一种空调及空调永磁同步电机的控制方法与流程

1.本申请涉及空调控制领域，更具体地，涉及一种空调及空调永磁同步电机的控制方法。


背景技术：

2.空调用永磁同步电机启动不好会造成失步等故障。一般启动过程分为定位控制、同步启动和无传感器速度闭环控制三个阶段。启动切换过程是指同步开环启动到无传感器速度闭环控制的切换过程。在同步开环启动过程中，一方面对从定位控制到同步启动过程中的预设位置角度进行累计加速，另一方面无传感器估算器已经在运算位置信号，但是并不进行无传感器控制。当同步起动速度达到预设定转速时进行过程切换。而切换时，无传感器估算器的位置角度和同步启动的预设位置角度之间往往存在角度差，而且对于采用永磁同步电机的空调压缩机或风机，经过同步启动过程后会有一定的负荷，如果直接切换，角度会出现较大跳变，电机电流出现较大波动，甚至导致过电流或失步等故障而使启动失败。
3.现有技术中，按照固定斜率减小q轴给定电流iq使角度差趋向于零，当角度差小于设定的阈值时进行状态切换。此种方法iq的设置对角度差影响较大，为了实现平滑切换，要设置较小的电流减小斜率，需要较长的电流调节过程，实用性不强；而为了缩短调节时间，则设置较大的斜率来减小电流，而实际电机机械系统反应落后于电流变化，切换时容易出现电流扰动，并且角度差一旦变成负值，电机会有失步风险。
4.因此，如何实现空调永磁同步电机开闭环过程的平滑切换，降低切换过程中的失步风险是目前有待解决的技术问题。


技术实现要素：

5.本发明提供一种空调，用于解决现有技术中空调永磁同步电机开闭环过程不能平滑切换，切换过程中存在失步风险的技术问题，该空调包括:
6.压缩机，用于进行将低温低压冷媒气体压缩成高温高压冷媒气体并排至冷凝器的工作；
7.永磁同步电机，用于驱动所述空调的风机转动；
8.无传感器估算器，用于确定所述永磁同步电机的转子的实际位置；
9.控制器，被配置为：
10.当所述永磁同步电机处于启动加速阶段时，基于预设调节系数与偏差角调节所述转子的实际位置，直到所述偏差角小于预设阈值，并将所述永磁同步电机切换为闭环控制；
11.其中，所述偏差角为所述转子的实际位置与所述转子的预设目标位置的偏差角度。
12.一些实施例中，所述控制器被配置为：
13.当所述用户设定信息为所述目标室内湿度时，根据所述目标室内湿度与所述室内湿度计算第一负荷率；
14.根据所述第一负荷率控制所述制冷电子膨胀阀的开启数量。
15.一些实施例中，所述控制器还被配置为：
16.设置第一旋转坐标系与第二旋转坐标系，所述第一旋转坐标系包括d*轴与q*轴，所述第二旋转坐标系包括d轴与q轴；
17.向所述q*轴输入第一直流电流矢量，并保持d*轴的第二直流电流矢量为零；
18.基于所述第一直流电流矢量将所述转子调整到q*轴的位置，并进入启动加速阶段。
19.一些实施例中，所述控制器被配置为：
20.当所述永磁同步电机处于启动加速阶段时，判断所述转子的转速是否达到预设转速；
21.若是，则基于所述预设调节系数与偏差角确定所述第一直流电流矢量，并保持所述第二直流电流矢量为零；
22.基于所述第一直流电流矢量调节所述所述转子的实际位置，直到所述偏差角小于预设阈值，并将所述永磁同步电机切换为闭环控制。
23.一些实施例中，基于所述预设调节系数与偏差角确定所述第一直流电流矢量是通过以下公式实现的：
24.iq*＝k1/cos(φ)2；
25.其中，k1为预设调节系数，φ为所述偏差角，iq*为所述第一直流电流矢量。
26.相应的，本发明还公开了一种空调永磁同步电机的控制方法，所述方法应用于包括压缩机、永磁同步电机、无传感器估算器和控制器的空调中，所述方法包括：
27.基于所述无传感器估算器确定所述永磁同步电机的转子的实际位置；
28.当所述永磁同步电机处于启动加速阶段时，基于预设调节系数与偏差角调节所述转子的实际位置，直到所述偏差角小于预设阈值，并将所述永磁同步电机切换为闭环控制，所述偏差角为所述转子的实际位置与所述转子的预设目标位置的偏差角度。
29.一些实施例中，当所述永磁同步电机处于启动加速阶段时，基于预设调节系数与偏差角调节所述转子的实际位置之前，还包括：
30.设置第一旋转坐标系与第二旋转坐标系，所述第一旋转坐标系包括d*轴与q*轴，所述第二旋转坐标系包括d轴与q轴；
31.向所述q*轴输入第一直流电流矢量，并保持d*轴的第二直流电流矢量为零；
32.基于所述第一直流电流矢量将所述转子调整到q*轴的位置，并进入启动加速阶段。
33.一些实施例中，当所述永磁同步电机处于启动加速阶段时，基于预设调节系数与偏差角调节所述转子的实际位置，直到所述偏差角小于预设阈值，并将所述永磁同步电机切换为闭环控制，具体为：
34.当所述永磁同步电机处于启动加速阶段时，判断所述转子的转速是否达到预设转速；
35.若是，则基于所述预设调节系数与偏差角确定所述第一直流电流矢量，并保持所述第二直流电流矢量为零；
36.基于所述第一直流电流矢量调节所述所述转子的实际位置，直到所述偏差角小于
预设阈值，并将所述永磁同步电机切换为闭环控制。
37.一些实施例中，基于所述预设调节系数与偏差角确定所述第一直流电流矢量是通过以下公式实现的：
38.iq*＝k1/cos(φ)2；
39.其中，k1为预设调节系数，φ为所述偏差角，iq*为所述第一直流电流矢量。
40.与现有技术相比，本申请具有以下有益效果：
41.本发明公开了一种空调及空调永磁同步电机的控制方法，所述空调包括，压缩机；永磁同步电机，用于驱动所述空调的风机转动；无传感器估算器，用于确定所述永磁同步电机的转子的实际位置；控制器，被配置为：当所述永磁同步电机处于启动加速阶段时，基于预设调节系数与偏差角调节所述转子的实际位置，直到所述偏差角小于预设阈值，并将所述永磁同步电机切换为闭环控制；其中，所述偏差角为所述转子的实际位置与所述转子的预设目标位置的偏差角度，从而实现根据偏差角动态的调节转子的位置和空调永磁同步电机开闭环过程的平滑切换，降低切换过程中的失步风险。
附图说明
42.为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
43.图1是本申请实施例提出的定位过程的效果示意图；
44.图2是本申请实施例提出的过渡阶段中开闭环控制切换的效果示意图；
45.图3是本申请实施例提出的一种空调永磁同步电机的控制方法的流程示意图。
具体实施方式
46.下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
47.在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
48.术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
49.在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是
两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
50.本申请的实施例中空调的压缩机压缩处于高温高压状态的制冷剂气体并排出压缩后的制冷剂气体。所排出的制冷剂气体流入冷凝器。冷凝器将压缩后的制冷剂冷凝成液相，并且热量通过冷凝过程释放到周围环境。
51.空调的室外机是指制冷循环的包括压缩机和室外热交换器的部分，空调的室内单元包括室内热交换器，并且膨胀阀可以提供在室内单元或室外单元中。
52.为进一步对本申请的方案进行描述，在本申请的一种实例中，所述空调包括：
53.压缩机，用于进行将低温低压冷媒气体压缩成高温高压冷媒气体并排至冷凝器的工作；
54.永磁同步电机，用于驱动所述空调的风机转动；
55.无传感器估算器，用于确定所述永磁同步电机的转子的实际位置；
56.控制器，被配置为：
57.当所述永磁同步电机处于启动加速阶段时，基于预设调节系数与偏差角调节所述转子的实际位置，直到所述偏差角小于预设阈值，并将所述永磁同步电机切换为闭环控制；
58.其中，所述偏差角为所述转子的实际位置与所述转子的预设目标位置的偏差角度。
59.本申请的实施例中，由于背景技术中现有技术存在缺陷，所以本方案通过无传感获取所述永磁同步电机的转子的实际位置，在所述永磁同步电机进入启动加速阶段后，根据预设调节系数与偏差角实时调节所述转子的实际位置，直到所述偏差角小于预设阈值，此时将所述永磁同步电机切换为闭环控制，具体的，所述偏差角为所述转子的实际位置与所述转子的预设目标位置的偏差角度，由于所述永磁同步电机在由开环切换到闭环的过程中，所述无传感器估算器获取的转子的实际位置与想要达到的目标位置之间存在着偏差角度，所以需要对所述转子的实际位置进行动态的调整，以保证所述偏差角小于预设阈值，此时将所述永磁同步电机切换为闭环控制。
60.为了保证所述永磁同步电机进入启动加速阶段，在一些实施例中，所述控制器还被配置为：
61.设置第一旋转坐标系与第二旋转坐标系，所述第一旋转坐标系包括d*轴与q*轴，所述第二旋转坐标系包括d轴与q轴；
62.向所述q*轴输入第一直流电流矢量，并保持d*轴的第二直流电流矢量为零；
63.基于所述第一直流电流矢量将所述转子调整到q*轴的位置，并进入启动加速阶段。
64.本实施例中，在进入所述启动加速阶段之前，首先进行定位过程，如图1所示，设定两个旋转坐标系，分别为第一旋转坐标系与第二旋转坐标系，所述第一旋转坐标系包括d*轴与q*轴，所述第二旋转坐标系包括d轴与q轴，给所述q*轴施加第一直流电流矢量，以驱动所述转子调整到q*轴的位置，而d*轴的第二直流电流矢量保持为零，在所述转子调整到q*轴的位置后进入启动加速阶段。
65.为了实现对所述转子的调节，在一些实施例中，所述控制器被配置为：
66.当所述永磁同步电机处于启动加速阶段时，判断所述转子的转速是否达到预设转
速；
67.若是，则基于所述预设调节系数与偏差角确定所述第一直流电流矢量，并保持所述第二直流电流矢量为零；
68.基于所述第一直流电流矢量调节所述所述转子的实际位置，直到所述偏差角小于预设阈值，并将所述永磁同步电机切换为闭环控制。
69.本实施例中，当所述永磁同步电机处于启动加速阶段时，判断所述转子的转速是否达到预设转速，若是，则进入过渡阶段，所述过渡阶段具体为将所述偏差角调整到小于预设阈值的过程，由于偏差角的存在，直接将所述永磁同步电机由开环切换为闭环，会导致电流扰动，使电机启动失败，为了保证开闭环切换的平稳进行，在此设置过渡阶段，对偏差角进行调整，在所述偏差角调整到小于预设阈值后，进入闭环控制过程。
70.具体的，在所述过渡阶段中，基于所述预设调节系数与偏差角确定所述第一直流电流矢量，在过渡过程初期，第一直流电流矢量减小较快，进而快速减小所述偏差角，当所述偏差角变得较小时，第一直流电流矢量减小速度放慢，使电机机械系统能够跟上电流变化，所述偏差角减小到设定阈值时切换到滑模观测器的闭环控制，通过所述偏差角调整所述第一直流电流矢量，进而通过所述第一直流电流矢量调整所述转子的实际位置，实现开闭环控制的平滑过渡，具体效果如图2所示。
71.为了基于所述预设调节系数与偏差角确定所述第一直流电流矢量，在一些实施例中，基于所述预设调节系数与偏差角确定所述第一直流电流矢量是通过以下公式实现的：
72.iq*＝k1/cos(φ)2；
73.其中，k1为预设调节系数，φ为所述偏差角，iq*为所述第一直流电流矢量
74.本发明公开了一种空调，所述空调包括，压缩机；永磁同步电机，用于驱动所述空调的风机转动；无传感器估算器，用于确定所述永磁同步电机的转子的实际位置；控制器，被配置为：当所述永磁同步电机处于启动加速阶段时，基于预设调节系数与偏差角调节所述转子的实际位置，直到所述偏差角小于预设阈值，并将所述永磁同步电机切换为闭环控制；其中，所述偏差角为所述转子的实际位置与所述转子的预设目标位置的偏差角度，从而实现根据偏差角动态的调节转子的位置和空调永磁同步电机开闭环过程的平滑切换，降低切换过程中的失步风险。
75.为了进一步阐述本发明的技术思想，本发明还提出一种空调永磁同步电机的控制方法，如图3所示，所述方法应用于包括压缩机、永磁同步电机、无传感器估算器和控制器的空调中。
76.所述方法具体为：
77.s301，基于所述无传感器估算器确定所述永磁同步电机的转子的实际位置。
78.本步骤中，所述无传感器估算器可以确定所述永磁同步电机的转子的实际位置，需要说明的是，其他确定所述永磁同步电机的转子的实际位置的方式也属于本申请的保护范围，获取所述转子的位置的方式的不同并不影响本申请的保护范围。
79.s302，当所述永磁同步电机处于启动加速阶段时，基于预设调节系数与偏差角调节所述转子的实际位置，直到所述偏差角小于预设阈值，并将所述永磁同步电机切换为闭环控制，所述偏差角为所述转子的实际位置与所述转子的预设目标位置的偏差角度。
80.本步骤中，在所述永磁同步电机进入启动加速阶段后，根据预设调节系数与偏差
角实时调节所述转子的实际位置，直到所述偏差角小于预设阈值，此时将所述永磁同步电机切换为闭环控制，具体的，所述偏差角为所述转子的实际位置与所述转子的预设目标位置的偏差角度，由于所述永磁同步电机在由开环切换到闭环的过程中，所述无传感器估算器获取的转子的实际位置与想要达到的目标位置之间存在着偏差角度，所以需要对所述转子的实际位置进行动态的调整，以保证所述偏差角小于预设阈值。
81.为了保证所述永磁同步电机进入启动加速阶段，在一些实施例中，当所述永磁同步电机处于启动加速阶段时，基于预设调节系数与偏差角调节所述转子的实际位置之前，还包括：
82.设置第一旋转坐标系与第二旋转坐标系，所述第一旋转坐标系包括d*轴与q*轴，所述第二旋转坐标系包括d轴与q轴；
83.向所述q*轴输入第一直流电流矢量，并保持d*轴的第二直流电流矢量为零；
84.基于所述第一直流电流矢量将所述转子调整到q*轴的位置，并进入启动加速阶段。
85.本实施例中，在进入所述启动加速阶段之前，首先进行定位过程，如图1所示，设定两个旋转坐标系，分别为第一旋转坐标系与第二旋转坐标系，所述第一旋转坐标系包括d*轴与q*轴，所述第二旋转坐标系包括d轴与q轴，给所述q*轴施加第一直流电流矢量，以驱动所述转子调整到q*轴的位置，而d*轴的第二直流电流矢量保持为零，在所述转子调整到q*轴的位置后进入启动加速阶段。
86.为了实现对所述转子的调节，在一些实施例中，当所述永磁同步电机处于启动加速阶段时，基于预设调节系数与偏差角调节所述转子的实际位置，直到所述偏差角小于预设阈值，并将所述永磁同步电机切换为闭环控制，具体为：
87.当所述永磁同步电机处于启动加速阶段时，判断所述转子的转速是否达到预设转速；
88.若是，则基于所述预设调节系数与偏差角确定所述第一直流电流矢量，并保持所述第二直流电流矢量为零；
89.基于所述第一直流电流矢量调节所述所述转子的实际位置，直到所述偏差角小于预设阈值，并将所述永磁同步电机切换为闭环控制。
90.本实施例中，当所述永磁同步电机处于启动加速阶段时，判断所述转子的转速是否达到预设转速，若是，则进入过渡阶段，在所述过渡阶段中，基于所述预设调节系数与偏差角确定所述第一直流电流矢量，在过渡过程初期，第一直流电流矢量减小较快，进而快速减小所述偏差角，当所述偏差角变得较小时，第一直流电流矢量减小速度放慢，使电机机械系统能够跟上电流变化，所述偏差角减小到设定阈值时切换到滑模观测器的闭环控制，通过所述偏差角调整所述第一直流电流矢量，进而通过所述第一直流电流矢量调整所述转子的实际位置，实现开闭环控制的平滑过渡，具体效果如图2所示。
91.为了基于所述预设调节系数与偏差角确定所述第一直流电流矢量，在一些实施例中，基于所述预设调节系数与偏差角确定所述第一直流电流矢量是通过以下公式实现的：
92.iq*＝k1/cos(φ)2；
93.其中，k1为预设调节系数，φ为所述偏差角，iq*为所述第一直流电流矢量。
94.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管
参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不驱使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。