CN111130403A - 永磁同步电机控制方法及装置及电器设备 - Google Patents

永磁同步电机控制方法及装置及电器设备 Download PDF

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Abstract

本申请提供了永磁同步电机控制方法及装置及电器设备。该方法设置无位置传感器速度闭环控制状态对应的低速进入阈值和低速控制阈值；实时获取永磁同步电机的转速命令值；判断当前获取的永磁同步电机的转速命令值是否小于所述低速进入阈值，如果是，则进入所述无位置传感器速度闭环控制状态；实时计算当前获取的永磁同步电机的转速命令值与所述低速控制阈值的差值；判断当前计算的所述差值是否大于预先设定的第一差值阈值，如果是，则进行永磁同步电机快速降速的处理。本申请能够更好地解决永磁同步电机在较低转速下的震动问题。

Description

永磁同步电机控制方法及装置及电器设备
技术领域
本发明涉及家电技术领域，特别涉及永磁同步电机控制方法及装置及电器设备。
背景技术
对于永磁同步电机，其变频电机控制技术通常用矢量控制技术(FOC)。一般的FOC控制技术包括：定位状态、异步拖动状态、异步拖动到无位置传感器速度闭环过渡切换状态和无位置传感器速度闭环控制状态。永磁同步电机经过启动后，进入到无位置传感器速度闭环控制状态。
在无位置传感器速度闭环控制状态下，通常利用脉冲宽度调制(PWM)技术有序控制6个开关管，驱动电机运行，使得在永磁同步电机的三相U、V、W上得到幅值和频率可调的正弦波，从而达到控制永磁同步电机的目的。
当处于无位置传感器速度闭环控制状态时，永磁同步电机的转速保持在较低转速，运行在低频模式下。但是，如果此状态下，电机的转速产生较大波动比如突然增大，则会导致电机出现问题，比如在负载较大时，导致电机的震动过大，严重时会导致电机运行故障甚至停机。
针对永磁同步电机在较低转速下的震动问题，相关的专利申请中有所涉及。比如专利申请“基于权重控制永磁同步电机无速度传感器的转速估算方法，申请号：201810236879.8”所介绍的方法中，通过扩展卡尔曼滤波得到反电动势，通过反电动势得到速度的大小和方向两个部分，建立基于惯性、目标转速和转矩的权重来评价转速的方向。该技术方案复杂，得到的速度对于参数的依赖性强，产品应用不方便。
另一个专利申请“永磁同步电机在零速或极低速下的抗转子扰动装置及方法，申请号：201210176091.5”所介绍的方法中，提供了一种抗扰动技术。当检测到电机在零速或者基地转速(接近零速)下，通过封锁脉冲，静止开关管的输出，达到电机转子扰动的目的。该方法是为了静止电机的扰动，确保电机禁止。该方法不能满足低转速稳定运行的目的。
发明内容
本发明实施例提供了永磁同步电机控制方法及装置及电器设备，能够更好地解决永磁同步电机在较低转速下的震动问题。
永磁同步电机控制方法，设置无位置传感器速度闭环控制状态对应的低速进入阈值和低速控制阈值，还包括：
实时获取永磁同步电机的转速命令值；
判断当前获取的永磁同步电机的转速命令值是否小于所述低速进入阈值，如果是，则
进入所述无位置传感器速度闭环控制状态；
实时计算当前获取的永磁同步电机的转速命令值与所述低速控制阈值的差值；
判断当前计算的所述差值是否大于预先设定的第一差值阈值，如果是，则进行永磁同步电机快速降速的处理。
其中，所述进行永磁同步电机快速降速的处理，包括：
对驱动所述永磁同步电机的各开关管，切断所述各开关管的输入或者输出，以静止所述各开关管的动作；
和/或，
强制输出最小Q轴电流。
优选地，在所述进行永磁同步电机快速降速的处理之后，进一步包括：
判断当前计算的所述差值是否小于预先设定的第二差值阈值，如果是，则进行永磁同步电机升速处理；其中，所述第二差值阈值小于所述第一差值阈值。
其中，所述进行永磁同步电机升速处理，包括：
对驱动所述永磁同步电机的各开关管，恢复所述各开关管的输入或者输出，以恢复所述各开关管的动作；
和/或，
恢复Q轴电流的正常输出。
可选地，
所述低速控制阈值为1200转/分；
和/或，
所述第一差值阈值为：30-50转/分。
优选地，所述设置无位置传感器速度闭环控制状态对应的低速控制阈值，进一步包括：
根据永磁同步电机的震动频率调整所述低速控制阈值，如果所述震动频率大于预定值，则减小所述低速控制阈值；如果所述震动频率小于预定值，则增大所述低速控制阈值。
永磁同步电机控制装置，包括：
阈值设置模块，用于设置无位置传感器速度闭环控制状态对应的低速进入阈值和低速控制阈值；
实时转速获取模块，用于实时获取永磁同步电机的转速命令值；
闭环控制触发模块，用于判断所述实时转速获取模块当前获取的永磁同步电机的转速命令值是否小于所述阈值设置模块设置的所述低速进入阈值，如果是，则触发进入所述无位置传感器速度闭环控制状态；
震动控制模块，用于在所述闭环控制触发模块触发进入所述无位置传感器速度闭环控制状态后，实时计算当前获取的永磁同步电机的转速命令值与所述低速控制阈值的差值；判断当前计算的所述差值是否大于预先设定的第一差值阈值，如果是，则进行永磁同步电机快速降速的处理。
其中，所述震动控制模块包括：
开关管控制子模块，用于对驱动所述永磁同步电机的各开关管，切断所述各开关管的输入或者输出，以静止所述各开关管的动作；
和/或，
Q轴电流控制子模块，用于强制输出最小Q轴电流。
优选地，所述震动控制模块，进一步用于在所述进行永磁同步电机快速降速的处理之后，判断当前计算的所述差值是否小于预先设定的第二差值阈值，如果是，则进行永磁同步电机快速升速的处理；其中，所述第二差值阈值小于所述第一差值阈值；
所述开关管控制子模块，进一步用于对驱动所述永磁同步电机的各开关管，恢复所述各开关管的输入或者输出，以恢复所述各开关管的动作；
和/或，
Q轴电流控制子模块，进一步用于恢复Q轴电流的正常输出。
电器设备，包括：一个或多个处理器；存储器；多个应用程序；以及一个或多个程序，其中所述一个或多个程序被存储在所述存储器中，当所述一个或者多个程序被所述处理器执行时，使得所述电器设备执行本发明任一实施例的永磁同步电机的控制流程。
可见，本发明实施例提供的永磁同步电机控制方法及装置及电器设备，实时判断当前获取的永磁同步电机的转速命令值是否小于所述低速进入阈值，如果是，则可以快速进入所述无位置传感器速度闭环控制状态；并且，在该状态下，实时计算当前获取的永磁同步电机的转速命令值与所述低速控制阈值的差值；判断当前计算的所述差值是否大于预先设定的第一差值阈值，如果是，则进行永磁同步电机快速降速的处理。因此，通过判断处理能够使得整个系统的动作快速变化，使得电机的转速波动小，从而达到永磁同步电机在低速下的稳定运行，解决了低速下的震动问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明一个实施例提供的永磁同步电机的控制方法的流程图。
图2是本发明另一个实施例中永磁同步电机的控制方法的流程图。
图3是本发明一个实施例提供的永磁同步电机的控制装置的结构示意图。
具体实施方式
本发明一个实施例提供了永磁同步电机的控制方法，参见图1，包括：
步骤101：设置无位置传感器速度闭环控制状态对应的低速进入阈值。
这里，设置低速进入阈值是为了后续能够通过该阈值能够快速判断出永磁同步电机是否可以进入FOC控制中的无位置传感器速度闭环控制状态。
步骤102：设置无位置传感器速度闭环控制状态对应的低速控制阈值。
这里，设置低速控制阈值是为了后续能够通过该阈值能够快速判断出永磁同步电机当前的转速是否发生了较大幅度的波动。
步骤103：实时获取永磁同步电机的转速命令值。
这里，永磁同步电机的转速命令值是永磁同步电机实际转动的转速值。
步骤104：判断当前获取的永磁同步电机的转速命令值是否小于所述低速进入阈值，如果是，则执行步骤105，否则返回步骤104。
这里，如果当前获取的永磁同步电机的转速命令值小于所述低速进入阈值，则表示永磁同步电机实际转动的转速值已经足够小，满足进入所述无位置传感器速度闭环控制状态的条件。
步骤105：进入所述无位置传感器速度闭环控制状态；
步骤106：实时计算当前获取的永磁同步电机的转速命令值与所述低速控制阈值的差值。
步骤107：判断当前计算的所述差值是否大于预先设定的第一差值阈值，如果是，则执行步骤108，否则，返回步骤106。
步骤108：进行永磁同步电机快速降速的处理。
可见，上述图1所示的本发明实施例提供的永磁同步电机控制方法，实时判断当前获取的永磁同步电机的转速命令值是否小于所述低速进入阈值，如果是，则可以快速进入所述无位置传感器速度闭环控制状态；并且，在该状态下，实时计算当前获取的永磁同步电机的转速命令值与所述低速控制阈值的差值；判断当前计算的所述差值是否大于预先设定的第一差值阈值，如果是，则进行永磁同步电机快速降速的处理。因此，通过判断处理能够使得整个系统的动作快速变化，使得电机的转速波动小，从而达到永磁同步电机在低速下的稳定运行，解决了低速下的震动问题。
在上述图1所示过程中，由于只需要计算永磁同步电机的转速命令值与所述低速控制阈值的差值就能够监测出当前是否发生速度的波动，因此，实现方式简单，更加适用于维持永磁同步电机在低速下的稳定运行。
在本发明一个实施例中，由于在执行到步骤108进行永磁同步电机快速降速的处理时，是永磁同步电机的转速命令值与所述低速控制阈值的差值过大即转速产生了较大波动，因此，为了保持稳定运行，则需要执行步骤108的处理，让永磁同步电机能够快速停止转动或者以最小值转动，其具体实现方式有多种，比如：
方式一、通过对驱动所述永磁同步电机的各开关管进行控制，来实现永磁同步电机快速降速的处理。具体地，可以切断所述各开关管的输入或者输出，以静止所述各开关管的动作。因为静止了各开关管的动作，因此永磁同步电机无法得到驱动信号，因此，则会快速停止转动。
方式二、通过控制Q轴电流来实现永磁同步电机快速降速的处理。具体地，可以强制输出最小Q轴电流。因为Q轴电流是向永磁同步电机提供能量的电流，强制输出最小Q轴电流则可以让永磁同步电机以最小值转动。
在上述步骤108在进行了永磁同步电机快速降速的处理之后，还可以进一步监测当前是否转速波动的情况已经得到了控制，不再存在波动较大的情况，而需要恢复永磁同步电机的正常运行。此时，在上述步骤108之后，则可以进一步包括：
判断实时计算的当前永磁同步电机的转速命令值与所述低速控制阈值的差值是否小于预先设定的第二差值阈值，如果是，则恢复永磁同步电机的正常运行，即进行永磁同步电机升速处理；其中，所述第二差值阈值小于所述第一差值阈值。
具体地，进行永磁同步电机升速处理的具体实现方式有多种，比如：
方式A、通过对驱动所述永磁同步电机的各开关管进行控制，来实现永磁同步电机升速的处理。具体地，对驱动所述永磁同步电机的各开关管，恢复所述各开关管的输入或者输出，以恢复所述各开关管的动作，让各开关管能够输出驱动信号来驱动永磁同步电机正常运行。
方式B、通过控制Q轴电流来实现永磁同步电机升速的处理。具体可以恢复Q轴电流的正常输出。
在本发明各实施例中，低速控制阈值可以为1200转/分。
在本发明各实施例中，第一差值阈值可以为：30-50转/分。
对于判断转速是否发生波动的低速控制阈值，其针对不同型号的永磁同步电机可能不同，比如，对于一种永磁同步电机，低速控制阈值可以为1200转/分，对于另一种永磁同步电机，低速控制阈值可以为1400转/分。因此，为了使得低速控制阈值可动态调整，在本发明一个实施例中，步骤102中，设置无位置传感器速度闭环控制状态对应的低速控制阈值的处理后，可以进一步包括：
根据永磁同步电机的震动频率调整所述低速控制阈值，如果所述震动频率大于预定值，则减小所述低速控制阈值；如果所述震动频率小于预定值，则增大所述低速控制阈值。
图2是本发明一个实施例提供的永磁同步电机的控制的流程图。参见图2，包括：
步骤201：设置无位置传感器速度闭环控制状态对应的低速进入阈值J。
步骤202：设置无位置传感器速度闭环控制状态对应的低速控制阈值ω*。
步骤203：实时获取永磁同步电机的转速命令值ω。
步骤204：判断当前获取的永磁同步电机的转速命令值ω是否小于所述低速进入阈值J，如果是，则执行步骤205，否则返回步骤204。
步骤205：令预先设置的标志位flag＝1。
这里，标志位flag＝1则表示进入所述无位置传感器速度闭环控制状态。
步骤206：监测到flag＝1，计算当前获取的永磁同步电机的转速命令值与所述低速控制阈值的差值。
Δω＝ω-ω*
步骤207：判断当前计算的所述差值Δω是否大于预先设定的第一差值阈值A，如果是，则执行步骤208，否则，返回步骤206。
步骤208：静止开关管动作或者输出最小Q轴电流
Figure BDA0002346199460000081
步骤209：判断当前计算的所述差值Δω是否小于预先设定的第二差值阈值B，如果是，则执行步骤210，否则，返回步骤209。
步骤210：恢复开关管动作或者恢复正常Q轴电流。
这里，如果步骤208中执行的是静止开关管动作，则本步骤210中执行的就是恢复开关管动作。如果步骤208中执行的是输出最小Q轴电流，则本步骤210中执行的就是恢复正常Q轴电流。
本发明一个实施例还提出了一种永磁同步电机控制装置，参见图3，包括：
阈值设置模块301，用于设置无位置传感器速度闭环控制状态对应的低速进入阈值和低速控制阈值；
实时转速获取模块302，用于实时获取永磁同步电机的转速命令值；
闭环控制触发模块303，用于判断所述实时转速获取模块302当前获取的永磁同步电机的转速命令值是否小于所述阈值设置模块301设置的所述低速进入阈值，如果是，则触发进入所述无位置传感器速度闭环控制状态；
震动控制模块304，用于在所述闭环控制触发模块303触发进入所述无位置传感器速度闭环控制状态后，实时计算所述实时转速获取模块302当前获取的永磁同步电机的转速命令值与所述低速控制阈值的差值；判断当前计算的所述差值是否大于预先设定的第一差值阈值，如果是，则进行永磁同步电机快速降速的处理。
在本发明一个实施例中，所述震动控制模块304可以包括：
开关管控制子模块，用于对驱动所述永磁同步电机的各开关管，切断所述各开关管的输入或者输出，以静止所述各开关管的动作。
在本发明一个实施例中，所述震动控制模块304还可以包括：
Q轴电流控制子模块，用于强制输出最小Q轴电流。
在本发明一个实施例中，所述震动控制模块304，进一步用于在所述进行永磁同步电机快速降速的处理之后，判断当前计算的所述差值是否小于预先设定的第二差值阈值，如果是，则进行永磁同步电机快速升速的处理；其中，所述第二差值阈值小于所述第一差值阈值；
所述开关管控制子模块，进一步用于对驱动所述永磁同步电机的各开关管，恢复所述各开关管的输入或者输出，以恢复所述各开关管的动作。
所述Q轴电流控制子模块，进一步用于恢复Q轴电流的正常输出。
在本发明一个实施例中还提出了电器设备，包括：一个或多个处理器；存储器；多个应用程序；以及一个或多个程序，其中所述一个或多个程序被存储在所述存储器中，当所述一个或者多个程序被所述处理器执行时，使得所述电器设备执行本发明任一实施例的永磁同步电机的控制流程。
在本发明实施例中，电器设备可以是冰箱、空调或洗衣机等。也就是说，本发明实施例提出的永磁同步电机控制方法及装置可以应用于冰箱、空调或洗衣机等电器设备上。
可以理解的是，本发明实施例示意的结构并不构成对电器设备/电机弱磁控制装置的具体限定。在本发明的另一些实施例中，电器设备/电机弱磁控制装置可以包括比图示更多或者更少的部件，或者组合某些部件，或者拆分某些部件，或者不同的部件布置。图示的部件可以以硬件、软件或者软件和硬件的组合来实现。
上述装置内的各单元之间的信息交互、执行过程等内容，由于与本发明方法实施例基于同一构思，具体内容可参见本发明方法实施例中的叙述，此处不再赘述。
本发明实施例还提供了一种计算机可读介质，所述计算机可读介质上存储有计算机指令，所述计算机指令在被处理器执行时，使所述处理器执行本发明任一实施例中的永磁同步电机的控制方法。具体地，可以提供配有存储介质的系统或者装置，在该存储介质上存储着实现上述实施例中任一实施例的功能的软件程序代码，且使该系统或者装置的计算机(或CPU或MPU)读出并执行存储在存储介质中的程序代码。
在这种情况下，从存储介质读取的程序代码本身可实现上述实施例中任何一项实施例的功能，因此程序代码和存储程序代码的存储介质构成了本发明的一部分。
用于提供程序代码的存储介质实施例包括软盘、硬盘、磁光盘、光盘(如CD-ROM、CD-R、CD-RW、DVD-ROM、DVD-RAM、DVD-RW、DVD+RW)、磁带、非易失性存储卡和ROM。可选择地，可以由通信网络从服务器计算机上下载程序代码。
此外，应该清楚的是，不仅可以通过执行计算机所读出的程序代码，而且可以通过基于程序代码的指令使计算机上操作的操作系统等来完成部分或者全部的实际操作，从而实现上述实施例中任意一项实施例的功能。
此外，可以理解的是，将由存储介质读出的程序代码写到插入计算机内的扩展板中所设置的存储器中或者写到与计算机相连接的扩展单元中设置的存储器中，随后基于程序代码的指令使安装在扩展板或者扩展单元上的CPU等来执行部分和全部实际操作，从而实现上述实施例中任一实施例的功能。
需要说明的是，上述各流程和各系统结构图中不是所有的步骤和模块都是必须的，可以根据实际的需要忽略某些步骤或模块。各步骤的执行顺序不是固定的，可以根据需要进行调整。上述各实施例中描述的系统结构可以是物理结构，也可以是逻辑结构，即，有些模块可能由同一物理实体实现，或者，有些模块可能分由多个物理实体实现，或者，可以由多个独立设备中的某些部件共同实现。
以上各实施例中，硬件单元可以通过机械方式或电气方式实现。例如，一个硬件单元可以包括永久性专用的电路或逻辑(如专门的处理器，FPGA或ASIC)来完成相应操作。硬件单元还可以包括可编程逻辑或电路(如通用处理器或其它可编程处理器)，可以由软件进行临时的设置以完成相应操作。具体的实现方式(机械方式、或专用的永久性电路、或者临时设置的电路)可以基于成本和时间上的考虑来确定。
上文通过附图和优选实施例对本发明进行了详细展示和说明，然而本发明不限于这些已揭示的实施例，基与上述多个实施例本领域技术人员可以知晓，可以组合上述不同实施例中的代码审核手段得到本发明更多的实施例，这些实施例也在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.永磁同步电机控制方法，其特征在于，设置无位置传感器速度闭环控制状态对应的低速进入阈值和低速控制阈值，还包括：
实时获取永磁同步电机的转速命令值；
判断当前获取的永磁同步电机的转速命令值是否小于所述低速进入阈值，如果是，则
进入所述无位置传感器速度闭环控制状态；
实时计算当前获取的永磁同步电机的转速命令值与所述低速控制阈值的差值；
判断当前计算的所述差值是否大于预先设定的第一差值阈值，如果是，则进行永磁同步电机快速降速的处理。
2.根据权利要求1所述的永磁同步电机控制方法，其特征在于，所述进行永磁同步电机快速降速的处理，包括：
对驱动所述永磁同步电机的各开关管，切断所述各开关管的输入或者输出，以静止所述各开关管的动作；
和/或，
强制输出最小Q轴电流。
3.根据权利要求1所述的永磁同步电机控制方法，其特征在于，在所述进行永磁同步电机快速降速的处理之后，进一步包括：
判断当前计算的所述差值是否小于预先设定的第二差值阈值，如果是，则进行永磁同步电机升速处理；其中，所述第二差值阈值小于所述第一差值阈值。
4.根据权利要求3所述的永磁同步电机控制方法，其特征在于，所述进行永磁同步电机升速处理，包括：
对驱动所述永磁同步电机的各开关管，恢复所述各开关管的输入或者输出，以恢复所述各开关管的动作；
和/或，
恢复Q轴电流的正常输出。
5.根据权利要求1至4中任一所述的永磁同步电机控制方法，其特征在于，
所述低速控制阈值为1200转/分；
和/或，
所述第一差值阈值为：30-50转/分。
6.根据权利要求1至4中任一所述的永磁同步电机控制方法，其特征在于，所述设置无位置传感器速度闭环控制状态对应的低速控制阈值，进一步包括：
根据永磁同步电机的震动频率调整所述低速控制阈值，如果所述震动频率大于预定值，则减小所述低速控制阈值；如果所述震动频率小于预定值，则增大所述低速控制阈值。
7.永磁同步电机控制装置，其特征在于，包括：
阈值设置模块，用于设置无位置传感器速度闭环控制状态对应的低速进入阈值和低速控制阈值；
实时转速获取模块，用于实时获取永磁同步电机的转速命令值；
闭环控制触发模块，用于判断所述实时转速获取模块当前获取的永磁同步电机的转速命令值是否小于所述阈值设置模块设置的所述低速进入阈值，如果是，则触发进入所述无位置传感器速度闭环控制状态；
震动控制模块，用于在所述闭环控制触发模块触发进入所述无位置传感器速度闭环控制状态后，实时计算当前获取的永磁同步电机的转速命令值与所述低速控制阈值的差值；判断当前计算的所述差值是否大于预先设定的第一差值阈值，如果是，则进行永磁同步电机快速降速的处理。
8.根据权利要求7所述的永磁同步电机控制装置，其特征在于，所述震动控制模块包括：
开关管控制子模块，用于对驱动所述永磁同步电机的各开关管，切断所述各开关管的输入或者输出，以静止所述各开关管的动作；
和/或，
Q轴电流控制子模块，用于强制输出最小Q轴电流。
9.根据权利要求8所述的永磁同步电机控制装置，其特征在于，所述震动控制模块，进一步用于在所述进行永磁同步电机快速降速的处理之后，判断当前计算的所述差值是否小于预先设定的第二差值阈值，如果是，则进行永磁同步电机快速升速的处理；其中，所述第二差值阈值小于所述第一差值阈值；
所述开关管控制子模块，进一步用于对驱动所述永磁同步电机的各开关管，恢复所述各开关管的输入或者输出，以恢复所述各开关管的动作；
和/或，
Q轴电流控制子模块，进一步用于恢复Q轴电流的正常输出。
10.电器设备，其特征在于，包括：一个或多个处理器；存储器；多个应用程序；以及一个或多个程序，其中所述一个或多个程序被存储在所述存储器中，当所述一个或者多个程序被所述处理器执行时，使得所述电器设备执行权利要求1至6中任一所述的流程。
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