空調(diào)器、變頻調(diào)速系統(tǒng)及其控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種空調(diào)器、變頻調(diào)速系統(tǒng)及其控制方法，其中，控制方法包括如下步驟：檢測(cè)電機(jī)的三相電流；估計(jì)電機(jī)的轉(zhuǎn)子的位置和速度以獲得轉(zhuǎn)子的估計(jì)角度和估計(jì)速度；根據(jù)輸入的斜坡信號(hào)對(duì)估計(jì)角度進(jìn)行位置校正以獲得給定速度，并對(duì)斜坡信號(hào)進(jìn)行微分計(jì)算，以及將計(jì)算結(jié)果疊加到給定速度以獲得目標(biāo)速度；根據(jù)目標(biāo)速度對(duì)估計(jì)速度進(jìn)行速度校正以獲得交軸目標(biāo)電流；對(duì)三相電流進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換以獲得直軸電流和交軸電流，根據(jù)直軸目標(biāo)電流和交軸目標(biāo)電流Iqref分別對(duì)直軸電流Id和交軸電流Iq進(jìn)行電流校正以獲得直軸電壓Vd和交軸電壓Vq，并根據(jù)直軸電壓Vd和交軸電壓Vq對(duì)電機(jī)進(jìn)行控制。本發(fā)明的控制方法能夠提高調(diào)速性能，改善節(jié)能效果。
【專利說明】空調(diào)器、變頻調(diào)速系統(tǒng)及其控制方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及變頻調(diào)速【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種變頻調(diào)速系統(tǒng)的控制方法以及一種變頻調(diào)速系統(tǒng)和具有該變頻調(diào)速系統(tǒng)的空調(diào)器。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，人們對(duì)能源的重視程度日益提高。變頻調(diào)速技術(shù)具有顯著的節(jié)能效果和優(yōu)良的調(diào)速性能，在空調(diào)、電梯、冶金、機(jī)械、電子、石化、造紙、紡織等行業(yè)都有著廣泛的應(yīng)用。
[0003]目前，傳統(tǒng)變頻調(diào)速系統(tǒng)通常采用光電編碼器作為測(cè)量傳感器，同時(shí)出于成本考慮或工作環(huán)境限制，有些也采用無傳感器的控制方式。但是，有傳感器和無傳感器的控制方式往往需要濾波處理檢測(cè)到的速度以避免差分噪聲的影響，濾波環(huán)節(jié)的加入使得處理出來的速度出現(xiàn)滯后，而這種滯后極大影響著調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速性能和節(jié)能效果。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)中，為了提高變頻調(diào)速設(shè)備的節(jié)能效果，提出了一種基于機(jī)器視覺的節(jié)能控制方案，該方案通過安裝于空調(diào)內(nèi)機(jī)上的攝像頭采集圖像，利用圖像處理算法預(yù)測(cè)室內(nèi)人的位置，并根據(jù)人的位置控制壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速以達(dá)到節(jié)能的效果。還有一種基于變頻調(diào)速器的注塑機(jī)節(jié)能裝置及方法，是利用信號(hào)采集裝置采集注塑機(jī)的工藝參數(shù)和工作狀態(tài)信號(hào)，并通過信號(hào)處理裝置處理采集到的這些信號(hào)，轉(zhuǎn)換成給定頻率值輸出到變頻器以達(dá)到節(jié)能效果。此外，現(xiàn)有技術(shù)中還提出了一種控制水泵的模糊控制方法，通過建立相應(yīng)的模糊控制規(guī)則庫，利用和模糊控制器智能控制水位，使變頻器的輸出頻率隨著水位的變化而變化，從而達(dá)到節(jié)能的效果。
[0005]但是，現(xiàn)有技術(shù)的節(jié)能方案均是在變頻調(diào)速控制系統(tǒng)以外采取措施，以調(diào)節(jié)給定頻率來達(dá)到節(jié)能的效果，并沒有解決或降低控制系統(tǒng)自身能耗，節(jié)能效果不佳。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的旨在至少從一定程度上解決上述的技術(shù)缺陷。
[0007]為此，本發(fā)明的第一個(gè)目的在于提出一種變頻調(diào)速系統(tǒng)的控制方法，能夠提高調(diào)速性能，改善節(jié)能效果。
[0008]本發(fā)明的第二個(gè)目的在于提出變頻調(diào)速系統(tǒng)。本發(fā)明的第三個(gè)目的在于提出一種具有該變頻調(diào)速系統(tǒng)的空調(diào)器。
[0009]為達(dá)到上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種變頻調(diào)速系統(tǒng)的控制方法，包括以下步驟:檢測(cè)電機(jī)的三相電流匕、II10 ；估計(jì)所述電機(jī)的轉(zhuǎn)子的位置和速度以獲得轉(zhuǎn)子的估計(jì)角度和轉(zhuǎn)子的估計(jì)速度；根據(jù)輸入的斜坡信號(hào)對(duì)所述轉(zhuǎn)子的估計(jì)角度進(jìn)行位置校正以獲得給定速度，并對(duì)所述斜坡信號(hào)進(jìn)行微分計(jì)算，以及將計(jì)算結(jié)果疊加到所述給定速度以獲得目標(biāo)速度；根據(jù)所述目標(biāo)速度對(duì)所述轉(zhuǎn)子的估計(jì)速度進(jìn)行速度校正以獲得交軸目標(biāo)電流I狀一？；對(duì)所述三相電流匕、II 10進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換以獲得直軸電流1(1和交軸電流1(1，根據(jù)直軸目標(biāo)電流1辦6？和所述交軸目標(biāo)電流1@社分別對(duì)所述直軸電流1(1和交軸電流1(1進(jìn)行電流校正以獲得直軸電壓％和交軸電壓VI并根據(jù)所述直軸電壓和交軸電壓%對(duì)所述電機(jī)進(jìn)行控制。
[0010]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的變頻調(diào)速系統(tǒng)的控制方法，通過輸入的斜坡信號(hào)對(duì)轉(zhuǎn)子的估計(jì)角度進(jìn)行位置校正，并對(duì)斜坡信號(hào)進(jìn)行微分計(jì)算，以及將位置校正的結(jié)果和微分計(jì)算的結(jié)果進(jìn)行疊加以作為系統(tǒng)的目標(biāo)速度，根據(jù)該目標(biāo)速度對(duì)電機(jī)進(jìn)行控制，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)經(jīng)過濾波處理后速度的滯后進(jìn)行補(bǔ)償，這種控制方法減小了系統(tǒng)速度的滯后與速度的噪聲，提高了系統(tǒng)的調(diào)速性能，并且無需增加硬件成本，有效改善變頻調(diào)速系統(tǒng)的節(jié)能效果。此外，該控制方法簡(jiǎn)單可靠，無需復(fù)雜的計(jì)算。
[0011〕 在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，在所述步驟35中，根據(jù)所述直軸電壓7(1和交軸電壓VI對(duì)所述電機(jī)進(jìn)行控制具體包括:根據(jù)所述轉(zhuǎn)子的估計(jì)角度對(duì)所述直軸電壓％和交軸電壓進(jìn)行逆坐標(biāo)轉(zhuǎn)換以獲得兩相電壓；對(duì)所述兩相電壓^^匕、進(jìn)行逆坐標(biāo)轉(zhuǎn)換以獲得三相電壓VI %、V。；根據(jù)所述三相電壓VI %、V。對(duì)所述電機(jī)進(jìn)行控制以調(diào)整所述電機(jī)的速度。
[0012]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，在所述步驟35中，對(duì)所述三相電流匕、II10進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換以獲得直軸電流1(1和交軸電流1(1具體包括:對(duì)所述三相電流匕、1以I。進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換以獲得兩相電流1^111)1121、11361:8 ；根據(jù)所述轉(zhuǎn)子的估計(jì)角度對(duì)所述兩相電流1^111)118、11361:?進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換以獲得所述直軸電流1(1和交軸電流1(1。
[0013]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述步驟32具體包括:根據(jù)所述兩相電壓^^匕、乂1361:21和所述兩相電流1^111)1121、估計(jì)所述電機(jī)的轉(zhuǎn)子的位置和速度以獲得所述轉(zhuǎn)子的估計(jì)角度和所述轉(zhuǎn)子的估計(jì)速度。
[0014]為達(dá)到上述目的，根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種變頻調(diào)速系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括:電流檢測(cè)模塊，用于檢測(cè)電機(jī)的三相電流匕、II10 ；位置估計(jì)器，用于估計(jì)所述電機(jī)的轉(zhuǎn)子的位置和速度以獲得轉(zhuǎn)子的估計(jì)角度和轉(zhuǎn)子的估計(jì)速度；位置校正模塊，用于根據(jù)輸入的斜坡信號(hào)對(duì)所述轉(zhuǎn)子的估計(jì)角度進(jìn)行位置校正以獲得給定速度；位置前饋模塊，用于對(duì)所述斜坡信號(hào)進(jìn)行微分計(jì)算，并將計(jì)算結(jié)果疊加到所述給定速度以獲得目標(biāo)速度；速度校正模塊，用于根據(jù)所述目標(biāo)速度對(duì)所述轉(zhuǎn)子的估計(jì)速度進(jìn)行速度校正以獲得交軸目標(biāo)電流1取社；坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模塊和電流校正模塊，所述坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模塊用于對(duì)所述三相電流匕、II10進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換以獲得直軸電流1(1和交軸電流1(1，所述電流校正模塊根據(jù)直軸目標(biāo)電流1(11*6？和所述交軸目標(biāo)電流1(11*6？分別對(duì)所述直軸電流1(1和交軸電流1(1進(jìn)行電流校正以獲得直軸電壓％和交軸電壓VI并且所述坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模塊還用于對(duì)所述直軸電壓7(1和交軸電壓％進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換以獲得控制所述電機(jī)的三相電壓VI %、I
[0015]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例提出的變頻調(diào)速系統(tǒng)，僅在現(xiàn)有系統(tǒng)的輸入端加入位置校正模塊和位置前饋模塊，在沒有增加硬件成本的前提下補(bǔ)償了測(cè)量速度的滯后，減小了測(cè)量速度的噪聲，并且實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，無需復(fù)雜計(jì)算，調(diào)速效果好，能耗低。
[0016]進(jìn)一步地，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模塊包括:逆坐標(biāo)轉(zhuǎn)換單元，用于根據(jù)所述轉(zhuǎn)子的估計(jì)角度對(duì)所述直軸電壓乂61和交軸電壓VI進(jìn)行逆坐標(biāo)轉(zhuǎn)換以獲得兩相電壓^11)1121、7)361:21 ；逆坐標(biāo)轉(zhuǎn)換單元,用于對(duì)所述兩相電壓^11)118、^1361:8進(jìn)行逆01511^6坐標(biāo)轉(zhuǎn)換以獲得所述三相電壓％、^^3、V。。
[0017]并且，所述坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模塊還包括:。1犯^6坐標(biāo)轉(zhuǎn)換單元，用于對(duì)所述三相電流13、113、1。進(jìn)行01211^6坐標(biāo)轉(zhuǎn)換以獲得兩相電流坐標(biāo)轉(zhuǎn)換單元，用于根據(jù)所述轉(zhuǎn)子的估計(jì)角度對(duì)所述兩相電流101)1^、1136^進(jìn)行？坐標(biāo)轉(zhuǎn)換以獲得所述直軸電流1(1和交軸電流1(1。
[0018]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述位置估計(jì)器用于根據(jù)所述兩相電壓％1汕1 仏和所述兩相電流仏估計(jì)所述電機(jī)的轉(zhuǎn)子的位置和速度以獲得所述轉(zhuǎn)子的估計(jì)角度和所述轉(zhuǎn)子的估計(jì)速度。
[0019]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述電流校正模塊包括:(1軸電流校正單元，用于根據(jù)所述交軸目標(biāo)電流1取6？對(duì)所述交軸電流1(1進(jìn)行電流校正以獲得所述交軸電壓7(1 3軸電流校正單元，用于根據(jù)所述直軸目標(biāo)電流“I'社對(duì)所述直軸電流1(1進(jìn)行電流校正以獲得所述直軸電壓
[0020]根據(jù)本發(fā)明的再一個(gè)方面，還提供了一種空調(diào)器，該空調(diào)器包括上述的變頻調(diào)速系統(tǒng)。
[0021]本發(fā)明附加的方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實(shí)踐了解到。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]本發(fā)明上述的和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從下面結(jié)合附圖對(duì)實(shí)施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中:
[0023]圖1為現(xiàn)有的變頻調(diào)速系統(tǒng)的原理結(jié)構(gòu)不意圖；
[0024]圖2為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的變頻調(diào)速系統(tǒng)的原理結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖3為圖1和圖2中的兩種變頻調(diào)速系統(tǒng)的速度曲線仿真示意圖；
[0026]圖4為圖1和圖2中的兩種變頻調(diào)速系統(tǒng)的八相電流比較曲線圖；以及
[0027]圖5為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的變頻調(diào)速系統(tǒng)的控制方法的流程圖。
[0028]附圖標(biāo)記:
[0029]電流檢測(cè)模塊10、位置估計(jì)器20、位置校正模塊30、位置前饋模塊40、速度校正模塊50、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模塊60和電流校正模塊70，電機(jī)80⑷軸電流校正單元701和(1軸電流校正單元702，逆坐標(biāo)轉(zhuǎn)換單元601、逆坐標(biāo)轉(zhuǎn)換單元602、。1^11^6坐標(biāo)轉(zhuǎn)換單元603和即4坐標(biāo)轉(zhuǎn)換單兀604。

【具體實(shí)施方式】
[0030]下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能解釋為對(duì)本發(fā)明的限制。
[0031]下文的公開提供了許多不同的實(shí)施例或例子用來實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的不同結(jié)構(gòu)。為了簡(jiǎn)化本發(fā)明的公開，下文中對(duì)特定例子的部件和設(shè)置進(jìn)行描述。當(dāng)然，它們僅僅為示例，并且目的不在于限制本發(fā)明。此外，本發(fā)明可以在不同例子中重復(fù)參考數(shù)字和/或字母。這種重復(fù)是為了簡(jiǎn)化和清楚的目的，其本身不指示所討論各種實(shí)施例和/或設(shè)置之間的關(guān)系。此夕卜，本發(fā)明提供了的各種特定的工藝和材料的例子，但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以意識(shí)到其他工藝的可應(yīng)用于性和/或其他材料的使用。另外，以下描述的第一特征在第二特征之“上”的結(jié)構(gòu)可以包括第一和第二特征形成為直接接觸的實(shí)施例，也可以包括另外的特征形成在第一和第二特征之間的實(shí)施例，這樣第一和第二特征可能不是直接接觸。
[0032]在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，除非另有規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是機(jī)械連接或電連接，也可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通，可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語的具體含義。
[0033]參照下面的描述和附圖，將清楚本發(fā)明的實(shí)施例的這些和其他方面。在這些描述和附圖中，具體公開了本發(fā)明的實(shí)施例中的一些特定實(shí)施方式，來表示實(shí)施本發(fā)明的實(shí)施例的原理的一些方式，但是應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明的實(shí)施例的范圍不受此限制。相反，本發(fā)明的實(shí)施例包括落入所附加權(quán)利要求書的精神和內(nèi)涵范圍內(nèi)的所有變化、修改和等同物。
[0034]在描述本發(fā)明實(shí)施例提出的變頻調(diào)速系統(tǒng)及其控制方法之前，先來描述一下現(xiàn)有的變頻調(diào)速系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。
[0035]如圖1所示，現(xiàn)有的變頻調(diào)速系統(tǒng)包括速度校正環(huán)節(jié)、(1軸電流校正環(huán)節(jié)、^軸電流校正環(huán)節(jié)、2x728環(huán)節(jié)、28/38環(huán)節(jié)、38/28環(huán)節(jié)、28/21環(huán)節(jié)、位置估計(jì)器。然而，現(xiàn)有的變頻調(diào)速系統(tǒng)還需要濾波處理檢測(cè)到的速度以避免差分噪聲的影響，濾波環(huán)節(jié)的加入使得處理出來的速度出現(xiàn)滯后，而這種滯后極大影響著調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速性能和節(jié)能效果。
[0036]發(fā)明人經(jīng)過多年的研究和不斷地實(shí)驗(yàn)，從調(diào)速系統(tǒng)本身出發(fā)，通過改變現(xiàn)有的變頻調(diào)速系統(tǒng)的拓?fù)?，即在現(xiàn)有的變頻調(diào)速系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，通過加入位置校正模塊和位置前饋模塊，將給定速度換成斜坡信號(hào)作為位置校正模塊和位置前饋模塊的輸入，實(shí)現(xiàn)前饋位置誤差補(bǔ)償，通過位置誤差量補(bǔ)償測(cè)量速度產(chǎn)生的滯后與噪聲，以達(dá)到提高調(diào)速性能、減小能耗的目的。
[0037]下面參照附圖來描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例提出的變頻調(diào)速系統(tǒng)的控制方法以及變頻調(diào)速系統(tǒng)。
[0038]圖2為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的變頻調(diào)速系統(tǒng)的原理結(jié)構(gòu)示意圖。參見圖2所示，本發(fā)明實(shí)施例的變頻調(diào)速系統(tǒng)包括電流檢測(cè)模塊10、位置估計(jì)器20、位置校正模塊30、位置前饋模塊40、速度校正模塊50、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模塊60和電流校正模塊70。
[0039]其中，電流檢測(cè)模塊10用于檢測(cè)電機(jī)80的三相電流即當(dāng)電機(jī)80工作時(shí)，利用電流檢測(cè)模塊10檢測(cè)電機(jī)80的三相工作電流匕、II化。
[0040]位置估計(jì)器20用于估計(jì)電機(jī)80的轉(zhuǎn)子的位置和速度以獲得轉(zhuǎn)子的估計(jì)角度和轉(zhuǎn)子的估計(jì)速度，從而完成轉(zhuǎn)子的位置和速度的測(cè)量。
[0041]位置校正模塊30用于根據(jù)輸入的斜坡信號(hào)對(duì)轉(zhuǎn)子的估計(jì)角度進(jìn)行位置校正以獲得給定速度，具體為對(duì)輸入的斜坡信號(hào)(給定位置)和轉(zhuǎn)子的估計(jì)角度之間的偏差進(jìn)行位置校正以獲得給定速度。
[0042]位置前饋模塊40用于對(duì)斜坡信號(hào)進(jìn)行微分計(jì)算，并將計(jì)算結(jié)果疊加到給定速度以獲得目標(biāo)速度，即對(duì)斜坡信號(hào)進(jìn)行微分計(jì)算的結(jié)果也就是速度前饋疊加到給定速度以獲得目標(biāo)速度。
[0043]也就是說，在本發(fā)明的實(shí)施例中，位置校正模塊30用于校正給定位置與測(cè)量位置的偏差，位置前饋模塊40用于對(duì)給定位置求取微分，并將微分結(jié)果疊加到給定速度。由于位置測(cè)量滯后和噪聲遠(yuǎn)小于測(cè)量速度造成的滯后和噪聲，因此，本發(fā)明的變頻調(diào)速系統(tǒng)能取得更好的調(diào)速效果。
[0044]速度校正模塊50用于根據(jù)目標(biāo)速度對(duì)轉(zhuǎn)子的估計(jì)速度進(jìn)行速度校正以獲得交軸目標(biāo)電流1取6？，即對(duì)目標(biāo)速度和轉(zhuǎn)子的估計(jì)速度之間的偏差進(jìn)行速度校正以獲得交軸目標(biāo)電流1狀6？。
[0045]坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模塊60用于對(duì)三相電流匕、1以10進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換以獲得直軸電流1(1和交軸電流1(1，電流校正模塊70根據(jù)直軸目標(biāo)電流1辦6？和交軸目標(biāo)電流1狀6？分別對(duì)所述直軸電流1(1和交軸電流1(1進(jìn)行電流校正以獲得直軸電壓％和交軸電壓VI并且坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模塊60還用于對(duì)所述直軸電壓7(1和交軸電壓VI進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換以獲得控制所述電機(jī)的三相電壓％、
[0046]其中，如圖2所示，電流校正模塊70包括軸電流校正單元701和(1軸電流校正單元702。(1軸電流校正單元701用于根據(jù)所述交軸目標(biāo)電流1(11*6？對(duì)所述交軸電流1(1進(jìn)行電流校正以獲得所述交軸電壓％，即對(duì)交軸目標(biāo)電流1狀社和交軸電流匕之間的偏差進(jìn)行電流校正以獲得交軸電壓(1軸電流校正單元702用于根據(jù)所述直軸目標(biāo)電流1(11'社對(duì)所述直軸電流1(1進(jìn)行電流校正以獲得所述直軸電壓燦即對(duì)直軸目標(biāo)電流1辦6？和直軸電流1(1之間的偏差進(jìn)行電流校正以獲得所述直軸電壓乂己。
[0047]具體地，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，如圖2所示，坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模塊60包括逆坐標(biāo)轉(zhuǎn)換單元601、逆坐標(biāo)轉(zhuǎn)換單元602、。1511^6坐標(biāo)轉(zhuǎn)換單元603和坐標(biāo)轉(zhuǎn)換單元604。
[0048]其中，逆坐標(biāo)轉(zhuǎn)換單元601用于根據(jù)所述轉(zhuǎn)子的估計(jì)角度對(duì)所述直軸電壓乂己和交軸電壓％進(jìn)行逆坐標(biāo)轉(zhuǎn)換即2^728坐標(biāo)轉(zhuǎn)換以獲得兩相電壓1)361:21，逆0181-1^6坐標(biāo)轉(zhuǎn)換單元602用于對(duì)所述兩相電壓^11)1151、71361:8進(jìn)行逆01511^6坐標(biāo)轉(zhuǎn)換即28/38坐標(biāo)轉(zhuǎn)換以獲得所述三相電壓VI譏、V。。01^6坐標(biāo)轉(zhuǎn)換單元603用于對(duì)所述三相電流進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換即38/28坐標(biāo)轉(zhuǎn)換以獲得兩相電流
坐標(biāo)轉(zhuǎn)換單元604用于根據(jù)所述轉(zhuǎn)子的估計(jì)角度對(duì)所述兩相電流12111)11111361:21進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換即28/2:1^坐標(biāo)轉(zhuǎn)換以獲得所述直軸電流1(1和交軸電流1(1。
[0049]進(jìn)一步地說，位置估計(jì)器20用于根據(jù)所述兩相電壓71361:21和所述兩相電流101)1^、&估計(jì)所述電機(jī)的轉(zhuǎn)子的位置和速度以獲得所述轉(zhuǎn)子的估計(jì)角度和所述轉(zhuǎn)子的估計(jì)速度。
[0050]因此說，本發(fā)明的變頻調(diào)速系統(tǒng)是在現(xiàn)有的變頻調(diào)速系統(tǒng)的給定輸入端加入位置校正模塊30和位置前饋模塊40，進(jìn)行前饋位置誤差補(bǔ)償。與現(xiàn)有的變頻調(diào)速系統(tǒng)相比，僅僅是改變了調(diào)速系統(tǒng)的拓?fù)?，并沒有增加硬件成本，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單。
[0051]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例提出的變頻調(diào)速系統(tǒng)，僅在現(xiàn)有系統(tǒng)的輸入端加入位置校正模塊和位置前饋模塊，在沒有增加硬件成本的前提下補(bǔ)償了測(cè)量速度的滯后，減小了測(cè)量速度的噪聲，并且實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，無需復(fù)雜計(jì)算，調(diào)速效果好，能耗低。
[0052]在本發(fā)明的一個(gè)具體示例中，針對(duì)上述現(xiàn)有的變頻調(diào)速系統(tǒng)及本發(fā)明實(shí)施例的變頻調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn)，其中電機(jī)為1？13紙11^61*101 ？61'腦116111: 1呢1161: 87110^011011810七01'，內(nèi)埋式永磁同步電機(jī)),基于擴(kuò)展反電勢(shì)位置估計(jì)器作為位置估計(jì)器，負(fù)載為恒定負(fù)載，速度給定為10取，0?0.28采用實(shí)際位置、速度反饋，0.28后采用位置估計(jì)器反饋估計(jì)角度和估計(jì)速度。仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖3和圖4所示。
[0053]其中，圖3為圖1和圖2所示的兩種變頻調(diào)速系統(tǒng)的速度比較曲線圖，速度比較曲線圖中曲線2為加入位置校正環(huán)節(jié)和位置前置環(huán)節(jié)的本發(fā)明的變頻調(diào)速系統(tǒng)的測(cè)量速度仿真曲線；速度比較曲線圖中曲線1為現(xiàn)有的變頻調(diào)速系統(tǒng)的測(cè)量速度仿真曲線。比較兩個(gè)曲線可以發(fā)現(xiàn)，在同樣的實(shí)驗(yàn)條件下，本發(fā)明的變頻調(diào)速系統(tǒng)輸出速度曲線的平穩(wěn)性明顯優(yōu)于現(xiàn)有的變頻調(diào)速系統(tǒng)。
[0054]圖4為圖1和圖2所示的兩種變頻調(diào)速系統(tǒng)的六相電流比較曲線圖，其中，八相電流比較曲線圖中曲線4為加入位置校正環(huán)節(jié)和位置前置環(huán)節(jié)的本發(fā)明的的變頻調(diào)速系統(tǒng)的八相電流測(cè)量仿真曲線么相電流比較曲線圖中曲線3為現(xiàn)有的變頻調(diào)速系統(tǒng)的八相電流測(cè)量仿真曲線。比較兩個(gè)曲線可以發(fā)現(xiàn)，在同樣的實(shí)驗(yàn)條件下，本發(fā)明的變頻調(diào)速系統(tǒng)所消耗的八相相電流遠(yuǎn)小于現(xiàn)有的變頻調(diào)速系統(tǒng)中所消耗的八相相電流，即本發(fā)明的變頻調(diào)速系統(tǒng)與現(xiàn)有的變頻調(diào)速系統(tǒng)相比，以更小的電流損耗使內(nèi)埋式永磁同步電機(jī)獲得同樣的運(yùn)行速度，因此，本發(fā)明的變頻調(diào)速系統(tǒng)較現(xiàn)有的變頻調(diào)速系統(tǒng)具有更優(yōu)越的節(jié)能效果。
[0055]此外，本發(fā)明的實(shí)施例還提出了一種空調(diào)器，該空調(diào)器包括上述實(shí)施例所描述的變頻調(diào)速系統(tǒng)。該空調(diào)器可以在不增加硬件成本的前提下高效、穩(wěn)定、低能耗運(yùn)行。
[0056]圖5為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的變頻調(diào)速系統(tǒng)的控制方法的流程圖。如圖5所示，該變頻調(diào)速系統(tǒng)的控制方法包括以下步驟:
[0057]31，檢測(cè)電機(jī)的三相電流II 16、I。。
[0058]32，估計(jì)電機(jī)的轉(zhuǎn)子的位置和速度以獲得轉(zhuǎn)子的估計(jì)角度和轉(zhuǎn)子的估計(jì)速度。
[0059]33，根據(jù)輸入的斜坡信號(hào)對(duì)轉(zhuǎn)子的估計(jì)角度進(jìn)行位置校正以獲得給定速度，并對(duì)斜坡信號(hào)進(jìn)行微分計(jì)算，以及將計(jì)算結(jié)果疊加到給定速度以獲得目標(biāo)速度。
[0060]34，根據(jù)目標(biāo)速度對(duì)轉(zhuǎn)子的估計(jì)速度進(jìn)行速度校正以獲得交軸目標(biāo)電流1狀社。
[0061]35，對(duì)三相電流匕、1以10進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換以獲得直軸電流1(1和交軸電流1(1，根據(jù)直軸目標(biāo)電流1辦6？和交軸目標(biāo)電流1取6？分別對(duì)直軸電流1(1和交軸電流4進(jìn)行電流校正以獲得直軸電壓％和交軸電壓VI并根據(jù)直軸電壓7(1和交軸電壓VI對(duì)電機(jī)進(jìn)行控制。
[0062]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，如圖2所示，在步驟35中，對(duì)三相電流匕、II I。進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換以獲得直軸電流1(1和交軸電流1(1具體包括以下步驟:
[0063]311，對(duì)三相電流進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換以獲得兩相電流11361:8。
[0064]312，根據(jù)轉(zhuǎn)子的估計(jì)角度對(duì)兩相電流12111)1121、進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換以獲得直軸電流1(1和交軸電流1(1。
[0065]并且，如圖2所示，在步驟35中，根據(jù)直軸電壓7(1和交軸電壓7(1對(duì)電機(jī)進(jìn)行控制具體包括以下步驟:
[0066]321，根據(jù)轉(zhuǎn)子的估計(jì)角度對(duì)直軸電壓和交軸電壓7(1進(jìn)行逆坐標(biāo)轉(zhuǎn)換以獲得兩相電壓^11)1151、71361:80
[0067]322，對(duì)兩相電壓％1？匕、譏6仏進(jìn)行逆坐標(biāo)轉(zhuǎn)換以獲得三相電壓％、譏、V。。
[0068]323，根據(jù)三相電壓1、%、V。對(duì)電機(jī)進(jìn)行控制以調(diào)整電機(jī)的速度。
[0069]本發(fā)明的變頻調(diào)速系統(tǒng)的控制方法通過位置誤差量補(bǔ)償經(jīng)過濾波處理速度產(chǎn)生的滯后與噪聲，從而能夠改善調(diào)速效果，減小能耗，并且實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單。該控制方法不僅適用于有傳感器的變頻調(diào)速系統(tǒng)，也適用于無傳感器的變頻調(diào)速系統(tǒng)。
[0070]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的變頻調(diào)速系統(tǒng)的控制方法，通過輸入的斜坡信號(hào)對(duì)轉(zhuǎn)子的估計(jì)角度進(jìn)行位置校正，并對(duì)斜坡信號(hào)進(jìn)行微分計(jì)算，以及將位置校正的結(jié)果和微分計(jì)算的結(jié)果進(jìn)行疊加以作為系統(tǒng)的目標(biāo)速度，根據(jù)該目標(biāo)速度對(duì)電機(jī)進(jìn)行控制，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)經(jīng)過濾波處理后速度的滯后進(jìn)行補(bǔ)償，這種控制方法減小了系統(tǒng)速度的滯后與速度的噪聲，提高了系統(tǒng)的調(diào)速性能，并且無需增加硬件成本，有效改善變頻調(diào)速系統(tǒng)的節(jié)能效果。此外，該控制方法簡(jiǎn)單可靠，無需復(fù)雜的計(jì)算。
[0071]流程圖中或在此以其他方式描述的任何過程或方法描述可以被理解為，表示包括一個(gè)或更多個(gè)用于實(shí)現(xiàn)特定邏輯功能或過程的步驟的可執(zhí)行指令的代碼的模塊、片段或部分，并且本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式的范圍包括另外的實(shí)現(xiàn)，其中可以不按所示出或討論的順序，包括根據(jù)所涉及的功能按基本同時(shí)的方式或按相反的順序，來執(zhí)行功能，這應(yīng)被本發(fā)明的實(shí)施例所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員所理解。
[0072]在流程圖中表示或在此以其他方式描述的邏輯和/或步驟，例如，可以被認(rèn)為是用于實(shí)現(xiàn)邏輯功能的可執(zhí)行指令的定序列表，可以具體實(shí)現(xiàn)在任何計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)中，以供指令執(zhí)行系統(tǒng)、裝置或設(shè)備(如基于計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)、包括處理器的系統(tǒng)或其他可以從指令執(zhí)行系統(tǒng)、裝置或設(shè)備取指令并執(zhí)行指令的系統(tǒng))使用，或結(jié)合這些指令執(zhí)行系統(tǒng)、裝置或設(shè)備而使用。就本說明書而言，"計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)"可以是任何可以包含、存儲(chǔ)、通信、傳播或傳輸程序以供指令執(zhí)行系統(tǒng)、裝置或設(shè)備或結(jié)合這些指令執(zhí)行系統(tǒng)、裝置或設(shè)備而使用的裝置。計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)的更具體的示例(非窮盡性列表)包括以下:具有一個(gè)或多個(gè)布線的電連接部(電子裝置),便攜式計(jì)算機(jī)盤盒(磁裝置)，隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(狀1),只讀存儲(chǔ)器(如…，可擦除可編輯只讀存儲(chǔ)器或閃速存儲(chǔ)器),光纖裝置，以及便攜式光盤只讀存儲(chǔ)器(⑶如…。另外，計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)甚至可以是可在其上打印所述程序的紙或其他合適的介質(zhì)，因?yàn)榭梢岳缤ㄟ^對(duì)紙或其他介質(zhì)進(jìn)行光學(xué)掃描，接著進(jìn)行編輯、解譯或必要時(shí)以其他合適方式進(jìn)行處理來以電子方式獲得所述程序，然后將其存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器中。
[0073]應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明的各部分可以用硬件、軟件、固件或它們的組合來實(shí)現(xiàn)。在上述實(shí)施方式中，多個(gè)步驟或方法可以用存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中且由合適的指令執(zhí)行系統(tǒng)執(zhí)行的軟件或固件來實(shí)現(xiàn)。例如，如果用硬件來實(shí)現(xiàn)，和在另一實(shí)施方式中一樣，可用本領(lǐng)域公知的下列技術(shù)中的任一項(xiàng)或他們的組合來實(shí)現(xiàn):具有用于對(duì)數(shù)據(jù)信號(hào)實(shí)現(xiàn)邏輯功能的邏輯門電路的離散邏輯電路，具有合適的組合邏輯門電路的專用集成電路，可編程門陣列(口以)，現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(沖以)等。
[0074]本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員可以理解實(shí)現(xiàn)上述實(shí)施例方法攜帶的全部或部分步驟是可以通過程序來指令相關(guān)的硬件完成，所述的程序可以存儲(chǔ)于一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)中，該程序在執(zhí)行時(shí)，包括方法實(shí)施例的步驟之一或其組合。
[0075]此外，在本發(fā)明各個(gè)實(shí)施例中的各功能單元可以集成在一個(gè)處理模塊中，也可以是各個(gè)單元單獨(dú)物理存在，也可以兩個(gè)或兩個(gè)以上單元集成在一個(gè)模塊中。上述集成的模塊既可以采用硬件的形式實(shí)現(xiàn)，也可以采用軟件功能模塊的形式實(shí)現(xiàn)。所述集成的模塊如果以軟件功能模塊的形式實(shí)現(xiàn)并作為獨(dú)立的產(chǎn)品銷售或使用時(shí)，也可以存儲(chǔ)在一個(gè)計(jì)算機(jī)可讀取存儲(chǔ)介質(zhì)中。
[0076]上述提到的存儲(chǔ)介質(zhì)可以是只讀存儲(chǔ)器，磁盤或光盤等。
[0077]在本說明書的描述中，參考術(shù)語“一個(gè)實(shí)施例”、“一些實(shí)施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)包含于本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例或示例中。在本說明書中，對(duì)上述術(shù)語的示意性表述不一定指的是相同的實(shí)施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可以在任何的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中以合適的方式結(jié)合。
[0078]盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以理解在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下可以對(duì)這些實(shí)施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求及其等同限定。
【權(quán)利要求】
1.一種變頻調(diào)速系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，包括如下步驟: S1，檢測(cè)電機(jī)的三相電流la、lb、Ic ； S2，估計(jì)所述電機(jī)的轉(zhuǎn)子的位置和速度以獲得轉(zhuǎn)子的估計(jì)角度和轉(zhuǎn)子的估計(jì)速度； S3，根據(jù)輸入的斜坡信號(hào)對(duì)所述轉(zhuǎn)子的估計(jì)角度進(jìn)行位置校正以獲得給定速度，并對(duì)所述斜坡信號(hào)進(jìn)行微分計(jì)算，以及將計(jì)算結(jié)果疊加到所述給定速度以獲得目標(biāo)速度； S4，根據(jù)所述目標(biāo)速度對(duì)所述轉(zhuǎn)子的估計(jì)速度進(jìn)行速度校正以獲得交軸目標(biāo)電流Iqref ； S5，對(duì)所述三相電流la、lb、Ic進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換以獲得直軸電流Id和交軸電流Iq，根據(jù)直軸目標(biāo)電流Idref和所述交軸目標(biāo)電流Iqref分別對(duì)所述直軸電流Id和交軸電流Iq進(jìn)行電流校正以獲得直軸電壓Vd和交軸電壓Vq，并根據(jù)所述直軸電壓Vd和交軸電壓Vq對(duì)所述電機(jī)進(jìn)行控制。
2.如權(quán)利要求1所述的變頻調(diào)速系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，在所述步驟S5中，根據(jù)所述直軸電壓Vd和交軸電壓Vq對(duì)所述電機(jī)進(jìn)行控制具體包括: 根據(jù)所述轉(zhuǎn)子的估計(jì)角度對(duì)所述直軸電壓Vd和交軸電壓Vq進(jìn)行逆park坐標(biāo)轉(zhuǎn)換以獲得兩相電壓Valpha、Vbeta ； 對(duì)所述兩相電壓Valpha、Vbeta進(jìn)行逆clarke坐標(biāo)轉(zhuǎn)換以獲得三相電壓Va、Vb、Vc ； 根據(jù)所述三相電壓Va、Vb、Vc對(duì)所述電機(jī)進(jìn)行控制以調(diào)整所述電機(jī)的速度。
3.如權(quán)利要求2所述的變頻調(diào)速系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，在所述步驟S5中，對(duì)所述三相電流la、lb、Ic進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換以獲得直軸電流Id和交軸電流Iq具體包括: 對(duì)所述三相電流la、lb、Ic進(jìn)行clarke坐標(biāo)轉(zhuǎn)換以獲得兩相電流Ialpha、Ibeta ； 根據(jù)所述轉(zhuǎn)子的估計(jì)角度對(duì)所述兩相電流Ialpha、Ibeta進(jìn)行park坐標(biāo)轉(zhuǎn)換以獲得所述直軸電流Id和交軸電流Iq。
4.如權(quán)利要求3所述的變頻調(diào)速系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，所述步驟S2具體包括: 根據(jù)所述兩相電壓Valpha、Vbeta和所述兩相電流Ialpha、Ibeta估計(jì)所述電機(jī)的轉(zhuǎn)子的位置和速度以獲得所述轉(zhuǎn)子的估計(jì)角度和所述轉(zhuǎn)子的估計(jì)速度。
5.一種變頻調(diào)速系統(tǒng)，其特征在于，包括: 電流檢測(cè)模塊，用于檢測(cè)電機(jī)的三相電流la、lb、Ic ； 位置估計(jì)器，用于估計(jì)所述電機(jī)的轉(zhuǎn)子的位置和速度以獲得轉(zhuǎn)子的估計(jì)角度和轉(zhuǎn)子的估計(jì)速度； 位置校正模塊，用于根據(jù)輸入的斜坡信號(hào)對(duì)所述轉(zhuǎn)子的估計(jì)角度進(jìn)行位置校正以獲得給定速度； 位置前饋模塊，用于對(duì)所述斜坡信號(hào)進(jìn)行微分計(jì)算，并將計(jì)算結(jié)果疊加到所述給定速度以獲得目標(biāo)速度； 速度校正模塊，用于根據(jù)所述目標(biāo)速度對(duì)所述轉(zhuǎn)子的估計(jì)速度進(jìn)行速度校正以獲得交軸目標(biāo)電流Iqref ； 坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模塊和電流校正模塊，所述坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模塊用于對(duì)所述三相電流la、lb、Ic進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換以獲得直軸電流Id和交軸電流Iq，所述電流校正模塊根據(jù)直軸目標(biāo)電流Idref和所述交軸目標(biāo)電流Iqref分別對(duì)所述直軸電流Id和交軸電流Iq進(jìn)行電流校正以獲得直軸電壓Vd和交軸電壓Vq，并且所述坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模塊還用于對(duì)所述直軸電壓Vd和交軸電壓Vq進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換以獲得控制所述電機(jī)的三相電壓Va、Vb、Vc。
6.如權(quán)利要求5所述的變頻調(diào)速系統(tǒng)，其特征在于，所述坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模塊包括: 逆park坐標(biāo)轉(zhuǎn)換單元，用于根據(jù)所述轉(zhuǎn)子的估計(jì)角度對(duì)所述直軸電壓Vd和交軸電壓Vq進(jìn)行逆park坐標(biāo)轉(zhuǎn)換以獲得兩相電壓Valpha、Vbeta ； 逆clarke坐標(biāo)轉(zhuǎn)換單元,用于對(duì)所述兩相電壓Valpha、Vbeta進(jìn)行逆clarke坐標(biāo)轉(zhuǎn)換以獲得所述三相電壓Va、Vb、Vc。
7.如權(quán)利要求6所述的變頻調(diào)速系統(tǒng)，其特征在于，所述坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模塊還包括: clarke坐標(biāo)轉(zhuǎn)換單元,用于對(duì)所述三相電流Ia、Ib、Ic進(jìn)行clarke坐標(biāo)轉(zhuǎn)換以獲得兩相電流 Ialpha、Ibeta ； park坐標(biāo)轉(zhuǎn)換單元,用于根據(jù)所述轉(zhuǎn)子的估計(jì)角度對(duì)所述兩相電流Ialpha、Ibeta進(jìn)行park坐標(biāo)轉(zhuǎn)換以獲得所述直軸電流Id和交軸電流Iq。
8.如權(quán)利要求7所述的變頻調(diào)速系統(tǒng)，其特征在于，所述位置估計(jì)器用于根據(jù)所述兩相電壓Valpha、Vbeta和所述兩相電流Ialpha、Ibeta估計(jì)所述電機(jī)的轉(zhuǎn)子的位置和速度以獲得所述轉(zhuǎn)子的估計(jì)角度和所述轉(zhuǎn)子的估計(jì)速度。
9.如權(quán)利要求5所述的變頻調(diào)速系統(tǒng)，其特征在于，所述電流校正模塊包括: q軸電流校正單元，用于根據(jù)所述交軸目標(biāo)電流Iqref對(duì)所述交軸電流Iq進(jìn)行電流校正以獲得所述交軸電壓Vq; d軸電流校正單元，用于根據(jù)所述直軸目標(biāo)電流Idref對(duì)所述直軸電流Id進(jìn)行電流校正以獲得所述直軸電壓Vd。
10.一種空調(diào)器，其特征在于，包括如權(quán)利要求5-9任一項(xiàng)所述的變頻調(diào)速系統(tǒng)。
【文檔編號(hào)】H02P21/00GK104348393SQ201310311490
【公開日】2015年2月11日 申請(qǐng)日期:2013年7月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月23日
【發(fā)明者】楊輝 申請(qǐng)人:廣東美的制冷設(shè)備有限公司