CN107947662A - 直流无刷电机参数的自适应和/或自整定的控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电机参数的自整定及自适应的控制领域。本发明解决了目前直流变频电机在长期运行后电机参数发生变化，电机热态运行中参数变动的问题，提出了一种直流无刷电机参数的自适应和/或自整定的控制系统及方法，其技术方案要点为：包括自整定和/或自适应模块、信号发送模块、信号接收模块和处理器，自整定和/或自适应模块与信号发送模块连接，信号接收模块与处理器连接；自整定模块用于对不同的待测产品，生成对应的自整定控制指令，改变相关存储区域数据的标志位测试信息同时写入参数；自适应模块用于当不同的待测产品的电机热态运行，参数发生变化时，生成对应的自适用控制指令来适应和控制该参数的变化，以保证不同待测产品热态高效运行。

Description

直流无刷电机参数的自适应和/或自整定的控制系统及方法

技术领域

本发明涉及直流无刷电机技术，特别涉及直流无刷电机参数的自适应和/或自整定的技术。

背景技术

以前的自适应方法，是空调控制的局部的自适应方法，不能很好地解决空调运转的高效节能问题。如一种空调室外电机控制方法，专利号为：CN200910213981.7，它公开了一种能够根据环境温度和压缩机的频率状态自适应运行的室外电机控制方法。节省了电机的耗功，使空调在整个运行期间始终保持最节能。可是它没有从整体上改变空调运行温度的发生变化或者空调自身老化而参数改变需要高效控制的问题。

又如，一种水温自适应水源空调系统及其控制方法，专利号为CN201110229284.8，其包括空调室内机、空调室外机，空调室外机包括变频压缩机、气液分离器、过冷却器、电子膨胀阀、热交换器、四通阀，它们顺次连接形成回路，空调室外机还包括压力传感器，压力传感器包括高压传感器和低压传感器，高压传感器和低压传感器分别连接在压缩机的排气侧和吸气侧，空调室外机设置控制器，上述部件都和控制器连接，由控制器进行综合调控，其特征在于，热交换器上设置气管温度传感器、液管温度传感器、水溶液温度传感器，它们也和控制器连接，水溶液温度传感器包括进水温度传感器、出水温度传感器，控制器上设置可输入水溶液冰点值的输入模块。但是，它仍然没能解决控制的冷态和热态问题。

综上，以前的空调控制是没有自整定或者自适应控制的方法，其控制算法是基于电机静态理论值或个体实测静态值，而电机个体存在差异，电机运行一段时间后，由于电机发热原因会由冷态转变为热态，原来静态电机参数会发生较大变化，而电机控制使用参数是固定某个值，因而电机驱动系统始终不能运行在高效的状态。但是单独的自整定或者自适应控制的方法，也不能完全解决从冷态到热态转变的所有高效运转问题。为此，对于变频电机的高效控制目前由交流控制发展到直流控制，但如何更加持久高效控制直流电机的运转，是目前急需解决的问题。如以前的改进电路设计，改变控制程序的运行流程，都不能解决直流电机的持久高效控制直流电机的运转。

现有技术中，也有采用的参数可变控制方法来提高空调压缩的控制方法，但是事先仍然在存储区存入了极对数的控制参数，并且并没有考虑到环境因素或者加工因素对直流无刷电机参数的影响，且不是自整定的控制方法。

同时，电机的绕组阻值、电感以及磁通密度等参数会随温度发生变化，由于空调直流变频压缩机内部的运行温度会从室外环境温度(冷态)一直到100度甚至更高变化时，如果不能适时调整运行参数并输出相应的指令，就不会达到高效、可靠的运行空调。

对于以前空调始终不能持久地运行在高效的状态，这就迫切需要一种新的控制方法来提高直流的高可靠性和高效运行。

发明内容

本发明的目的是提供一种直流无刷电机参数的自适应和/或自整定的控制系统及方法，解决目前直流变频电机在长期运行后电机参数发生变化，电机热态运行中参数变动，导致空调始终不能持久地运行在高效的状态的问题。

本发明解决其技术问题，采用的技术方案是：直流无刷电机参数的自适应和/或自整定的控制系统，其特征在于，包括自整定和/或自适应模块、信号发送模块、信号接收模块和处理器，所述自整定和/或自适应模块与信号发送模块连接，信号接收模块与处理器连接；

所述自整定模块用于自动测试电机的参数，并应对电机长期运行后的参数自然衰减或者更换电机后的参数提取，对不同的待测产品，生成对应的自整定控制指令，改变相关存储区域数据的标志位测试信息同时写入参数；

所述自适应模块用于对电机在运行过程中，因温度和\或电流的变化而引起的电机参数的漂移进行修正，当不同的待测产品的电机热态运行，参数发生变化时，生成对应的自适用控制指令来适应和控制该参数的变化，以保证不同的待测产品热态高效运行；

所述信号发送模块用于生成与自整定控制指令对应的自整定控制信号，并将自整定控制信号发送到压缩机的控制与功率模块；

所述信号接收模块用于获取控制与功率模块基于自整定控制信号对应输出的反馈信号，并将反馈信号发送给处理器；

所述处理器用于根据反馈信号判断压缩机是否处于正常工作状态。

进一步地，所述不同的待测产品在首次运行启动前的参数为空，第一次运转时，所述运行控制参数为电机驱动参数，电机驱动参数至少包括反向电动势系数和电感参数。

具体地，所述热态温度为30摄氏度到120摄氏度。

直流无刷电机参数的自适应和/或自整定的控制方法，应用于所述的直流无刷电机参数的自适应和/或自整定的控制系统，其特征在于，包括以下步骤：

对不同的待测产品，通过自整定模块生成对应的自整定控制指令，改变相关存储区域数据的标志位测试信息同时写入压缩机的运行控制参数；

当不同的待测产品的电机热态运行，参数发生变化时，通过自适应模块生成对应的自适用控制指令来适应和控制该参数的变化，以保证不同的待测产品热态高效运行；

通过信号发送模块生成与自整定控制指令对应的自整定控制信号，并将自整定控制信号发送到压缩机的控制与功率模块；

通过信号接收模块获取控制与功率模块基于自整定控制信号对应输出的反馈信号，并将反馈信号发送给处理器；

通过处理器根据反馈信号判断压缩机是否处于正常工作状态。

进一步地，所述通过自整定模块生成对应的控制指令，包括以下步骤：

首先测试状态寄存器，同时，设置风机的测试状态寄存器为测试状态；然后，完成电阻和/或电感和/或磁通量的参数的测试和整定，同时保存测试和整定后的参数。

具体地，当自整定控制指令为电源系统的自整定控制指令时，

通过信号发送模块生成压缩机逆变器的指令电压，并将指令电压输入压缩机；

通过信号接收模块获取电源系统在传输压缩机逆变器的指令电压后输出的驱动电压，并将驱动电压发送给处理器；

通过处理器根据驱动电压判断电源系统是否处于正常工作状态。

再进一步地，当自整定控制指令为智能功率模块的自整定控制指令时，

通过信号发送模块生成IPM自整定控制电压，并将IPM自整定控制电压输入压缩机的智能功率模块；

通过信号接收模块获取智能功率模块基于IPM自整定控制电压对应输出的功率驱动信号，并将功率驱动信号发送给处理器；

通过处理器根据功率驱动信号判断智能功率模块是否处于正常工作状态。

具体地，当自整定控制指令为IGBT的自整定控制指令时，

通过信号发送模块生成IGBT自整定控制电压，并将IGBT自整定控制电压输入压缩机的IGBT模块；

通过信号接收模块获取IGBT模块基于IGBT自整定控制电压对应输出的逆变响应信号，并将逆变响应信号发送给处理器；

通过处理器根据逆变响应信号判断IGBT模块是否处于正常工作状态。

再进一步地，当自整定控制指令为电流采样模块的自整定控制指令时，

通过信号发送模块生成控制电流，并将控制电流输入压缩机的电路系统；

通过压缩机的电流采样模块对电路系统中的电流进行采样，获得采样电流，并将采样电流发送给处理器；

通过处理器根据采样电流判断电流采样模块是否处于正常工作状态。

本发明的有益效果是，通过上述直流无刷电机参数的自适应和/或自整定的控制系统及方法，自整定模块可以自动测试电机的参数，并应对电机长期运行后的参数自然衰减或者更换电机后的参数提取，自适应模块可以对电机在运行过程中，因温度和\或电流的变化而引起的电机参数的漂移进行修正，当不同的待测产品的电机热态运行，参数发生变化时，生成对应的自适用控制指令来适应和控制该参数的变化，保证了不同的待测产品热态高效运行。

附图说明

图1为本发明直流无刷电机参数的自适应和/或自整定的控制系统的系统框图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例，详细描述本发明的技术方案。

本发明所述直流无刷电机参数的自适应和/或自整定的控制系统，由自整定和/或自适应模块、信号发送模块、信号接收模块和处理器组成，其系统框图参见图1，其中，自整定和/或自适应模块与信号发送模块连接，信号接收模块与处理器连接；自整定模块用于自动测试电机的参数，并应对电机长期运行后的参数自然衰减或者更换电机后的参数提取，对不同的待测产品，生成对应的自整定控制指令，改变相关存储区域数据的标志位测试信息同时写入参数；自适应模块用于对电机在运行过程中，因温度和\或电流的变化而引起的电机参数的漂移进行修正，当不同的待测产品的电机热态运行，参数发生变化时，生成对应的自适用控制指令来适应和控制该参数的变化，以保证不同的待测产品热态高效运行；信号发送模块用于生成与自整定控制指令对应的自整定控制信号，并将自整定控制信号发送到压缩机的控制与功率模块；信号接收模块用于获取控制与功率模块基于自整定控制信号对应输出的反馈信号，并将反馈信号发送给处理器；处理器用于根据反馈信号判断压缩机是否处于正常工作状态。

直流无刷电机参数的自适应和/或自整定的控制方法，应用于直流无刷电机参数的自适应和/或自整定的控制系统，由以下步骤组成：

对不同的待测产品，通过自整定模块生成对应的自整定控制指令，改变相关存储区域数据的标志位测试信息同时写入压缩机的运行控制参数；

当不同的待测产品的电机热态运行，参数发生变化时，通过自适应模块生成对应的自适用控制指令来适应和控制该参数的变化，以保证不同的待测产品热态高效运行；

通过信号发送模块生成与自整定控制指令对应的自整定控制信号，并将自整定控制信号发送到压缩机的控制与功率模块；

通过信号接收模块获取控制与功率模块基于自整定控制信号对应输出的反馈信号，并将反馈信号发送给处理器；

通过处理器根据反馈信号判断压缩机是否处于正常工作状态。

实施例

本发明实施例直流无刷电机参数的自适应和/或自整定的控制系统，包括自整定和/或自适应模块、信号发送模块、信号接收模块和处理器，其中，自整定和/或自适应模块与信号发送模块连接，信号接收模块与处理器连接；自整定模块用于自动测试电机的参数，并应对电机长期运行后的参数自然衰减或者更换电机后的参数提取，对不同的待测产品，生成对应的自整定控制指令，改变相关存储区域数据的标志位测试信息同时写入参数；自适应模块用于对电机在运行过程中，因温度和\或电流的变化而引起的电机参数的漂移进行修正，当不同的待测产品的电机热态运行，参数发生变化时，生成对应的自适用控制指令来适应和控制该参数的变化，以保证不同的待测产品热态高效运行；信号发送模块用于生成与自整定控制指令对应的自整定控制信号，并将自整定控制信号发送到压缩机的控制与功率模块；信号接收模块用于获取控制与功率模块基于自整定控制信号对应输出的反馈信号，并将反馈信号发送给处理器；处理器用于根据反馈信号判断压缩机是否处于正常工作状态。

上述系统中，不同的待测产品在首次运行启动前的参数为空，第一次运转时，运行控制参数为电机驱动参数，电机驱动参数至少包括反向电动势系数和电感参数；热态温度为30摄氏度到120摄氏度。

直流无刷电机参数的自适应和/或自整定的控制方法，应用于直流无刷电机参数的自适应和/或自整定的控制系统，包括以下步骤：

对不同的待测产品，通过自整定模块生成对应的自整定控制指令，改变相关存储区域数据的标志位测试信息同时写入压缩机的运行控制参数；

当不同的待测产品的电机热态运行，参数发生变化时，通过自适应模块生成对应的自适用控制指令来适应和控制该参数的变化，以保证不同的待测产品热态高效运行；

通过信号发送模块生成与自整定控制指令对应的自整定控制信号，并将自整定控制信号发送到压缩机的控制与功率模块；

通过信号接收模块获取控制与功率模块基于自整定控制信号对应输出的反馈信号，并将反馈信号发送给处理器；

通过处理器根据反馈信号判断压缩机是否处于正常工作状态。

上述方法中，通过自整定模块生成对应的控制指令，包括以下步骤：

首先测试状态寄存器，同时，设置风机的测试状态寄存器为测试状态；然后，完成电阻和/或电感和/或磁通量的参数的测试和整定，同时保存测试和整定后的参数。

当自整定控制指令为电源系统的自整定控制指令时，

通过信号发送模块生成压缩机逆变器的指令电压，并将指令电压输入压缩机；

通过信号接收模块获取电源系统在传输压缩机逆变器的指令电压后输出的驱动电压，并将驱动电压发送给处理器；

通过处理器根据驱动电压判断电源系统是否处于正常工作状态。

当自整定控制指令为智能功率模块的自整定控制指令时，

通过信号发送模块生成IPM自整定控制电压，并将IPM自整定控制电压输入压缩机的智能功率模块；

通过信号接收模块获取智能功率模块基于IPM自整定控制电压对应输出的功率驱动信号，并将功率驱动信号发送给处理器；

通过处理器根据功率驱动信号判断智能功率模块是否处于正常工作状态。

当自整定控制指令为IGBT的自整定控制指令时，

通过信号发送模块生成IGBT自整定控制电压，并将IGBT自整定控制电压输入压缩机的IGBT模块；

通过信号接收模块获取IGBT模块基于IGBT自整定控制电压对应输出的逆变响应信号，并将逆变响应信号发送给处理器；

通过处理器根据逆变响应信号判断IGBT模块是否处于正常工作状态。

当自整定控制指令为电流采样模块的自整定控制指令时，

通过信号发送模块生成控制电流，并将控制电流输入压缩机的电路系统；

通过压缩机的电流采样模块对电路系统中的电流进行采样，获得采样电流，并将采样电流发送给处理器；

通过处理器根据采样电流判断电流采样模块是否处于正常工作状态。

实际应用中，测试状态的设置具体包括以下内容：

(1)设置风机测试状态寄存器为测试状态:u1_flag_inv1_param_adj＝1；

(2)设置风机为运行状态:u1_set_flag_inv1_sysctrl＝1；

测试内容具体包括：

(1)定子电阻测试：在D轴上加上一定的直流电流,通过输出的电压Vd与电流Id的关系算出定子电阻RS:

Vd＝RS*Id–Iq*Lq*ω→RS＝Vd/Id；

例：Vd＝8V，Id＝6A，Rs＝8/6＝1.33Ω

定子电阻测试结果保存在寄存器:f4_rs_inv1_adj。

(2)D轴电感测试：在D轴上加上一定的交流电流,通过电压Vd和电流变化率dId/dt关系计算出D轴电感Ld:

Vd＝Ld*(dId/dt)→Ld＝Vd/dId*dt；

例：Vd＝40V，dId/dt＝0.1A，dt＝0.1ms，Ld＝40/0.1*0.0001＝0.04H

D轴电感测试结果保存在寄存器:f4_ld_inv1_adj。

(3)Q轴电感测试：在Q轴上加上一定的交流电流Iq,通过电压Vq和电流变化率dIq/dt关系计算出Q轴电感Lq:

Vq＝Lq*(dIq/dt)→Lq＝Vq/dIq*dt；

例：Vd＝860V，dIq/dt＝0.1A，dt＝0.1ms，Ld＝60/0.1*0.0001＝0.06H

Q轴电感测试结果保存在寄存器:f4_lq_inv1_adj。

(4)磁通量测试：开环拖动电机运行到900转,再进行电流控制,设定相电流指令值为0,根据输出的电压V与频率ω计算出磁通量:

V＝φ*ω→φ＝V/ω；

例：V＝60V，ω＝418，φ＝60/418＝0.143WB

磁通量测试结果保存在寄存器:f4_fm_inv1_adj。

根据本例的描述可见，也可以根据实际需要测试和整定其他的参数，本例不再进行赘述。

Claims (9)

1.直流无刷电机参数的自适应和/或自整定的控制系统，其特征在于，包括自整定和/或自适应模块、信号发送模块、信号接收模块和处理器，所述自整定和/或自适应模块与信号发送模块连接，信号接收模块与处理器连接；

所述自整定模块用于自动测试电机的参数，并应对电机长期运行后的参数自然衰减或者更换电机后的参数提取，对不同的待测产品，生成对应的自整定控制指令，改变相关存储区域数据的标志位测试信息同时写入参数；

所述自适应模块用于对电机在运行过程中，因温度和\或电流的变化而引起的电机参数的漂移进行修正，当不同的待测产品的电机热态运行，参数发生变化时，生成对应的自适用控制指令来适应和控制该参数的变化，以保证不同的待测产品热态高效运行；

所述信号发送模块用于生成与自整定控制指令对应的自整定控制信号，并将自整定控制信号发送到压缩机的控制与功率模块；

所述信号接收模块用于获取控制与功率模块基于自整定控制信号对应输出的反馈信号，并将反馈信号发送给处理器；

所述处理器用于根据反馈信号判断压缩机是否处于正常工作状态。

2.根据权利要求1所述的直流无刷电机参数的自适应和/或自整定的控制系统，其特征在于，所述不同的待测产品在首次运行启动前的参数为空，第一次运转时，所述运行控制参数为电机驱动参数，电机驱动参数至少包括反向电动势系数和电感参数。

3.根据权利要求1所述的直流无刷电机参数的自适应和/或自整定的控制系统，其特征在于，所述热态温度为30摄氏度到120摄氏度。

4.直流无刷电机参数的自适应和/或自整定的控制方法，应用于权利要求1-3任意一项所述的直流无刷电机参数的自适应和/或自整定的控制系统，其特征在于，包括以下步骤：

对不同的待测产品，通过自整定模块生成对应的自整定控制指令，改变相关存储区域数据的标志位测试信息同时写入压缩机的运行控制参数；

当不同的待测产品的电机热态运行，参数发生变化时，通过自适应模块生成对应的自适用控制指令来适应和控制该参数的变化，以保证不同的待测产品热态高效运行；

通过信号发送模块生成与自整定控制指令对应的自整定控制信号，并将自整定控制信号发送到压缩机的控制与功率模块；

通过信号接收模块获取控制与功率模块基于自整定控制信号对应输出的反馈信号，并将反馈信号发送给处理器；

通过处理器根据反馈信号判断压缩机是否处于正常工作状态。

5.根据权利要求4所述的直流无刷电机参数的自适应和/或自整定的控制方法，其特征在于，所述通过自整定模块生成对应的控制指令，包括以下步骤：

首先测试状态寄存器，同时，设置风机的测试状态寄存器为测试状态；然后，完成电阻和/或电感和/或磁通量的参数的测试和整定，同时保存测试和整定后的参数。

6.根据权利要求5所述的直流无刷电机参数的自适应和/或自整定的控制方法，其特征在于，当自整定控制指令为电源系统的自整定控制指令时，

通过信号发送模块生成压缩机逆变器的指令电压，并将指令电压输入压缩机；

通过信号接收模块获取电源系统在传输压缩机逆变器的指令电压后输出的驱动电压，并将驱动电压发送给处理器；

通过处理器根据驱动电压判断电源系统是否处于正常工作状态。

7.根据权利要求5所述的直流无刷电机参数的自适应和/或自整定的控制方法，其特征在于，当自整定控制指令为智能功率模块的自整定控制指令时，

通过信号发送模块生成IPM自整定控制电压，并将IPM自整定控制电压输入压缩机的智能功率模块；

通过信号接收模块获取智能功率模块基于IPM自整定控制电压对应输出的功率驱动信号，并将功率驱动信号发送给处理器；

通过处理器根据功率驱动信号判断智能功率模块是否处于正常工作状态。

8.根据权利要求5所述的直流无刷电机参数的自适应和/或自整定的控制方法，其特征在于，当自整定控制指令为IGBT的自整定控制指令时，

通过信号发送模块生成IGBT自整定控制电压，并将IGBT自整定控制电压输入压缩机的IGBT模块；

通过信号接收模块获取IGBT模块基于IGBT自整定控制电压对应输出的逆变响应信号，并将逆变响应信号发送给处理器；

通过处理器根据逆变响应信号判断IGBT模块是否处于正常工作状态。

9.根据权利要求5所述的直流无刷电机参数的自适应和/或自整定的控制方法，其特征在于，当自整定控制指令为电流采样模块的自整定控制指令时，

通过信号发送模块生成控制电流，并将控制电流输入压缩机的电路系统；

通过压缩机的电流采样模块对电路系统中的电流进行采样，获得采样电流，并将采样电流发送给处理器；

通过处理器根据采样电流判断电流采样模块是否处于正常工作状态。