CN108105139B - 永磁同步直流风机启动控制方法、装置及空调室外机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了永磁同步直流风机启动控制方法、装置及空调室外机。方法包括设定风机状态转速区间；估算风机当前转速并识别风机状态；逆风时，设置基准转速；当前转速大于基准转速时，反向加速使当前转速增至基准转速后反向刹车使当前转速降至零，并保持静止时间后正向加速；当前转速小于等于基准转速时，反向刹车使当前转速降至零，并保持静止时间后正向加速。装置包括定子绕组、电源模块、转速估算模块、控制器。控制器设定状态转速，接收转速估算模块估算的当前转速后识别风机状态，根据风机状态控制电源模块给定子绕组供电启动风机。空调室外机包括永磁同步直流风机启动控制装置。避免温度引起的反向刹车不彻底，提高风机启动的成功率。

Description

永磁同步直流风机启动控制方法、装置及空调室外机

技术领域

本发明属于空气调节技术领域，具体地说，涉及永磁同步直流风机启动控制方法、装置及空调室外机。

背景技术

目前，空调室外风机一般采用抽头风机，具有效率低，转速不可连续控制等缺点，行业内开始使用永磁同步直流风机作为空调室外机风扇的驱动部件。该风机由于不带位置传感器，所以需要估算其转子位置。

对于空调系统来说，由于空调室外机装在户外，所以其风机需要考虑在有自然风的情况下的启动的可靠性。具体分为：逆风情况下的启动，顺风情况下的启动和静止状态下的启动，且逆风情况下启动的不良率较高。此外，室外多变的温度也会对风机参数产生影响，温度越高，风机定子电阻会越大，磁通量会越小，反之温度越低，风机定子电阻越小，磁通量越大。而永磁同步直流风机不带温度传感器，所以无法通过实时的温度测量进行消除温度的影响，但是如果忽略温度对风机参数的影响，就可能造成风机转子位置及转速估算错误，导致启动不良，尤其是在逆风情况下，启动不良概率更大。所以在逆风情况下克服温度对风机参数的影响对风机的正常启动非常重要。

发明内容

本发明提供一种永磁同步直流风机启动控制方法，克服了温度对风机参数影响带来的启动不良问题，提高风机启动的成功率，提高用户体验。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案予以实现：

永磁同步直流风机启动控制方法，包括：

设定不同转速区间的风机状态包括顺风异常、顺风、静止、逆风、逆风异常；

收到风机启动指令后估算风机当前转速并进行风机状态识别；

当风机处于所述逆风的状态时，采用以下方法启动：

设定基准转速；

将当前转速与所述基准转速进行比较；

如果当前转速的绝对值小于所述基准转速的绝对值，则进行反向加速使当前转速的绝对值增至所述基准转速的绝对值后进行反向刹车使当前转速的绝对值降至零，并保持静止时间；然后，风机从所述静止的状态启动；

如果当前转速的绝对值大于等于所述基准转速的绝对值，则进行反向刹车使当前转速的绝对值降至零，并保持静止时间；然后，风机从所述静止的状态启动。

为了降低温度对反向刹车过程的影响，所述反向刹车过程中维持恒定的D轴电流值及恒定的Q轴电流值并调整D轴电压值及Q轴电压值。

优选的，在所述反向刹车过程中，D轴电流值取风机的退磁电流的60%~75%，Q轴电流值的范围为0.1A~0.4A。

优选的，所述静止时间的取值范围为1s~6s。

作为永磁同步直流风机的具体的启动方法的设计，当风机状态为所述顺风异常时，不启动风机并报出顺风异常故障；

当风机状态为所述顺风时，采用顺风启动方法启动风机；

当风机状态为所述静止时，采用静止启动方法启动风机；

当风机状态为所述逆风异常时，不启动风机并报出逆风异常故障。

进一步的，所述顺风启动方法包括：

设定目标转速；

将当前转速与所述目标转速进行比较；

如果当前转速大于所述目标转速，加载Q轴负值电流使当前转速降至所述目标转速；

如果当前转速小于所述目标转速，加载Q轴正值电流使当前转速增至所述目标转速。

永磁同步直流风机启动控制装置，包括定子绕组、电源模块、转速估算模块、控制器；

所述电源模块与所述定子绕组连接，给所述定子绕组提供电源；

所述转速估算模块与所述定子绕组连接，估算风机当前转速；

所述控制器设定不同转速区间的风机状态包括顺风异常、顺风、静止、逆风、逆风异常；所述控制器分别与所述转速估算模块和所述电源模块连接，收到风机启动指令后接收所述转速估算模块发送的当前转度，并根据当前转速识别风机的状态；

当所述控制器判断风机状态为所述逆风时，所述控制器设定基准转速，并将当前转速与所述基准转速进行比较；

如果当前转速的绝对值小于所述基准转速的绝对值，所述控制器控制所述电源模块加载Q轴负值电流到所述定子绕组使当前转速绝对值增至所述基准转速的绝对值，然后所述控制器控制所述电源模块加载到所述定子绕组的电压和电流对风机进行反向刹车使当前转速的绝对值降至零，并保持所述静止时间；然后，所述控制器控制风机从所述静止的状态启动；

如果当前转速的绝对值大于等于所述基准转速的绝对值，所述控制器控制所述电源模块加载到所述定子绕组的电压和电流对风机进行反向刹车使当前转速的绝对值降至零，并保持所述静止时间；所述风机从所述静止的状态启动。

作为永磁同步直流风机启动控制装置的具体的工作控制方法的设计，如果风机状态为所述顺风异常时，所述控制器控制风机不启动并报出顺风异常故障；如果风机状态为所述顺风时，所述控制器控制风机采用顺风启动方法启动风机；如果风机状态为所述静止时，所述控制器控制风机采用静止启动方法启动；如果风机状态为所述逆风异常时，所述控制器控制风机不启动并报出逆风异常故障。

空调室外机，包括上述的永磁同步直流风机启动控制装置。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：本发明通过风机在逆风状态启动时进行反向刹车使当前转速降至零，并保持静止时间的方法，确保风机处于静止状态，然后将风机从静止状态启动。静止时间的保持消除风机由于温度对风机参数的影响引起的反向刹车不彻底的情况，即消除刹车至静止状态其实风机没有达到静止状态导致的风机启动不良。提高了风机启动的成功率，提高用户体验。

附图说明

图1是本发明所提出的永磁同步直流风机启动控制方法的一种实施例的流程图；

图2是本发明所提出的永磁同步直流风机启动控制装置的一种实施例的功能框图。

图中，

1、定子绕组；2、电源模块；3、转速估算模块；4、控制器。

具体实施方式

下面结合实施例详细描述本发明的技术方案。

本发明针对现有技术中无法根据风机当前转速正常启动风机的技术问题提供一种永磁同步直流风机启动控制方法、装置及空调室外机，特别解决在风机逆风状态下由于风机本身的温度引起的不能正常启动的技术问题。参照图1，本方法包括：

设定不同的转速区间的风机状态包括顺风异常、顺风、静止、逆风、逆风异常；

收到风机启动指令后估算风机当前转速并进行风机当前状态识别；

当风机处于逆风状态时，采用以下方法启动：

设定基准转速；

将当前转速与该基准转速进行比较；

如果当前转速的绝对值小于该基准转速的绝对值，则进行反向加速使当前转速的绝对值增至该基准转速的绝对值后进行反向刹车使当前转速的绝对值降至零，并保持静止时间；然后，风机从静止的状态启动；

如果当前转速的绝对值大于等于该基准转速的绝对值，则进行反向刹车使当前转速的绝对值降至零，并保持静止时间；然后，风机从所述静止的状态启动。

参照图2，本发明的永磁同步直流风机启动控制装置包括定子绕组1、电源模块2、转速估算模块3及控制器4；定子绕组1为风机定子绕组。转速估算模块3与定子绕组1连接在收到风机启动指令后进行风机的当前转速N_real的估算；控制器4与转速估算模块3连接，收到风机启动指令后接收转速估算模块3发送的当前转速N_real；控制器4进行设定不同转速区间的风机状态，其包括顺风异常、顺风、静止、逆风、逆风异常，并将当前转速N_real与上述转速区间进行比对，确定风机的状态。控制器4与电源模块2进行连接，电源模块2与定子绕组1连接；控制器4根据风机的状态选择采用的风机的启动方法，并在风机不同的状态，控制电源模块2给定子绕组1加载相应的D轴电流及电压和Q轴电流及电压进行启动风机。

本发明的空调室外机，其使用永磁同步直流风机作为室外风机的驱动部件，其包括永磁同步直流风机启动控制装置。

实施例

本发明的永磁同步直流风机启动控制方法、装置及空调室外机的结构及工作原理详细介绍如下：

参照图1和图2，控制器4设定转速R的不同区间，并将各个转速区间进行风机状态的定义如下：

R≥Nmax0，风机状态为顺风异常；

N0≤R＜Nmax0，风机状态为顺风；

-N1≤R＜N0，风机状态为静止；

-Nmax1≤R＜-N1，风机状态为逆风；

R＜-Nmax1，风机状态为逆风异常。

一般的，N0、N1、Nmax0和Nmax1的值根据系统匹配后的试验来调整，不是固定值。且Nmax0远大于N0，Nmax1远大于N1。

收到风机启动指令后转速估算模块3对风机的当前转速N_real进行估算；

控制器4接收转速估算模块3估算的风机的当前转速N_real并与上述的各转速区间进行比对，确定风机的状态，根据风机所处的状态进行启动控制：

如果风机的当前转速满足：N_real≥Nmax0，则风机处于顺风异常状态，则控制器4控制风机不启动，且报出顺风异常故障。

如果风机的当前转速N_real满足：N0≤N_real＜Nmax0，则风机处于顺风的状态，控制器4控制风机采用顺风启动方法启动，该启动方法包括：

控制器4设定目标转速N_obj；

将当前转速N_real与目标转速N_obj进行比较；

如果N_real≥N_obj，则控制器4控制电源模块2给风机的定子绕组1提供Q轴负值电流进行减速，使当前转速N_real的值降至目标转速N_obj；

如果N_real＜N_obj，则控制器4控制电源模块2给定子绕组1提供Q轴正值电流进行启动，使当前转速N_real的值增至目标转速N_obj。

如果风机的当前转速N_real满足：-N1≤N_real＜N0，则风机处于静止的状态，控制器4控制风机采用静止启动方法启动。

如果风机的当前转速N_real满足：-Nmax1≤N_real≤-N1，则风机的状态为逆风状态，风机在逆风状态时，控制器4控制风机以以下流程启动：

设定基准转速N_sta;

如果当前转速N_real的绝对值小于所述基准转速N_sta的绝对值，则控制器4控制电源模块2对定子绕组1加载Q轴负值电流进行反向加速使当前转速N_real的绝对值增至基准转速N_sta的绝对值后进行反向刹车使当前转速N_real的绝对值降至零，并保持静止时间T；然后，控制器4控制风机从静止的状态启动。保持上述的静止时间T能确保风机进入静止状态，使风机摆脱温度对风机参数影响引起的反向刹车不彻底的情况，确保风机从静止状态采用静止启动方法启动，从而避免风机启动不良，增加风机启动的成功率，提高用户体验。

如果当前转速N_real的绝对值大于等于基准转速N_sta的绝对值，控制器4控制电源模块2给定子绕组1加载相应的电压及电流进行反向刹车使当前转速N_real的绝对值降至零，并保持静止时间T；然后，控制器4控制风机从静止的状态启动。同样的，保持静止时间T可以确保风机进入静止状态，使风机摆脱温度对风机参数的影响引起的反向刹车不彻底的情况，确保风机在静止的状态采用静止启动方法启动，从而避免风机启动不良，增加风机的启动的成功率，提高用户体验。

其中，风机的反向刹车采用保持恒定的D轴电流值Id及恒定的Q轴电流值Iq，并调整加载在D轴的电压值Vd及Q轴的电压值Vq的方法进行。且Id保持在一个较大值，Iq保持在一个较小值，使估算出来的加载在D轴的电压值Vd及Q轴的电压值Vq受风机参数的影响的幅度降低，提高风机刹车的准确性，提高风机启动的成功率。

根据实验得出反向刹车过程中恒定的D轴电流Id取风机的退磁电流的值的60%~75%，恒定的Q轴电流的值的范围为0.1A~0.4A。上述的静止时间T的范围为1s~6s。

如果风机的当前转速N_real满足：N_real＜-Nmax1，则风机的状态为逆风异常，风机在逆风异常状态时，控制器4控制不启动风机并报出风机逆风异常故障；

本发明的空调室外机，其使用永磁同步直流风机作为室外风机，包括永磁同步直流风机启动控制装置，由控制器4判断空调室外机所处的地点的自然状况决定的室外风机的状态，通过永磁同步直流风机的启动方法进行风机启动，避免了室外风机启动受室外风向及温度的影响引起的室外风机启动不良的情况，提高了用户体验。

当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.永磁同步直流风机启动控制方法，其特征在于，包括：

设定不同转速区间的风机状态包括顺风异常、顺风、静止、逆风、逆风异常；

收到风机启动指令后估算风机当前转速并进行风机状态识别；

当风机处于所述逆风的状态时，采用以下方法启动：

设定基准转速；

将当前转速与所述基准转速进行比较；

如果当前转速的绝对值小于所述基准转速的绝对值，则进行反向加速使当前转速的绝对值增至所述基准转速的绝对值后进行反向刹车使当前转速的绝对值降至零，并保持静止时间；然后，风机从所述静止的状态启动；

如果当前转速的绝对值大于等于所述基准转速的绝对值，则进行反向刹车使当前转速的绝对值降至零，并保持静止时间；然后，风机从所述静止的状态启动。

2.根据权利要求1所述的永磁同步直流风机启动控制方法，其特征在于，所述反向刹车过程中维持恒定的D轴电流值及恒定的Q轴电流值并调整D轴电压值及Q轴电压值。

3.根据权利要求2所述的永磁同步直流风机启动控制方法，其特征在于，在所述反向刹车过程中，D轴电流值取风机的退磁电流的60%~75%，Q轴电流值的范围为0.1A~0.4A。

4.根据权利要求1所述的永磁同步直流风机启动控制方法，其特征在于，所述静止时间的范围为1s~6s。

5.根据权利要求1所述的永磁同步直流风机启动控制方法，其特征在于，

当风机状态为所述顺风异常时，不启动风机并报出顺风异常故障；

当风机状态为所述顺风时，采用顺风启动方法启动风机；

当风机状态为所述静止时，采用静止启动方法启动风机；

当风机状态为所述逆风异常时，不启动风机并报出逆风异常故障。

6.根据权利要求5所述的永磁同步直流风机启动控制方法，其特征在于，所述顺风启动方法包括：

设定目标转速；

将当前转速与所述目标转速进行比较；

如果当前转速大于所述目标转速，加载Q轴负值电流使当前转速降至所述目标转速；

如果当前转速小于所述目标转速，加载Q轴正值电流使当前转速增至所述目标转速。

7.永磁同步直流风机启动控制装置，其特征在于，包括：

定子绕组；

电源模块，其与所述定子绕组连接，给所述定子绕组提供电源；

转速估算模块，其与所述定子绕组连接，估算风机当前转速；

控制器，其设定不同转速区间的风机状态包括顺风异常、顺风、静止、逆风、逆风异常；所述控制器分别与所述转速估算模块和所述电源模块连接，接收所述转速估算模块发送的当前转度，并根据当前转速识别风机的状态；

当所述控制器判断风机状态为所述逆风时，所述控制器设定基准转速，并将当前转速与所述基准转速进行比较；

如果当前转速的绝对值小于所述基准转速的绝对值，所述控制器控制所述电源模块加载Q轴负值电流到所述定子绕组使当前转速的绝对值增至所述基准转速的绝对值，然后所述控制器控制所述电源模块加载到所述定子绕组的电压和电流对风机进行反向刹车使当前转速的绝对值降至零，并保持静止时间；然后，所述控制器控制风机从所述静止的状态启动；

如果当前转速的绝对值大于等于所述基准转速的绝对值，所述控制器控制所述电源模块加载到所述定子绕组的电压和电流对风机进行反向刹车使当前转速的绝对值降至零，并保持所述静止时间；所述风机从所述静止的状态启动。

8.根据权利要求7所述的永磁同步直流风机启动控制装置，其特征在于，

如果风机状态为所述顺风异常时，所述控制器控制风机不启动并报出顺风异常故障；

如果风机状态为所述顺风时，所述控制器控制风机采用顺风启动方法启动风机；

如果风机状态为所述静止时，所述控制器控制风机采用静止方法启动；

如果风机状态为所述逆风异常时，所述控制器控制风机不启动并报出逆风异常故障。

9.空调室外机，其特征在于，包括权利要求7或8所述的永磁同步直流风机启动控制装置。