電動機轉速和方向控制器及其方法
2023-06-02 20:59:06
專利名稱：電動機轉速和方向控制器及其方法
技術領域：
本發明涉及一種控制電動機的裝置和方法。本發明尤其涉及一種控制單相感應電動機產生的轉矩從而控制它們的轉速和/或方向的裝置和方法。
背景技術：
單相感應電動機(SPIM)構成了今天的家用電器的主流電動機。SPIM包括固定分相單相電容式(PSC)電動機、分相電動機、電容式啟動電動機、電容式運轉電動機、永磁同步電動機以及屏幕極電動機。如所已知的，這些電動機本來就是單速電動機，一般用於洗衣機、乾衣機、洗碗機、氣密壓縮機、電扇、泵、排氣輪等各種機器中。也已知單相感應電動機在運行之後會產生轉矩，但它們不產生啟動轉矩。
有幾種公知的提供必需的啟動轉矩的技術。例如，一些已有技術的電動機對第一繞組直接用交流電源線供電，對第二繞組通過電抗元件(如電容器)用交流線供電，產生必需的稱作相移的電壓時移。其它已知電動機在電容式啟動電動機中從電路中切換出電抗元件，或者如在固定分相單相電容式(PSC)電動機中把電抗元件，仍留在電路中，以改善運行性能。
SPIM通常是由50或60Hz，120或230伏的交流電源線供電的。一般這些電動機的額定輸出功率在5至1500瓦之間。
如上所述，如果由交流電源線供電，這些電動機以恆速工作。如果需要多速，則使用具有多個不同極數或抽頭繞組的多繞組技術。在一些應用中，如電扇、鼓風機或泵等中，減小加到電動機上的電壓來降低電動機的轉速。
在需要改變電動機方向的應用中，僅具有一個全時激勵繞組的SPIM一般停止轉動或減慢到啟動開關(例如離心開關)再次激勵啟動繞組的轉速，然後電動機以另一個方向啟動。以其它方向啟動需要一個第二啟動繞組，它被繞成相位與第一啟動繞組差180電角度，或者需要一個切換系統，它使第一啟動繞組的極性(連接)相反，以使第二啟動繞組的電通量與第一啟動繞組產生的電通量相位差180度。這些電動機也可以在停止或減慢轉子之前在第二繞組中通過切換而實現通電反轉，然而由於反轉電流較大(反轉時負載點提供非常差的轉矩/安培比)，一般不這樣做。
具有兩個全時激勵繞組的SPIM，例如固定分相單相電容式電動機是利用切換系統來反轉的，切換系統反轉繞組之一的極性(連接)，或者把與繞組之一串接的電容器改接成與另一個繞組串接。由於它們通常被設計成在反轉時具有較佳的轉矩/安培比，因此，通電反轉是這類電動機共用的方式。
在工業應用中，一般應用三相電源，並且三相電動機的輸出容量較大，產生的轉矩也較大，效率高並且湧流低，所以用三相感應電動機代替了SPIM。多速、轉矩和反轉手段一般在電動機控制器中提供。然而，在家用電器中，由於大部分應用單相電源，所以SPIM更佳。
而且，由硬切換三相逆變器(工業應用中常用的)驅動的變速三相電動機，尤其是感應電動機不適於家用電器，因為家用電器電動機設計成低成本、高效率、小體積和高產量，而不是工業電動機控制器設計中的主驅動力。
下面的專利揭示了驅動多相電動機和/或SPIM的裝置和方法。多相電動機被設計成至少具有兩個繞組，每個繞組跨接到不同的交流電壓源端子上。為了啟動和運行多相電動機所提供的交流電壓的頻率相同，相位不同(多於一相)。SPIM與多相不同，SPIM被設計成具有一個或多個繞組，直接或間接跨接到一組交流電壓源端子上，進行啟動和運行。
U.S.專利No.4,060,754揭示了一種電動機，它利用單相電源工作，具有多相電動機的工作特性。電動機的一個繞組直接連接到單相電源上，第二繞組連接到電子波形合成器上，電子波形合成器產生適用於啟動和運行多相電機的的相位偏移的分級正弦波。
U.S.專利No.4,401,933揭示了一種SPIM控制系統，它使用電源線輔助啟動，在比電子產生的逆變器電源的電源線頻率更高的頻率下運行。這種電動機的啟動繞組連接到單相電源上，第二繞組連接到提供相移電壓的逆變器上。電動機啟動並上升到最小速度(約為最終運行速度的50％)，然後斷開啟動繞組，電動機在運行繞組和逆變器的作用下繼續加速到最終工作速度。最終速度是由逆變器的輸出頻率設置的。該專利還揭示了一種檢測繞組，用於檢測啟動繞組內的電流，並斷開電路使電動機停止。
U.S專利No.4,117,364揭示了一種變頻電壓波形合成器，驅動類似於上述專利的旋轉電動機器。該合成器提供了分級寬度可以控制的分級波形輸出，以影響波形功率轉換以及其內的諧波含量。
迄今為止的SPIM的控制系統都把固定頻率的交流電源轉換成直流電流，然後把直流電源逆變成幅度、頻率和相位角可變的電壓，以控制單相感應電動機的轉速，這種控制系統不能在工作條件的全部範圍內對電動機的轉矩/安培比進行最佳的控制。經常要對一個工作點或條件進行控制優化。通常，優化控制是具體的轉速和轉矩、啟動條件或以高於同步速率的速度驅動的負載。
發明內容
本發明提供一種新的控制單相感應電動機的轉速和/或方向的裝置和方法。本發明提供的裝置和方法使SPIM在同步頻率、低於同步頻率和高於同步頻率下工作。這樣，本發明還提供一種簡單的減少了部件數的家用電器的電動機控制器。
尤其是，發現方波信號可以有效地驅動SPIM，而且SPIM可以經承方波信號提供的極多的固有諧波。根據所要求的工作特性，可以通過抑制或消除一個或多個諧波分量來對方波整形。而且，電動機拓撲結構可以包括利用SPIM的兩個繞組的選擇性應用，或把一個繞組用作分相電動機的應用。再者，整個系統可以包括上述諸項的組合。
圖1示出了單相運行的SPIM的轉矩與轉速的特性曲線，即沒有啟動或運行電容器。
圖2示出了根據本發明控制SPIM的SPIM控制器電路的第一實施例。
圖3示出了控制圖2的SPIM控制器電路的微計算機輸出和根據本發明的SPIM控制器的電源切換驅動的軟體流程圖。
圖4示出了電動機轉矩與根據本發明工作的SPIM控制器的輸出電壓。
圖5示出了電動機轉矩同交流線電壓與根據本發明工作的SPIM控制器的輸出電壓之間的相位角差。
圖6示出了SPIM控制器的輸出電壓為優化SPIM性能的相移。
圖7示出了電動機轉矩對工作成PSC電動機的SPIM的轉速與由根據本發明的SPIM控制器操作的同一個SPIM的轉速的比較圖。
圖8示出了每安培電動機轉矩對工作成PSC電動機的SPIM的轉速與由根據本發明的SPIM控制器操作的同一個SPIM的轉速的比較圖。
圖9示出了SPIM通過把交流電源線與SPIM控制器的輸出電壓之間的相位角角從+90度改成-90度來改變方向的轉矩與時間以及轉速與時間。
圖10(a)示出了如何根據本發明改變相位角差，以控制SPIM逐漸反轉。
圖10(b)示出了圖10(a)SPIM的逐漸反轉，但它具有相位角差保持為零的停機時間。
圖11示出了把SPIM的兩個繞組以不同頻率工作時SPIM反轉方向的轉矩與時間以及轉速與時間。
圖12示出了在如圖2所示的本發明第一實施例在SPIM工作於高轉矩、低轉速模式時線路繞組控制繞組電壓的關係。
圖13示出了利用圖2所示第一實施例的SPIM的轉矩與轉速曲線，它工作在分相模式，作為60Hz和更高電源頻率的函數，具有恆定的電動機輸入基波電壓幅度。
圖14示出了利用如圖2所示的第一實施例的SPIM的轉矩與轉速曲線，它工作在分相模式，作為60Hz和更低電源頻率的函數，電動機電壓輸入基波幅度與以赫茲為單位的輸入頻率之比保持恆定。
圖15示出了利用圖2所示第一實施例的SPIM的轉矩與轉速曲線，它工作在分相模式，在非恆定V/F比(控制電壓/控制頻率)下電源頻率為60Hz或更低。
圖16示出了用於補償SPIM和負載特性變化的分段恆定V/F控制的分段線性電壓與頻率的關係的例子。
圖17示出了利用圖2所示的第一實施例的SPIM的SPIM相電流曲線圖，它在約3000rpm的穩態工作期間，工作在分相模式。
圖18示出了利用圖2所示的第一實施例的SPIM的SPIM相電流曲線圖，它在約1800rpm的穩態工作期間，工作在分相模式。
圖19示出了根據本發明的SPIM控制器的第二實施例，它降低了電路部分的要求。
具體實施例方式
本發明是單相感應電動機(SPIM)和電動機的控制，一般稱為SPIM驅動系統和電動機驅動系統。具體地說，本發明針對SPIM控制器的操作和結構以及控制器與SPIM的互相連接。本發明可以使一般的單速或多速SPIM工作成以同步速度或更低速度的變速電動機，包括反轉。本發明還可以使一般的單速SPIM工作成任意速度的多速電動機，而不需要特殊的電動機結構，包括額外的極。
在描述中，術語「低速」指以同步速度或更低速度的操作，術語「高速」指同步速度以上的操作。同步速率由標準手冊公式利用額定頻率和受控的SPIM繞組的磁極數量來確定。
已知一個繞組以恆激勵頻率工作的SPIM產生平均穩態轉矩，如圖1所示，它是電動機轉差率的函數和電動機轉速的函數。轉矩對轉速的曲線10顯示SPIM沒有啟動轉矩。為了產生必要的啟動轉矩，通常使用設置在定子上的與第一繞組差90度電角度的第二繞組。此外，提供給該第二繞組的電壓需要在時間上與加到第一繞組上的電壓有偏移。已有的電動機通常從交流電源線直接向第一繞組供電，也通過電抗元件(例如電容器)從交流電源線向第二繞組供電，以產生必要的電壓時移，稱為相移。已有的電動機如在電容式啟動電動機中從電路中切換出電抗元件，或者在固定分相單相電容式(PSC)電動機中把它保留在電路中，以改善運行性能。
當SPIM工作在其限制溫度內時，給定的負載可以最佳地利用SPIM，以優化轉矩。當SPIM在電動機每安培輸入電流產生最大轉矩時，SPIM轉矩最優。轉矩優化可以使所需的電流最小，並減小較大的電流耗用引起的負效應(閃光、機械噪聲、EMC等)。例如，對於每安培產生的最大轉矩，PSC電動機內的電容器產生的電壓相移為90度(時間上)。然而，這種相移是電動機內部阻抗的函數，它隨著電動機工作條件而改變。因此，已有技術電動機90度的理想相移一般是對通常是在電動機的額定輸出之內的多個工作點之一的單個工作點實現的。僅在該點上優化轉矩。在其它工作點上，每安培的電動機轉矩減小，電動機表現出低的轉矩安培比率和低的啟動轉矩，它是反轉應用中的一個關鍵性缺點。轉矩安培比低意味著當電動機工作點移離最佳點時，需要更大的電流產生等量的轉矩。由於要耗用更大的電流，所以產生了閃光、機械噪聲、電磁輻射和傳導等負效應。
第一實施例圖2示出了根據本發明的SPIM控制器系統100的第一實施例，它克服了已有技術的電動機的缺點，提供了許多其它的優點。SPIM控制器系統100包含功率切換電路102、SPIM104和控制電路106，它們一起起作用，把預定電壓波形加到SPIM104上，控制SPIM104的諸如轉矩和轉速等各種參數。例如，SPIM控制器100可以控制相位角、波形形狀以及所加波形的電壓幅度，以對SPIM104的轉矩和轉速起作用。
SPIM104包含控制繞組W1和線路繞組W2。功率切換電路102直接連接到交流線路上，並連接到SPIM104的控制繞組W1上，以向其提供控制繞組電壓Vc。功率切換電路102連接到控制電路106上，並受其控制。線路繞組W2通過開關S3直接連接到交流線路上，它僅在一些操作模式下才需要。
功率切換電路102工作成作為控制電路106的低電壓操作與SPIM104的高電壓操作之間的接口。功率切換電路102的輸入級包含二極體D1和D2以及電容器C1和C2。輸入級直接從交流線路接收電力，並把電壓加倍加到包含功率電晶體S1和S2以及二極體DS1和DS2的輸出級。電壓加倍可以使功率切換電路102向SPIM104提供電壓高達交流線路電壓幅度的電力。對於大多數的應用，額定為120V交流電或230V交流電的SPIM可以與SPIM控制器100一起使用。功率電晶體S1和S2由低電壓控制電路106導通和截止，提供預定的波形，控制繞組W1的操作。二極體DS1和DS2在功率電晶體S1和S2截止電動機磁場崩潰時提供流過感應電流的路徑。
控制電路106包含變壓器108、濾波器接口110、微計算機112和功率電晶體柵極驅動器114。變壓器108連接到交流線路上，把交流線路電壓降低到可接受的電平，為控制電路106提供標準型低電壓信號。它還提供與交流線路的絕緣。濾波器接口110連接到變壓器108上，防止交流線路的傳導電噪聲和其它電噪聲影響SPIM控制器100的工作。微計算機112連接到濾波器接口110上，檢測變壓器108的次級電壓的交流線路電壓零交叉，並向功率電晶體柵極驅動器114提供預定波形的切換圖形，以產生控制波形，控制控制繞組W1的操作。控制波形可以是任何所要的形式，但較佳的是方波或者修正的方波。微計算機112利用諧波抑制或脈寬調製(PWM)產生獲得修正方波所需要的切換信號。柵極驅動器114工作成低電壓微計算機112與功率電晶體S1和S2的柵極g1和g2以及開關S3的柵極gT之間的接口，向功率電晶體S1、S2和開關S3提供適當的柵極波形切換圖形，進行必要的電壓電平偏移。使用了柵極驅動器114的三個輸出(在控制電路106中分別標註)，每個輸出分別用於功率電晶體S1、S2和開關S3的每個柵極。微計算機112執行存儲在微計算機存儲器內的軟體，通過指針選擇適當的查找表和存儲在微計算機112的存儲器內的位置，產生所需頻率、相位角和電壓的輸出圖形。把輸出圖形提供給柵極驅動器114和開關S3。
為了產生所希望的輸出，使用了微計算機112的兩個內部硬體特徵計時器和零交叉檢測器電路。這兩個內部硬體特徵是今天的許多微計算機中的標準部件，該技術領域的熟練人員可以容易地使用。
內部計時器在微電腦程式預選的時間周期末產生系統中斷請求，內部計時器中斷請求也由微電腦程式清除。內部計時器由微計算機的系統時鐘來驅動。在較佳實施例中，內部計時器每150微秒產生一個系統中斷請求；然而，程序預選的時間周期可以隨所要求的控制程度而不同。在此特定情況中，在把周期為60Hz的輸出波形分成近似111個相等的150微秒的輸出周期實現了適當的控制。
零交叉檢測電路用於確定交流線路電源電壓通過零電壓電平以及電壓極性發生變化的特定時間點。零交叉檢測器電路通過微計算機112的硬體輸入端連接到外部電路。零交叉檢測器在每次以所選電壓極性變化的零交叉時產生系統中斷請求。微電腦程式預先選擇是在從正向負零交叉電壓變化時還是在從負向正的零交叉電壓變化時，或者在這兩種情況下都產生中斷請求。微電腦程式還清除零交叉中斷請求。在較佳實施例中，零交叉檢測器在交流線路電壓每次從正到負零交叉時產生系統中斷，它對交流線路電壓的每個完整周期產生一次系統中斷。
有許多的電路把微計算機112的硬體輸入端連接到交流線路上。在較佳實施例中，微計算機112的輸入端連接到飽和或截止的電晶體的上拉集電極上。箝位電晶體的基極由連接到交流線路驅動的變壓器108的次級的電阻驅動網絡來驅動。
圖3示出了為輸出所希望的電壓圖形，微計算機112執行子程序200的流程圖。電動機其餘的操作以該技術領域已知的方式控制。微計算機112的內部計時器每次提出系統中斷請求時，微計算機112的程序就進入控制塊202的子程序200。
控制進行到決定塊204，確定零交叉檢測器電路是否請求了交流線路零交叉中斷。如果已請求了交流線路零交叉中斷，塊206就清除零交叉中斷請求，然後塊208把存儲器指針表索引設置到1(在微計算機112開機時，存儲器指針表索引初始化為零)，使存儲器指針指向存儲器內特定(程序選擇的)表的存儲器位置1。每次，零交叉檢測器電路請求零交叉中斷，使用表中的一個位置使存儲器指針表索引與所選的交流線路零交叉同步。然後控制進入到塊210，從表索引所指的存儲器位置上得到電壓圖形，然後塊212把該電壓圖形放置在微計算機112的輸出端上。微計算機112的輸出端是鎖存器，它驅動柵極驅動器114。然後控制進入到塊214，清除內部定時器系統中斷請求。然後控制進入到塊216，把微計算機112的操作返回到主程序。
如果在決定塊204確定沒有請求零交叉中斷，則控制進入到決定塊218，確定存儲器指針表索引是否為零。如果確定表索引為零，則微計算機112處於開機後在產生第一個合適的零交叉之前的期間。然後控制進入到塊210，表索引指向存儲器表的零位置。
在較佳實施例中，零存儲器位置確定的電壓輸出圖形向SPIM104的控制繞組W1提供零輸出電壓。控制從塊210進入到塊212，以後的處理與前面所解釋的一樣。如果在決定塊218確定表索引不為零，則微計算機112處於不是第一或第一之前的輸出周期之一，控制進入到塊220，把指針增一，使表索引指向表的下一個存儲器位置。然後控制進入到塊210，以後的處理與前面所解釋的一樣。利用子程序200，通過選擇存儲在微計算機112的存儲器內的適當的查找表，微計算機112產生具有所希望的幅度、頻率和相位角任意組合的電壓輸出圖形。微計算機112的輸出驅動柵極驅動器114，然後驅動功率電晶體S1、S2和開關S3。功率電晶體S1和S2向控制繞組W1提供所希望的幅度、頻率和相位角任意組合的電壓輸出圖形，開關S3斷開或閉合交流線路與SPIM104的線路繞組W2之間的連接。
工作模式如上所述由根據本發明的SPIM控制器系統100控制的SPIM能以幾種不同的模式運行。最重要的模式描述如下。
應當注意，SPIM104的轉矩是加到控制繞組W1的電壓Vc與加到線路繞組W2的電壓VL之間的相位角、Vc波形的形狀以及電壓Vc的幅度(它是波形的基波分量的函數)的函數。不同的轉矩變量的重要性隨不同的工作模式而變化。
優化模式SPIM控制器系統100最重要的操作模式是在SPIM104的整個工作範圍內優化轉矩/安培比。對於優化轉矩/安培模式，把線路繞組W2直接連接到交流電流不需要開關S3。為了優化具有對稱繞組(控制繞組W1和線路繞組W2具有相同的有效匝數，並偏移90電角度)的電動機的轉矩/安培比，SPIM控制器系統100響應於微計算機112讀取的奇數零線路交叉，控制加到功率切換電路102上的波形切換圖形，在SPIM104的整個工作範圍內，在控制繞組電壓Vc與線路電壓VL之間保持90度相移。
應當注意，術語優化指保持90度相移，而並不一定表示電動機產生的轉矩絕對幅度最大，即使90度相移對控制電壓Vc的給定幅度輸出最大的轉矩。這是因為轉矩的大小也是控制電壓Vc幅度和所加波形形狀的函數。有利的是，除了相移之外，SPIM控制器100還可以控制電壓幅度和波形形狀之一或二者，與只進行優化可獲得的不同，可獲得較大的轉矩或最大的轉矩。
更詳細地說，SPIM轉矩是SPIM控制器100向控制繞組W1提供的電壓的基波電壓分量與交流線路電壓之間的相角(時間)差的函數。SPIM控制器100用於改變控制繞組電壓Vc的基波電壓分量相對交流線路電壓的相位角差；從而控制SPIM轉矩。通過改變該相位角差來控制轉矩、加速度和轉矩/安培的轉矩比。僅當提供給控制繞組W1和線路繞組W2的電壓相位角差為90電角度時才優化轉矩/安培比。圖5示出了利用相位角差控制方法的實驗結果。對60Hz的固定轉差(0.33)測得的SPIM轉矩被畫成是加到控制繞組W1的SPIM控制器100電壓與加到線路繞組W2的交流線路電壓之間相位角差的函數。
SPIM轉矩也是功率切換電路102提供給控制繞組W1的電壓的基波分量幅度的函數。線路繞組W2直接連接到交流線路電壓上，該電壓通常為固定電壓。SPIM控制器100用於改變加到控制繞組W1上的電壓的基波分量；從而控制SPIM104產生的轉矩的絕對大小。
通過脈寬調製(PWM)技術或通過諧波抑制方法控制控制繞組電壓Vc的基波分量幅度，從而控制啟動轉矩和SPIM加速度。圖4示出了利用應用於控制繞組電壓Vc的基波分量幅度控制方法的實驗結果。對60Hz的固定轉差(0.33)測得的SPIM轉矩被畫成是加到控制繞組W1上的SPIM控制器100電壓的函數。在圖6中示出了加到兩個電動機繞組上的電壓波形。當利用兩個繞組以同步速度或低於同步速度的速度對所有操作條件優化電動機性能時，加到控制繞組W1上的SPIM控制器100的控制繞組電壓Vc的相位總是與交流線路電壓VL偏移90度。
在圖5中，控制繞組電壓Vc是未調製的方波，由於它對給定相位角和電壓幅度產生最大的轉矩，因此它是較佳的。當從交流線路直接給線路繞組供電時，當為控制繞組W1提供SPIM控制器100未調製方波的控制繞組電壓Vc時，實現最大電動機啟動轉矩，其中控制繞組電壓Vc與交流線路電壓偏移或在時間上偏離90電角度。模擬和實驗的結果顯示，本發明的結構與工作成PSC電動機的同一種電動機獲得的值相比，SPIM104啟動轉矩可以增加3倍以上，轉矩/安培比增加2.5倍以上。
控制電壓Vc的其它波形可以根據所希望的結果來利用。例如在一些應用中，用未調製的方波可以使電動機產生更多的噪聲或熱量，因此應利用上述的PWM或諧波消除技術，使用不同的波形，例如成形方波或正弦波。這種波形將由微計算機來選擇，微計算機選擇或用所希望的波形切換圖形來編程。
圖7和圖8對運行成由交流線路供電的PSC電動機的SPIM與以SPIM控制器100運行的同一電動機，示出了電動機轉矩與作為轉速函數的轉矩/安培比的比較數據。從圖7可以看到，與PSC電動機相比，根據本發明控制的SPIM產生大得多的啟動轉矩和整體操作轉矩。最重要的是，圖8示出了根據本發明控制的SPIM保持了比PSC電動機大得多的轉矩/安培比。
除了優化性能之外，SPIM控制器100還不需要電動機啟動或運行電容器。此外，本發明對SPIM電子控制器上提供了改進的電磁兼容性(EMC)，由控制器向兩個電動機繞組供電。利用本發明，交流線路的電流由兩個分量組成提供給線路繞組W2的正弦分量和圖2所示控制器的電容器C1和C2充電產生的一串電流脈衝。正弦電流分量直接提供給線路繞組W2，這有助於改善交流線路電流的波形因素和總的交流線路功率因素；從而改善了EMC。
相位角反轉模式SPIM控制器100還控制SPIM輸出旋轉方向的反轉。為了反轉SPIM104的方向，相對於線路繞組電壓VL改變控制電壓Vc的相位角。為了獲得最大反轉速率，相對於交流線路，把控制器的控制繞組電壓Vc的電壓相移從+90度改變到-90度，反之亦然。反轉是由微計算機112響應於微計算機112內的控制軟體向功率切換電路102發送合適的波形切換圖形開始的。在這些控制器條件下，SPIM104幾乎是立即反轉。快速反轉的實現是因為利用了90度相位角差，它優化了每安培的轉矩。除了優化每安培的轉矩之外，在SPIM控制器100提供的控制繞組電壓Vc為未經修整的方波時，也靠給定的交流線路電壓使SPIM104的轉矩最大。圖9示出了SPIM104反轉的結果，上部和下部曲線分別以Nm顯示了電動機轉矩TE，以rpm顯示了電動機轉速，時間為秒。
當負載和/或傳輸系統的機械完整性可以由反轉期間產生的電動機轉矩的高值折衷的一些情況下，不希望快速反轉。通過逐漸把控制器輸出的基波電壓分量相位角差從+90度改變到-90度，可以實現受控制的較慢的SPIM104反轉。微計算機112選擇存儲在微計算機112的存儲器內的適當的查找表，產生所希望的功率切換電路102的輸出圖形。相位角的變化速率將限定SPIM104反轉有多快。
圖10(a)和10(b)示出了SPIM控制器100如何改變控制繞組W1的電壓與線路繞組W2的電壓之間的相位角差，以控制SPIM反轉。在圖10a中示出了相位角差從+90度逐漸改變到-90度。圖10b示出了逐漸反轉，包括相位角差保持為零的停機時間。雖然圖10(a)和10(b)揭示了可以產生反轉速率的兩種方法，但是產生任何所希望的其它速率的反轉也應包括在本發明的範圍內。為了獲得所希望的反轉速率，僅需要在微計算機112內存儲適當的波形切換圖形。除了控制相位角以實現所希望的反轉速率之外，也可以改變加到控制繞組W1上的電壓。該電壓在反轉期間可以減小，以減小產生的反轉轉矩。
分相-高轉矩/低轉速反轉模式損耗低和SPIM104性能得到改善的控制轉矩和反轉旋轉方向的第二種方法是在反轉周期的具體部分以不同的模式工作。操作模式是三種，在本說明書的其它部分討論。
這裡描述的是根據轉速和方向以及所應用的特定控制模式的SPIM104反轉。我們以在優化模式下WPIM104以遞增或恆速率正向旋轉開始，由交流線路電壓向線路繞組W2供電，由控制繞組電壓Vc向控制繞組W1供電。在優化模式下，控制繞組電壓Vc與交流線路電壓的相位偏離約90度，每安培轉矩最大。通過改變到交流線路電壓不再提供給線路繞組W2的分相模式開始制動處理並減慢SPIM104，並開始降低控制繞組電壓Vc的頻率。現在SPIM104在正方向上被驅動得越來越慢。因為處在低頻率電壓驅動的分相模式下，因此與利用優化模式，並減小控制繞組電壓Vc的幅度來減慢SPIM104相比，轉差減小了。減小轉差除去了損耗，降低了內部發熱，改善了SPIM104性能。
由於SPIM104在正方向上接近零轉速，所以操作改變到高轉矩/低轉速模式，控制轉矩在反方向上驅動SPIM104。反轉的轉矩來自加到線路繞組W2上的合成低頻電壓(1/3交流線路頻率)與加到控制繞組W1上頻率同樣低的控制繞組電壓Vc之間的適當的約為90度的相位偏移。SPIM104在反方向上向正常同步轉速1/3的低的同步轉速加速。
由於SPIM104在反方向上接近低同步轉速，所以操作改變到優化模式，繼續在反方向上對SPIM104加速，直到所希望的轉速。此時，SPIM104已完成了一次分相-高轉矩/低轉速模式的反轉。
頻率反轉模式控制SPIM104的轉矩和旋轉方向的另一種方法是控制提供給控制繞組W1的SPIM控制器的控制繞組電壓Vc的頻率，以使它與線路繞組W2的頻率稍稍不同。
SPIM104的電磁轉矩是線路繞組W2和控制繞組W1提供的磁通勢(mmf)的函數。mmf是各繞組分布和線路繞組W2與控制繞組W1的電流的直接函數。這些繞組的電流分別由交流線路電壓和控制繞組電壓Vc產生。
假設線路繞組W2和控制繞組W1對mmf函數有對稱的貢獻，並在空間上偏離90電角度。還假設交流線路電壓和控制繞組電壓Vc的頻率相同，它們各自的電流是對稱的，並在時間上偏移90電角度。則SPIM104空隙內的mmf是行波，其幅度恆定，並恆速旋轉。mmf產生的空隙磁通也具有恆定的幅度，恆速旋轉。因而，SPIM104產生的電磁轉矩是恆定的，其值是空隙mmf幅度的直接函數。
現在假設我們僅改變控制繞組電壓Vc的頻率，它僅影響其各自的電流，並讓所有其它條件保持相同。其結果是四個行進mmf波，因而四個行進磁通波以不同的轉速(是頻率差的函數)正向和反向旋轉。因此，得到的mmf的幅度和轉速不再恆定不變。得到的空隙旋轉磁通波幅度作為轉速差的函數而波動和反轉。因而，SPIM104產生的轉矩假定在正和負值上波動，從而反轉電動機的旋轉方向。
控制繞組W1以與線路繞組W2(交流電流線路頻率)不同的頻率工作，所以SPIM104表現出在線路繞組頻率與控制繞組頻率之差兩倍的頻率上產生的脈動平均轉矩。圖11示出了通過在不同的頻率下操作繞組而產生反轉動作的SPIM104。上部和下部曲線分別以Nm畫出了電動機轉矩TE，以rpm畫出了電動機轉速，時間單位為秒。
制動模式SPIM控制器100另一個重要的特徵是減慢或停止SPIM的功能。SPIM控制器100具有制動功能，對於減少或消除機械(摩擦、離心力等)制動系統的要求和成本是有用的。SPIM控制器100制動減少了SPIM的停止時間。減少的停止時間縮短了SPIM驅動機構的循環時間，而機構循環具有大量的電動機停止，例如在自動洗衣機中。SPIM控制器100制動功能是前述兩種控制器功能、即單獨應用或組合應用的一種具體應用。
SPIM104制動是用圖2的系統實現的，以與相位角反轉模式相似的方式工作，如圖9所示反轉SPIM的方向。向控制繞組W1供電的SPIM控制器100的控制繞組電壓Vc相對於交流線從+90度相位角差改變到-90度相位角差，反之亦然。相位角的改變產生了方向與電動機當前旋轉方向相反的轉矩。相反的轉矩通過減慢其旋轉有效地對電動機制動。然而，與上述的相位角反轉不同，當電動機轉速達到零或電動機將反轉但沒有停止時必須停止產生相反的轉矩。
有許多已知的方法來確定停止產生制動轉矩的時間。一種方法可以用例如微計算機簡單地監視電動機的轉速。在本發明中，較佳地施加制動轉矩達一預定的時間。預定時間是相當短的，因為把相位角從-90度改變到+90度產生的制動轉矩足以幾乎使電動機立即停止。
大的制動力的缺點是它可以對連接到電動機上的負載造成損害。因此，在一些應用中，希望減弱制動速率，這可以通過把相位角從超前或滯後於交流線路電壓的給定角度改變到較小幅度的角度，並分別滯後或超前交流線路電壓來實現，但較佳的實現方法是在進行相位角變化以減小相對轉矩的幅度的同時減小控制繞組電壓VL的基波分量的幅度，使電動機以較慢的速率停止，並且不立即以相反方向啟動。較佳地減少電壓的基波分量幅度是通過脈寬調製來實現的。SPIM104制動也通過降低SPIM控制器100加到控制繞組W1上的控制繞組電壓Vc的頻率來實現的。在控制繞組電壓Vc的頻率變成零的極端情況下，把直流電壓加到控制繞組W上，產生制動WPIM104的負轉矩。在上述的兩種SPIM104制動模式中，存儲在系統動量中的旋轉能量作為熱量而耗散在電動機轉子電路中。例如，該制動動作單獨可能不足以使具有較大慣性的負載停止；然而，它可以協助對這種負載進行機械制動。
高轉矩/低轉速模式在一些應用中，希望SPIM104以低轉速產生高轉矩。這種模式提供了一種實現高轉矩低轉速的簡單的手段。對於這種模式，SPIM控制器100必須包括開關S3，它把線路繞組W2連接到交流線路上。要求開關S3能使控制器100連接和斷開交流線路和線路繞組W2，以使線路繞組W2檢測到頻率低於交流線路頻率的合成交流波形。在高轉矩/低轉速模式下，除了對開關S3的控制之外，SPIM控制器100的工作基本上與前述的工作相同。因此，對這些操作不再詳細描述。
所示的開關S3(但並不限於圖示)是一種三端可控矽器件，用於改變提供給線路繞組W2的交流線路波形特徵。開關S3是功率切換電路102的一部分，該電路受控制電路106的控制。開關S3的柵極gT由在控制電路106內示出的柵極驅動器114之一驅動。柵極驅動器114由微計算機112驅動。微計算機112執行存儲在其存儲器內的軟體，並通過指針選擇存儲在微計算機112存儲器內的適當的查找表和位置，對柵極g1，g2和gT產生合適的輸出圖形。微計算機112具有一組不同的查找表，用於以這種模式操作SPIM104。柵級g1，g2和gT分別驅動功率電晶體S1、S2和功率半導體開關S3，然後它們根據下面的描述驅動SPIM104。
微計算機112用開關S3來選擇加到線路繞組W2的交流線路電壓周期數量和極性。圖12a示出了一種特殊的例子，說明實施例如何閉合和斷開開關S3，把頻率為交流線路頻率1/3的基波電壓分量加到線路繞組W2上。圖12b也示出加到控制繞組W1上的SPIM控制器100的控制繞組電壓Vc，控制器的控制繞組電壓Vc的基波分量相對於線路繞組電壓具有90度的相移。在圖12c中示出了交流線路電壓。
根據這種模式工作的SPIM104以低的合成線路頻率(1/3交流線路)產生高轉矩。該低頻是通過適當地控制與線路繞組W2串接的開關S3來實現的。控制器100向控制繞組W1提供PWM電壓波形，它與加到線路繞組W2的合成低頻波形的基波分量的相位差90電角度。保持這兩個波形的相位相差90度來優化轉矩。
SPIM104的這種高轉矩低轉速操作可以提供特殊的低速率機械操作，而不會改變控制繞組電壓Vc的幅度、相位角或頻率，雖然它可以任意改變這些因素並進一步改善SPIM的性能。
分相模式至此，已描述了本發明的SPIM控制器100通過把控制繞組電壓Vc提供給SPIM的控制繞組W1來控制SPIM104，SPIM線路繞組W2直接連接到交流電源線路上，並具有或不具有開關S3。SPIM控制器100也可以控制SPIM104，使它在運行期間僅利用一個繞組像分相電動機一樣工作，而如上所述利用兩個繞組啟動SPIM104，並把它達到預定的轉速或低於同步速度，此時開關S3斷開，從線路繞組W2上去除交流電源，從而SPIM104繼續工作成分相電動機。然後SPIM控制器100通過控制加到控制繞組W1上的控制繞組電壓Vc的頻率或頻率和幅度，向功率切換電路發送合適的波形轉換圖形，來控制SPIM104的轉速。較佳地，利用未調製方波波形，以高於、等於或低於同步速度的速度有效地驅動SPIM104，未調製方波波形的基波頻率分別高於、等於和低於電動機的同步頻率。利用未調製方波來驅動SPIM104與正弦或整形波相比，有許多優點，尤其是在高於同步速度下。最重要的優點之一是未調製方波的基波分量內有比其它波形更高的電壓，其結果是得到更高的電動機擊穿轉矩，尤其是在高於同步速度下工作。利用未調製方波確保了可能的最大電壓，為給定的相位角輸出最大的轉矩。前面沒有把未調製方波用於驅動SPIM，是因為有噪聲、發熱和振動等負效應。為了在以前的電動機中使用低於同步速度的方波，在所有操作速度下，用脈寬調製來對方波進行整形使之更象正弦波形，以抵消或避免在電動機工作時可能產生的負效應，例如噪聲和振動。不利的是，PWM減小了波形中基波分量的最大幅度而導致低電壓，從而降低了擊穿轉矩，這在比同步速度高的速度下尤其不利。與在低於同步速度下使用方波的結果相反，已發現SPIM具有足夠的固有濾波作用，允許以高於同步的頻率用未調製的方波信號驅動，在高於同步轉速工作時，不再需要PWM控制。
在圖13中示出了以分相工作(即沒有運行電容器，供電頻率範圍從額定的60Hz至90Hz)的SPIM104的轉矩與轉速曲線。當頻率增加時，電動機電壓幅度在其額定值上保持恆定(在60Hz下定義)。可以看出，對於給定的轉矩，電動機轉速是電源頻率的函數。也可以看出，對於恆定的負載轉矩，轉差隨著電源頻率增加而增加。
現在參照圖14，示出了工作於分相的SPIM104的轉矩與轉速曲線，電源頻率處於和低於同步轉速，範圍從同步頻率60Hz向下到達20Hz。為了避免超量的電動機損耗和性能的下降，所加的電壓幅度與頻率成比例地減小，以使伏特赫茲比保持怛定不變，以避免磁飽和。電壓隨電源頻率的降低起到保持恆磁通量的作用。
回到圖13，可以看出當頻率增加並且電源電壓保持恆定時，最大可用轉矩或擊穿轉矩減小。因此這就要求在電源頻率增加時提供足夠的轉矩。
圖15示出了本發明在同步頻率(60Hz)下和在低於非恆定電源電壓下工作的SPIM的轉矩與轉速曲線。在這種情況下，電壓是頻率的函數Vs＝0.67f+80，電壓以Vrms為單位，頻率以Hz為單位。通常，使用類型函數V＝K1f+K2，以補償在低於同步速度下對SPIM的操作。常數K1和K2是與電動機設計和性能要求有關的值。例如，可以對它們進行調整(選擇)，以保持恆定的擊穿轉矩作為圖15所示轉速的函數；然而，損耗也將增大。調整(選擇)這些常數的其它標準可以是希望保持恆磁化電流或恆損耗作為應用頻率的函數。由於閉合的模型可能難以對SPIM104進行分析，所以可以用計算機模型和模擬來得到這些常數。實際上，這些常數存儲在計算機的存儲器內，把剛描述的電壓公式構成頻率的函數。
本發明又一重要的方面是用分段線性函數來描述所加的電動機電壓，每個頻率域的電源電壓可以有不同的V/F比(圖16)。每個線性段用兩個常數限定，例如表示為對於0與f1之間的頻率值，volts＝k1*頻率+k2。這一較好的運算為控制SPIM提供了更大的自由度。
控制加到電動機上一般作為頻率的函數的電壓是利用幾種已知的正弦脈寬調製技術之一來實現的。然而根據本發明的原理，對於低於同步速度的操作，可以用具有方波的諧波抑制技術來代替PWM正弦技術。該諧波抑制技術可以進行簡單的電壓控制，而不要控制電子產品或計算機軟體和硬體等額外的開銷。這種電動機控制在美國專利申請No.60/019,749中有更詳細描述，援引於此，以作參考。該申請揭示了一種電動機控制器，它用方波在高於或低於額定頻率下驅動SPIM104。引入一個或多個陷波器(notch)對方波進行整形，以消除或抑制不希望有的諧波，減小基波幅度，提供所希望的電壓控制，或提供所希望的電壓以進行頻率控制。
上述的這種諧波抑制技術考慮了已有技術中已知的情況，即通過在波形中引入適當的陷波器可以控制給定的時基波形(即減少甚至消除)。如這裡所述的，加到電動機上的方波(無論純的還是陷波的)總是由SPIM控制器100產生的。電動機電流是電動機阻抗和內部電壓的函數。
引用的對基波頻率分量的抑制而不是消除是一種特定的方案，其中在低於額定頻率的操作下控制電壓與頻率之比。
圖17-18示出了本發明實現後獲得的實驗結果。在圖17中以曲線或軌跡A示出了在穩態操作期間SPIM104的控制繞組W1的電流。SPIM為4極SPIM，工作於分相模式，沒有負載，以約3000rpm運行。加到SPIM控制器的功率電晶體之一的柵極信號以曲線或軌跡B示出。
在圖18中，示出了在SPIM104以分相模式1800rpm轉速的穩態工作期間的控制繞組W1的電流曲線或軌跡C。也示出了SPIM控制器100的控制電路106把柵極信號加到功率電晶體上的曲線或軌跡D。
第二實施例圖19示出了本發明第二實施例，它降低了對元件的要求，以降低電路成本。SPIM控制器300包含功率切換電路302、SPIM304和控制電路306，它們一起通過控制所加的電壓，在SPIM304的整個工作範圍內，獲得理想的90度(時間)電壓相移。
SPIM控制器300使用包含分相控制繞組W31和線路繞組W32的SPIM304。分相控制繞組包含繞組X和繞組Y，它們是平衡的，具有相同的分布結構和匝數。每個繞組是控制繞組W31的一半，繞組X和繞組Y在它們之間具有中心抽頭CT。控制繞組W31連接到功率切換電路302上，並由它供電。功率切換電路302直接連接到交流線路上，並向SPIM304的控制繞組W31提供控制繞組電壓Vc。功率切換電路302連接到控制電路306上，並受其控制。第二實施例以與第一實施例相似的方式工作。而且，第二實施例以與上述第一實施所述的所有相同的模式工作。
功率切換電路302工作成低電壓控制電路306與高電壓工作的SPIM304之間的接口。功率切換電路302的輸入級包含直流電橋形式的二極體DB1、DB2、DB3、DB4和電容器C。輸入級直接從交流線路接收電力，並把它存儲成直流電壓，使它可應用於輸出級，輸出級包含功率電晶體S5和S6以及二極體D5和D6以及緩衝電路SN5和SN6(S5和S6被示成絕緣柵雙極電晶體)。這種電晶體結構可以使功率切換電路302向SPIM304的中央抽頭CT分相控制繞組W31的繞組X和繞組Y提供高至交流電源電壓幅度的電壓。額定電壓為120V或230V交流的SPIM304可以與SPIM控制器300一起使用。以與圖2所示的第一實施例中所述相似的方式由低電壓控制電路306使功率電晶體S5和S6導通和截止。二極體D5和D6在功率電晶體S5和S6截止而電動機磁場崩潰時提供流過感應電流的路徑。緩衝器電路SN5和SN6是傳統的RC型(電阻器和電容器)或RCD型(電阻器、電容器和二極體)緩衝器電路。當功率電晶體S5和S6截止時，緩衝器電路SN5和SN6降低了功率電晶體S5和S6兩端的感應電壓，還有助於耗散存儲在SPIM304內和電路漏感內的能量。
控制電路306包含變壓器308、濾波器接口310、微計算機312和柵極驅動器314，它以與圖2所示的第一實施例的控制電路106相似的方式工作，柵極驅動器314向各功率電晶體S5和S6以及開關S3的柵極g5，g6和gW提供適當的柵極波形。微計算機312具有一組不同的查找表，用於與SPIM304的分相控制繞組W31一起工作。
在SPIM控制器300內實現的附加應用主要是以功率切換電路302的直流操作的方式。與其它實施例相比，每個輸入二極體DB1、DB2、DB3和DB4的正向電流要求較小，最大反向電壓要求為一半，所要求的C的電容量接近一半。
對於本技術領域的熟練人員來說，顯然第一實施例描述的操作都可以用第二實施例的電路來實現。這包括控制SPIM304的SPIM控制器300(但並不限於此)，以提供可變的轉矩和轉速，通過改變轉矩和轉速改變旋轉方向，提供高轉矩低轉速模式的操作和分相模式的操作。
通常本發明提供了控制單相感應電動機的轉速和方向的裝置和方法。
本發明提供了一種裝置，控制加到SPIM的繞組之一的電壓，而把交流線路電壓加到第二繞組上。本發明優化了轉速處於或低於同步轉速(由交流線路頻率設置)下的每安培的轉矩。優化了每安培轉矩的90度相移可以提供給這些速率上的所有負載點。在加到控制繞組的優化控制電壓為未調製方波時，提供最大轉矩。
本發明還提供了一種裝置，通過調整控制器的控制繞組電壓Vc來控制SPIM的啟動和運行轉矩以及方向反轉速率。調整控制繞組電壓Vc是通過控制脈寬調製或諧波抑制方法控制基波電壓分量或改變加到控制繞組上的電壓相對於線路繞組的相位角或者通過兩者實現的。本發明結合上述控制控制繞組上的電壓的方法，還有選擇地向SPIM的線路繞組施加電力。這種組合提供了低轉速反轉的高轉矩。本發明以這樣控制轉矩的大小和方向，控制SPIM的轉速和方向。
本發明通過調整加到控制繞組上的控制器電壓相對線路繞組的交流線路電壓的頻率來控制SPIM的轉矩和方向。
而且在啟動後，本發明可斷開SPIM的線路繞組，通過控制加到控制繞組上的電壓來控制SPIM的轉速。在這種方式中，SPIM的轉速由控制器電壓的幅度和頻率控制。雖然本技術領域的熟練人員可以提出種種改進和變化，本發明人認為在這裡批准的專利內都可以實現適當地落入了對本技術有貢獻的範圍內的所有的變化和改進。而且，本發明可應用於利用優化、可變轉速和/或反轉的所有的產品，節省能量，改善工作性能，或者增加不同的特徵。
權利要求
1.一種控制感應電動機的方法，該感應電動機適合於由交流電源供電，電動機包含直接連接到交流電源以向線路繞組提供交流電壓波形的線路繞組、控制繞組、連接在交流電源與控制繞組之間把控制電壓波形加到控制繞組上以控制控制繞組工作的控制器和直接連接在交流電源與線路繞組之間的受控制器控制的開關，其特徵在於，該方法包含通過控制對開關的激勵，選擇加到線路繞組上的交流線路電壓波形周期的數量和極性，以改變加到線路繞組上的交流電壓波形的基波分量，從而有效地降低電動機的工作轉速，同時保持電動機轉矩輸出。
2.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，還包含下列步驟在電動機的全部工作範圍內優化電動機轉矩/安培比。
3.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，還包括下列步驟在交流電壓波形與控制電壓波形之間保持預定的相位角，以使轉矩最大。
4.如權利要求3所述的方法，其特徵在於，保持預定相位角步驟包含下列步驟把控制電壓波形的相位角保持在相對於交流電壓波形約為90度。
5.如權利要求3所述的方法，其特徵在於，還包括下列步驟把預定控制電壓波形整形成未調製方波，進一步使轉矩最大。
6.如權利要求3所述的方法，其特徵在於，還包括下列步驟使控制電壓波形的幅度最大，以進一步使轉矩最大。
7.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，還包含把控制電壓波形加到控制繞組上，以反轉電動機。
8.如權利要求7所述的方法，其特徵在於，施加電壓的步驟包括在交流電壓波形與控制電壓波形之間保持預定的相位角，以進行反轉。
9.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，還包含控制控制電壓波形的頻率的步驟，以使其頻率與交流電壓波形的頻率不同，對電動機進行反轉。
10.如權利要求9所述的方法，其特徵在於，控制電壓波形頻率不同於交流電壓波形約為1赫茲。
11.一種感應電動機的控制器，感應電動機適合於由交流電源供電，該電動機包含直接連接到交流電源以向線路繞組提高交流電壓波形的線路繞組和連接到交流電源上的控制繞組，其特徵在於，控制器包含功率切換電路，連接到電動機的控制繞組上，並同時連接到交流電源，功率切換電路把控制電壓波形加到控制繞組上，使電動機的轉矩/安培比優化；控制電路，連接到功率切換電路上，並同時連接到交流電源上，控制電路把切換圖形信號加到功率切換電路上，以控制功率切換電路施加的控制電壓波形，使得控制電壓波形的頻率與交流電壓波形的頻率不同，使電動機反向旋轉。
12.如權利要求11所述的控制器，其特徵在於，控制電壓波形的頻率與交流電壓波形的頻率差小於60赫茲。
13.一種感應電動機的控制器，感應電動機適合於由交流電源供電，該電動機包含直接連接到交流電源以向線路繞組提高交流電壓波形的線路繞組和連接到交流電源上的控制繞組，其特徵在於，控制器包含功率切換電路，連接到電動機的控制繞組上，並同時連接到交流電源，功率切換電路把控制電壓波形加到控制繞組上，使電動機的轉矩/安培比優化；控制電路，連接到功率切換電路上，並同時連接到交流電源上，控制電路把切換圖形信號加到功率切換電路上，以控制功率切換電路施加的控制電壓波形；以及開關，與線路繞組和交流電源直接連接，受控制電路的控制，以斷開或閉合該開關，其中控制器控制該開關，以把所選的交流電壓波形的交流線路周期的數量和極性從交流電源加到線路繞組上，以有效地降低加到線路繞組上的交流電壓波形的頻率，降低電動機的轉速，而不會相應地減小電動機的轉矩。
14.如權利要求13所述的控制器，其特徵在於，控制電路斷開開關，以使電動機工作成僅用控制繞組工作的分相電動機。
全文摘要
本發明涉及一種單相感應電動機(SPIM)的電動機控制器，SPIM由兩個繞組驅動連接到交流線路上的線路繞組和由控制器驅動的控制繞組。對於低於同步速度(由交流線路頻率設置)的所有轉速，SPIM轉矩以及轉度和方向受控制器的電壓輸出控制。對於所希望的SPIM響應，控制器調整電壓相對於線路繞組的幅度、相位角以及頻率。控制器對不同的工作模式，當兩個繞組都在低於同步速度以下時，也可以有選擇地切換加到線路繞組上的功率。或者控制器可以在啟動後斷開與線路繞組的連接，調整控制器電壓的幅度和頻率，通過控制繞組以任何速度操作SPIM。
文檔編號H02P27/00GK1808888SQ20051013616
公開日2006年7月26日 申請日期1998年11月6日 優先權日1997年11月6日
發明者胡利奧·C·莫雷拉, 阿恩·M·尼斯特恩, 羅薩裡奧·錢奇米魯, 唐納德·R·范德摩倫, 羅納德·W·霍林 申請人:惠爾普爾公司