制器包括第一功率輸入端，第二功率輸入端和第三功率輸入端，帶電線路檢測(cè)設(shè)備以及微處理器。每一功率輸入端被配置為接收來自交流(AC)電源的功率。帶電線路檢測(cè)設(shè)備被配置為感知哪個(gè)功率輸入端已經(jīng)接收到來自所述AC電源的功率并輸出隔離信號(hào)。所述微處理器耦接在帶電線路檢測(cè)設(shè)備的下游，并且被配置為基于所述隔離信號(hào)來確定用于所述電動(dòng)機(jī)的操作簡檔。
[0006]另一方面，提供一種利用電動(dòng)機(jī)控制器來對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行編程的方法。該電動(dòng)機(jī)控制器被配置為控制電動(dòng)機(jī)以便當(dāng)直流(DC)鏈路電壓上升到100%電壓紋波時(shí)產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。該方法包括通過第一功率輸入端、第二功率輸入端和第三功率輸入端中的至少一個(gè)功率輸入端來接收來自交流(AC)電源的功率。該方法也包括:通過帶電線路檢測(cè)設(shè)備來感應(yīng)功率輸入端中的哪個(gè)功率輸入端接收到來自所述AC電源的功率。該方法進(jìn)一步包括:在微處理器接收由所述帶電線路檢測(cè)設(shè)備輸出的隔離信號(hào)，以及基于所述隔離信號(hào)來確定用于所述電動(dòng)機(jī)的操作簡檔。
[0007]在另一方面，提供一種暖通空調(diào)(HVAC)風(fēng)扇電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)。該HVAC控制系統(tǒng)包括HVAC系統(tǒng)控制器，其被配直為確定HVAC風(fēng)扇電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)、電風(fēng)扇電動(dòng)機(jī)以及f禹接到所述電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)機(jī)控制器的操作模式。所述電動(dòng)機(jī)控制器被配置為控制所述電動(dòng)機(jī)以便當(dāng)直流(DC)鏈路電壓上升到100%電壓紋波時(shí)產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。所述電動(dòng)機(jī)控制器包括第一功率輸入端，第二功率輸入端和第三功率輸入端，帶電線路檢測(cè)設(shè)備以及耦接在所述帶電線路檢測(cè)設(shè)備的下游的微處理器。每一功率輸入端被配置為接收來自交流(AC)電源的功率。帶電線路檢測(cè)設(shè)備被配置為感應(yīng)功率輸入端中的哪個(gè)功率輸入端已經(jīng)接收到來自所述AC電源的功率并輸出隔離信號(hào)。所述微處理器被配置為基于所述隔離信號(hào)來確定所述電動(dòng)機(jī)的操作簡檔。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0008]圖1是可以用于操作電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)機(jī)控制器的功能示意圖。
[0009]圖2是示例性的暖通空調(diào)(HVAC)風(fēng)扇電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的方框圖。
[0010]圖3是圖2中所示的風(fēng)扇電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的電動(dòng)機(jī)控制器的示意圖。
[0011]圖4是圖2中所示的電動(dòng)機(jī)控制器的電路示意圖。
[0012]圖5是可以用于對(duì)圖3中所示的微處理器進(jìn)行編程的示例性的印刷電路板(PCB)的頂視圖。
[0013]圖6是圖5中所示的PCB的底視圖。
[0014]圖7說明了圖2-4中所示的電動(dòng)機(jī)控制器的可替代的實(shí)施例。
【具體實(shí)施方式】
[0015]圖1是可用于操作電動(dòng)機(jī)12的電動(dòng)機(jī)控制器10的功能示意圖。在示例性的實(shí)施例中，電動(dòng)機(jī)控制器10包括:整流器14、控制器16和逆變器18。電動(dòng)機(jī)控制器10耦接到電源20以用于接收輸入功率以便驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)12。電動(dòng)機(jī)12耦接并且驅(qū)動(dòng)負(fù)載(未示出)。
[0016]在示例性的實(shí)施例中，電源20向電動(dòng)機(jī)控制器10提供單相交流(AC)電壓。整流器14接收來自電源20的AC輸入電壓并對(duì)其進(jìn)行整流以便產(chǎn)生脈沖式DC電壓。逆變器18調(diào)節(jié)該脈沖式DC電壓，并且將其提供給電動(dòng)機(jī)12，其利用電力來驅(qū)動(dòng)負(fù)載。在示例性的實(shí)施例中，逆變器18將脈沖式DC電壓轉(zhuǎn)換為三相AC電壓?？商娲兀孀兤?8將脈沖式DC電壓轉(zhuǎn)換成能使電動(dòng)機(jī)控制器實(shí)現(xiàn)本文所描述的功能的任何類型的電壓。
[0017]在一些實(shí)施例中，電動(dòng)機(jī)控制器10包括:低容量電容器22,其用于當(dāng)輸入電壓是可用的時(shí)候儲(chǔ)存少量電能。電容器22可以具有大約0.1 μ F/kW和大約10yF/kW之間的電容量。在電動(dòng)機(jī)控制器10中避免使用大容量、不可靠的電解質(zhì)濾波電容器。在一些實(shí)施例中，電容器22被配置為濾除電動(dòng)機(jī)12的開關(guān)頻率諧波。在其它實(shí)施例中，低容量的電容器22削減至電動(dòng)機(jī)12的涌入輸入電流。此外，電容器22有利于電動(dòng)機(jī)控制器10增加線路輸入功率因數(shù)。
[0018]電動(dòng)機(jī)控制器10還包括在電容器22兩端耦合的電壓傳感器24。電壓傳感器24被配置為測(cè)量由整流器14正在輸出的DC鏈路電壓。電壓傳感器24向控制器16提供DC鏈路電壓測(cè)量值以供在控制電動(dòng)機(jī)12中使用，以便當(dāng)DC鏈路電路上升到并包括100%電壓紋波時(shí)產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。
[0019]在電動(dòng)機(jī)控制器10中不存在濾波電容器使得在每次AC輸入電壓過零時(shí)DC鏈路電壓能夠降到零或接近零。典型地，當(dāng)DC鏈路電壓降到零(被稱為“100%電壓紋波”)時(shí)，在電動(dòng)機(jī)12中可能會(huì)發(fā)生再生和制動(dòng)，其可能在電動(dòng)機(jī)12中引起不期望的影響。在示例性的實(shí)施例中，控制器16被配置為:當(dāng)輸入電壓為接近零或者等于零中的一個(gè)時(shí)，控制電動(dòng)機(jī)12以產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。更具體地，在示例性的實(shí)施例中，當(dāng)DC鏈路電壓上升到100%電壓紋波時(shí)，控制器16被配置為控制電動(dòng)機(jī)12以產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。
[0020]在電動(dòng)機(jī)控制器16中移除大濾波電容器有利于確定電動(dòng)機(jī)12所期望的旋轉(zhuǎn)方向。使用DC鏈路兩端的低電容量，結(jié)合單相AC電源，電容器22上的紋波電壓的數(shù)量對(duì)電動(dòng)機(jī)12上的負(fù)載敏感。例如,較大的負(fù)載產(chǎn)生較大量級(jí)的紋波電壓。DC鏈路紋波電壓與負(fù)載之間的關(guān)系與針對(duì)旋轉(zhuǎn)的期望方向的預(yù)期負(fù)載相比較以便確定電動(dòng)機(jī)12是否在所期望的方向上旋轉(zhuǎn)?？商娲?，在旋轉(zhuǎn)的兩個(gè)方向中的每個(gè)方向之間對(duì)DC鏈路紋波電壓進(jìn)行比較。
[0021]圖2是示例性的暖通空調(diào)(HVAC)風(fēng)扇電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)100的方框圖。HVAC風(fēng)扇電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)100被包含在HVAC裝置(圖2中未示出)中，諸如但不限于，住宅HVAC系統(tǒng)和/或商用HVAC系統(tǒng)。風(fēng)扇電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)100包含:溫度調(diào)節(jié)裝置102，HVAC系統(tǒng)控制器104，電動(dòng)機(jī)控制器106以及電風(fēng)扇電動(dòng)機(jī)108。在示例性的實(shí)施例中，電動(dòng)機(jī)108是電氣換向電動(dòng)機(jī)(ECM)。風(fēng)扇電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)100被配置為耦合到電源110并且接收來自電源110的功率。在示例性的實(shí)施例中，電源110為交流(AC)電源，其配置為提供120VAC(伏特交流)或者240VAC。然而，在可替代的實(shí)施例中，電源110可以提供使能風(fēng)扇電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)100實(shí)現(xiàn)本文所描述的功能的任何數(shù)量的功率。
[0022]溫度調(diào)節(jié)裝置102被配置為控制HVAC裝置所運(yùn)行的模式，例如，制冷模式、制熱模式或者僅通風(fēng)模式。典型地，當(dāng)在制冷模式中，冷空氣循環(huán)通過HVAC系統(tǒng)，在制熱模式中，熱空氣循環(huán)通過HVAC系統(tǒng)，以及在僅通風(fēng)模式中，既不加熱也不制冷的空氣循環(huán)通過HVAC系統(tǒng)。如本文所述，風(fēng)扇電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)100將被稱為三速系統(tǒng)(即，系統(tǒng)100具有與制冷、加熱和僅通風(fēng)模式相關(guān)的三個(gè)運(yùn)行速度)。然而，風(fēng)扇電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)100不限于為三速系統(tǒng)。在可替代的實(shí)施例中，風(fēng)扇電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)100可以在使得系統(tǒng)100能夠?qū)崿F(xiàn)本文所描述的功能的任何數(shù)量的速度中運(yùn)行。
[0023]由溫度調(diào)節(jié)裝置102基于用戶的選擇和/或測(cè)量的溫度來確定運(yùn)行模式。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，溫度調(diào)節(jié)裝置102包括開關(guān)，其使得用戶能夠在“關(guān)閉”、“制冷”或者“加熱”(圖2中未示出)中進(jìn)行選擇。當(dāng)選擇了“關(guān)閉”時(shí)，溫度調(diào)節(jié)裝置102發(fā)送信號(hào)給HVAC系統(tǒng)控制器104以便關(guān)閉HVAC裝置。當(dāng)選擇了 “制冷”或者“加熱”時(shí)，取決于目前測(cè)量的溫度和設(shè)置的期望溫度，溫度調(diào)節(jié)裝置102給HVAC系統(tǒng)控制器104發(fā)送信號(hào)以使HVAC裝置運(yùn)行在制冷模式中或者運(yùn)行在制熱模式中。溫度調(diào)節(jié)裝置102可以包括溫度感知設(shè)備，例如，熱敏電阻，或者可以被耦合到遠(yuǎn)離溫度調(diào)節(jié)裝置102放置的溫度感知設(shè)備(圖2中未示出)。
[0024]溫度調(diào)節(jié)裝置102還可以包含開關(guān)，其使能用戶選擇通風(fēng)模式，例如，“打開”或者“自動(dòng)”(圖2中未示出)。當(dāng)選擇“打開”時(shí)，溫度調(diào)節(jié)裝置102向HVAC系統(tǒng)控制器105發(fā)送信號(hào)來持續(xù)地操作風(fēng)扇。當(dāng)選擇“自動(dòng)”時(shí)，從溫度調(diào)節(jié)裝置102發(fā)送給HVAC系統(tǒng)控制器104的信號(hào)取決于測(cè)量的溫度和設(shè)置的期望的溫度，并且可以打開或者關(guān)閉風(fēng)扇。
[0025]溫度調(diào)節(jié)裝置102向HVAC系統(tǒng)控制器104提供信號(hào)。該信號(hào)可以包含:要求HVAC裝置制冷、制熱或者僅通風(fēng)操作。HVAC系統(tǒng)控制器104包括:耦接到電動(dòng)機(jī)控制器106的四個(gè)輸出端，中性線N，通風(fēng)線路LI，加熱線路L2和制冷線路L3。HVAC系統(tǒng)控制器104也包括耦合到線路LI的繼電器R1，耦合到線路L2的繼電器R2和耦合到線路L3的繼電器R3。當(dāng)HVAC系統(tǒng)控制器104接收來自溫度調(diào)節(jié)裝置102的制熱信號(hào)時(shí)，HVAC系統(tǒng)控制器104閉合繼電器R2并且在線路L2上向電動(dòng)機(jī)控制器106輸送120V或者240V。當(dāng)HVAC系統(tǒng)控制器104接收來自溫度調(diào)節(jié)裝置102的制冷信號(hào)時(shí)，HVAC系統(tǒng)控制器104閉合繼電器R3并且在線路L3上向電動(dòng)機(jī)控制器106輸送120V或者240V。通風(fēng)模式，制熱模式和制冷模式不限于分別與線路L1、線路L2和線路L3相關(guān)?？商娲兀L(fēng)模式、制熱模式和制冷模式中的任一模式可以與線路L1、L2和L3中的任一線路相關(guān)。
[0026]在示例性的實(shí)施例中，電動(dòng)機(jī)控制器106包含帶電線路檢測(cè)設(shè)備112和電動(dòng)機(jī)電子設(shè)備114。正如本文被詳細(xì)描述的，帶電線路檢測(cè)設(shè)備112被配置為感應(yīng)線路L1、L2或L3中的哪一個(gè)線路是帶電的。帶電線路檢測(cè)設(shè)備112向電動(dòng)機(jī)電子設(shè)備114傳送包含電力和操作指令信息的信號(hào)，電動(dòng)機(jī)電子設(shè)備114調(diào)節(jié)電力并且基于操作信息來確定是否向電動(dòng)機(jī)108施加速度或轉(zhuǎn)矩。
[0027]圖3是風(fēng)扇電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)100的電動(dòng)機(jī)控制器106 ( 二者均示于圖2中)的示意圖。圖4是電動(dòng)機(jī)控制器106(圖2中所示)的電路圖。在示例性的實(shí)施例中，電動(dòng)機(jī)控制器106包含帶電線路檢測(cè)設(shè)備112和電動(dòng)機(jī)電子設(shè)備114 ( 二者均示于圖2中)。
[0028]在示例性的實(shí)施例中，帶電線路檢測(cè)設(shè)備112是變壓器200，其包括初級(jí)繞組202和次級(jí)繞組204。初級(jí)繞組202包括在每一匝處的抽頭206，以用于耦接到HVAC系統(tǒng)控制器104的線路。在示例性的實(shí)施例中，其中系統(tǒng)100是三速系統(tǒng)，變壓器200包含抽頭LI’，L2’和L3’，分別用于線路LI，L2和L3。更具體地，在示例性的實(shí)施例中，抽頭LI’不在變壓器200的匝上，因此在最低速度處的操作(即線路LI)被認(rèn)為來自電動(dòng)機(jī)108被通電后的狀態(tài)。抽頭L2’位于初級(jí)繞組202的第一匝上，L3’位于初級(jí)繞組202的第二匝。由初級(jí)繞組202的電源抽頭L2’和L3’來確定操作在中速(即線路L2)或高速(即線路L3)。
[0029]在示例性的實(shí)施例中，次級(jí)繞組204被用于測(cè)量由初級(jí)繞組202中電流所產(chǎn)生的電壓值。測(cè)量的電流值用于確定哪一線路是通電的。至輸出到電動(dòng)機(jī)電子設(shè)備114的低壓信號(hào)的電壓與來自HVAC系統(tǒng)控制器104的L1、L2或者L3處的高壓輸入(即120V或者240V)隔離。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，其中抽頭L2’位于初級(jí)繞組202的匝I處，當(dāng)線路L2通電時(shí)，在次級(jí)繞組204處測(cè)量到假設(shè)的IV信號(hào)作為提供給電動(dòng)機(jī)控制器106的電流值的反映。其中抽頭L3’位于初級(jí)繞組202的匝2處，當(dāng)線路L3通電時(shí)，針對(duì)由抽頭L2所提供的相同的電流幅值，在次級(jí)繞組204處測(cè)量到假設(shè)的2V信號(hào)。因此，單個(gè)低壓隔離信號(hào)被提供給電動(dòng)機(jī)電子設(shè)備114。
[0030]在可替代的實(shí)施例中，變壓器200可以是電壓變壓器?？梢园üβ识O管倍壓器(未示出)，借助于電壓變壓器以便允許檢測(cè)繼電器，所述繼電器提供電力給電動(dòng)機(jī)108和操作指令信息。
[0031]在示例性的實(shí)施例中，電動(dòng)機(jī)電子設(shè)備114包含:信號(hào)調(diào)節(jié)電路206和微處理器208。電動(dòng)機(jī)108由輸入到信號(hào)調(diào)節(jié)電路206的從線路LI到的中性線N所提供的線電壓來供電。信號(hào)調(diào)節(jié)電路206包含:電磁干擾(EMI)濾波器300，其用于濾除由電動(dòng)機(jī)電子設(shè)備114從電源110 (示于圖2)所產(chǎn)生的高頻分量，以及整流器302，其用于產(chǎn)生整流的AC電壓以用于向電動(dòng)機(jī)108供電。
[0032]微處理器208接收由變壓器200輸出的信號(hào)，并且將該信號(hào)與提供給電動(dòng)機(jī)的已知的負(fù)載電流進(jìn)行比較，從而確定哪個(gè)輸入線抽頭正在提供電流。該確定受到微處理器208的大量的計(jì)算能力以及對(duì)當(dāng)單相輸入電壓循環(huán)通過其瞬時(shí)電壓范圍內(nèi)時(shí)所提供的電流的相對(duì)變化的認(rèn)知所影響?；谠摫容^，微處理器208提供操作簡檔，其存儲(chǔ)在微處理器208的存儲(chǔ)器設(shè)備中。操作簡檔可以提供:恒定轉(zhuǎn)矩、恒定速度或者恒定空氣流。操作簡檔還可以包含:時(shí)間中的變化或者包含回轉(zhuǎn)速率和/或斜坡的簡檔。
[0033]應(yīng)用到上面所描述的三速電動(dòng)機(jī)示例，當(dāng)線路LI (不具有在繞組202上的匝數(shù))通電時(shí)，電動(dòng)機(jī)電子設(shè)備114和電動(dòng)機(jī)108通電。來自變壓器200的信號(hào)輸出是零。微處理器208確定線路LI通電并且命令電動(dòng)機(jī)108運(yùn)行于通風(fēng)模式。如果線路L2 (具有I匝)通電，則變壓器200輸出信號(hào)給微處理器208。微處理器208確定線路L2通電并且命令電動(dòng)機(jī)108運(yùn)行于制熱模式。如果線路L3(具有2匝)通電，則變壓器200向微處理器208輸出比當(dāng)L2通電時(shí)更高信號(hào)。微處理器208確定線路L3通電并且命令電動(dòng)機(jī)108運(yùn)行于制冷模式。
[0034]在示例性的實(shí)施例中，線路LI和L3兩端的電壓輸入為編程電壓。被應(yīng)用的該編程電壓具有高于線路頻率的頻率并且具有編碼序列以便使得能夠被電動(dòng)機(jī)控制器106檢測(cè)作為編程指令并且不歸因于正常操作。除了從LI到N的電壓之外的編程電壓也可用于向微處理器208供電。
[0035]圖5是示例性的可以用于對(duì)微處理器208(如圖3所示)進(jìn)行編程的具有變壓器鐵芯402的印刷電路板(PCB) 400的布局的頂視圖。圖6是PCB400的底視圖。圖5所示的頂視圖是變壓器鐵芯402的初級(jí)側(cè)。在初級(jí)側(cè)上，PCB400包含初級(jí)繞組404，或者線圈404。圖6所示的底視圖是變壓器鐵芯402的次級(jí)側(cè)。在次級(jí)側(cè)上，PCB400包含次級(jí)繞組406或線圈406。在PCB上使用線圈404和406有利于減少電動(dòng)機(jī)控制器106的尺寸并且擺脫了絕緣線繞組的使用。
[0036]當(dāng)在PCB400上安裝時(shí)，變壓器鐵芯402、初級(jí)繞組404和次級(jí)繞組406的組合構(gòu)成PCB400上的電流變壓器。電流變壓器被用于檢測(cè)哪個(gè)線路抽頭LI，L2，或L3正在向微處理器208供電。
[0037]在示例性的實(shí)施例中，線路LI，L2和L3被耦接到變壓器鐵芯402。另外，線路LI被耦接到信號(hào)調(diào)節(jié)電路206 (如圖4所示)的EMI濾波器300。變壓器鐵芯402的輸出通過在與用于線路L2和L3的初級(jí)附著點(diǎn)相對(duì)的PCB400的初級(jí)側(cè)上的線圈404被耦接到微處理器208的模擬到數(shù)字(A/D)的輸入端。
[0038]在示例性的實(shí)施例中，使用變壓器鐵芯402的電動(dòng)機(jī)控制器106以與如上所述的使用變壓器200的電動(dòng)機(jī)控制器106的相同的方式進(jìn)行操作。當(dāng)可編程電動(dòng)機(jī)控制器106用于選擇操作簡檔選項(xiàng)時(shí)，電動(dòng)機(jī)控制器106由從線路LI到中性線N的線路電壓來供電。在線路LI到線路L3的兩端上應(yīng)用可編程電壓。被應(yīng)用的該電壓具有高于線路頻率的頻率并且具有編碼序列以便使得能夠被微處理器208檢測(cè)作為可編程指令而不歸因于正常操作。在已經(jīng)接收到可編程輸入之后，微處理器208通過輸出電動(dòng)機(jī)輸出速度的預(yù)定序列來確認(rèn)該輸入，所述預(yù)定序列確認(rèn)由可編程輸入所選擇的選項(xiàng)。
[0039]PCB400的使用使得OEM或者現(xiàn)場安裝者能夠制作可編程選擇來替換感應(yīng)電動(dòng)機(jī)而不需要直接線路連接到微處理器208。編程而不直接線路連接有利于降低制作簡檔選項(xiàng)選擇的難度并且減少對(duì)微處理器208的電氣危害。
[0040]圖7說明了電動(dòng)機(jī)控制器106 (如圖2-4所示)的可替代的實(shí)施例600。使用如圖2-4中所使用的相同的附圖標(biāo)記來描述與電動(dòng)機(jī)控制器106的部件相同的電動(dòng)機(jī)控制器600的部件。
[0041]在示例性的實(shí)施例中，電動(dòng)機(jī)控制器600包含:方波電壓源602。編程器或者OEM編程電動(dòng)機(jī)108利用方波電壓源602來提供可編程電壓源。源電壓由整流器302 (如圖4所示)整流并且用于向電動(dòng)機(jī)108供電?？删幊屉妷河傻诙髌?04整流。然后可編程電壓由微處理器208解碼以便獲取將被安裝的程序。
[0042]在解碼之后，微處理器208在電動(dòng)機(jī)繞組606中生成電流脈沖。繞組606中的電流脈沖在608處的AC線路輸入中生成電流的反饋脈沖。反饋脈沖可以被用作針對(duì)在編程器與電動(dòng)機(jī)控制器600之間的編程和/或通信的確認(rèn)脈沖。
[0043]本文所描述的實(shí)施例提供了高效的ECM，其可以改進(jìn)現(xiàn)有的HVAC系統(tǒng)并且不需要在OEM硬件上做較大改變。本文所描述的實(shí)施例提供一種電動(dòng)機(jī),其不使用產(chǎn)生至電動(dòng)機(jī)控制器的巨大涌入電流的大的、不可靠的電解濾波電容器。此外，該實(shí)施例使得OEM的系統(tǒng)繼電器能夠向電動(dòng)機(jī)供電而沒有涌入電流的壓力并且仍然將所期望的速度傳遞給電動(dòng)機(jī)。如果通過使用在初級(jí)繞組中具有可用于連接到各種控制繼電器的抽頭的電流變壓器使所期望的速度有效地傳遞到控制電動(dòng)機(jī)，則使得施加到隔離的次級(jí)的電壓根據(jù)用于向ECM供電的繼電器而產(chǎn)生改變。該實(shí)施例提供了針對(duì)PSC電動(dòng)機(jī)的替代，其具有更加靈活的電子控制電動(dòng)機(jī)，得益于通過OEM或者通過運(yùn)用該替代的現(xiàn)場設(shè)計(jì)者來選擇不同的電動(dòng)機(jī)操作簡檔選項(xiàng)的能力。實(shí)現(xiàn)這種能力而不直接線路連接到控制器微處理器，以便減少制作簡檔選項(xiàng)選擇的難度并且減少對(duì)微處理器的電氣危害。
[0044]本文所描述的方法和系統(tǒng)的技術(shù)效果可以包括以下中的一個(gè)或多個(gè):(a)通過第一功率輸入端、第二功率輸入端和第三功率輸入端中的至少一個(gè)功率輸入端來接收來自交流(AC)電源的功率；(b)通過帶電線路檢測(cè)設(shè)備來感知功率輸入端中的哪個(gè)功率輸入端接收到來自AC電源的功率；(C)在微處理器處接收由帶電線路檢測(cè)設(shè)備所輸出的隔離信號(hào)；以及(d)基于所述隔離信號(hào)來確定電動(dòng)機(jī)的操作簡檔。
[0045]本書面描述使用示例以公開本發(fā)明，包含最佳模式，也使得本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠?qū)嵺`本發(fā)明，包含制作和使用任意設(shè)備或系統(tǒng)以及執(zhí)行任何包含的方法。本發(fā)明的可專利范圍由權(quán)利要求書所限定，并且可以包含本領(lǐng)域技術(shù)人員所想到的其它示例。如果這些示例不具有與權(quán)利要求的字面語言不同的結(jié)構(gòu)元素，或者，如果這些示例包含等同的結(jié)構(gòu)元素而非本質(zhì)上不同于權(quán)利要求的字面語言的結(jié)構(gòu)元素，那么這些其它示例被預(yù)期包含在權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種電動(dòng)機(jī)控制器，其被配置為耦接到電動(dòng)機(jī)，所述控制器被配置為當(dāng)直流(DC)鏈路電壓上升到100%電壓紋波時(shí)來控制所述電動(dòng)機(jī)以產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩；所述控制器包括: 第一功率輸入端，第二功率輸入端和第三功率輸入端，所述第一、第二和第三功率輸入端中的每一個(gè)功率輸入端被配置為接收來自交流(AC)電源的功率； 帶電線路檢測(cè)設(shè)備，其被配置為感知所述第一、第二和第三功率輸入端中的哪一個(gè)功率輸入端已經(jīng)接收到來自所述AC電源的功率，并且輸出隔離信號(hào)；以及 微處理器，其耦接在所述帶電線路檢測(cè)設(shè)備的下游，并且被配置為基于所述隔離信號(hào)來確定所述電動(dòng)機(jī)的操作簡檔。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制器，其中，所述帶電線路檢測(cè)設(shè)備包括:電流變壓器，其包含初級(jí)繞組和次級(jí)繞組，所述的第一、第二和第三功率輸入端中的每一個(gè)功率輸入端均耦接到所述初級(jí)繞組的各自的線匝上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的控制器，其中，所述電流變壓器被配置為針對(duì)所述第一、第二和第三功率輸入端的通電的輸入端來輸出所述隔離信號(hào)，所述隔離信號(hào)包含電壓電平和用于所述電動(dòng)機(jī)的操作指令。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的控制器，其中確定用于所述電動(dòng)機(jī)的操作簡檔，所述微處理器被配置為: 測(cè)量由所述次級(jí)繞組所輸出的電壓值； 將所測(cè)量到的電壓與 提供給所述電動(dòng)機(jī)的已知負(fù)載電流進(jìn)行比較；以及 基于所述比較將所述操作簡檔應(yīng)用到所述電動(dòng)機(jī)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制器，其中所述帶電線路檢測(cè)設(shè)備包括印刷電路板，所述印刷電路板包括: 頂部，其包含所述第一、第二和第三功率輸入端的每個(gè)功率輸入端的線圈； 底部，其包含輸出線圈；以及 變壓器，其具有至少部分延伸通過所述PCB的磁性鐵芯，其中所述頂部為變壓器初級(jí)以及所述第二側(cè)為變壓器的次級(jí)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制器，還包括:信號(hào)調(diào)節(jié)設(shè)備，其耦接到所述第一功率輸入端，所述信號(hào)調(diào)節(jié)設(shè)備被配置為將來自所述AC電源的AC功率轉(zhuǎn)換為DC功率以用于操作所述電動(dòng)機(jī)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制器，其中確定操作簡檔，所述微處理器被配置為應(yīng)用恒定轉(zhuǎn)矩、恒定速度和恒定氣流中的一個(gè)。
8.一種使用電動(dòng)機(jī)控制器對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行編程的方法，所述電動(dòng)機(jī)控制器被配置為當(dāng)直流(DC)鏈路電壓上升到100%電壓紋波時(shí)控制所述電動(dòng)機(jī)以產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，所述方法包括: 通過第一功率輸入端、第二功率輸入端和第三功率輸入端中的至少一個(gè)功率輸入端來接收來自交流(AC)電源的功率； 通過帶電線路檢測(cè)設(shè)備來感知所述第一、第二和第三功率輸入端中的哪一個(gè)功率輸入端接收到來自所述AC電源的功率； 在微處理器處接收由所述帶電線路檢測(cè)設(shè)備所輸出的隔離信號(hào)；以及 基于所述隔離信號(hào)來確定用于所述電動(dòng)機(jī)的操作簡檔。
9.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中所述帶電線路檢測(cè)設(shè)備包含具有初級(jí)繞組和次級(jí)繞組的電流變壓器，所述方法包括: 將從所述第一，第二和第三功率輸入端中的一個(gè)功率輸入端所接收到的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為隔離信號(hào)；以及 輸出所述隔離信號(hào)，其中所述隔離信號(hào)包含電壓電平和用于所述電動(dòng)機(jī)的操作指令。
10.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中確定用于所述電動(dòng)機(jī)的操作簡檔包括: 測(cè)量由所述次級(jí)繞組所輸出的電壓值； 將所測(cè)量到的電壓與提供給所述電動(dòng)機(jī)的已知負(fù)載電流進(jìn)行比較；以及 基于所述比較將操作 簡檔應(yīng)用到所述電動(dòng)機(jī)。
【文檔編號(hào)】H02P23/00GK104052368SQ201410163441
【公開日】2014年9月17日 申請(qǐng)日期:2014年3月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月15日
【發(fā)明者】R·C·貝塞拉, L·A·克雷蒂安, G·C·揚(yáng) 申請(qǐng)人:雷勃美國公司