专利名称：空调设备及其永磁同步电机控制装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及空调技术，尤其涉及ー种空调设备及其永磁同步电机控制装置。
背景技术：
目前，直流变频空调设备得到广泛的应用。直流变频空调压缩机大多采用永磁同步电机，目前业界通常采用无位置传感器的矢量控制技术对该电机进行驱动控制。在无位置传感器矢量控制方法中，通常采用压缩机电机參数(如电机定子电阻值、永磁磁通量等)来控制当前永磁同步电机的运转。然而，本实用新型的发明人发现，由于目前的无位置传感器矢量控制方法中所采用的电机參数一般是在离线状态下测试得到的；当永磁同步电机在实际运行过程中，由于电流、或环境温度等条件的影响，可能会使永磁同步电机运行时的实际电机參数值发生变化，尤其是在极端温度变化和低频运转情况下，两者差异更大。在两者差异较大的情况下，如果仍然使用离线状态下测试得到的电机參数来控制永磁同步电机的运转，则会导致永磁同步电机转子位置估算偏差过大，造成空调设备的电机运转能效降低、噪音变大、恶劣エ况下甚至可能导致空调设备的电机异常停机。
实用新型内容本实用新型实施例提供了一种空调设备及其永磁同步电机控制装置，用以提高空调设备的电机运转能效，减小电机运转噪音。根据本实用新型的ー个方面，提供了ー种空调设备，包括參数存储模块，存储预先写入的初始电机參数；主控模块，用于从所述參数存储模块获取所述初始电机參数；并在控制所述空调设备的运行过程中发送电机运转指令以及所述初始电机參数；永磁同步电机控制装置，用于接收到所述主控模块发送的电机运转指令后，根据所述主控模块发送的初始电机參数控制永磁同步电机开始运转；并在所述永磁同步电机运转后根据采集的所述永磁同步电机的电流和转速信息，估算所述永磁同步电机的转子位置角度误差；根据估算的转子位置角度误差，估算所述永磁同步电机的当前电机參数；根据估算的当前电机參数控制所述永磁同步电机的继续运转。其中，所述永磁同步电机控制装置包括电机信息采集模块，用于在所述永磁同步电机运转后，采集永磁同步电机的电流和转速信息；电机控制模块，用于接收到所述电机运转指令后，根据所述初始电机參数控制永磁同步电机开始运转；在所述永磁同步电机运转后根据所述电机信息采集模块采集的所述永磁同步电机的电流和转速信息，估算所述永磁同步电机的转子位置角度误差；根据估算的转子位置角度误差，估算所述永磁同步电机的当前电机參数；根据估算的当前电机參数控制所述永磁同步电机的继续运转。[0013]所述电机控制模块具体包括电机控制单元，用于根据所述永磁同步电机的初始电机参数控制所述永磁同步电机开始运转；转子位置角度误差估算单元，用于根据所述电机信息采集模块采集的电流和转速信息，估算所述永磁同步电机的转子位置角度误差；并将估算的转子位置角度误差进行发送;当前电机参数估算单元，用于接收所述转子位置角度误差估算单元估算的转子位置角度误差，根据所述转子位置角度误差估算单元估算的转子位置角度误差，估算所述永磁同步电机的当前电机参数；并将估算出的当前电机参数发送给所述电机 控制单元；所述电机控制单元在接收到所述当前电机参数估算单元估算出的当前电机参数后，根据估算的当前电机参数控制所述永磁同步电机的运转。较佳地，所述转子位置角度误差估算单元具体用于在每次设定周期到达时，根据所述电机信息采集模块采集的电流和转速信息，估算所述永磁同步电机的转子位置角度误差；并将估算的转子位置角度误差进行发送。所述初始电机参数具体包括初始电机定子电阻值&、初始电机磁通量值#以及所述估算的当前电机参数具体包括当前电机定子电阻估算值及、当前电机磁通量估算值4。所述转子位置角度误差估算单元根据所述电机信息采集模块采集的电流和转速信息，估算所述永磁同步电机的转子位置角度误差具体为所述转子位置角度误差估算单元根据采集的所述永磁同步电机的电流和转速信息，确定出永磁同步电机的矢量电流iY s和永磁同步电机的转动角速度ω ;并根据iYS和
ω估算出永磁同步电机的转子位置角度误/ Θ所述当前电机参数估算单元根据所述转子位置角度误差估算单元估算的转子位置角度误差，估算所述永磁同步电机的当前电机参数具体为所述当前电机参数估算单元判断所述&的值若汐小于设定的下限值，则+若武小于等于设定的上限值、且大于等于设定的下限值，则Rw=RyC1=見；所述当前电机参数估算单元将Ri+1作为所述当前电机定子电阻估算值左,見+1作为所述当前电机磁通量估算值i ;其中，Ri+1为第i+Ι次估算的电机定子电阻值，C1为第i+Ι次估算的电机磁通量值，Ri为第i次估算的电机定子电阻值，武为第i次估算的电机磁通量值，AR为预先设定的电阻调节值，Λ Φπ*预先设定的磁通量调节值。根据本实用新型的另一个方面，提供了一种永磁同步电机控制装置，包括电机控制模块，用于根据初始电机参数控制永磁同步电机开始运转；电机信息采集模块，用于在所述永磁同步电机运转后，采集永磁同步电机的电流和转速信息；所述电机控制模块在所述永磁同步电机运转后根据所述电机信息采集模块采集的所述永磁同步电机的电流和转速信息，估算所述永磁同步电机的转子位置角度误差；根据估算的转子位置角度误差，估算所述永磁同步电机的当前电机参数；根据估算的当前电机参数控制所述永磁同步电机的继续运转。较佳地，所述电机控制模块具体包括电机控制单元，用于根据所述永磁同步电机的初始电机参数控制所述永磁同步电机开始运转；转子位置角度误差估算单元，用于根据所述电机信息采集模块采集的电流和转速信息，估算所述永磁同步电机的转子位置角度误差；并将估算的转子位置角度误差进行发送;当前电机参数估算单元，用于接收所述转子位置角度误差估算单元估算的转子位置角度误差，根据所述转子位置角度误差估算单元估算的转子位置角度误差，估算所述永磁同步电机的当前电机参数；并将估算出的当前电机参数发送给所述电机控制单元；所述电机控制单元在接收到所述当前电机参数估算单元估算出的当前电机参数后，根据估算的当前电机参数控制所述永磁同步电机的运转。所述转子位置角度误差估算单元具体用于在每次设定周期到达时，根据所述电机信息采集模块采集的电流和转速信息，估算所述永磁同步电机的转子位置角度误差；并将估算的转子位置角度误差进行发送。所述初始电机参数具体包括初始电机定子电阻值R(1、初始电机磁通量值丨以及所述估算的当前电机参数具体包括当前电机定子电阻估算值左、当前电机磁通
量估算值么。所述转子位置角度误差估算单元根据所述电机信息采集模块采集的电流和转速信息，估算所述永磁同步电机的转子位置角度误差具体为所述转子位置角度误差估算单元根据采集的所述永磁同步电机的电流和转速信息，确定出永磁同步电机的矢量电流iY δ和永磁同步电机的转动角速度ω ;并根据iY s和
ω估算出永磁同步电机的转子位置角度误差。所述当前电机参数估算单元根据所述转子位置角度误差估算单元估算的转子位置角度误差，估算所述永磁同步电机的当前电机参数具体为所述当前电机参数估算单元判断所述&的值若沒小于设定的下限值，则Rw=Ri+Λ LC1 =C+ Δ# ;若武小于等于设定的上限值、且大于等于设定的下限值，则Ri+1=R，€=<;所述当前电机参数估算单元将Ri+1作为所述当前电机定子电阻估算值左,C作为所述当前电机磁通量估算值^ ；其中，Ri+1为第i+Ι次估算的电机定子电阻值Φ力第i+Ι次估算的电机磁通量值，Ri为第i次估算的电机定子电阻值，尤为第i次估算的电机磁通量值，AR为预先设定的电阻调节值，Λ Φπ*预先设定的磁通量调节值。本实用新型实施例的技术方案中，由于空调设备在控制作为压缩机的永磁同步电机运转过程中，根据反馈的永磁同步电机的电流和转速信息，来估算转子位置角度误差；而一般来说，转子位置角度误差越小电机，永磁同步电机的能效就越高，电机的噪音就越小；因此，根据估算出的转子位置角度误差就可以了解到当前用来控制永磁同步电机运转的电机參数是否合适；若不合适，则适当调整电机參数，即使用估算的当前电机參数来控制永磁同步电机运转，以达到缩小转子位置角度误差的目的，从而也就达到提高空调设备的电机运转能效，减小电机运转噪音的目的。
图1为本实用新型实施例的空调设备内部结构框图；图2为本实用新型实施例的永磁同步电机控制方法流程图；图3为本实用新型实施例的估算电机參数，根据估算电机參数控制永磁同步电机运转的方法流程图；图4为本实用新型实施例的观测器模型示意图；图5为本实用新型实施例的永磁同步电机控制装置的内部结构框图。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下參照附图并举出优选实施例，对本实用新型进ー步详细说明。然而，需要说明的是，说明书中列出的许多细节仅仅是为了使读者对本实用新型的ー个或多个方面有一个透彻的理解，即便没有这些特定的细节也可以实现本实用新型的这些方面。本申请使用的“模块”、“系统”等术语旨在包括与计算机相关的实体，例如但不限于硬件、固件、软硬件组合、软件或者执行中的软件。例如，模块可以是，但并不仅限干处理器上运行的进程、处理器、对象、可执行程序、执行的线程、程序和/或计算机。举例来说，计算设备上运行的应用程序和此计算设备都可以是模块。ー个或多个模块可以位于执行中的一个进程和/或线程内。本实用新型的发明人基于上述的空调设备中电机能效降低、噪音变大的原因的分析，考虑到在空调设备的永磁同步电机运转过程中，可以估算其转子位置误差；根据估算的转子误差的大小估算永磁同步电机在实际运转过程中的电机參数；根据估算的、更符合实际运转状况的电机參数来控制永磁同步电机的运转，从而提高空调设备的电机运转能效，减小电机运转噪音。
以下结合附图详细说明本实用新型实施例的具体技术方案。本实用新型实施例提供的空调设备，其内部结构如图1所示，包括主控模块101、參数存储模块102、永磁同步电机控制装置103。其中，主控模块101具体可以采用CPlKCentral Processing Unit,中央处理器)、DSP (Digital Signal Processor,数字信号处理器)、FPGA (Field Programmable GataArray，现场可编程门阵列)、单片机、微控器等来实现，例如，主控模块101可以采用NEC(Nippon Electric Company,日本电气公司)芯片 upd0524A。主控模块101用于接收用户指令，井根据用户指令控制空调设备中各部件的运行，实现空调设备的各种功能，如制冷、制热等功能。參数存储模块102用于存储预先写入的初始电机參数。參数存储模块102具体可以米用 EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory,电可擦只读存储器)、FLASH等非易失性存储器件。初始电机参数作为固定的参数值被预先写入到参数存储模块102中。主控模块101在实现空调设备的各种功能过程中可以通过永磁同步电机控制装置103控制作为压缩机的永磁同步电机的运转，或停止主控模块101从参数存储模块102获取初始电机参数后，在控制所述空调设备的运行过程中向永磁同步电机控制装置103发送电机运转指令以及初始电机参数，永磁同步电机控制装置103在接收到主控模块101发送的电机运转指令后，控制作为压缩机的永磁同步电机进行运转。主控模块101若向永磁同步电机控制装置103发送电机停止指令，则永磁同步电机控制装置103在接收到主控模块101发送的电机停止指令后，控制作为压缩机的永磁同步电机停止运行。主控模块101与参数存储模块102之间可采用并行或串行总线通信，例如采用IIC (Inter-1ntegrated Circuit,交互集成电路)总线通信,主控模块101与永磁同步电机控制装置103之间可米用并行或串行总线通信,例如米用SCI (Serial CommunicationInterface,串行通信接口)通信方式。永磁同步电机控制装置103进行电机控制的方法流程图，如图2所示，包括如下步骤S201 :根据初始电机参数控制永磁同步电机的运转。永磁同步电机控制装置103在接收到主控模块101发送的电机运转指令后，根据主控模块101发送的初始电机参数控制永磁同步电机开始进行运转。S202 :在永磁同步电机运转后，根据采集的永磁同步电机的电流和转速信息，估算永磁同步电机的转子位置角度误差。具体地，在永磁同步电机控制装置103控制永磁同步电机运转起来后，采集永磁同步电机的电流和转速信息，根据采集的永磁同步电机的电流和转速信息，估算永磁同步电机的转子位置角度误差。S203 :根据估算的转子位置角度误差，估算永磁同步电机的当前电机参数。由于电机参数中的电机定子电阻的偏差，以及电机参数中的电机磁通量的偏差会对控制永磁同步电机的运转产生较大影响，因此，对当前电机参数的估算主要是估算当前电机定子电阻值、当前电机磁通量值；即估算的当前电机参数具体包括当前电机定子电阻估算值1、当前电机磁通量估算值I。永磁同步电机控制装置103估算出永磁同步电机的转子位置角度误差后，根据估算的转子位置角度误差，估算的永磁同步电机的当前电机参数包括当前电机定子电阻估算值左、当前电机磁通量估算值#S204 :根据估算的当丽电机参数控制永磁同步电机的运转。具体地，永磁同步电机控制装置103将估算的当前电机参数替换掉初始电机参
数，即使用纟替换掉初始电机定子电阻值Rtl,使用替换掉&初始电机磁通量值武，从而可以利用估算的当前电机参数控制永磁同步电机的运转根据估算的当前电机参数计算出矢量电压，将矢量电压换算成三相电压后，将计算的三相电压分别加到永磁同步电机的三相电机上控制永磁同步电机的运转。利用估算的当前电机参数控制永磁同步电机的运转方法，可以与现有技术中利用固定的电机參数控制永磁同步电机运转的方法相同，此处不再赘述。在实际应用中，永磁同步电机运转后，永磁同步电机控制装置103对当前电机參数的估算可以是周期性的。也就是说，在每次调整周期Ts到达时，就根据上述的步骤S202-S203的方法进行电机參数估算，之后，利用估算后的电机參数控制永磁同步电机的运转，具体的流程，如图3所示，包括如下步骤S301 :根据初始电机參数控制永磁同步电机的运转，估算次数i=0。具体地，永磁同步电机控制装置103从主控模块101获取的初始电机參数中可以包括初始电机定子电阻值Rtl、初始电机磁通量值€。永磁同步电机控制装置103根据初始电机參数和期望的电机转速计算出电机的矢量电压Vys控制永磁同步电机的运转。一般而言，根据计算的矢量电压Vys换算出三相电压后，将计算的三相电压分别加到压缩机的三相电机上控制永磁同步电机的运转。根据初始电机參数和期望的电机转速计算出矢量电压Vys，根据矢量电压控制永磁同步电机的运转的方法与现有技术的方法相同，为本领域技术人员所熟知，此处不赘述。S302:在设定周期Ts到达时，根据采集的永磁同步电机的电流和转速信息，估算永磁同步电机的转子位置角度误差。具体地，在每次定时器设置的设定周期Ts到达时，永磁同步电机控制装置103根据采集的永磁同步电机的电流和转速信息，估算永磁同步电机的转子位置角度误差。采集永磁同步电机的电流和转速信息的方法，为本领域技术人员所熟知的技术，此处不再详细介绍。根据采集的永磁同步电机的电流和转速信息，可以估算出永磁同步电机的转子位置角度误差。具体地，通过采集的永磁同步电机的电流和转速信息，可以确定出永磁同步电机的矢量电流iY s和永磁同步电机的转动角速度《。由于通过采集的永磁同步电机的电流和转速信息，确定iYS和《的方法为本领域技术人员所熟知，此处不再赘述。其中，矢量电流iYS包括Y轴的电流分量iY和S轴的电流分量is，即iYS=iY+jis。根据iYS和《可以估算出永磁同步电机的转子位置角度误差成。例如，可以根据公式I估算出是
权利要求1.一种空调设备，包括 参数存储模块，存储预先写入的初始电机参数； 主控模块，用于从所述参数存储模块获取所述初始电机参数；并在控制所述空调设备的运行过程中发送电机运转指令以及所述初始电机参数； 永磁同步电机控制装置，用于接收到所述主控模块发送的电机运转指令后，根据所述主控模块发送的初始电机参数控制永磁同步电机开始运转；并在所述永磁同步电机运转后根据采集的所述永磁同步电机的电流和转速信息，估算所述永磁同步电机的转子位置角度误差；根据估算的转子位置角度误差，估算所述永磁同步电机的当前电机参数；根据估算的当前电机参数控制所述永磁同步电机的继续运转。
2.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述永磁同步电机控制装置包括 电机信息采集模块，用于在所述永磁同步电机运转后，采集永磁同步电机的电流和转速息; 电机控制模块，用于接收到所述电机运转指令后，根据所述初始电机参数控制永磁同步电机开始运转；在所述永磁同步电机运转后根据所述电机信息采集模块采集的所述永磁同步电机的电流和转速信息，估算所述永磁同步电机的转子位置角度误差；根据估算的转子位置角度误差，估算所述永磁同步电机的当前电机参数；根据估算的当前电机参数控制所述永磁同步电机的继续运转。
3.如权利要求2所述的设备，其特征在于，所述电机控制模块具体包括 电机控制单元，用于根据所述永磁同步电机的初始电机参数控制所述永磁同步电机开始运转； 转子位置角度误差估算单元，用于根据所述电机信息采集模块采集的电流和转速信息，估算所述永磁同步电机的转子位置角度误差；并将估算的转子位置角度误差进行发送； 当前电机参数估算单元，用于接收所述转子位置角度误差估算单元估算的转子位置角度误差，根据所述转子位置角度误差估算单元估算的转子位置角度误差，估算所述永磁同步电机的当前电机参数；并将估算出的当前电机参数发送给所述电机控制单元； 所述电机控制单元在接收到所述当前电机参数估算单元估算出的当前电机参数后，根据估算的当前电机参数控制所述永磁同步电机的运转。
4.如权利要求3所述的设备，其特征在于， 所述转子位置角度误差估算单元具体用于在每次设定周期到达时，根据所述电机信息采集模块采集的电流和转速信息，估算所述永磁同步电机的转子位置角度误差；并将估算的转子位置角度误差进行发送。
5.如权利要求1-4任一所述的设备,其特征在于,所述初始电机参数具体包括初始电机定子电阻值Re、初始电机磁通量值&;以及 所述估算的当前电机参数具体包括当前电机定子电阻估算值及、当前电机磁通量估算值4。
6.如权利要求5所述的设备，其特征在于，所述转子位置角度误差估算单元根据所述电机信息采集模块采集的电流和转速信息，估算所述永磁同步电机的转子位置角度误差具体为 所述转子位置角度误差估算单元根据采集的所述永磁同步电机的电流和转速信息，确定出永磁同步电机的矢量电流和永磁同步电机的转动角速度ω ;并根据iYS和ω估算出永磁同步电机的转子位置角度误Λ@。
7.如权利要求6所述的设备，其特征在于，所述当前电机参数估算单元根据所述转子位置角度误差估算单元估算的转子位置角度误差，估算所述永磁同步电机的当前电机参数具体为 所述当前电机参数估算单元判断所述成的值 若或小于设定的下限值，则Rw=Ri+ Δ R，C1 =φ,+Αφπι ； 若成小于等于设定的上限值、且大于等于设定的下限值，则Rw=Rpf =尤； 所述当前电机参数估算单元将Ri+1作为所述当前电机定子电阻估算值及C1作为所述当前电机磁通量估算值i; 其中，Ri+1为第i+Ι次估算的电机定子电阻值Φ力第i+Ι次估算的电机磁通量值，Ri为第i次估算的电机定子电阻值，武为第i次估算的电机磁通量值，AR为预先设定的电阻调节值，Δ Φπ*预先设定的磁通量调节值。
8.—种永磁同步电机控制装置,包括 电机控制模块，用于根据初始电机参数控制永磁同步电机开始运转； 电机信息采集模块，用于在所述永磁同步电机运转后，采集永磁同步电机的电流和转速信息； 所述电机控制模块在所述永磁同步电机运转后根据所述电机信息采集模块采集的所述永磁同步电机的电流和转速信息，估算所述永磁同步电机的转子位置角度误差；根据估算的转子位置角度误差，估算所述永磁同步电机的当前电机参数；根据估算的当前电机参数控制所述永磁同步电机的继续运转。
9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述电机控制模块具体包括 电机控制单元，用于根据所述永磁同步电机的初始电机参数控制所述永磁同步电机开始运转； 转子位置角度误差估算单元，用于根据所述电机信息采集模块采集的电流和转速信息，估算所述永磁同步电机的转子位置角度误差；并将估算的转子位置角度误差进行发送； 当前电机参数估算单元，用于接收所述转子位置角度误差估算单元估算的转子位置角度误差，根据所述转子位置角度误差估算单元估算的转子位置角度误差，估算所述永磁同步电机的当前电机参数；并将估算出的当前电机参数发送给所述电机控制单元； 所述电机控制单元在接收到所述当前电机参数估算单元估算出的当前电机参数后，根据估算的当前电机参数控制所述永磁同步电机的运转。
10.如权利要求9所述的装置，其特征在于， 所述转子位置角度误差估算单元具体用于在每次设定周期到达时，根据所述电机信息采集模块采集的电流和转速信息，估算所述永磁同步电机的转子位置角度误差；并将估算的转子位置角度误差进行发送。
11.如权利要求8-10任一所述的装置,其特征在于,所述初始电机参数具体包括初始电机定子电阻值％、初始电机磁通量值& ;以及 所述估算的当前电机参数具体包括当前电机定子电阻估算值及、当前电机磁通量估算值^
12.如权利要求11所述的装置，其特征在于，所述转子位置角度误差估算单元根据所述电机信息采集模块采集的电流和转速信息，估算所述永磁同步电机的转子位置角度误差具体为 所述转子位置角度误差估算单元根据采集的所述永磁同步电机的电流和转速信息，确定出永磁同步电机的矢量电流和永磁同步电机的转动角速度ω ;并根据iYS和ω估算出永磁同步电机的转子位置角度误差&e °
13.如权利要求12所述的装置，其特征在于，所述当前电机参数估算单元根据所述转子位置角度误差估算单元估算的转子位置角度误差，估算所述永磁同步电机的当前电机参数具体为 所述当前电机参数估算单元判断所皮沒的值 若或小于设定的下限值，则Rw=Ri+ Δ R，φ: =φ +ΑφΜ ； 若或小于等于设定的上限值、且大于等于设定的下限值，则Rw=Ldl; 所述当前电机参数估算单元将Ri+1作为所述当前电机定子电阻估算值及,(C1作为所述当前电机磁通量估算值卢 其中，Ri+1为第i+Ι次估算的电机定子电阻值<!>力第i+Ι次估算的电机磁通量值，Ri为第i次估算的电机定子电阻值，武为第i次估算的电机磁通量值，AR为预先设定的电阻调节值，Δ Φπ*预先设定的磁通量调节值。
专利摘要本实用新型公开了一种空调设备及其永磁同步电机控制装置，所述设备包括参数存储模块，存储初始电机参数；主控模块，用于发送电机运转指令以及从参数存储模块获取的初始电机参数；永磁同步电机控制装置，用于接收到电机运转指令后，根据初始电机参数控制电机开始运转；之后，根据采集的电机的电流和转速信息，估算转子位置角度误差；根据估算的转子位置角度误差，估算当前电机参数；根据估算的当前电机参数控制电机的运转。由于根据反馈的电机的电流和转速信息，来估算转子位置角度误差进而估算电机参数；使用估算的电机参数来控制电机运转，以达到缩小转子位置角度误差的目的，也就达到提高电机能效，减小噪音的目的。
文档编号H02P6/18GK202856674SQ20122048992
公开日2013年4月3日 申请日期2012年9月24日 优先权日2012年9月24日
发明者张永良, 王志刚, 赵可可, 殷显鑫, 王伟杰, 刘永 申请人:海信(山东)空调有限公司