CN104601075A - 变频空调器的控制方法及其控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种变频空调器的控制方法，包括以下步骤：接收用户发出的指令；根据用户发出的指令控制变频空调器进行运行模式切换；当变频空调器进入低功耗运行模式时，根据生成的转速指令和模式标志位获取变频空调器中压缩机电机的d轴启动参考电流和q轴启动参考电流并根据d轴启动参考电流和q轴启动参考电流对压缩机电机进行控制。该控制方法能够在变频空调器进入低功耗运行模式时通过调节转速指令和dq轴的启动参考电流使得压缩机电机的输出功率最小，从而达到降低变频空调器的功耗、节省用电的目的。本发明还公开了一种变频空调器的控制系统。

Description

变频空调器的控制方法及其控制系统

技术领域

本发明涉及变频空调器技术领域，特别涉及一种变频空调器的控制方法以及一种变频空调器的控制系统。

背景技术

降低功耗是白色家电企业的共同努力目标，不少企业都在空调里设置了节能模式，也称经济模式或低功耗模式等。该模式利用了压缩机电机低频运转下吸排气压力小，耗电量低的原理，通过变频控制技术降低压缩机电机的运行频率以达到节能的目的。

由于变频空调器的压缩机电机无法安装位置/速度传感器，所以必须采用无传感器算法对速度或位置进行估计，而在变频空调器低频运行时这种观测算法会受到很多限制。因此，在变频空调器低频运行时一般都采用速度开环控制方法，能够使压缩机电机在低频下稳定运行，并能使变频空调器的功耗得到降低，但是，目前的速度开环控制方法都不是最优的功耗降低控制方法，从而需要对变频空调器的低功耗控制技术进行改进。

发明内容

本发明的目的旨在至少解决上述的技术缺陷之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种变频空调器的控制方法，能够在变频空调器进入低功耗运行模式时通过调节转速指令和dq轴的启动参考电流使得压缩机电机的输出功率最小，从而达到降低变频空调器的功耗、节省用电的目的。

本发明的另一个目的在于提出一种变频空调器的控制系统。

为达到上述目的，本发明一方面实施例提出的一种变频空调器的控制方法，包括以下步骤：接收用户发出的指令；根据所述用户发出的指令控制所述变频空调器进行运行模式切换，其中，所述变频空调器的运行模式包括正常运行模式和低功耗运行模式；当所述变频空调器进入所述低功耗运行模式时，根据生成的转速指令和模式标志位获取所述变频空调器中压缩机电机的d轴启动参考电流和q轴启动参考电流并根据所述d轴启动参考电流和q轴启动参考电流对所述压缩机电机进行控制。

根据本发明实施例的变频空调器的控制方法，当变频空调器进入低功耗运行模式时，根据生成的转速指令和模式标志位获取变频空调器中压缩机电机的d轴启动参考电流和q轴启动参考电流并根据d轴启动参考电流和q轴启动参考电流对压缩机电机进行控制，从而在该低功耗运行模式下，能够通过降低压缩机电机的运行频率，同时调节d轴参考电流和q轴参考电流，使得压缩机电机的输出功率最小，提高了压缩机电机在低频运行时的效率，并使得压缩机电机在输出相同转矩的情况下功耗达到最低，达到降低变频空调器的功耗、节省用电量的目的。

根据本发明的一个实施例，所述d轴启动参考电流和q轴启动参考电流根据以下公式获取：

$\left\{\begin{array}{c}{i}_{\mathrm{qs}0}^r=\frac{T_e*}{\frac{3}{2}{n}_p{K}_e}\\ i_{\mathrm{ds}0}^r={\left(\frac{T_e*}{\frac{3}{2}{n}_p{K}_e}\right)}^2\frac{1}{\frac{K_e}{L_q-L_d}}\end{array}\right.$

其中，T_e*为所述压缩机电机的电磁转矩，n_p为磁极对数，K_e为电动势系数，L_d和L_q为所述压缩机电机的d轴电感和q轴电感。

根据本发明的一个实施例，在所述低功耗运行模式下，所述压缩机电机的运行阶段包括启动阶段、速度开环阶段和停机阶段，其中，在所述启动阶段，给定所述压缩机电机的d轴参考电流为所述d轴启动参考电流和给定所述压缩机电机的q轴参考电流为所述q轴启动参考电流并保持所述转速指令为零；在所述速度开环阶段，保持所述压缩机电机的d轴参考电流和q轴参考电流不变，并调节所述转速指令处于预设区间；在所述停机阶段，将所述转速指令以及所述压缩机电机的d轴电流指令和q轴电流指令清零。

根据本发明的一个实施例，所述预设区间对应的压缩机电机的运行频率区间可以为[0.1Hz，1Hz]。

根据本发明的一个实施例，在所述正常运行模式下，所述压缩机电机的运行阶段包括启动定位阶段、速度开环阶段、调节指令阶段、速度闭环阶段和停机阶段，其中，在所述启动定位阶段，调节所述压缩机电机的d轴参考电流线性增加到预设启动电流，保持所述压缩机电机的q轴电流指令和所述转速指令为零；在所述速度开环阶段，保持所述压缩机电机的d轴参考电流和q轴参考电流不变，调节所述转速指令线性增加至预设参考转速，并使所述压缩机电机的参考转速与实际转速相等；在所述调节指令阶段，根据预设的电机控制算法调节所述压缩机电机的d轴电流和q轴电流，并根据获取的最终转速指令调节所述压缩机电机的参考转速；在所述速度闭环阶段，对检测到所述压缩机电机的实际转速和所述压缩机电机的参考转速之间的转速误差进行PI调节；在所述停机阶段，将所述转速指令以及所述压缩机电机的d轴电流指令和q轴电流指令清零。

为达到上述目的，本发明另一方面实施例提出的一种变频空调器的控制系统，包括：接收装置，所述接收装置用于接收用户发出的指令；控制装置，所述控制装置根据所述用户发出的指令控制所述变频空调器进行运行模式切换，其中，所述变频空调器的运行模式包括正常运行模式和低功耗运行模式，所述控制装置包括：模式生成模块，所述模式生成模块根据所述用户发出的指令生成转速指令和模式标志位；电流指令模块，所述电流指令模块根据生成的转速指令和模式标志位获取所述变频空调器中压缩机电机的d轴启动参考电流和q轴启动参考电流控制模块，所述控制模块根据所述d轴启动参考电流和q轴启动参考电流对所述压缩机电机进行控制。

根据本发明实施例的变频空调器的控制系统，模式生成模块根据用户发出的指令生成转速指令和模式标志位，电流指令模块根据生成的转速指令和模式标志位获取变频空调器中压缩机电机的d轴启动参考电流和q轴启动参考电流控制模块根据d轴启动参考电流和q轴启动参考电流对压缩机电机进行控制，从而在变频空调器进入低功耗运行模式时，通过降低压缩机电机的运行频率，同时调节d轴参考电流和q轴参考电流，使得压缩机电机的输出功率最小，提高了压缩机电机在低频运行时的效率，并使得压缩机电机在输出相同转矩的情况下功耗达到最低，达到降低变频空调器的功耗、节省用电量的目的。

根据本发明的一个实施例，所述电流指令模块根据以下公式获取所述d轴启动参考电流和q轴启动参考电流

$\left\{\begin{array}{c}{i}_{\mathrm{qs}0}^r=\frac{T_e*}{\frac{3}{2}{n}_p{K}_e}\\ i_{\mathrm{ds}0}^r={\left(\frac{T_e*}{\frac{3}{2}{n}_p{K}_e}\right)}^2\frac{1}{\frac{K_e}{L_q-L_d}}\end{array}\right.$

其中，T_e*为所述压缩机电机的电磁转矩，n_p为磁极对数，K_e为电动势系数，L_d和L_q为所述压缩机电机的d轴电感和q轴电感。

根据本发明的一个实施例，在所述低功耗运行模式下，所述压缩机电机的运行阶段包括启动阶段、速度开环阶段和停机阶段，其中，在所述启动阶段，所述电流指令模块给定所述压缩机电机的d轴参考电流为所述d轴启动参考电流和给定所述压缩机电机的q轴参考电流为所述q轴启动参考电流并保持所述转速指令为零；在所述速度开环阶段，所述电流指令模块保持所述压缩机电机的d轴参考电流和q轴参考电流不变，并调节所述转速指令处于预设区间；在所述停机阶段，所述电流指令模块将所述转速指令以及所述压缩机电机的d轴电流指令和q轴电流指令清零。

根据本发明的一个实施例，所述预设区间对应的压缩机电机的运行频率区间可以为[0.1Hz，1Hz]。

根据本发明的一个实施例，在所述正常运行模式下，所述压缩机电机的运行阶段包括启动定位阶段、速度开环阶段、调节指令阶段、速度闭环阶段和停机阶段，其中，在所述启动定位阶段，所述电流指令模块调节所述压缩机电机的d轴参考电流线性增加到预设启动电流，保持所述压缩机电机的q轴电流指令和所述转速指令为零；在所述速度开环阶段，所述电流指令模块保持所述压缩机电机的d轴参考电流和q轴参考电流不变，调节所述转速指令线性增加至预设参考转速，并使所述压缩机电机的参考转速与实际转速相等；在所述调节指令阶段，所述电流指令模块根据预设的电机控制算法调节所述压缩机电机的d轴电流和q轴电流，并根据获取的最终转速指令调节所述压缩机电机的参考转速；在所述速度闭环阶段，所述电流指令模块通过PI调节器对检测到所述压缩机电机的实际转速和所述压缩机电机的参考转速之间的转速误差进行PI调节；在所述停机阶段，所述电流指令模块将所述转速指令以及所述压缩机电机的d轴电流指令和q轴电流指令清零。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为根据本发明实施例的变频空调器的控制方法的流程图；

图2为根据本发明一个实施例的相同转矩最小电流法指令计算原理图；

图3为根据本发明一个实施例的变频空调器控制系统的矢量控制框图；

图4为根据本发明一个实施例的变频空调器运行过程中的指令传递示意图；

图5为根据本发明一个实施例的正常运行模式下的转速指令、dq轴参考电流示意图；

图6为根据本发明一个实施例的正常运行模式下的电流信号波形图；

图7为根据本发明一个实施例的低功耗运行模式下的转速指令、dq轴参考电流示意图；

图8为根据本发明一个实施例的低功耗运行模式下的电流信号波形图；以及

图9为根据本发明一个实施例的变频空调器的控制系统的方框示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的可应用于性和/或其他材料的使用。另外，以下描述的第一特征在第二特征之“上”的结构可以包括第一和第二特征形成为直接接触的实施例，也可以包括另外的特征形成在第一和第二特征之间的实施例，这样第一和第二特征可能不是直接接触。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

下面参照附图来描述根据本发明实施例提出的变频空调器的控制方法以及变频空调器的控制系统。

图1为根据本发明实施例的变频空调器的控制方法的流程图。如图1所示，该变频空调器的控制方法包括以下步骤：

S1，接收用户发出的指令。

S2，根据用户发出的指令控制变频空调器进行运行模式切换，其中，变频空调器的运行模式包括正常运行模式和低功耗运行模式。

S3，当变频空调器进入低功耗运行模式时，根据生成的转速指令和模式标志位获取变频空调器中压缩机电机的d轴启动参考电流和q轴启动参考电流并根据d轴启动参考电流和q轴启动参考电流对压缩机电机进行控制。

根据本发明的一个实施例，d轴启动参考电流和q轴启动参考电流根据以下公式(1)获取：

$\left\{\begin{array}{c}{i}_{\mathrm{qs}0}^r=\frac{T_e*}{\frac{3}{2}{n}_p{K}_e}\\ i_{\mathrm{ds}0}^r={\left(\frac{T_e*}{\frac{3}{2}{n}_p{K}_e}\right)}^2\frac{1}{\frac{K_e}{L_q-L_d}}\end{array}\right.---\left(1\right)$

其中，T_e*为压缩机电机的电磁转矩，n_p为磁极对数，K_e为电动势系数，L_d和L_q为压缩机电机的d轴电感和q轴电感。

具体地，如图2所示，横坐标为同步旋转坐标系下压缩机电机的d轴电流纵坐标为同步旋转坐标系下压缩机电机的q轴电流l₁为压缩机电机的恒转矩曲线。当需要产生T_e*大小的电磁转矩时，压缩机电机的最小电流值为坐标系原点O到恒转矩曲线l₁的切线l₂的垂点A。其中，恒转矩曲线l₁以下述公式(2)进行表示：

$i_{\mathrm{qs}}^r=\frac{T_e*}{\frac{3}{2}{n}_p[K_e+(L_d-L_q)i_{\mathrm{ds}}^r]}---\left(2\right)$

其中，为q轴电流，为d轴电流。

并且，恒转矩曲线l₁与垂直于d轴的直线在无穷远处相交，其中，以下述公式(3)进行表示：

$I_{\mathrm{dsf}}^r=\frac{K_e}{L_q-L_d}---\left(3\right)$

由图2中的几何关系ΔOAB～ΔOCD可计算出A点的值，即为低功耗运行模式下最优电流给定值，如上述公式(1)所示。并且，d轴启动参考电流和q轴启动参考电流之间的关系以下述公式(4)进行表示：

$i_{\mathrm{ds}0}^r=\frac{{i_{\mathrm{qs}0}^r}^2}{I_{\mathrm{dsf}}^r}---\left(4\right)$

根据本发明的一个实施例，在变频空调器处于正常运行模式下，压缩机电机的运行阶段包括启动定位阶段、速度开环阶段、调节指令阶段、速度闭环阶段和停机阶段，其中，在启动定位阶段，调节压缩机电机的d轴参考电流线性增加到预设启动电流，保持压缩机电机的q轴电流指令和转速指令为零；在速度开环阶段，保持压缩机电机的d轴参考电流和q轴参考电流不变，调节转速指令线性增加至预设参考转速，并使压缩机电机的参考转速与实际转速相等；在调节指令阶段，根据预设的电机控制算法调节压缩机电机的d轴电流和q轴电流，并根据获取的最终转速指令调节压缩机电机的参考转速；在速度闭环阶段，对检测到压缩机电机的实际转速和压缩机电机的参考转速之间的转速误差进行PI调节；在停机阶段，将转速指令以及压缩机电机的d轴电流指令和q轴电流指令清零。

其中，预设启动电流和预设参考转速可以根据实际情况进行标定。

根据本发明的一个实施例，在变频空调器处于低功耗运行模式下，压缩机电机的运行阶段包括启动阶段、速度开环阶段和停机阶段，其中，在启动阶段，给定压缩机电机的d轴参考电流为d轴启动参考电流和给定压缩机电机的q轴参考电流为q轴启动参考电流并保持转速指令为零；在速度开环阶段，保持压缩机电机的d轴参考电流和q轴参考电流不变，并调节转速指令处于预设区间；在停机阶段，将转速指令以及压缩机电机的d轴电流指令和q轴电流指令清零。

优选地，预设区间对应的压缩机电机的运行频率区间可以为[0.1Hz，1Hz]。

具体地，图3为根据本发明一个实施例的变频空调器控制系统的矢量控制框图。如图3所示，变频空调器控制系统中的硬件装置包括直流电源Udc、第一电解电容EC1、第二电解电容EC2、三相逆变桥(包括V_T1～V_T6六个IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)和相应的快恢复二极管)、压缩机电机M(可以为永磁同步电机)、电压采样装置31、电流采样装置32。其中，电压采样装置31用于获取直流母线电压V_dc，电流采样装置32用于获取压缩机电机M的三相电流i_as、i_bs和i_cs，所获取的直流母线电压V_dc与三相电流i_as、i_bs和i_cs用于预设的电机控制算法。

变频空调器控制系统中的软件部分包括模式生成模块、电流指令模块、速度/位置观测器、电流调节器、Park变换模块、Park逆变换模块、Clarke变换模块、SVPWM(Space Vector Pulse Width Modulation，空间矢量脉宽调制)产生装置等。其中，Clarke变换模块将压缩机电机的三相电流i_as、i_bs和i_cs变换到静止坐标系，得到该坐标系下电流和Park变换模块将静止坐标系下电流和变换到同步旋转坐标系，得到该坐标系下d轴电流和q轴电流作为电流调节器的实际电路反馈值。模式生成模块根据用户发出的指令产生转速指令和模式标志位Mode，然后根据模式标志位Mode控制压缩机电机进入相应的运行模式。电流指令模块根据模式生成模块提供的转速指令和模式标志位Mode，在不同运行模式下给压缩机电机提供不同的电流参考值和速度/位置观测器采用通用的磁链观测器或扩展反电势法，在转速闭环阶段提供实际转速ω_r，而在转速开环阶段令实际转速ω_r与参考转速ω_r*相等。电流调节器包括d轴电流调节器和q轴电流调节器，一般为通用类型的PI(Proportional Integral，比例积分)调节器，其输入为d轴参考电流与实际d轴电流的误差以及q轴参考电流与实际q轴电流的误差即和输出为d轴参考电压和q轴参考电压Park逆变换模块将同步旋转坐标系下的d轴参考电压和q轴参考电压变换到静止坐标系，得到静止坐标系下参考电压和

在变频空调器运行的过程中，如图4所示，如果变频空调器的室内机接收到用户通过遥控器或面板发出的运行模式切换指令，模式生成模块产生压缩机电机的转速指令和模式标志位Mode，并将产生的转速指令和模式标志位Mode发送给变频空调器的室外机，变频空调器的室外机根据模式标志位Mode来控制压缩机电机进入相应的运行模式。

当模式标志位Mode＝1时，如图5所示，变频空调器进入正常运行模式，即压缩机电机进入正常运行模式，此时压缩机电机的运行阶段包括启动定位阶段、速度开环阶段、调节指令阶段、速度闭环阶段和停机阶段，所对应的电流信号波形如图6所示，其中，电流信号波形的周期由压缩机电机的转速指令决定，电流信号波形的大小由压缩机电机的d轴参考电流和q轴参考电流决定。具体而言，在启动定位阶段，压缩机电机的d轴参考电流随时间线性增加至预设启动电流值，压缩机电机的q轴参考电流和转速指令保持为零；在速度开环阶段，保持压缩机电机的d轴参考电流和q轴参考电流不变，转速指令随时间线性增加至预设参考转速，此时图3中的速度/位置观测器不观测实际转速ω_r，而是令实际转速ω_r与参考转速ω_r*相等，因此该阶段为速度开环阶段；在调节指令阶段，根据预设的电机控制算法(如最大转矩/电流控制MTPA算法)及主控系统最终确定的转速指令，分别调节d轴参考电流q轴参考电流和压缩机电机的参考转速ω_r*；在速度闭环阶段，图3中的速度/位置观测器采用磁链观测器或扩展反电势法观测的实际转速ω_r用来作为反馈信号，通过PI调节器调节压缩机电机的参考转速ω_r*与实际转速ω_r之间的转速误差；在停机阶段，令所有指令包括转速指令、压缩机电机的d轴电流指令和q轴电流指令清零。

当模式标志位Mode＝2时，如图7所示，变频空调器进入低功耗运行模式，即压缩机电机进入低功耗运行模式，此时压缩机电机的运行阶段包括启动阶段、速度开环阶段和停机阶段，所对应的电流信号波形如图8所示，同样地，电流信号波形的周期由压缩机电机的转速指令决定，电流信号波形的大小由压缩机电机的d轴参考电流和q轴参考电流决定。具体而言，在启动阶段，给定压缩机电机的d轴参考电流为d轴启动参考电流和给定压缩机电机的q轴参考电流为q轴启动参考电流并保持转速指令为零；在速度开环阶段，保持压缩机电机的d轴参考电流和q轴参考电流不变，并调节转速指令对应的压缩机电机的运行频率为0.1Hz；在停机阶段，所有指令信号包括转速指令、压缩机电机的d轴电流指令和q轴电流指令清零。

综上所述，根据本发明实施例的变频空调器的控制方法，当变频空调器进入低功耗运行模式时，根据生成的转速指令和模式标志位获取变频空调器中压缩机电机的d轴启动参考电流和q轴启动参考电流并根据d轴启动参考电流和q轴启动参考电流对压缩机电机进行控制，从而在该低功耗运行模式下，能够通过降低压缩机电机的运行频率，同时调节d轴参考电流和q轴参考电流，使得压缩机电机的输出功率最小，提高了压缩机电机在低频运行时的效率，并使得压缩机电机在输出相同转矩的情况下功耗达到最低，达到降低变频空调器的功耗、节省用电量的目的。

图9为根据本发明一个实施例的变频空调器的控制系统的方框示意图。如图9所示，该变频空调器的控制系统包括：接收装置10和控制装置20。

其中，接收装置10用于接收用户发出的指令。控制装置20根据用户发出的指令控制变频空调器进行运行模式切换，其中，变频空调器的运行模式包括正常运行模式和低功耗运行模式，并且控制装置20包括：模式生成模块21、电流指令模块22和控制模块23，模式生成模块21根据用户发出的指令生成转速指令和模式标志位，电流指令模块22根据生成的转速指令和模式标志位获取变频空调器中压缩机电机M的d轴启动参考电流和q轴启动参考电流控制模块23根据d轴启动参考电流和q轴启动参考电流对压缩机电机M进行控制。

根据本发明的一个实施例，电流指令模块22根据上述公式(1)获取d轴启动参考电流和q轴启动参考电流并且，d轴启动参考电流和q轴启动参考电流之间的关系如上述公式(4)所示。

根据本发明的一个实施例，在变频空调器处于正常运行模式下，压缩机电机M的运行阶段包括启动定位阶段、速度开环阶段、调节指令阶段、速度闭环阶段和停机阶段，其中，在启动定位阶段，电流指令模块22调节压缩机电机M的d轴参考电流线性增加到预设启动电流，保持压缩机电机M的q轴电流指令和转速指令为零；在速度开环阶段，电流指令模块22保持压缩机电机M的d轴参考电流和q轴参考电流不变，调节转速指令线性增加至预设参考转速，并使压缩机电机M的参考转速与实际转速相等；在调节指令阶段，电流指令模块22根据预设的电机控制算法调节压缩机电机M的d轴电流和q轴电流，并根据获取的最终转速指令调节压缩机电机M的参考转速；在速度闭环阶段，电流指令模块22通过PI调节器对检测到压缩机电机M的实际转速和压缩机电机M的参考转速之间的转速误差进行PI调节；在停机阶段，电流指令模块22将转速指令以及压缩机电机M的d轴电流指令和q轴电流指令清零。

其中，预设启动电流和预设参考转速可以根据实际情况进行标定。

根据本发明的一个实施例，在变频空调器处于低功耗运行模式下，压缩机电机M的运行阶段包括启动阶段、速度开环阶段和停机阶段，其中，在启动阶段，电流指令模块22给定压缩机电机M的d轴参考电流为d轴启动参考电流和给定压缩机电机M的q轴参考电流为q轴启动参考电流并保持转速指令为零；在速度开环阶段，电流指令模块22保持压缩机电机M的d轴参考电流和q轴参考电流不变，并调节转速指令处于预设区间；在停机阶段，电流指令模块将转速指令以及压缩机电机M的d轴电流指令和q轴电流指令清零。

优选地，预设区间对应的压缩机电机M的运行频率区间可以为[0.1Hz，1Hz]。

具体地，如图3所示，变频空调器控制系统中的硬件装置包括直流电源Udc、第一电解电容EC1和第二电解电容EC2、三相逆变桥(包括V_T1～V_T6六个IGBT和相应的快恢复二极管)、压缩机电机M(可以为永磁同步电机)、电压采样装置31、电流采样装置32。其中，电压采样装置31用于获取直流母线电压V_dc，电流采样装置32用于获取压缩机电机M的三相电流i_as、i_bs和i_cs，所获取的直流母线电压V_dc与三相电流i_as、i_bs和i_cs用于预设的电机控制算法。

变频空调器控制系统中的软件部分包括模式生成模块21、电流指令模块22、Clarke变换模块231、Park变换模块232、速度/位置观测器233、电流调节器234、Park逆变换模块235、SVPWM产生装置236等。其中，Clarke变换模块231将压缩机电机M的三相电流i_as、i_bs和i_cs变换到静止坐标系，得到该坐标系下电流和Park变换模块232将静止坐标系下电流和变换到同步旋转坐标系，得到该坐标系下d轴电流和q轴电流作为电流调节器234的实际电路反馈值。模式生成模块21根据用户发出的指令产生转速指令和模式标志位Mode，然后根据模式标志位Mode控制压缩机电机M进入相应的运行模式。电流指令模块22根据模式生成模块21提供的转速指令和模式标志位Mode，在不同运行模式下给压缩机电机M提供不同的电流参考值和速度/位置观测器233采用通用的磁链观测器或扩展反电势法，在转速闭环阶段提供实际转速ω_r，而在转速开环阶段令实际转速ω_r与参考转速ω_r*相等。电流调节器234包括d轴电流调节器和q轴电流调节器，一般为通用类型的PI调节器，其输入为d轴参考电流与实际d轴电流的误差以及q轴参考电流与实际q轴电流的误差即和输出为d轴参考电压和q轴参考电压Park逆变换模块235将同步旋转坐标系下的d轴参考电压和q轴参考电压变换到静止坐标系，得到静止坐标系下参考电压和

在变频空调器运行的过程中，如图4所示，如果变频空调器的室内机接收到用户通过遥控器或面板发出的运行模式切换指令，模式生成模块21产生压缩机电机的转速指令和模式标志位Mode，并将产生的转速指令和模式标志位Mode发送给变频空调器的室外机，变频空调器的室外机根据模式标志位Mode来控制压缩机电机M进入相应的运行模式。

当模式标志位Mode＝1时，如图5所示，变频空调器进入正常运行模式，即压缩机电机M进入正常运行模式，此时压缩机电机M的运行阶段包括启动定位阶段、速度开环阶段、调节指令阶段、速度闭环阶段和停机阶段，所对应的电流信号波形如图6所示，其中电流信号波形的周期由压缩机电机M的转速指令决定，电流信号波形的大小由压缩机电机M的d轴参考电流和q轴参考电流决定。具体而言，在启动定位阶段，压缩机电机M的d轴参考电流随时间线性增加至预设启动电流值，压缩机电机M的q轴参考电流和转速指令保持为零；在速度开环阶段，保持压缩机电机M的d轴参考电流和q轴参考电流不变，转速指令随时间线性增加至预设参考转速，此时图3中的速度/位置观测器233不观测实际转速ω_r，而是令实际转速ω_r与参考转速ω_r*相等，因此该阶段为速度开环阶段；在调节指令阶段，根据预设的电机控制算法(如最大转矩/电流控制MTPA算法)及主控系统最终确定的转速指令，分别调节d轴参考电流q轴参考电流和压缩机电机M的参考转速ω_r*；在速度闭环阶段，图3中的速度/位置观测器233采用磁链观测器或扩展反电势法观测的实际转速ω_r用来作为反馈信号，通过PI调节器调节压缩机电机M的参考转速ω_r*与实际转速ω_r之间的转速误差；在停机阶段，令所有指令包括转速指令、压缩机电机M的d轴电流指令和q轴电流指令清零。

当模式标志位Mode＝2时，如图7所示，变频空调器进入低功耗运行模式，即压缩机电机M进入低功耗运行模式，此时压缩机电机M的运行阶段包括启动阶段、速度开环阶段和停机阶段，所对应的电流信号波形如图8所示，同样地，电流信号波形的周期由压缩机电机M的转速指令决定，电流信号波形的大小由压缩机电机M的d轴参考电流和q轴参考电流决定。具体而言，在启动阶段，给定压缩机电机M的d轴参考电流为d轴启动参考电流和给定压缩机电机M的q轴参考电流为q轴启动参考电流并保持转速指令为零；在速度开环阶段，保持压缩机电机M的d轴参考电流和q轴参考电流不变，并调节转速指令对应的压缩机电机M的运行频率为0.1Hz；在停机阶段，所有指令信号包括转速指令、压缩机电机M的d轴电流指令和q轴电流指令清零。

根据本发明实施例的变频空调器的控制系统，模式生成模块根据用户发出的指令生成转速指令和模式标志位，电流指令模块根据生成的转速指令和模式标志位获取变频空调器中压缩机电机的d轴启动参考电流和q轴启动参考电流控制模块根据d轴启动参考电流和q轴启动参考电流对压缩机电机进行控制，从而在变频空调器进入低功耗运行模式时，通过降低压缩机电机的运行频率，同时调节d轴参考电流和q轴参考电流，使得压缩机电机的输出功率最小，提高了压缩机电机在低频运行时的效率，并使得压缩机电机在输出相同转矩的情况下功耗达到最低，达到降低变频空调器的功耗、节省用电量的目的。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同限定。

Claims (10)

1.一种变频空调器的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

接收用户发出的指令；

根据所述用户发出的指令控制所述变频空调器进行运行模式切换，其中，所述变频空调器的运行模式包括正常运行模式和低功耗运行模式；

当所述变频空调器进入所述低功耗运行模式时，根据生成的转速指令和模式标志位获取所述变频空调器中压缩机电机的d轴启动参考电流和q轴启动参考电流并根据所述d轴启动参考电流和q轴启动参考电流对所述压缩机电机进行控制。

2.如权利要求1所述的变频空调器的控制方法，其特征在于，所述d轴启动参考电流和q轴启动参考电流根据以下公式获取：

$\left\{\begin{array}{c}{i}_{\mathrm{qs}0}^r=\frac{{T_e}^{*}}{\frac{3}{2}{n}_p{K}_e}\\ i_{\mathrm{ds}0}^r={\left(\frac{{T_e}^{*}}{\frac{3}{2}{n}_p{K}_e}\right)}^2\end{array},\frac{1}{\frac{K_e}{L_q-L_d}}\right.$

其中，T_e*为所述压缩机电机的电磁转矩，n_p为磁极对数，K_e为电动势系数，L_d和L_q为所述压缩机电机的d轴电感和q轴电感。

3.如权利要求1所述的变频空调器的控制方法，其特征在于，在所述低功耗运行模式下，所述压缩机电机的运行阶段包括启动阶段、速度开环阶段和停机阶段，其中，

在所述启动阶段，给定所述压缩机电机的d轴参考电流为所述d轴启动参考电流和给定所述压缩机电机的q轴参考电流为所述q轴启动参考电流并保持所述转速指令为零；

在所述速度开环阶段，保持所述压缩机电机的d轴参考电流和q轴参考电流不变，并调节所述转速指令处于预设区间；

在所述停机阶段，将所述转速指令以及所述压缩机电机的d轴电流指令和q轴电流指令清零。

4.如权利要求3所述的变频空调器的控制方法，其特征在于，所述预设区间对应的压缩机电机的运行频率区间为[0.1Hz，1Hz]。

5.如权利要求1所述的变频空调器的控制方法，其特征在于，在所述正常运行模式下，所述压缩机电机的运行阶段包括启动定位阶段、速度开环阶段、调节指令阶段、速度闭环阶段和停机阶段，其中，

在所述启动定位阶段，调节所述压缩机电机的d轴参考电流线性增加到预设启动电流，保持所述压缩机电机的q轴电流指令和所述转速指令为零；

在所述速度开环阶段，保持所述压缩机电机的d轴参考电流和q轴参考电流不变，调节所述转速指令线性增加至预设参考转速，并使所述压缩机电机的参考转速与实际转速相等；

在所述调节指令阶段，根据预设的电机控制算法调节所述压缩机电机的d轴电流和q轴电流，并根据获取的最终转速指令调节所述压缩机电机的参考转速；

在所述速度闭环阶段，对检测到所述压缩机电机的实际转速和所述压缩机电机的参考转速之间的转速误差进行PI调节；

在所述停机阶段，将所述转速指令以及所述压缩机电机的d轴电流指令和q轴电流指令清零。

6.一种变频空调器的控制系统，其特征在于，包括：

接收装置，所述接收装置用于接收用户发出的指令；

控制装置，所述控制装置根据所述用户发出的指令控制所述变频空调器进行运行模式切换，其中，所述变频空调器的运行模式包括正常运行模式和低功耗运行模式，所述控制装置包括：

模式生成模块，所述模式生成模块根据所述用户发出的指令生成转速指令和模式标志位；

电流指令模块，所述电流指令模块根据生成的转速指令和模式标志位获取所述变频空调器中压缩机电机的d轴启动参考电流和q轴启动参考电流

控制模块，所述控制模块根据所述d轴启动参考电流和q轴启动参考电流对所述压缩机电机进行控制。

7.如权利要求6所述的变频空调器的控制系统，其特征在于，所述电流指令模块根据以下公式获取所述d轴启动参考电流和q轴启动参考电流

$\left\{\begin{array}{c}{i}_{\mathrm{qs}0}^r=\frac{{T_e}^{*}}{\frac{3}{2}{n}_p{K}_e}\\ i_{\mathrm{ds}0}^r={\left(\frac{{T_e}^{*}}{\frac{3}{2}{n}_p{K}_e}\right)}^2\end{array},\frac{1}{\frac{K_e}{L_q-L_d}}\right.$

其中，T_e*为所述压缩机电机的电磁转矩，n_p为磁极对数，K_e为电动势系数，L_d和L_q为所述压缩机电机的d轴电感和q轴电感。

8.如权利要求6所述的变频空调器的控制系统，其特征在于，在所述低功耗运行模式下，所述压缩机电机的运行阶段包括启动阶段、速度开环阶段和停机阶段，其中，

在所述启动阶段，所述电流指令模块给定所述压缩机电机的d轴参考电流为所述d轴启动参考电流和给定所述压缩机电机的q轴参考电流为所述q轴启动参考电流并保持所述转速指令为零；

在所述速度开环阶段，所述电流指令模块保持所述压缩机电机的d轴参考电流和q轴参考电流不变，并调节所述转速指令处于预设区间；

在所述停机阶段，所述电流指令模块将所述转速指令以及所述压缩机电机的d轴电流指令和q轴电流指令清零。

9.如权利要求8所述的变频空调器的控制系统，其特征在于，所述预设区间对应的压缩机电机的运行频率区间为[0.1Hz，1Hz]。

10.如权利要求6所述的变频空调器的控制系统，其特征在于，在所述正常运行模式下，所述压缩机电机的运行阶段包括启动定位阶段、速度开环阶段、调节指令阶段、速度闭环阶段和停机阶段，其中，

在所述启动定位阶段，所述电流指令模块调节所述压缩机电机的d轴参考电流线性增加到预设启动电流，保持所述压缩机电机的q轴电流指令和所述转速指令为零；

在所述速度开环阶段，所述电流指令模块保持所述压缩机电机的d轴参考电流和q轴参考电流不变，调节所述转速指令线性增加至预设参考转速，并使所述压缩机电机的参考转速与实际转速相等；

在所述调节指令阶段，所述电流指令模块根据预设的电机控制算法调节所述压缩机电机的d轴电流和q轴电流，并根据获取的最终转速指令调节所述压缩机电机的参考转速；

在所述速度闭环阶段，所述电流指令模块通过PI调节器对检测到所述压缩机电机的实际转速和所述压缩机电机的参考转速之间的转速误差进行PI调节；

在所述停机阶段，所述电流指令模块将所述转速指令以及所述压缩机电机的d轴电流指令和q轴电流指令清零。