CN102345621B - 一种永磁同步风机超前角控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种永磁同步风机超前角控制方法，包括以下步骤：（1）建立超前角优化库；（2）检测电机电压；（3）判断转速上升；（4）检测电机电流；（5）测量电机温升；（6）转矩计算；（7）综合求值。本发明综合转速、电流、转矩、电机温升等因素，通过建立永磁同步电机超前角优化库来选择合理的超前角，适应于风机整体运行范围要求，又不会造成高频时的转矩减小，适用范围广，使用效果好。

Description

一种永磁同步风机超前角控制方法

技术领域

本发明涉及一种空调系统中的风机控制方法，具体地说是一种永磁同步风机控制方法。

背景技术

在空调系统中，为了获得高效的转矩特性，需要保证永磁同步风机的磁通恒定，目前，永磁同步风机的控制多是通过恒压频比控制实现的，即电压和频率比恒定。当永磁同步风机运行到基频以上时，会受到逆变器电压限制，而不能按恒压频比继续升速，这时，需要通过弱磁升速方法来提高转速或者频率。超前角控制方法就是一种有效的弱磁升速方法，它通过调整逆变器输出电压，使其驱动时刻超前，使得永磁同步风机的定子磁场和转子磁场的夹角大于90度，从而产生转子磁场的弱磁分量，达到提高转速或者频率的目的。超前角角度越大，永磁同步风机的定子磁场和转子磁场的夹角角度也越大，产生的弱磁程度随之增大，提高转速或者频率的效果越好。

现有的超前角控制方法大多是通过试验方法对不同角度的超前角进行测试，找到效果满意的超前角角度值，然后固定下来。然而，采用固定的超前角角度值是一种折中方法，不能满足风机整体运行范围的要求。目前，还有通过转速线性调整超前角角度，这种方法会在高频时转矩急剧减小。

因此，研发一种适应于风机整体运行范围要求，又不会造成高频时的转矩减小的永磁同步风机超前角控制方法，使永磁同步风机转速范围得到有效扩展是非常有必要的。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明所要解决的技术问题是，提供一种永磁同步风机超前角控制方法，综合转速、电流、转矩、电机温升等因素，通过建立永磁同步电机超前角优化库来选择合理的超前角，适应于风机整体运行范围要求，又不会造成高频时的转矩减小，适用范围广，使用效果好。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是，一种永磁同步风机超前角控制方法，包括以下步骤：

（1）建立超前角优化库：通过反复实验测试，记录不同电流、电压、转速、转矩、电机温升条件下永磁同步电机的超前角变化范围，积累数据形成数据库，建立永磁同步电机的超前角优化库；

（2）检测电机电压：通过电压检测电路检测电机电压，电机电压达到恒压频比控制的上限电压值，则进入超前角优化库，调整超前角数值；

（3）判断转速上升：给定转速是值由上位机或用户给定，实际转速值与给定转速值不符，则进入超前角优化库，控制增大或减小超前角数值，调整转速上升或下降达到给定转速值；

（4）检测电机电流：增大或者减小超前角数值引起电流波动，超前角的波动使得电机电流超过限定值，则进入超前角优化库，控制增大或减小超前角数值；

（5）测量电机温升：超前角的弱磁效应会使电机温升升高，当电机温升超过上限时，则进入超前角优化库，控制减小超前角数值；

（6）转矩计算：通过下列公式计算转矩，当转矩降落超过下限时，则进入超前角优化库，减小超前角；

                                                                                  

式中，T——转矩；P——电机功率；V——电机电压峰值；I——电机电流峰值；θ——电机电压与电流相位差；ω——运转频率。

（7）综合求值：通过步骤（3）至步骤（6）得出的超前角数值，综合求和确定超前角数值。

上述的永磁同步风机超前角控制方法，其超前角优化库固化在单片机里进行分析控制，配合PWM驱动电路进行调节反馈。

上述的永磁同步风机超前角控制方法，其电机温升由温度传感器测量，转矩计算公式中的运转频率由位置传感器测量。

本发明的一种永磁同步风机超前角控制方法，综合分析电压、转速、电流、电机温升、转矩等影响因素，预先建立永磁同步电机超前角优化库，然后在实际运行过程中，逐步针对电压、转速、电流、电机温升、转矩等因素的变化，来合理的调整超前角数值，从而更加符合风机整体运行的要求，同时有效避免高频时转矩减小现象的出现，适用范围广，使用效果好。

附图说明

图1是本发明的超前角控制系统组成示意图；

图2是本发明的控制流程图。

具体实施方式

实施例1

本实施例的一种永磁同步风机超前角控制方法，包括以下步骤：

（1）建立超前角优化库：通过反复实验测试，记录不同电流、电压、转速、转矩、电机温升条件下永磁同步电机的超前角变化范围，积累数据形成数据库，建立永磁同步电机的超前角优化库；超前角优化库固化在单片机里进行分析控制，配合PWM驱动电路进行调节反馈；

（2）检测电机电压：通过电压检测电路检测电机电压，电机电压已经达到恒压频比控制的上限电压值，立即进入超前角优化库，准备调整超前角数值；

（3）判断转速上升：给定转速为900rpm，实际转速为800rpm，电机需要升速100rpm；进入超前角优化库进行分析，转速每上升20rpm，超前角增加5度，则分析结果为超前角增加25度；

（4）检测电机电流：超前角的增加使电流增大，但不能超过电流限定值，尤其是不能大于退磁电流；通过电流传感器对电机电流进行检测，由单片机的AD端口采样得到，此时电流波动较大增加了1安培，需要减小超前角数值；进入超前角优化库进行分析，电流波动每增加0.5安培，超前角减小2度，分析结果为超前角减小4度；

（5）测量电机温升：电机温升通过温度传感器来测量，并通过单片机AD端口得到；当进行超前角控制时，超前角的弱磁效应会使电机温升升高；经测量电机温升45度，需要减小超前角，进入超前角优化库进行分析，电机温升超过40度时，电机每上升1度，超前角减小1度，分析结果为超前角减小5度；

（6）转矩计算：通过下列公式计算转矩降落3.9 N.m，进入超前角优化库，减小超前角；经分析转矩降低超过3.6 N.m，转矩每降低0.3N.m，超前角需要减小1度，分析结果为超前角减小1度；

         

                          

      式中，T——转矩；P——电机功率；V——电机电压峰值；I——电机电流峰值；θ——电机电压与电流相位差；ω——运转频率；

（7）综合求值：通过步骤（3）至步骤（6）得出的超前角数值（25度-4度-5度-1度），综合求和确定超前角数值为增加15度。   

实施例2

本实施例的一种永磁同步风机超前角控制方法，包括以下步骤：

（1）建立超前角优化库：通过反复实验测试，记录不同电流、电压、转速、转矩、电机温升条件下永磁同步电机的超前角变化范围，积累数据形成数据库，建立永磁同步电机的超前角优化库；超前角优化库固化在单片机里进行分析控制，配合PWM驱动电路进行调节反馈；

（2）检测电机电压：通过电压检测电路检测电机电压，电机电压已经达到恒压频比控制的上限电压值，立即进入超前角优化库，准备调整超前角数值；

（3）判断转速上升：给定转速为1100rpm，实际转速为920rpm，电机需要升速180rpm；进入超前角优化库进行分析，转速每上升20rpm，超前角增加5度，则分析结果为超前角增加45度；

（4）检测电机电流：超前角的增加使电流增大，但不能超过电流限定值，尤其是不能大于退磁电流；通过电流传感器对电机电流进行检测，由单片机的AD端口采样得到，此时电流波动较大增加了2安培，需要减小超前角数值；进入超前角优化库进行分析，电流波动每增加0.5安培，超前角减小2度，分析结果为超前角减小8度；

（5）测量电机温升：电机温升通过温度传感器来测量，并通过单片机AD端口得到；当进行超前角控制时，超前角的弱磁效应会使电机温升升高；经测量电机温升48度，需要减小超前角，进入超前角优化库进行分析，电机温升超过40度时，电机每上升1度，超前角减小1度，分析结果为超前角减小8度；

（6）转矩计算：通过下列公式经计算转矩降低4.2 N.m，进入超前角优化库，减小超前角；经分析转矩降低超过3.6 N.m，转矩每降低0.3N.m，超前角需要减小1度，分析结果为超前角减小2度；

         

                          

式中，T——转矩；P——电机功率；V——电机电压峰值；I——电机电流峰值；θ——电机电压与电流相位差；ω——运转频率；

（7）综合求值：通过步骤（3）至步骤（6）得出的超前角数值（45度-8度-8度-2度），综合求和确定超前角数值为增加27度。 

     以上所述，仅是对本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明做其他形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是，凡是未脱离本发明方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种永磁同步风机超前角控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）建立超前角优化库：通过反复实验测试，记录不同电流、电压、转速、转矩、电机温升条件下永磁同步电机的超前角变化范围，积累数据形成数据库，建立永磁同步电机的超前角优化库；

（2）检测电机电压：通过电压检测电路检测电机电压，电机电压达到恒压频比控制的上限电压值，则进入超前角优化库，调整超前角数值；

（3）判断转速上升或下降：给定转速值是由上位机或用户给定，实际转速值与给定转速值不符，则进入超前角优化库，控制增大或减小超前角数值，调整转速上升或下降达到给定转速值；

（4）检测电机电流：增大或者减小超前角数值引起电流波动，超前角的波动使得电机电流超过限定值，则进入超前角优化库，控制增大或减小超前角数值；

（5）测量电机温升：超前角的弱磁效应会使电机温升升高，当电机温升超过上限时，则进入超前角优化库，控制减小超前角数值；

（6）转矩计算：通过下列公式计算转矩，当转矩降落超过下限时，则进入超前角优化库，减小超前角；

                                                            

                      

式中，T——转矩；P——电机功率；V——电机电压峰值；I——电机电流峰值；θ——电机电压与电流相位差；ω——运转频率；

（7）综合求值：通过步骤（3）至步骤（6）得出的超前角数值，综合求和确定超前角数值。

2.根据权利要求1所述的永磁同步风机超前角控制方法，其特征在于：超前角优化库固化在单片机里进行分析控制，配合PWM驱动电路进行调节反馈。

3.根据权利要求1所述的永磁同步风机超前角控制方法，其特征在于：电机温升由温度传感器测量，转矩计算公式中的运转频率由位置传感器测量。