本發(fā)明涉及空調控制技術，特別涉及電機反電動勢常數(shù)辨識控制方法。

背景技術：

傳統(tǒng)的變頻電機控制技術，需要電機廠家提供電機反電動勢常數(shù)等參數(shù)，這是由電機控制模型決定的，其中r為電機的相電阻，L_d、L_q分別為電機d/q軸電感，K_E為電機反電動勢常數(shù)，ω為電機當前運行角速度，V_d、V_q分別為電機d/q軸電壓，I_d、I_q分別為電機d/q軸電流。當需要對大量的不同電機進行控制時，常常把電機參數(shù)存儲在類似EEPROM中，保留控制程序不變，能夠解決對不同壓縮機等電機的控制，但這一方法存在如下技術問題：一是需要EEPROM，增加硬件成本，二是，當用戶的變頻空調出現(xiàn)問題，需要維修時，如果此時采用新的控制電路或者新的控制軟件進行替換原來的控制板時，可能并不知道電機的具體參數(shù)，無法快速實現(xiàn)對電機控制電路及控制軟件的替代。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術問題是：提供一種電機反電動勢常數(shù)辨識控制方法，解決變頻電機反電動勢常數(shù)的自動獲取問題。

為解決上述問題，本發(fā)明采用的技術方案是：通過控制電機轉速三個階段的加速度和加速時間,根據(jù)電機轉子負載轉矩波動的周期性,采樣每個階段負載轉矩每個波動周期對應的電機d/q軸電流,并根據(jù)電機轉矩與電流關系及電機動力學方程模型，獲得電機反電動勢常數(shù)。

進一步的，根據(jù)電機負載轉矩隨電機轉速對應的周期時間和電機轉子位置成周期性波動性質，其波動周期與電機轉速周期相同，利用在電機轉數(shù)不變的條件下，對電機負載轉矩一個周期的積分值相同的特點，獲得電機反電動勢常數(shù)公式。

進一步的，本發(fā)明的具體步驟包括：

a)、設置電流采樣頻率f_s，控制電機從停止狀態(tài)加速到轉速為f₀狀態(tài)，按照公式:四舍五入取整,獲得計數(shù)值m,其中n為正整數(shù)；

b)、按照第一加速度ρ₁控制電機運行,依據(jù)采樣頻率f_s對電機d/q軸電流進行采樣,共獲得m個電流I_d1i、I_q1i,i＝1,2,......m,進而獲得

c)、按照第二加速度ρ₂控制電機運行,依據(jù)采樣頻率f_s對電機d/q軸電流進行采樣,共獲得m個電流I_d2i、I_q2i,i＝1,2,......m,進而獲得

d)、按照第三加速度ρ₃控制電機運行,依據(jù)采樣頻率f_s對電機d/q軸電流進行采樣,獲

得m個電流I_d3i、I_q3i,i＝1,2,......m,進而獲得

e)、按照公式

計算獲得電機反電動勢常數(shù)K_E，其中L_d、L_q分別為電機d/q軸電感。

一般的，上述n＝1。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明可以在不知道電機轉動慣量J，電機負載轉矩T_l，電機運行粘滯摩擦系數(shù)B_m，以及電機極對數(shù)p的條件下，獲得電機反電動勢常數(shù)K_E，用于控制參數(shù)的設置和對不同壓縮機的控制配置，達到正確驅動控制電機的目的。

附圖說明

圖1為電機加速控制示意圖；

圖2電機負載轉矩隨時間波動示意圖。

具體實施方式

在不知道電機轉動慣量J，電機負載轉矩T_l，電機運行粘滯摩擦系數(shù)B_m，以及電機極對數(shù)p的條件下，本發(fā)明通過控制電機轉速由停止狀態(tài)加速到指定的轉速f₀Hz,由ω₀＝2πf₀獲得對應的角速度ω₀，單位為rad/s即弧度/秒,如圖1所示,當電機轉速達到ω₀后,控制電機按照指定的第一加速度ρ₁加速運行,運行時間為其中n為正整數(shù)，下同。即加速運行時間為當前電機運行周期時間的整數(shù)倍，檢測記錄此過程中的d/q軸電流I_d、I_q和電機控制力矩T_e。接著繼續(xù)控制電機按照指定的第二加速度ρ₂加速運行,加速運行時間相同檢測記錄此時過程中的d/q軸電流I_d、I_q和電機控制力矩T_e，再繼續(xù)控制電機按照指定的第三加速度ρ₃加速運行,加速運行時間相同檢測記錄此時過程中的d/q軸電流I_d、I_q和電機控制力矩T_e，最終通過公式計算獲取電機反電動勢常數(shù)K_E。

由電機動力學方程：

$J\frac{d\mathrm{\ω}}{dt}=T_e-T_l-B_m\mathrm{\ω}---\left(1\right)$

其中J為電機轉動慣量，T_e為轉矩，T_l為負載轉矩，B_m為粘滯摩擦系數(shù)，而ω為電機機械角速度。設則(1)式兩邊同時乘以dt并對時間段ΔT積分得：

${\∫}_t^{t+\mathrm{\Δ}T}J\mathrm{\ρ}dt={\∫}_t^{t+\mathrm{\Δ}T}{T}_{e}dt-{\∫}_t^{t+\mathrm{\Δ}T}{T}_{l}dt-{\∫}_t^{t+\mathrm{\Δ}T}{B}_m\mathrm{\ω}dt---\left(2\right)$

由于電機負載轉矩隨著電機轉數(shù)呈周期性變化，如圖2所示，對于圖2所示單轉子電機負載轉矩特性曲線，電機負載轉矩周期性變化特別明顯，其波動周期和波動幅度與電機轉數(shù)和電機轉子位置有關。如果(2)式中的積分時間ΔT恰好為負載轉矩周期時間，則當電機轉速變化不大的條件下，則基本為一常數(shù)，并且積分時間的起點可以任意選擇，如圖2所示，令同樣，由于B_m為很小的常數(shù)，在電機轉數(shù)變化很小的條件下，假設電機轉數(shù)為ω₀，則為此，把(2)式重新寫成(3)式形式：

其中T_s為采樣周期對應的時間。T_ei為第i次電機轉矩數(shù)值。則:

$J\mathrm{\ρ}\mathrm{\Δ}T=T_s\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{T}_{e_i}-C1-C2---\left(3\right)$

對于圖1所示的加速曲線，在t0～t1時間內，電機以升速速率運行，在t1～t2時間內，電機以升速速率運行,t2～t3時間內，電機以升速速率運行,根據(jù)(3)式，分別獲得如下方程：

${\mathrm{J\ρ}}_1{T}_1=T_s\underset{i=1}{\overset{m1}{\Σ}}{T}_{e1i}-C1-C2,m1T_s=T_1---\left(4\right)$

${\mathrm{J\ρ}}_2{T}_2=T_s\underset{i=1}{\overset{m2}{\Σ}}{T}_{e2i}-C1-C2,m2T_s=T_2---\left(5\right)$

${\mathrm{J\ρ}}_3{T}_3=T_s\underset{i=1}{\overset{m3}{\Σ}}{T}_{e3i}-C1-C2,m3T_s=T_3---\left(6\right)$

其中m1/m2/m3為正整數(shù)。

考慮到圖1所示的加速曲線中，由于加速時間T₁、T₂、T₃極短，電機轉速ω₀、ω₁、ω₂差別不大，并且令則得：

${\mathrm{J\ρ}}_{1}T=T_s\underset{i=1}{\overset{m}{\Σ}}{T}_{e1i}-C1-C2,\underset{i=1}{\overset{m}{\Σ}}{T}_s=T---\left(7\right)$

${\mathrm{J\ρ}}_{2}T=T_s\underset{i=1}{\overset{m}{\Σ}}{T}_{e2i}-C1-C2,\underset{i=1}{\overset{m}{\Σ}}{T}_s=T---\left(8\right)$

${\mathrm{J\ρ}}_{3}T=T_s\underset{i=1}{\overset{m}{\Σ}}{T}_{e3i}-C1-C2,\underset{i=1}{\overset{m}{\Σ}}{T}_s=T---\left(9\right)$

(8)式前去(7)式得：

$J({\mathrm{\ρ}}_2-{\mathrm{\ρ}}_1)T=T_s\underset{i=1}{\overset{m}{\Σ}}(T_{e{2}_i}-T_{e{1}_i})---\left(10\right)$

(9)式前去(8)式得：

$J({\mathrm{\ρ}}_3-{\mathrm{\ρ}}_2)T=T_s\underset{i=1}{\overset{m}{\Σ}}(T_{e{3}_i}-T_{e{2}_i})---\left(11\right)$

(11)式除以(10)式得：

$\frac{{\mathrm{\ρ}}_3-{\mathrm{\ρ}}_2}{{\mathrm{\ρ}}_2-{\mathrm{\ρ}}_1}=\frac{\underset{i=1}{\overset{m}{\Σ}}(T_{e3i}-T_{e2i})}{\underset{i=1}{\overset{m}{\Σ}}(T_{e2i}-T_{e1i})}---\left(12\right)$

電機轉矩T_e由下式確定：

$T_e=\frac{3}{2}p\[K_E+(L_d-L_q)I_d\]I_q---\left(13\right)$

其中p為電機，L_d、L_q分別為電機d/q軸電感，K_E為電機反電動勢常數(shù)，I_d、I_q分別為電機d/q軸電流。

(13)式代入(12)式得：

$\frac{{\mathrm{\ρ}}_3-{\mathrm{\ρ}}_2}{{\mathrm{\ρ}}_2-{\mathrm{\ρ}}_1}=\frac{\underset{i=1}{\overset{m}{\Σ}}(K_E+(L_d-L_q\left)I_{d3i}\right)I_{q3i}-\underset{i=1}{\overset{m}{\Σ}}(K_E+(L_d-L_q\left)I_{d2i}\right)I_{q2i}}{\underset{i=1}{\overset{m}{\Σ}}(K_E+(L_d-L_q\left)I_{d2i}\right)I_{q2i}-\underset{i=1}{\overset{m}{\Σ}}(K_E+(L_d-L_q\left)I_{di}\right)I_{qi}}---\left(14\right)$

$\frac{{\mathrm{\ρ}}_3-{\mathrm{\ρ}}_2}{{\mathrm{\ρ}}_2-{\mathrm{\ρ}}_1}=\frac{K_E\underset{i=1}{\overset{m}{\Σ}}{I}_{q3i}+(L_d-L_q)\underset{i=1}{\overset{m}{\Σ}}{I}_{d3i}{I}_{q3i}-K_E\underset{i=1}{\overset{m}{\Σ}}{I}_{q2i}-(L_d-L_q)\underset{i=1}{\overset{m}{\Σ}}{I}_{d2i}{I}_{q2i}}{K_E\underset{i=1}{\overset{m}{\Σ}}{I}_{q2i}+(L_d-L_q)\underset{i=1}{\overset{m}{\Σ}}{I}_{d2i}{I}_{q2i}-K_E\underset{i=1}{\overset{m}{\Σ}}{I}_{q1i}-(L_d-L_q)\underset{i=1}{\overset{m}{\Σ}}{I}_{d1i}{I}_{q1i}}---\left(15\right)$

令:

得:

$\frac{{\mathrm{\ρ}}_3-{\mathrm{\ρ}}_2}{{\mathrm{\ρ}}_2-{\mathrm{\ρ}}_1}=\frac{K_{E}a1+b1}{K_{E}a2+b2}---\left(16\right)$

(ρ₃-ρ₂)K_Ea2+b2(ρ₃-ρ₂)＝(ρ₂-ρ₁)K_Ea1+b1(ρ₂-ρ₁) (17)

$K_E=\frac{({\mathrm{\ρ}}_3-{\mathrm{\ρ}}_2)a2-({\mathrm{\ρ}}_2-{\mathrm{\ρ}}_1)a1}{-b2({\mathrm{\ρ}}_3-{\mathrm{\ρ}}_2)+b1({\mathrm{\ρ}}_2-{\mathrm{\ρ}}_1)}---\left(18\right)$

$K_E=\frac{({\mathrm{\ρ}}_3-{\mathrm{\ρ}}_2)(\underset{i=1}{\overset{m}{\Σ}}{I}_{q2i}-\underset{i=1}{\overset{m}{\Σ}}{I}_{q1i}),-({\mathrm{\ρ}}_2-{\mathrm{\ρ}}_1)(\underset{i=1}{\overset{m}{\Σ}}{I}_{q3i}-\underset{i=1}{\overset{m}{\Σ}}{I}_{q2i})}{(L_d-L_q)\[(\underset{i=1}{\overset{m}{\Σ}}{I}_{d3i}{I}_{q3i}-\underset{i=1}{\overset{m}{\Σ}}{I}_{d2i}{I}_{q2i})({\mathrm{\ρ}}_2-{\mathrm{\ρ}}_1)-(\underset{i=1}{\overset{m}{\Σ}}{I}_{d2i}{I}_{q2i}-\underset{i=1}{\overset{m}{\Σ}}{I}_{d1i}{I}_{q1i})({\mathrm{\ρ}}_3-{\mathrm{\ρ}}_2)\]}---\left(19\right)$

由于:其中f₀為電機轉子機械頻率,n為正整數(shù)，一般取n＝1。T_s為采樣周期對應的時間，當采樣周期為f_s時，其中int()表示對括號里的數(shù)取整數(shù)運算。例如，當f_s＝4000Hz，f₀＝30Hz,n＝2時，

以上描述了本發(fā)明的基本原理和主要的特征，說明書的描述只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發(fā)明范圍內。