CN115242143B - 一种直流变频压缩机正弦波控制器和电机参数匹配方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种直流变频压缩机正弦波控制器和电机参数匹配方法，通过正弦波控制器软件调试工具获取d、q轴电压指令值vd*、vq*和d、q轴电流指令值id*、iq*以及速度指令值wr*；根据电机参数R、Ld、Lq、Φm；d、q轴电流指令值id*、iq*以及速度指令值wr*计算出的d、q轴电压vd′、vq′计算值；计算d轴电压指令值vd*与d轴电压vd′的最大比值，q轴电压指令值vq*与q轴电压vq′的最大比值，计算的最大比值在±15％以内则认为电机参数匹配合适,否则重新修正电机参数，重复上述步骤。本方法对直流变频压缩机正弦波控制器参数匹配量化具有重要意义。

Description

一种直流变频压缩机正弦波控制器和电机参数匹配方法

技术领域

本发明涉及直流变频压缩机正弦波控制技术领域，具体而言，涉及一种直流变频压缩机正弦波控制器和电机参数匹配方法。

背景技术

目前空调系统基本趋势是变频化，其突出优点是节能、舒适、高效、绿色环保，其核心技术是无位置传感器永磁同步电机驱动系统，该驱动采用转子磁场定向空间电压矢量SVPWM控制技术，控制核心是转子角度估算的准确性，而转子角度估算误差与电机参数密切相关，直流变频压缩机正弦波控制器涉及电机参数较多，且电机参数随温度和负载有一定变化，定子电阻随温度升高增大，dq轴电感随电流增大而减小，低速特性与电机定子电阻关系较大，高速特性与电机定子电感关系较大，适配的控制器角度误差难于整定，控制器性能发挥不佳，直接影响到变频压缩机能效比。常用方法是控制器电机参数按电机参数测试仪器测试结果配置，无法准确知道电机参数是否适配在最佳状态，控制器参数配置时间长，效率低。

因此，一种直流变频压缩机正弦波控制器和电机参数匹配方法的实现，对直流变频压缩机正弦波控制器参数匹配量化具有重要意义。

发明内容

针对现有技术所存在的上述技术问题提出一种直流变频压缩机正弦波控制器和电机参数匹配方法，以克服现有技术的不足。

本发明提供了一种直流变频压缩机正弦波控制器和电机参数匹配方法，确认直流变频压缩机电机参数适配性是否符合技术要求，设转子永磁体的基波磁场方向为d轴，而q轴为沿着旋转方向超前90度的电角度方向。转子参考坐标的旋转速度即为转子的速度，并规定逆时针旋转的方向为参考正方向；

d、q轴电流指令值(id*、iq*)是通过矢量控制位置环中PI调节器输出，与电机转子速度有关，转速一定后，此值相对固定；

d、q轴电压计算值(vd′、vq′)是通过d、q轴电流指令值(id*、iq*)与仪器测量的电机参数通过永磁同步电机dq轴坐标系下的电压方程计算得出，与电机参数有关。

永磁同步电机d、q轴电流计算值(id、iq)与电机转子旋转角度有关，方程如下：

id＝iαcosθ-iβsinθ

iq＝iαsinθ-iβcosθ

其中，iα、iβ为定子电流在αβ静止坐标系上的分量，id、iq为定子电流在直轴d和交轴q轴上的分量，θ为转子位置角。

d、q轴电压指令值(vd*、vq*)是通过d、q轴电流指令值(id*、iq*)与dq轴电流计算值(id、iq)比较经PI调节器输出得到，因此d、q轴电压指令值(vd*、vq*)是含有与电机转子旋转角度有关的物理量。

d、q轴电压指令值(vd*、vq*)与d、q轴电压计算值(vd、vq)差别大时，说明电机转子旋转角度误差也大，直流变频压缩机电机参数和正弦波控制器适配性表现不优，为达到直流变频压缩机电机参数和正弦波控制器适配性较优目的，提出一种直流变频压缩机正弦波控制器和电机参数匹配方法，其包括：

S1)通过电机参数测试仪和电阻测试仪测试直流变频压缩机电机参数电机相电阻R、电机直轴电感Ld、电机交轴电感Lq、电机磁链Φm，然后输入到正

弦波控制器中拖动压缩机运行；

S2)通过速度调整，在电流指令值id*为0(可通过软件调试工具观察)的无弱磁控制最大转速下，获取d、q轴电压指令值vd*、vq*以及q轴电流指令

值iq*和速度指令值wr*，取vd*、vq*和wr*的平均值；

S3)根据电机参数R、Ld、Lq、Φm，以及S2)步骤计算的q轴电流指令iq*

和速度指令值wr*的平均值，电流指令值id*；计算出d、q轴电压vd′、vq′

计算值；所述d、q轴电压计算值vd′、vq′采用下式计算：

vd′＝Rid^*-wr^*Lq iq^*

其中所述vd′、vq′为定子电压在直轴d和交轴q上的分量，id*、iq*为定子电流在直轴d和交轴q轴上的分量，R为电机相电阻、Ld为电机直轴电感、Lq为电机交轴电感、Φm为电机磁链、ωr*为转子旋转角速；

S4)分别计算d轴电压指令值vd*与d轴电压vd′计算值之间的最大比值和q轴电压指令值vq*与q轴电压vq′计算值之间的最大比值；

S5)当d轴电压指令值vd*与d轴电压vd′计算值之间的最大比值和q轴电压指令值vq*与q轴电压vq′计算值之间的最大比值在(100±15)％说明电机参数匹配合适；否则重新修正电机参数Ld、Lq、Φm，重复S1)、S2)、S3)和S4)步骤，使d轴电压指令值vd*与d轴电压vd′计算值之间的最大比值和q轴电压指令值vq*与q轴电压vq′计算值之间的最大比值在(100±15)％的范围。

进一步，所述直流变频压缩机所用转速在控制器无弱磁控制动作区间的最大转速来进行试验。

进一步，速度波动大的压缩机，在电流指令值id*为0(可通过软件调试工具观察)的无弱磁控制最大转速下，获取d、q轴电压指令值vd*、vq*和q轴电流指令值iq*的平均值，计算出vd′、vq′，然后再进行比较。

控制器性能优劣与控制器实际控制压缩机转子角度误差有很大关系，通过正弦波控制器软件调试工具获取的dq轴电压指令指令值(vd*、vq*)与根据电机参数测量仪测得的电机参数确定的d、q轴电压计算值(vd′、vq′)相比较，可以间接反映出控制器实际控制角度误差情况，当dq轴电压指令指令值(vd*、vq*)与d、q轴电压计算值(vd′、vq′)偏差大时，控制器实际控制角度误差也大，控制器适配的电机参数不优。通过此种方法可以定量知道电机参数适配程度，从而进一步评估控制器性能。

本发明的有益效果：

1)电机参数(R、Ld、Lq、Φm)适配效率高，耗时短。

2)根据此方法匹配控制器，控制器性能发挥最优。

3)减少了反复调试控制器麻烦，简化了操作，提高了工作效率，可充分发挥直流变频压缩机性能。

附图说明

图1一种直流变频压缩机正弦波控制器和电机参数匹配方法装置结构框图

图2一种直流变频压缩机正弦波控制器和电机参数匹配方法波形图

具体实施方式

为了更好的理解上述技术方案，下面通过附图以及具体实施例对本申请技术方案做详细的说明，应当理解本申请实施例以及实施例中的具体特征是对本申请技术方案的详细的说明，而不是对本申请技术方案的限定，在不冲突的情况下，本申请实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。

参考图1所示直流变频压缩机正弦波控制器和电机参数匹配方法装置结构框图，包括电脑调试工具软件1、正弦波控制器2、压缩机3、波形图4；首先通过直流变频压缩机3根据设计参数匹配正弦波控制器2，从无振动补偿频率开始逐步升频，通过电脑调试工具软件1观察d轴电流指令值id*，找到d轴电流指令值id*输出为0的最高频率；并采集波形图4。

采集到的波形图如图2所示，通过正弦波控制器电脑调试工具软件1获取d轴电压指令值vd*波形7，q轴电压指令值vq*波形8和d轴电流指令值id*波形5，q轴电流指令值iq*波形6以及速度指令值wr*弧度值；

对本发明的方法运算处理进行详细说明，通过电机参数测量仪根据电机磁化曲线测得永磁同步电机参数，包括电机相电阻R、d轴电感Ld、d轴饱和电流、q轴电感Lq、q轴饱和电流、磁链Φm等参数。首先把正弦波控制器2设定为写入模式，通过选择对应串口把电机参数测量仪测得的电机参数写入EEPROM存储器中，正弦波控制器2恢复为运行模式。

采用直流变频压缩机3，正弦波控制器2输出连接直流变频压缩机3，U、V、W相序根据压缩机正常工作顺序，可为顺时针或逆时针。

根据需求负载设定好直流变频压缩机3运行工况，启动正弦波控制器2拖动直流变频压缩机3运行。

在直流变频压缩机3不出现弱磁情况下运行，通过调速装置开始调速，从无振动补偿频率开始逐步升速，待负载稳定后，观察直流变频压缩机3相电流变化情况或通过正弦波控制器软件调试工具1观察d轴电流指令值id*，负载一定时，直流变频压缩机3输入电压随转速增大而增大，在弱磁控制转速点前直流变频压缩机3输入电流维持不变，到达弱磁控制转速点后直流变频压缩机3输入电流开始增大，弱磁转速点与直流变频压缩机3反电势大小有关。

找到正弦波控制器2无弱磁控制作用区间的最大转速，也就是直流变频压缩机3输入电流开始增大一点，或通过正弦波控制器调试软件工具1观察d轴电流指令值id*，找到d轴电流指令值id*输出为0的最高频率。

通过正弦波控制器软件调试工具1获取d轴电压指令值vd*波形7，q轴电压指令值vq*波形8和d轴电流指令值id*波形5，q轴电流指令值iq*波形6以及速度指令值ωr*弧度值。

根据正弦波控制器软件调试工具1获取的d轴电压指令值vd*波形7，q轴电压指令值vq*波形8和q轴电流指令值iq*波形6，计算平均值。

根据电机常数R、Ld、Lq、Φm、d轴电流指令值id*、q轴电流指令值iq*以及速度指令值ωr*，根据下式计算出d轴电压vd′、q轴电压vq′计算值。

vd′＝Rid^*-wr^*Lq iq^*

其中，vd′、vq′为定子电压在直轴d和交轴q上的分量，id*、iq*为定子电流在直轴d和交轴q轴上的分量，R为电机定子相电阻，Ld为直轴电感，Lq为交轴电感，ωr*为转子旋转角速度，Φm为磁链。

分别计算d轴电压指令值vd*与d轴电压vd′计算值之间的最大比值和q轴电压指令值vq*与q轴电压vq′计算值之间的最大比值，当两者比值在(100±15)％以内时则认为电机参数匹配合适(因为在该条件下会产生死区时间误差等的影响，所以可以容许有15％的误差)。

如果上述计算角度误差很大说明电压误差大，那么需再次进行电机常数的修正，然后重复上述步骤，计算出d轴电压指令值vd*与d轴电压vd′最大比值，以及q轴电压指令值vq*与q轴电压vq′最大比值，确保两者比值在15％以下。

具体的，在本申请实施例所提供的方案中，可在直流变频压缩机所用转速在控制器无弱磁控制动作区间的最大转速来进行试验，采集相关数据。

具体的，在本申请实施例所提供的方案中，速度波动大的压缩机，由于q轴电压、电流及d轴电压存在较大的波动，所以需在电脑调试工具软件1中确认波形，获取d、q轴电压指令值vd*、vq*和q轴电流指令值iq*的平均值，再得出vd′、vq′，然后再计算出d轴电压指令值vd*与d轴电压vd′最大比值，以及q轴电压指令值vq*与q轴电压vq′最大比值，使比值在(100±15)％以内，否则重复上述步骤。

本公开已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本公开的范例。必需指出的是，已揭露的实施例并未限制本公开的范围。相反，在不脱离本公开的精神和范围内所作的变动与润饰，均属本公开的专利保护范围。

Claims (3)

1.一种直流变频压缩机正弦波控制器和电机参数匹配方法，其特征在于：所述匹配方法包括以下步骤：

S1)通过电机参数测试仪和电阻测试仪测试直流变频压缩机电机参数电机相电阻R、电机直轴电感Ld、电机交轴电感Lq、电机磁链Φm，然后输入到正弦波控制器中拖动压缩机运行；

S2)通过速度调整，在电流指令值id*为0的无弱磁控制最大转速下，获取d、q轴电压指令值vd*、vq*以及q轴电流指令值iq*和速度指令值wr*，取vd*、vq*和wr*的平均值；

S3)根据电机参数R、Ld、Lq、Φm，以及S2)步骤计算的q轴电流指令iq*和速度指令值wr*的平均值，电流指令值id*；计算出d、q轴电压vd′、vq′

计算值；所述d、q轴电压计算值vd′、vq′采用下式计算：

vd′＝Rid^*-wr^*Lq iq^*

其中所述vd′、vq′为定子电压在直轴d和交轴q上的分量，id*、iq*为定子电流在直轴d和交轴q轴上的分量，ωr*为转子旋转角速；

S4)分别计算d轴电压指令值vd*与d轴电压vd′计算值之间的最大比值和q轴电压指令值vq*与q轴电压vq′计算值之间的最大比值；

S5)当S4)计算的最大比值在(100±15)％说明电机参数匹配合适；否则重新修正电机参数Ld、Lq、Φm，重复S1)、S2)、S3)和S4)步骤，使d轴电压指令值vd*与d轴电压vd′计算值之间的最大比值和q轴电压指令值vq*与q轴电压vq′计算值之间的最大比值在(100±15)％的范围。

2.根据权利要求1所述直流变频压缩机正弦波控制器和电机参数匹配方法，其特征在于：所述直流变频压缩机所用转速在控制器无弱磁控制动作区间的最大转速来进行试验。

3.根据权利要求1或2中任一项所述直流变频压缩机正弦波控制器和电机参数匹配方法，其特征在于：速度波动大的压缩机，在电流指令值id*为0的无弱磁控制最大转速下，获取d、q轴电压指令值vd*、vq*和q轴电流指令值iq*的平均值，计算出vd′、vq′。