用于控制电动机的方法和设备

摘要

一种用于控制电动机的系统，该系统包括控制器模块，该控制器模块包括控制器部分、调节器部分和积分器部分。调节器部分包括序列中的通信地联接的一组调节器模块。每个调节器模块被构造为：从控制器部分或序列中的紧接在前的调节器模块接收指示目标值或所选值的相应输入信号，确定相应可选值；选择相应可选值和由所接收的输入信号指示的值中的一个；并且将所选值作为输出信号提供给序列中的下一个调节器模块或积分器模块。积分器模块被构造为接收来自序列中的最后一个调节器模块的输出信号，基于所接收的信号计算最终需求值，并且提供指示最终需求值的输出信号。

权利要求

1.一种用于控制电动机的系统，其特征在于，所述系统包括：控制器模块，所述控制器模块包括控制部分、调节器部分和积分器部分，所述控制部分通信地联接到所述调节器部分，并且被构造为：(a)确定指示所述电动机的第一性能特性的期望值和所述第一性能特性的测量值之间的差的误差值；

(b)基于所述误差值确定所述电动机的第二性能特性的目标值，(c)将指示所述第二性能特性的所述目标值的第一需求信号提供给所述调节器部分；

所述调节器部分包括序列中的通信地联接的一组调节器模块，每个调节器模块被构造为接收相应输入信号并提供相应输出信号；

其中，所述序列中的第一调节器模块被构造为：a)接收所述第一需求信号作为所述相应输入信号；

b)基于预定性能标准确定相应可选值，所述相应可选值是所述第二性能特性的所述目标值的分量；

c)将所述相应可选值与所述第二性能特性的所述目标值进行比较；

d)基于预定选择标准选择所述相应可选值和所述第二性能特性的所述目标值中的一个；并且e)将指示所选值的所述相应输出信号提供给所述序列中的下一个调节器模块；

其中，所述序列中的每个后续调节器模块被构造为：a)接收来自所述序列中的紧接在前的调节器模块的所述相应输出信号作为所述相应输入信号，所述相应输出信号指示所述序列中的紧接在前的调节器模块的相应所选值；

b)基于相应预定性能标准确定相应可选值，所述相应可选值是所述第二性能特性的所述目标值的分量；

c)将所述相应可选值与由所接收的输入信号指示的值进行比较；

d)基于相应预定选择标准选择所述相应可选值和由相应接收的输入信号指示的值中的一个；并且e)将指示所述相应所选值的所述相应输出信号提供给所述序列中的下一个调节器模块和所述积分器部分中的一个；

所述积分器部分被构造为：

a)接收来自所述序列中的最后一个调节器模块的所述相应输出信号，并且b)基于由从所述序列中的最后一个调节器模块接收的信号指示的值计算最终需求值；

并且

c)提供指示所述最终需求值的积分器输出信号。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，其中，所述积分器部分将所述积分器输出信号提供给所述控制部分。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，其中，所述预定选择标准包括选择所述相应可选值和由所述相应输入信号指示的值中、具有较大数值和较小数值中的一个的一个值。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，其中，所述积分器部分进一步被构造为将所述最终需求值存储在存储器中。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，其中，所述一组调节器模块中的每个调节器模块包括相对于其他调节器模块的相对优先级，并且其中，所述调节器模块以它们各自的相对优先级的升序在所述序列中通信地联接。

6.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，其中，所述电动机控制部分被构造为基于所述最终需求值来控制所述电动机的速度。

7.一种控制电动机的方法，其特征在于，包括：测量所述电动机的第一性能特性以限定测量值；

确定指示所述电动机的所述第一性能特性的期望值与所述第一性能特性的所述测量值之间的差的误差值，基于所述误差值确定所述电动机的第二性能特性的目标值，将指示所述第二性能特性的所述目标值的第一需求信号提供给调节器部分，所述调节器部分包括序列中的通信地联接的一组调节器模块，每个调节器模块被构造为接收相应输入信号并提供相应输出信号；

用所述序列中的第一调节器执行以下步骤：

接收所述第一需求信号作为所述相应输入信号；

基于预定性能标准确定相应可选值，所述相应可选值是所述第二性能特性的所述目标值的分量；

将所述相应可选值与所述第二性能特性的所述目标值进行比较；

基于预定选择标准选择所述相应可选值和所述第二性能特性的所述目标值中的一个；

以及

将指示所选值的所述相应输出信号提供给所述序列中的下一个调节器模块；

用所述序列中的每个后续调节器模块执行以下步骤：接收来自所述序列中的紧接在前的调节器模块的所述相应输出信号作为所述相应输入信号，所述相应输出信号指示所述序列中的紧接在前的调节器模块的相应所选值；

基于相应预定性能标准计算相应可选值，所述相应可选值是所述第二性能特性的所述目标值的分量；

将所述相应可选值与由所接收的输入信号指示的值进行比较；

基于相应预定选择标准选择所述相应可选值和由相应接收的输入信号指示的值中的一个；以及将指示所述相应所选值的所述相应输出信号提供给所述序列中的下一个调节器模块和积分器模块中的一个；

用所述积分器模块执行以下步骤：

接收来自所述序列中的最后一个调节器模块的所述相应输出信号；

基于由从所述序列中的最后一个调节器模块接收的信号指示的值确定最终需求值；以及将指示所述最终需求值的积分器输出信号提供给电动机控制器模块；以及基于所述最终需求值控制所述电动机的操作。

8.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，其中，所述预定选择标准包括选择所述相应可选值和由所述相应输入信号指示的值中、具有较大数值和较小数值中的一个的一个值。

9.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，进一步包括将所述最终需求值存储在所述积分器模块的存储器中。

10.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，其中，所述一组调节器模块中的每个调节器模块包括相对于其他调节器模块的相对优先级，并且其中，所述调节器模块以它们各自的相对优先级的升序在所述序列中通信地联接。

说明书

用于控制电动机的方法和设备

[0001] 相关申请的交叉引用

[0002] 本申请要求2021年7月14日提交的美国非临时专利申请第17/375,234号的优先权和权益，其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

[0003] 本公开涉及一种用于控制电动机的控制装置和方法，并且更具体地，涉及控制逆变器驱动电动机的输出。

背景技术

[0004] 传统动力系统管理从动力源(诸如电动机和发电机)供应到电负载的动力。在飞行器的一个非限制性示例中，燃气涡轮发动机用于推进飞行器，并且通常提供机械动力，该机械动力最终为许多不同的附件(例如发电机、启动器/发电机、电动机、永磁交流发电机(PMA)、燃料泵和液压泵，例如，用于飞行器上的所需功能而非推进的设备)提供动力。例如，现代飞行器需要为航空电子设备、电动机和其他电气设备供电。与燃气涡轮发动机联接的发电机将发动机的机械动力转换为电能，电能通过配电系统的电联接节点分布在整个飞行器上。

[0005] 逆变器(有时称为可变频驱动器(VFD)或可调速驱动器)是将DC(直流电)转换为AC(交流电)的电子装置。传统逆变器越来越多地用于控制电动机和发电机的速度或扭矩输出。传统逆变器向电动机提供可调节输出信号，从而允许精确控制电动机的速度或扭矩。

附图说明

[0006] 在参考附图的说明书中阐述了针对本领域普通技术人员的本说明书的完整且有效的公开，包括其最佳模式，其中：

[0007] 图1示出了根据本文描述的各个方面的电动机控制系统的示意图；

[0008] 图2是根据本文描述的各个方面的调节器模块的示意图；

[0009] 图3是根据本文描述的各个方面的控制电动机的方法的流程图。

具体实施方式

[0010] 本公开的方面可以在任何环境、设备、系统或电路的方法中实施，而不管电路执行的功能如何。

[0011] 如本文所用，术语“组”或一“组”元件可以是任意数量的元件，包括仅一个元件。此外，虽然在本文中可以使用诸如“电压”、“电流”和“功率”的术语，但是对于本领域技术人员来说显而易见的是，在描述电路或电路操作的方面时这些术语可以相互关联。

[0012] 除非另有说明，否则连接参考(例如，附接、联接、连接和接合)将被广义地解释并且可以包括元件集合之间的中间构件和元件之间的相对移动。因此，连接参考不一定推断两个元件直接连接并且彼此具有固定关系。在非限制性示例中，可以选择性地构造连接或断开连接，以提供、启用、禁用等相应元件之间的电连接。非限制性示例配电总线连接或断开连接可以通过开关、总线连接逻辑或被构造为启用或禁用施加到总线的电负载的激励的任何其他连接器来启用或操作。此外，如本文所用，“电连接”或“电联接”可以包括有线或无线连接。示例性附图仅用于说明的目的，并且在所附附图中反映的尺寸、位置、顺序和相对大小可以变化。

[0013] 如本文所用，“控制器”(例如，“控制器模块”、“调节器模块”、“积分器模块”)可以包括部件，该部件被构造为或适用于提供指令、控制、操作或用于可操作部件以影响其操作的任何形式的通信。这种控制器或模块可以包括任何已知的处理器、微控制器或逻辑装置，包括但不限于：现场可编程门阵列(FPGA)、复杂可编程逻辑装置(CPLD)、专用集成电路(ASIC)、全权限数字发动机控制(FADEC)、比例控制器(P)、比例积分控制器(PI)、比例微分控制器(PD)、比例积分微分控制器(PID)、硬件加速逻辑控制器(例如用于编码、解码、转码等)等，或其组合。尽管本文描述为包括单独的元件，但在非限制性方面，这种控制器和模块可以结合到一个或多个装置(包括通用装置(例如单个处理器或微控制器))上。这种控制器或模块的非限制性示例可以被构造为或适配为运行、操作或以其他方式执行程序代码以实现操作或功能结果，包括执行各种方法、功能、处理任务、计算、比较、感测或测量值等，以启用或实现本文描述的技术操作或操作。操作或功能结果可以基于一个或多个输入、存储的数据值、感测或测量的值、真或假指示等。虽然描述了“程序代码”，但可操作或可执行指令集的非限制性示例可以包括具有执行特定任务或实施特定抽象数据类型的技术效果的例程、程序、对象、部件、数据结构、算法等。在另一个非限制性示例中，控制器模块、调节器模块或积分器模块还可以包括可由处理器访问的数据存储部件，包括存储器，无论是过渡存储器、易失性或非瞬态存储器，还是非易失性存储器。存储器的附加非限制性示例可以包括随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、闪存或一种或多种不同类型的便携式电子存储器，例如盘、DVD、CD‑ROM、闪存驱动器、通用串行总线(USB)驱动器等，或这些类型的存储器的任何合适组合。在一个示例中，程序代码可以以可由处理器访问的机器可读格式存储在存储器中。此外，如本文描述的，存储器可以存储处理器在提供指令、控制或操作以影响功能或可操作结果时可访问的各种数据、数据类型、感测或测量的数据值、输入、生成或处理的数据等。

[0014] 示例性附图仅用于说明的目的，并且所附附图中反映的尺寸、位置、顺序和相对大小可以变化。此外，图中描绘的各种部件的数量和放置也是与本公开相关联的方面的非限制性示例。例如，虽然各种部件已经用它们的相对位置等进行示出，但本公开的方面并不如此受限，并且部件不基于它们的示意描述而如此受限。

[0015] 电机(诸如电动机或发电机)用于能量转换。在飞行器工业中，在各种关键应用中使用电动机和发电机是很常见的。例如，在一些具有燃气涡轮发动机的飞行器中，可以使用电机为涡轮压缩机提供动力。在其他情况下，电机可以在同一装置中组合电动机模式和发电机模式，其中电动机模式下的电机用于启动发动机，并且取决于该模式，其还用作发电机。不管模式如何，电机通常包括转子和定子，定子具有被驱动以使转子旋转的绕组，对于一些飞行器来说，电机可以包括燃气涡轮发动机。在一些情况下，电机在物理上能够生成或输入比期望或需要更多的功率。在这些情况下，电机可以采用控制机构或方案来防止向涡轮压缩机或下游负载输送过多功率或从涡轮压缩机或下游负载提取过多功率。

[0016] 传统电动机控制装置和可变频驱动装置利用多种控制方案来控制AC电动机的操作。例如，传统比例‑积分‑微分(PID)控制器采用控制环路机制来连续计算误差值作为期望设定点(SP)和测量处理变量(PV)之间的差值，并基于比例、积分和导数项进行校正。然而，在一些情况下，特别是当SP和PV之间存在较大差异时，必须对校正信号进行调节以避免“过度校正”或电动机励磁的快速阶跃变化。因此，在没有精确调节校正信号的情况下，特别是在SP和PV之间的差值相对较大的情况下，提供给电动机的电流的增加可能会超过预定电流限制，或者可能会导致电动机的突然加速或速度超过预定操作约束，例如电动机的加速度、减速度、扭矩或速度限制。此外，这种预定操作约束通常可以相对于彼此具有预定相对优先级，在实施典型的电动机控制系统时必须考虑这些优先级。

[0017] 例如，在飞行期间操作的飞行器可以具有在“电动机模式”下操作的传统电机(例如，定子端子连接到AC电源，其中转子在定子旋转磁场的方向上旋转)，以为涡轮压缩机提供动力。当在飞行员要求恒定推力的点处操作时，为了提高效率、节省燃料或可能最终导致发动机燃料急剧减少并可能导致涡轮燃烧器熄火的其他原因，传统控制装置可以被构造为显著增加电机的“电动机驱动”扭矩输出水平。作为另一个示例，具有传统控制装置的飞行器可以向在“发电模式”下操作的电机提供校正控制信号，以使电机显著增加其“发电”扭矩输出水平，这可能导致不稳定的发动机操作循环和随之而来的不可恢复的发动机喘振。

[0018] 如本文所公开的方面提供了闭环调节控制器，该控制器可以与逆变器协作实施，以基于一系列调节器提供校正信号的调节，每个调节器被构造为相对于相应预限定参数调节校正信号。这样的方面允许简单的实施方式，同时能够对调节参数进行优先排序。

[0019] 图1示出了根据本公开的非限制性方面的用于控制电动机33的操作的电动机控制系统20的方面的示意构造。如图所示，系统20包括逆变器24和包括控制器模块51的电子控制单元25。控制器模块51可以包括存储器52和控制部分或模块57、调节器部分或模块50以及积分器部分或模块53。电动机控制系统20可以联接到电源30(例如电池或其他电力存储装置)，以从那里接收电力。电动机控制系统20可以通信地联接到电动机33，电动机33可操作以向其提供动力来生成电动机扭矩。在非限制性方面，电动机33可以进一步联接到负载36。一组传感器55可以通信地联接到电子控制单元25。该组传感器55可以被构造为提供指示与电动机33的操作相关联的预定参数的相应传感器信号56。电子控制单元25可以与该组传感器55通信地联接，以接收传感器信号56。电子控制单元25被构造为部分地基于所接收的传感器信号56和电动机33的预定或期望的性能特性向逆变器24输出控制信号26。逆变器
24被构造为部分地基于由电子控制单元25提供的控制信号26，通过控制提供给电动机33的电力以使电动机33根据预定电动机性能参数(例如输出扭矩或转子速度)操作来控制电动机33的操作。

[0020] 用于操作电动机33的电力可以由电源30经由第一组电力传输线32(例如DC电力总线)来提供。在一方面，电源30可以包括第一组电源输出端子34，其经由相应电力传输线32联接到逆变器24。在非限制性方面，电源30可以是例如锂离子可充电电池或镍金属氢化物电池。在其他方面，电源30可以包括传统DC电源，包括但不限于电池、光伏面板、DC电力供应源、任何其他已知的DC电力源，或其组合。

[0021] 在非限制性方面，逆变器24可以是DC‑AC型逆变器，以将来自电源30的DC电力转换成AC电力。逆变器24可以包括被构造为从电源30接收DC电力的逆变器输入21。逆变器24还可以包括被构造为向电动机33提供AC电力的逆变器输出22。逆变器输入23可以经由第一组电力传输线32与电源30联接，以从其接收DC电力。逆变器输出22可以经由第二组电力传输线39(例如，一组电缆)联接到电动机33的一组电动机输入端子31，以向其提供AC电力，从而驱动电动机33。

[0022] 如图所示，在非限制性方面，电动机33可以被构造为具有转子和通过电磁感应操作的定子(未示出)的传统同步交流(AC)电动机。在一个方面，转子可以包括传统永磁型转子，并且定子可以包括缠绕定子(例如，具有缠绕在其上的三相线圈)。定子可以旋转地固定在电动机外壳内。电动机33可以联接(例如，经由转子)到驱动轴35，驱动轴35又可旋转地与负载36联接。在这样的方面，用于操作电动机33的AC电流可以经由第二组电力传输线39在电动机输入端子31处供应给定子。

[0023] 为了便于描述和解释，图1所示的非限制性方面将电动机33描绘为AC电动机，并且将逆变器24描绘为DC‑AC逆变器。然而，应当理解，其他方面不限于此。例如，在其他非限制性方面，电动机33可以包括DC电动机。在这样的方面，逆变器24可以替代地包括DC‑DC转换器，该DC‑DC转换器可操作以将从电源30接收的处于第一DC电压(例如，24V、48V或更高)的DC电力转换成并产生处于预定第二电压的DC电力，以操作DC电动机33。

[0024] 进一步设想，其他方面不限于此，并且电动机33可以包括任何数量或类型的电动机33或电动发电机。例如，在非限制性方面，电动机33可替代地被构造为用作发电机33。当电动机33作为发电机操作时，可以经由驱动轴35接收使转子旋转的扭矩，并且在电动机输入端子31处由定子生成AC输出电流，电动机输入端子31因此用作电动机输出端子31，以将生成的AC电力提供给第二组电力传输线39(例如，一组电缆)。在这样的方面，逆变器24可以布置为双向逆变器24，响应于由电子控制单元25提供的控制信号使逆变器24能够在逆变器输出22处接收AC输入电力，并在逆变器输入21处产生DC电力。DC电力可以经由第一组电力传输线32提供给电源30。

[0025] 此外，在图1所示的非限制性方面，电子控制单元25被示出为单个集成控制器，但其他方面不限于此。例如，在其他方面，控制器功能可以分布在一组电子控制单元25之间。在其他非限制性方面，电子控制单元25可以位于任何期望位置，例如电动机33、电源30、逆变器24或其组合中或之上。图1所示的方面仅是电动机控制系统20的一个非限制性示例，并且除了所示的方面、构造之外，本公开的方面还设想了许多其他可能的方面、构造等。应当理解，虽然为了便于理解在图1所示的简单布置中示出了本公开的方面，描绘了单个电源30和单个电动机33，但其他方面不限于此，并且本文的公开已经广泛应用于具有任意数量的电源或电动机的电力系统或电动机控制系统。

[0026] 逆变器24可操作以在第二组电力传输线39上提供AC电流(例如，激励电流)，从而在电动机输入端子31处由电动机33接收。AC电流使电动机操作，从而生成电动机扭矩输出。在非限制性方面，逆变器24可以包括一组开关元件(示出为晶体管T1至T6)，以及一组二极管(示出为二极管D1至D6)。每个二极管D1‑D6并联连接到相应晶体管T1‑T16。晶体管T1‑T6可以成对布置，使得每对中的两个晶体管相对于电力传输线32中的相应一个分别用作源极和汇极。

[0027] 响应于来自电子控制单元25的控制信号26，逆变器24可以通过选择性地操作该组开关元件T1‑T6来控制电动机33的操作，以响应控制信号26控制提供给电动机输入31的AC电流。例如，在非限制性方面，电动机33可以包括三相AC电动机，并且电动机33的三相中的相应相可以与晶体管T1‑T6中的相应对电联接。因此，当向逆变器输入端21提供电压时，电子控制单元25被构造为调节或控制晶体管T1‑T6中的相应对的导通时间速率，以向电动机33提供AC电流，从而驱动电动机33。

[0028] 电子控制单元25可以包括控制器模块51，例如微处理器或微控制器。电子控制单元25还可以包括存储器52。例如，存储器52可以包括被构造为存储处理程序的只读存储器(ROM)和被构造为临时存储数据的随机存取存储器(RAM)。电子控制单元25可以包括一组输入/输出(I/O)端口54，以接收来自逆变器24的信号并将控制信号26传输到逆变器24。另外，该组传感器55可以经由该组I/O端口54通信地联接到电子控制单元25。在各个方面，该组传感器55可以包括任意数量的传统传感器55，传感器55根据需要布置和设置，以测量、检测或以其他方式感测相应参数，并向电子控制单元25提供指示相应感测参数的相应传感器信号56。

[0029] 电子控制单元25还可以包括电动机33的第一性能特性(指定为“Pc1”)的预定期望值或第一目标值(指定为“Tv1”)。例如，预定的第一目标值Tv1可以存储在存储器52中。在其他方面，第一目标值Tv1可以作为输入例如经由I/O端口54从外部源或用户(未示出)提供给电子控制单元25。在非限制性方面，第一性能特性Pc可以是电动机输出的旋转速度，其中第一目标值Tv1是电动机33的目标转子速度，单位为每分钟转数(rpm)。在其他非限制性方面，电动机33的第一性能特性Pc1可以是电动机轴的输出扭矩，其中第一目标值Tv1是电动机33的目标扭矩输出(例如，转子扭矩)，单位为牛顿‑米(n‑m)。其他方面不限于此，并且可以设想，在不脱离本公开的范围的情况下，第一性能特性Pc1可以是与具有任何第一目标值Tv1的电动机33的操作相关联的任何期望的性能特性。在各个方面，在不脱离本公开的范围的情况下，第一目标值Tv1可以例如以速度、扭矩、电流、电压、功率中的一个的常规单位或一些其他预定单位来表示。在一些方面，电动机33的第一性能特性Pc1的第一目标值Tv1可以基于预定参数或条件而变化。例如，电动机33的第一性能特性Pc1的目标值Tv1可以基于电动机33或负载36的状态或操作模式(例如，启动模式、驱动模式等)而变化。

[0030] 电子控制单元25还可以包括电动机33的第二性能特性(指定为“Pc2”)的预定期望值或第二目标值(指定为“Tv2”)。预定的第二目标值Tv2可以存储在存储器52中。在其他方面，第二目标值Tv2可以作为输入例如经由I/O端口54从外部源或用户(未示出)提供给电子控制单元25。在非限制性方面，第二性能特性Pc2可以与第一性能特性Pc1相关、相关联或以其他方式有关。应当理解，预定的第二目标值Tv2可以与特定电动机33或负载36的第一目标值TV1相关。例如，可以知道驱动特定负载36的特定电动机33在向电动机33供应预定目标AC相电流时表现出期望的电动机速度。在这样的非限制性方面，第一性能特性Pc1可以是电动机33的旋转速度输出，其中第一目标值Tv1可以是以rpm为单位的预定转子速度，第二性能特性Pc2可以是电动机33的相应相电流，其中第二目标值Tv2可以是供应给电动机33的以安培(A)为单位的预定AC相电流。在另一个非限制性示例中，可以知道特定电动机33在电动机33的特定扭矩输出下表现出期望的电动机速度。在这样的非限制方面，第一性能特性Pc1可以是电动机33的旋转速度输出，其中第一目标值Tv1可以是以rpm为单位的预定转子速度，第二性能特性Pc2可以是电动机33的预定输出扭矩，其中第二目标值Tv2是以n‑m为单位的预定电动机扭矩。应当理解，这些示例不旨在以任何方式进行限制，并且在其他方面，在不脱离本文公开的范围的情况下，第一性能特性Pc1和第二性能特性Pc2可以包括与具有任何期望的第一和第二目标值Tv1、Tv2的电动机33的操作相关联的任何期望的相关性能特性。

[0031] 控制器模块51可以进一步被构造为计算或确定误差值(指定为“Ev”)。在非限制性方面，可以记录Ev(例如，保存到存储器52)。例如，控制器模块51可以基于第一目标值Tv1和测量值(指定为“Mv”)的比较来确定误差值Ev。测量值Mv可以由一个或多个传感器信号56指示、导出或以其他方式提供。在非限制性方面，测量值Mv可以被记录(例如，保存到存储器52)。在各个方面，在不脱离本公开的范围的情况下，测量值Mv可以例如以速度、扭矩、电流、电压、功率中的一个的常规单位或一些其他预定单位来表示。

[0032] 电子控制单元25可以将传感器信号56接收到电子控制单元25，传感器信号56包括指示与电动机33或电动机控制系统20或两者的操作相关联的预定参数的信息。例如，传感器信号56可以提供指示第一目标值Tv1或第二目标值Tv2或两者的信息。在非限制性方面，从该组传感器55提供的相应传感器信号56可以包括但不限于指示以下内容的信息：来自布置成检测电动机33的相应相的相电流的一组电流传感器55的相电流，来自旋转位置检测传感器(例如旋转变压器)55的电动机33的转子的旋转位置；来自速度传感器55的电动机速度(例如，电动机33的转子的旋转速度)；来自扭矩传感器55的电动机33的电动机扭矩输出；来自放置在电源30的端子之间的电压传感器55的电源30的电压；来自安装到电源的输出端子的电流传感器55的电源30的电流；来自电压传感器55的逆变器输入电压；或来自联接到电动机33的温度传感器55的电动机温度，及其组合。应当理解，传感器55的上述列表是作为示例给出的，并且其他方面不限于此。在各种其他方面，在不脱离本文公开的范围的情况下，任何数量的传感器55可以被布置和设置成向电子控制单元25提供指示任何期望参数的相应传感器信号56。

[0033] 在非限制性方面，控制器模块51可以被构造为基于第一目标值Tv与第一性能特性Pcl的对应测量值Mv的比较来计算或确定误差值Ev。因此，误差值Ev可以指示相应的第一目标值Tv1和第一性能特性Pc1的测量值Mv之间的差。控制器模块51可以进一步被构造为基于确定的误差值Ev确定对应于第二性能特性Pc2的初始或第一需求值(指定为“Dv1”)。

[0034] 在非限制性方面，控制器模块51可以使用预定传递函数、算法、查找表或被构造为导出或确定第一需求值Dv1的其他方法来确定第一需求值Dv1。例如，预定传递函数可以基于特定误差值Ev和特定电动机33的第二性能特性Pc2之间的关系。例如，在非限制性方面，第一需求值Dv1可以包括“增量扭矩”，即电动机33的期望扭矩输出与电动机33的测量扭矩输出之间的差。差值或增量扭矩可以表示参考电动机33扭矩输出的测量值Mv和期望值之间的差的“误差”。控制器模块51可以进一步被构造为向调节器部分50提供误差信号371，误差信号371指示作为增量扭矩的第一需求值Dv1。在其他非限制性方面，第一需求值Dv1可以包括“增量电流”，即供应给电动机33的输入的期望电流与输入给电动机33的测量电流之间的差。差值或增量电流可以表示参考电动机33的输入电流的测量值和期望值之间的差的“误差”。控制器模块51可以进一步被构造为向调节器部分50提供误差信号371，误差信号371指示作为增量电流的第一需求值Dv1。其他方面不限于此，并且第一需求值Dv1可以包括与电动机33的操作相关联的任何预定参数的任何测量值和期望值之间的差。不管预定参数如何，控制器模块51还可以被构造为向调节器部分50提供指示第一需求值Dv1的误差信号371。

[0035] 参考图2，更详细地示出了图1的电子控制单元25的调节器部分350的非限制性方面。调节器部分350包括序列中的通信地联接的一组调节器模块360。调节器部分350可以从控制器模块51接收指示第一需求值Dv1的误差信号371作为第一调节器输入信号371，并且基于第一需求值Dv1将指示最终需求值(指定为“Dv5”)的积分器输出信号392提供到控制器模块51的控制部分57。如图所示，该组调节器模块360可以包括第一调节器模块361、第二调节器模块362和第三调节器模块363。每个调节器模块361、362、363可以包括被构造为存储相应可选值384、385、386的相应存储器381、382、383。例如，第一调节器模块361可以包括被构造为存储第一可选值384的第一存储器381，第二调节器模块362可以包括被构造为存储第二可选值385的第二存储器382，并且第三调节器模块363可以包括被构造为存储第三可选值386的第三存储器383。可选值384可以是预定离散值。在非限制性方面，相应可选值384、385、386可以基于电动机33或负载36的操作模式或状态而变化。在其他非限制性方面，相应可选值384、385、386可以基于任何期望组的预定规则而变化。例如，在非限制性方面，控制器模块51可以基于电动机33或负载36的操作模式或状态以及一组预定规则来计算每个调节器模块361、362、363的相应可选值384、385、386，并将每个相应可选值384、385、386保存到相应存储器382、383、384。调节器部分350还可以包括积分器模块390，积分器模块
390通信地联接到序列中的最后一个调节器模块363，以从其接收积分器输入信号391。积分器模块390可以包括积分器模块存储器393。

[0036] 每个调节器模块361、362、363被构造为接收相应输入信号并提供相应输出信号。如图所示，第一调节器模块361接收第一调节器输入信号371并提供第一调节器输出信号
374；第二调节器模块362接收第二调节器输入信号372并提供第二调节器输出信号375；第三调节器模块363接收第三调节器输入信号373并提供第三调节器输出信号376。应当理解，如图所示，第一调节器输出信号371可以被第二调节器模块362接收作为第二调节器输入信号372；第二调节器输出信号375可以被第三调节器模块363接收作为第三调节器输入信号
373；第三调节器输出信号376可以被积分器模块390接收作为积分器输入信号391。每个相应输入信号371、372、373、391可以指示相应需求值(例如，电动机33扭矩输出相对于确定或测量的电动机33扭矩输出的变化或调整值)。如图所示，第一调节器输入信号371指示第一需求值Dv1，第二调节器输入信号372指示第二需求值(指定为“Dv2”)，第三调节器输入信号
373指示第三需求值(指定为“Dv3”)，并且积分器输入信号391指示第四需求值(指定为“Dv4”)。

[0037] 每个调节器模块361、362、363可以被构造为基于一组相应预定规则或参数来选择性地改变、调整、修改或以其他方式调节由相应输入信号371、372、373指示的需求值Dvl、Dv2、Dv3，并提供指示选择性地修改或调节的需求值Dv2、Dv3、Dv4的相应输出信号374、375、376。例如，序列中的第一调节器模块361可以通信地联接到电子控制模块51，以从其接收信号371(即，指示第一需求值Dv1)作为相应输入信号371。第一调节器模块361可以基于一组相应预定规则或参数来选择性地调节第一需求值Dv1，并提供指示第二需求值Dv2的第一调节器输出信号374。第一调节器输出信号374可以由序列中紧邻的下一个调节器模块(即，第二调节器模块362)接收，作为第二调节器输入信号372。第二调节器模块362可以基于一组相应预定规则来调节第二需求值Dv2，并提供指示第三需求值Dv3的第二调节器输出信号
375。第二调节器输出信号375可以由序列中紧邻的下一个调节器模块(即，第三调节器模块
363)接收，作为第三调节器输入信号373。序列中的最后一个调节器模块(即，第三调节器模块363)可以基于一组相应预定规则来调节第三需求值Dv3，并提供指示第四需求值Dv4的第三调节器输出信号376。由第三调节器模块363(即，序列中的最后一个调节器模块)提供的第三调节器输出信号376可以被积分器模块390接收，作为积分器输入信号391。

[0038] 在非限制性方面，相应预定规则可以包括满足电动机33操作的相应预定标准。例如，在非限制性方面，相应预定标准可以包括电动机33的最大加速度、最大减速度限制、最大速度、最小速度、最大电流、最大输出扭矩或最小输出扭矩中的任何一个，或者可以是任何其他期望参数。

[0039] 另外，对于调节器模块361、362、363中的每一个，基于预定的一组相应规则或参数来调节相应需求值Dv1、Dv2、Dv3可以包括以下中的一个：选择性地增加所接收的相应输入信号371、372、373的相应需求值Dv1、Dv2、Dv3；选择性地减小所接收的相应输入信号371、372、373的需求值Dv1、Dv2、Dv3；以及选择性地不改变或修改所接收的相应输入信号371、
372、373的需求值Dv1、Dv2、Dv3。例如，特定调节器模块361、362、363可以被构造为基于相应预定规则来选择性地增加所接收的相应输入信号371、372、373的需求值Dv1、Dv2、Dv3，但不减少所接收的相应输入信号371、372、373的需求值Dv1、Dv2、Dv3。或者，另一个特定调节器模块361、362、363可以被构造为基于相应预定规则来选择性地减小所接收的相应输入信号
371、372、373的需求值Dv1、Dv2、Dv3，但不增加所接收的相应输入信号371、372、373的需求值Dv1、Dv2、Dv3。

[0040] 更具体地，在一些方面，每个调节器模块361、362、363可以被构造为将相应需求值Dv1、Dv2、Dv3、Dv4(即，如由相应输入信号371、372、373指示的)与相应可选值384、385、386进行比较。基于该比较，每个调节器模块361、362、363可以进一步被构造为选择需求值Dv1、Dv2、Dv3和相应可选值384、385、386中的较大者或较小者。也就是说，对于需求值Dv1、Dv2、Dv3和相应可选值384、385、386之间的比较，每个调节器模块361、362、363可以被构造为最大值选择调节器或最小值选择调节器。例如，被构造为最大值选择调节器模块361、362、363的特定调节器模块361、362、363可以选择需求值Dv1、Dv2、Dv3和相应可选值384、385、386中的较大者。类似地，被构造为最小值选择调节器模块361、362、363的特定调节器模块361、362、363可以选择需求值Dv1、Dv2、Dv3和相应可选值384、385、386中的较小者。

[0041] 在非限制性方面，每个调节器模块361、362、363可以进一步被构造为提供指示相应选择的最大值或最小值的相应输出信号374、375、376，作为相应需求值Dv2，Dv3、Dv4。即，每个调节器模块361、362、363可以被构造为根据相应选择的最大值或最小值选择性地修改或调节相应接收的需求值Dv1、Dv2、Dv3(如由相应输入信号371、372、373指示的)。然后，每个调节器模块361、362、363可以提供指示修改或调节的需求值Dv2、Dv3、Dv4的相应输出信号374、375、376。

[0042] 应当理解，相应需求值Dv2、Dv3、Dv4可以包括由序列中紧接在前的调节器模块361、362、363提供的需求值Dv1、Dv2、Dv3的增量差或变化。这样，序列中的每个调节器模块
361、362、263可以相对于序列中的其他调节器模块362、362、363具有相对优先级。在非限制性方面，调节器模块361、362、363可以按照增加预定优先级的顺序布置，以满足每个调节器模块361、362、363的相应标准(例如，电动机33的最大加速度、最大减速度限制、最大速度、最小速度、最大电流、最大输出扭矩或最小输出扭矩)。

[0043] 积分器模块390可以包括测量或感测值Mv(例如，电动机输出扭矩的测量值(指定为“Tm”))。作为非限制性示例，电动机33输出扭矩Tm的最新测量或感测值Mv(即，来自该组传感器55)可以保存到积分器模块存储器393。在其他非限制性方面，测量值Mv可以保存到控制器模块存储器52并提供给积分器模块390。积分器模块390可以被构造为将保存的测量值Mv(例如，电动机输出扭矩Tm)与从序列中的最后一个或最终一个调节器模块360接收的需求值Dv4相加、组合、求和或以其他方式积分(即，经由积分器输入信号391)。在一些方面，最终需求值Dv5可以至少部分地基于需求值Dv4来确定。例如，在非限制性方面，保存到积分器模块存储器393的积分测量值Mv(例如，电动机输出扭矩Tm)的值与需求值Dv4的和可以包括最终需求值Dv5。积分器模块390可以进一步被构造为向控制器模块51的控制部分57提供指示最终需求值Dv5的积分器输出信号392。

[0044] 在一些方面，最终需求值Dv5可以指示电动机33的第二性能特性Pc2相对于感测或测量值Mv的变化或调整值。例如，在非限制性方面，最终需求值Dv5可以包括对控制器模块的控制部分57的“增量扭矩命令”的值，以指示对电动机33的扭矩输出的目标或期望调整。在其他非限制性方面，最终需求值Dv5可以包括对控制器模块的控制部分57的“增量电流命令”，以指示对电动机33的输出速度的目标或期望调整。其他方面不限于此，并且最终需求值Dv5可以包括与电动机33的操作相关联的任何预定参数的任何期望值。

[0045] 控制器模块的控制部分57被构造为接收指示最终需求值Dv5的积分器输出信号392，并将最终需求值Dv5转换成控制信号26。控制信号26可以由电子控制单元25提供给逆变器24。控制部分57可以使用任何期望的传统技术来将最终需求值Dv5映射到逆变器控制信号。例如，在非限制性方面，控制部分57可以被构造为将需求值映射到预定脉宽调制(PWM)时间表，以控制逆变器开关或晶体管T1‑T6的操作和定时。在其他方面，可以限定预限定算法以基于控制信号26来控制逆变器操作。

[0046] 图3示出了流程图，该流程图示出了通过利用如本文所述的电子控制单元25的方面来控制电动机33的操作的方法300。电子控制单元25可以包括控制器模块51，控制器模块51具有存储器52和控制部分57、调节器部分50以及积分器部分53。方法300在301处通过确定目标值开始。确定目标值可以包括在303处测量电动机33的第一性能特性Pc1以限定测量值Mv，以及在305处用电子控制单元25确定指示电动机33的第一性能特性Pc1的目标值和第一性能特性Pc1的测量值Mv之间的差的误差值Ev。确定目标值还可以包括在307处基于误差值Ev来确定电动机33的第二性能特性Pc2的目标值Tv2。在311处，方法300可以包括从电子控制单元25向调节器部分350提供指示第二性能特性Pc2的目标值的第一需求信号59。

[0047] 调节器部分可以包括序列中的通信地联接的一组调节器模块360，每个调节器模块361、362、363被构造为接收相应输入信号371、372、373，并提供相应输出信号374、375，376。方法300包括在320处用序列中的第一调节器模块361调节第一需求信号。用序列中的第一调节器模块361调节第一需求信号包括在322处接收第一需求信号59作为相应输入信号371，以及在324处确定相应可选值，该相应可选值是第二性能特性Pc2的目标值的分量。
在非限制性方面，相应可选值384可以是存储在存储器中的固定预定值。在其他方面，相应可选值384可以基于预定条件(例如电动机33或负载36的状态或条件)而变化。例如，在非限制性方面，控制器模块51可以基于电动机33或负载36的操作模式或状态和一组预定规则来计算序列中的第一调节器模块361的相应可选值384，并将相应可选值384保存到存储器
381。

[0048] 方法300包括在326处，通过序列中的第一调节器模块361将相应可选值与第二性能特性Pc2的目标值进行比较。用序列中的第一调节器模块361调节第一需求信号包括在327处，基于预定选择标准来选择第二性能特性Pc2的相应可选值和目标值中的一个。方法
300包括在328处将指示所选值的相应输出信号374提供给序列中的下一个调节器模块362。

[0049] 方法300包括在330处，用序列中的其余调节器模块362、363调节需求信号。用序列中的其余调节器模块362、363调节需求信号包括在333处，从序列中紧接在前的调节器模块361、362接收指示序列中紧接在前的调节器模块361、362的相应所选值的相应输出信号
374、375、376作为相应输入信号372、373，并且在335处确定作为第二性能特性Pc2的目标值的分量的相应可选值385、386。在非限制性方面，相应可选值385、386可以是存储在存储器
382、383中的固定预定值。在其他方面，相应可选值385、386可以基于预定条件(例如电动机
33或负载36的状态或条件)而变化。例如，在非限制性方面，控制器模块51可以基于电动机
33或负载36的操作模式或状态以及一组预定规则来计算第二调节器模块362和第三调节器模块363的相应可选值385、386，并将相应可选值385、386保存到存储器382、383。用序列中的其余调节器模块362、363调节需求信号包括在338处将相应可选值与由相应输入信号
372、373指示的值进行比较。然后，在341处基于相应预定选择标准来选择相应可选值和由相应接收的输入信号372、373指示的值中的一个，并且在345处将指示相应所选值的相应输出信号375、376提供给序列中的下一个调节器模块386和积分器模块390中的一个。方法300的非限制性方面可以包括在350处用积分器模块确定最终需求值Dv5值。在一些方面，确定最终需求值Dv5值可以基于由来自序列中最后一个调节器模块363的输出信号376指示的值。确定最终需求值Dv5可以包括在353处接收来自序列中的最后一个调节器模块363的相应输出信号376作为积分器输入信号391，并且基于由相应输出信号376指示的值来计算最终需求值Dv5值。在一些方面，确定最终需求值Dv5可以包括在355处将由积分器输入信号
391指示的值与存储在积分器存储器383中的预定或测量值Mv相加、求和或以其他方式积分。方法300可以包括在357处提供指示最终需求值Dv5的积分器输出信号392。方法300还可以包括在359处基于最终需求值Dv5来控制电动机33的操作。

[0050] 所描绘的顺序仅用于说明性目的，并不意味着以任何方式限制方法300，因为应当理解，在不偏离所描述的方法的情况下，该方法的部分可以以不同的逻辑顺序进行，可以包括附加或中间部分，或者该方法的所描述部分可以被分成多个部分，或者该方法的所描述部分可以被省略。

[0051] 在尚未描述的范围内，各个方面的不同特征和结构可以根据需要彼此组合使用。不能在所有方面中示出的一个特征并不意味着被解释为其不能有，而是为了描述的简洁。
因此，可以根据需要混合和匹配不同方面的各种特征以形成新方面，无论新方面是否被明确描述。本文描述的特征的组合或排列被本公开覆盖。

[0052] 进一步方面由以下条项的主题提供：

[0053] 一种用于控制电动机的系统，所述系统包括：控制器模块，所述控制器模块包括控制器部分、调节器部分和积分器部分，所述控制器部分通信地联接到所述调节器部分，并且被构造为：确定指示所述电动机的第一性能特性的期望值和所述第一性能特性的测量值之间的差的误差值；基于所述误差值确定所述电动机的第二性能特性的目标值，将指示所述第二性能特性的所述目标值的第一需求信号提供给所述调节器部分；所述调节器部分包括序列中的通信地联接的一组调节器模块，每个调节器模块被构造为接收相应输入信号并提供相应输出信号；其中所述序列中的第一调节器模块被构造为：接收所述第一需求信号作为所述相应输入信号；基于预定性能标准确定相应可选值，所述相应可选值是所述第二性能特性的所述目标值的分量；将所述相应可选值与所述第二性能特性的所述目标值进行比较；基于预定选择标准选择所述相应可选值和所述第二性能特性的所述目标值中的一个；并且将指示所选值的所述相应输出信号提供给所述序列中的下一个调节器模块；其中，所述序列中的每个后续调节器模块被构造为：接收来自所述序列中的紧接在前的调节器模块的所述相应输出信号作为所述相应输入信号，所述相应输出信号指示所述序列中的紧接在前的调节器模块的相应所选值；基于相应预定性能标准确定相应可选值，所述相应可选值是所述第二性能特性的所述目标值的分量；将所述相应可选值与由所接收的输入信号指示的值进行比较；基于相应预定选择标准选择所述相应可选值和由相应接收的输入信号指示的值中的一个；并且将指示所述相应所选值的所述相应输出信号提供给所述序列中的下一个调节器模块和所述积分器部分中的一个；所述积分器部分被构造为：接收来自所述序列中的最后一个调节器模块的所述相应输出信号，并且基于由从所述序列中的最后一个调节器模块接收的信号指示的值计算最终需求值；并且提供指示所述最终需求值的积分器输出信号。

[0054] 根据任何前述条项所述的系统，其中，所述积分器部分将所述积分器输出信号提供给所述控制器模块的电动机控制部分。

[0055] 根据任何前述条项所述的系统，其中，所述第一性能特性是电动机速度、电动机电压、电动机扭矩和电动机电流中的一个。

[0056] 根据任何前述条项所述的系统，其中，所述第二性能特性是电动机扭矩和电动机电流中的一个。

[0057] 根据任何前述条项所述的系统，其中，所述预定选择标准包括选择所述相应可选值和由所述相应输入信号指示的值中、具有较大数值和较小数值中的一个的一个值。

[0058] 根据任何前述条项所述的系统，其中，所述积分器部分进一步被构造为将所述最终需求值存储在存储器中。

[0059] 根据任何前述条项所述的系统，其中，所述一组调节器模块中的每个调节器模块包括相对于其他调节器模块的相对优先级。

[0060] 根据任何前述条项所述的系统，其中，所述调节器模块以它们各自的相对优先级的升序在所述序列中通信地联接。

[0061] 根据任何前述条项所述的系统，其中，所述相应可选值是由所接收的输入信号指示的值的分量和倍数中的一个。

[0062] 根据任何前述条项所述的系统，其中，所述相应可选值进一步基于所述电动机的操作状态。

[0063] 根据任何前述条项所述的系统，其中，所述电动机控制部分被构造为基于所述最终需求值来控制所述电动机的速度。

[0064] 一种控制电动机的方法，包括：测量所述电动机的第一性能特性以限定测量值；确定指示所述电动机的所述第一性能特性的期望值与所述第一性能特性的所述测量值之间的差的误差值，基于所述误差值确定所述电动机的第二性能特性的目标值，将指示所述第二性能特性的所述目标值的第一需求信号提供给调节器部分，所述调节器部分包括序列中的通信地联接的一组调节器模块，每个调节器模块被构造为接收相应输入信号并提供相应输出信号；用所述序列中的第一调节器执行以下步骤：接收所述第一需求信号作为所述相应输入信号；基于预定性能标准确定相应可选值，所述相应可选值是所述第二性能特性的所述目标值的分量；将所述相应可选值与所述第二性能特性的所述目标值进行比较；基于预定选择标准选择所述相应可选值和所述第二性能特性的所述目标值中的一个；以及将指示所选值的所述相应输出信号提供给所述序列中的下一个调节器模块；用所述序列中的每个后续调节器模块执行以下步骤：接收来自所述序列中的紧接在前的调节器模块的所述相应输出信号作为所述相应输入信号，所述相应输出信号指示所述序列中的紧接在前的调节器模块的相应所选值；基于相应预定性能标准计算相应可选值，所述相应可选值是所述第二性能特性的所述目标值的分量；将所述相应可选值与由所接收的输入信号指示的值进行比较；基于相应预定选择标准选择所述相应可选值和由相应接收的输入信号指示的值中的一个；以及将指示所述相应所选值的所述相应输出信号提供给所述序列中的下一个调节器模块和积分器模块中的一个；用所述积分器模块执行以下步骤：接收来自所述序列中的最后一个调节器模块的所述相应输出信号；基于由从所述序列中的最后一个调节器模块接收的信号指示的值确定最终需求值；以及将指示所述最终需求值的积分器输出信号提供给电动机控制器模块；以及基于所述最终需求值控制所述电动机的操作。

[0065] 根据任何前述条项所述的方法，其中，所述第一性能特性是电动机速度、电动机电压、电动机扭矩和电动机电流中的一个。

[0066] 根据任何前述条项所述的方法，其中，所述第二性能特性是电动机扭矩和电动机电流中的一个。

[0067] 根据任何前述条项所述的方法，其中，所述预定选择标准包括选择所述相应可选值和由所述接收的输入信号指示的值中、具有较大数值和较小数值中的一个的一个值。

[0068] 根据任何前述条项所述的方法，进一步包括将所述最终需求值存储在所述积分器模块的存储器中。

[0069] 根据任何前述条项所述的方法，其中，所述一组调节器模块中的每个调节器模块包括相对于其他调节器模块的相对优先级。

[0070] 根据任何前述条项所述的方法，其中，所述调节器模块以它们各自的相对优先级的升序在所述序列中通信地联接。

[0071] 根据任何前述条项所述的方法，其中，所述相应可选值是由所接收的输入信号指示的值的分量和倍数中的一个。

[0072] 根据任何前述条项所述的方法，其中，所述相应可选值进一步基于所述电动机的操作状态。