空调器中室外风机的起动控制方法和装置的制造方法_2

文档序号:9352529阅读:来源:国知局
B, 其中,在所述第一等值点A对应的时刻tA到所述第二等值点B对应的时刻tB之间,如果所 述A相电流大于所述B相电流,所述起动控制模块则判断所述室外电机的转子处于反向旋 转状态;如果所述A相电流小于所述B相电流,所述起动控制模块则判断所述室外电机的转 子处于正向旋转状态。
[0020] 并且,所述起动控制模块还根据公式
获取所述室外电机的转子的旋转 转速。
[0021] 在本发明的实施例中,当判断所述室外电机的转子处于静止状态时,所述室外风 机的起动初始工况为静止工况;当判断所述室外电机的转子处于正向旋转状态时,所述室 外风机的起动初始工况为风动正向旋转工况;当判断所述室外电机的转子处于反向旋转状 态时,所述室外风机的起动初始工况为风动反向旋转工况。
【附图说明】
[0022] 图1为采用Sensorless F0C控制策略的永磁同步电机起动控制流程图;
[0023] 图2为根据本发明一个实施例的三相永磁同步电机驱动器的拓扑结构图;
[0024]图3为根据本发明一个实施例的A相桥臂自举充电电路示意图;
[0025]图4为根据本发明一个实施例的自举电容充电过程中上下桥臂开关管控制信号 示意图;
[0026]图5为根据本发明一个实施例的自举电容充电控制流程图;
[0027]图6为根据本发明一个实施例的自举电容充电过程中检测室外风机旋转工况的 示意图;
[0028] 图7为根据本发明实施例的空调器中室外风机的起动控制方法的流程图;
[0029]图8为根据本发明一个实施例的室外电机旋转时响应的等效电路示意图;
[0030]图9为根据本发明一个实施例的判断室外电机的转子旋转方向和旋转转速的示 意图;以及
[0031]图10为根据本发明另一个实施例的判断室外电机的转子旋转方向和旋转转速的 示意图。
【具体实施方式】
[0032] 下面详细描述本发明的实施例,所述实施例的示例在附图中示出,其中自始至终 相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附 图描述的实施例是示例性的,旨在用于解释本发明,而不能理解为对本发明的限制。
[0033] 下面就参照附图来描述根据本发明实施例提出的空调器中室外风机的起动控制 方法和空调器中室外风机的起动控制装置。其中,空调器中的室外风机包括室外电机和电 机驱动器,并且室外电机可以为永磁同步电机。
[0034] 首先,本申请的发明人经过对空调器中室外风机的起动进行不断试验和研究发 现:
[0035] 对于采用Sensorless F0C控制策略的永磁同步电机起动控制而言,从图1可知, 无论是按照何种工况(风动正向旋转工况、静止工况、风动反向旋转工况)来起动电机,均 需要在执行"对电机进行定位控制"、"以准矢量控制方式控制电机加速转动"及"以矢量控 制方式控制电机进入常规运行状态"等步骤之前完成对电机驱动器中的自举电容充电。
[0036] 其中,三相永磁同步电机驱动器的拓扑结构如图2所示,图2中6个开关管和6个 续流二极管通常都被集成在IPM(IntelligentPowerModule,智能功率模块)中。为了简 化设计,在应用到空调器的室外风机时,IPM内部的驱动电路通常采用单一电源控制方案, 而在使用单一电源供电方案时,需要保证控制电源能够可靠地为上桥臂开关管提供正确的 门极偏置电压,且直流母线上的高电压不会窜到控制电源电路而烧毁元器件。在本发明的 一个实施例中,采用自举电路是实现上述单一电源供电方案的方法之一,其中,A相桥臂自 举充电电路如图3所示。
[0037] 如图3所示,自举电路包括自举电阻RBS、自举二极管DBS及自举电容CBS,当下桥臂 开关管Kd导通时,使充电电源V通过自举电阻RBS、自举二极管DBS给自举电容CBS充电,充 电回路如图3中虚线回路所示,在充电过程中为了减轻充电电源V。。的压力,下桥臂开关管 Kd的导通并非是连续的,而是按照一定的或者可变的占空比导通,且上桥臂开关管Ku是全 程截止的,具体如图4所示。需要说明的是,自举电容充电过程中,下桥臂开关管控制信号 的占空比
是可自动调节的,调节过程具体如图5所示。若占空比过小,则充 电时间会相应变长;若占空比过大,则存在电机退磁的风险。当上桥臂开关管Ku导通时,自 举二极管DBS反向截止,进而将直流母线电压与充电电源V。。相互隔离,防止直流母线电压窜 进控制电源电路而烧毁元器件。
[0038] 因此,可以合并图1中虚线框内的两个步骤,这样可实现对室外风机的起动初始 工况精确判断,具体如图6所示。
[0039] 综上,如图7所示,本发明实施例的空调器中室外风机的起动控制方法包括以下 步骤:
[0040]S1,在接收到起动指令后,通过充电电源对电机驱动器中的自举电容进行充电。
[0041]S2,在自举电容充电的过程中,检测室外电机的三相电流。
[0042]S3,根据室外电机的三相电流判断室外电机的转子状态以获取室外风机的起动初 始工况。
[0043]S4,根据室外风机的起动初始工况对室外风机进行起动控制。
[0044] 也就是说,电机驱动器在进行自举电容充电的过程中,室外电机的三相绕组存在 同时短路的状态,检测此时相绕组中是否有电流流过,若没有电流(或电流很小例如小于 预设电流阈值),则判定室外电机处于静止状态;若有电流流过即至少有两相电流大于或 等于预设电流阈值,则根据至少两相电流的先后顺序判定室外电机转子的旋转方向,并根 据两相电流的过零点或等值点判定室外电机转子的旋转转速。
[0045]即言,在步骤S3中,根据室外电机的三相电流判断室外电机的转子状态,具体包 括:当室外电机的三相电流均小于预设电流阈值时,判断室外电机的转子处于静止状态; 当室外电机的三相电流中至少两相电流大于或等于预设电流阈值时,根据至少两相电流的 过零点或等值点判断室外电机的转子的旋转方向和旋转转速。
[0046] 具体而言,若电机驱动器A、B、C三相自举电路同时充电(亦即A、B、C三相下桥臂 驱动信号同时有效),对于永磁同步电机而言,其三相绕组是短路的,因此,如果电机此时正 在旋转,绕组中会流过短路电流。此时电机的响应,可看成是一阶RL电路的零状态响应,其 等效短路如图8所示。
[0047] 图8中,us(t)为由反电势等效而成的电压源,且有us(t) =Umcos(〇t+i]〇,比为 反电势峰值,《为转子旋转转速,丨为初始角度。从而可求得短路时绕组流过的短路电流 为:
[0050] 由上式可知,当电机绕组短路瞬间,绕组内流过稳态电流(电流等式前半部分)和 暂态电流(电流等式后半部分),随着时间的推移,暂态电流逐渐减小,绕组内只流过稳态 电流。
[0051]因此,可根据室外电机的两相短路电流来确定室外电机的转子旋转方向和旋转转 速。
[0052] 根据本发明的一个实施例,如图9所示,每一个室外电机的电周期中,A相绕组短 路电流与B相绕组短路电流均有两个过零点,分别是心為為和B2,它们彼此之间的区别和 联系是,4和Bi均是电流在递增过程中产生的过零点,AjPB2均是电流在递减过程中产生 的过零点。可以根据过零点产生的时刻大小来判定室外电机的转子旋转方向,即,当tA1〈tB1 或tA2〈tB;^,可判定电机风动正向旋转,反之,当tA1>tB1或tA2>tB2时,可判定电机风动反向 旋转。并且可以按照
来计算转速 的大小。
[0053] 也就是说,在室外电机的每一个电周期内,获取至少两相电流中A相电流的上升 过零点4和下降过零点A2,并获取至少两相电流中B相电流的上升过零点队和下降过零点 B2,其中,当上升过零点Ai对应的时刻tA1小于上升过零点Bi对应的时刻tB1或者下降过零 点A2对应的时刻tA2小于下降过零点B2对应的时刻tB2时,判断室外电机的转子处于正向旋 转状态;当上升过零点4对应的时刻tA1大于上升过零点Bi对应的时刻tB1或者下降过零 点A2对应的时刻tA2大于下降过零点B2对应的时刻tB2时,判断室外电机的转子处于反向旋 转状态。并且,还根据公式
获取室 外电机的转子的旋转转速。
[0054] 同样地,根据本发明的另一个实施例,如图10所示,每一个室外电机的电周期中, A相绕组短路电流与B相绕组短路电流共有两个等值点,分别是正
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