永磁同步电机低频转矩补偿过渡控制方法
【专利摘要】本发明涉及空调控制技术。本发明针对转矩自动补偿前后所带来的转矩突变，提供永磁同步电机低频转矩补偿过渡控制方法，首先系统计算给定频率f0和永磁同步电机运转的实际频率f之差，计为频率波动Δf，然后确定永磁同步电机转子的相位角度θ，再然后，当系统退出转矩补偿时，基于频率波动Δf及永磁同步电机转子的相位角度θ，确定渐变转矩补偿量Δτ1，最后基于渐变转矩补偿量Δτ1确定永磁同步电机渐变的电流指令。本发明通过将转矩补偿量Δτ1逐渐减小后加给转矩，使得在退出转矩补偿之后，转矩逐渐平滑过渡，从而使控制电流平滑过渡，消除了转矩补偿过渡过程噪音。适用于永磁同步电机低频转矩补偿过渡控制技术。
【专利说明】永磁同步电机低频转矩补偿过渡控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及空调控制技术，特别涉及永磁同步电机低频转矩补偿过渡控制方法。【背景技术】
[0002]电动机是一种旋转式电动机器，它将电能转变为机械能，主要包括一个用以产生磁场的电磁铁绕组或分布的定子绕组和一个旋转电枢或转子。在定子绕组旋转磁场的作用下，其在电枢鼠笼式铝框中有电流通过并受磁场的作用而使其转动。
[0003]其中，在永磁同步单转子直流电机(特别是单转子空调压缩机)的转子的运行的一个周期中，由于压缩机气缸内压力的变化，故而导致转子的重心发生偏移，从而使转子运行时遇到的负载转矩阻力随着转子的位置变化而变化。
[0004]由于在现有技术中，转子运行时遇到的负载转矩阻力随着转子的位置变化而变化，故而导致现有技术中存在着转子旋转速度出现波动的技术问题，尤其是在低频(比如:小于30HZ)时，波动会很剧烈，进而导致电动机存在着严重的振动噪声。
[0005]为解决这一问题，本人另一发明申请《一种转矩自动补偿方法及转矩自动补偿系统》(申请号为201310192638.5)中，对低频压缩机运行频率低于时(比如30HZ)，进行转矩的自动补偿，当压缩机运行频率高于后，取消补偿，试验发现，补偿前后，压缩机的控制转矩t_G有突变,补偿时为τ_6=τ+Δ τ，取消补偿后，控制转矩t_G=t，造成压缩机运行的电流不平滑，瞬间增加了噪音，严重时，会出现控制失控，造成报故障停机等问题。
【发明内容】
[0006]本发明所要解决的技术问题，就是针对现有技术中，由于转矩自动补偿前后所带来的转矩突变，使得压缩机运行的电流不平滑，瞬间增加了噪音，严重时，会出现控制失控，造成故障停机等问题的缺点，提供永磁同步电机低频转矩补偿过渡控制方法，通过在退出转矩自动补偿时，将转矩补偿量Δ τ渐变,使转矩t_G从τ_6=τ+Δ τ逐渐平滑过渡,慢慢切换到τ_6=τ，从而使控制电流平滑过渡，消除了转矩补偿过渡过程噪音。
[0007]本发明解决所述技术问题，采用的技术方案是，永磁同步电机低频转矩补偿过渡控制方法，包括以下步骤:
[0008]步骤一、系统计算永磁同步电机给定频率&和永磁同步电机运转的实际频率f之差，计为频率波动Af ;
[0009]步骤二、系统确定永磁同步电机转子的相位角度Θ ；
[0010]步骤三、系统退出转矩补偿时，基于所述频率波动及永磁同步电机转子的相位角度Θ，确定永磁同步电机转子的渐变转矩补偿量△ τ i ;
[0011]步骤四、系统 基于永磁同步电机转子的渐变转矩补偿量△ T1确定永磁同步电机渐变的d轴电流指令值Id和渐变的q轴电流指令值I,。
[0012]具体的，所述步骤三中，退出转矩补偿时，系统根据频率波动Af及永磁同步电机转子的相位角度Θ，确定永磁同步电机频率波动渐变的基波余弦分量幅值与频率波动渐变的基波正弦分量幅值bu并根据频率波动渐变的基波余弦分量幅值与频率波动渐变的基波正弦分量幅值bi，确定永磁同步电机转子的渐变转矩补偿量△ Ti。
[0013]进一步的,系统强制Δ f=0,进而可知频率波动Af与相位角度Θ的余弦值cos Θ的乘积，计为第一乘积Afcos Θ =0，频率波动Af与相位角度Θ的正弦值sin Θ的乘积,计为第二乘积Δ fsin Θ =0，并对第一乘积AfcosQ进行低通滤波运算,确定频率波动渐变的基波余弦分量幅值B1，对所述第二乘积AfsinG进行低通滤波运算，确定频率波动渐变的基波正弦分量幅值h，从而确定转子的渐变转矩补偿量△ τ1()
[0014]进一步的，系统强制Af=O,基于频率波动Af和相位角度Θ进行第一积分运算后再进行高通滤波运算，进而获得频率波动渐变的基波余弦分量幅值以及频率波动渐变的基波正弦分量幅值h，从而确定转子的渐变转矩补偿量△ τ1()
[0015]再进一步的，系统对频率波动渐变的基波余弦分量幅值&1以及频率波动渐变的基波正弦分量幅值匕，进行积分调节运算，积分运算输出渐变的&1_ τ和bi_ τ，系统基于积分运算输出渐变的τ和bi_ τ，确定转子的渐变转矩补偿量Λ τ i，计算公式如下所述:
[0016]Δ τ τ cos Θ +bj_ τ sin θ
[0017]其中，θ为永磁同步电机转子的相位角度。
[0018]具体的，所述步骤四中，系统将所述渐变的转矩补偿量Λ τ i加到转矩给定值τ，确定新的渐变的转矩指令t_G，所述τ_6=τ+Λ τ i，系统基于新的渐变的转矩指令τ _G，确定所述永磁同步电机渐变的d轴电流指令值Id和渐变的q轴电流指令值I,。
[0019]本发明的有益效果是，通过上述永磁同步电机低频转矩补偿过渡控制方法，能够使得在退出转矩补偿之后，转矩τ _G从τ _G= τ + Δ τ逐渐平滑过渡,慢慢切换到τ _G= τ，从而使控制电流平滑过渡，消除了转矩补偿过渡过程噪音。
【具体实施方式】
[0020]下面结合实施例详细描述本发明的技术方案:
[0021]本发明是针对现有技术中，由于转矩自动补偿前后所带来的转矩突变，使得压缩机运行的电流不平滑，瞬间增加了噪音，严重时，会出现控制失控，造成报故障停机等问题的缺点，提出永磁同步电机低频转矩补偿过渡控制方法，包括:首先，系统计算给定频率fo和永磁同步电机运转的实际频率f之差，计为频率波动Δ f。然后,系统确定永磁同步电机转子的相位角度Θ。其次，系统退出转矩补偿时，基于所述频率波动Af及永磁同步电机转子的相位角度Θ，确定永磁同步电机转子的渐变转矩补偿量△ τ1()最后，系统基于永磁同步电机转子的渐变转矩补偿量△ τ i确定永磁同步电机渐变的d轴电流指令值Id和渐变的q轴电流指令值I,。通过在退出转矩自动补偿时，将转矩补偿量Λ τ渐变，使转矩t_G从τ_6=τ+Δ τ逐渐平滑过渡，慢慢切换到τ _G= τ，从而使控制电流平滑过渡，消除了转矩补偿过渡过程噪音。
[0022]实施例
[0023]本例中，当系统退出转矩补偿时，系统根据给定频率A和电机运转的实际频率f，计算出频率波动AfjP Λ fzfff，并且将频率波动Af与转子相位角度Θ的余弦值cos Θ的乘积AfcosQ作为第一乘积,频率波动Af与转子相位角度Θ的正弦值sin Θ的乘积作AfsinG为第二乘积值，并对第一乘积值Afcos0进行低通滤波运算，确定频率波动的渐变的基波余弦分量幅值ai，对所述第二乘积值AfsinG进行低通滤波运算，确定频率波动的渐变的基波正弦分量幅值bl，本例在具体实施中，将所述低通滤波器离散化如下计算方法:
[0024]Y (n) =Y (η-1) + α (Χ_Υ (η_1) ) = α X+ (1-α ) Y (η_1)
[0025]其中，Y (η)表示本次计算输出值，Y(n-l)表示上次计算输出值，X为本次输入值，也就是前面的第一乘积值Afcos Θ或第二乘积值Afsin θ，α表示O~I内的任意数。
[0026]其中，在所述X为Afcos Θ时，上述传递函数的输出Υ(η)即为所述渐变的基波余弦分量幅值a1;在所述X为AfsinQ时，上述传递函数的输出Y (η)即为所述渐变的基波正弦分量幅值h。
[0027]从公式可见，当输入X为O时，Y (n) =(1-α )Y(n_l)，由于α〈1，输出Y (η)逐渐减小，逐渐向O值靠拢，当输入X不为O时，Υ(η) = αχ+ (1-α )Υ(η_1)，由于α〈1，输出Y (η)逐渐变化，两种情况下输出Y (η)均不会产生突变。
[0028]本例中还给出另一种计算渐变的基波余弦分量幅值和渐变的基波正弦分量幅值、的方法，方法如下所示:
[0029]由于频率波动由于Af为周期函数，故而可以展开为如下傅里叶级数:
[0030]
【权利要求】
1.永磁同步电机低频转矩补偿过渡控制方法，其特征在于，包括以下步骤: 步骤一、系统计算永磁同步电机给定频率&和永磁同步电机运转的实际频率f之差，计为频率波动△ f; 步骤二、系统确定永磁同步电机转子的相位角度Θ ; 步骤三、系统退出转矩补偿时，基于所述频率波动及永磁同步电机转子的相位角度Θ，确定永磁同步电机转子的渐变转矩补偿量△ τ i ; 步骤四、系统基于永磁同步电机转子的渐变转矩补偿量△ ^确定永磁同步电机渐变的d轴电流指令值Id和渐变的q轴电流指令值I,。
2.根据权利要求1所述的永磁同步电机低频转矩补偿过渡控制方法，其特征在于，所述步骤三中，退出转矩补偿时，系统根据频率波动及永磁同步电机转子的相位角度Θ，确定永磁同步电机频率波动渐变的基波余弦分量幅值S1与频率波动渐变的基波正弦分量幅值匕，并根据频率波动渐变的基波余弦分量幅值与频率波动渐变的基波正弦分量幅值匕，确定永磁同步电机转子的渐变转矩补偿量△ τ1()
3.根据权利要求2所述的永磁同步电机低频转矩补偿过渡控制方法，其特征在于，系统强制Af=O,则频率波动Af与相位角度Θ的余弦值cos Θ的第一乘积Afcos Θ =0，频率波动Af与相位角度Θ的正弦值sin Θ的第二乘积Δ fsin Θ =0,并对第一乘积AfcosQ进行低通滤波运算，确定频率波动渐变的基波余弦分量幅值a1;对所述第二乘积△ fsin Θ进行低通滤波运算，确定频率波动渐变的基波正弦分量幅值I3l，从而确定转子的渐变转矩补偿量Δ τ lt)`
4.根据权利要求2所述的永磁同步电机低频转矩补偿过渡控制方法，其特征在于，系统强制Af=0，，基于频率差Af和相位角度Θ进行第一积分运算后再进行高通滤波运算，进而获得频率波动渐变的基波余弦分量幅值％以及频率波动渐变的基波正弦分量幅值b1;从而确定转子的渐变转矩补偿量△ H。
5.根据权利要求2、3或4所述的永磁同步电机低频转矩补偿过渡控制方法，其特征在于，系统对频率波动渐变的基波余弦分量幅值％以及频率波动渐变的基波正弦分量幅值匕，进行积分调节运算，积分运算的输出为渐变的&1_ τ和bi_ τ，系统基于积分运算输出的渐变的τ和bi_ τ，确定转子的渐变转矩补偿量Λ τ i，计算公式如下所述:
Δ τ τ cos Θ +bx_ τ sin θ 其中，θ为永磁同步电机转子的相位角度。
6.根据权利要求1所述的永磁同步电机低频转矩补偿过渡控制方法，其特征在于，所述步骤四中，系统将所述渐变的转矩补偿量△ τ Ja到转矩给定值τ，确定新的渐变的转矩指令τ _G,所述τ _G= τ + Δ τ i,系统基于新的渐变的转矩指令τ _G,确定所述永磁电动机渐变的d轴电流指令值Id和渐变的q轴电流指令值I,。
【文档编号】H02P21/05GK103532462SQ201310423450
【公开日】2014年1月22日 申请日期:2013年9月17日 优先权日:2013年9月17日
【发明者】钟明, 陈跃, 涂小平, 刘启武 申请人:四川长虹电器股份有限公司