CN105429527B - 一种控制电机的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种控制电机的方法及装置，所述方法包括：确定电机的当前转动频率f等于f_r且f_r<0，所述f_r<0表征所述电机当前处于反向运转的状态；控制所述电机的当前转动频率f由所述f_r升高为f_d，f_d<0，所述f_d<0表征所述电机当前处于反向运转的状态，其中，所述f_d的绝对值|f_d|小于所述f_r的绝对值|f_r|；控制所述电机的当前转动频率f由所述f_d升高为0，所述电机的当前转动频率为0表征所述电机当前处于停止运转的状态，其中，所述f_d的绝对值|f_d|大于0。

Description

一种控制电机的方法及装置

技术领域

本发明涉及计算机领域，特别涉及一种控制电机的方法及装置。

背景技术

目前，空调室外机中的风机通常由抽头电机或永磁同步直流无刷电机控制。以风机由永磁同步直流无刷电机控制为例，在空调室外机接收到空调室内机发送来的开机命令时，由于空气流动等原因，导致空调在启动前风机的风扇可能正处于正方向或者反方向转动，特别地，当风机的风扇处于反向转动的状态时，电机需要及时地对风机进行逆风控制，将风机的转动状态切换到正向转动的状态，以达到正确控制风机启动的目的。

发明内容

本发明实施例提供一种控制电机的方法及装置，能够控制电机从反向运转达到正向运转，最终达到正向无位置传感器控制运行状态，实现室外风机逆风启动控制。

本发明实施例第一方面提供了一种控制电机的方法，所述方法包括：

确定电机的当前转动频率f等于f_r且f_r<0，所述f_r<0表征所述电机当前处于反向运转的状态；

控制所述电机的当前转动频率f由所述f_r升高为f_d，f_d<0，所述f_d<0表征所述电机当前处于反向运转的状态，其中，所述f_d的绝对值|f_d|小于所述f_r的绝对值|f_r|；

控制所述电机的当前转动频率f由所述f_d升高为0，所述电机的当前转动 频率为0表征所述电机当前处于停止运转的状态，其中，所述f_d的绝对值|f_d|大于0。

本发明实施例第二方面提供了一种控制电机的装置，所述装置包括：

确定模块，用于确定电机的当前转动频率f等于f_r且f_r<0，所述f_r<0表征所述电机当前处于反向运转的状态；

第一控制模块，用于控制所述电机的当前转动频率f由所述f_r升高为f_d，f_d<0，所述f_d<0表征所述电机当前处于反向运转的状态，其中，所述f_d的绝对值|f_d|小于所述f_r的绝对值|f_r|；

第二控制模块，用于控制所述电机的当前转动频率f由所述f_d升高为0，所述电机的当前转动频率为0表征所述电机当前处于停止运转的状态，其中，所述f_d的绝对值|f_d|大于0。

本发明实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

本发明实施例中，提供了一种控制电机的方法：室外风机反向无位置传感器到反向拖动电流角度控制方法，能够控制电机从反向运转达到正向运转，最终达到正向无位置传感器运行状态，实现室外风机逆风启动控制。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的控制电机的方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的控制电机的方法中与的示意图；

图3为本发明实施例提供的控制电机的方法中变为的示意图；

图4为本发明实施例提供的控制电机的装置的示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行。并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。应当理解本发明以及实施例中的具体特征是对本发明技术方案的详细的说明，而不是对本发明的限定，在不冲突的情况下，本发明实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。

本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

本发明实施例提供了一种控制电机的方法。请参考图1，图1为本发明实施例提供的控制电机的方法的流程图。该方法包括以下步骤：

步骤11：确定电机的当前转动频率f等于f_r且f_r<0，所述f_r<0表征所述电机当前处于反向运转的状态；

步骤12：控制所述电机的当前转动频率f由所述f_r升高为f_d，f_d<0，所述f_d<0表征所述电机当前处于反向运转的状态，其中，所述f_d的绝对值|f_d|小于 所述f_r的绝对值|f_r|；

步骤13：控制所述电机的当前转动频率f由所述f_d升高为0，所述电机的当前转动频率为0表征所述电机当前处于停止运转的状态，其中，所述f_d的绝对值|f_d|大于0。

本发明实施例中，电机的转动频率f是这样获得的：单片机MCU获取电机三相反电动势U/V/W对其中心点N之间的相电压数值，进一步根据三相反电动势U/V/W之相电压数值获取电机的转动频率f及电机的转子与固定坐标系中的α轴之间的夹角为θ₀，f<0表征所述电机处于反向运转的状态，f>0表征所述电机当前处于正向运转的状态，f＝0表征所述电机处于停止运转的状态。

如果f<0，则电机当前处于反向运转的状态，当|f|很高时，电机反电动势很大，所获得的f及θ₀都比较准确，可以直接使用，由于此时电机处于很高的反向转动，需要采取刹车控制，假设当前实际运转频率f等于f_r，即采用反向无位置传感器运行模式控制电机频率命令值f^*由当前反转频率f_r到较高反转频率f_d的反向转动控制过程，随后采取反向拖动，进一步将电机反向转动频率f_d拖动到停止状态，再采用常规的控制方法控制电机到所需要的正向目标转速，最终达到正向无位置传感器运行的目的。

其中，所述步骤12包括：

将f^*与所述f的差值作为比例积分PI调节的输入，进行PI调节，直到所述电机的当前转动频率为f_d，所述f^*为所述PI调节中所述电机的当前转动频率命令值，所述f^*满足f_r≤f^*≤f_d。

具体来讲，在反向无位置传感器运行条件下，MCU检测电机当前转动频率为f_r，将大于f_r的任一值作为f^*的初始值，将f^*与电机当前运行频率f的差值作为比例积分PI调节的输入，f^*表示每次PI调节中电机的当前转动频率命 令值，每进行一次PI调节后，f^*相比于f_r有所升高，因此，f^*是一个变量，是大于f_r并且逐渐增加的，持续进行PI调节，直到频率命令值f^*等于f_d为止，即直到电机当前运行频率f等于f_d。

可选的，所述方法还包括：

当所述电机的当前转动频率为f_d时，通过最大力矩控制确定所述电机的d/q坐标轴中的d轴电流矢量为I_{d_1} ^*，且所述电机的d/q坐标轴中的q轴电流矢量I_{q_1} ^*，所述I_{d_1} ^*与所述I_{q_1} ^*的合成矢量为所述的大小为

当电机的当前转动频率为f_d时，将PI调节的输出作为控制力矩τ^*，通过最大力矩控制计算电机的d轴电流矢量为I_{d_1} ^*，且所述电机的q轴电流矢量I_{q_1} ^*，如图2所示，I_{d_1} ^*与所述I_{q_1} ^*的合成矢量为的大小为与电机的d轴之间的夹角为γ_d。此后，进入反向拖动控制状态。

γ_d作为反向拖动起始角度，经历反向拖动时间T1控制电机反转频率从f_d到0变化，同时控制拖动电流矢量与d轴之间的夹角从γ_d到0变化，在T2时间内控制拖动电流矢量由到变化，矢量与方向相同，如图3所示，T1与T2计时起点相同，均为反向拖动起始时刻，且T2小于T1。

可选的，所述方法还包括：

确定用于使所述电机的转动频率从所述f_d升高到0的矢量的大小为 所述与所述的方向相同；

按照公式n为大于0的整数，T_s1为时间常数，T_i1为计算周期，T_s1>T_i1，对所述进行增大，直到所述在T2时长内增大为所述

具体来讲，由于空气流动等原因，导致电机反向转动，且反向转动的起始 转动频率为f_d，为了防止不足以克服空气流动等导致电机反向转动的动力，对进行增大，直到变为足以克服空气流动等导致电机反向转动的动力。

控制拖动电流矢量由到变化的方法是：将矢量的大小作为低通滤波器之初值，矢量的大小作为目标值，令采用一阶低通滤波器进行控制，其传递函数为:离散化计算公式为 n为自然数，下同，T_s1为低通滤波器时间常数，T_i1为计算周期，T_s1远大于T_i1，矢量到的变化过程如图2所示。

其中，所述步骤13包括：

按照公式且f₀＝f_d，f^*＝f_n，n为大于0的整数，对所述f_d进行增加，直到所述f_d在T1时长内增大为0，其中，f^*为所述增加的过程中所述电机的当前转动频率命令值，所述f^*满足f_d＜f^*≤0；

按照公式I_q ^*＝I_2(n)sin(γ_n)，I_d ^*＝I_2(n)cos(γ_n)，γ₀＝γ_d，对所述γ_d进行调节，直到所述γ_d在所述T1时长内减小为0。

具体来讲，公式中的f^*＝f_n，f^*示每次升高后电机的当前转动频率命令值，f^*相比于f_d每次升高因此，f^*是一个变量，是大于f_d且持续增高的，按照公式对f^*持续进行增加，直到f^*等于0为止。经历反向拖动时间T1控制电机反转频率从f_d到0变化，同时按照公式I_q ^*＝I_2(n)sin(γ_n)，I_d ^*＝I_2(n)cos(γ_n)，γ₀＝γ_d分别控制电机的d轴电流为I_d ^*和电机的q轴电流I_q ^*，以使得由I_d ^*和I_q ^*决定的拖动电流矢量与d轴之 间的夹角从γ_d到0变化。

可选的，在所述电机的当前转动频率为所述f_d时，所述电机的转子与所述电机的α/β中的α轴之间的夹角为θ₀，所述方法还包括：

按照公式θ_(n)＝θ_(n-1)+ω_(n)ΔT，θ₍₀₎＝θ₀，n为自然数，ΔT为计算角度的固定时间间隔，ω_(n)＝2πf_n，在所述T1时长内控制所述电机的转子与所述电机的α/β中的α轴之间的夹角θ_(n)，以实现从所述电机的d/q坐标轴到α/β坐标轴的坐标变换。

具体来讲，公式ω_(n)＝2πf_n中的并且f^*＝f_n，f^*示每次升高后电机的当前转动频率命令值，f^*相比于f_d每次升高相应地，由于f_n≤0，所以ω_(n)也有所减少，进而θ_(n)也有所减少，在拖动时间T1结束时，f^*等于0，此时，电机的转子与固定坐标系中的α轴之间的夹角为θ_(n)。

当电机从当前反转运转频率f_d开始达到停止状态后，控制电机转数从停止运转开始，经历正向拖动时间、正向无位置传感器过渡时间，切换到正向无位置传感器控制，实现电机的逆风启动控制。

通过上述室外风机反向无位置传感器到反向拖动电流角度控制方法，能够控制电机从反向运转达到正向运转，最终达到正向无位置传感器运行状态，实现室外风机逆风启动控制。

基于同一发明构思，本发明实施例还提供一种控制电机的装置，请参考图4，所述装置包括：

确定模块，用于确定电机的当前转动频率f等于f_r且f_r<0，所述f_r<0表征所述电机当前处于反向运转的状态；

第一控制模块，用于控制所述电机的当前转动频率f由所述f_r升高为f_d，f_d<0，所述f_d<0表征所述电机当前处于反向运转的状态，其中，所述f_d的绝对值|f_d|小于所述f_r的绝对值|f_r|；

第二控制模块，用于控制所述电机的当前转动频率f由所述f_d升高为0，所述电机的当前转动频率为0表征所述电机当前处于停止运转的状态，其中，所述f_d的绝对值|f_d|大于0。

可选的，所述第一控制模块用于：

将f^*与所述f的差值作为比例积分PI调节的输入，进行PI调节，直到所述电机的当前转动频率为f_d，所述f^*为所述PI调节中所述电机的当前转动频率命令值，所述f^*满足f_r＜f^*≤f_d。

可选的，所述装置还包括：

第一计算模块，用于当所述电机的当前转动频率为f_d时，通过最大力矩控制确定所述电机的d/q坐标轴中的d轴电流矢量为I_{d_1} ^*，且所述电机的d/q坐标轴中的q轴电流矢量I_{q_1} ^*，所述I_{d_1} ^*与所述I_{q_1} ^*的合成矢量为所述的大小为

第二计算模块，用于确定用于使所述电机的转动频率从所述f_d升高到0的矢量的大小为所述与所述的方向相同；

所述第二控制模块用于：按照公式 n为大于0的整数，T_s1为时间常数，T_i1为计算周期，T_s1>T_i1，对所述进行增大，直到所述在T2时长内增大为所述

可选的，所述第二控制模块用于：

按照公式且f₀＝f_d，f^*＝f_n，n为大于0的整数，对所述f_d进行增加，直到所述f_d在T1时长内增大为0，其中，f^*为所述增加的过程中所述电机的当前转动频率命令值，所述f^*满足f_d＜f^*≤0；

按照公式I_q ^*＝I_2(n)sin(γ_n)，I_d ^*＝I_2(n)cos(γ_n)，γ₀＝γ_d，对所述γ_d进 行调节，直到所述γ_d在所述T1时长内减小为0。

可选的，在所述电机的当前转动频率为所述f_d时，所述电机的转子与所述电机的α/β中的α轴之间的夹角为θ₀，所述第二控制模块用于：

按照公式θ_(n)＝θ_(n-1)+ω_(n)ΔT，θ₍₀₎＝θ₀，n为自然数，ΔT为计算角度的固定时间间隔，ω_(n)＝2πf_n，在所述T1时长内控制所述电机的转子与所述电机的α/β中的α轴之间的夹角θ_(n)，以实现从所述电机的d/q坐标轴到α/β坐标轴的坐标变换。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种控制电机的方法，其特征在于，所述方法包括：

确定电机的当前转动频率f等于f_r且f_r<0，所述f_r<0表征所述电机当前处于反向运转的状态；

控制所述电机的当前转动频率f由所述f_r升高为f_d，f_d<0，所述f_d<0表征所述电机当前处于反向运转的状态，其中，所述f_d的绝对值|f_d|小于所述f_r的绝对值|f_r|；

控制所述电机的当前转动频率f由所述f_d升高为0，所述电机的当前转动频率为0表征所述电机当前处于停止运转的状态，其中，所述f_d的绝对值|f_d|大于0；

其中，当所述电机的当前转动频率为f_d时，通过最大力矩控制确定所述电机的d/q坐标轴中的d轴电流矢量为I_{d_1} ^*，且所述电机的d/q坐标轴中的q轴电流矢量I_{q_1} ^*，所述I_{d_1} ^*与所述I_{q_1} ^*的合成矢量为所述的大小为

确定用于使所述电机的转动频率从所述f_d升高到0的矢量的大小为所述与所述的方向相同；

按照公式n为大于0的整数，T_s1为时间常数，T_i1为计算周期，T_s1>T_i1，对所述进行增大，直到所述在_T2时长内增大为所述

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制所述电机的当前转动频率f由所述f_r升高为f_d，包括：

将f^*与所述f的差值作为比例积分PI调节的输入，进行PI调节，直到所述电机的当前转动频率为f_d，所述f^*为所述PI调节中所述电机的当前转动频率命令值，所述f^*满足f_r＜f^*≤f_d。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制所述电机的当前转动频率由所述f_d升高为0，包括：

按照公式且f₀＝f_d，f^*＝f_n，n为大于0的整数，对所述f_d进行增加，直到所述f_d在T1时长内增大为0，其中，f^*为所述增加的过程中所述电机的当前转动频率命令值，所述f^*满足f_d＜f^*≤0；

按照公式I_q ^*＝I_2(n)sin(γ_n)，I_d ^*＝I_2(n)cos(γ_n)，γ₀＝γ_d，对所述γ_d进行调节，直到所述γ_d在所述T1时长内减小为0，其中，所述γ_d为拖动电流矢量与电机的d轴之间的夹角，所述γ_n为所述γ_d在所述T1时长内的相应值。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，在所述电机的当前转动频率为所述f_d时，所述电机的转子与所述电机的α/β坐标轴中的α轴之间的夹角为θ₀，所述方法还包括：

按照公式θ_(n)＝θ_(n-1)+ω_(n)ΔT，θ₍₀₎＝θ₀，n为自然数，ΔT为计算角度的固定时间间隔，ω_(n)＝2πf_n，在所述T1时长内控制所述电机的转子与所述电机的α/β坐标轴中的α轴之间的夹角θ_(n)，以实现从所述电机的d/q坐标轴到α/β坐标轴的坐标变换。

5.一种控制电机的装置，其特征在于，所述装置包括：

确定模块，用于确定电机的当前转动频率f等于f_r且f_r<0，所述f_r<0表征所述电机当前处于反向运转的状态；

第一控制模块，用于控制所述电机的当前转动频率f由所述f_r升高为f_d，f_d<0，所述f_d<0表征所述电机当前处于反向运转的状态，其中，所述f_d的绝对值|f_d|小于所述f_r的绝对值|f_r|；

第二控制模块，用于控制所述电机的当前转动频率f由所述f_d升高为0，所述电机的当前转动频率为0表征所述电机当前处于停止运转的状态，其中，所述f_d的绝对值|f_d|大于0；

其中，所述装置还包括：

第一计算模块，用于当所述电机的当前转动频率为f_d时，通过最大力矩控制确定所述电机的d/q坐标轴中的d轴电流矢量为I_{d_1} ^*，且所述电机的d/q坐标轴中的q轴电流矢量I_{q_1} ^*，所述I_{d_1} ^*与所述I_{q_1} ^*的合成矢量为所述的大小为

第二计算模块，用于确定用于使所述电机的转动频率从所述f_d升高到0的矢量的大小为所述与所述的方向相同；

所述第二控制模块用于：按照公式 n为大于0的整数，T_s1为时间常数，T_i1为计算周期，T_s1>T_i1，对所述进行增大，直到所述在_T2时长内增大为所述

6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述第一控制模块用于：

将f^*与所述f的差值作为比例积分PI调节的输入，进行PI调节，直到所述电机的当前转动频率为f_d，所述f^*为所述PI调节中所述电机的当前转动频率命令值，所述f^*满足f_r＜f^*≤f_d。

7.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述第二控制模块用于：

按照公式且f₀＝f_d，f^*＝f_n，n为大于0的整数，对所述f_d进行增加，直到所述f_d在T1时长内增大为0，其中，f^*为所述增加的过程中所述电机的当前转动频率命令值，所述f^*满足f_d＜f^*≤0；

按照公式I_q ^*＝I_2(n)sin(γ_n)，I_d ^*＝I_2(n)cos(γ_n)，γ₀＝γ_d，对所述γ_d进行调节，直到所述γ_d在所述T1时长内减小为0，其中，所述γ_d为拖动电流矢量与电机的d轴之间的夹角，所述γ_n为所述γ_d在所述T1时长内的相应值。

8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，在所述电机的当前转动频率为所述f_d时，所述电机的转子与所述电机的α/β坐标轴中的α轴之间的夹角为θ₀，所述第二控制模块用于：

按照公式θ_(n)＝θ_(n-1)+ω_(n)ΔT，θ₍₀₎＝θ₀，n为自然数，ΔT为计算角度的固定时间间隔，ω_(n)＝2πf_n，在所述T1时长内控制所述电机的转子与所述电机的α/β坐标轴中的α轴之间的夹角θ_(n)，以实现从所述电机的d/q坐标轴到α/β坐标轴的坐标变换。