空調用永磁同步風扇電機的啟動方法和系統的制作方法

空調用永磁同步風扇電機的啟動方法和系統的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種空調用永磁同步風扇電機的啟動方法，包括：檢測得到直流母線電壓VDC；根據Istartup＝Istart+K×VDC獲得啟動電流Istartup；在電機以Istartup運行預設時間后，分別檢測得到Iu、Iv和Iw；根據Iu、Iv或Iw估算得到運行速度Wrest；當判斷Wrest不小于預設啟動速度時，控制電機加速運行到預設速度Wrref；檢測運行速度，當判斷運行速度不小于預設速度Wrref時，將Wrref與Wrest的差值經過PI運算得出的Idref和Iqref；分別Idref和檢測值Idest的差值，Iqref和檢測值Iqest的差值經過PI運算得出運轉電壓。
【專利說明】Si.調用永磁同步風扇電機的啟動方法和系統【技術領域】
[0001]本發明涉及空調【技術領域】，更具體地說，涉及一種空調用永磁同步風扇電機的啟動方法和系統。
【背景技術】
[0002]現有全直流變頻空調散熱用風扇電機大都采用直流變頻同步電機，包括直流無刷電機和永磁同步電機，其啟動方法及啟動成功概率至關重要，關系到空調機組能否快速進入制冷、制熱運行狀態。
[0003]風扇電機與變頻壓縮機電機不一樣，其主要負載為風葉，風葉有以下2個特點:①具有較大的慣性②容易受到外界的影響，比如風。因此，在某些時候風扇電機啟動時，風扇電機的轉子是轉動的，轉子位置容易檢測不準，導致啟動失敗。
[0004]針對上述難點，現有的風扇電機的啟動方法只要有如下:
[0005]第一、風扇電機內部放置位置傳感器，通過位置傳感器檢測轉子的準確位置用于控制電機的啟動。該方法中，由于轉子位置檢測準確，可以解決因轉子位置容易檢測不準導致啟動失敗的問題；但是，在風扇電機內部放置位置傳感器，與風扇電機配合工作的變頻器增加位置信號反饋電路，會增加風扇電機與變頻器成本。
[0006]第二、采用開環啟動,利用定子的旋轉磁場拖動轉子轉動，當轉子磁場與定子磁場達到同步時切入閉環控制。該方法中，不需要檢測轉子位置，啟動簡單；但是，無法根據實際負載情況進行調整，缺乏良好的動態性能，風扇電機難以產生最大轉矩，在需要大啟動轉矩時，易啟動失敗。

【發明內容】

[0007]有鑒于此，本發明提供一種空調用永磁同步風扇電機的啟動方法和系統，以實現對風扇電機的啟動控制，滿足啟動高可靠性、低成本的要求。
[0008]為了實現上述目的，現提出的方案如下:
[0009]一種空調用永磁同步風扇電機的啟動方法，包括:
[0010]檢測得到風扇電機的直流母線電壓VD。；
[0011]根據公式Istartup = Istart+KX Vdc獲得風扇電機啟動電流Istartup,其中:Istart 為常數，Ke (0.015，0.03)；
[0012]在風扇電機以所述Istartup運行預設時間后，分別檢測得到風扇電機的三繞組電流Iu、Iv和Iw ；
[0013]根據Iu、Iv或Iw估算得到風扇電機運行速度Wrest ；
[0014]當判斷所述Wrest不小于預設啟動速度時,控制風扇電機加速運行到預設速度Wrref ；
[0015]檢測所述風扇電機加速運行過程中的運行速度，當判斷所述加速運行過程中的運行速度不小于預設速度Wrref時,將所述Wrref與Wrest的差值經過PI運算得出風扇電機在加速運行過程中電流在DQ坐標系上的D軸電流參考值Idref和Q軸電流參考值Iqref ；
[0016]分別將電流在DQ坐標系上的D軸電流參考值Idref和檢測值Idest的差值，電流在DQ坐標系上的Q軸電流參考值Iqref和檢測值Iqest的差值經過PI運算得出風扇電機的運轉電壓，其中，所述檢測值Idest和檢測值Iqest為風扇電機在當前運行速度下的電流在DQ坐標系上的分量。
[0017]優選地，估算得到風扇電機運行速度Wrest之前，還包括:
[0018]將所述Iu、Iv和Iw分別與啟動電流最大值Istartupmax對比；
[0019]若所述Istartupmax小于Iu、Iv和Iw中的一個或多個時,停止風扇電機運轉,按照公式Istartup = Istartup-Kl XKX Vdc調整風扇電機啟動電流Istartup,直至重新檢測風扇電機的三繞組電流Iu、Iv和Iw均大于所述Istartupmax為止,其中，K e (0.015,
0.03) ,Kl = 0.05。
[0020]優選地,所述根據Iu、Iv或Iw估算得到風扇電機運行速度Wrest,包括:
[0021]根據公式1=1.414*abs (Iu) _ 值、公式 1=1.414*abs (Iv) _ 值或者公式1=1.414*abs(Iw) _值計算得到 I ；
[0022]根據公式U=IXR+LX di/dt+e計算得到風扇電機定子反電動勢e,其中:U為風扇電機端電壓，R為風扇電機定子電阻，L為風扇電機定子電感；
[0023]根據公式e=KeXWrest計算得到風扇電機運行速度Wrest,其中:Ke為反電動勢常數。
[0024]優選地，所述將Wrref與Wrest的差值經過PI運算得出風扇電機電流在DQ坐標系上的D軸電流參考值Idref和Q軸電流參考值Iqref，包括:
[0025]根據公式I= [Kp (Wrref-Wrest)+Ki f (Wrref-Wrest) dt]/Kt 計算得到電機電流 I,其中:Kt轉矩常數；
[0026]計算所述電機電流I在同步旋轉DQ坐標系上的D軸電流參考值Idref和Q軸電流參考值Iqref。
[0027]優選地，分別將參考值Idref和Idest的差值，參考值Iqref和Iqest的差值經過PI運算得出風扇電機的運轉電壓，包括:
[0028]根據公式Ud=Kp(Idref-1dest)+Ki X LX / (Idref-1dest) dt+ed和公式Uq=Kp (Iqref-1qest) +Ki XLX f (Iqref-1qest) dt+eq計算得到風扇電機運轉電壓在同步旋轉DQ坐標系上的值。
[0029]一種空調用永磁同步風扇電機的啟動系統，包括:
[0030]電壓檢測電路，用于檢測得到風扇電機的直流母線電壓VD。；
[0031]控制芯片,包括第一計算單元,用于根據公式Istartup = Istart+KXVD。計算得到風扇電機啟動電流Istartup,其中:Istart為常數，K e (0.015,0.03)；
[0032]電流檢測電路，用于在風扇電機以所述Istartup運行預設時間后，分別檢測得到風扇電機的三繞組電流Iu、Iv和Iw ；
[0033]所述控制芯片還包括:
[0034]第二計算單元，用于根據Iu、Iv或Iw估算得到風扇電機運行速度Wrest ；
[0035]第一比對單元，用于判斷所述Wrest是否不小于預設啟動速度；
[0036]控制單元，用于當判斷所述Wrest不小于預設啟動速度時，控制風扇電機加速運行到預設速度Wrref ；
[0037]速度檢測單元，用于檢測所述風扇電機加速運行過程中的運行速度；
[0038]第三計算單元，用于根據所述運行速度計算得到風扇電機電流在DQ坐標系上D軸電流檢測值Idest和Q軸電流檢測值Iqest ；
[0039]第二比對單元，用于判斷所述速度檢測單元檢測的運行速度是否不小于預設速度Wrref ；
[0040]第四計算單元,用于當判斷所述運行速度不小于預設速度Wrref時,將所述Wrref與Wrest的差值經過PI運算得出風扇電機電流在DQ坐標系上的D軸電流參考值Idref和Q軸電流參考值Iqref;
[0041]第五計算單元，用于分別將參考值Idref和檢測值Idest的差值，參考值Iqref和檢測值Iqest的差值經過PI運算得出風扇電機的運轉電壓。
[0042]優選地，所述控制芯片還包括:
[0043]第三比對單元,用于將所述Iu、Iv和Iw分別與啟動電流最大值Istartupmax對比；
[0044]第六計算單元，用于若Istartupmax小于Iu、Iv和Iw中的一個或多個時,停止風扇電機運轉，按照公式Istartup = Istartup-Kl XKX Vdc調整風扇電機啟動電流Istartup,其中，Ke (0.015，0.03)、K1 = 0.05。
[0045]優選地，所述第二計算單元包括:
[0046]風扇電機電流計算單元，用于根據公式1=1.414*abs(Iu)峰值、公式1=1.414*abs(Iv)峰值或者公式1=1.414*abs(Iw)峰值計算得到I ;
[0047]風扇電機端電壓計算單元,用于根據公式U=I X R+LX di/dt+e計算得到風扇電機定子反電動勢e,其中:U為風扇電機端電壓，R為風扇電機定子電阻，L為風扇電機定子電感；
[0048]風扇電機運行速度計算單元，用于根據公式e=KeXWreSt計算得到風扇電機運行速度Wrest，其中:Ke為反電動勢常數。
[0049]優選地，所述第三計算單元包括:
[0050]電機電流計算單元，用于根據公式I=[Kp(Wrref_Wrest)+Ki f (ffrref-ffrest)dt]/Kt計算得到電機電流I，其中:Kt轉矩常數；
[0051]Idref和Iqref計算單元,用于計算所述電機電流I在同步旋轉DQ坐標系上的D軸電流參考值Idref和Q軸電流參考值Iqref。
[0052]優選地，所述第五計算單元包括:
[0053]Ud 計算單兀，用于根據公式 Ud=Kp (Idref-1dest)+Ki X LX / (Idref-1dest)dt+ed計算得到風扇電機運轉電壓在同步旋轉DQ坐標系上的值Ud ；
[0054]Uq 計算單元，用于根據公式 Uq=Kp (Iqref-1qest)+Ki XLX f (Iqref-1qest)dt+eq計算得到風扇電機運轉電壓在同步旋轉DQ坐標系上的值Uq0
[0055]從上述的技術方案可以看出，本發明公開的空調用永磁同步風扇電機的啟動方法中，通過檢測得到的風扇電機三繞組電流，估算得到風扇電機運行速度Wrest，進而可以確定轉子的位置，不需要額外增加傳感器，滿足低成本的要求；并且，當風扇電機運行速度Wrest不小于預設速度Wrref時,通過對預設速度Wrref與運行速度Wrest的差值進行PI控制運算，根據實際負載情況進行調整，輸出與負載相適應的轉矩，確保啟動時速度和電流可控，滿足啟動高可靠性要求。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0056]為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0057]圖1為本發明實施例公開的一種空調用永磁同步風扇電機的啟動方法的流程圖；
[0058]圖2為本發明另一實施例公開的一種空調用永磁同步風扇電機的啟動方法的流程圖；
[0059]圖3為本發明實施例公開的不同電壓向量作用時的電流波形圖；
[0060]圖4為本發明另一實施例公開的一種空調用永磁同步風扇電機的啟動系統的結構圖。
【具體實施方式】
[0061]下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0062]本發明實施例公開了一種空調用永磁同步風扇電機的啟動方法，以實現對風扇電機的啟動控制，滿足啟動高可靠性、低成本的要求。
[0063]具體的，本發明實施例公開的空調用永磁同步風扇電機的啟動方法，采用開環+閉環的起動方式，開環啟動階段，檢測直流母線電壓，計算風扇電機啟動電流，在風扇電機以啟動電流的運行過程中，通過檢測風扇電機繞組電流估算轉子位置；進入閉環階段后，可根據實際負載進行調整，以獲得最大的啟動轉矩，保證電機平穩地啟動。
[0064]以下分別通過實施例進行具體說明。
[0065]本發明一實施例公開的空調用永磁同步風扇電機，如圖1所示，包括步驟:
[0066]SlOl、檢測得到風扇電機的直流母線電壓Vdc ；
[0067]具體的，在開環啟動風扇電機前，先檢測直流母線電壓VD。，通過直流母線電壓VDc計算風扇電機的啟動電流。
[0068]而采用直流母線電壓Vdc計算風扇電機的啟動電流的原因如下:
[0069]風扇電機控制采用的是矢量控制，根據矢量控制原理，變頻器輸出的電壓是通過組合6個基本向量的作用時間，來控制三相逆變模塊來獲得的。但是不同的基本向量作用時，在電機繞組上產生的電流不一樣。
[0070]由電流表達式:i (t)=VDC/Req*(1-exp (-1/ τ ))得，同一基本電壓向量，當直流母線電壓與向量作用時間τ變化時，電流也隨著變化。具體的，如圖3所示，il和i2分別為不同向量作用時的電流波形；il=VDC/Req * (I — exp ( — I/ τ I)), i2=VDC/Req * (I —exp(— I/τ 2))，其中:VDC為直流母線電壓，Req為電機繞組等效電阻，Ts為作用時間，Ts小于電流的采樣周期；τ 1、τ 2為V1、V2電壓向量作用時電機等效電路時間常數。
[0071]因此，開環啟動階段需同步檢測母線電壓VD。，根據不同的母線電壓調整不同電壓向量作用時間，也即變頻器輸出給電機定子繞組的電壓，以達到控制電機繞組電流的目的。由于每次開環啟動時電機電流可控，不會出現突變，有利于檢測電流從而準確地估算轉子位置，當準確估算到轉子位置時，即切換進入閉環啟動。
[0072]S102、根據公式Istartup = Istart+KX Vdc計算得到風扇電機啟動電流Istartup,其中=Istart 為常數，K e (0.015,0.03)；
[0073]具體的，本步驟中，常數Istart可以根據不同電機參數設定。且計算得到Istartup后,控制風扇電機以該啟動電流啟動。
[0074]S103、在風扇電機以所述Istartup運行預設時間后，分別檢測得到風扇電機的三繞組電流Iu、Iv和Iw ；
[0075]具體的，一般風扇電機以啟動電流Istartup啟動2_3S時間后，就可以檢測風扇電機的三繞組電流。
[0076]S104、根據Iu、Iv或Iw估算得到風扇電機運行速度Wrest ；
[0077]具體的,本步驟根據Iu、Iv或Iw得到風扇電機運行速度Wrest,方法如下:
[0078]根據公式1=1.414*abs (Iu) _ 值、公式 1=1.414*abs (Iv) _ 值或者公式1=1.414*abs(Iw) _值計算得到 I ；
[0079]其中:1為電機繞組的有效電流值，Iu、Iv和Iw分別電機繞組的瞬時值，當電流波形為正弦波時，有 1=1.414*abs (Iu)峰值=1.414*abs (Iv)峰值=1.414*abs (Iw)峰值。
[0080]根據公式U=IX R+LX di/dt+e計算得到風扇電機定子反電動勢e,其中:U為風扇電機端電壓，R為風扇電機定子電阻，L為風扇電機定子電感；
[0081]根據公式e=KeXWrest計算得到風扇電機運行速度Wrest,其中:Ke為反電動勢常數。
[0082]S105、比對所述風扇電機運行速度Wrest和預設啟動速度，判斷所述風扇電機運行速度Wrest是否不小于預設啟動速度；
[0083]當判斷所述Wrest不小于預設啟動速度時,執行步驟S106、控制風扇電機加速運行到預設速度Wrref ;否則重復執行步驟S103 ；
[0084]具體的，當判斷Wrest不小于預設啟動速度時，控制風扇電機進入閉環啟動階段。
[0085]S107、檢測所述風扇電機加速運行過程中的運行速度；
[0086]S108、比對檢測得到的風扇電機運行速度和預設速度Wrref，判斷所述運行速度是否不小于預設速度Wrref ；
[0087]當判斷所述運行速度不小于預設速度Wrref時,執行步驟S 109、將所述Wrref與Wrest的差值經過PI運算得出風扇電機電流在DQ坐標系上的D軸電流參考值Idref和Q軸電流參考值Iqref ;否則重復執行步驟S106 ；
[0088]具體的，當判斷風扇電機的運行速度達到預設速度Wrref時，說明風扇電機已經成功啟動，進入閉環運行控制。
[0089]S110、分別將所述Idref和檢測值Idest的差值，所述Iqref和檢測值Iqest的差值經過PI運算得出風扇電機的運轉電壓。
[0090]具體的，所述檢測值Idest為風扇電機在當前運行速度下的電流在DQ坐標系上D軸電流，所述檢測值Iqes為風扇電機在當前運行速度下的電流在DQ坐標系上Q軸電流。
[0091]并且，所述當前運行速度指，步驟S107中檢測得到的風扇電機運行速度，即風扇電機的運行速度達到預設速度Wrref后，進行檢測得到的運行速度。
[0092]本實施例公開的空調用永磁同步風扇電機的啟動方法中，通過檢測得到的風扇電機三繞組電流，估算得到風扇電機運行速度Wrest，進而可以確定轉子的位置，不需要額外增加傳感器，滿足低成本的要求；并且，當風扇電機運行速度Wrest不小于預設速度Wrref時，通過對預設速度Wrref與運行速度Wrest的差值進行PI控制運算，根據實際負載情況進行調整，輸出與負載相適應的轉矩，確保啟動時速度和電流可控，滿足啟動高可靠性要求。
[0093]在啟動風扇電機之前檢測直流母線電壓VD。時，會受到電源波動及諧波的影響，為了解決上述問題，本發明另一個實施例還公開了一種空調用永磁同步風扇電機，如圖2所示，包括步驟:
[0094]S201、檢測得到風扇電機的直流母線電壓Vdc ；
[0095]S202、根據公式Istartup = Istart+KX Vdc計算得到風扇電機啟動電流Istartup,其中=Istart 為常數，K e (0.015,0.03)；
[0096]S203、在風扇電機以所述Istartup運行預設時間后，分別檢測得到風扇電機的三繞組電流Iu、Iv和Iw ；
[0097]S204、將所述Iu、Iv和Iw分別與啟動電流最大值Istartupmax對比,判斷所述Iu、Iv和Iw是否均大于所述Istartupmax ；
[0098]具體的,根據風扇電機參數設定Istart,同樣根據公式Istartup = Istart+KXVDC計算得到啟動電流最大值Istartupmax。
[0099]若判斷所述Iu、Iv和Iw均大于所述Istartupmax,執行步驟S205、控制風扇電機停止運轉，按照公式Istartup = Istartup-Kl XKX Vdc調整風扇電機啟動電流Istartup,其中，K e (0.015，0.03)、Kl = 0.05 ;重復執行步驟 S203 ；
[0100]具體的,利用電機繞組電流I與設定的啟動電流最大值Istartupmax進行比較。當出現由上述因素造成的啟動不成功時，及時調整啟動電流I startup，再次進行啟動，以提高啟動的成功率。
[0101]若判斷所述Iu、Iv和Iw不是均大于所述Istartupmax,即所述Istartupmax小于Iu、Iv和Iw中的一個或多個時,執行步驟S206、根據Iu、Iv和Iw中的任意兩個估算得到風扇電機運行速度Wrest ；
[0102]同樣，本實施例中估算得到風扇電機運行速度Wrest的方法與上述實施例公開內容相同，請參見上述實施例的內容，此處不再贅述。
[0103]S207、比對所述風扇電機運行速度Wrest和預設啟動速度，判斷所述風扇電機運行速度Wrest是否不小于預設啟動速度；
[0104]當判斷所述Wrest不小于預設啟動速度時,執行步驟S208、控制風扇電機加速運行到預設速度Wrref ;否則重復執行步驟S204 ；
[0105]S209、檢測所述風扇電機加速運行過程中的運行速度；
[0106]S210、比對檢測得到的風扇電機運行速度和預設速度Wrref，判斷所述運行速度是否不小于預設速度Wrref ；[0107]當判斷所述運行速度不小于預設速度Wrref時，執行步驟S211、將所述Wrref與Wrest的差值經過PI運算得出風扇電機電流在DQ坐標系上的D軸電流參考值Idref和Q軸電流參考值Iqref ;否則重復執行步驟S208 ；
[0108]具體的，當判斷風扇電機的運行速度達到預設速度Wrref時，說明風扇電機已經成功啟動，進入閉環運行控制。
[0109]S212、分別將所述Idref和檢測值Idest的差值，所述Iqref和檢測值Iqest的差值經過PI運算得出風扇電機的運轉電壓。
[0110]其中，所述檢測值Idest為風扇電機在當前運行速度下的電流在DQ坐標系上D軸電流，所述檢測值Iqes為風扇電機在當前運行速度下的電流在DQ坐標系上Q軸電流。
[0111]在上述公開的兩個實施例中，步驟S109和步驟S211中，估算得到Idref和Iqref的過程見下:
[0112]風扇電機轉矩公式T = JmXpXWc+TL ;
[0113]其中Jm為轉子轉動慣量，P為微分系數，Wc為轉子機械頻率(Wc=N.ω，N為轉子極對數，ω為轉子電頻率)，TL為負載轉矩。
[0114]在忽略負載轉矩TL前提下，對給定速度與估算速度的差值經過PI運算，得出T~Kp (ffrref-ffrest) +Ki f (ffrref-ffrest) dt ;而 T = KtX I,其中 Kt 轉矩常數，I 為電機電流。
[0115]因此得出風扇電機電流的計算公式為:
[0116]1? [Kp(ffrref-ffrest)+Ki / (ffrref-ffrest)dt]/Kt
[0117]通過上述風扇電機電流的計算公式計算得到電機電流I后，通過在同步旋轉DQ坐標系上建立電機模型，對電機電流I在同步旋轉DQ坐標系上進行分解為Idreft和Iqref，其中:Idref控制勵磁電流，Iqref控制電機轉矩。
[0118]同樣，在上述公開的兩個實施例中，步驟SllO和步驟S212中運算得出風扇電機的運轉電壓的過程見下:
[0119]由電機數學模型U=IX R+LX di/dt+e，其中U為電機端電壓，R為電機定子電阻，L為電機定子電感，e為定子反電動勢；對電流的給定值與估算值的差值進行PI運算，得出
[0120]U = Kp (Iref-1est)+Ki X LX / (Iref-1est) dt+e,
[0121]在同步旋轉DQ坐標系上建立電機模型，電機端電壓U同樣分解為Ud和Uq，上式可分解為:
[0122]Ud=Kp (Idref-1dest) +Ki XLX / (Idref-1dest) dt+ed
[0123]Uq=Kp (Iqref-1qest) +Ki XLX f (Iqref-1qest) dt+eq
[0124]根據上述公式計算得到風扇電機運轉電壓在同步旋轉DQ坐標系上的值。
[0125]本發明另一實施例還公開了一種空調用永磁同步風扇電機的啟動系統,如圖3所示，包括:
[0126]電壓檢測電路101，用于檢測得到風扇電機的直流母線電壓Vdc ；
[0127]控制芯片103,包括第一計算單元31,用于根據公式Istartup = Istart+KX Vdc計算得到風扇電機啟動電流Istartup,其中:Istart為常數，K e (0.015,0.03)；
[0128]電流檢測電路102，用于在風扇電機`以所述Istartup運行預設時間后，分別檢測得到風扇電機的三繞組電流Iu、Iv和Iw ；
[0129]控制芯片103還包括:[0130]第二計算單元32,用于根據Iu、Iv或Iw估算得到風扇電機運行速度Wrest ；
[0131]第一比對單元33,用于判斷所述Wrest是否不小于預設啟動速度；
[0132]控制單元34,用于當判斷所述Wrest不小于預設啟動速度時,控制風扇電機加速運行到預設速度Wrref ；
[0133]速度檢測單元35，用于檢測所述風扇電機加速運行過程中的運行速度；
[0134]第三計算單元36，用于根據所述運行速度計算得到風扇電機電流在DQ坐標系上D軸電流檢測值Idest和Q軸電流檢測值Iqest ；
[0135]第二比對單元37，用于判斷所述速度檢測單元檢測的運行速度是否不小于預設速度 Wrref ；
[0136]第四計算單元38，用于當判斷所述運行速度不小于預設速度Wrref時，將所述Wrref與Wrest的差值經過PI運算得出風扇電機電流在DQ坐標系上的D軸電流參考值Idref和Q軸電流參考值Iqref ；
[0137]第五計算單元39,用于分別將所述Idref和所述Idest的差值,所述Iqref和所述Iqest的差值經過PI運算得出風扇電機的運轉電壓。
[0138]同樣，為了解決檢測直流母線電壓Vdc時受到電源波動及諧波的影響的問題，上述實施例公開的空調用永磁同步風扇電機的啟動系統中，控制芯片103還包括:
[0139]第三比對單元,用于將所述Iu、Iv和Iw分別與啟動電流最大值Istartupmax對比；
[0140]第六計算單元，用于若Istartupmax小于Iu、Iv和Iw中的一個或多個時,停止風扇電機運轉，按照公式Istartup = Istartup-Kl XKX Vdc調整風扇電機啟動電流Istartup,其中，Ke (0.015，0.03)、K1 = 0.05。
[0141]當所述Istartupmax小于Iu、Iv和Iw中的一個或多個時,所述第六計算單元按照公式Istartup = Istartup-Kl XKX Vdc調整風扇電機啟動電流Istartup,風扇電機按照調整之后的啟動電流啟動運行，在運行一段時間后，電流檢測電路102重新檢測風扇電機的三繞組電流Iu、Iv和Iw ;所述第三比對單元再將重新檢測得到的IiuIv和Iw分別與啟動電流最大值Istartupmax對比；若所述Istartupmax仍小于Iu、Iv和Iw中的一個或多個時,再重復上述內容，直至重新檢測風扇電機的三繞組電流Iu、Iv和Iw均大于所述Istartupmax為止。
[0142]具體的，第二計算單元32包括:
[0143]風扇電機電流計算單元，用于根據公式1=1.414*abs(Iu) _、公式1=1.414*abs(Iv)峰值或者公式1=1.414*abs(Iw)峰值計算得到I ;
[0144]風扇電機端電壓計算單元,用于根據公式U=I X R+LX di/dt+e計算得到風扇電機定子反電動勢e,其中:U為風扇電機端電壓，R為風扇電機定子電阻，L為風扇電機定子電感；
[0145]風扇電機運行速度計算單元，用于根據公式e=KeXWreSt計算得到風扇電機運行速度Wrest，其中:Ke為反電動勢常數。
[0146]第三計算單元33包括:
[0147]電機電流計算單元，用于根據公式I=[Kp(Wrref_Wrest)+Ki f (ffrref-ffrest)dt]/Kt計算得到電機電流I，其中:Kt轉矩常數；[0148]Idref和Iqreflqest計算單元,用于計算所述電機電流I在同步旋轉DQ坐標系上的D軸電流參考值Idref和Q軸電流參考值Iqref。。
[0149]第四計算單元38包括:
[0150]Ud 計算單兀，用于根據公式 Ud=Kp (Idref-1dest)+Ki X LX / (Idref-1dest)dt+ed計算得到風扇電機運轉電壓在同步旋轉DQ坐標系上的值Ud ；
[0151]Uq 計算單元，用于根據公式 Uq=Kp (Iqref-1qest)+Ki XLX f (Iqref-1qest)dt+eq計算得到風扇電機運轉電壓在同步旋轉DQ坐標系上的值Uq0
[0152]本發明系統實施例公開的工作過程與方法實施例公開的內容相同，請參見上述方法實施例的內容，此處不再贅述。[0153]最后，還需要說明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關系術語僅僅用來將一個實體或者操作與另一個實體或操作區分開來，而不一定要求或者暗示這些實體或操作之間存在任何這種實際的關系或者順序。而且，術語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設備中還存在另外的相同要素。
[0154]本說明書中各個實施例采用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。
[0155]對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本發明。對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本發明將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。
【權利要求】
1.一種空調用永磁同步風扇電機的啟動方法，其特征在于，包括: 檢測得到風扇電機的直流母線電壓； 根據公式Istartup = Istart+KXVDC獲得風扇電機啟動電流Istartup,其中:I start為常數，K e (0.015,0.03)； 在風扇電機以所述Istartup運行預設時間后，分別檢測得到風扇電機的三繞組電流Iu、Iv 和 Iw ； 根據Iu、Iv或Iw估算得到風扇電機運行速度Wrest ； 當判斷所述Wrest不小于預設啟動速度時,控制風扇電機加速運行到預設速度Wrref ； 檢測所述風扇電機加速運行過程中的運行速度，當判斷所述加速運行過程中的運行速度不小于預設速度Wrref時,將所述Wrref與Wrest的差值經過PI運算得出風扇電機在加速運行過程中電流在DQ坐標系上的D軸電流參考值Idref和Q軸電流參考值Iqref ； 分別將電流在DQ坐標系上的D軸電流參考值Idref和檢測值Idest的差值，電流在DQ坐標系上的Q軸電流參考值Iqref和檢測值Iqest的差值經過PI運算得出風扇電機的運轉電壓，其中，所述檢測值Idest和檢測值Iqest為風扇電機在當前運行速度下的電流在DQ坐標系上的分量。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，估算得到風扇電機運行速度Wrest之前，還包括: 將所述Iu、Iv和Iw分別與啟動電流最大值Istartupmax對比； 若所述Istartupmax小于Iu、`Iv和Iw中的一個或多個時,停止風扇電機運轉,按照公式Istartup = Istartup-Kl XKXVdc調整風扇電機啟動電流Istartup,直至重新檢測風扇電機的三繞組電流Iu、Iv和Iw均大于所述Istartupmax為止,其中，K e (0.015,0.03)、Kl = 0.05。
3.根據權利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述根據Iu、Iv或Iw估算得到風扇電機運行速度Wrest,包括:
根據公式 1=1.414*abs (Iu)峰值、公式 1=1.414*abs (Iv)峰值或者公式 1=1.414*abs (Iw)峰it計算得到I ; 根據公式U=IXR+LXdi/dt+e計算得到風扇電機定子反電動勢e,其中:U為風扇電機端電壓，R為風扇電機定子電阻，L為風扇電機定子電感； 根據公式e=KeXWrest計算得到風扇電機運行速度Wrest,其中:Ke為反電動勢常數。
4.根據權利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述將Wrref與Wrest的差值經過PI運算得出風扇電機電流在DQ坐標系上的D軸電流參考值Idref和Q軸電流參考值Iqref，包括: 根據公式 I= [Kp (Wrref-Wrest)+Ki f (ffrref-ffrest) dt] /Kt 計算得到電機電流 I，其中:Kt轉矩常數； 計算所述電機電流I在同步旋轉DQ坐標系上的D軸電流參考值Idref和Q軸電流參考值Iqref。
5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，分別將參考值Idref和Idest的差值，參考值Iqref和Iqest的差值經過PI運算得出風扇電機的運轉電壓，包括:
根據公式 Ud=Kp (Idref-1dest) +Ki XLX / (Idref-1dest) dt+ed 和公式 Uq=Kp (Iqref-1qest)+KiXLX f (Iqref-1qest) dt+eq計算得到風扇電機運轉電壓在同步旋轉DQ坐標系上的值。
6.—種空調用永磁同步風扇電機的啟動系統，其特征在于，包括: 電壓檢測電路，用于檢測得到風扇電機的直流母線電壓VD。； 控制芯片，包括第一計算單元，用于根據公式Istartup = Istart+KXVDC；計算得到風扇電機啟動電流Istartup，其中=Istart為常數，K e (0.015,0.03)； 電流檢測電路，用于在風扇電機以所述Istartup運行預設時間后，分別檢測得到風扇電機的三繞組電流Iu、Iv和Iw ； 所述控制芯片還包括: 第二計算單元，用于根據Iu、Iv或Iw估算得到風扇電機運行速度Wrest ； 第一比對單元，用于判斷所述Wrest是否不小于預設啟動速度； 控制單元，用于當判斷所述Wrest不小于預設啟動速度時，控制風扇電機加速運行到預設速度fcref ； 速度檢測單元，用于檢測所述風扇電機加速運行過程中的運行速度； 第三計算單元，用于根據所述運行速度計算得到風扇電機電流在DQ坐標系上D軸電流檢測值Idest和Q軸電流檢測值Iqest ； 第二比對單元，用于判斷所述速度檢測單元檢測的運行速度是否不小于預設速度Wrref ； 第四計算單元，用于當判斷所述運行速度不小于預設速度Wrref時,將所述Wrref與Wrest的差值經過PI運算得出風扇電機電流在DQ坐標系上的D軸電流參考值Idref和Q軸電流參考值Iqref ； 第五計算單元，用于分別將參考值Idref和檢測值Idest的差值，參考值Iqref和檢測值Iqest的差值經過PI運算得出風扇電機的運轉電壓。
7.根據權利要求6所述的系統，其特征在于，所述控制芯片還包括: 第三比對單元，用于將所述Iu、Iv和Iw分別與啟動電流最大值Istartupmax對比；第六計算單元，用于若Istartupmax小于Iu、Iv和Iw中的一個或多個時,停止風扇電機運轉，按照公式Istartup = Istartup-Kl XKX Vdc調整風扇電機啟動電流Istartup,其中，Ke (0.015,0.03)、Kl = 0.05。
8.根據權利要求6或7所述的系統，其特征在于，所述第二計算單元包括: 風扇電機電流計算單元，用于根據公式1=1.414*abs(Iu) _、公式1=1.414*abs(Iv) _值或者公式1=1.414*abs(Iw)峰值計算得到I ; 風扇電機端電壓計算單元，用于根據公式U=I X R+LX di/dt+e計算得到風扇電機定子反電動勢e,其中:U為風扇電機端電壓，R為風扇電機定子電阻，L為風扇電機定子電感；風扇電機運行速度計算單元，用于根據公式e=KeXWreSt計算得到風扇電機運行速度Wrest,其中:Ke為反電動勢常數。
9.根據權利要求6或7所述的系統，其特征在于，所述第三計算單元包括: 電機電流計算單元，用于根據公式I=[Kp (Wrref-Wrest)+Ki f (ffrref-ffrest) dt]/Kt計算得到電機電流I，其中=Kt轉矩常數； Idref和Iqref計算單元,用于計算所述電機電流I在同步旋轉DQ坐標系上的D軸電流參考值Idref和Q軸電流參考值Iqref。
10.根據權利要求6或7所述的系統，其特征在于，所述第五計算單元包括: Ud 計算單兀,用于根據公式 Ud=Kp (Idref-1dest)+Ki X LX / (Idref-1dest) dt+ed 計算得到風扇電機運轉電壓在同步旋轉DQ坐標系上的值Ud ； Uq 計算單元，用于根據公式 Uq=Kp (Iqref-1qest)+Ki X LX f (Iqref-1qest) dt+eq 計算得到風扇電機運轉電壓在同步旋轉`DQ坐標系上的值Uq0
【文檔編號】H02P6/20GK103516267SQ201210216151
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2012年6月27日 優先權日:2012年6月27日
【發明者】陳洪濤, 趙志剛, 程良意, 張雪芬, 張凱強 申請人:珠海格力電器股份有限公司