電動機驅動設備、包括其的空調及其控制方法與流程
2023-05-09 17:36:51 3
與本公開一致的裝置和方法涉及一種電動機驅動設備、包括其的空調及其控制方法，並且更特別地涉及一種其轉換效率在寬負載區域中通過改變取決於負載的電源轉換模式而得到改善的電動機驅動設備、包括其的空調及其控制方法。
背景技術：
電機(在下文中僅僅被稱為電動機)已經在各種工業領域中廣泛地用作電氣/電子設備的發電裝置，並且已經做出努力以實現環境友好型產品並降低作為每個製造商的競爭力的指標的功耗。
在現有技術中，用於驅動電動機的電動機驅動設備使用了升壓轉換器。
使用上述的根據現有技術的升壓轉換器的電動機驅動設備在整個負載區域中恆定地控制由升壓轉換器輸出的直流(dc)-鏈路(link)電壓，並且因此系統設計和控制簡單。然而，在低速部分中出現大的轉矩紋波和速度紋波，並且在高速部分中電動機的反電動勢(emf)大，使得當不應用弱場控制時預定速度或更大速度的控制是不可能的。
用於驅動根據現有技術的電動機的另一個電動機驅動設備使用了串聯型降壓-升壓轉換器。
使用降壓-升壓轉換器的電動機驅動設備可取決於電動機的旋轉速度而控制包括在降壓-升壓轉換器中的開關的開關操作以改變dc-鏈路電壓，並且控制變化的dc-鏈路電壓和逆變器的切換模式以控制電動機的旋轉速度。能夠逐步提高和逐步降低電壓的降壓-升壓轉換器可應用於需要寬負載範圍的dc-鏈路電壓可變逆變器系統。也就是說，在其中以低速驅動電動機的部分中，使用降壓-升壓轉換器的電動機驅動設備可逐步降低dc-鏈路電壓以改善電動機的驅動性能，而在其中電動機以高速旋轉的部分中，使用降壓-升壓轉換器的電動機驅動設備可將dc-鏈路電壓逐步提高到高於電動機的反電動勢的電壓，以控制電動機而不需要在弱場區域中使用附加的弱場操作算法。
同時，使用根據現有技術的降壓-升壓轉換器的電動機驅動設備使用了升壓控制和降壓-升壓同步控制作為由降壓-升壓轉換器轉換輸入電壓的兩個控制方式。如下確定作為兩個控制方式的升壓控制和降壓-升壓同步控制。在打算在等於或小於輸入到降壓-升壓轉換器的輸入電壓的最大邊界的範圍中改變dc-鏈路電壓的情況下使用降壓-升壓同步控制，並且在打算在等於或大於輸入電壓的最大邊界的範圍中改變dc-鏈路電壓的情況下使用升壓控制。
更詳細地，在升壓控制中，執行通過將逐步提高輸入電壓的開關維持在接通狀態並開關另一個開關而逐步提高輸入電壓的升壓控制。另外，取決於佔空比、使用同時切換兩個開關的脈衝寬度調製(pwm)控制信號來逐步降低輸入電壓。
當在其中以低速驅動電動機的低負載區域中逐步降低輸入到逆變器的dc-鏈路電壓時，逐步降低包括在逆變器中的開關的各個開關電壓，使得降低開關損耗，並且因此增加逆變器本身的逆變效率，但是在降壓-升壓同步控制方式的情況下，同時接通/切斷兩個開關，使得增加開關損耗。另外，由於輸入電流總是不連續的，所以功率因數和總諧波失真(thd)性能低。結果，在其中通過降壓-升壓轉換器逐步降低輸入電壓的輕負載區域中，可增加逆變器和電動機的效率，但是未改善整個電動機驅動設備的系統效率。
技術實現要素：
技術問題
本公開提供一種電動機驅動設備、包括其的空調及其控制方法，該電動機驅動設備的電源轉換效率在寬負載區域中通過取決於負載改變電源轉換模式而得到改善。
技術方案
根據本公開的一個方面，一種電動機驅動設備包括：整流器，將交流(ac)電源整流成直流(dc)電源以輸出輸入電壓；第一降壓-升壓轉換器，包括用於轉換輸入電壓的多個開關，並且具有逐步降低輸入電壓的降壓模式和逐步提高輸入電壓的升壓模式；逆變器，將從第一降壓-升壓轉換器變換的dc-鏈路電壓轉換成ac電壓，並將ac電壓傳送到電動機；以及控制器，接收與電動機的驅動有關的電動機信息，將取決於接收的電動機信息的期望的dc-鏈路電壓和輸入電壓的幅度彼此比較，並且執行控制以僅僅開關多個開關中的任何一個，使得以降壓模式或升壓模式操作第一降壓-升壓轉換器。
控制器可將取決於時間而變化的輸入電壓的瞬時值和期望的dc-鏈路電壓的幅度彼此比較，並且當輸入電壓的瞬時值大於期望的dc-鏈路電壓時可控制以降壓模式操作第一降壓-升壓轉換器，並且當輸入電壓的瞬時值小於期望的dc鏈路電壓時控制以升壓模式操作第一降壓-升壓轉換器。
當控制以降壓模式操作第一降壓-升壓轉換器時，控制器可執行控制以僅僅開關多個開關中的一個並且切斷多個開關中的其它開關。
電動機驅動設備可進一步包括與第一降壓-升壓轉換器並聯連接的第二降壓-升壓轉換器。
當取決於接收的電動機信息的期望的dc-鏈路電壓等於或大於預定的第一閾值時，控制器可控制以升壓模式操作第一降壓-升壓轉換器和第二降壓-升壓轉換器。
當取決於接收的電動機信息的期望的dc-鏈路電壓小於預定的第二閾值時，控制器可控制以降壓模式或升壓模式操作第一降壓-升壓轉換器和第二降壓-升壓轉換器中的任何一個，並且控制以在其中不執行轉換操作的空閒模式操作第一降壓-升壓轉換器和第二降壓-升壓轉換器中的另一個。
控制器可取決於從接收的電動機信息計算的負載值、以滯後方式控制第一降壓-升壓轉換器和第二降壓-升壓轉換器的操作。
控制器可取決於包括電動機的驅動速度的接收的電動機信息、使用查找表格來控制第一降壓-升壓轉換器以改變dc-鏈路電壓，其中該查找表格具有電動機的多個驅動速度和與多個驅動速度中的每一個對應的dc-鏈路電壓值。
第一降壓-升壓轉換器可包括：逐步降低輸入電壓的第一開關；以及逐步提高輸入電壓的第二開關，並且當以降壓模式操作第一降壓-升壓轉換器時，控制器可執行控制以將第二開關維持在切斷狀態中並開關第一開關。
電動機信息可包括輸入到第一降壓-升壓轉換器的輸入電流的電流量、驅動電動機所用的角速度、電動機的相位、由連接到電動機的發電機的旋轉生成的電流量中的至少一個。
根據本公開的另一個方面，一種用於電動機驅動設備的控制方法，該電動機驅動設備包括：將ac電源整流成dc電源以輸出輸入電壓的整流器，包括用於轉換輸入電壓的多個開關並具有逐步降低輸入電壓的降壓模式和逐步提高輸入電壓的升壓模式的第一降壓-升壓轉換器，以及將從第一降壓-升壓轉換器變換的dc-鏈路電壓轉換成ac電壓並將ac電壓傳送到電動機的逆變器，該控制方法包括：接收與電動機的驅動有關的電動機信息；以及將取決於接收的電動機信息的期望的dc-鏈路電壓和輸入電壓的幅度彼此比較，並且執行控制以僅僅開關多個開關中的任何一個，使得以降壓模式或升壓模式操作第一降壓-升壓轉換器。
在控制的執行中，可將取決於時間而變化的輸入電壓的瞬時值和期望的dc-鏈路電壓的幅度彼此比較，當輸入電壓的瞬時值大於期望的dc-鏈路電壓時，可控制以降壓模式操作第一降壓-升壓轉換器，而當輸入電壓的瞬時值小於期望的dc鏈路電壓時，可控制以升壓模式操作第一降壓-升壓轉換器。
在控制的執行中，當控制以降壓模式操作第一降壓-升壓轉換器時，可執行控制以僅僅開關多個開關中的一個並且切斷多個開關中的其它開關。
電動機驅動設備可進一步包括並聯連接到第一降壓-升壓轉換器的第二降壓-升壓轉換器。
在執行控制時，當取決於接收的電動機信息的期望的dc-鏈路電壓等於或大於預定的第一閾值和第二閾值時，可控制以升壓模式操作第一降壓-升壓轉換器和第二降壓-升壓轉換器。
在控制的執行中，當取決於接收的電動機信息的期望的dc-鏈路電壓小於預定的第二閾值時，可控制以降壓模式或升壓模式操作第一降壓-升壓轉換器和第二降壓-升壓轉換器中的任何一個，並且可控制以其中不執行轉換操作的空閒模式操作第一降壓-升壓轉換器和第二降壓-升壓轉換器中的另一個。
在控制的執行中，可取決於從接收的電動機信息計算的負載值、以滯後方式控制第一降壓-升壓轉換器和第二降壓-升壓轉換器的操作。
可取決於包括電動機的驅動速度的接收的電動機信息、使用查找表格來控制第一降壓-升壓轉換器，其中該查找表格具有電動機的多個驅動速度和與多個驅動速度中的每一個對應的dc-鏈路電壓值以改變dc-鏈路電壓。
第一降壓-升壓轉換器可包括：逐步降低輸入電壓的第一開關；以及逐步提高輸入電壓的第二開關，並且在控制的執行中，當以降壓模式操作第一降壓-升壓轉換器時，可執行控制以將第二開關維持在切斷狀態中並開關第一開關。
根據本公開再一方面，一種包含壓縮和排出吸入的製冷劑的壓縮機的空調包括：將ac電壓整流成dc電壓的整流器；平滑經整流的dc電壓的平滑器(smoother)；具有逐步降低平滑的輸入電壓的降壓模式和逐步提高平滑的輸入電壓的升壓模式的降壓-升壓轉換器；將從降壓-升壓轉換器變換的dc-鏈路電壓轉換成ac電壓並將ac電壓傳送到電動機的逆變器；以及控制器，取決於室內溫度與由用戶輸入的期望的溫度之間的溫度差來改變電動機的驅動速度，接收與電動機的驅動有關的電動機信息，並且取決於接收的電動機信息而控制以降壓模式和升壓模式中的任何一個操作降壓-升壓轉換器。
附圖說明
圖1是圖示根據本公開的示範性實施例的包括電動機驅動設備的空調的配置的框圖。
圖2是圖示根據本公開的示範性實施例的電動機驅動設備的配置的框圖。
圖3是根據本公開的示範性實施例的電動機驅動設備的電路圖。
圖4是用於描述用於改變圖3的直流(dc)-鏈路電壓的控制的圖。
圖5和圖6是用於描述逆變器的效率的圖。
圖7是用於描述電動機的效率的圖。
圖8是圖示用於控制圖6的電動機驅動設備的控制信號以及輸入/輸出信號的圖。
圖9是根據本公開的示範性實施例的電動機驅動設備的控制框圖。
圖10是圖示根據本公開的示範性實施例的用於電動機驅動設備的控制方法的流程圖。
圖11是圖示根據本公開的另一個示範性實施例的電動機驅動設備的配置的框圖。
圖12是根據本公開的另一個示範性實施例的電動機驅動設備的電路圖。
圖13是用於描述根據本公開的示範性實施例的用於控制電動機驅動設備的控制信號的階段的數量的圖。
圖14是圖示根據本公開的示範性實施例的用於確定用於控制電動機驅動設備的控制信號的階段的數量的方法的流程圖。
圖15是圖示根據本公開的另一個示範性實施例的用於電動機驅動設備的控制方法的流程圖。
圖16是用於描述根據本公開的示範性實施例的用於電動機驅動設備的控制方法的圖。
圖17是用於描述本公開的效果的圖。
具體實施方式
在下文中，將參照附圖更詳細地描述本公開的示範性實施例。
圖1是圖示根據本公開的示範性實施例的包括電動機驅動設備的空調的配置的框圖。
參考圖1，空調90包括輸入濾波器2、整流器3、平滑器4、電動機驅動設備50、壓縮機11、室內熱交換器12、室內風扇驅動器13、用戶輸入接收器9和室內溫度傳感器10。另外，電動機驅動設備50包括功率因數校正(pfc)單元5、逆變器6和控制器8。此外，壓縮機11包括電動機7。
空調90從外部源中的交流(ac)電源1接收電源輸入。ac電源可以是供應給家庭的商用ac信號。
輸入濾波器2消除包括在從外部源輸入的ac電源中的噪聲或者保護內部電路。輸入濾波器2可以是包括電感器和電容器的電路。
整流器3將輸入的ac信號整流成直流(dc)信號。整流器3可以是半波或全波整流器電路，並且可包括多個開關或二極體。
平滑器4平滑經整流的ac信號。詳細地說，平滑器4可由電容器組成，並且可將電壓中的變化量延遲一段時間。
壓縮機11壓縮製冷劑。詳細地說，壓縮機11可將對應於室內溫度的高溫低壓製冷劑壓縮成高溫高壓製冷劑，並且取決於空調的製冷劑循環而將高溫高壓製冷劑傳送到外部。
包括在壓縮機11中的電動機7將電能轉換成動能。詳細地說，電動機7可使用旋轉電源來壓縮輸入到壓縮機的製冷劑。
室內熱交換器12吸收室內熱。詳細地說，室內熱交換器12吸收室內熱，使得低溫製冷劑可得到膨脹。
室內風扇驅動器13可允許室內空氣通過空氣通道穿過室內熱交換器。詳細地說，室內風扇驅動器13可驅動風扇以形成風，並且允許在室內空氣穿過室內熱交換器12的同時帶走室內空氣的熱。
用戶輸入接收器9接收操作空調90的用戶的命令。詳細地說，用戶輸入接收器9可以是用於接通電源的輸入、定時器輸入和期望的溫度控制輸入。另外，用戶輸入接收器9可包括物理按鈕，或者可接收使用紅外線從遙控器發送的命令信號。
室內溫度傳感器10感測室內溫度。
電動機驅動設備50執行用於驅動電動機的電源轉換。下面將參照圖2提供詳細描述。
在根據如上所述的本公開的示範性實施例的空調中，取決於根據環境而變化的室內溫度與由用戶輸入的期望溫度之間的差所需的壓縮機的電動機的負載量可根據時間和用戶偏好而變化，並且其中空調被驅動長時間段以維持室內溫度的情況頻繁發生，並且因而，用於在寬負載範圍中驅動壓縮機的電動機的電源轉換效率可得到改善。
圖2是圖示根據本公開的示範性實施例的電動機驅動設備的配置的框圖。
參考圖2，根據本公開的示範性實施例的電動機驅動設備200包括整流器210、pfc單元220、逆變器230和控制器240。另外，pfc單元220包括第一降壓-升壓轉換器221。
整流器210將ac電壓整流成dc電壓。詳細地說，整流器210可將以預定周期切換其方向的ac信號的電壓整流成一個方向上的dc電壓。這裡，整流器210可以是半波或全波整流器電路。
這裡，從整流器210輸出的經整流的電壓可允許取決於時間而變化的待平滑的紋波信號，同時穿過平滑器(未圖示)。
pfc單元220轉換輸入的dc電壓。詳細地說，pfc單元220可接收從整流器210輸入的經整流的dc電壓，並通過轉換操作轉換輸入的dc電壓的幅度。此外，pfc單元220可控制從異相狀態到同相狀態的輸入電壓和輸入電流，以減少由無功功率導致的損耗。也就是說，pfc單元220可通過有功功率因數校正控制來改善電動機驅動設備200的功率因數。
pfc單元220可包括第一降壓-升壓轉換器221。詳細地說，pfc單元220可包括具有逐步降低dc輸入電壓的降壓模式和逐步提高dc輸入電壓的升壓模式的第一降壓-升壓轉換器221。
雖然描述了根據圖2的示範性實施例的其中直接連接型第一降壓-升壓轉換器221包括在pfc單元220中的情況，但是在實現pfc單元220時能夠通過控制電壓和電流的相位來改變電壓並改善功率因數的電壓轉換器的另一個拓撲可被包括在pfc單元220中。
第一降壓-升壓轉換器221可包括多個開關。另外，包括在降壓-升壓轉換器221中的多個開關可通過控制器240的控制信號執行接通/切斷操作。
逆變器230可將dc-鏈路電壓轉換成ac電壓。詳細地說，逆變器230可通過開關多個開關的操作來將通過包括在pfc單元220中的第一降壓-升壓轉換器221的開關操作變化的dc-鏈路電壓轉換成用於驅動電動機的ac信號。
逆變器230可從控制器240接收用於開關包括在逆變器230中的多個開關的控制信號，以從接收的dc電壓生成具有期望的幅度和頻率的ac電壓。
通用電壓型逆變器電路或電流型逆變器電路可用作逆變器230。
控制器240控制電動機驅動設備200的各個組件。詳細地說，控制器240可接收與電動機7的驅動有關的電動機信息，並且取決於接收的電動機信息而控制pfc單元220。更詳細地，控制器230可執行控制，以改變由pfc單元220輸出的dc-鏈路電壓，以取決於接收的電動機信息而輸出期望的dc-鏈路電壓。在這種情況下，dc-鏈路電壓可由控制器240的控制信號改變，以用於控制包括在pfc單元200中的第一降壓-升壓轉換器221的操作模式。
這裡，期望的dc-鏈路電壓指示用於驅動電動機所需的dc-鏈路電壓。例如，在空調設備中，在其中需要快速冷卻的情況下，大負載對電動機起作用，並且期望的dc-鏈路電壓指示輸入到逆變器230的dc-鏈路電壓，如將負責大負載的電動機7的功率源所需的。
控制器240可取決於從整流器210輸出的輸入電壓的幅度而控制第一降壓-升壓轉換器221的操作模式。詳細地說，控制器240可控制第一降壓-升壓轉換器221的操作模式，使得pfc單元220取決於電動機驅動電壓而輸出對應於期望的dc-鏈路電壓的dc-鏈路電壓。例如，控制器240可將取決於時間而變化的輸入電壓的瞬時值與期望的dc-鏈路電壓比較，並且當輸入電壓的瞬時值大於期望的dc-鏈路電壓時控制第一降壓-升壓轉換器221以降壓模式操作，而當輸入電壓的瞬時值小於期望的dc-鏈路電壓時控制第一降壓-升壓轉換器221以升壓模式操作。
控制器240可生成用於接通/切斷第一降壓-升壓轉換器221的多個開關的控制信號。這裡，控制器240可控制多個第一降壓-升壓轉換器221中的每一個以被以降壓模式、升壓模式和空閒模式中的任何一個操作。詳細地說，控制器240可生成用於開關包括在第一降壓-升壓轉換器221中的多個開關中的任何一個以逐步降低輸入電壓的脈寬調製(pwm)信號。另外，控制器240可生成用於開關包括在第一降壓-升壓轉換器221中的多個開關中的任何一個以逐步提高輸入電壓的pwm信號。另外，控制器240可改變pwm信號的佔空比，以用於控制包括在第一降壓-升壓轉換器221中的開關，這取決於從輸入電壓逐步提高或逐步降低的電壓的幅度。
更詳細地，控制器240可執行控制以僅僅開關第一降壓-升壓轉換器221的多個開關中的一個並且切斷第一降壓-升壓轉換器221的多個開關中的其它開關，以控制第一降壓-升壓轉換器221以被以降壓模式操作。
另外，控制器240可執行控制以僅僅開關第一降壓-升壓轉換器221的多個開關中的與以降壓模式操作時接通的開關不同的另一個開關，並且接通降壓-升壓轉換器22的多個開關中的其它開關，以控制第一降壓-升壓轉換器221以被以升壓模式操作。
控制器240可取決於包括電動機7的驅動速度的接收的電動機信息、使用查找表格來控制第一降壓-升壓轉換器221以改變dc-鏈路電壓，該查找表格具有電動機7的多個驅動速度和與多個驅動速度中的每一個對應的dc-鏈路電壓值。也就是說，控制器240可使用下述表格來改變dc-鏈路電壓，其中，在該表格中，可取決於電動機7的驅動速度來映射可以最佳效率驅動電動機7所處的dc-鏈路電壓。
這裡，由控制器240接收的電動機信息可包括輸入到多個第一降壓-升壓轉換器221的輸入電流的電流量、驅動電動機7所用的角速度、電動機的相位以及由連接到電動機7的發電機的旋轉生成的電流量中的至少一個。例如，在電動機7外部分離地提供的並且具有預定頻率的光電傳感器可感測電動機的旋轉速度並且向控制器240傳送關於電動機的旋轉速度的信息。可用作能夠確定電動機的速度的元件的其它各種種類的信息可包括在電動機信息中。
在上述的根據本公開的示範性實施例的電動機驅動設備中，取決於負載量而改變逆變器的dc-鏈路電壓，以改善逆變器的效率，並且取決於負載和輸入電壓而控制多個降壓-升壓轉換器中的每一個的操作模式，從而使得可能在整個負載範圍中改善電動機驅動設備的整體效率。
圖3是根據本公開的示範性實施例的電動機驅動設備的電路圖。
如圖3所示，電動機驅動設備200的電路包括ac電源1、輸入濾波器2、整流器210、平滑器4、降壓-升壓轉換器221、逆變器230、電動機7和控制器240。
ac電源1輸出ac電壓。詳細地說，ac電源1可輸出220vrms和60hz的商用ac電源。
ac電源1可將ac信號的電壓或電流輸入到輸入濾波器2，並且輸入濾波器2可減輕可能在連接到ac電源1時生成的輸入的ac信號的噪聲或強峰值功率以保護電動機驅動設備200的元件。詳細地說，輸入濾波器2可被設計成消除噪聲並且防止內部電路當ac電源1連接到輸入濾波器2時被生成的脈衝信號損壞。輸入濾波器2可包括彼此串聯連接的電感器或彼此並聯連接的電容器。
整流器210可整流ac信號以將ac信號轉換成dc信號。詳細地說，整流器可以是包括四個二極體d1、d2、d3和d4的全波整流器電路。這裡，ac信號可被輸入到各自連接在彼此串聯連接的兩對二極體d1和d2以及d3和d4之間的節點。另外，彼此串聯連接的兩對二極體可彼此並聯連接，並將經整流的信號輸出到其兩個遠端。
平滑器4可平滑在一個方向上整流的dc信號，並且由並聯連接的第一電容器c1組成。雖然根據本公開的平滑器4由並聯連接的第一電容器組成，但是平滑器4還可包括串聯或並聯連接的一個或多個電容器和電感器元件。
降壓-升壓轉換器221可通過兩個開關s1和s2的開關操作來逐步提高或逐步降低輸入的dc電壓。詳細地說，在其中開關第一開關s1並且切斷第二開關s2的情況下，可以以逐步降低dc電壓的降壓模式操作降壓-升壓轉換器221，並且在其中開關第二開關s2並且接通第一開關s1的情況下，可以以逐步提高dc電壓的升壓模式操作降壓-升壓轉換器221。降壓-升壓轉換器221可輸出從輸入到第二電容器c2的dc電壓逐步提高或逐步降低的dc-鏈路電壓，其中該第二電容器c2與逆變器230的輸入端子並聯連接。
第一降壓-升壓轉換器221可包括：與輸入到轉換器的輸入電源串聯連接的第一開關s1、第一電感器l1和第六二極體d6，具有連接到在第一開關與第一電感器之間的連接節點的陽極的第五二極體，以及連接到將第一電感器和第六二極體彼此連接的節點的第二開關。
雖然圖示其中包括在降壓-升壓轉換器221中的多個開關s1和s2是金屬氧化物矽場效應電晶體(mosfet)功率半導體開關的情況，但是它們可以是結型場效應電晶體(jfet)、絕緣柵雙極模式電晶體(igbt)和雙極結型電晶體(bjt)。
逆變器230可將dc-鏈路電壓轉換成ac電壓，並將ac電壓傳送到電動機7。詳細地說，逆變器230可以是包括六個開關s3、s4、s5、s6、s7和s8的用於將dc信號轉換成ac信號的逆變器電路。
詳細地說，逆變器230可以是其中各自具有彼此串聯連接的兩個開關的三個開關級與dc-鏈路電壓級並聯連接的電路。另外，將開關級的每一個中的兩個開關彼此串聯連接的節點可連接到電動機以將用於電動機的三相驅動的電力信號傳送到電動機。
逆變器230可以是：通過與其並聯連接的第二電容器c2的dc-鏈路電壓執行逆變的電壓型逆變器電路，或者通過從與其串聯連接的電感器輸入的dc電感器電流執行逆變的電流型逆變器電路。雖然6開關逆變器電路用作圖3的示範性實施例中的逆變器230，但是逆變器230還可包括四個開關。
在圖3中，作為電壓型逆變器的逆變器230接收從第二電容器c2輸入的dc-鏈路電壓，並將dc-鏈路電壓逆變成用於驅動電動機的ac信號。然而，逆變器230還可以是包括彼此串聯連接的六個電感器和四個晶閘管開關的電流型逆變器。
控制器240可接收用於控制降壓-升壓轉換器221和逆變器230的各種種類的信息並且改變對應於各種種類的信息的dc-鏈路電壓和電動機驅動。
詳細地說，控制器240可接收輸入到降壓-升壓轉換器221的輸入電壓vin和輸入電流iin以及由降壓-升壓轉換器221輸出的dc-鏈路電壓的模擬信息作為數字信息。另外，控制器240可接收指示施加到電動機7的電流和電動機7的速度的模擬信息作為數位訊號信息。如上所述的由控制器240接收的信息可以是從包括在電動機驅動電路200外部的各種傳感器感測的信息。
控制器240可生成用於控制降壓-升壓轉換器221的兩個開關s1和s2的兩個pwm信號pwm_s1和pwm_s2。另外，控制器240可生成用於控制逆變器的六個開關s3、s4、s5、s6、s7和s8的六個pwm信號pwm_3、pwm_4、pwm_5、pwm_6、pwm_7和pwm_8。
詳細地說，控制器240可基於輸入電流、電動機7的速度以及dc-鏈路電壓計算可以以最佳效率驅動電動機所處的dc-鏈路電壓值。另外，控制器240可控制用於控制第一降壓-升壓轉換器221的開關s1和s2的pwm信號的佔空比，或者是接通還是切斷開關s1和s2，以將dc-鏈路電壓變成計算的dc-鏈路電壓。此外，控制器240可控制逆變器230的開關s3、s4、s5、s6、s7和s8的佔空比，以恆定地維持電動機7的旋轉速度。
此外，控制器240可執行控制以僅僅開關包括在第一降壓-升壓轉換器221中的升壓開關s1和降壓開關s2中的任何一個，以將dc-鏈路電壓變成計算的dc-鏈路電壓。
在根據如上所述的本公開的示範性實施例的電動機驅動設備中，逆變器的dc-鏈路電壓取決於負載量而變化，以改善逆變器的效率，並且在降壓-升壓轉換器的逐步提高或逐步降低操作時切換的開關的數量受到限制，從而使得可能改善電動機驅動設備的效率。
圖4是用於描述用於改變dc-鏈路電壓的控制的圖。
參考圖4，圖示了當電動機的速度相對於時間上升到最大速度時，可取決於電動機的速度而以最佳效率驅動逆變器所處的輸入電壓的峰值和dc-鏈路電壓值。
dc-鏈路電壓可從最小值min變化到最大值max。另外，其中取決於電動機的速度而改變dc-鏈路電壓的時間段可被劃分為模式i部分、模式ii部分和模式iii部分，其中在模式i部分中維持能夠將電動機的速度維持為最低速度的dc-鏈路電壓min，在模式ii部分中取決於電動機的速度的上升而增加dc-鏈路電壓，在模式iii部分中維持能夠維持電動機的最大速度的dc-鏈路電壓max。
這裡，當dc-鏈路電壓和輸入電壓的峰值與彼此比較時，時間部分可被劃分成：其中dc-鏈路電壓小於輸入電壓的峰值的逐步降低區域和其中dc-鏈路電壓大於輸入電壓的峰值的逐步提高區域。
其中降壓-升壓轉換器逐步降低輸入電壓的時間和其中降壓-升壓轉換器逐步提高輸入電壓的時間可通過如上所述地將取決於電動機的速度的dc-鏈路電壓和輸入電壓的峰值與彼此比較來區分。
圖5和圖6是用於描述逆變器的效率的圖。
參考圖5和圖6，一起圖示在其中電動機的轉矩(torque)為2nm和4mm的情況下，在不同的dc-鏈路電壓條件下取決於電動機的速度的逆變器的效率。
詳細地說，電動機的速度由每分鐘轉數(rpm)表示，並且逆變器的效率由通過逆變器逆變為ac信號的輸出功率與輸入到變頻器的功率的百分比(％)表示。
如圖5中所圖示，可確認當電動機的轉矩為2nm時，在其中向逆變器輸入270v、300v、330v、380v、400v的dc-鏈路電壓的情況下，dc-鏈路電壓的電壓越低，在電動機的整個速度範圍中變頻器的效率越高。
另外，如圖6中所圖示，可確認當電動機的轉矩為4nm時，在其中向逆變器輸入270v、300v、330v和380v的dc-鏈路電壓的情況下，dc-鏈路電壓的電壓越低，在其中電動機的速度為低的輕負載區域中，逆變器的效率越高。
如上所述的結果的原因在於：由於在逆變器的開關中流動的電流在其中以相同速度驅動電動機的負載條件下彼此相同，隨著dc-鏈路電壓變低，開關損耗變低，使得在輕負載區域中逆變器的效率增加。
圖7是用於描述電動機的效率的圖。
參考圖7，一起圖示在不同dc-鏈路電壓條件下取決於電動機的速度的電動機的效率。
詳細地說，電動機的速度由每分鐘轉數(rpm)表示，並且電動機的效率由通過電動機輸出的功率與輸入到逆變器的功率的百分比(％)表示。另外，270v、300v和360v用作dc-鏈路電壓的幅度。
如圖7中所圖示，還在電動機的驅動效率中，可確認由於電動機具有相同的銅損，但是在相同負載條件下具有與dc-鏈路電壓成比例增加的鐵心損耗，所以dc-鏈路電壓的電壓越低，在其中電動機的速度低的輕負載區域中，電動機的效率越高。
圖8是圖示用於控制圖2的電動機驅動設備的控制信號以及輸入/輸出信號的圖。
參考圖8，一起圖示以曲線形式變化的輸入電壓以及dc-鏈路電壓的圖，在該曲線形式中，ac電壓被整流成dc電壓，並且相對於時間逐漸上升並且然後下降，並且在其中兩個圖彼此相交的時間點將控制方式變成升壓控制和降壓控制以作為兩個電壓值之間的比較結果的控制器的控制信號被圖示為在電壓的圖之下的時序圖。
在其中輸入電壓的峰值大於dc-鏈路電壓的情況下，變化的輸入電壓和期望的dc-鏈路電壓在兩個時間點彼此相交達半個周期的時間。
在其中輸入電壓低於dc-鏈路電壓的時間部分中，控制器可在開關s1和s2中生成如時序圖中圖示的pwm信號，使得通過應用升壓控制而以升壓模式操作降壓-升壓轉換器。
相反，在其中輸入電壓大於dc-鏈路電壓的時間部分中，控制器可在開關s1和s2中生成如時序圖中圖示的pwm信號，使得通過應用降壓控制而以降壓模式操作降壓-升壓轉換器。
在這種情況下，在允許降壓-升壓轉換器輸出從輸入電壓逐步提高的dc-鏈路電壓的升壓控制時，控制器可生成pwm控制信號以在其中接通開關s1的狀態中僅僅開關開關s2，而在允許降壓-升壓轉換器輸出從輸入電壓逐步降低的dc-鏈路電壓時，生成pwm控制信號以在其中切斷開關s2的狀態中僅僅開關開關s1。
在其中輸入電壓的峰值小於dc-鏈路電壓的情況下，需要逐步提高半周期的變化的整個輸入電壓，並且因此控制器在整個時間部分中控制降壓-升壓轉換器以被以升壓模式操作。
上述的通過根據本公開示範性實施例的控制方式的dc-鏈路電壓和輸入電壓/電流的圖被圖示在下部，並且可確認dc-鏈路電壓和輸入電壓/電流的波形不同於通過根據其中降壓-升壓轉換器的兩個開關被同時開關的現有技術的降壓-升壓同步控制方式的dc-鏈路電壓和輸入電壓/電流的波形。在描述本公開時，將dc-鏈路電壓和輸入電壓的幅度與彼此比較並且應用降壓控制和升壓控制中的一個以改變dc-鏈路電壓的幅度的方式被稱為降壓+升壓控制以與根據現有技術的降壓-升壓同步控制方式區分開。
在如上所述的根據本公開的示範性實施例的降壓+升壓控制方式中，僅僅開關包括在降壓-升壓轉換器中的多個開關中的一些，並且因此可降低現有技術中在輕負載區域中當降壓-升壓轉換器的所有開關被同時開關以將輸入電壓逐步降低到dc-鏈路電壓時生成的轉換器的切換損耗。
圖9是根據本公開的第一示範性實施例的電動機驅動設備的控制框圖。
參考圖9，當基於虛線將控制框圖劃分為左邊和右邊時，左邊是指示用於計算將變化的目標dc-鏈路電壓差並且使得輸入電壓vin和輸入電流iin同相以增加功率因數的pfc控制的塊。另外，右邊是用於通過輸入電壓和dc-鏈路電壓之間的比較結果來確定用於控制包括在降壓-升壓轉換器中的兩個開關s1和s2的控制信號pwm_s1和pwm_s2的控制塊。
基於接收的電動機信息(905)計算本控制塊將遵循的dc-鏈路電壓與沿著反饋路徑輸入的當前dc-鏈路電壓之間的誤差。誤差值通過pi控制塊910和低通濾波器915，並且然後乘以輸入電壓與輸入電壓的峰值的比(925)，並且計算輸入電流的誤差(930)。
在右控制塊的上端，輸入電流的誤差穿過pi控制塊935以遵循目標電流和相位，限幅器940限制信號於預定的上限和下限的範圍中以防止在瞬時響應時發生信號的快速上升或下降的瞬時問題，並且對結果信號和結果執行邏輯or運算955，從而確定用於控制第一開關的pwm信號，所述結果信號具有通過輸入dc信號與具有三角波形的載波信號carr的幅度之間的比較945計算的佔空比，所述結果是通過dc-鏈路電壓與輸入電壓之間的比較950獲得的。
在右控制塊的下端，輸入電流的誤差穿過pi控制塊960，並且對結果值和結果執行邏輯and運算980，從而確定用於控制第二開關的pwm信號，其中所述結果值是通過在預定的上限和下限的範圍965中輸入信號與三角波載波信號carr之間的比較970獲得的，所述結果是通過dc-鏈路電壓與輸入電壓之間的比較975獲得的。
圖10是圖示根據本公開的示範性實施例的電動機驅動設備的控制方法的流程圖。
參考圖10，在用於電動機驅動設備的控制方法中，首先接收電動機信息(s1010)。詳細地說，接收的電動機信息可以是關於電動機的驅動速度、在電動機中流動的電流量等等的信息。這裡，感測的電動機的驅動速度可用作確定電動機驅動設備的負載的參數。另外，電動機信息可以是從關於感測的電動機的驅動速度的模擬信息轉換的數字信息。另外，電動機信息可包括輸入到降壓-升壓轉換器的輸入電流的電流量、驅動電動機所用的角速度、電動機的相位、通過連接到電動機的發電機的旋轉生成的電流量中的至少一個。
另外，執行控制以僅僅開關降壓-升壓轉換器的多個開關中的任何一個(s1020)。
在這種情況下，在控制的執行(s1020)中，當輸入到降壓-升壓轉換器的輸入電壓大於對應於接收的電動機信息的期望的dc-鏈路電壓時，降壓-升壓轉換器可被控制為被以降壓模式操作。
另外，在控制的執行(s1020)中，當輸入到降壓-升壓轉換器的輸入電壓小於對應於接收的電動機信息的dc-鏈路電壓時，降壓-升壓轉換器可被控制為被以升壓模式操作。
在上述的根據本公開的示範性實施例的用於電動機驅動設備的控制方法中，取決於負載量而改變逆變器的dc-鏈路電壓，以改善逆變器的效率，並且取決於負載和輸入電壓而控制多個降壓-升壓轉換器中的每一個的操作模式，從而使得可能在整個負載範圍中改善電動機驅動設備的整體效率。
上述的用於電動機驅動設備的控制方法可用在控制空調中的壓縮機的電動機的電動機驅動設備50中，該空調包括使用圖1中的電動機壓縮和排出吸入的製冷劑的壓縮機。另外，上述的用於電動機驅動設備的方法可用在圖2的電動機驅動設備中。
上述的根據示範性實施例的用於電動機驅動設備的控制方法也可由存儲在各種類型的記錄介質中並由中央處理單元(cpu)執行的程序代碼等等來實現。
詳細地說，上述的用於執行用於電動機驅動設備的控制方法的程序代碼可存儲在可由終端讀取的各種類型的記錄介質中，諸如隨機存取存儲器(ram)、閃速存儲器、只讀存儲器(rom)、可擦除可編程rom(eprom)、電可擦除可編程rom(eeprom)、寄存器、硬碟、可移動盤、存儲卡、通用串行總線(usb)存儲器、壓縮盤(cd)rom等等。
圖11是圖示根據本公開的另一個示範性實施例的電動機驅動設備的配置的框圖。
參考圖11，電動機驅動設備200'包括整流器210、pfc單元220'、逆變器230和控制器240'。這裡，整流器210和逆變器230的操作和功能與圖2的整流器210和逆變器230的操作和功能相同，並且因此將省略其詳細描述。
pfc單元220'轉換輸入的dc電壓。詳細地說，pfc單元220'可接收從整流器210輸入的經整流的dc電壓，並且通過轉換操作來轉換輸入的dc電壓的幅度。此外，pfc單元220'可將輸入電壓和輸入電流從異相狀態控制到同相狀態，以減少由於無功功率的損耗。也就是說，pfc單元220'可通過有功功率因數校正控制來改善電動機驅動設備200'的功率因數。
pfc單元220'可包括多個降壓-升壓轉換器221和222。詳細地說，pfc單元220'可包括多個降壓-升壓轉換器221和222，多個降壓-升壓轉換器221和222的每一個具有逐步降低dc輸入電壓的降壓模式、逐步提高dc輸入電壓的升壓模式以及在其中不執行轉換操作的空閒模式。
雖然描述其中根據圖11的示範性實施例在pfc單元220'中包括第一降壓-升壓轉換器221和第二降壓-升壓轉換器222的情況，但是在實現時可在pfc單元220'中包括三個或更多個降壓-升壓轉換器。
這裡，第一降壓-升壓轉換器221和第二降壓-升壓轉換器222可彼此並聯連接。另外，各個降壓-升壓轉換器221和222可包括多個開關。另外，包括在各個降壓-升壓轉換器221和222中的多個開關可通過控制器240'的控制信號執行接通/切斷操作。
控制器240'控制電動機驅動設備200'的各個組件。詳細地說，控制器240'可接收與電動機7的驅動有關的電動機信息，並取決於接收的電動機信息而控制pfc單元220'。另外，控制器240'可取決於接收的電動機信息而改變dc-鏈路電壓。在這種情況下，可通過用於控制包括在pfc單元200中的降壓-升壓轉換器221和222的操作模式的控制器240'的控制信號來改變dc-鏈路電壓。
控制器240'可生成用於開關多個降壓-升壓轉換器221和222的多個開關的控制信號。這裡，控制器240'可控制多個降壓-升壓轉換器221和222中的每一個以被以降壓模式、升壓模式和空閒模式中的任何一個操作。詳細地說，控制器240'可生成用於開關包括在各個降壓-升壓轉換器221和222中的多個開關中的一些以逐步降低輸入電壓的pwm信號。另外，控制器240'可生成用於開關包括在各個降壓-升壓轉換器221和222中的多個開關中的一些以逐步提高輸入電壓的pwm信號。
控制器240'可為多個降壓-升壓轉換器221和222中的每一個生成具有不同相位的控制信號。這裡，控制器240'可以以通常的交錯的pwm控制方式控制多個降壓-升壓轉換器221和222。
控制器240'可執行控制，使得當輸入電壓大於對應於接收的電動機信息的期望的dc-鏈路電壓時，以降壓模式操作多個降壓-升壓轉換器221和222中的至少一個。另外，控制器240'可執行控制，使得當輸入電壓小於對應於接收的電動機信息的dc-鏈路電壓時，以升壓模式操作多個降壓-升壓轉換器221和222中的至少一個。
詳細地說，控制器240'可執行控制，使得當取決於接收的電動機信息的期望的dc-鏈路電壓小於預定的第二閾值時，以降壓模式或升壓模式操作多個降壓-升壓轉換器221和222中的僅僅一個，並且以空閒模式操作多個降壓-升壓轉換器221和222中的另一個。也就是說，控制器240'可執行控制，使得多個降壓-升壓轉換器221和222中的僅僅一些執行轉換操作。
另外，當取決於接收的電動機信息的期望的dc-鏈路電壓等於或大於預定的第一閾值時，控制器240'可控制第一降壓-升壓轉換器221和第二降壓-升壓轉換器222以被以升壓模式操作。
這裡，控制器240'可取決於從接收的電動機信息計算的負載值、以滯後方式控制多個降壓-升壓轉換器221和222。詳細地說，控制器240'可維持已經相對於對應於預定的上限和下限的範圍的負載值驅動的降壓-升壓轉換器，以防止系統的效率由於驅動降壓-升壓轉換器的數量的頻繁變化而降低。下面將參照圖14提供對此的詳細描述。
控制器240'可取決於包括電動機7的驅動速度的接收的電動機信息、使用查找表格來控制多個降壓-升壓轉換器221和222以改變dc-鏈路電壓，其中該查找表格具有電動機7的多個驅動速度以及與多個驅動速度中的每一個對應的dc-鏈路電壓值。也就是說，控制器240'可使用表格來改變dc-鏈路電壓，其中在該表格中取決於電動機7的驅動速度而映射可以以最佳效率驅動電動機7所處的dc-鏈路電壓。
這裡，由控制器240'接收的電動機信息可包括輸入到多個降壓-升壓轉換器221和222的輸入電流的電流量、驅動電動機7所用的角速度、電動機的相位以及由連接到電動機7的發電機的旋轉生成的電流量中的至少一個。例如，在電動機7的外部分離地提供的並且具有預定頻率的光電傳感器可感測電動機的旋轉速度，並向控制器240'傳送關於電動機的旋轉速度的信息。可用作能夠確定電動機的速度的元素的其它各種種類的信息可包括在電動機信息中。
在上述的根據本公開的示範性實施例的電動機驅動設備中，取決於負載量而改變逆變器的dc-鏈路電壓，以改善逆變器的效率，並且取決於負載和輸入電壓而控制多個降壓-升壓轉換器中的每一個的操作模式，從而使得可能在整個負載範圍中改善電動機驅動設備的整體效率。
圖12是根據本公開的另一個示範性實施例的電動機驅動設備的電路圖。
參考圖12，電動機驅動設備200'的電路包括ac電源1、輸入濾波器2、整流器210、平滑器4、第一降壓-升壓轉換器221、第二降壓-升壓轉換器222、逆變器230和電動機7。在圖12中，為了解釋的簡化，省略圖11的控制器240的圖示。另外，由於ac電源1、輸入濾波器2、整流器210、平滑器4、逆變器230和電動機7與作為圖3的電動機驅動設備200的電路圖的組件的ac電源1、輸入濾波器2、整流器210、平滑器4、逆變器230和電動機7相同，所以將省略所述的詳細功能和操作。
第一降壓-升壓轉換器221可包括：與輸入到轉換器的輸入電源串聯連接的第一開關s1、第一電感器l1和第六二極體d6，具有連接到第一開關與第一電感器之間的連接節點的陽極的第五二極體，以及連接到將第一電感器和第六二極體彼此連接的節點的第二開關。
第二降壓-升壓轉換器222具有與第一降壓-升壓轉換器221的電路配置相同的電路配置，並且接收電源的其輸入端子和輸出dc-鏈路電壓的其輸出端子可彼此並聯連接。
控制器240'可生成用於控制第一降壓-升壓轉換器221和第二降壓-升壓轉換器222的多個開關s1、s2、s3和s4的pwm信號pwm_s1、pwm_s2、pwm_s3和pwm_s4。
控制器240'可基於輸入電流iin、電動機7的速度和dc-鏈路電壓計算可以以最佳效率驅動電動機所處的期望的dc-鏈路電壓值。另外，控制器240'可控制用於控制第一降壓-升壓轉換器221的開關s1和s2以及第二降壓-升壓轉換器222的開關s3和s4的pwm信號的佔空比，或者是接通還是切斷開關s1至s4，以將dc-鏈路電壓vdc-link變成期望的dc-鏈路電壓。此外，控制器240'可控制逆變器230的開關s3、s4、s5、s6、s7和s8的佔空比以恆定地維持電動機7的旋轉速度。
控制器240'可取決於各個降壓-升壓轉換器221和222的操作模式來控制多個開關s1、s2、s3和s4。詳細地說，控制器240'可將取決於電動機信息所需的期望的dc-鏈路電壓和經整流或平滑的輸入電壓vin的幅度彼此比較，並且確定是否執行控制，使得第一降壓-升壓轉換器221和第二降壓-升壓轉換器222兩者都執行轉換，或者執行控制，使得僅僅第一降壓-升壓轉換器221和第二降壓-升壓轉換器222中任何一個執行轉換。另外，例如，當取決於接收的電動機信息的期望的dc-鏈路電壓等於或大於預定的第一閾值時，控制器240'可控制第一降壓-升壓轉換器221和第二降壓-升壓轉換器222兩者以被以升壓模式操作。
此外，例如，當取決於接收的電動機信息的期望的dc-鏈路電壓小於預定的第二閾值時，控制器240'可執行控制，使得僅僅第一降壓-升壓轉換器221和第二降壓-升壓轉換器222中的第一降壓-升壓轉換器221執行轉換操作，並且可切斷開關s3和s4，使得第二降壓-升壓轉換器222被以其中它不執行轉換操作的空閒模式操作。
這裡，可取決於輸入電壓vin的瞬時值、根據控制器240'的控制而以降壓模式或升壓模式操作執行轉換的第一降壓-升壓轉換器221。
在上述的根據本公開的示範性實施例的電動機驅動設備中，根據負載量而改變逆變器的dc-鏈路電壓，以改善逆變器的效率，並且取決於負載和輸入電壓來控制多個降壓-升壓轉換器的每一個的操作模式，從而使得可能在整個負載範圍中改善電動機驅動設備的整體效率。
另外，在電動機驅動設備中，輸出功率被分配到多個降壓-升壓轉換器，從而使得可能確保轉換器電路的穩定性和魯棒性。此外，當交錯用於控制多個降壓-升壓轉換器的控制信號時，可減少轉換的輸出電壓的紋波分量，並且可獲得高於切換頻率的輸出頻率，使得可減少輸入和輸出濾波器元件的尺寸。
圖13是用於描述根據本公開的另一個示範性實施例的用於控制電動機驅動設備的控制信號的階段的數量的圖。
參考圖13，一起圖示當僅僅使用一個降壓-升壓轉換器時的取決於負載的降壓-升壓轉換器的效率1310以及當使用兩個降壓-升壓轉換器時的取決於負載的降壓-升壓轉換器的效率1320。
參考該圖，在其中負載為低的輕負載區域中，使用兩個降壓-升壓轉換器轉換輸入電壓的效率1320低於使用一個降壓-升壓轉換器轉換輸入電壓的效率1310。
然而，在其中負載為高的重負載區域中，使用兩個降壓-升壓轉換器轉換輸入電壓的效率1320高於使用一個降壓-升壓轉換器轉換輸入電壓的效率1310。
基於在其中兩條曲線彼此相交的點處的負載值，在輕負載區域中將操作階段的數量確定為1，並且基於在其中兩條曲線彼此相交的點處的負載值，在重負載區域中將操作階段的數量確定為2。另外，可取決於確定的操作階段的數量來確定將執行轉換的降壓-升壓轉換器的數量，並且可執行控制，使得以空閒模式中操作另一個降壓-升壓轉換器。
可以以高電源轉換效率、通過如上所述的降壓-升壓轉換器的數量的確定來執行降壓-升壓轉換器的轉換操作。
圖14是圖示根據本公開的示範性實施例的用於確定用於控制電動機驅動設備的控制信號的階段的數量的方法的流程圖。
參考圖14，可確定電動機的速度的輸入電流iin可被感測為由控制器接收的電動機信息中的一個(s1410)。
感測的輸入電流iin穿過低通濾波器，使得計算輸入電流隨著時間的過去的平均值iin_avg(s1420)。
將輸入電流的平均值iin_avg與預定的上限hl和下限ll比較，使得可確定將執行兩個降壓-升壓轉換器的轉換操作的降壓-升壓轉換器的數量。
詳細地說，將輸入電流的平均值iin_avg與上限hl比較(s1430)，並且在其中輸入電流的平均值iin_avg大於上限hl(是)的情況下，將1代入到使兩個階段驅動有效的變量2_phase_drive中。另外，執行兩個階段操作控制，使得兩個降壓-升壓轉換器可執行轉換操作(s1480)。
在其中輸入電流的平均值iin_avg小於上限hl的情況下(1430：否)，將輸入電流的平均值iin_avg與下限ll比較(s1450)。
在其中輸入電流的平均值iin_avg大於或等於下限ll並且小於上限hl的情況下，決定是否執行兩個階段操作。是否執行兩個階段操作可通過變量2_phase_drive是否被有效為1來確定(s1460)。在其中2_phase_drive為1的情況下(s1460：是)，執行控制，使得連續執行現有的兩個階段操作(s1480)，並且在其中2_phase_drive不為1的情況下(s1460：是)，執行控制，使得連續執行現有的單個階段操作(s1490)。
在其中輸入電流的平均值iin_avg小於下限ll的情況下(s1450：否)，為了其中僅僅使用一個降壓-升壓轉換器的單個階段操作的目的，將0代入到變量2_phase_drive中，從而使變量2_phase_drive無效。另外，執行單個階段操作控制，使得一個降壓-升壓轉換器可執行轉換操作(s1490)。
如上所述地確定用於操作多個降壓-升壓轉換器的操作階段的數量，從而使得可能確定可以以最佳效率執行轉換的降壓-升壓轉換器的數量，並且使用利用輸入電流的平均值的滯後控制方式，從而使得可能防止由於降壓-升壓轉換器的數量的頻繁變化的電源轉換效率的降低。
圖15是圖示根據本公開的另一個示範性實施例的用於電動機驅動設備的控制方法的流程圖。
參考圖15，首先接收電動機信息(s1510)。可接收感測的電動機的驅動速度，作為將用作用於確定電動機驅動設備的負載的參數的電動機信息。另外，電動機信息可以是從關於感測的電動機的驅動速度的模擬信息轉換的數字信息。這裡，電動機信息可包括輸入到多個降壓-升壓轉換器的輸入電流的電流量、驅動電動機所用的角速度、電動機的相位、由連接到電動機的發電機的旋轉生成的電流量中的至少一個。
另外，確定多個降壓-升壓轉換器的操作模式(s1520)。詳細地說，可取決於接收的電動機信息而將多個降壓-升壓轉換器中的每一個確定為以被以取決於期望的dc-鏈路電壓的幅度的降壓模式、升壓模式和空閒模式中的任何一個操作。
例如，當輸入到多個降壓-升壓轉換器的輸入電壓大於取決於接收的電動機信息的期望的dc-鏈路電壓時，可執行控制以降壓模式操作多個降壓-升壓轉換器中的至少一個。
另外，當輸入到多個降壓-升壓轉換器的輸入電壓小於對應於接收的電動機信息的期望的dc-鏈路電壓時，可執行控制：以升壓模式操作多個降壓-升壓轉換器。這裡，當從接收的電動機信息計算的負載值等於或大於預定的第一閾值時，可執行控制：以升壓模式操作多個降壓-升壓轉換器中的兩個或更多個。也就是說，可基於從接收的電動機信息計算的負載量確定可提供最佳效率的降壓-升壓轉換器的數量。
同時，在控制過程中，當從接收的電動機信息計算的負載量小於預定的第二閾值時，可執行控制，使得僅僅以降壓模式或升壓模式操作多個降壓-升壓轉換器中的任何一個，並且以空閒模式中操作另一個降壓-升壓轉換器。這裡，第二閾值可以是與第一閾值相同或不同的值。
另外，在s1520中，可取決於從接收的電動機信息計算的負載值而以滯後方式確定將在多個降壓-升壓轉換器當中執行轉換的降壓-升壓轉換器。詳細地說，在其中負載值對應於預定的上限與下限之間的範圍的情況下，在多個降壓-升壓轉換器當中將執行轉換的降壓-升壓轉換器的數量不變化，但是被維持，從而使得可能防止由於執行轉換操作的降壓-升壓轉換器的數量的頻繁變化導致的附加損耗。
當確定多個降壓-升壓轉換器的操作模式時，可執行控制以僅僅開關執行包括在執行轉換的降壓-升壓轉換器中的多個開關中的任何一個(s1530)。
例如，在其中需要等於或大於預定的第一閾值的dc-鏈路電壓的情況下，可執行控制以僅僅開關一個開關，用於在其中接通多個開關的狀態中逐步提高電壓，使得以升壓模式操作多個降壓-升壓轉換器中的所有降壓-升壓轉換器。另外，在其中需要逐步提高電壓，但是不是多個降壓-升壓轉換器的所有降壓-升壓轉換器需要執行用於逐步提高電壓的轉換的情況下，可執行控制以僅僅開關任何一個開關，使得以升壓模式操作多個降壓-升壓轉換器中的僅僅一些。另外，在其中需要逐步降低的情況下，可執行控制以僅僅開關任何一個開關，用於在其中切斷多個開關的狀態中逐步降低電壓，使得以降壓模式操作多個降壓-升壓轉換器中的任何一個，用於逐步降低電壓。
在上述的根據本公開的示範性實施例的用於電動機驅動設備的控制方法中，取決於負載量而改變逆變器的dc-鏈路電壓以改善逆變器的效率，並且取決於負載和輸入電壓來控制多個降壓-升壓轉換器中的每一個的操作模式，從而使得可能在整個負載範圍中改善電動機驅動設備的整體效率。
上述的用於電動機驅動設備的控制方法可用在控制空調中的壓縮機的電動機的電動機驅動設備50中，該空調包括使用圖1中的電動機來壓縮和排出吸入的製冷劑的壓縮機。另外，上述的用於電動機驅動設備的方法可用在圖12的電動機驅動設備中。
上述的根據示範性實施例的用於電動機驅動設備的控制方法也可由存儲在各種類型的記錄介質中並由cpu執行的程序代碼等等來實現。
詳細地說，上述的用於執行用於電動機驅動設備的控制方法的程序代碼可存儲在可由終端讀取的各種類型的記錄介質中，諸如ram、閃速存儲器、rom、eprom、eeprom、寄存器、硬碟、可移動盤、存儲卡、usb存儲器、cdrom等等。
圖16是用於描述根據本公開的示範性實施例的電動機驅動設備的控制方法的圖。
參考圖16，一起圖示取決於在變化dc-鏈路電壓時的負載百分比的轉換器的效率1620和取決於在使用用於將dc-鏈路電壓逐步提高到380v的升壓控制時的負載百分比的轉換器的效率1610的曲線圖。
如圖16的圖中所圖示，可確認在改變dc-鏈路電壓時轉換器的效率一般較高，並且在輕負載區域中，可應用根據本公開的降壓+升壓控制方式1630以進一步改善效率。
另外，在預定的負載或更多中執行單個階段升壓控制1640，並且當進一步增加負載時執行兩個階段升壓控制1650，使得增加dc-鏈路電壓的逐步提高範圍而不需要在其中以高速旋轉電動機的重負載區域中應用諸如弱場控制之類的複雜控制方式，從而使得可能確保電動機的高速控制區域。
圖17是用於描述本公開的效果的圖。
參考圖17，一起圖示指示取決於在應用降壓-升壓同步控制時的負載的效率的圖1720以及指示取決於在應用降壓+升壓控制時的負載的效率的圖1710。
如圖17中所圖示，根據本公開的降壓+升壓控制可將效率改善得比現有的降壓-升壓同步控制方式的效率高3至4％，並且與現有的降壓-升壓同步控制方式相比，還可改善功率因數和總諧波失真(thd)性能。
雖然在上文中圖示和描述了本公開的示範性實施例，但是本公開不限於此，而是可由本公開所屬領域的技術人員不同地修改和變更，而不會脫離在權利要求中所要求保護的本公開的精神和範圍。這些修改和變更將落在本公開的範圍內。