CN111030538B - 风机的状态参数检测方法、装置、存储介质、电子装置 - Google Patents

风机的状态参数检测方法、装置、存储介质、电子装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种风机的状态参数检测方法、装置、存储介质、电子装置，其中，风机的状态参数检测方法通过对风机执行刹车操作之后的电机三相电流进行采样，根据在第n个采样时刻的三相电流的合成电流矢量的幅值和PMSM同步坐标系方程求解第n个采样时刻风机的粗略转速，进而，可以根据矢量扇区的变化角度和变化时长来更精确的计算风机转速，进一步地，还可以根据对风机转速的时间积分计算出电流矢量角，进而推算出风机当前的转子位置角。通过本发明，可以检测出风机在启动前的初始转速等状态参数，防止转速过快时直接对风机定位、拖动等控制易导致风机启动失败，解决了相关技术中检测风机转速的方法需要额外增加硬件电路、检测方法复杂的技术问题。

Description

风机的状态参数检测方法、装置、存储介质、电子装置
技术领域
本发明涉及检测领域，具体而言，涉及一种风机的状态参数检测方法、装置、存储介质、电子装置。
背景技术
永磁同步电机因其高效、节能的优点被广泛应用于风机控制中，为了节约成本，室外风机通常不会配备位置传感器，采用基于无位置传感器控制方法的FOC控制。
但是，室外风机常由于外部风力而处于初始具有转速的状态，在接受启动定位、拖动命令时，由于缺少必要的位置角及转速信息以及外部风力的存在，室外风机的启动有极大失败的可能。
为保证风机顺利切换至无位置控制，需要在正常运行前辨识出风机的转速及转子位置，如果转速为正向且转速大于正向目标拖动转速，可直接切换无位置控制；如果转速为正且小于目标拖动转速，实施正向目标转速拖动，再切换无位置控制；如果刹车电流较小，认为转速基本为0，进行定位、拖动切换无位置控制；如果转速为负，则进行正向目标转速拖动，再切换无位置控制。
目前常用的初始位置检测包括脉冲电压注入法及高频注入法。脉冲电压注入法无法适用于电机旋转情形，而高频注入法算法复杂，实现较为困难。因此，针对室外风机有必要研究一种实现简单，可实时检测室外风机的状态参数(如风机的转速、转子位置)的方法。
针对相关技术中存在的上述问题，目前尚未发现有效的解决方案。
发明内容
本发明实施例提供了一种风机的状态参数检测方法、装置、存储介质、电子装置，以至少解决相关技术中检测风机转速的方法需要额外增加硬件电路、检测方法复杂的技术问题。
根据本发明的一个实施例，提供了一种风机的状态参数检测方法，包括：在驱动风机的电机上电之后，对风机执行刹车操作；对电机的三相电流进行实时采样；确定在第n个采样时刻的三相电流的合成电流矢量的幅值；根据PMSM同步坐标系方程和第n个采样时刻的三相电流的合成电流矢量的幅值，求解第n个采样时刻的转速，得到风机的第一转速。
进一步地，求解第n个采样时刻的转速，包括：利用以下方程表达式求解第一转速ωe1：
Figure BDA0002323189110000021
Figure BDA0002323189110000022
其中，Rs、Ld、Lq、ωe1、λr分别为电机电阻、d轴电感、q轴电感、电机的第一转速、转子磁链，id、iq分别为d轴输出电流、q轴输出电流，Δud、Δuq分别为由功率管的导通压降与二极管的导通压降引入的误差电压，is为第n个采样时刻的三相电流的合成电流矢量。
进一步地，在求解第n个采样时刻的转速之前，该方法包括：判断第n个采样时刻的三相电流的合成电流矢量的幅值是否小于预设数值；其中，如果判断结果为否，则求解第n个采样时刻的转速，如果判断结果为是，则确定风机在第n个采样时刻的转速小于第一预设速度，允许对风机执行指定的控制方法。
进一步地，在求解第n个采样时刻的转速，得到风机的第一转速之后，该方法还包括：判断第一转速是否大于第二预设速度；如果判断结果为是，停止对风机执行刹车操作。
进一步地，在求解第n个采样时刻的转速，得到风机的第一转速之后，该方法还包括：判断第一转速是否大于第二预设速度；如果判断结果为否，确定第n个采样时刻以及相邻的多个采样时刻的三相电流的合成电流矢量的矢量扇区，并根据矢量扇区在两次改变之间的矢量扇区差值和时间差值，计算风机的第二转速。
进一步地，根据矢量扇区在两次改变之间的矢量扇区差值和时间差值，计算风机的第二转速，包括：计算每两个相邻采样时刻的三相电流的合成电流矢量的矢量扇区差值；对矢量扇区差值取绝对值，得到矢量扇区差值的时序图；确定矢量扇区差值的时序图中相邻两个下降沿的计数值CalCount，其中，下降沿用于触发计数清零和开始计数；利用如下公式计算第二转速ωe2的大小：
Figure BDA0002323189110000031
其中，Ts为计数周期；根据矢量扇区差值的正负确定第二转速的方向；根据第二转速的大小和方向确定第二转速ωe2。
进一步地，在计算风机的第二转速之后，该方法还包括：根据矢量扇区在第一次改变之后的矢量扇区确定扇区初始角；根据扇区初始角以及第二转速的时间积分，可得电机的电流矢量角；根据电机的电流电压相位差和电流矢量角，确定电机的电压矢量角；根据电压矢量角与转子位置的角差确定风机的转子位置角。
根据本发明的另一个实施例，提供了一种风机的状态参数检测装置，包括：刹车模块，用于在驱动风机的电机上电之后，对风机执行刹车操作；采样模块，用于对电机的三相电流进行实时采样；确定模块，用于确定在第n个采样时刻的三相电流的合成电流矢量的幅值；计算模块，用于根据PMSM同步坐标系方程和第n个采样时刻的三相电流的合成电流矢量的幅值，求解第n个采样时刻的转速，得到风机的第一转速。
进一步地，计算模块求解第n个采样时刻的转速，包括：利用以下方程表达式求解第一转速ωe1：
Figure BDA0002323189110000041
Figure BDA0002323189110000042
其中，Rs、Ld、Lq、ωe1、λr分别为电机电阻、d轴电感、q轴电感、电机的第一转速、转子磁链，id、iq分别为d轴输出电流、q轴输出电流，Δud、Δuq分别为由功率管的导通压降与二极管的导通压降引入的误差电压，is为第n个采样时刻的三相电流的合成电流矢量。
进一步地，该装置还包括第一执行模块，用于在求解第n个采样时刻的转速之前，判断第n个采样时刻的三相电流的合成电流矢量的幅值是否小于预设数值，其中，如果判断结果为否，则利用计算模块求解第n个采样时刻的转速，如果判断结果为是，则执行模块确定风机在第n个采样时刻的转速小于第一预设速度，允许对风机执行指定的控制方法。
进一步地，该装置还包括第二执行模块，用于判断第一转速是否大于第二预设速度；如果判断结果为是，停止对风机执行刹车操作。
进一步地，该装置还包括第三执行模块，用于判断第一转速是否大于第二预设速度；如果判断结果为否，确定第n个采样时刻以及相邻的多个采样时刻的三相电流的合成电流矢量的矢量扇区，并根据矢量扇区在两次改变之间的矢量扇区差值和时间差值，计算风机的第二转速。
进一步地，第三执行模块根据矢量扇区在两次改变之间的矢量扇区差值和时间差值，计算风机的第二转速，包括：计算每两个相邻采样时刻的三相电流的合成电流矢量的矢量扇区差值；对矢量扇区差值取绝对值，得到矢量扇区差值的时序图；确定矢量扇区差值的时序图中相邻两个下降沿的计数值CalCount，其中，下降沿用于触发计数清零和开始计数；利用如下公式计算第二转速ωe2的大小：
Figure BDA0002323189110000043
其中，Ts为计数周期；根据矢量扇区差值的正负确定第二转速的方向；根据第二转速的大小和方向确定第二转速ωe2。
进一步地，该装置还包括第四执行模块，用于根据矢量扇区在第一次改变之后的矢量扇区确定扇区初始角；根据扇区初始角以及第二转速的时间积分，可得电机的电流矢量角；根据电机的电流电压相位差和电流矢量角，确定电机的电压矢量角；根据电压矢量角与转子位置的角差确定风机的转子位置角。
根据本发明的又一个实施例，还提供了一种存储介质，所述存储介质中存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被设置为运行时执行上述任一项方法实施例中的步骤。
根据本发明的又一个实施例，还提供了一种电子装置，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器被设置为运行所述计算机程序以执行上述任一项方法实施例中的步骤。
本发明通过对风机执行刹车操作之后对电机的三相电流进行实时采样，根据在第n个采样时刻的三相电流的合成电流矢量的幅值和PMSM同步坐标系方程求解第n个采样时刻的转速，得到风机的第一转速，解决了相关技术中检测风机转速的方法检测方法复杂的技术问题，并且无需额外增加硬件电路，实现了简化风机转速检测方法的技术效果。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，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是根据本发明实施例的一种可选的风机的状态参数检测方法的流程图；
图2是本发明实施例的一种可选的电机刹车操作的电路示意图；
图3是本发明实施例的一种可选的电流矢量扇区的分区示意图；
图4是本发明实施例的一种可选的电流矢量扇区的变化时序示意图；
图5是本发明实施例的一种可选的电流矢量角、电压矢量角和转子位置角的关系示意图；
图6是根据本发明实施例的另一种可选的风机的状态参数检测方法的流程图；
图7是根据本发明实施例的风机的状态参数检测装置的示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分的实施例，而不是全部的实施例，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本申请中的实施例，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，都应当属于本申请保护的范围。
需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
实施例1
本实施例提供了一种风机的状态参数检测方法，可以应用于客户端侧，其中，客户端可以运行中移动终端、手持终端或类似的运算设备之中。运行在不同的运算设备仅是方案在执行主体上的差异，本领域人员可预见在不同运算设备中运行能够产生相同的技术效果。
本实施例的基本思路如下：由于永磁同步电机在具有初始转速时，刹车会产生三相电流，根据三相电流合成的电流矢量大小及扇区切换方式可辨识出电流合成矢量的位置及转速，电流合成矢量转速与转子转速一致，电流合成矢量的位置与转子位置存在偏差角，通过本发明提出的补偿方法可获得精度较高的风机转速和转子位置角。
如图1所示，本实施例提供的风机的状态参数检测方法包括如下步骤：
步骤101，在驱动风机的电机上电之后，对风机执行刹车操作：
在对风机执行刹车操作时，一种可选的实施方式如图2所示，将电机的A、B、C三端分别通过下三臂对地短路，其中，图2中的Q1～Q6为三极管、D1～D6为二极管、Vdc为电源、Cdc为电容、PMSM为永磁同步电机。
步骤102，对电机的三相电流进行实时采样：
采样的三相电流为[ia，ib，ic]。在如图2所示的实施方式中，采样电流的位置可以分别设置在图2中ia、ib、ic的位置。实时采样的周期可以是固定的周期，例如，20ms。
步骤103，确定在第n个采样时刻的三相电流的合成电流矢量的幅值：
根据三相电流进行Clark变换得静止两相坐标系下电流为：
Figure BDA0002323189110000071
进一步计算得到合成电流矢量的幅值为：
Figure BDA0002323189110000072
步骤104，根据PMSM同步坐标系方程和第n个采样时刻的三相电流的合成电流矢量的幅值，求解第n个采样时刻的转速，得到风机的第一转速：
PMSM同步坐标系方程为：
Figure BDA0002323189110000081
式中p为微分算子，Rs、Ld、Lq、ωe1、λr分别为电机电阻、d轴电感、q轴电感、所述电机的第一转速、转子磁链，ud、uq、id、iq分别为d轴输入电压、q轴输入电压、与d轴输出电流、q轴输出电流，Δud、Δuq分别为由功率管的导通压降与二极管的导通压降引入的误差电压，在下三臂短路时，ud，uq均为0，无输入电压，忽略式中的微分项，根据其稳态方程可得出电流关于转速的表达式：
Figure BDA0002323189110000082
再根据等式
Figure BDA0002323189110000083
式中is为所述第n个采样时刻的三相电流的合成电流矢量。
求解上述的方程式可得到风机在第n个采样时刻的粗略转速，本实施例中称为第一转速。如果该转速高于预设的阈值ωmax，则需要继续刹车，并且重复上述步骤，直到转速低于预设的阈值ωmax。
可选的，在求解第n个采样时刻的转速之前，可以先判断第n个采样时刻的三相电流的合成电流矢量的幅值是否小于预设数值。如果合成电流矢量的幅值小于预设数值，则求解第n个采样时刻的转速。如果合成电流矢量的幅值不小于预设数值，则确定风机在第n个采样时刻的转速小于第一预设速度，无需再具体求解转速，允许对风机执行指定的控制方法(如风机拖动、位置控制等)。
可选的，在求解第n个采样时刻的转速，得到风机的第一转速之后，还可以判断第一转速是否大于第二预设速度。
如果第一转速大于第二预设速度，则确定当前风机的转速过高，风力过大，停止对风机执行刹车操作，可选的，可以在多次采样之后(或者说刹车一段时间之后)仍然判断出第一转速大于第二预设速度之后再停止对风机执行刹车操作。在停止执行刹车操作之后，过一段时间再执行刹车操作和电流采样。
由于在第一转速过高(大于第二预设速度)时，无法利用以下方式得到比较准确的转速，因此，仅在第一转速小于第二预设速度时利用以下方式计算转速，该计算方法为：确定第n个采样时刻以及相邻的多个采样时刻的三相电流的合成电流矢量的矢量扇区，并根据矢量扇区在两次改变之间的矢量扇区差值和时间差值，计算风机的第二转速。
举例而言，确定第n-j个采样时刻至第n+p个采样时刻的矢量扇区，其中，矢量扇区根据三相电流的正负确定，如图3所示，根据三相电流的每个电流的正负值，分为图3中示出的六个矢量扇区，每个矢量扇区的角度范围为60°，在确定每个时刻的矢量扇区之后，根据任意两次矢量扇区发生变化(如第一次从扇区5变化至扇区6，第一次从扇区2变化至扇区3)时的时间差值t，和矢量扇区差值(矢量扇区差值为3，由于扇区的数值是正向1-6的变化，因此，由扇区5变化至扇区2的矢量扇区差值为3)，确定第二转速的大小为60°×3/t。
需要说明的是，本可选的实施例仅在转动方向未发生变化时有效。为了提高计算精度，防止在第n-j个采样时刻至第n+p个采样时刻之间由于风向变化等原因导致风机的转动方向发生变化，可以根据相邻两次的矢量扇区发生改变时的矢量扇区差值和时间差值，计算风机的第二转速。一种可选的实施方式包括如下步骤：
步骤11，计算每两个相邻采样时刻的三相电流的合成电流矢量的矢量扇区差值dN，其中，如果差值为-5则修正为1(扇区差值为正值表示风机正转，扇区由1～6正向变化，在由扇区6变为扇区1时计算的差值为1-6＝-5，但是实际的扇区差值为1)，如果差值为5则修正为-1(扇区差值为负值表示风机倒转，扇区由6～1反向变化，在由扇区1变为扇区6时差值为6-1＝5，但是实际的扇区差值为-1)；
步骤12，对矢量扇区差值dN取绝对值得到|dN|，得到矢量扇区差值的时序图(例如图4所示)；
步骤13，确定矢量扇区差值的时序图中相邻两个下降沿的计数值CalCount，其中，下降沿用于触发计数清零和开始计数；
步骤14，利用如下公式计算第二转速ωe2的大小：
Figure BDA0002323189110000101
其中，Ts为计数周期；
步骤15，根据矢量扇区差值的正负确定第二转速的方向；
步骤16，根据第二转速的大小和方向确定第二转速ωe2。
可选的，在计算风机的第二转速之后，还可以进一步计算出风机的转子位置角，一种可选的实施方式包括如下步骤：
步骤21，根据矢量扇区在第一次改变之后的矢量扇区确定扇区初始角θN：
根据矢量扇区差值dN的正负值可以确定风机的转向为正向还是负向。在由正向[1-2-3-4-5-6]进入扇区时，电流矢量扇区[1,2,3,4,5,6]的扇区初始角分别为[330°,30°,90°,150°,210°,270°]，在由负向[6-5-4-3-2-1]进入扇区时，电流矢量扇区[1,2,3,4,5,6]的扇区初始角分别为[30°,90°,150°,210°,270°,330°]。
步骤22，根据扇区初始角以及第二转速的时间积分，可得电机的电流矢量角θis＝θN+∫ωe dt。其中积分器在每次扇区切换时需要初始化为0。
步骤23，根据电机的电流电压相位差和电流矢量角，确定电机的电压矢量角：
为最终获得转子位置角，需要先获得电压矢量角，而电压矢量角与电流矢量角之间由于R-L作用会存在相位差，该相位差可通过如下方法近似补偿：
考虑一个R-L系统，其电感电阻参数如下：
Figure BDA0002323189110000111
则该系统的电流相对电压的相位差为
Figure BDA0002323189110000112
因此可得电压矢量角为θus＝θis+Δθ
步骤24，根据电压矢量角与转子位置的角差确定风机的转子位置角：
刹车时，三相电压由转子磁链在各相中的投影微分得到，因此合成电压矢量角与转子位置角差90°，即转子位置角为
Figure BDA0002323189110000113
其中，转子位置角θr、电压矢量角θus和电流矢量角θis的关系如图5所示。
至此，风机的转速及转子位置辨识完毕，可根据这些参数信息判断是否进行下一步操作。
下面对本实施例的一种可选的具体实施步骤进行描述如下，如图6所示，该可选的具体实施例包括如下实施步骤：
步骤1：上电时进行刹车操作(将电机ABC端通过下三臂对地短路)，实时采样三相电流[ia，ib，ic]，根据三相电流的正负可以实时得出合成电流矢量is所在的扇区N。进行Clark变换得静止两相坐标系下电流为：
Figure BDA0002323189110000121
计算出合成电流矢量幅值为
Figure BDA0002323189110000122
步骤2：根据步骤1实时获得的扇区进行转速计算，根据当前扇区N[n]，与上一时刻扇区N[n-1]，计算二者之差为dN[n]＝N[n]-N[n-1]，当差值为-5时，修正差值为1，当差值为5时，修正差值为-1。根据扇区差值计算转速的过程为：
步骤2.1：转速大小粗略判断
根据PMSM同步坐标系下方程：
Figure BDA0002323189110000123
式中p为微分算子，Rs，Ld，Lq，ωe，λr分别为电机电阻，d,q轴电感，电角速度，转子磁链，ud，uq，id，iq分别为输入电压与输出电流，Δud，Δuq分别由功率管的导通压降与二极管的导通压降引入的误差电压，下三臂短路时，ud，uq均为0，无输入电压，忽略式中的微分项，根据其稳态方程可得出电流关于转速的表达式：
Figure BDA0002323189110000124
再根据等式
Figure BDA0002323189110000125
即可获得当前粗略的转速，如果该转速高于预设的阈值ωmax，则需要继续刹车，并且重复上述步骤，直到转速可以通过dN[n]计算获得为止。如果长时间刹车转速仍未降低，则表明此时外风力过大，不可进行下面的操作，应当过一段时间再次进行刹车及前述步骤操作。
步骤2.2：转速方向判断
当dN[n]≠0时，触发转速方向判断，根据dN[n]的值决定方向，如果dN[n]等于1，则方向为正，如果dN[n]等于-1，则方向为负，记所得方向为dir。
步骤2.3：转速大小实时计算
将dN[n]取绝对值|dN[n]|，并且通过|dN[n]|的下降沿触发计数，触发时，计数器清零，计到上升沿时计数器的值记为CalCount，通过|dN[n]|的上升沿触发转速计算，该转速即为转过60°扇区角的平均转速，转速的绝对值为：
Figure BDA0002323189110000131
式中Ts为计数周期，也是算法运算的周期。
最终转速为：
ωe＝|ωe|×dir
步骤3：根据切换扇区、电机参数、电机转速计算转子实时位置角。转子位置角的计算分为以下几个步骤：
步骤3.1：扇区初始角
对于电流矢量扇区[1,2,3,4,5,6]，由正向[1-2-3-4-5-6]进入对应扇区时，扇区初始角为[330°,30°,90°,150°,210°,270°]，由负向[6-5-4-3-2-1]进入对应扇区时，扇区初始角为[30°,90°,150°,210°,270°,330°]，根据步骤2.2得出的方向dir及当前扇区N[n]决定扇区初始角，记该初始角为θN，后续计算将基于该角度。
步骤3.2：电流矢量角
由步骤3.1获得的初始角θN以及步骤2.3获得的转速经积分可得电流矢量角为θis＝θN+∫ωedt
其中积分器在每次扇区切换时需要初始为0。
步骤3.3：电压矢量角
为最终获得转子位置角，需要先获得电压矢量角，而电压矢量角与电流矢量角之间由于R-L作用会存在相位差，该相位差可通过如下方法近似补偿：
考虑一个R-L系统，其电感电阻参数如下：
Figure BDA0002323189110000141
则该系统的电流相对电压的相位差为
Figure BDA0002323189110000142
因此可得电压合成矢量角为θus＝θis+Δθ
步骤3.4：转子位置角
刹车时，三相电压由转子磁链在各相中的投影微分得到，因此合成电压矢量角与转子位置角差90°，即转子位置角为
Figure BDA0002323189110000143
本发明实施例无需改变电路结构、无需三相电压检测装置、无需额外添加硬件电路，可实时精确检测具有初始转速的永磁同步电机电机的位置角及转速，提高启动成功率，能够解决室外风机具有初始转速时，因缺少必要的位置、转速信息引起的启动失败问题。本实施例相比高频注入法具有检测方式简单，算法易实现的优点。本发明实施例可适用于表贴式和内置式永磁同步电机，能够对无位置控制的交流永磁同步电机室外风机辨识转速与转子位置角度，特别适用于由于逆风、顺风等原因导致初始时刻风机具有转速的情况。
需要说明的是，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。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到根据上述实施例的方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。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(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，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的方法。
实施例2
在本实施例中还提供了一种风机的状态参数检测装置，该装置用于实现上述实施例1及其优选实施方式，对于本实施例中未详述的术语或实现方式，可参见实施例1中的相关说明，已经进行过说明的不再赘述。
如以下所使用的术语“模块”，是可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可以被构想的。
图7是根据本发明实施例的风机的状态参数检测装置的示意图，如图7所示，该装置包括刹车模块10，采样模块20，确定模块30和计算模块40。
其中，刹车模块用于在驱动风机的电机上电之后，对风机执行刹车操作；采样模块用于对电机的三相电流进行实时采样；确定模块用于确定在第n个采样时刻的三相电流的合成电流矢量的幅值；计算模块用于根据PMSM同步坐标系方程和第n个采样时刻的三相电流的合成电流矢量的幅值，求解第n个采样时刻的转速，得到风机的第一转速。
可选的，计算模块求解第n个采样时刻的转速，包括：利用以下方程表达式求解第一转速ωe1：
Figure BDA0002323189110000161
Figure BDA0002323189110000162
其中，Rs、Ld、Lq、ωe1、λr分别为电机电阻、d轴电感、q轴电感、电机的第一转速、转子磁链，id、iq分别为d轴输出电流、q轴输出电流，Δud、Δuq分别为由功率管的导通压降与二极管的导通压降引入的误差电压，is为第n个采样时刻的三相电流的合成电流矢量。
可选的，该装置还包括第一执行模块，用于在求解第n个采样时刻的转速之前，判断第n个采样时刻的三相电流的合成电流矢量的幅值是否小于预设数值，其中，如果判断结果为否，则利用计算模块求解第n个采样时刻的转速，如果判断结果为是，则执行模块确定风机在第n个采样时刻的转速小于第一预设速度，允许对风机执行指定的控制方法。
可选的，该装置还包括第二执行模块，用于判断第一转速是否大于第二预设速度；如果判断结果为是，停止对风机执行刹车操作。
可选的，该装置还包括第三执行模块，用于判断第一转速是否大于第二预设速度；如果判断结果为否，确定第n个采样时刻以及相邻的多个采样时刻的三相电流的合成电流矢量的矢量扇区，并根据矢量扇区在两次改变之间的矢量扇区差值和时间差值，计算风机的第二转速。
可选的，第三执行模块根据矢量扇区在两次改变之间的矢量扇区差值和时间差值，计算风机的第二转速，包括：计算每两个相邻采样时刻的三相电流的合成电流矢量的矢量扇区差值；对矢量扇区差值取绝对值，得到矢量扇区差值的时序图；确定矢量扇区差值的时序图中相邻两个下降沿的计数值CalCount，其中，下降沿用于触发计数清零和开始计数；利用如下公式计算第二转速ωe2的大小：
Figure BDA0002323189110000171
其中，Ts为计数周期；根据矢量扇区差值的正负确定第二转速的方向；根据第二转速的大小和方向确定第二转速ωe2。
可选的，该装置还包括第四执行模块，用于根据矢量扇区在第一次改变之后的矢量扇区确定扇区初始角；根据扇区初始角以及第二转速的时间积分，可得电机的电流矢量角；根据电机的电流电压相位差和电流矢量角，确定电机的电压矢量角；根据电压矢量角与转子位置的角差确定风机的转子位置角。
需要说明的是，上述各个模块是可以通过软件或硬件来实现的，对于后者，可以通过以下方式实现，但不限于此：上述模块均位于同一处理器中；或者，上述各个模块以任意组合的形式分别位于不同的处理器中。
显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。
实施例3
本发明的实施例还提供了一种存储介质，该存储介质中存储有计算机程序，其中，该计算机程序被设置为运行时执行上述任一项方法实施例中的步骤。
可选地，在本实施例中，上述存储介质可以包括但不限于：U盘、只读存储器(Read-Only Memory，简称为ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，简称为RAM)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储计算机程序的介质。
实施例4
本发明的实施例还提供了一种电子装置，包括存储器和处理器，该存储器中存储有计算机程序，该处理器被设置为运行计算机程序以执行上述任一项方法实施例中的步骤。
可选地，上述电子装置还可以包括传输设备以及输入输出设备，其中，该传输设备和上述处理器连接，该输入输出设备和上述处理器连接。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的原则之内，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 (8)

1.一种风机的状态参数检测方法，其特征在于，包括：
在驱动风机的电机上电之后，对所述风机执行刹车操作；
对所述电机的三相电流进行实时采样；
确定在第n个采样时刻的三相电流的合成电流矢量的幅值；
根据PMSM同步坐标系方程和所述第n个采样时刻的三相电流的合成电流矢量的幅值，求解所述第n个采样时刻的转速，得到所述风机的第一转速；
所述求解所述第n个采样时刻的转速，包括：
利用以下方程表达式求解所述第一转速ωe1：
Figure FDA0003121991610000011
Figure FDA0003121991610000012
其中，Rs、Ld、Lq、ωe1、λr分别为电机电阻、d轴电感、q轴电感、所述电机的第一转速、转子磁链，id、iq分别为d轴输出电流、q轴输出电流，Δud、Δuq分别为由功率管的导通压降与二极管的导通压降引入的误差电压，is为所述第n个采样时刻的三相电流的合成电流矢量。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在求解所述第n个采样时刻的转速之前，所述方法包括：
判断所述第n个采样时刻的三相电流的合成电流矢量的幅值是否小于预设数值；
其中，如果判断结果为否，则求解所述第n个采样时刻的转速，如果判断结果为是，则确定所述风机在所述第n个采样时刻的转速小于第一预设速度，允许对所述风机执行指定的控制方法。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在求解所述第n个采样时刻的转速，得到所述风机的第一转速之后，所述方法还包括：
判断所述第一转速是否大于第二预设速度；
如果判断结果为是，停止对所述风机执行刹车操作。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在求解所述第n个采样时刻的转速，得到所述风机的第一转速之后，所述方法还包括：
判断所述第一转速是否大于第二预设速度；
如果判断结果为否，确定所述第n个采样时刻以及相邻的多个采样时刻的三相电流的合成电流矢量的矢量扇区，并根据所述矢量扇区在两次改变之间的矢量扇区差值和时间差值，计算所述风机的第二转速；
所述根据所述矢量扇区在两次改变之间的矢量扇区差值和时间差值，计算所述风机的第二转速，包括：
计算每两个相邻采样时刻的三相电流的合成电流矢量的矢量扇区差值；
对所述矢量扇区差值取绝对值，得到所述矢量扇区差值的时序图；
确定所述矢量扇区差值的时序图中相邻两个下降沿的计数值CalCount，其中，所述下降沿用于触发计数清零和开始计数；
利用如下公式计算所述第二转速ωe2的大小：
Figure FDA0003121991610000021
其中，Ts为计数周期；
根据所述矢量扇区差值的正负确定所述第二转速的方向；
根据所述第二转速的大小和方向确定所述第二转速ωe2。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在计算所述风机的第二转速之后，所述方法还包括：
根据所述矢量扇区在第一次改变之后的矢量扇区确定扇区初始角；
根据所述扇区初始角以及所述第二转速的时间积分，得到所述电机的电流矢量角；
根据所述电机的电流电压相位差和所述电流矢量角，确定所述电机的电压矢量角；
根据所述电压矢量角与转子位置的角差确定所述风机的转子位置角。
6.一种风机的状态参数检测装置，其特征在于，包括：
刹车模块，用于在驱动风机的电机上电之后，对所述风机执行刹车操作；
采样模块，用于对所述电机的三相电流进行实时采样；
确定模块，用于确定在第n个采样时刻的三相电流的合成电流矢量的幅值；
计算模块，用于根据PMSM同步坐标系方程和所述第n个采样时刻的三相电流的合成电流矢量的幅值，求解所述第n个采样时刻的转速，得到所述风机的第一转速；
所述求解所述第n个采样时刻的转速，包括：
利用以下方程表达式求解所述第一转速ωe1：
Figure FDA0003121991610000031
Figure FDA0003121991610000032
其中，Rs、Ld、Lq、ωe1、λr分别为电机电阻、d轴电感、q轴电感、所述电机的第一转速、转子磁链，id、iq分别为d轴输出电流、q轴输出电流，Δud、Δuq分别为由功率管的导通压降与二极管的导通压降引入的误差电压，is为所述第n个采样时刻的三相电流的合成电流矢量。
7.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质中存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被设置为运行时执行权利要求1至5任一项中所述的方法。
8.一种电子装置，包括存储器和处理器，其特征在于，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器被设置为运行所述计算机程序以执行权利要求1至5任一项中所述的方法。
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