專利名稱：一種永磁同步風機超前角控制方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種空調系統(tǒng)中的風機控制方法，具體地說是一種永磁同步風機控制方法。
背景技術：
在空調系統(tǒng)中，為了獲得高效的轉矩特性，需要保證永磁同步風機的磁通恒定，目前，永磁同步風機的控制多是通過恒壓頻比控制實現(xiàn)的，即電壓和頻率比恒定。當永磁同步風機運行到基頻以上時，會受到逆變器電壓限制，而不能按恒壓頻比繼續(xù)升速，這時，需要通過弱磁升速方法來提高轉速或者頻率。超前角控制方法就是一種有效的弱磁升速方法， 它通過調整逆變器輸出電壓，使其驅動時刻超前，使得永磁同步風機的定子磁場和轉子磁場的夾角大于90度，從而產生轉子磁場的弱磁分量，達到提高轉速或者頻率的目的。超前角角度越大，永磁同步風機的定子磁場和轉子磁場的夾角角度也越大，產生的弱磁程度隨之增大，提高轉速或者頻率的效果越好。現(xiàn)有的超前角控制方法大多是通過試驗方法對不同角度的超前角進行測試，找到效果滿意的超前角角度值，然后固定下來。然而，采用固定的超前角角度值是一種折中方法，不能滿足風機整體運行范圍的要求。目前，還有通過轉速線性調整超前角角度，這種方法會在高頻時轉矩急劇減小。因此，研發(fā)一種適應于風機整體運行范圍要求，又不會造成高頻時的轉矩減小的永磁同步風機超前角控制方法，使永磁同步風機轉速范圍得到有效擴展是非常有必要的。

發(fā)明內容
針對現(xiàn)有技術存在的不足，本發(fā)明所要解決的技術問題是，提供一種永磁同步風機超前角控制方法，綜合轉速、電流、轉矩、電機溫升等因素，通過建立永磁同步電機超前角優(yōu)化庫來選擇合理的超前角，適應于風機整體運行范圍要求，又不會造成高頻時的轉矩減小，適用范圍廣，使用效果好。為解決上述技術問題，本發(fā)明所采取的技術方案是，一種永磁同步風機超前角控制方法，包括以下步驟
(1)建立超前角優(yōu)化庫通過反復實驗測試，記錄不同電流、電壓、轉速、轉矩、電機溫升條件下永磁同步電機的超前角變化范圍，積累數(shù)據(jù)形成數(shù)據(jù)庫，建立永磁同步電機的超前角優(yōu)化庫；
(2)檢測電機電壓通過電壓檢測電路檢測電機電壓，電機電壓達到恒壓頻比控制的上限電壓值，則進入超前角優(yōu)化庫，調整超前角數(shù)值；
(3)判斷轉速上升給定轉速是值由上位機或用戶給定，實際轉速值與給定轉速值不符，則進入超前角優(yōu)化庫，控制增大或減小超前角數(shù)值，調整轉速上升或下降達到給定轉速值；
(4)檢測電機電流增大或者減小超前角數(shù)值引起電流波動，超前角的波動使得電機電流超過限定值，則進入超前角優(yōu)化庫，控制增大或減小超前角數(shù)值；
(5)測量電機溫升超前角的弱磁效應會使電機溫升升高，當電機溫升超過上限時，則進入超前角優(yōu)化庫，控制減小超前角數(shù)值；
(6)轉矩計算通過下列公式計算轉矩，當轉矩降落超過下限時，則進入超前角優(yōu)化庫， 減小超前角；
式中，T——轉矩；P——電機功率；V——電機電壓峰值；I——電機電流峰值；θ — 電機電壓與電流相位差；ω—運轉頻率。(7)綜合求值通過步驟(3)至步驟(6)得出的超前角數(shù)值，綜合求和確定超前角數(shù)值。上述的永磁同步風機超前角控制方法，其超前角優(yōu)化庫固化在單片機里進行分析控制，配合PWM驅動電路進行調節(jié)反饋。上述的永磁同步風機超前角控制方法，其電機溫升由溫度傳感器測量，轉矩計算公式中的運轉頻率由位置傳感器測量。本發(fā)明的一種永磁同步風機超前角控制方法，綜合分析電壓、轉速、電流、電機溫升、轉矩等影響因素，預先建立永磁同步電機超前角優(yōu)化庫，然后在實際運行過程中，逐步針對電壓、轉速、電流、電機溫升、轉矩等因素的變化，來合理的調整超前角數(shù)值，從而更加符合風機整體運行的要求，同時有效避免高頻時轉矩減小現(xiàn)象的出現(xiàn)，適用范圍廣，使用效果好。


圖1是本發(fā)明的超前角控制系統(tǒng)組成示意圖； 圖2是本發(fā)明的控制流程圖。
具體實施例方式實施例1
本實施例的一種永磁同步風機超前角控制方法，包括以下步驟
(1)建立超前角優(yōu)化庫通過反復實驗測試，記錄不同電流、電壓、轉速、轉矩、電機溫升條件下永磁同步電機的超前角變化范圍，積累數(shù)據(jù)形成數(shù)據(jù)庫，建立永磁同步電機的超前角優(yōu)化庫；超前角優(yōu)化庫固化在單片機里進行分析控制，配合PWM驅動電路進行調節(jié)反饋；
(2)檢測電機電壓通過電壓檢測電路檢測電機電壓，電機電壓已經達到恒壓頻比控制的上限電壓值，立即進入超前角優(yōu)化庫，準備調整超前角數(shù)值；
(3)判斷轉速上升給定轉速為900rpm，實際轉速為800rpm，電機需要升速IOOrpm；進入超前角優(yōu)化庫進行分析，轉速每上升20rpm，超前角增加5度，則分析結果為超前角增加 25度；
(4)檢測電機電流超前角的增加使電流增大，但不能超過電流限定值，尤其是不能大于退磁電流；通過電流傳感器對電機電流進行檢測，由單片機的AD端口采樣得到，此時電流波動較大增加了 1安培，需要減小超前角數(shù)值；進入超前角優(yōu)化庫進行分析，電流波動每增加0. 5安培，超前角減小2度，分析結果為超前角減小4度；
(5)測量電機溫升電機溫升通過溫度傳感器來測量，并通過單片機AD端口得到；當進行超前角控制時，超前角的弱磁效應會使電機溫升升高；經測量電機溫升45度，需要減小超前角，進入超前角優(yōu)化庫進行分析，電機溫升超過40度時，電機每上升1度，超前角減小 1度，分析結果為超前角減小5度；
(6)轉矩計算通過下列公式計算轉矩降落3.9 N. m，進入超前角優(yōu)化庫，減小超前角； 經分析轉矩降低超過3. 6 N.m，轉矩每降低0.3N.m，超前角需要減小1度，分析結果為超前角減小1度；
式中，T——轉矩；P——電機功率；V——電機電壓峰值；I——電機電流峰值；θ — 電機電壓與電流相位差；ω—運轉頻率；
(7)綜合求值通過步驟(3)至步驟(6)得出的超前角數(shù)值(25度-4度-5度-1度)， 綜合求和確定超前角數(shù)值為增加15度。
實施例2
本實施例的一種永磁同步風機超前角控制方法，包括以下步驟
(1)建立超前角優(yōu)化庫通過反復實驗測試，記錄不同電流、電壓、轉速、轉矩、電機溫升條件下永磁同步電機的超前角變化范圍，積累數(shù)據(jù)形成數(shù)據(jù)庫，建立永磁同步電機的超前角優(yōu)化庫；超前角優(yōu)化庫固化在單片機里進行分析控制，配合PWM驅動電路進行調節(jié)反饋；
(2)檢測電機電壓通過電壓檢測電路檢測電機電壓，電機電壓已經達到恒壓頻比控制的上限電壓值，立即進入超前角優(yōu)化庫，準備調整超前角數(shù)值；
(3)判斷轉速上升給定轉速為llOOrpm，實際轉速為920rpm，電機需要升速180rpm；進入超前角優(yōu)化庫進行分析，轉速每上升20rpm，超前角增加5度，則分析結果為超前角增加 45度；
(4)檢測電機電流超前角的增加使電流增大，但不能超過電流限定值，尤其是不能大于退磁電流；通過電流傳感器對電機電流進行檢測，由單片機的AD端口采樣得到，此時電流波動較大增加了 2安培，需要減小超前角數(shù)值；進入超前角優(yōu)化庫進行分析，電流波動每增加0. 5安培，超前角減小2度，分析結果為超前角減小8度；
(5)測量電機溫升電機溫升通過溫度傳感器來測量，并通過單片機AD端口得到；當進行超前角控制時，超前角的弱磁效應會使電機溫升升高；經測量電機溫升48度，需要減小超前角，進入超前角優(yōu)化庫進行分析，電機溫升超過40度時，電機每上升1度，超前角減小 1度，分析結果為超前角減小8度；
(6)轉矩計算通過下列公式經計算轉矩降低4.2 N. m，進入超前角優(yōu)化庫，減小超前角；經分析轉矩降低超過3. 6 ^!11，轉矩每降低0.3^111，超前角需要減小1度，分析結果為超前角減小2度；
權利要求
1. 一種永磁同步風機超前角控制方法，其特征在于，包括以下步驟(1)建立超前角優(yōu)化庫通過反復實驗測試，記錄不同電流、電壓、轉速、轉矩、電機溫升條件下永磁同步電機的超前角變化范圍，積累數(shù)據(jù)形成數(shù)據(jù)庫，建立永磁同步電機的超前角優(yōu)化庫；(2)檢測電機電壓通過電壓檢測電路檢測電機電壓，電機電壓達到恒壓頻比控制的上限電壓值，則進入超前角優(yōu)化庫，調整超前角數(shù)值；(3)判斷轉速上升給定轉速是值由上位機或用戶給定，實際轉速值與給定轉速值不符，則進入超前角優(yōu)化庫，控制增大或減小超前角數(shù)值，調整轉速上升或下降達到給定轉速值；(4)檢測電機電流增大或者減小超前角數(shù)值引起電流波動，超前角的波動使得電機電流超過限定值，則進入超前角優(yōu)化庫，控制增大或減小超前角數(shù)值；(5)測量電機溫升超前角的弱磁效應會使電機溫升升高，當電機溫升超過上限時，則進入超前角優(yōu)化庫，控制減小超前角數(shù)值；(6)轉矩計算通過下列公式計算轉矩，當轉矩降落超過下限時，則進入超前角優(yōu)化庫， 減小超前角；式中，T——轉矩；P——電機功率；V——電機電壓峰值；I——電機電流峰值；θ — 電機電壓與電流相位差；ω—運轉頻率；(7)綜合求值通過步驟(3)至步驟(6)得出的超前角數(shù)值，綜合求和確定超前角數(shù)值。
2.根據(jù)權利要求1所述的永磁同步風機超前角控制方法，其特征在于超前角優(yōu)化庫固化在單片機里進行分析控制，配合PWM驅動電路進行調節(jié)反饋。
3.根據(jù)權利要求1所述的永磁同步風機超前角控制方法，其特征在于電機溫升由溫度傳感器測量，轉矩計算公式中的運轉頻率由位置傳感器測量。
全文摘要
本發(fā)明提供一種永磁同步風機超前角控制方法，包括以下步驟(1)建立超前角優(yōu)化庫；(2)檢測電機電壓；(3)判斷轉速上升；(4)檢測電機電流；(5)測量電機溫升；(6)轉矩計算；(7)綜合求值。本發(fā)明綜合轉速、電流、轉矩、電機溫升等因素，通過建立永磁同步電機超前角優(yōu)化庫來選擇合理的超前角，適應于風機整體運行范圍要求，又不會造成高頻時的轉矩減小，適用范圍廣，使用效果好。
文檔編號F04D27/00GK102345621SQ201110225389
公開日2012年2月8日 申請日期2011年8月8日 優(yōu)先權日2011年8月8日
發(fā)明者張俊喜, 曹銳, 趙曉青, 趙連池 申請人:青島海信日立空調系統(tǒng)有限公司