CN104779874A - 空调室外风机直接拖动控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及永磁同步直流电机室外风机直接拖动控制技术，目的是为了解决现有技术无法实现风机直接拖动控制的问题。本发明提供的空调室外风机直接拖动控制方法，具体过程如下：首先获取电机转速f_r及其位置θ，当电机转速f_r>0时，通过低通滤波器，控制拖动电流从0到反向拖动目标电流I变化，低通滤波器输出电流为I1。之后，在第一拖动时间T1内，控制拖动角度φ从0到拖动目标角度γ变化，同时控制d轴拖动电流从0到拖动目标电流I cosγ，控制q轴拖动电流从0到拖动目标电流I sinγ，控制电机转速从当前运转频率f_r到拖到拖动目标频率f1。最后，切换到无位置传感器控制方式，实现电机的正向拖动启动控制。本发明适用于永磁同步直流电机。

Description

空调室外风机直接拖动控制方法

技术领域

本发明涉及空调控制技术，特别涉及永磁同步直流电机室外风机直接拖动控制技术。

背景技术

永磁同步直流无刷电机，其反电动势为正弦波形状,当采用永磁同步直流无刷电机作为空调室外风机驱动部件时,由于海风等原因,空调在启动前,室外风扇电机可能正处于正方向或者反方向转动,控制器需要检测电机的位置、转速和其转动方向，据此适时的根据电机的运转情况进行相应的启动控制，达到正确控制电机的运行等目的。

目前的技术，如专利申请号为“201410183282.3”的专利申请公开了一种空调室外风机驱动的控制方法、控制装置及具有其的空调,在电机启动前处于反向运转的条件下，没有公开室外风机正向运转条件下直接拖动控制方法，无法实现风机下的直接拖动控制。

发明内容

本发明提供一种室外风机直接拖动控制方法，用于解决现有技术无法实现风机直接拖动控制的问题。

本发明解决其技术问题，采用的技术方案是：一种空调室外风机直接拖动控制方法，包括以下步骤：

a.获取电机转速f_r及其位置θ；

b.当电机转速f_r>0时，通过低通滤波器，控制拖动电流从0到正向拖动目标电流I变化，低通滤波器输出电流为I1；

c.在第一拖动时间T1内，控制拖动角度φ从0到拖动目标角度γ变化，同时控制d轴拖动电流从0到拖动目标电流Icosγ，控制q轴拖动电流从0到拖动目标电流Isinγ，控制电机转速从当前运转频率f_r到拖到拖动目标频率f1；

d.切换到无位置传感器控制方式，实现电机的正向拖动启动控制。

步骤a中获取电机转速f_r及其位置θ的其中一种优选方法具体方法如下：

步骤一、处理器控制产生50％占空比的PWM波，并控制检测电机三相反电动势产生的电流值AD转换值；

步骤二、根据电机三相反电动势产生的电流值AD转换值生成的电流波形获取电机转速f_r及其位置θ。

其中，步骤二中获取电机转速的具体方法有两种：一、根据电机反电动势电流波形获取正传反转信息，同时获取电机转子位置θ，由获得电机转动频率，并通过电机转动频率计算得到电机转速；二、获取电机反电动势电流波形两次发生过零变化时间差T_r和电机转子经过60度的变化，通过公式

$f_r=\frac{1}{6T_r}$

计算得到获取电机转子频率，并通过电机转动频率计算得到电机转速。

步骤一还包括如下操作：检测电机直流母线电压，当直流母线电压高于限定值时，处理器停止控制产生50％PWM波，禁止母线电压继续上升。

步骤a中获取电机转速f_r及其位置θ的另一种优选方法具体方法如下：

a1.获取电机三相反电动势对其中心点之间的相电压数值；

a2.根据三相反电动势之相电压数值两次过零时刻获取两次过零之间的时间差T₆₀,同时获取三相反电动势相电压数值过零时对应的角度θ_60N，其中θ_60N∈[0,60,120,180,240,300]；

a3.根据公式θ_r[n]＝θ_r[n－1]+2π·f_{r_freerun}·T₆₀计算θ_r,获取电机转子位置信息θ_r[n],其中

a4.根据θ_60N及θ_r[n]获取K_α,其中K_α为修正系数，-1<K_α<1；

a5.根据公式f_{r_freerun}＝f_r·(1+K_α),计算获得电机转动频率f_{r_freerun}。

其中，步骤a2中，通过电机三相相电压波形形状，获取电机转子位置角度θ_60N。步骤a4的具体方法如下：将θ_60N与θ_r[n]之差作为比例积分调节的输入,比例积分调节的输出为修正系数K_α。

本发明的有益效果是，通过上述一种室外风机直接拖动控制方法，能够控制电机从当前运转频率到拖动目标频率，实现室外风机启动控制。

附图说明

图1为实施例的d/q坐标系和随电机转子运转的旋转αβ坐标系变量示意图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明的技术方案作进一步描述，应当注意的是，实施例仅仅是为了帮助读者更好地理解本发明的技术构思，并不用以限制本发明权利要求的保护范围。

实施例

本发明解决其技术问题，采用的技术方案是，单片机MCU获取电机转速f_r及其位置θ，如图1所示，当电机转速f_r>0,处于正向运转一定频率范围时，此时电机转速低，反电动势及电机位置检测误差大，无法实现电机的无位置闭环控制，需要经过直接正向拖动的控制过程。由于此时d/q轴电流为0，d/q轴电流需要经历从0开始慢慢变化，为此，将拖动目标电流I经过低通滤波器，低通滤波器输出为I1，I1将从0开始，慢慢变化到拖动目标电流I，经历第一拖动时间T1控制拖动角度φ从0开始，慢慢变化到第一角度γ，相当于控制d轴拖动电流从0到I1cosφ变化最终达到拖动目标电流Icosγ，即d轴拖动电流I_d＝I1cosφ；同时控制q轴拖动电流从0到I1sinφ变化最终达到Isinγ，即q轴拖动电流I_q＝I1sinφ,经历第一拖动时间T1控制电机转速从当前运转频率f_r到拖动目标频率f1慢慢变化,最终达到拖动目标频率。之后，经历第二过度时间，切换到无位置传感器控制，实现电机的正向拖动启动控制。

获取电机转速f_r及其位置θ的方法具体可以为两种，其中一种优选方法具体方法如下：

步骤一、处理器控制产生50％占空比的PWM波，并控制检测电机三相反电动势产生的电流值AD值；步骤二、根据电机三相反电动势产生的电流值AD值生成的电流波形获取电机转速f_r及其位置θ。

在该方法中，步骤二获取电机转速的具体方法有两种：一、根据电机反电动势电流波形获取正传反转信息，同时获取电机转子位置θ，由获得电机转动频率，并通过电机转动频率计算得到电机转速；二、获取电机反电动势电流波形两次发生过零变化时间差T_r和电机转子经过60度的变化，通过公式

$f_r=\frac{1}{6T_r}$

计算得到获取电机转子频率，并通过电机转动频率计算得到电机转速。步骤一还包括如下操作：检测电机直流母线电压，当直流母线电压高于限定值时，处理器停止控制产生50％PWM波，禁止母线电压继续上升。

获取电机转速f_r及其位置θ的另一种优选方法具体方法如下：

a1.获取电机三相反电动势对其中心点之间的相电压数值；

a2.根据三相反电动势之相电压数值两次过零时刻获取两次过零之间的时间差T₆₀,同时获取三相反电动势相电压数值过零时对应的角度θ_60N，其中θ_60N∈[0,60,120,180,240,300]；

a3.根据公式θ_r[n]＝θ_r[n－1]+2π·f_{r_freerun}·T₆₀计算θ_r,获取电机转子位置信息θ_r[n],其中a4.根据θ_60N及θ_r[n]获取K_α,其中K_α为修正系数，-1<K_α<1；

a5.根据公式f_{r_freerun}＝f_r·(1+K_α),计算获得电机转动频率f_{r_freerun}。

其中，步骤a2中，通过电机三相相电压波形形状，获取电机转子位置角度θ_60N。步骤a4的具体方法如下：将θ_60N与θ_r[n]之差作为比例积分调节的输入,比例积分调节的输出为修正系数K_α。

Claims (8)

1.空调室外风机直接拖动控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

a.获取电机转速f_r及其位置θ；

b.当电机转速f_r>0时，通过低通滤波器，控制拖动电流从0到正向拖动目标电流I变化，低通滤波器输出电流为I1；

c.在第一拖动时间T1内，控制拖动角度φ从0到拖动目标角度γ变化，同时控制d轴拖动电流从0到拖动目标电流Icosγ，控制q轴拖动电流从0到拖动目标电流Isinγ，控制电机转速从当前运转频率f_r到拖到拖动目标频率f1；

d.切换到无位置传感器控制方式，实现电机的正向拖动启动控制。

2.如权利要求1所述的空调室外风机直接拖动控制方法，其特征在于，步骤a中获取电机转速f_r及其位置θ的具体方法如下：

步骤一、处理器控制产生50％占空比的PWM波，并控制检测电机三相反电动势产生的电流值AD转换值；

步骤二、根据电机三相反电动势产生的电流值AD转换值生成的电流波形获取电机转速f_r及其位置θ。

3.如权利要求2所述的空调室外风机直接拖动控制方法，其特征在于，步骤二中获取电机转速的具体方法为：根据电机反电动势电流波形获取正传反转信息，同时获取电机转子位置θ，由获得电机转动频率，并通过电机转动频率计算得到电机转速。

4.如权利要求2所述的空调室外风机直接拖动控制方法，其特征在于，步骤二中获取电机转速的具体方法为：获取电机反电动势电流波形两次发生过零变化时间差T_r和电机转子经过60度的变化，通过公式

$f_r=\frac{1}{{6T}_r}$

计算得到获取电机转子频率，并通过电机转动频率计算得到电机转速。

5.如权利要求2或3或4所述的永磁直流无刷电机位置及转速检测方法，其特征在于，步骤一还包括如下操作：检测电机直流母线电压，当直流母线电压高于限定值时，处理器停止控制产生50％PWM波，禁止母线电压继续上升。

6.如权利要求1所述的空调室外风机直接拖动控制方法，其特征在于，步骤a中获取电机转速f_r及其位置θ的具体方法如下：

a1.获取电机三相反电动势对其中心点之间的相电压数值；

a2.根据三相反电动势之相电压数值两次过零时刻获取两次过零之间的时间差T₆₀,同时获取三相反电动势相电压数值过零时对应的角度θ_60N，其中θ_60N∈[0,60,120,180,240,300]；

a3.根据公式θ_r[n]＝θ_r[n－1]+2π·f_{r_freerun}·T₆₀计算θ_r,获取电机转子位置信息θ_r[n],其中 $f_r=\frac{1}{{6T}_{60}};$

a4.根据θ_60N及θ_r[n]获取K_α,其中K_α为修正系数，-1<K_α<1；

a5.根据公式f_{r_freerun}＝f_r·(1+K_α),计算获得电机转动频率f_{r_freerun}。

7.如权利要求6所述的空调室外风机直接拖动控制方法，其特征在于，步骤a2中，通过电机三相相电压波形形状，获取电机转子位置角度θ_60N。

8.如权利要求6所述的空调室外风机直接拖动控制方法，其特征在于，步骤a4的具体方法如下：将θ_60N与θ_r[n]之差作为比例积分调节的输入,比例积分调节的输出为修正系数K_α。