[发明专利]具有可变总线电压的功率因数校正

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求在2010年8月9日提交的美国实用专利申请No.12./852,557和在2009年8月10日提交的美国临时申请No.61/232,754的优先权。上面的申请的整体公开通过引用被包含在此。

技术领域

本公开涉及电动机控制系统和方法，并且更具体地涉及功率因数校正系统和方法。

背景技术

在此提供的背景技术说明用于一般地呈现本公开的背景的目的。在本背景技术部分中描述的当前提名的发明人的工作以及否则不合适作为在提交时的现有技术的说明的方面既不明确地也不隐含地被承认为相对于本公开的现有技术。

在包括但是不限于加热、通风和空气调节(HVAC)系统的各种各样的工业和居住应用中使用电动机。仅举例而言，电动机可以驱动在HVAC系统中的压缩机。也可以在HVAC系统中实现一个或更多个另外的电动机。仅举例而言，HVAC系统可以包括驱动与冷凝器相关联的风扇的另一个电动机。可以在HVAC系统中包括另一个电动机，以驱动与蒸发器相关联的风扇。

功率因数是在电路中的电流和电压之间的关系或与存储和向电源返回能量作比较而言电路如何有效地使用有效功率的指示器。功率因数可以被表达为在0和1之间的值。电路的实际有效功率的使用除以由电路拉出的总的伏安会随着功率因数接近1而增大。在不同实现方式中，可以实现功率因数校正(PFC)系统。PFC系统通常运行以将电路的功率因数向1增大，由此与电路存储和向电源返回的无功功率的数量作比较而言提高电路的有效功率的使用。

发明内容

一种系统包括功率因数校正(PFC)模块、逆变电源模块和控制器。所述PFC模块将输入的AC电力转换为DC电力。所述逆变电源模块将所述DC电力转换为三相AC电力，并且使用所述三相AC电力来驱动压缩机的电机。所述控制器包括电压确定模块、电压命令模块、速率限制模块和PFC控制模块。所述电压确定模块基于多个系统参数中的至少一个来确定用于所述DC电力的期望电压。

所述电压命令模块基于所述期望的电压来产生命令电压。所述电压命令模块在所述控制器加电后将所述命令电压设置为等于启动电压达到预定启动时间段。在所述预定启动时间段后，所述电压命令模块执行三个功能。首先，所述电压命令模块当所述期望的电压大于所述命令电压时将所述命令电压增大为所述期望的电压。

其次，所述电压命令模块当所述第一阈值电压大于所述命令电压时将所述命令电压增大到第一阈值电压。所述第一阈值电压基于预定正偏移电压和所述输入的AC电力的测量的峰值电压的和。第三，所述电压命令模块在其中所述命令电压还没有增大的预定时间段已经过去后选择性地将所述命令电压降低到第二阈值电压和所述期望的电压的较大的一个。所述第二阈值电压基于所述偏移电压和贯串所述预定时间段观察到的所述输入的AC电力的所述测量的峰值电压的最高值的和。

所述速率限制模块通过限制所述命令电压的改变的速率来产生限制的命令电压。当所述控制器加电时，所述速率限制模块将所述限制的命令电压初始化为所述DC电力的测量的电压。所述PFC控制模块控制所述PFC模块以产生在所述限制的命令电压下的所述DC电力。在其他特征中，所述系统进一步包括所述压缩机。所述多个系统参数包括所述电机的扭矩、所述电机的速度、所述逆变电源模块的输出功率和驱动输入功率。

一种控制器包括电压确定模块、总线电压命令模块和功率因数校正(PFC)控制模块。所述电压确定模块确定在PFC模块和驱动压缩机电机的逆变电源模块之间电连接的直流(DC)总线的期望的DC总线电压。所述电压确定模块基于所述压缩机电机的扭矩、所述压缩机电机的速度、所述逆变电源模块的输出功率和驱动输入功率中的至少一个来确定所述期望的DC总线电压。所述总线电压命令模块基于所述期望的DC总线电压来确定命令总线电压。所述PFC控制模块控制所述PFC模块以产生基于所述命令总线电压的在所述DC总线上的电压。

在其他特征中，所述总线电压命令模块当所述控制器从关断状态向导通状态转换时将所述命令总线电压设置为等于所述DC总线的测量的电压。