CN105450105A - 一种反电动势常数检测方法及空调设备 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种反电动势常数检测方法及空调设备，用于解决空调设备中因反电动势常数引起的电机控制效果较差的技术问题。该方法包括：获得电机的n个运行频率对应的n个线电压，n为大于2的整数；根据所述n个运行频率及所述n个线电压，获得所述电机的反电动势常数。

Description

一种反电动势常数检测方法及空调设备

技术领域

本发明涉及电子技术领域，特别涉及一种反电动势常数检测方法及空调设备。

背景技术

对于永磁直流电机来说，电机在转动时会有线圈切割磁力线，所以会产生反电动势。一般来说，电机的转动速度越快，则产生的反电动势电压越高。即反电动势电压与电机的转速一般是成正比关系，反电动势常数K_E就用来表示这种比例关系。因此，在控永磁直流电机时，一般都需要获知反电动势常数。

通常，反电动势常数由电机生产厂家提供的感应电压常数来计算，但由于感应电压常数有线电压和相电压之分，其计算反电动势常数的公式不一样，而多数情况下用户可能不清楚厂家提供的感应电压常数是线电压还是相电压，一旦反电动势常数弄错，那么，在对电机的控制中，将很容易造成电机的工作状态不稳定，甚至产生较大的噪声等，电机的控制效果较差。

发明内容

本申请提供一种反电动势常数检测方法及空调设备，用于解决空调设备中因反电动势常数引起的电机控制效果较差的技术问题。

一方面，本申请提供一种反电动势常数检测方法，包括以下步骤：

获得电机的n个运行频率对应的n个线电压，n为大于2的整数；

根据所述n个运行频率及所述n个线电压，获得所述电机的反电动势常数。

另一方面，本申请还提供一种空调设备，包括：

第一获取模块，用于获得电机的n个运行频率对应的n个线电压，n为大于2的整数；

第二获取模块，用于根据所述n个运行频率及所述n个线电压，获得所述电机的反电动势常数。

本申请中的上述一个或多个技术方案，至少具有如下一种或多种技术效果：

本申请中，可以根据电机的n个运行频率及n个线电压获得电机的反电动势常数，在不知道反电动势常数的情况下，或者在认为厂家提供的反电动势常数不够准确的情况下，可以通过对电机的运行频率及相应的线电压进行多次测试来重新获得较为准确的反电动势常数，以根据较为准确的反电动势常数来控制电机的转动，尽量使得电机稳定运行。

附图说明

图1为本发明实施例中检测方法的流程图；

图2为本发明实施例中电机极对数为2时的波形图；

图3为本发明实施例中空调设备的结构框图。

具体实施方式

本申请提供一种反电动势常数检测方法及空调设备，用于解决空调设备中因反电动势常数引起的电机控制效果较差的技术问题。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供的技术方案总体思路如下：

本申请中，可以根据电机的n个运行频率及n个线电压获得电机的反电动势常数，在不知道反电动势常数的情况下，或者在认为厂家提供的反电动势常数不够准确的情况下，可以通过对电机的运行频率及相应的线电压进行多次测试来重新获得较为准确的反电动势常数，以根据较为准确的反电动势常数来控制电机的转动，尽量使得电机稳定运行。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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作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。

下面结合附图介绍本发明提供的方法。

请参见图1，本发明实施例提供一种反电动势常数检测方法，该方法的流程描述如下。

S11：获得电机的n个运行频率对应的n个线电压，n为大于2的整数；

S12：根据n个运行频率及n个线电压，获得电机的反电动势常数。

可选的，电机可以是应用在空调设备中的永磁直流电机，例如是永磁无刷直流电机，或者也可以是其他的永磁直流电机。

可选的，n个运行频率可以是用户(如测试人员)根据电机的运行频率的范围所设置的用于进行测试的运行频率。

获得电机的n个运行频率对应的n个线电压的过程描述如下：

i依次取1至n的整数，执行以下步骤：

控制电机进行转动，在电机的运行频率大于等于第i个运行频率时，控制电机停止转动；

获得电机的三相中每两相的相线之间的线电压，将其中值最大的线电压确定为n个线电压中的第i个线电压；其中，在电机停止转动时，电机的运行频率为n个运行频率中的第i个运行频率。

即在进行每一次测试时，控制电机转动，在确定电机的运行频率达到第i个运行频率(即预设的其中一个运行频率)时，控制电机停止转动，从而检测与第i个运行频率对应的第i个线电压。之后，重新控制电机转动，在确定电机的运行频率达到第i+1个运行频率(即预设的其中另一个运行频率)时，控制电机停止转动，检测与第i+1个运行频率对应的第i+1个线电压，以此类推，直到最终获得n个线电压。

可选的，可以采用但不限于以下两种方式来获得n个运行频率及其对应的n个线电压。

方式一：

将电机控制电路与电机连接，在所设计的控制软件中，设置断点，具体为：

无论电机是否与负载连接，利用控制软件通过仿真器调试提供的PWM(PulseWidthModulation，脉冲宽度调制)控制电机进行转动，并在控制程序中设置如下条件：当电机的运行频率f≥f_i时，停止提供PWM，可以检测电机的三相中每两相之间的线电压(例如可以利用示波器检测)，并将测得的三个线电压中值最大的线电压确定为与电机的运行频率(即f_i)对应的线电压(记为V_i)，即在第i次测试中，电机的运行频率f_i对应的线电压为V_i。

方式二：

利用遥控器控制电机进行转动，在测得电机运行频率f≥f_i时(例如可以通过示波器检测)，利用遥控器控制电机停止转动，并检测电机的三相中每两相之间的线电压(例如可以通过示波器检测)，并将测得的线电压中值最大的线电压确定为与电机的运行频率(即f_i)对应的线电压V_i。

以上两种方式中，由于方式一中电机的运行频率f_i是由仿真器停止PWM时，由仿真器提供的，因此数据的准确性较高。而方式二中，电机的运行频率可通过示波器检测，通常来说，由于在遥控器控制电机停止转动后，电机的转速越来越慢，每转一周所需的时间越来越长，因此通过示波器检测的运行频率可能存在一定误差，因此，优选的，可按照方式一进行检测，以提高检测结果的准确性。

可选的，在获得n个运行频率及n个线电压后，可以确定电机对应的反电动势常数。

下面主要介绍两种确定反电动势常数的方法。

方法一：根据n个运行频率与n个线电压之间的一一对应关系，获得n个参考反电动势常数，确定n个参考反电动势常数的平均值为反电动势常数的值。

在实际应用中，所检测的电机的运行频率通常包括电频率和/或机械频率，其中，电频率为电机转动时电流在单位时间内的变化频率，机械频率为电机在单位时间内转子转动的频率。因此，在方法一中，根据检测的运行频率的类型的不同，可采用不同的计算方式确定各参考反电动势参数。

可选的，若检测的n个运行频率为电频率，则可以根据公式(1)获得参考反电动势常数，公式(1)如下：

$K_{E\left(i\right)}=\frac{V_i}{2\sqrt{3}{\mathrm{\πf}}_i}---\left(1\right)$

公式(1)中，K_E(i)为第i个参考反电动势常数，f_i为第i个电频率，V_i为第i个运行频率对应的值最大的线电压。对于每个参考反电动势常数，都可以采用公式(1)进行计算。

可选的，若确定n个运行频率为机械频率，则可以采用公式(2)计算参考反电动势常数，公式(2)如下：

$K_{E\left(i\right)}=\frac{L_i}{2\sqrt{3}{{\mathrm{\πf}}^{\′}}_{i}P}---\left(2\right)$

在公式(2)中，f_i'为机械频率，V_i为第i个运行频率对应的值最大的线电压，P为电机极对数。同样的，对于每个参考反电动势常数，都可以采用公式(2)进行计算。

由公式(1)和公式(2)可知，电频率＝机械频率*电机极对数，而电机极对数是由电机的设计方式确定的，测试人员可以通过查询电机参数获得。

例如，某电机的铭牌信息包括“Y180M2-4”，其中“Y”表示电机为异步电动机，“180”表示电机的基座中心高度(单位为mm)，“M2”表示铁芯长度号，“4”表示为电机的磁极数，而2个磁极数为1对极，因此该电机的极对数是2。

请参见图2，为本发明实施例中电机极对数为2时进行一次线电压检测的波形图，即在示波器上电机的机械频率可通过两个正弦波周期所对应的时长来确定，而电机的电频率通过1个正弦波周期所对应的时长来确定，即电机电频率为机械频率乘以2。

当然，在实际应用中，常见的电机极对数还可以是3、6、8等，本发明实施例不作具体限制。

在根据公式(1)或(2)进行计算后，可以获得n个参考反电动势常数，则可以按照公式(3)确定电机的反电动势常数，即：

$K_E=\frac{\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{K}_{E\left(i\right)}}{n}---\left(3\right)$

公式(3)中，K_E为反电动势常数，K_E(i)为第i个参考反电动势常数，i为正整数。

方法二：根据n个运行频率与n个线电压之间的一一对应关系，获取运行频率与线电压之间的拟合函数，根据拟合函数及公式(4)确定反电动势常数，即

$V=K_E\·\left(2\sqrt{3}\mathrm{\π}f\right)---\left(4\right)$

在公式(4)中，K_E为反电动势常数，f为电机的运行频率，V为电机的线电压。

可选的，在对电机进行测试n次后，采集的n个运行频率与n个线电压之间的对应关系如表1所示：

表1

f1	f2	f3	f4	......	fn
						V1	V2	V3	V4	......	Vn

以运行频率为横轴，线电压为纵轴建立直角坐标系，表1中的每一对运行频率及对应的线电压都可以在该直角坐标系中标示为一个坐标点，可以在该直角坐标系中得到n个坐标点，将n个坐标点依次连接，获得对应的曲线，对该曲线进行曲线拟合，可以得到运行频率与线电压之间的拟合函数。

例如，得到的拟合函数可以表示为：V＝k*f，其中，k为比例系数，f为运行频率，V为线电压。同时，根据公式(3)得知，V与K_E 成正比例关系，通过对比比例系数可知k＝K_E 从而可确定反电动势常数(即K_E)的值。

当然，在实际应用中，根据n个运行频率与n个线电压的对应关系确定反电动势常数还可采用其它计算方法，如最小二乘法等，本发明实施例对此不作具体限制。

本发明实施例中，通过测试获得电机的多组运行频率及相应的线电压，从而计算出电机的反电动势常数，在测试人员不清楚电机的反电动势常数时或者认为厂家提供的反电动势常数不够准确时，可以重新计算反电动势常数，以得到较为准确的结果，从而更好地控制电机。且本发明实施例中的检测过程可以借助于示波器完成，实现方式较为简单便利。

进一步的，在确定电机的反电动势常数后，可以通过反电动势常数对电机进行控制，即按照电机d/q轴坐标系下的模型进行控制，具体控制方式与现有方式相同，此处不再赘述。

在实际应用中，反电动势常数还可以用于在轴误差计算、解耦合计算等过程获得电机的反电动势，以及可以通过计算最大力矩控制来获得电机的控制电流等，从而对电机进行较好的控制，因此，获得较为准确的反电动势常数能够更好地实现对电机的控制，达到快速准确地调节电机稳定运行的目的。

如图3所示，本发明实施例还公开一种空调设备，包括第一获取模块10和第二获取模块20。

第一获取模块10可以用于获得电机的n个运行频率对应的n个线电压，n为大于2的整数；

第二获取模块20可以用于根据所述n个运行频率及所述n个线电压，获得所述电机的反电动势常数。

可选的，所述第一获取模块10可用于：

i依次取1至n的整数，执行以下步骤：

控制所述电机进行转动，在所述电机的运行频率大于等于第i个运行频率时，控制所述电机停止转动；

获得所述电机的三相中每两相的相线之间的线电压，将其中值最大的线电压确定为所述n个线电压中的第i个线电压；其中，在所述电机停止转动时，所述电机的运行频率为所述n个运行频率中的第i个运行频率。

可选的，所述第二获取模块20可以用于：

根据所述n个运行频率与所述n个线电压之间的一一对应关系，获得n个参考反电动势常数；

确定所述n个参考反电动势常数的平均值为所述反电动势常数的值。

可选的，所述第一获取模块10可用于：

i依次取1至n的整数，执行以下步骤：

若所述n个运行频率为所述电机的电频率，根据第一公式获得第i个参考反电动势常数；所述第一公式为：其中，K_E(i)为第i个参考反电动势常数，f_i为电频率，V_i为第i个运行频率对应的值最大的线电压，所述电频率为所述电机转动时电流在单位时间内的变化频率；或

若所述n个运行频率为所述电机的机械频率，根据第二公式获得所述电机对应的第i个参考反电动势常数；所述第二公式为：其中，K_E(i)为第i个参考反电动势常数，f_i'为机械频率，V_i为第i个运行频率对应的值最大的线电压，P为所述电机的极对数，所述机械频率为所述电机在单位时间内转动的频率。

可选的，所述第二获取模块20可以用于：

根据所述n个运行频率与所述n个线电压之间的一一对应关系，获取运行频率与线电压之间的拟合函数；

根据所述拟合函数及第三公式获得所述反电动势常数；其中，所述第三公式为：

$V=K_E\·\left(2\sqrt{3}\mathrm{\π}f\right),$

K_E为所述反电动势常数，f为所述电机的运行频率，V为所述电机的线电压。

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 (10)

1.一种反电动势常数检测方法，其特征在于，所述方法包括：

获得电机的n个运行频率对应的n个线电压，n为大于2的整数；

根据所述n个运行频率及所述n个线电压，获得所述电机的反电动势常数。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获得电机的n个运行频率对应的n个线电压，包括：

i依次取1至n的整数，执行以下步骤：

控制所述电机进行转动，在所述电机的运行频率大于等于第i个运行频率时，控制所述电机停止转动；

获得所述电机的三相中每两相的相线之间的线电压，将其中值最大的线电压确定为所述n个线电压中的第i个线电压；其中，在所述电机停止转动时，所述电机的运行频率为所述n个运行频率中的第i个运行频率。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述n个运行频率及所述n个线电压，获得所述电机对应的反电动势常数，包括：

根据所述n个运行频率与所述n个线电压之间的一一对应关系，获得n个参考反电动势常数；

确定所述n个参考反电动势常数的平均值为所述反电动势常数的值。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述n个运行频率与所述n个线电压之间的一一对应关系，获得n个参考反电动势常数，包括：

i依次取1至n的整数，执行以下步骤：

若所述n个运行频率为所述电机的电频率，根据第一公式获得第i个参考反电动势常数；所述第一公式为：

$K_{E\left(i\right)}=\frac{V_i}{2\sqrt{3}{\mathrm{\πf}}_i}$

其中，K_E(i)为第i个参考反电动势常数，f_i为电频率，V_i为第i个运行频率对应的值最大的线电压，所述电频率为所述电机转动时电流在单位时间内的变化频率；或

若所述n个运行频率为所述电机的机械频率，根据第二公式获得所述电机对应的第i个参考反电动势常数；所述第二公式为：

$K_{E\left(i\right)}=\frac{V_i}{2\sqrt{3}{{\mathrm{\πf}}^{\′}}_{i}P}$

其中，K_E(i)为第i个参考反电动势常数，f_i'为机械频率，V_i为第i个运行频率对应的值最大的线电压，P为所述电机的极对数，所述机械频率为所述电机在单位时间内转动的频率。

5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述n个运行频率及所述n个线电压，获得所述电机对应的反电动势常数，包括：

根据所述n个运行频率与所述n个线电压之间的一一对应关系，获取运行频率与线电压之间的拟合函数；

根据所述拟合函数及第三公式获得所述反电动势常数；其中，所述第三公式为：

$V=K_E\·\left(2\sqrt{3}\mathrm{\π}f\right),$

K_E为所述反电动势常数，f为所述电机的运行频率，V为所述电机的线电压。

6.一种空调设备，其特征在于，包括：

第一获取模块，用于获得电机的n个运行频率对应的n个线电压，n为大于2的整数；

第二获取模块，用于根据所述n个运行频率及所述n个线电压，获得所述电机的反电动势常数。

7.如权利要求6所述的空调设备，其特征在于，所述第一获取模块用于：

i依次取1至n的整数，执行以下步骤：

控制所述电机进行转动，在所述电机的运行频率大于等于第i个运行频率时，控制所述电机停止转动；

获得所述电机的三相中每两相的相线之间的线电压，将其中值最大的线电压确定为所述n个线电压中的第i个线电压；其中，在所述电机停止转动时，所述电机的运行频率为所述n个运行频率中的第i个运行频率。

8.如权利要求7所述的空调设备，其特征在于，所述第二获取模块用于：

根据所述n个运行频率与所述n个线电压之间的一一对应关系，获得n个参考反电动势常数；

确定所述n个参考反电动势常数的平均值为所述反电动势常数的值。

9.如权利要求8所述的空调设备，其特征在于，所述第一获取模块用于：

i依次取1至n的整数，执行以下步骤：

若所述n个运行频率为所述电机的电频率，根据第一公式获得第i个参考反电动势常数；所述第一公式为：

$K_{E\left(i\right)}=\frac{V_i}{2\sqrt{3}{\mathrm{\πf}}_i}$

其中，K_E(i)为第i个参考反电动势常数，f_i为电频率，V_i为第i个运行频率对应的值最大的线电压，所述电频率为所述电机转动时电流在单位时间内的变化频率；或

若所述n个运行频率为所述电机的机械频率，根据第二公式获得所述电机对应的第i个参考反电动势常数；所述第二公式为：

$K_{E\left(i\right)}=\frac{V_i}{2\sqrt{3}{{\mathrm{\πf}}^{\′}}_{i}P}$

其中，K_E(i)为第i个参考反电动势常数，f_i'为机械频率，V_i为第i个运行频率对应的值最大的线电压，P为所述电机的极对数，所述机械频率为所述电机在单位时间内转动的频率。

10.如权利要求8所述的空调设备，其特征在于，所述第二获取模块用于：

根据所述n个运行频率与所述n个线电压之间的一一对应关系，获取运行频率与线电压之间的拟合函数；

根据所述拟合函数及第三公式获得所述反电动势常数；其中，所述第三公式为：

$V=K_E\·\left(2\sqrt{3}\mathrm{\π}f\right),$

K_E为所述反电动势常数，f为所述电机的运行频率，V为所述电机的线电压。