速度波動的抑制方法、控制裝置和壓縮機控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種永磁同步電機的速度波動的抑制方法，其包括以下步驟：獲取永磁同步電機的目標轉(zhuǎn)速ω_ref、反饋轉(zhuǎn)速、波動轉(zhuǎn)速Δω、q軸電感Lq和永磁體磁鏈；對Δω進行PI調(diào)節(jié)以獲得q軸參考電流Iq_ref，并根據(jù)Iq_ref、ω_ref、Δω和獲得q軸目標電壓Ud*；根據(jù)Ud*對q軸實際電壓進行PI控制以獲得q軸補償電流Iq_add；根據(jù)Iq_ref、Iq_add、ω_ref、Δω和Lq獲得d軸目標電壓Ud*，并根據(jù)Ud*對d軸實際電壓進行PI控制以獲得d軸補償電流Id_add；將Iq_add與Iq_ref相疊加以對q軸電流進行前饋補償，并將Id_add與d軸參考電流相疊加以對d軸電流進行前饋補償。該抑制方法能夠通過對d軸電流和q軸電流進行前饋補償以實現(xiàn)對永磁同步電機運行時的速度波動進行有效抑制。本發(fā)明還公開一種永磁同步電機的控制裝置和一種壓縮機控制系統(tǒng)。
【專利說明】速度波動的抑制方法、控制裝置和壓縮機控制系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及PMSM(Permanent Magnet Synchronous Motor，永磁同步電機）控制技 術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種永磁同步電機的速度波動的抑制方法、一種永磁同步電機的控制裝 置以及一種具有該永磁同步電機的控制裝置的壓縮機控制系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002] 在控制永磁同步電機時，需要抑制永磁同步電機運行時的速度波動，抑制速度波 動可以相對地抑制噪音和振動，提高客戶使用的舒適性，同時也可以防止電機在突加負載 或突卸負載時電機失步的情況發(fā)生。
[0003] 相關(guān)技術(shù)中，永磁同步電機的控制技術(shù)中存在以下問題：
[0004] 1、速度環(huán)帶寬較低，在突加、突卸負載中容易失步，且速度波動大，需要很長一段 時間速度才能穩(wěn)定，對于一些特殊場合諸如伺服電機控制不適用。而目前業(yè)內(nèi)普遍做法就 是加大速度環(huán)帶寬，但是帶來的就是速度紋波大，速度容易超調(diào)，并且沒有一個帶寬適合全 頻段以及各種負荷條件；
[0005] 2、周期性負載會導(dǎo)致電機速度波動，例如壓縮機負載導(dǎo)致的速度波動如果不加以 抑制，就會產(chǎn)生振動，空調(diào)長期運行在振動較大的情況下容易產(chǎn)生裂管的危險，對于空調(diào)質(zhì) 量有嚴重影響。
[0006] 因此，需要對永磁同步電機的控制技術(shù)進行改進。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 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。
[0008] 為此，本發(fā)明的第一個目的在于提出一種永磁同步電機的速度波動的抑制方法， 能夠通過對d軸電流和q軸電流進行前饋補償以實現(xiàn)對永磁同步電機運行時的速度波動進 行有效抑制。
[0009] 本發(fā)明的第二目的在于提出一種永磁同步電機的控制裝置。本發(fā)明第三個目的在 于提出一種壓縮機控制系統(tǒng)。
[0010] 為達到上述目的，本發(fā)明第一方面實施例提出的一種永磁同步電機的速度波動的 抑制方法，包括以下步驟：獲取永磁同步電機的目標轉(zhuǎn)速和反饋轉(zhuǎn)速，并根據(jù)所述目標轉(zhuǎn)速 和反饋轉(zhuǎn)速獲取所述永磁同步電機的波動轉(zhuǎn)速；獲取所述永磁同步電機的q軸電感和永磁 體磁鏈；對所述波動轉(zhuǎn)速進行速度環(huán)PI調(diào)節(jié)以獲得q軸參考電流，并根據(jù)所述q軸參考電 流、所述目標轉(zhuǎn)速、所述波動轉(zhuǎn)速和所述永磁體磁鏈獲得q軸目標電壓；根據(jù)所述q軸目標 電壓對q軸實際電壓進行PI控制以獲得q軸補償電流；根據(jù)所述q軸參考電流、所述q軸 補償電流、所述目標轉(zhuǎn)速、所述波動轉(zhuǎn)速和所述q軸電感獲得d軸目標電壓，并根據(jù)所述d 軸目標電壓對d軸實際電壓進行PI控制以獲得d軸補償電流；將所述q軸補償電流與所述 q軸參考電流相疊加以對q軸電流進行前饋補償，并且將所述d軸補償電流與d軸參考電流 相疊加以對d軸電流進行前饋補償。 toon] 根據(jù)本發(fā)明實施例的永磁同步電機的速度波動的抑制方法，首先獲取永磁同步電 機的目標轉(zhuǎn)速和反饋轉(zhuǎn)速以及永磁同步電機的q軸電感和永磁體磁鏈，并根據(jù)所述目標轉(zhuǎn) 速和反饋轉(zhuǎn)速獲取所述永磁同步電機的波動轉(zhuǎn)速，然后對所述波動轉(zhuǎn)速進行速度環(huán)PI調(diào) 節(jié)以獲得q軸參考電流，并根據(jù)所述q軸參考電流、所述目標轉(zhuǎn)速、所述波動轉(zhuǎn)速和所述永 磁體磁鏈獲得q軸目標電壓，接著根據(jù)所述q軸目標電壓對q軸實際電壓進行PI控制以獲 得q軸補償電流，同時根據(jù)所述q軸參考電流、所述q軸補償電流、所述目標轉(zhuǎn)速、所述波動 轉(zhuǎn)速和所述q軸電感獲得d軸目標電壓，并根據(jù)所述d軸目標電壓對d軸實際電壓進行PI 控制以獲得d軸補償電流，最后將所述q軸補償電流與所述q軸參考電流相疊加以對q軸 電流進行前饋補償，并且將所述d軸補償電流與d軸參考電流相疊加以對d軸電流進行前 饋補償。因此，本發(fā)明實施例的永磁同步電機的速度波動的抑制方法通過對d軸電流和q 軸電流進行前饋補償，從而實現(xiàn)對q軸電壓和d軸電壓的調(diào)節(jié)，進行實現(xiàn)對永磁同步電機運 行時的速度波動進行有效抑制，減小振動的產(chǎn)生，防止周期性負載或負載突變時電磁力矩 跟蹤不上負載力矩而導(dǎo)致的電機失步等情況發(fā)生，保證永磁同步電機穩(wěn)定運行。
[0012] 根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，根據(jù)以下公式獲得所述q軸目標電壓：
[0013] U，I = lq^ref xR + r,, - lowpass(Aco)) X φ,
[0014] 其中，U:為所述q軸目標電壓，I, 為所述q軸參考電流，R為相電阻，ω 為所 述目標轉(zhuǎn)速，△ ω為所述波動轉(zhuǎn)速，0/為所述永磁體磁鏈。
[0015] 根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，根據(jù)以下公式獲得所述d軸目標電壓：
[0016] Ud* = (Iq ^+1^) X (ω ref-l〇Wpass(A ω)) X (-Lq)
[0017] 其中，υ/為所述d軸目標電壓，I, 為所述q軸參考電流，為所述q軸補償 電流，為所述目標轉(zhuǎn)速，Δ ω為所述波動轉(zhuǎn)速，Lq為q軸電感。
[0018] 在本發(fā)明的實施例中，在獲得所述q軸目標電壓或所述d軸目標電壓時，以d軸目 標電流為〇控制所述永磁同步電機。
[0019] 為達到上述目的，本發(fā)明第二方面實施例提出的一種永磁同步電機的控制裝置， 包括：獲取模塊，用于獲取永磁同步電機的目標轉(zhuǎn)速和反饋轉(zhuǎn)速，并根據(jù)所述目標轉(zhuǎn)速和反 饋轉(zhuǎn)速獲取所述永磁同步電機的波動轉(zhuǎn)速，以及獲取所述永磁同步電機的q軸電感和永磁 體磁鏈；q軸補償電流計算模塊，用于對所述波動轉(zhuǎn)速進行速度環(huán)PI調(diào)節(jié)以獲得q軸參考 電流，并根據(jù)所述q軸參考電流、所述目標轉(zhuǎn)速、所述波動轉(zhuǎn)速和所述永磁體磁鏈獲得q軸 目標電壓，以及根據(jù)所述q軸目標電壓對q軸實際電壓進行PI控制以獲得q軸補償電流； d軸補償電流計算模塊，用于根據(jù)所述q軸參考電流、所述q軸補償電流、所述目標轉(zhuǎn)速、所 述波動轉(zhuǎn)速和所述q軸電感獲得d軸目標電壓，并根據(jù)所述d軸目標電壓對d軸實際電壓 進行PI控制以獲得d軸補償電流；q軸電流補償模塊，用于將所述q軸補償電流疊加到所 述q軸參考電流以對q軸電流進行前饋補償；d軸電流補償模塊，用于將所述d軸補償電流 疊加到d軸參考電流以對d軸電流進行前饋補償。
[0020] 根據(jù)本發(fā)明實施例的永磁同步電機的控制裝置，通過獲取模塊獲取永磁同步電機 的目標轉(zhuǎn)速和反饋轉(zhuǎn)速以及所述永磁同步電機的q軸電感和永磁體磁鏈，并根據(jù)所述目標 轉(zhuǎn)速和反饋轉(zhuǎn)速獲取所述永磁同步電機的波動轉(zhuǎn)速，然后通過q軸補償電流計算模塊獲得 q軸補償電流，同時通過d軸補償電流計算模塊獲得d軸補償電流，最后通過q軸電流補償 模塊將所述q軸補償電流疊加到所述q軸參考電流以對q軸電流進行前饋補償，并通過d 軸電流補償模塊將所述d軸補償電流疊加到d軸參考電流以對d軸電流進行前饋補償。因 此，本發(fā)明實施例的永磁同步電機的控制裝置通過對d軸電流和q軸電流進行前饋補償，從 而實現(xiàn)對q軸電壓和d軸電壓的調(diào)節(jié)，進行實現(xiàn)對永磁同步電機運行時的速度波動進行有 效抑制，減小振動的產(chǎn)生，防止周期性負載或負載突變時電磁力矩跟蹤不上負載力矩而導(dǎo) 致的電機失步等情況發(fā)生，保證永磁同步電機穩(wěn)定運行。
[0021] 根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述q軸補償電流計算模塊根據(jù)以下公式獲得所述q 軸目標電壓：
[0022]

【權(quán)利要求】
1. 一種永磁同步電機的速度波動的抑制方法，其特征在于，包括以下步驟： 獲取永磁同步電機的目標轉(zhuǎn)速和反饋轉(zhuǎn)速，并根據(jù)所述目標轉(zhuǎn)速和反饋轉(zhuǎn)速獲取所述 永磁同步電機的波動轉(zhuǎn)速； 獲取所述永磁同步電機的q軸電感和永磁體磁鏈； 對所述波動轉(zhuǎn)速進行速度環(huán)PI調(diào)節(jié)以獲得q軸參考電流，并根據(jù)所述q軸參考電流、 所述目標轉(zhuǎn)速、所述波動轉(zhuǎn)速和所述永磁體磁鏈獲得q軸目標電壓； 根據(jù)所述q軸目標電壓對q軸實際電壓進行PI控制以獲得q軸補償電流； 根據(jù)所述q軸參考電流、所述q軸補償電流、所述目標轉(zhuǎn)速、所述波動轉(zhuǎn)速和所述q軸 電感獲得d軸目標電壓，并根據(jù)所述d軸目標電壓對d軸實際電壓進行PI控制以獲得d軸 補償電流； 將所述q軸補償電流與所述q軸參考電流相疊加以對q軸電流進行前饋補償，并且將 所述d軸補償電流與d軸參考電流相疊加以對d軸電流進行前饋補償。
2. 如權(quán)利要求1所述的永磁同步電機的速度波動的抑制方法，其特征在于，根據(jù)以下 公式獲得所述q軸目標電壓： L!，1 = lq r,, xR + (?_?/ - iowpciss(Aco)) X (pt 其中，U/為所述q軸目標電壓，為所述q軸參考電流，R為相電阻，ω 為所述目 標轉(zhuǎn)速，△ ω為所述波動轉(zhuǎn)速，Ρ/為所述永磁體磁鏈。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的永磁同步電機的速度波動的抑制方法，其特征在于，根據(jù)以 下公式獲得所述d軸目標電壓： Ud* = (WL-add) X (ω-ref_l〇wpass(A ω)) X (-Lq) 其中，U/為所述d軸目標電壓，Ig#為所述q軸參考電流，I, add為所述q軸補償電流， 為所述目標轉(zhuǎn)速，Α ω為所述波動轉(zhuǎn)速，為q軸電感。
4. 如權(quán)利要求1-3任一項所述的永磁同步電機的速度波動的抑制方法，其特征在于， 在獲得所述q軸目標電壓或所述d軸目標電壓時，以d軸目標電流為0控制所述永磁同步 電機。
5. -種永磁同步電機的控制裝置，其特征在于，包括： 獲取模塊，用于獲取永磁同步電機的目標轉(zhuǎn)速和反饋轉(zhuǎn)速，并根據(jù)所述目標轉(zhuǎn)速和反 饋轉(zhuǎn)速獲取所述永磁同步電機的波動轉(zhuǎn)速，以及獲取所述永磁同步電機的q軸電感和永磁 體磁鏈； q軸補償電流計算模塊，用于對所述波動轉(zhuǎn)速進行速度環(huán)PI調(diào)節(jié)以獲得q軸參考電流， 并根據(jù)所述q軸參考電流、所述目標轉(zhuǎn)速、所述波動轉(zhuǎn)速和所述永磁體磁鏈獲得q軸目標電 壓，以及根據(jù)所述q軸目標電壓對q軸實際電壓進行PI控制以獲得q軸補償電流； d軸補償電流計算模塊，用于根據(jù)所述q軸參考電流、所述q軸補償電流、所述目標轉(zhuǎn) 速、所述波動轉(zhuǎn)速和所述q軸電感獲得d軸目標電壓，并根據(jù)所述d軸目標電壓對d軸實際 電壓進行PI控制以獲得d軸補償電流； q軸電流補償模塊，用于將所述q軸補償電流疊加到所述q軸參考電流以對q軸電流進 行前饋補償； d軸電流補償模塊，用于將所述d軸補償電流疊加到d軸參考電流以對d軸電流進行前 饋補償。
6. 如權(quán)利要求5所述的永磁同步電機的控制裝置，其特征在于，所述q軸補償電流計算 模塊根據(jù)以下公式獲得所述q軸目標電壓： U，I = la ,,, xR + (ω ,,, - k)\vpass{^0)) X ψ. 其中，U/為所述q軸目標電壓，為所述q軸參考電流，R為相電阻，ω 為所述目 標轉(zhuǎn)速，△ ω為所述波動轉(zhuǎn)速，為所述永磁體磁鏈。
7. 如權(quán)利要求5或6所述的永磁同步電機的控制裝置，其特征在于，所述d軸電流補償 模塊根據(jù)以下公式獲得所述d軸目標電壓： Ud* = (WL-add) X (ω-ref_l〇wpass(A ω)) X (-Lq) 其中，U/為所述d軸目標電壓，Ig#為所述q軸參考電流，I, add為所述q軸補償電流， 為所述目標轉(zhuǎn)速，Α ω為所述波動轉(zhuǎn)速，為q軸電感。
8. 如權(quán)利要求5-7中任一項所述的永磁同步電機的控制裝置，其特征在于，在所述q軸 補償電流計算模塊獲得所述q軸目標電壓或所述d軸補償電流計算模塊獲得所述d軸目標 電壓時，所述控制裝置以d軸目標電流為0控制所述永磁同步電機。
9. 一種壓縮機控制系統(tǒng)，其特征在于，包括如權(quán)利5-8中任一項所述的永磁同步電機 的控制裝置。
【文檔編號】H02P21/05GK104113253SQ201410312964
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2014年7月1日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月1日
【發(fā)明者】廖四清, 任新杰, 宋萬杰 申請人:廣東美芝制冷設(shè)備有限公司