CN109347400B - 一种pg电机控制方法、装置及空调器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种PG电机控制方法、装置及空调器，涉及空调器技术领域。该方法及装置通过获取电源电压频率，并基于电源电压频率计算过零信号的理论过零间隔时间，同时获取PG电机的实际转速值，然后基于实际转速值、理论过零间隔时间确定PG电机的导通参数，并基于导通参数控制PG电机运行。由于是通过电源电压频率及PG电机的实际转速值调节导通参数，即调节实际导通脉宽以及实际延迟时间，从而避免了实际导通脉宽很小而实际延迟时间很大的情况，从而保证了PG电机在负载较重的条件下导致的电流过零点滞后电压过零点时，仍然有足够的导通脉宽控制，保证导通脉宽的有效时间，避免了电机失速的情况发生。

Description

一种PG电机控制方法、装置及空调器

技术领域

本发明涉及空调器技术领域，特别涉及一种PG电机控制方法、装置及空调器。

背景技术

PG电机的驱动一般用可控硅或固态继电器实现，PG电机的调速一般都是用交流电压过零进行同步，过零后根据转速需求，控制调速延迟时间ɑ后，在可控硅控制脚输出一个预设的导通脉宽(一般为1ms左右，太大了会导致低速控制不了)控制可控硅导通，从而控制输出到PG电机上的电压，实现调速。

然而，可控硅为电流关断器件，一般都是交流电压过零自关断，但是在异常重载情况下，电流零点会滞后于电压过零点，此时若调速间隔时间较短，可能导致预设的导通脉宽不能有效导通，引起电机控制失速。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种PG电机控制方法、装置及空调器，以解决上述问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

第一方面，本发明提供了一种PG电机控制方法，所述PG电机控制方法包括：

获取电源电压频率；

基于所述电源电压频率计算过零信号的理论过零间隔时间；

获取PG电机的实际转速值；

基于所述实际转速值、所述理论过零间隔时间确定所述PG电机的导通参数；

基于所述导通参数控制所述PG电机运行。

进一步地，所述基于所述实际转速值、所述理论过零间隔时间确定所述PG电机的导通参数的步骤包括：

将理论过零间隔时间与预设定的误差余量的差值确定为实际过零间隔时间；

基于所述实际转速值及预设定的转速参考值确定理论延迟时间；

将所述实际过零间隔时间与所述理论延迟时间的差值确定为理论导通脉宽；

基于所述理论导通脉宽、预设定的导通脉宽最小值确定所述PG电机的导通参数。

进一步地，所述导通参数包括实际导通脉宽以及实际延迟时间，所述基于所述理论导通脉宽、预设定的导通脉宽最小值确定所述PG电机的导通参数的步骤包括：

当所述理论导通脉宽小于预设定的导通脉宽最小值时，将所述预设定的导通脉宽最小值确定为实际导通脉宽以及将所述实际过零间隔时间与所述实际导通脉宽的差值确定为实际延迟时间。

进一步地，所述导通参数包括实际导通脉宽以及实际延迟时间，所述基于所述理论导通脉宽、预设定的导通脉宽最小值确定所述PG电机的导通参数的步骤包括：

当所述理论导通脉宽大于或等于预设定的导通脉宽最小值时，将所述理论导通脉宽确定为实际导通脉宽以及将所述理论延迟时间确定为实际延迟时间。

进一步地，所述基于所述获取电源电压频率的步骤包括：

获取相邻两个过零信号之间的脉冲宽度；

基于所述脉冲宽度确定所述电源电压频率。

第二方面，本发明提供了一种PG电机控制装置，所述PG电机控制装置包括：

参数获取单元，用于获取电源电压频率；

计算单元，用于基于所述电源电压频率计算过零信号的理论过零间隔时间；

所述参数获取单元还用于获取PG电机的实际转速值；

导通参数确定单元，用于基于所述实际转速值、所述理论过零间隔时间确定所述PG电机的导通参数；

控制单元，用于基于所述导通参数控制所述PG电机运行。

进一步地，所述导通参数确定单元用于将理论过零间隔时间与预设定的误差余量的差值确定为实际过零间隔时间；

所述导通参数确定单元还用于基于所述实际转速值及预设定的转速参考值确定理论延迟时间；

所述导通参数确定单元还用于将所述实际过零间隔时间与所述理论延迟时间的差值确定为理论导通脉宽；

所述导通参数确定单元还用于基于所述理论导通脉宽、预设定的导通脉宽最小值确定所述PG电机的导通参数。

进一步地，所述导通参数包括实际导通脉宽以及实际延迟时间；

所述导通参数确定单元用于当所述理论导通脉宽小于预设定的导通脉宽最小值时，将所述预设定的导通脉宽最小值确定为实际导通脉宽以及将所述实际过零间隔时间与所述实际导通脉宽的差值确定为实际延迟时间。

进一步地，所述导通参数包括实际导通脉宽以及实际延迟时间；

所述导通参数确定单元用于当所述理论导通脉宽大于或等于预设定的导通脉宽最小值时，将所述理论导通脉宽确定为实际导通脉宽以及将所述理论延迟时间确定为实际延迟时间。

第三方面，本发明还提供了一种空调器，所述空调器包括：

存储器；

控制器；及

PG电机控制装置，所述PG电机控制装置安装于所述存储器并包括一个或多个由所述控制器执行的软件功能模块，所述PG电机控制装置包括：

参数获取单元，用于获取电源电压频率；

计算单元，用于基于所述电源电压频率计算过零信号的理论过零间隔时间；

所述参数获取单元还用于获取PG电机的实际转速值；

导通参数确定单元，用于基于所述实际转速值、所述理论过零间隔时间确定所述PG电机的导通参数；

控制单元，用于基于所述导通参数控制所述PG电机运行。

相对于现有技术，本发明所述的PG电机控制方法、装置具有以下优势：

通过获取电源电压频率，并基于电源电压频率计算过零信号的理论过零间隔时间，同时获取PG电机的实际转速值，然后基于实际转速值、理论过零间隔时间确定PG电机的导通参数，并基于导通参数控制PG电机运行。由于是通过电源电压频率及PG电机的实际转速值调节导通参数，即调节实际导通脉宽以及实际延迟时间，从而避免了实际导通脉宽很小而实际延迟时间很大的情况，从而保证了PG电机在负载较重的条件下导致的电流过零点滞后电压过零点时，仍然有足够的导通脉宽控制，保证导通脉宽的有效时间，避免了电机失速的情况发生。

所述空调器与上述PG电机控制方法、装置相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例提供的空调器的功能模块图。

图2为本发明实施例提供的PG电机控制方法的流程图。

图3为图2中步骤S201的具体流程图。

图4为图2中步骤S204的具体流程图。

图5为图4中子步骤S2044的具体流程图。

图6为基于实际导通脉宽以及实际延迟时间控制PG电机运行的原理图。

图7为本发明实施例提供的PG电机控制装置的功能模块图。

图标：1-空调器；2-控制器；3-存储器；4-PG电机；5-PG电机控制装置；6-参数获取单元；7-计算单元；8-导通参数确定单元；9-控制单元。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中附图，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。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的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。

需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

请参阅图1，为本发明实施例提供的空调器1的功能模块图。该空调器1包括：存储器3、控制器2、PG电机4以及PG电机控制装置5。其中，控制器2与PG电机4、存储器3均电连接。所述PG电机控制装置5包括至少一个可以软件或固件(firmware)的形式存储于所述存储器3中。

其中，存储器3可用于存储软件程序以及单元，如本发明实施例中的PG电机控制装置及方法所对应的程序指令/单元，控制器2通过运行存储在存储器3内的PG电机控制装置、方法的软件程序以及单元，从而执行各种功能应用以及数据处理，如本发明实施例提供的PG电机控制方法。

其中，所述存储器3可以是，但不限于，随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)，只读存储器(Read Only Memory，ROM)，可编程只读存储器(Programmable Read-OnlyMemory，PROM)，可擦除只读存储器(Erasable Programmable Read-Only Memory，EPROM)，电可擦除只读存储器(Electric Erasable Programmable Read-Only Memory，EEPROM)等。

可以理解地，图1所示的结构仅为示意，空调器1还可包括比图1中所示更多或者更少的组件，或者具有与图1所示不同的配置。图1中所示的各组件可以采用硬件、软件或其组合实现。

第一实施例

本发明实施例提供了一种PG电机控制方法，用于保证了PG电机4在负载较重的情况下，具备足够的导通脉宽，避免PG电机4失速。请参阅图2，为本发明实施例提供的PG电机控制方法的流程图。该PG电机控制方法包括：

步骤S201，获取电源电压频率。

请参阅图3，为步骤S201的具体流程图。该步骤S201包括：

子步骤S2011，获取相邻两个过零信号之间的脉冲宽度。

需要说明的是，过零信号即为交流信号幅值为零的这一时间的信号。而由于脉冲宽度w＝T*P，其中，T为周期，P为占空比。

由于PG电机4一般都是用交流电压过零进行同步，因此通常输入至PG电机4的电压信号的脉冲宽度为电源电压信号的脉冲宽度的两倍。

因此在确定两个过零信号之间的脉冲宽度，以及占空比P＝1，可以得知电源电压的频率f＝1/w。

子步骤S2012，基于脉冲宽度确定电源电压频率。

需要说明的是，一般情况下，电源电压的频率大多为50Hz或60Hz，当基于相邻两个过零信号之间的脉冲宽度计算获得的电源电压的频率更接近50Hz时，便确定电源电压频率为50Hz；反之，基于相邻两个过零信号之间的脉冲宽度计算获得的电源电压的频率更接近60Hz时，便确定电源电压频率为60Hz。

通过这种方法确定电源电压频率，能够避免由于获取的脉冲宽度存在误差而导致电源电压频率存在误差的情况。

步骤S202，基于电源电压频率计算过零信号的理论过零间隔时间。

可以理解地，理论过零间隔时间其中，Δt_ac为理论过零间隔时间，f为电源电压频率。

即，当电源电压频率为50Hz时，理论过零间隔时间Δt_ac＝1/(2×50)＝10ms；

当电源电压频率为60Hz时，理论过零间隔时间Δt_ac＝1/(2×60)＝8.33ms。

步骤S203，获取PG电机4的实际转速值。

步骤S204，基于实际转速值、理论过零间隔时间确定PG电机4的导通参数。

需要说明的是，导通参数包括实际导通脉宽以及实际延迟时间。

请参阅图4，为步骤S204的具体流程图。该步骤S204包括：

子步骤S2041，将理论过零间隔时间与预设定的误差余量的差值确定为实际过零间隔时间。

由于电源电压频率通常具备±2Hz的误差，这会对理论过零间隔时间造成影响，因此首先利用下述算式消除误差。

具体地，Δt_rel＝Δt_ac-Δt，其中，Δt_rel为实际过零间隔时间，Δt为预设定的误差余量。

在一种可选的实施例中，1ms≤Δt≤1.5ms。

子步骤S2042，基于实际转速值及预设定的转速参考值确定理论延迟时间。

具体地，可利用PI调节器对实际转速值及预设定的转速参考值进行PI调节，以确定理论延迟时间。

子步骤S2043，将实际过零间隔时间与理论延迟时间的差值确定为理论导通脉宽。

即通过算式T_{w_act}＝Δt_rel-α_act计算理论导通脉宽，其中，T_{w_act}为理论导通脉宽，α_act为理论延迟时间。

子步骤S2044，基于理论导通脉宽、预设定的导通脉宽最小值确定PG电机4的导通参数。

请参阅图5，为子步骤S2044的具体流程图。该子步骤S2044包括：

子步骤S20441，判断理论导通脉宽是否小于预设定的导通脉宽最小值，如果是，则执行子步骤S20442；如果是，则执行子步骤S20443。

子步骤S20442，将预设定的导通脉宽最小值确定为实际导通脉宽以及将实际过零间隔时间与实际导通脉宽的差值确定为实际延迟时间。

当理论导通脉宽小于预设定的导通脉宽最小值时，若以理论导通脉宽控制PG电机4导通，则存在由于导通脉宽过小而无法真正实现对PG电机4进行调速操作的问题。

因此，此时将预设定的导通脉宽最小值确定为实际导通脉宽，即T_{w_rel}＝T_{w_min}；其中，T_{w_rel}为实际导通脉宽，T_{w_min}为预设定的导通脉宽最小值。

同时确定实际过零间隔时间α_rel＝Δt_rel-T_{w_rel}，其中，α_rel为实际延迟时间。以此保证实际导通脉宽足以保证可控硅能有效导通，实现对PG电机4的调速操作。

子步骤S20443，将理论导通脉宽确定为实际导通脉宽以及将理论延迟时间确定为实际延迟时间。

当理论导通脉宽大于或等于预设定的导通脉宽最小值时，T_{w_rel}＝T_{w_act}，α_rel＝α_act。由于此时的实际导通脉宽是理论上最大的导通脉宽值，从而即使存在电流过零点滞后于电压过零点的情况，但电流过零点对于实际导通脉宽的有效时长影响很小，因此能够避免由于PG电机4负载过重导致的电机失速问题。

步骤S205，基于导通参数控制PG电机4运行。

在下一个过零信号周期到来时，基于实际导通脉宽以及实际延迟时间进行触发控制，能够确保可控硅有效导通，实现对PG电机4的调速。

请参阅图6，为基于实际导通脉宽以及实际延迟时间控制PG电机4运行的原理图。以电压过零点为起始点，通过定时器控制，等待实际延迟时间α_rel后，在可控硅的输出脚输出脉宽为实际导通脉宽T_{w_rel}的触发脉冲，以导通可控硅，而导通后的部分(图6中阴影部分)即为加在PG电机4上的电压，转速与电压成正比，从而实现对PG电机4转速的控制。

第二实施例

请参阅图7，图7为本发明较佳实施例提供的一种PG电机控制装置5的功能模块图。需要说明的是，本实施例所提供的PG电机控制装置5，其基本原理及产生的技术效果和上述实施例相同，为简要描述，本实施例部分未提及之处，可参考上述的实施例中相应内容。该PG电机控制装置5包括：参数获取单元6、计算单元7、导通参数确定单元8以及控制单元9。

参数获取单元6用于获取电源电压频率。

具体地，参数获取单元6用于获取相邻两个过零信号之间的脉冲宽度，并基于脉冲宽度确定电源电压频率。

可以理解地，在一种可选的实施例中，该参数获取单元6可用于执行步骤S201、子步骤S2011以及子步骤S2012。

计算单元7用于基于电源电压频率计算过零信号的理论过零间隔时间。

可以理解地，在一种可选的实施例中，该计算单元7可用于执行步骤S202。

参数获取单元6还用于获取PG电机4的实际转速值。

可以理解地，在一种可选的实施例中，该参数获取单元6可用于执行步骤S203。

导通参数确定单元8用于基于实际转速值、理论过零间隔时间确定PG电机4的导通参数。

具体地，导通参数确定单元8用于将理论过零间隔时间与预设定的误差余量的差值确定为实际过零间隔时间，并基于实际转速值及预设定的转速参考值确定理论延迟时间，然后将实际过零间隔时间与理论延迟时间的差值确定为理论导通脉宽，最后基于理论导通脉宽、预设定的导通脉宽最小值确定PG电机4的导通参数。

导通参数确定单元8用于当理论导通脉宽小于预设定的导通脉宽最小值时，将预设定的导通脉宽最小值确定为实际导通脉宽以及将实际过零间隔时间与实际导通脉宽的差值确定为实际延迟时间；以及用于当理论导通脉宽大于或等于预设定的导通脉宽最小值时，将理论导通脉宽确定为实际导通脉宽以及将理论延迟时间确定为实际延迟时间。

可以理解地，在一种可选的实施例中，该导通参数确定单元8可用于执行步骤S204、子步骤S2041、子步骤S2042、子步骤S2043、子步骤S2044、子步骤S20441、子步骤S20442以及子步骤S20443。

控制单元9用于基于导通参数控制PG电机4运行。

可以理解地，在一种可选的实施例中，该控制单元9可用于执行步骤S205。

综上所述，本发明实施例提供的PG电机控制方法、装置及空调器，通过获取电源电压频率，并基于电源电压频率计算过零信号的理论过零间隔时间，同时获取PG电机的实际转速值，然后基于实际转速值、理论过零间隔时间确定PG电机的导通参数，并基于导通参数控制PG电机运行。由于是通过电源电压频率及PG电机的实际转速值调节导通参数，即调节实际导通脉宽以及实际延迟时间，从而避免了实际导通脉宽很小而实际延迟时间很大的情况，从而保证了PG电机在负载较重的条件下导致的电流过零点滞后电压过零点时，仍然有足够的导通脉宽控制，保证导通脉宽的有效时间，避免了电机失速的情况发生。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

另外，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。

所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种PG电机控制方法，其特征在于，所述PG电机控制方法包括：

获取电源电压频率；

基于所述电源电压频率计算过零信号的理论过零间隔时间；

获取PG电机(4)的实际转速值；

将所述理论过零间隔时间与预设定的误差余量的差值确定为实际过零间隔时间；

基于所述实际转速值及预设定的转速参考值确定理论延迟时间；

将所述实际过零间隔时间与所述理论延迟时间的差值确定为理论导通脉宽；

当所述理论导通脉宽小于预设定的导通脉宽最小值时，将所述预设定的导通脉宽最小值确定为实际导通脉宽以及将所述实际过零间隔时间与所述实际导通脉宽的差值确定为实际延迟时间；

基于所述实际导通脉宽及所述实际延迟时间控制所述PG电机(4)运行。

2.根据权利要求1所述的PG电机控制方法，其特征在于，所述PG电机控制方法还包括：

当所述理论导通脉宽大于或等于预设定的导通脉宽最小值时，将所述理论导通脉宽确定为实际导通脉宽以及将所述理论延迟时间确定为实际延迟时间。

3.根据权利要求1或2所述的PG电机控制方法，其特征在于，所述基于所述获取电源电压频率的步骤包括：

获取相邻两个过零信号之间的脉冲宽度；

基于所述脉冲宽度确定所述电源电压频率。

4.一种PG电机控制装置，其特征在于，所述PG电机控制装置(5)包括：

参数获取单元(6)，用于获取电源电压频率；

计算单元(7)，用于基于所述电源电压频率计算过零信号的理论过零间隔时间；

所述参数获取单元(6)还用于获取PG电机(4)的实际转速值；

导通参数确定单元(8)，用于将所述理论过零间隔时间与预设定的误差余量的差值确定为实际过零间隔时间；

所述导通参数确定单元(8)还用于基于所述实际转速值及预设定的转速参考值确定理论延迟时间；

所述导通参数确定单元(8)还用于将所述实际过零间隔时间与所述理论延迟时间的差值确定为理论导通脉宽；

所述导通参数确定单元(8)还用于当所述理论导通脉宽小于预设定的导通脉宽最小值时，将所述预设定的导通脉宽最小值确定为实际导通脉宽以及将所述实际过零间隔时间与所述实际导通脉宽的差值确定为实际延迟时间；

控制单元(9)，用于基于所述实际导通脉宽及所述实际延迟时间控制所述PG电机(4)运行。

5.根据权利要求4所述的PG电机控制装置，其特征在于，所述导通参数确定单元(8)还用于当所述理论导通脉宽大于或等于预设定的导通脉宽最小值时，将所述理论导通脉宽确定为实际导通脉宽以及将所述理论延迟时间确定为实际延迟时间。

6.一种空调器，其特征在于，所述空调器(1)包括：

存储器(3)；

控制器(2)；及

PG电机控制装置(5)，所述PG电机控制装置(5)安装于所述存储器(3)并包括一个或多个由所述控制器(2)执行的软件功能模块，所述PG电机控制装置(5)包括：

参数获取单元(6)，用于获取电源电压频率；

计算单元(7)，用于基于所述电源电压频率计算过零信号的理论过零间隔时间；

所述参数获取单元(6)还用于获取PG电机(4)的实际转速值；

导通参数确定单元(8)，用于将所述理论过零间隔时间与预设定的误差余量的差值确定为实际过零间隔时间；

所述导通参数确定单元(8)还用于基于所述实际转速值及预设定的转速参考值确定理论延迟时间；

所述导通参数确定单元(8)还用于将所述实际过零间隔时间与所述理论延迟时间的差值确定为理论导通脉宽；

所述导通参数确定单元(8)还用于当所述理论导通脉宽小于预设定的导通脉宽最小值时，将所述预设定的导通脉宽最小值确定为实际导通脉宽以及将所述实际过零间隔时间与所述实际导通脉宽的差值确定为实际延迟时间；

控制单元(9)，用于基于所述实际导通脉宽及所述实际延迟时间控制所述PG电机(4)运行。