控制電驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器的制造方法
【專利說(shuō)明】控制電驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器
[0001 ]優(yōu)先權(quán)聲明
本申請(qǐng)主張2013年8月9日提交的申請(qǐng)?zhí)枮?3/963，853的美國(guó)專利申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)，在此通過(guò)引用并入其全部?jī)?nèi)容。
【背景技術(shù)】
[0002]本說(shuō)明書(shū)涉及控制電驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器。
[0003]諸如燃?xì)夂驼羝麥u輪機(jī)的動(dòng)力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)常常包括控制系統(tǒng)的機(jī)械組件的致動(dòng)器。例如，致動(dòng)器可以用來(lái)控制燃料閥門(mén)、空氣閥門(mén)、可變幾何結(jié)構(gòu)機(jī)械裝置、以及動(dòng)力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)中的其他組件的操作狀態(tài)。一些致動(dòng)器是電驅(qū)動(dòng)的，例如基于由電壓源與電動(dòng)馬達(dá)控制器結(jié)合所提供的動(dòng)力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]
在第一方面，控制電驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器的方法包括以下步驟:在致動(dòng)系統(tǒng)中的電定位驅(qū)動(dòng)器的電壓升壓轉(zhuǎn)換器處接收輸入電壓，將輸入電壓施加到電定位驅(qū)動(dòng)器的電壓總線，將電壓總線上的電壓轉(zhuǎn)換為控制電驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器的位置的驅(qū)動(dòng)器動(dòng)力信號(hào)，并且通過(guò)電壓升壓轉(zhuǎn)換器的操作提升電壓總線上的電壓以控制電驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器的性能。
[0005]根據(jù)方面I的方面2，其中致動(dòng)系統(tǒng)包括動(dòng)力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的子系統(tǒng)，并且接收輸入電壓包括從在動(dòng)力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)外部的電壓源接收輸入電壓。
[0006]根據(jù)方面2的方面3，其中提升電壓總線上的電壓將電壓總線上電壓的幅度增加超過(guò)電壓源的最大輸出電壓幅度。
[0007]根據(jù)方面I到3中的任何一個(gè)的方面4，其中提升電壓總線上的電壓將電壓總線上的電壓的幅度增加超過(guò)輸入電壓的幅度。
[0008]根據(jù)方面I到4中的任何一個(gè)的方面5，還包括在第一時(shí)間段期間將輸入電壓從電壓升壓轉(zhuǎn)換器傳遞到電壓總線，并且在第二、不同的時(shí)間段期間提升電壓總線上的電壓的步驟。
[0009]根據(jù)方面5的方面6，包括在電驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器的穩(wěn)態(tài)操作情況期間將輸入電壓從電壓升壓轉(zhuǎn)換器傳遞到電壓總線，并且在電驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器的瞬態(tài)操作情況期間提升電壓總線上的電壓。
[0010]根據(jù)方面I到6中的任何一個(gè)的方面7，其中將電壓總線上的電壓轉(zhuǎn)換為致動(dòng)器動(dòng)力信號(hào)包括操作電定位驅(qū)動(dòng)器的逆變器、并且操作逆變器基于電壓總線上的電壓產(chǎn)生時(shí)間交變的電壓信號(hào)。
[0011]根據(jù)方面I到7中的任何一個(gè)的方面8，包括響應(yīng)于與電驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器上的負(fù)載有關(guān)聯(lián)的信息提升電壓總線上的電壓。
[0012]根據(jù)方面I到8中的任何一個(gè)的方面9，包括濾波輸入電壓信號(hào)并且將濾波后的輸入電壓信號(hào)從電壓升壓轉(zhuǎn)換器傳遞到電壓總線。
[0013]在第十、一般方面，致動(dòng)系統(tǒng)包括致動(dòng)器，所述致動(dòng)器具有被來(lái)自電定位驅(qū)動(dòng)器的輸出端子的致動(dòng)器動(dòng)力信號(hào)所控制的致動(dòng)器位置；以及電定位驅(qū)動(dòng)器，包括電性連接在電定位驅(qū)動(dòng)器的電壓升壓轉(zhuǎn)換器與輸出端子之間的電壓總線，和電性連接在電壓總線與電定位驅(qū)動(dòng)器的輸入端子之間的電壓升壓轉(zhuǎn)換器，電壓升壓轉(zhuǎn)換器可操作成將電壓施加到電壓總線，并且可操作成提升電壓總線上的電壓從而控制致動(dòng)器的性能。
[0014]根據(jù)方面10的方面11，其中電定位驅(qū)動(dòng)器還包括電性連接在輸入端子與電壓升壓轉(zhuǎn)換器之間的輸入濾波器，其中電壓升壓轉(zhuǎn)換器可操作成:從輸入濾波器接收濾波后的輸入信號(hào);將濾波后的輸入信號(hào)傳遞到電壓總線;并且提升濾波后的輸入信號(hào)以控制致動(dòng)器的性能。
[0015]根據(jù)方面10或方面11的方面12，其中致動(dòng)器包括響應(yīng)于致動(dòng)器動(dòng)力信號(hào)移動(dòng)或維持其位置的轉(zhuǎn)子。
[0016]根據(jù)方面10到12中的任何一個(gè)的方面13，其中致動(dòng)系統(tǒng)包括動(dòng)力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的子系統(tǒng)，并且電定位驅(qū)動(dòng)器的輸入端子被電性連接以從在動(dòng)力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)外部的電壓源接收輸入電壓。
[0017]根據(jù)方面13的方面14，其中致動(dòng)器包括動(dòng)力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的閥門(mén)，并且控制致動(dòng)器的性能包括控制閥門(mén)組件的運(yùn)動(dòng)。
[0018]根據(jù)方面13的方面15，其中致動(dòng)器包括動(dòng)力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的可變幾何結(jié)構(gòu)機(jī)械裝置，并且控制致動(dòng)器的性能包括控制可變幾何結(jié)構(gòu)機(jī)械裝置的運(yùn)動(dòng)。
[0019]根據(jù)方面10到15中的任何一個(gè)的方面16，其中電定位驅(qū)動(dòng)器還包括電性連接在電壓總線與輸出端子之間的逆變器。
[0020]根據(jù)方面10到16中的任何一個(gè)的方面17，其中電壓升壓轉(zhuǎn)換器包括被配置以接收控制信號(hào)的控制模塊，其中控制模塊可操作成基于控制信號(hào)在以升壓模式操作和以非升壓模式操作之間切換電壓升壓轉(zhuǎn)換器。
[0021]根據(jù)方面17的方面18，其中控制模塊被配置以基于由控制信號(hào)所提供的負(fù)載狀態(tài)信息切換電壓升壓轉(zhuǎn)換器。
[0022]在一些方面，致動(dòng)系統(tǒng)包括電定位驅(qū)動(dòng)器和電驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器。電定位驅(qū)動(dòng)器中的電壓升壓轉(zhuǎn)換器接收輸入電壓。電壓升壓轉(zhuǎn)換器將輸入電壓或提升的電壓施加到電定位驅(qū)動(dòng)器中的逆變器。電壓總線上的電壓被轉(zhuǎn)換為控制電驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器的致動(dòng)器動(dòng)力信號(hào)。電壓升壓轉(zhuǎn)換器提升電壓總線上的電壓以控制電驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器的性能(例如以改善精確度、準(zhǔn)確性、速度等)。
[0023]一種或多種實(shí)現(xiàn)方式的細(xì)節(jié)在附圖和下面的【具體實(shí)施方式】中被說(shuō)明。根據(jù)【具體實(shí)施方式】和附圖中、以及根據(jù)權(quán)利要求，其他特征、對(duì)象、和優(yōu)點(diǎn)將是明顯的。
【附圖說(shuō)明】
[0024]
圖1是不例機(jī)電系統(tǒng)的原理圖。
[0025]圖2是致動(dòng)系統(tǒng)的示例電驅(qū)動(dòng)器的原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]—些系統(tǒng)(例如，燃?xì)夂驼羝麥u輪機(jī)、其他類型的動(dòng)力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)、工業(yè)系統(tǒng)等)包括在系統(tǒng)的操作期間例如響應(yīng)于改變操作情況或控制參數(shù)而被定位的致動(dòng)器。在某些情況下，控制系統(tǒng)的操作涉及對(duì)致動(dòng)器的精確定位，以例如控制燃料、空氣、動(dòng)力、速度、可變幾何結(jié)構(gòu)等。一些電致動(dòng)器與相關(guān)聯(lián)的電驅(qū)動(dòng)器一起用于控制致動(dòng)器的位置。
[0027]在一些系統(tǒng)中，電致動(dòng)器具有特征性能方面，例如在所述特征性能方面驅(qū)動(dòng)器通過(guò)對(duì)其位置的小調(diào)制或從一個(gè)位置到另一個(gè)位置的緩慢運(yùn)動(dòng)將其大部分時(shí)間花費(fèi)在接近穩(wěn)態(tài)位置;并且致動(dòng)器偶爾在更大范圍的運(yùn)動(dòng)上被快速和精確地移動(dòng)，例如，在某些情況下，在可用沖程的全部范圍上。電致動(dòng)器的電驅(qū)動(dòng)器可以包括主動(dòng)電壓總線，其中電壓可以被主動(dòng)地提升以處理瞬時(shí)工況，例如在致動(dòng)器被沉重加載、快速加載、快速移動(dòng)、大距離地移動(dòng)等的時(shí)候。
[0028]在一些示例中，在致動(dòng)器被控制在接近穩(wěn)態(tài)(例如相對(duì)不變的位置，通過(guò)小調(diào)制)的情況下，幾乎沒(méi)有機(jī)械做功在致動(dòng)器被完成，并且處于低電壓的控制電流被供應(yīng)到致動(dòng)器以抗衡致動(dòng)器輸出上的反向負(fù)載。產(chǎn)生的受力平衡可以在機(jī)械負(fù)載下維持不變的致動(dòng)器位置。在這樣的示例中，在致動(dòng)器被要求移動(dòng)得更快速的情況下，機(jī)械做功輸出更高，并且從而傳送到致動(dòng)系統(tǒng)中的動(dòng)力更高。例如，電驅(qū)動(dòng)器可以以高電壓提供控制電流以同時(shí)提供扭矩產(chǎn)生的電流并且克服馬達(dá)反電動(dòng)勢(shì)(back EMF)，以便將致動(dòng)器盡可能快速和精確地移動(dòng)到所需要的位置。
[0029]在一些實(shí)現(xiàn)方式中，主動(dòng)總線控制技術(shù)在外部動(dòng)力輸入(例如客戶供應(yīng)的動(dòng)力輸入)與逆變級(jí)之間使用按需升壓轉(zhuǎn)換器。在某些情況下，在大部分操作時(shí)間期間，升壓級(jí)保持切斷，并且外部供應(yīng)的電壓在未作額外處理的情況下被傳遞到逆變級(jí)。在高電壓需求期間，升壓可以被打開(kāi)并且將外部供應(yīng)的電壓提升到所需要的電壓給逆變級(jí)。
[0030]這里所描述的主動(dòng)總線控制技術(shù)可以允許以多種外部供應(yīng)的輸入電壓使用致動(dòng)器系統(tǒng)。例如，一些使用環(huán)境不能提供足夠高的電壓來(lái)滿足致動(dòng)器性能需求。在外部電壓饋送過(guò)低的情況下，主動(dòng)總線控制可以在某些情況下產(chǎn)生充足的電壓來(lái)滿足致動(dòng)器性能需求。該按需升壓可以利用現(xiàn)有的供應(yīng)電壓，這在某些情況下可以降低對(duì)昂貴的并且占空間的外部動(dòng)力供應(yīng)的使用來(lái)獲得所需要的電壓水平。例如，當(dāng)系統(tǒng)跳閘發(fā)生時(shí)可以要求高的致動(dòng)器性能，諸如當(dāng)發(fā)電渦輪機(jī)經(jīng)歷突然的負(fù)載降低、或者負(fù)載突然從渦輪機(jī)斷開(kāi)時(shí)。在這樣的情況下，可以要求致動(dòng)器通過(guò)將高動(dòng)力輸入致動(dòng)器來(lái)快速移動(dòng)負(fù)載(例如可變幾何結(jié)構(gòu)、燃料閥門(mén)等)
這里所描述的主動(dòng)總線控制技術(shù)可以在某些情況下提供改善的效率、改善的可靠性、改善的壽命、改善的機(jī)械能量存儲(chǔ)、或者這些的組合以及其他好處。例如，在某些情況下，按需操作升壓轉(zhuǎn)換器可以降低動(dòng)力損失，這