速度波动的抑制方法、控制装置和压缩机控制系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开一种永磁同步电机的速度波动的抑制方法，其包括以下步骤：获取永磁同步电机的目标转速ω_ref、反馈转速、波动转速Δω、q轴电感Lq和永磁体磁链；对Δω进行PI调节以获得q轴参考电流Iq_ref，并根据Iq_ref、ω_ref、Δω和获得q轴目标电压Ud*；根据Ud*对q轴实际电压进行PI控制以获得q轴补偿电流Iq_add；根据Iq_ref、Iq_add、ω_ref、Δω和Lq获得d轴目标电压Ud*，并根据Ud*对d轴实际电压进行PI控制以获得d轴补偿电流Id_add；将Iq_add与Iq_ref相叠加以对q轴电流进行前馈补偿，并将Id_add与d轴参考电流相叠加以对d轴电流进行前馈补偿。该抑制方法能够通过对d轴电流和q轴电流进行前馈补偿以实现对永磁同步电机运行时的速度波动进行有效抑制。本发明还公开一种永磁同步电机的控制装置和一种压缩机控制系统。
【专利说明】速度波动的抑制方法、控制装置和压缩机控制系统
【技术领域】
[0001] 本发明涉及PMSM(Permanent Magnet Synchronous Motor，永磁同步电机）控制技 术领域，特别涉及一种永磁同步电机的速度波动的抑制方法、一种永磁同步电机的控制装 置以及一种具有该永磁同步电机的控制装置的压缩机控制系统。
【背景技术】
[0002] 在控制永磁同步电机时，需要抑制永磁同步电机运行时的速度波动，抑制速度波 动可以相对地抑制噪音和振动，提高客户使用的舒适性，同时也可以防止电机在突加负载 或突卸负载时电机失步的情况发生。
[0003] 相关技术中，永磁同步电机的控制技术中存在以下问题：
[0004] 1、速度环带宽较低，在突加、突卸负载中容易失步，且速度波动大，需要很长一段 时间速度才能稳定，对于一些特殊场合诸如伺服电机控制不适用。而目前业内普遍做法就 是加大速度环带宽，但是带来的就是速度纹波大，速度容易超调，并且没有一个带宽适合全 频段以及各种负荷条件；
[0005] 2、周期性负载会导致电机速度波动，例如压缩机负载导致的速度波动如果不加以 抑制，就会产生振动，空调长期运行在振动较大的情况下容易产生裂管的危险，对于空调质 量有严重影响。
[0006] 因此，需要对永磁同步电机的控制技术进行改进。
【发明内容】
[0007] 本发明的目的旨在至少从一定程度上解决上述的技术缺陷。
[0008] 为此，本发明的第一个目的在于提出一种永磁同步电机的速度波动的抑制方法， 能够通过对d轴电流和q轴电流进行前馈补偿以实现对永磁同步电机运行时的速度波动进 行有效抑制。
[0009] 本发明的第二目的在于提出一种永磁同步电机的控制装置。本发明第三个目的在 于提出一种压缩机控制系统。
[0010] 为达到上述目的，本发明第一方面实施例提出的一种永磁同步电机的速度波动的 抑制方法，包括以下步骤：获取永磁同步电机的目标转速和反馈转速，并根据所述目标转速 和反馈转速获取所述永磁同步电机的波动转速；获取所述永磁同步电机的q轴电感和永磁 体磁链；对所述波动转速进行速度环PI调节以获得q轴参考电流，并根据所述q轴参考电 流、所述目标转速、所述波动转速和所述永磁体磁链获得q轴目标电压；根据所述q轴目标 电压对q轴实际电压进行PI控制以获得q轴补偿电流；根据所述q轴参考电流、所述q轴 补偿电流、所述目标转速、所述波动转速和所述q轴电感获得d轴目标电压，并根据所述d 轴目标电压对d轴实际电压进行PI控制以获得d轴补偿电流；将所述q轴补偿电流与所述 q轴参考电流相叠加以对q轴电流进行前馈补偿，并且将所述d轴补偿电流与d轴参考电流 相叠加以对d轴电流进行前馈补偿。 toon] 根据本发明实施例的永磁同步电机的速度波动的抑制方法，首先获取永磁同步电 机的目标转速和反馈转速以及永磁同步电机的q轴电感和永磁体磁链，并根据所述目标转 速和反馈转速获取所述永磁同步电机的波动转速，然后对所述波动转速进行速度环PI调 节以获得q轴参考电流，并根据所述q轴参考电流、所述目标转速、所述波动转速和所述永 磁体磁链获得q轴目标电压，接着根据所述q轴目标电压对q轴实际电压进行PI控制以获 得q轴补偿电流，同时根据所述q轴参考电流、所述q轴补偿电流、所述目标转速、所述波动 转速和所述q轴电感获得d轴目标电压，并根据所述d轴目标电压对d轴实际电压进行PI 控制以获得d轴补偿电流，最后将所述q轴补偿电流与所述q轴参考电流相叠加以对q轴 电流进行前馈补偿，并且将所述d轴补偿电流与d轴参考电流相叠加以对d轴电流进行前 馈补偿。因此，本发明实施例的永磁同步电机的速度波动的抑制方法通过对d轴电流和q 轴电流进行前馈补偿，从而实现对q轴电压和d轴电压的调节，进行实现对永磁同步电机运 行时的速度波动进行有效抑制，减小振动的产生，防止周期性负载或负载突变时电磁力矩 跟踪不上负载力矩而导致的电机失步等情况发生，保证永磁同步电机稳定运行。
[0012] 根据本发明的一个实施例，根据以下公式获得所述q轴目标电压：
[0013] U，I = lq^ref xR + r,, - lowpass(Aco)) X φ,
[0014] 其中，U:为所述q轴目标电压，I, 为所述q轴参考电流，R为相电阻，ω 为所 述目标转速，△ ω为所述波动转速，0/为所述永磁体磁链。
[0015] 根据本发明的一个实施例，根据以下公式获得所述d轴目标电压：
[0016] Ud* = (Iq ^+1^) X (ω ref-l〇Wpass(A ω)) X (-Lq)
[0017] 其中，υ/为所述d轴目标电压，I, 为所述q轴参考电流，为所述q轴补偿 电流，为所述目标转速，Δ ω为所述波动转速，Lq为q轴电感。
[0018] 在本发明的实施例中，在获得所述q轴目标电压或所述d轴目标电压时，以d轴目 标电流为〇控制所述永磁同步电机。
[0019] 为达到上述目的，本发明第二方面实施例提出的一种永磁同步电机的控制装置， 包括：获取模块，用于获取永磁同步电机的目标转速和反馈转速，并根据所述目标转速和反 馈转速获取所述永磁同步电机的波动转速，以及获取所述永磁同步电机的q轴电感和永磁 体磁链；q轴补偿电流计算模块，用于对所述波动转速进行速度环PI调节以获得q轴参考 电流，并根据所述q轴参考电流、所述目标转速、所述波动转速和所述永磁体磁链获得q轴 目标电压，以及根据所述q轴目标电压对q轴实际电压进行PI控制以获得q轴补偿电流； d轴补偿电流计算模块，用于根据所述q轴参考电流、所述q轴补偿电流、所述目标转速、所 述波动转速和所述q轴电感获得d轴目标电压，并根据所述d轴目标电压对d轴实际电压 进行PI控制以获得d轴补偿电流；q轴电流补偿模块，用于将所述q轴补偿电流叠加到所 述q轴参考电流以对q轴电流进行前馈补偿；d轴电流补偿模块，用于将所述d轴补偿电流 叠加到d轴参考电流以对d轴电流进行前馈补偿。
[0020] 根据本发明实施例的永磁同步电机的控制装置，通过获取模块获取永磁同步电机 的目标转速和反馈转速以及所述永磁同步电机的q轴电感和永磁体磁链，并根据所述目标 转速和反馈转速获取所述永磁同步电机的波动转速，然后通过q轴补偿电流计算模块获得 q轴补偿电流，同时通过d轴补偿电流计算模块获得d轴补偿电流，最后通过q轴电流补偿 模块将所述q轴补偿电流叠加到所述q轴参考电流以对q轴电流进行前馈补偿，并通过d 轴电流补偿模块将所述d轴补偿电流叠加到d轴参考电流以对d轴电流进行前馈补偿。因 此，本发明实施例的永磁同步电机的控制装置通过对d轴电流和q轴电流进行前馈补偿，从 而实现对q轴电压和d轴电压的调节，进行实现对永磁同步电机运行时的速度波动进行有 效抑制，减小振动的产生，防止周期性负载或负载突变时电磁力矩跟踪不上负载力矩而导 致的电机失步等情况发生，保证永磁同步电机稳定运行。
[0021] 根据本发明的一个实施例，所述q轴补偿电流计算模块根据以下公式获得所述q 轴目标电压：
[0022]
【权利要求】
1. 一种永磁同步电机的速度波动的抑制方法，其特征在于，包括以下步骤： 获取永磁同步电机的目标转速和反馈转速，并根据所述目标转速和反馈转速获取所述 永磁同步电机的波动转速； 获取所述永磁同步电机的q轴电感和永磁体磁链； 对所述波动转速进行速度环PI调节以获得q轴参考电流，并根据所述q轴参考电流、 所述目标转速、所述波动转速和所述永磁体磁链获得q轴目标电压； 根据所述q轴目标电压对q轴实际电压进行PI控制以获得q轴补偿电流； 根据所述q轴参考电流、所述q轴补偿电流、所述目标转速、所述波动转速和所述q轴 电感获得d轴目标电压，并根据所述d轴目标电压对d轴实际电压进行PI控制以获得d轴 补偿电流； 将所述q轴补偿电流与所述q轴参考电流相叠加以对q轴电流进行前馈补偿，并且将 所述d轴补偿电流与d轴参考电流相叠加以对d轴电流进行前馈补偿。
2. 如权利要求1所述的永磁同步电机的速度波动的抑制方法，其特征在于，根据以下 公式获得所述q轴目标电压： L!，1 = lq r,, xR + (?_?/ - iowpciss(Aco)) X (pt 其中，U/为所述q轴目标电压，为所述q轴参考电流，R为相电阻，ω 为所述目 标转速，△ ω为所述波动转速，Ρ/为所述永磁体磁链。
3. 如权利要求1或2所述的永磁同步电机的速度波动的抑制方法，其特征在于，根据以 下公式获得所述d轴目标电压： Ud* = (WL-add) X (ω-ref_l〇wpass(A ω)) X (-Lq) 其中，U/为所述d轴目标电压，Ig#为所述q轴参考电流，I, add为所述q轴补偿电流， 为所述目标转速，Α ω为所述波动转速，为q轴电感。
4. 如权利要求1-3任一项所述的永磁同步电机的速度波动的抑制方法，其特征在于， 在获得所述q轴目标电压或所述d轴目标电压时，以d轴目标电流为0控制所述永磁同步 电机。
5. -种永磁同步电机的控制装置，其特征在于，包括： 获取模块，用于获取永磁同步电机的目标转速和反馈转速，并根据所述目标转速和反 馈转速获取所述永磁同步电机的波动转速，以及获取所述永磁同步电机的q轴电感和永磁 体磁链； q轴补偿电流计算模块，用于对所述波动转速进行速度环PI调节以获得q轴参考电流， 并根据所述q轴参考电流、所述目标转速、所述波动转速和所述永磁体磁链获得q轴目标电 压，以及根据所述q轴目标电压对q轴实际电压进行PI控制以获得q轴补偿电流； d轴补偿电流计算模块，用于根据所述q轴参考电流、所述q轴补偿电流、所述目标转 速、所述波动转速和所述q轴电感获得d轴目标电压，并根据所述d轴目标电压对d轴实际 电压进行PI控制以获得d轴补偿电流； q轴电流补偿模块，用于将所述q轴补偿电流叠加到所述q轴参考电流以对q轴电流进 行前馈补偿； d轴电流补偿模块，用于将所述d轴补偿电流叠加到d轴参考电流以对d轴电流进行前 馈补偿。
6. 如权利要求5所述的永磁同步电机的控制装置，其特征在于，所述q轴补偿电流计算 模块根据以下公式获得所述q轴目标电压： U，I = la ,,, xR + (ω ,,, - k)\vpass{^0)) X ψ. 其中，U/为所述q轴目标电压，为所述q轴参考电流，R为相电阻，ω 为所述目 标转速，△ ω为所述波动转速，为所述永磁体磁链。
7. 如权利要求5或6所述的永磁同步电机的控制装置，其特征在于，所述d轴电流补偿 模块根据以下公式获得所述d轴目标电压： Ud* = (WL-add) X (ω-ref_l〇wpass(A ω)) X (-Lq) 其中，U/为所述d轴目标电压，Ig#为所述q轴参考电流，I, add为所述q轴补偿电流， 为所述目标转速，Α ω为所述波动转速，为q轴电感。
8. 如权利要求5-7中任一项所述的永磁同步电机的控制装置，其特征在于，在所述q轴 补偿电流计算模块获得所述q轴目标电压或所述d轴补偿电流计算模块获得所述d轴目标 电压时，所述控制装置以d轴目标电流为0控制所述永磁同步电机。
9. 一种压缩机控制系统，其特征在于，包括如权利5-8中任一项所述的永磁同步电机 的控制装置。
【文档编号】H02P21/05GK104113253SQ201410312964
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2014年7月1日 优先权日:2014年7月1日
【发明者】廖四清, 任新杰, 宋万杰 申请人:广东美芝制冷设备有限公司