CN114365414A - 用于静电机的无传感器控制器 - Google Patents

Abstract

用于静电电动机的可变速度驱动器根据从反向电流(反向MMF)推断出的转子位置和/或转子旋转速率来提供反馈控制。通过对定子进行建模并且根据板电压测量结果产生隔离定子电压来执行反向电流的提取。

Description

用于静电机的无传感器控制器

关于联邦政府资助研究或开发的声明

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相关申请的交叉引用

本申请要求于2019年9月10日提交的美国专利申请第16/566,250号的权益，该美国专利申请通过引用并入本文。

背景技术

本发明涉及静电机(电动机和发电机)，并且特别地涉及在不需要机械地附接至转子的单独分解器等的情况下感测转子位置和/或速度的电动机驱动系统。

静电机提供了针对电磁机的替选方案，所述电磁机利用电感应电场和电容变化来提供驱动力。静电机相对于常规电磁旋转电机具有许多优点，包括消除磁体和昂贵的稀土材料、减少铁质材料的显著重量以及减少对昂贵的高电流铜绕组的依赖。

静电机的另一显著优点是其能够在没有常规电磁机的电磁线圈中出现的那种显著电流流动或电阻性热损耗的情况下保持扭矩或位置。这种特性使静电机对高扭矩、低速度操作和定位具有吸引力。

用于低速度或定位应用的静电机可以采用大量电极。例如，与通常具有有限极数(例如，8个)的电磁电动机相比，静电电动机可以包括多达96个极或更多个极。在具有96个极的静电电动机的电循环内的精确位置控制需要分解器具有比电磁电动机所需的量级更高的量级的机械分辨率，并且超过标准12位编码器的能力。因此，在这样的应用中，静电机可能需要昂贵的15位编码器或更高位编码器。

发明内容

应当认识到，静电电动机提供了大致类似于标准电磁电动机的反向EMF(电动势)的“反向电流”或反向MMF(磁通势)。MMF——也被称为反向电流——的测量通常是具有相位和幅度的矢量，相位和幅度中的一者或两者可以提供用于推断位置和或速度的信息。本发明提供了当静电电动机有利地由电流驱动器供电时从静电电动机提取MMF测量结果的方法，例如在由共同发明人Ludois命名并在此通过引用并入本文的美国专利9,979,323中描述了这种类型的静电电动机。重要的是，本发明允许在电动机端子处进行易于处理的电压采样，而不需要庞大电流互感器等。在中等速度下，该MMF值可以用于推断位置和/或电动机速度，而无需具有必要分辨率的分解器。在低速度或零速度下，当存在不足/不显著的MMF时，可以通过在转子或定子中注入电流以替代MMF测量来感测位置和/或速度。另一方面，在高速度下，注入可与驱动电流区分开的电流可能难以使MMF感测更优选。

具体地，然后，在一个实施方式中，本发明提供了一种用于静电电动机的静电电动机驱动器，该静电电动机驱动器包括适于连接至多个定子电极的一组电流源驱动器。反向电流监测电路检测来自静电电动机的与转子速度成比例的反向电流值，并且反向电流调节电路接收检测到的反向电流值，以提供估计的转子位置和转子速度中至少之一，估计的转子位置和转子速度被提供至比较电路，该比较电路接收估计的转子位置和转子速度中至少之一和电动机控制值，并且将估计的转子位置和转子速度中至少之一与电动机控制值进行比较，以产生到所述一组电流源驱动器的误差输出。反向电流监测电路可以在电流源驱动器与对应的定子电极之间的连接处获取电压测量结果。

因此，本发明的至少一个实施方式的特征是使用简单的电压监测来提供用于低速和高扭矩应用的高极数静电电动机类型的电动机轴的位置和/或速度测量，从而消除对直接输出反向电流感测的需求。

电流源驱动器可以提供与通过电感实现的电流源串联的一组电开关，以用于调制到定子电极的电流并调节电压。

因此，本发明的至少一个实施方式的特征是提供与有利于这种类型静电电动机的电流源驱动器兼容的无分解器的位置/旋转速率传感器。

反向电流监测电路可以将电压测量结果与公共电压进行比较，以提取与共模电压隔离的定子电压。

因此，本发明的至少一个实施方式的特征是消除高度可变共模电压对反向电流的计算的影响。

监测电路可以对定子电路的阻抗进行建模以推断通过每个定子电极的电流，并且可以将推断出的电流与来自与定子电极相关联的电流源驱动器的驱动电流进行比较以推断反向电流。

因此，本发明的至少一个实施方式的特征是推断进入定子中的正向电流以根据需要根据电压测量结果计算反向电流。

反向电流调节电路还可以测量反向电流的峰值以提供速度信号，并且比较电路还可以使用速度信号来提供误差输出。

因此，本发明的至少一个实施方式的特征是提供对例如电动机的速度控制有用的速度的独立测量。

反向电流调节电路可以根据反向电流的变化来提取估计的转子位置。

因此，本发明的至少一个实施方式的特征是根据反向电流的位置相关变化推断出位置。

静电电动机驱动器还可以包括：信号发生器，其向转子和定子之一提供注入信号；

提取电路，其监测转子和定子中至少之一，以提取所得信号，该所得信号指示转子与定子之间的电容耦合和根据凸极和空间对准的转子和定子中至少之一的变化的有效电容中的至少一个；以及

调节电路，其接收所得信号以提供估计的转子位置；

其中，比较电路还从凸极和空间对准调节电路接收估计的转子位置信号以产生误差输出。

因此，本发明的至少一个实施方式的特征是调整在低速度下反向电流信号的低信噪比，以进行低速控制。

静电电动机驱动器还可以包括开关，该开关用于选择性地传送来自凸极调节电路的估计的转子位置信号和来自反向电流调节电路的估计的转子位置信号中的一个，以供比较电路使用。

因此，本发明的至少一个实施方式的特征是为反向电流与注入电流位置感测之间的切换提供自动基础。

开关可以由从反向电流调节电路和凸极调节电路中至少之一得到的估计的转子速度来控制。

因此，本发明的至少一个实施方式的特征是利用从本发明的感测系统得到的转子速度来在这些感测系统之间进行选择。

这些特定特征和优点可以适用于落入权利要求中的仅一些实施方式，并且因此不限定本发明的范围。

附图说明

图1是本发明的附接至示例轴向磁通静电电动机的驱动系统的简化分解图；

图2是图1的电动机驱动器的详细框图，示出了电流源驱动器和反向电流检测系统以及替换用于控制电流源驱动器的分解器的注入电流检测系统；

图3是图2的电流源驱动器的更详细的框图，该电流源驱动器为三相静电电动机的三个定子板中的每一个提供单独的电流源；

图4是作为用于提供位置信息和速度信息的反向电流检测系统的一部分的反向电流调节电路的更详细的框图；

图5是提供可以从中推断出速度信息的位置信息的注入信号调节电路的框图；

图6是d变换轴和q变换轴的反向电流的曲线图；

图7是在解调之前的注入信号的曲线图，示出了注入信号包络中的位置信息；

图8是用于从电压测量中推断出反向电流的定子模型的图解表示；

图9是定子电极的简化图，示出了一个电极的电压测量；

图10是展示隔离相电压的提取的相量图；以及

图11是图2的框图的局部视图，示出了电流注入至转子中的替选方法。

具体实施方式

静电电动机设计

现在参照图1，静电驱动系统10可以包括静电电动机12，在一个示例中，静电电动机12具有含径向延伸、周向移位的定子电极16的一个或更多个盘状板。定子电极16与被定位成邻近盘状定子14的对应盘状转子18上的对应的径向延伸、周向移位的转子电极20相互作用。为了简单起见，定子电极16和转子电极20被示出在定子14和转子18的可见表面上；然而，定子电极16和转子电极20通常在定子14和转子18的相对面上紧密靠近。这种类型的电动机将被称为“轴向场”电动机，通常指静电场沿转子18的旋转轴线25的对准。

本发明还设想了利用具有垂直于轴线25延伸的电场的“径向场”电动机进行操作，例如该“径向场”电动机具有周向嵌套的圆柱形板或轴向延伸的栓环。通常，这些类型的电动机中的每一种电动机中的转子电极20的数目将与电动机的极数相匹配。该极数通常将超过16个，更通常地超过60个，优选地为96个或更多。

在全部转让给本发明的受让人且通过引用并入本文的美国专利9,184,676、2016/0211775和2016/0344306中描述了轴向场电动机和径向场电动机。本发明适用于两种类型的电动机。

在径向磁通电动机和轴向磁通电动机的两种设计中，转子18可以被支承以在沿轴线25延伸的驱动轴24上旋转，以提取机械功。滑环或无刷电力传输系统22(例如，电容或电感)附接至驱动轴24，使得来自固定转子电力供应26的电力能够被传导至旋转转子电极20，如本领域中通常理解的，以提供转子18的静电极化。

可变速度驱动器的概述

可变速度驱动器32可以基于由位置检测系统30生成的位置信号向定子14的定子电极16提供受控的电力应用。在该方面，可变速度驱动器32可以接收命令信号34例如位置、速度、扭矩或其他相关量，并且确定要施加至定子电极16的适当可变电流，以提供符合该命令信号34的静电电动机12的操作。因此，可变速度驱动器32的输出将提供与不同定子电极16相关联的多个相36(针对三相实施方式，也被指定为A、B、C)，从而向那些定子电极16提供控制电动机操作所需的正弦或其他连续变化的信号。

现在参照图2，给定命令信号34所需的输出相36的瞬时值可以不仅是命令信号34而且还可以是转子位置和电动机12的特性的函数。生成输出相36所需的这种处理可以通过常规电磁电动机中已知的坐标变换来简化，其中不断变化的多个相36被映射到随电动机转子18旋转的参考系。该参考系被称为d-q参考系，在d-q参考系中，d轴(直轴)与电极20上的正电极对准，并且q轴(正交轴)被定位成相对于d轴成90度。在该参考系中观察，多个相36(例如，在三相系统中，被称为A、B、C)处的波形的复杂性转变为单个矢量，针对电动机12的稳态操作该单个矢量在很大程度上是不变的。例如，在D.W.Novotny和T.A.Lipo的“VectorControl and Dynamics of AC Drives”牛津大学出版社，1996年第1版(包括页面88至102)中描述了电磁机背景下的这种变换的细节，其中基础数学也适用于本发明。

使用这种变换，本发明提供了电流源驱动器40的反馈控制，使相36连接至每个定子电极16。在该方面，测量来自这些相36中的每一个相36的电压并且这些测量结果被ABC-dq变换电路42接收。ABC-dq变换电路42还从位置检测系统30接收位置信号44和速度信号45，以将所接收的相信号(A、B、C)转换为d-q空间中的矢量，其被称为“测量的”d-q矢量48。

输入命令信号34将通过输入转换电路52转换为类似的“期望”d-q矢量50。当静电电动机12不在稳态下操作时，该期望的d-q矢量50通常将具有与测量的d-q矢量48不同的角度和不同的大小。当输入命令信号34是扭矩值时，期望的d-q矢量50的大小将与期望的扭矩成比例，并且相对于q轴的理想角度将取决于电动机12的类型。对于非凸极机器，角度将简单地为零度(期望的d-q矢量50与q轴对准)；然而，对于凸极机器，计算将更复杂，如转让给本发明的受让人且通过引用并入本文的美国专利9,979,323所讨论的。理想角度是每电压提供最大扭矩从而减小电动机损耗的角度。替选地，命令信号34可以是速度值，在这种情况下使用速度信号45。更一般地，任意控制策略可以使用位置信号44和速度信号45两者。

一旦确定期望的d-q矢量50，将该期望的d-q矢量50与测量的d-q矢量48进行比较，以在控制电流源40的比较电路54处产生误差值53。在最简单的情况下，误差值53仅是期望的d-q矢量50与测量的d-q矢量48之间的差；然而，替选地，可以对该差进行进一步处理，例如在比例/积分/微分类型控制策略下进行处理，其中误差值53是差值的加权组合、该差值的时间运行积分和该差值的微分。还应当理解，比较电路54可以使用其他控制策略，包括从电动机12得到的其他测量变量的反馈和/或前馈。

仍然参照图2，然后将误差值53提供至以与ABC-dq变换电路42相反的方向操作的dq-ABC变换电路56(作为逆变换)，以将作为d-q空间中的矢量的误差值53改变为非旋转系中的相36。

遍历ABC-dq变换电路42和dq-ABC变换电路56的环路的该反馈控制过程在电动机12的操作期间持续进行。

当命令信号34是不同的值例如期望旋转速度(例如，RPM)时，可以例如在可选的比较块58处使用用于推断速度的位置信号44并且使用命令信号34的期望RPM与推断出的RPM之间的差来并入附加的可选反馈环路，以创建扭矩值，该扭矩值然后可以如上面关于扭矩信号所讨论的那样进行处理。其他输入信号也可以以这种方式进行处理，并且在该方面，本发明设想了可以使用可编程命令信号34以用于例如电动机12的软启动和软停止以及不同的电动机RPM或操作条件下的不同状态。

ABC-dq变换电路42、输入转换电路52、比较电路54和dq-ABC变换电路56可以由分立电路系统来实现，或者优选地由执行例如作为固件存储在非暂态计算机存储器中的程序并且采用模数转换器在数字域中进行操作的高速度计算机处理器来实现。

现在参照图3，静电电动机的复杂场控制的实际含义通过生成驱动静电电动机12所需的功率水平下的“刚性”电流输出信号的能力来实现，即在面对多个相36处的由电容耦合随电动机12旋转的变化而引起的快速波动电压时可以提供开环电流控制的输出。本发明设想了静电电动机12将在超过10瓦、通常超过100瓦、期望地超过1000瓦的功率下进行操作。

可以利用抵抗流过电感器的电流变化的电感特性、自感应能量在电感器磁场内的累积特性通过使用一个或更多个串联电感元件78来产生必要的“电流源”输出。本发明认识到，可以利用该特性来提供足够的输出电流刚度，以使得能够调节输出电压，而不妨碍对电动机的“电荷导向”控制或可变速度能力所必需的电流进行动态控制。在该方面，电感的大小必须在预期的电动机功率水平下提供电流调节(并且因此提供能量存储)，从而提供例如将到电动机的电流输出控制在控制半导体开关的命令值的25％以内、通常在10％以内、期望地在5％以内。在转让给本发明的受让人且通过引用并入本文的美国专利9,960,719中描述了这样的电流源驱动器的构造。

在一个实现方式中，将DC电力源提供至一组固态开关72例如诸如MOSFET晶体管的晶体管，从而从开关逻辑电路73接收ABC电流值。固态开关72例如被配置在H桥中，在H桥中，相36中的每一个连接至一对串联连接的开关72之间的结点，该对串联连接的开关72进而跨接正电力轨74和负电力轨76，从而提供由电感器70稳定的直流。初步使用该电路可以产生方波输出；然而，本发明设想了所产生的相36是由控制算法决定的任意形状和频率的连续波形。因此，开关72将接收确定其开关状态的控制信号，所述控制信号是脉冲宽度调制的(或通过包括脉冲密度调制等的类似调制技术调制的)。在脉冲宽度调制中，改变开关72的接通时间以确定通过相36输出的平均电流值。在这样的调制中，为了能量效率，开关72以开关模式(接通或关断)操作，但是以高速率切换以产生由静电电动机12的电容平滑的连续波形(例如，不同频率的正弦波)。在脉冲宽度调制中，半导体的开关速度是相36的波形的基频的许多倍，并且通常超过该频率的10倍至20倍。

电感器70可以与H桥的开关72串联放置，以使为开关72馈电的DC总线稳定。电感器的其他放置(例如，相36中的每一个上具有一个电感器)或者使用具有漏电感的互感器可以提供类似的效果。

位置感测

再次参照图2，可以从分解器获得位置信号44和速度信号45；然而，在本发明中，这些信号可以由从电流源驱动器40的相36中的每一个接收电压信号90的位置检测系统30来提供。位置检测系统30可以包括两个不同的部件：反向电流或“反向MMF”(磁通势)检测器系统93，其包括MMF检测器92和调节电路120；以及注入电流系统131，其包括电流注入电路130和调节电路144。这两个系统都接收提供至定子14的电极16的相36的电压测量结果，以产生位置信号和速度信号。

反向MMF检测器93检测反向MMF，所述反向MMF是转子速度的函数并且还可以用于基于MMF随旋转的变化来提供位置信号。

现在参照图8和图9，MMF检测器92可以相对于公共电压参考94(例如，地)测量每个相36处的电压，以提供与每个相相关联的原始相电压96(例如，在示例3相电动机中，V_AG是相A与地之间的电压，V_BG是相B与地之间的电压，而V_CG是相C与地之间的电压)。这些原始相电压96将包括高度可变并且可以使期望的反向电流测量不清楚的共模电压。

因此，并且参照图10，可以组合每个原始相电压96以提取每个电极16的隔离相电压。可以通过将隔离相电压预想为从公共电压中心100以相等的角度延伸并且绕公共电压中心100旋转的相量98来图解地理解该提取过程，该公共电压中心100随着共模电压而变化。应当理解，在相量98必须彼此成相等角度的约束下，可以使用几何分析根据相量96的长度和相对角度的知识来唯一地计算每个相量98(隔离相电压)的长度，从而消除了共模电压的影响。

现在参照图8，定子电极16中的每一个可以通过固定电容102、固定电阻104和表示作为转子速度的函数的反向MMF的电流源106来建模。电容102通常将随转子位置的函数而变化，但是可以被建模为凭经验确定的平均值，并且位置变化归因于电流源106。电容102和固定电阻104可以凭经验确定或者可以在静电驱动系统10的操作期间推断出。

该模型可以通过以下来用于确定电流源106的反向MMF：向该模型施加隔离相电压(例如，V_A)以确定在模型上施加测量的电压(例如，V_A)的情况下将出现的接收电流108(通过电容器102和电阻器104的组合电流)。然后可以将该接收电流108与来自电流源驱动器40的命令电流110进行比较。电流110与电流108之间的差将是来自电流源106的作为反向MMF的有效电流。

现在参照图6，由于转子18旋转以产生反向MMF信号115时电容102的实际变化，因此该计算出的反向MMF电流将随时间而变化。然而，计算出的反向MMF信号115的幅度112将与转子18的旋转速度成比例，并且因此可以用于确定转子速度。MMF信号115在一个周期114上的变化提供了转子18的位置的指示，并且每个周期114的旋转距离将等于360°的旋转行程除以电动机12的极数(在该简化情况下为三个)。将明显的是，小于一个周期114的角位置也可以根据周期114期间的规则电压变化来确定。

通常，来自每个相的位置信号可以变换为d分量和q分量，其中在图6中，d分量以实线示出并且q分量以虚线示出，并且简单地表示为对应正交相量的长度。

现在参照图4，反向MMF信号115通常可以由调节电路120处理，例如提供带通滤波122以提取可以提供至映射器124的降低噪声的MMF信号115，映射器124例如将一个周期114内的电压值映射到特定角度值作为位置信号44，并且峰值跟随器126提取幅度112以用作速度信号45。可以使用其他公知的信号调节技术，包括例如构造将该数据拟合到模型等的观察器。

参照图2和图5，可以通过由电流注入电路130提供的电流注入来获得位置信息的替选源。通常，电流注入电路130可以通过注入信号发生器132创建高频注入信号，例如高频注入信号的频率至少是周期114的10倍。注入信号发生器132可以提供注入输出134，注入输出134可以与变换电路56的输出相加，以通过电流源驱动器40将附加电流信号叠加到定子14的一个电极16上。

该注入信号可以以两种方式使用。第一种方法使用注入信号来测量定子16与转子20之间的电容耦合，例如随着转子20旋转而变化。在这种情况下，通过定子上的注入输出134感应的电压信号136可以通过转子118接收但是通过随着转子18旋转而改变转子18与定子14之间的互电容来修改。该信号136可以由用于减少噪声内容的高通滤波器139接收，并且然后使用提取电路例如解调器138(示意性地描绘为整流器141和低通滤波器143)进行解调以提取具有调制频率的信号136的包络。调制频率将具有表示与转子20的旋转速度对应的频率的周期，并且因此可以用于确定转子速度45，例如使用频率检测器145来确定，例如测量该周期并使其反转来确定。相的包络可以用于以类似于上面关于图6所描述的方式提供位置信号44测量。这些输出信号44和45可以再次由调节电路144处理，例如从而使用观察器技术等提供滤波或更复杂的信号调节。

暂时地参照图11，应当理解，注入过程可以反转，其中，注入电路130直接注入至转子20，并且然后监测信号90中的所得变化。在这种情况下，不需要图2所示的信号134。

作为测量上述电容耦合变化的替选方案，注入信号可以用于检测静电电动机12的凸极变化。还参照图7，在这种情况下，可以通过凸极检测电路131来监测电压信号90，以检测由定子16的凸极变化引起的来自电流源驱动器40的注入信号的负载变化。电压信号90可以由凸极电路131接收，该凸极电路131提供与电流注入电路130相同的功能部件，包括用于减少噪声内容的高通滤波器以及用于提取具有调制频率的信号136的包络150的解调器和低通滤波器143。调制频率将具有表示通常是周期114的两倍快的频率的周期152，并且因此可以用于确定转子速度45，例如使用频率检测器145来确定，例如测量周期152并使其反转来确定。相的包络150可以用于以类似于上面关于图6所描述的方式提供位置信号44测量。来自凸极电路131或电流注入电路130的输出信号可以由开关161选择以用作输出信号44和45。

再次参照图2，MMF检测器92和电流注入电路130或凸极电路131中的每一个可以提供位置信号和速率信号两者；然而，MMF检测器92在低转子速度下具有较差的信噪比，并且因此，在低转子速度下，电流注入电路130或凸极检测电路131可以用于提供位置测量结果和速度测量结果。另一方面，当电动机12以高速度运动时，可以使用由MMF检测器92提供的优异测量结果。

在该方面，开关电路160可以根据从比较电路54获得的速度信号在来自调节电路120的输出与来自调节器140的输出之间自动地选择。在该方面，比较电路54根据转子18的速率来在这些不同检测系统的位置检测系统之间切换。

应当理解，本发明提供了通过闭环电压调节来适当地控制施加至静电电动机的电压矢量的能力，从而还提供了控制扭矩的能力，并且以这种方式提供扭矩控制。

某些术语在本文中仅用于参照的目的，并且因此不旨在进行限制。例如，诸如“上”“下”“上方”和“下方”的术语是指所参照的附图中的方向。诸如“前”、“后”、“后方”、“底部”和“侧面”的术语描述了在一致但任意的参考系内的部件的各部分的取向，这通过参考描述所讨论的部件的文本和相关联附图而变得清楚。这样的术语可以包括上面特别提及的词、其派生词和类似含义的词。类似地，除非上下文明确地指出，否则术语“第一”、“第二”和涉及结构的其他这样的数字术语并不暗示序列或顺序。尽管在所公开的实施方式中定子和转子被示出为盘，但是不要求定子或转子为盘形式。

当介绍本公开内容和示例性实施方式的要素或特征时，冠词“一”、“一个”、“该”和“所述”旨在意指存在一个或更多个这样的要素或特征。术语“包含”、“包括”和“具有”旨在是包容性的，并且意指可以存在除了具体指出的要素或特征之外的附加要素或特征。还应当理解，除非特别标识为执行顺序，否则本文中描述的方法步骤、过程和操作不应被解释为必需要求它们以所讨论或所示出的特定顺序执行。还应当理解，可以采用附加的或替选的步骤。

具体地，本发明并非旨在限于本文中包含的实施方式和说明，并且权利要求应当被理解为包括在所附权利要求的范围内的这些实施方式的修改形式，所述修改形式包括实施方式的一部分和不同实施方式的要素的组合。本文中描述的包括专利公开和非专利公开的所有公开在此均通过引用整体并入本文。

Claims (17)

1.一种用于如下类型的静电电动机的静电电动机驱动器，所述类型的静电电动机具有定子和转子，所述定子具有适于生成绕轴线的旋转定子电场矢量的多个定子电极，所述转子具有主要通过静电力而不是磁力提供与旋转电场相互作用的转子电场以绕所述轴线旋转的多个转子电极，所述静电电动机驱动器包括：

一组电流刚性驱动器，其适于连接至所述多个定子电极；

反向电流监测电路，其检测来自所述静电电动机的与转子速度成比例的反向电流值；

反向电流调节电路，其接收检测到的反向电流值，以提供对转子位置和转子速度中至少之一的估计；以及

比较电路，其接收所估计的转子位置和转子速度之一和电动机控制值，并且将所估计的转子位置和转子速度之一与所述电动机控制值进行比较，以产生到所述一组电流源驱动器的误差输出；其中

所述反向电流监测电路在所述电流源驱动器与对应的定子电极之间的连接处获取电压测量结果。

2.根据权利要求1所述的静电电动机驱动器，其中，权利要求1所述的速度驱动器和所述电流源驱动器提供了与通过电感实现的电流源串联的一组电开关，以用于提供电流刚度和调节所述定子电极电压。

3.根据权利要求2所述的静电电动机驱动器，其中，所述反向电流监测电路从测量信号中提取定子电压并消除共模电压。

4.根据权利要求2所述的静电电动机驱动器，其中，所述反向电流监测电路对定子电路的阻抗进行建模以推断通过每个定子电极的电流，并且将推断出的电流与来自与所述定子电极相关联的所述电流源驱动器的驱动电流进行比较以推断反向电流。

5.根据权利要求1所述的静电电动机驱动器，其中，所述反向电流调节电路还测量所述反向电流的相位和幅度，以提供转子位置信号和转子速度信号

6.根据权利要求1所述的静电电动机驱动器，还包括：

信号发生器，其向所述转子和所述定子之一提供注入信号；

提取电路，其监测所述转子和所述定子中至少之一，以提取所得信号，所述所得信号指示所述转子与所述定子之间的电容耦合和所述转子和所述定子中至少之一的变化的有效电容中的至少一个；以及

注入处理电路，其接收所述所得信号以提供估计的转子位置；

其中，所述比较电路还从所述注入处理电路接收估计的转子位置信号以产生所述误差输出。

7.根据权利要求6所述的静电电动机驱动器，其中，所述注入处理电路还提供估计的转子速度。

8.根据权利要求7所述的静电电动机驱动器，还包括开关，所述开关用于选择性地传送来自所述注入处理电路的估计的转子位置信号和来自所述反向电流调节电路的估计的转子位置信号中的一个，以供所述比较电路使用。

9.根据权利要求8所述的静电电动机驱动器，其中，所述开关由从所述反向电流调节电路和所述注入处理电路中至少之一得到的估计的转子速度来控制。

10.根据权利要求7所述的静电电动机驱动器，其中，所述提取电路提供由所述静电电动机修改之后的所述注入信号的解调。

11.根据权利要求7所述的静电电动机驱动器，其中，所述注入处理电路还接收由所述静电电动机修改之后的检测到的注入信号，以提供估计的转子速度信号；并且其中，所述比较电路还使用所述速度信号来提供所述误差输出。

12.根据权利要求1所述的可变速度驱动器，还包括输入电路，所述输入电路接收从扭矩和速度的命令组中选择的电动机控制值，以控制施加至所述定子电极的电流。

13.根据权利要求1所述的可变速度驱动器，其中，所述定子包括绕所述轴线成相等角度的三组电气独立的电极，每组电极电气接合至公共端子。

14.根据权利要求1所述的可变速度驱动器，还包括如下类型的静电电动机，所述类型的静电电动机具有定子和转子，所述定子具有接收来自所述电流源驱动器的输出并适于生成绕所述轴线的旋转定子电场矢量的多个定子电极，所述转子具有主要通过静电力而不是磁力提供与所述旋转电场相互作用的转子电场的多个转子电极。

15.根据权利要求14所述的可变速度驱动器，其中，所述静电电动机提供至少60个极。

16.一种用于如下类型的静电电动机的静电电动机驱动器，所述类型的静电电动机具有定子和转子，所述定子具有适于生成绕轴线的旋转定子电场矢量的多个定子电极，所述转子具有主要通过静电力而不是磁力提供与旋转电场相互作用的转子电场以绕所述轴线旋转的多个转子电极，所述静电电动机驱动器包括：

一组电流刚性驱动器，其适于连接至所述多个定子电极；

信号发生器，其向所述转子和所述定子中的一个提供注入信号；

提取电路，其监测所述转子和所述定子中的另一个，以提取所得信号，所述所得信号指示所述转子与所述定子之间的电容耦合和所述转子和所述定子中至少之一的变化的有效电容中的至少一个；以及

调节电路，其接收所述所得信号发生器以提供估计的转子位置；

比较电路，其接收估计的转子位置和电动机控制值，并且将估计的转子位置与所述电动机控制值进行比较，以产生到所述一组电流源驱动器的误差输出，从而控制所述静电电动机。

17.一种对如下类型的静电电动机提供可变速度控制的方法，所述类型的静电电动机具有定子和转子，所述定子具有适于生成绕轴线的旋转定子电场矢量的多个定子电极，所述转子具有主要通过静电力而不是磁力提供与旋转电场相互作用的转子电场以绕所述轴线旋转的多个转子电极，所述方法包括以下步骤：

提供一组电流源驱动器以用于向所述定子电极提供电流；

根据驱动所述静电电动机的感测电压检测反向电流值，所述反向电流与转子速度成比例；

对检测到的反向电流值进行处理以提供估计的转子位置；

接收估计的转子位置和所述电流源驱动器的输出的测量结果，以产生测量的d-q矢量；

接收期望的d-q矢量，并且将所述期望的d-q矢量与所述测量的d-q矢量进行比较以产生误差输出；以及

对所述误差输出进行变换，以产生提供至所述电流源驱动器的一组输出，以驱动所述定子电极。

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