本發(fā)明涉及變頻控制領(lǐng)域，具體涉及一種永磁同步電機(jī)的控制裝置和一種空調(diào)器。

背景技術(shù)：

隨著消費(fèi)者對(duì)機(jī)電產(chǎn)品節(jié)能性要求的提升，效率更高的永磁同步電機(jī)得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。

常規(guī)無(wú)源PFC(Power Factor Correction)方案變頻控制器和常規(guī)有源PFC方案變頻控制器均通過(guò)直交流轉(zhuǎn)換模塊實(shí)現(xiàn)直流-三相交流逆變變換。直交流轉(zhuǎn)換模塊作為變頻控制器的核心部件，其輸出能力受自身結(jié)溫限制，如圖1所示，當(dāng)直交流轉(zhuǎn)換模塊結(jié)溫低于80攝氏度時(shí)，直交流轉(zhuǎn)換模塊允許輸出電流峰值為20安培，當(dāng)直交流轉(zhuǎn)換模塊結(jié)溫大于80攝氏度小于140攝氏度時(shí)，直交流轉(zhuǎn)換模塊允許輸出電流峰值線性減小，當(dāng)直交流轉(zhuǎn)換模塊結(jié)溫為140攝氏度時(shí)直交流轉(zhuǎn)換模塊允許輸出的電流峰值為12安培。

變頻控制器在使用過(guò)程中，直交流轉(zhuǎn)換模塊時(shí)實(shí)時(shí)變化的，溫度也是實(shí)時(shí)變化的，如何實(shí)現(xiàn)輸出能力自動(dòng)智能控制是變頻控制器核心技術(shù)之一。而目前的變頻控制器大都是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和實(shí)際測(cè)試情況，確定變頻控制器的輸出能力，其為了保證可靠性通常會(huì)降額使用，而沒(méi)有充分利用直交流轉(zhuǎn)換模塊的輸出能力。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決上述技術(shù)中的技術(shù)問(wèn)題之一。

為此，本發(fā)明的第一個(gè)目的在于提出一種永磁同步電機(jī)的控制裝置。該裝置能夠保證調(diào)速的可靠性，且能夠充分利用直交流轉(zhuǎn)換模塊的輸出能力。

本發(fā)明的第二個(gè)目的在于提出一種空調(diào)器。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明第一方面實(shí)施例提出了一種永磁同步電機(jī)的控制裝置，包括：交直流轉(zhuǎn)換模塊、PFC升壓模塊、直流鏈部和直交流轉(zhuǎn)換模塊，其中，所述交直流轉(zhuǎn)換模塊的輸入端與交流電源相連，所述交直流轉(zhuǎn)換模塊的輸出端通過(guò)所述PFC升壓模塊與所述直流鏈部的電容器并聯(lián)連接，并輸出直流電壓，所述直交流轉(zhuǎn)換模塊的輸入端輸入所述直流電壓，所述直交流轉(zhuǎn)換模塊的輸出端與永磁同步電機(jī)相連；電流采樣模塊，用于采集所述永磁同步電機(jī)的相電流；溫度檢測(cè)模塊，所述溫度檢測(cè)模塊設(shè)置在所述直交流轉(zhuǎn)換模塊內(nèi)，所述溫度檢測(cè)模塊用于檢測(cè)所述直交流轉(zhuǎn)換模塊的溫度；控制器，所述控制器分別與所述溫度檢測(cè)模塊、所述電流采樣模塊、所述直流鏈部和所述直交流轉(zhuǎn)換模塊相連，所述控制器用于根據(jù)所述溫度計(jì)算所述直交流轉(zhuǎn)換模塊允許輸出的最大電流，并根據(jù)所述最大電流和所述相電流控制所述直交流轉(zhuǎn)換模塊，以通過(guò)所述直交流轉(zhuǎn)換模塊控制所述永磁同步電機(jī)。

本發(fā)明實(shí)施例的永磁同步電機(jī)的控制裝置，通過(guò)溫度檢測(cè)模塊檢測(cè)直交流轉(zhuǎn)換模塊的溫度，通過(guò)電流采集模塊采集永磁同步電機(jī)的相電流，并通過(guò)控制器根據(jù)直交流轉(zhuǎn)換模塊的溫度獲取直交流轉(zhuǎn)換模塊允許的輸出的最大電流，進(jìn)而根據(jù)永磁同步電機(jī)的相電流、直交流轉(zhuǎn)換模塊允許的輸出的最大電流控制直交流轉(zhuǎn)換模塊，以實(shí)現(xiàn)對(duì)永磁同步電機(jī)的控制，從而不僅能夠保證調(diào)速的可靠性，而且提高了對(duì)直交流轉(zhuǎn)換模塊輸出能力的利用率。

另外，根據(jù)本發(fā)明上述實(shí)施例的永磁同步電機(jī)的控制裝置還可以具有如下附加的技術(shù)特征：

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述電流采樣模塊包括：第一采樣電阻和第二采樣電阻，所述第一采樣電阻和所述第二采樣管電阻分別與所述直交流轉(zhuǎn)換模塊的兩個(gè)下橋臂串聯(lián)連接，所述第一采樣電阻和所述第二采樣電阻在每個(gè)PWM載波周期T內(nèi)分別采集所述永磁同步電機(jī)對(duì)應(yīng)的兩相電流I_u、I_v；其中，所述控制器用于根據(jù)所述兩相電流I_u、I_v計(jì)算第三相電流I_w。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述電流采樣模塊包括：第三采樣電阻，所述第三采樣電阻的一端與所述直交流轉(zhuǎn)換模塊的負(fù)輸入端相連，所述第三采樣電阻的另一端接地，所述第三采樣電阻在每個(gè)PWM載波周期T內(nèi)分時(shí)采集所述永磁同步電機(jī)的三相電流I_u、I_v、I_w。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述電流采樣模塊包括：電流隔離傳感器，所述電流隔離傳感器與所述直交流轉(zhuǎn)換模塊的輸出端相連，所述電流隔離傳感器在每個(gè)PWM載波周期T內(nèi)采集所述永磁同步電機(jī)的三相電流I_u、I_v、I_w。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述升壓模塊包括：電容；第一電感，所述第一電感的一端與所述電容的一端相連，并形成第一節(jié)點(diǎn)；第一二極管，所述第一二極管的陽(yáng)極與所述第一電感的另一端相連，所述第一二極管的陰極與所述電容的另一端相連，并形成第二節(jié)點(diǎn)；其中，所述第一節(jié)點(diǎn)與所述交直流轉(zhuǎn)換模塊的正輸出端相連，所述第二節(jié)點(diǎn)與所述直交流轉(zhuǎn)換模塊的正輸入端相連。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述升壓模塊包括：第二電感，所述第二電感的一端與所述交直流轉(zhuǎn)換模塊的正輸出端相連；第二二極管，所述第二二極管的陽(yáng)極與所述第二電感的另一端相連，所述第二二極管的陰極與所述直交流轉(zhuǎn)換模塊的正輸入端相連；并聯(lián)連接的開(kāi)關(guān)管和第三二極管，所述第三二極管的陽(yáng)極與所述開(kāi)關(guān)管的源極均接地，所述第三二極管的陰極與所述開(kāi)關(guān)管的漏極均與所述第二二極管的陽(yáng)極相連。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述控制器根據(jù)所述溫度T₀計(jì)算所述直交流轉(zhuǎn)換模塊允許輸出的最大電流I_MAX時(shí)，所述控制器具體用于：通過(guò)如下公式計(jì)算所述直交流轉(zhuǎn)換模塊的結(jié)溫T_j：

T_j＝T₀+0.5℃，

其中，T₀為所述直交流轉(zhuǎn)換模塊的溫度，T_j為所述直交流轉(zhuǎn)換模塊的結(jié)溫；以及根據(jù)所述直交流轉(zhuǎn)換模塊的結(jié)溫T_j和預(yù)設(shè)電流-溫度關(guān)系計(jì)算所述直交流轉(zhuǎn)換模塊允許輸出的所述最大電流I_MAX。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述控制器還用于：計(jì)算所述三相電流I_u、I_v和I_w的絕對(duì)值中的最大值I_max，并在計(jì)時(shí)時(shí)間達(dá)到所述PWM載波周期T時(shí)，判斷I_max是否大于或等于所述最大電流I_MAX。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述控制器用于：在I_max大于或等于所述最大電流I_MAX時(shí)，控制所述永磁同步電機(jī)的d軸、q軸的合成電流最大限值減小第一預(yù)設(shè)值，在I_max小于所述最大電流I_MAX時(shí)，控制所述d軸、所述q軸的合成電流最大限值增加所述第一預(yù)設(shè)值；判斷增大或減小后的所述d軸、所述q軸的合成電流最大限值是否超出預(yù)設(shè)范圍[Idqmin，Idqmax]；以及在增大或減小后的d軸、所述q軸的合成電流最大限值超出所述預(yù)設(shè)范圍[Idqmin，Idqmax]時(shí)，控制所述d軸、所述q軸的合成電流最大限值取邊界值Idqmax或Idqmin。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述控制器具體用于：根據(jù)所述d軸、所述q軸的合成電流最大限值獲取q軸給定電流I_qref和d軸給定電流I_dref，并根據(jù)所述q軸給定電流I_qref、所述d軸給定電流I_dref控制所述直交流轉(zhuǎn)換模塊，以通過(guò)所述直交流轉(zhuǎn)換模塊控制所述永磁同步電機(jī)，其中，在所述預(yù)設(shè)范圍[Idqmin，Idqmax]內(nèi)。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述控制器還用于：在I_max大于或等于所述最大電流I_MAX時(shí)，控制所述永磁同步電機(jī)的給定轉(zhuǎn)速降低第二預(yù)設(shè)值。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述控制器具體用于：根據(jù)降低所述第二預(yù)設(shè)值后的給定轉(zhuǎn)速控制所述直交流轉(zhuǎn)換模塊，以通過(guò)所述直交流轉(zhuǎn)換模塊控制所述永磁同步電機(jī)。

其中，所述第二預(yù)設(shè)值為1Hz。

進(jìn)一步地，本發(fā)明提出了一種空調(diào)器，其包括上述的永磁同步電機(jī)的控制裝置。

本發(fā)明實(shí)施例的空調(diào)器，通過(guò)上述永磁同步電機(jī)的控制裝置的溫度檢測(cè)模塊檢測(cè)直交流轉(zhuǎn)換模塊的溫度，通過(guò)電流采集模塊采集永磁同步電機(jī)的相電流，并通過(guò)控制器根據(jù)直交流轉(zhuǎn)換模塊的溫度獲取直交流轉(zhuǎn)換模塊允許的輸出的最大電流，進(jìn)而根據(jù)永磁同步電機(jī)的相電流、直交流轉(zhuǎn)換模塊允許的輸出的最大電流控制直交流轉(zhuǎn)換模塊，以實(shí)現(xiàn)對(duì)永磁同步電機(jī)的控制，從而不僅能夠保證調(diào)速的可靠性，而且提高了對(duì)直交流轉(zhuǎn)換模塊輸出能力的利用率。

附圖說(shuō)明

本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從結(jié)合下面附圖對(duì)實(shí)施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：

圖1是直交流轉(zhuǎn)換模塊的溫度與輸出電流之間的關(guān)系示意圖；

圖2是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的永磁同步電機(jī)的控制裝置的結(jié)構(gòu)框圖；

圖3是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)示例的溫度檢測(cè)模塊的安裝示意圖；

圖4-圖9是根據(jù)本發(fā)明多個(gè)示例的永磁同步電機(jī)的控制裝置的電路圖；

圖10是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的永磁同步電機(jī)的控制流程圖；

圖11是根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的永磁同步電機(jī)的控制流程圖；

圖12是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的控制器的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

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(guò)參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。

下面參考附圖描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例提出的永磁同步電機(jī)的控制裝置和空調(diào)器。

圖2是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的永磁同步電機(jī)的控制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖2所示，該控制裝置包括：交直流轉(zhuǎn)換模塊10、PFC升壓模塊20、直流鏈部30、直交流轉(zhuǎn)換模塊40、電流采樣模塊70、溫度檢測(cè)模塊60和控制器70。

其中，交直流轉(zhuǎn)換模塊10的輸入端與交流電源AC相連，交直流轉(zhuǎn)換模塊10的輸出端通過(guò)直流鏈部30的電容器Cp并聯(lián)連接，并輸出直流電壓V_dc；直交流轉(zhuǎn)換模塊40的輸入端輸入直流電壓V_dc，直交流轉(zhuǎn)換模塊40的輸出端與永磁同步電機(jī)M相連；電流采樣模塊50用于采集永磁同步電機(jī)的相電流；如圖3所示，溫度檢測(cè)模塊60設(shè)置在直交流轉(zhuǎn)換模塊40內(nèi)，溫度檢測(cè)模塊60用于檢測(cè)直交流轉(zhuǎn)換模塊40的溫度T₀；控制器70分別與溫度檢測(cè)模塊60、電流采樣模塊50、直流鏈部30和直交流轉(zhuǎn)換模塊40相連，控制器70用于根據(jù)溫度T₀計(jì)算直交流轉(zhuǎn)換模塊40允許輸出的最大電流I_MAX，并根據(jù)最大電流I_MAX和相電流控制直交流轉(zhuǎn)換模塊40，以通過(guò)直交流轉(zhuǎn)換模塊40控制永磁同步電機(jī)M。

可以理解，直交流轉(zhuǎn)換模塊40即為逆變電路，用于將直流電逆變成交流電，以通過(guò)交流電控制永磁同步電機(jī)。

可選地，溫度檢測(cè)模塊60可以是溫度傳感器，便于安裝。

其中，電容器Cp為電解電容，其能夠使輸出的直流電壓V_dc平滑，即直流母線電壓平滑。

具體地，整流電路(即交直流轉(zhuǎn)換模塊10)對(duì)輸入的交流電源AC進(jìn)行全波整流，與整流電路的輸出側(cè)并聯(lián)電容器Cp，經(jīng)電容器Cp后，輸出平滑的直流電壓V_dc(即直流母線電壓)。逆變電路(即直交流轉(zhuǎn)換模塊40)利用開(kāi)關(guān)管S1-S6將直流鏈部輸出的平滑的直流電壓V_dc轉(zhuǎn)換為交流電；同時(shí)電流采集模塊50采集永磁同步電機(jī)的相電流，溫度傳感器檢測(cè)圖3所示的直交流轉(zhuǎn)換模塊40的溫度；控制器70根據(jù)溫度傳感器檢測(cè)的溫度計(jì)算得到逆變電路的結(jié)溫，并根據(jù)該結(jié)溫獲取逆變電路允許輸出的最大電流I_MAX，進(jìn)而直流母線電壓V_dc、最大電流I_MAX和采樣的相電流控制逆變電路的開(kāi)關(guān)管S1-S6，以通過(guò)開(kāi)關(guān)管S1-S6控制永磁同步電機(jī)M。由此，能夠保證電機(jī)調(diào)速的穩(wěn)定性，且能夠充分利用直交流轉(zhuǎn)換模塊的輸出能力。

可以理解，該控制裝置還包括電壓采樣模塊(圖中均未示出)，以采集直流母線電壓V_dc。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，如果PFC升壓模塊20為無(wú)源PFC，則如圖4、圖5、圖6所示，PFC升壓模塊20包括電容C、第一電感L1和第一二極管D1。

其中，第一電感L1的一端與電容C的一端相連，并形成第一節(jié)點(diǎn)a1；第一二極管D1的陽(yáng)極與第一電感L1的另一端相連，第一二極管D1的陰極與電容C的另一端相連，并形成第二節(jié)點(diǎn)a2。其中，第一節(jié)點(diǎn)a1與交直流轉(zhuǎn)換模塊10的正輸出端相連，第二節(jié)點(diǎn)a2與直交流轉(zhuǎn)換模塊40的正輸入端相連。

在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，如圖7、圖8、圖9所示，如果PFC升壓模塊20為有源PFC，則PFC升壓模塊20包括第二電感L2、第二二極管D2，以及并聯(lián)連接的開(kāi)關(guān)管K和第三二極管D3。

其中，第二電感L2的一端與交直流轉(zhuǎn)換模塊10的正輸出端相連；第二二極管D2的陽(yáng)極與第二電感L2的另一端相連，第二二極管D2的陰極與直交流轉(zhuǎn)換模塊40的正輸入端相連；第三二極管D3的陽(yáng)極與開(kāi)關(guān)管K的源極均接地，第三二極管D3的陰極與開(kāi)關(guān)管K的漏極均與第二二極管D2的陽(yáng)極相連。

需要說(shuō)明的是，在本發(fā)明的實(shí)施例中，對(duì)于無(wú)源PFC升壓模塊和有源PFC升壓模塊的變頻控制原理相同或相似。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，控制器70根據(jù)溫度T₀計(jì)算直交流轉(zhuǎn)換模塊40允許輸出的最大電流I_MAX時(shí)，控制器70具體通過(guò)如下公式(1)計(jì)算直交流轉(zhuǎn)換模塊40的結(jié)溫T_j：

T_j＝T₀+0.5℃ (1)

其中，T₀為直交流轉(zhuǎn)換模塊40與溫度檢測(cè)模塊60接觸位置的溫度，T_j為直交流轉(zhuǎn)換模塊40的結(jié)溫。

進(jìn)一步地，控制器70根據(jù)直交流轉(zhuǎn)換模塊40的結(jié)溫T_j和預(yù)設(shè)電流-溫度關(guān)系計(jì)算直交流轉(zhuǎn)換模塊40允許輸出的最大電流I_MAX。

例如，圖1示出了預(yù)設(shè)電流-溫度關(guān)系，如果T₀的取值為75℃，則T_j的取值為75.5℃，從圖1可以看出，此時(shí)直交流轉(zhuǎn)換模塊40允許輸出的最大電流I_MAX取值為20A。

在本發(fā)明的實(shí)施例中，在采樣永磁同步電機(jī)M的相電流時(shí)，可以設(shè)置不同的電流采樣方式，具體如下：

在本發(fā)明的第一個(gè)示例中，如圖4、圖7所示，電流采樣模塊50包括第一采樣電阻Rs1和第二采樣電阻Rs2。其中，第一采樣電阻Rs1和第二采樣電阻Rs2分別與直交流轉(zhuǎn)換模塊40的兩個(gè)下橋臂串聯(lián)連接，第一采樣電阻Rs1和第二采樣電阻Rs2在每個(gè)PWM載波周期T內(nèi)分別采集永磁同步電機(jī)M對(duì)應(yīng)的兩相電流I_u、I_v。進(jìn)而控制器可根據(jù)兩相電流I_u、I_v計(jì)算第三相電流I_w，即I_w＝-(I_u+I_v)。

可以理解，第一采樣電阻Rs1和第二采樣電阻Rs2可以串聯(lián)在直交流轉(zhuǎn)換模塊40的三個(gè)下橋臂中的任意兩個(gè)，以采集永磁同步電機(jī)M對(duì)應(yīng)的相電流，如I_u、I_v。

在本發(fā)明的第二個(gè)示例中，如圖5、圖8所示，電流采樣模塊50包括第三采樣電阻Rs3，第三采樣電阻Rs3的一端與直交流轉(zhuǎn)換模塊40的負(fù)輸入端相連，第三采樣電阻Rs3的另一端接地，第三采樣電阻Rs3在每個(gè)PWM載波周期T內(nèi)分時(shí)采集永磁同步電機(jī)M的三相電流I_u、I_v、I_w。

在本發(fā)明的第三個(gè)示例中，如圖6、圖9所示，電流采樣模塊50包括電流隔離傳感器，電流隔離傳感器與直交流轉(zhuǎn)換模塊40的輸出端相連，電流隔離傳感器在每個(gè)PWM載波周期T內(nèi)采集永磁同步電機(jī)M的三相電流I_u、I_v、I_w。

需要說(shuō)明的是，電流采樣模塊50在采樣永磁同步電機(jī)M的相電流時(shí)，永磁同步電機(jī)M處于運(yùn)行過(guò)程中。

進(jìn)一步地，控制器70獲取三相電流I_u、I_v和I_w的絕對(duì)值中的最大值I_max，在計(jì)時(shí)時(shí)間達(dá)到PWM載波周期T時(shí)，判斷I_max是否大于或等于最大電流I_MAX。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，在I_max大于或等于最大電流I_MAX時(shí)，控制器70控制永磁同步電機(jī)M的d軸、q軸的合成電流最大限值增大第一預(yù)設(shè)值(如5A)，在I_max小于所最大電流I_MAX時(shí)，控制d軸、q軸的合成電流最大限值減小第一預(yù)設(shè)值(如5A)；并判斷增大或減小后的d軸、q軸的合成電流最大限值是否超出預(yù)設(shè)范圍[Idqmin，Idqmax]，以及在增大或減小后的d軸、q軸的合成電流最大限值超出預(yù)設(shè)范圍[Idqmin，Idqmax]時(shí)，控制d軸、q軸的合成電流最大限值取邊界值Idqmax或Idqmin。

可選地，Idqmin取值可以為12A，Idqmax的取值可以為20A。

舉例而言，如果I_max取值為15A，小于所允許輸出的最大電流I_MAX，如20A，則d軸、q軸的合成電流最大限值，如16A，增加第一預(yù)設(shè)值，如5A后，電流最大限值為21A，大于取值為20A的Idqmax，則控制d軸、q軸的合成電流最大限值取邊界值20A。

進(jìn)一步地，控制器70根據(jù)d軸、q軸的合成電流最大限值調(diào)節(jié)永磁同步電機(jī)的d軸初始給定電流I_dref0和q軸初始給定電流I_qref0，以獲得d軸給定電流I_dref和q軸給定電流I_qref，并通過(guò)d軸給定電流I_dref和q軸給定電流I_qref控制直交流轉(zhuǎn)換模塊40，以通過(guò)直交流轉(zhuǎn)換模塊40控制永磁同步電機(jī)M。

具體而言，如圖10所示，永磁同步電機(jī)的控制裝置的控制過(guò)程如下：

S101，判斷永磁同步電機(jī)是否處于運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，運(yùn)行中則轉(zhuǎn)步驟S102，停止中則轉(zhuǎn)步驟S111結(jié)束。

S102，控制器控制溫度傳感器檢測(cè)直交流轉(zhuǎn)換模塊的溫度T₀。

S103，控制器根據(jù)直交流轉(zhuǎn)換模塊的溫度T₀推測(cè)直交流轉(zhuǎn)換模塊的結(jié)溫值T_j。其中，T_j＝T₀+0.5℃。

S104，根據(jù)直交流轉(zhuǎn)換模塊的結(jié)溫T_j，以及圖1所示的直交流轉(zhuǎn)換模塊的結(jié)溫與允許輸出的電流關(guān)系，計(jì)算直交流轉(zhuǎn)換模塊最大允許電流I_MAX。

S105，通過(guò)電流采樣模塊采樣永磁同步電機(jī)的相電流I_u、I_v、I_w。

S106，計(jì)算I_u、I_v、I_w三相實(shí)際電流絕對(duì)值中的最大值I_max。

S107，控制器判斷每個(gè)計(jì)算周期計(jì)時(shí)時(shí)間是否到時(shí)間T，如果到，執(zhí)行步驟S108。

其中，T的取值可以是1秒、2秒等。

可以理解，如果每個(gè)計(jì)算周期計(jì)時(shí)時(shí)間未到時(shí)間T，則控制器70根據(jù)給定轉(zhuǎn)速和d、q軸初始給定電流控制永磁同步電機(jī)。

S108，控制器判斷三相實(shí)際電流絕對(duì)值的最大值I_max是否大于或等于直交流轉(zhuǎn)換模塊最大允許電流值I_MAX，如果是，執(zhí)行步驟S109b；如果否，執(zhí)行步驟S109a。

S109a，d、q軸合成電流最大限制閾值提高第一預(yù)設(shè)值，并判斷是否超出[Idqmin,Idqmax]，如果超出則取邊界值。

S109b，d、q軸合成電流最大限制閾值降低第一預(yù)設(shè)值，并判斷是否超出[Idqmin,Idqmax]，如果超出則取邊界值。

其中，Idqmin可以為12A，Idqmax可以為20A。

S110，根據(jù)d軸、q軸的合成電流最大限值獲取q軸給定電流I_qref和d軸給定電流I_dref，并根據(jù)q軸給定電流I_qref、d軸給定電流I_dref和給定轉(zhuǎn)速控制所述直交流轉(zhuǎn)換模塊，以實(shí)現(xiàn)對(duì)永磁同步電機(jī)的控制。

S111，結(jié)束。

在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，在I_max大于或等于最大電流I_MAX時(shí)，控制器70控制永磁同步電機(jī)M的給定轉(zhuǎn)速w^*降低第二預(yù)設(shè)值。

進(jìn)一步地，控制器70根據(jù)降低第二預(yù)設(shè)值后的給定轉(zhuǎn)速(w^*-第二預(yù)設(shè)值)控制直交流轉(zhuǎn)換模塊40，以通過(guò)直交流轉(zhuǎn)換模塊40控制永磁同步電機(jī)M。

具體而言，如圖11所示，永磁同步電機(jī)的控制裝置的控制過(guò)程如下：

S201，判斷永磁同步電機(jī)是否處于運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，運(yùn)行中則轉(zhuǎn)步驟S202，停止中則轉(zhuǎn)步驟S211結(jié)束。

S202，控制器控制溫度傳感器檢測(cè)直交流轉(zhuǎn)換模塊的溫度T₀。

S203，控制器根據(jù)直交流轉(zhuǎn)換模塊的溫度T₀推測(cè)直交流轉(zhuǎn)換模塊的結(jié)溫值T_j。其中，T_j＝T₀+0.5℃。

S204，根據(jù)直交流轉(zhuǎn)換模塊的結(jié)溫T_j，以及圖1所示的直交流轉(zhuǎn)換模塊的結(jié)溫與允許輸出的電流關(guān)系，計(jì)算直交流轉(zhuǎn)換模塊最大允許電流I_MAX。

S205，通過(guò)電流采樣模塊采樣永磁同步電機(jī)的相電流I_u、I_v、I_w。

S206，計(jì)算I_u、I_v、I_w三相實(shí)際電流絕對(duì)值中的最大值I_max。

S207，控制器判斷計(jì)算周期計(jì)時(shí)時(shí)間是否到時(shí)間T，如果到，執(zhí)行步驟S208。

其中，T的取值可以是1秒、2秒等。

可以理解，如果每個(gè)計(jì)算周期計(jì)時(shí)時(shí)間未到時(shí)間T，控制器70則根據(jù)給定轉(zhuǎn)速和d、q軸初始給定電流控制永磁同步電機(jī)。

S208，控制器判斷三相實(shí)際電流絕對(duì)值的最大值I_max是否大于或等于直交流轉(zhuǎn)換模塊最大允許電流值I_MAX，如果是，執(zhí)行步驟S209。

在本發(fā)明的實(shí)施例中，如果最大值I_max是小于直交流轉(zhuǎn)換模塊最大允許電流值I_MAX，控制器70則根據(jù)給定轉(zhuǎn)速和d、q軸初始給定電流控制永磁同步電機(jī)控制。

S209，控制給定轉(zhuǎn)速降低第二預(yù)設(shè)值。

其中，第二預(yù)設(shè)值可以是1Hz。

S210，根據(jù)q軸初始給定電流I_qref0、d軸初始給定電流I_dref0和降低第二預(yù)設(shè)值后的給定轉(zhuǎn)速控制直交流轉(zhuǎn)換模塊，以實(shí)現(xiàn)對(duì)永磁同步電機(jī)的控制。

S211，結(jié)束。

在本發(fā)明的實(shí)施例中，為方便理解控制器70對(duì)永磁同步電機(jī)M的雙閉環(huán)控制過(guò)程，以轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)為例進(jìn)行說(shuō)明：

首先，對(duì)永磁同步電機(jī)M的轉(zhuǎn)子位置進(jìn)行估計(jì)，以獲得永磁同步電機(jī)M的轉(zhuǎn)子角度估計(jì)值θ_est和轉(zhuǎn)子速度估計(jì)值ω_est。

具體地，可以通過(guò)磁鏈觀測(cè)法獲得上述轉(zhuǎn)子角度估計(jì)值θ_est和轉(zhuǎn)子速度估計(jì)值ω_est。具體而言，可根據(jù)兩相靜止坐標(biāo)系上的電壓V_α、V_β和電流I_α、I_β計(jì)算永磁同步電機(jī)在兩相靜止坐標(biāo)系α、β軸方向上有效磁通的估計(jì)值，具體計(jì)算公式如下式(2)：

其中，和分別為永磁同步電機(jī)在α和β軸方向上有效磁通的估計(jì)值，R為定子電阻，L_q為電機(jī)的q軸磁鏈。

進(jìn)一步地，通過(guò)如下公式(3)計(jì)算永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子角度估計(jì)值θ_est和轉(zhuǎn)子速度估計(jì)值ω_est：

其中，K_{p_pll}和K_{i_pll}分別為比例積分參數(shù)，θ_err為偏差角度估計(jì)值，ω_f為速度低通濾波器的帶寬。

具體地，如圖12所示，控制器70包括速度環(huán)控制單元71、弱磁控制單元72、限幅單元73、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換單元74、電流控制單元75和PWM控制單元76。

其中，速度環(huán)控制單元71先計(jì)算永磁同步電機(jī)M的三相電流I_u、I_v和I_w的絕對(duì)值中的最大值I_max，并在每個(gè)計(jì)算周期內(nèi)計(jì)時(shí)時(shí)間達(dá)到PWM載波周期T時(shí)，判斷I_max是否大于或等于最大電流I_MAX；以及在I_max大于或等于最大電流I_MAX時(shí)，控制給定轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速ω^*減小第二預(yù)設(shè)值(如1Hz)，得到給定轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速進(jìn)而根據(jù)給定轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)子速度估計(jì)值ω_est、輸入交流電壓的形狀和相位估計(jì)值θ_ge計(jì)算永磁同步電機(jī)的q軸初始給定電流I_qref0。

弱磁控制單元72根據(jù)直交流轉(zhuǎn)換模塊40的最大輸出電壓V_max和直交流轉(zhuǎn)換模塊40的輸出電壓幅值V₁計(jì)算永磁同步電機(jī)的d軸初始給定電流I_dref0。

具體地，對(duì)逆變電路(即直交流轉(zhuǎn)換模塊40)的最大輸出電壓V_max與逆變電路的輸出電壓幅值V₁之差進(jìn)行弱磁控制以獲得d軸初始電流I_d0；對(duì)d軸初始電流I_d0進(jìn)行處理以獲得d軸初始給定電流I_dref0。

具體而言，可通過(guò)下述公式(4)計(jì)算d軸初始電流I_d0：

其中，K_i為積分控制系數(shù)，V_d和V_q分別為永磁同步電機(jī)M的d軸實(shí)際電壓和q軸實(shí)際電壓，V_dc為永磁同步電機(jī)M的直流母線電壓。

進(jìn)一步地，通過(guò)下述公式(5)計(jì)算d軸初始給定電流I_dref0：

其中，I_demag為永磁同步電機(jī)M退磁電流限制值。

進(jìn)一步地，限幅單元73對(duì)q軸初始給定電流I_qref0和d軸初給定電流I_dref0進(jìn)行限幅處理，以獲得q軸給定電流I_qref和d軸給定電流I_dref。

坐標(biāo)轉(zhuǎn)換單元74通過(guò)如下公式(6)計(jì)算α軸電流I_α和β軸電流I_β，通過(guò)如下公式(7)計(jì)算d軸實(shí)際電流、q軸實(shí)際電流：

其中，I_u、I_v和I_w分別是永磁同步電機(jī)的三相電流。

進(jìn)一步地，電流控制單元75根據(jù)q軸給定電流I_qref、d軸給定電流I_dref、q軸實(shí)際電流I_q和d軸實(shí)際電流I_d獲取永磁同步電機(jī)的q軸給定電壓V_qref和d軸給定電壓V_dref，并根據(jù)q軸給定電壓V_qref、d軸給定電壓V_dref、轉(zhuǎn)子角度估計(jì)值θ_est生成控制信號(hào)，以及根據(jù)控制信號(hào)通過(guò)逆變電路對(duì)永磁同步電機(jī)M進(jìn)行控制。

具體地，可以通過(guò)下述公式(8)計(jì)算q軸給定電壓V_qref和d軸給定電壓V_dref：

其中，K_pd和K_id分別為d軸電流控制比例增益與積分增益，K_pq和K_iq分別為q軸電流控制比例增益與積分增益，ω為電機(jī)的轉(zhuǎn)速，K_e為電機(jī)的反電勢(shì)系數(shù)，L_d和L_q分別為d軸電感和q軸電感，表示x(τ)在時(shí)間上的積分。

在獲取到q軸給定電壓V_qref和d軸給定電壓V_dref后，坐標(biāo)轉(zhuǎn)換單元74可根據(jù)轉(zhuǎn)子角度估計(jì)值θ_est對(duì)q軸給定電壓V_qref和d軸給定電壓V_dref進(jìn)行Park逆變換，得到兩相靜止坐標(biāo)系上的電壓V_α、V_β，具體變換公式如下：

進(jìn)一步地，對(duì)兩相靜止坐標(biāo)系上的電壓V_α、V_β進(jìn)行Clark逆變換，得到三相電壓指令V_u、V_v、V_w，具體變換公式如下：

PWM控制單元76可根據(jù)直流母線電壓V_dc和三相電壓指令V_u、V_v、V_w計(jì)算三相占空比，得到占空比控制信號(hào)，即三相占空比D_u、D_v、D_w，具體計(jì)算公式如下：

最后，控制器70根據(jù)三相占空比D_u、D_v、D_w對(duì)逆變電路的開(kāi)關(guān)管進(jìn)行控制，以實(shí)現(xiàn)對(duì)永磁同步電機(jī)的控制。由此，通過(guò)直交流轉(zhuǎn)換模塊的結(jié)溫合理調(diào)節(jié)q軸給定電流和d軸給定電流，使得永磁同步電機(jī)的輸入電流波形能夠滿足諧波要求，保證調(diào)速的穩(wěn)定性。

綜上，本發(fā)明實(shí)施例的永磁同步電機(jī)的控制裝置，通過(guò)溫度檢測(cè)模塊檢測(cè)直交流轉(zhuǎn)換模塊的散熱器的溫度，通過(guò)電流采集模塊采集永磁同步電機(jī)的相電流，并通過(guò)控制器根據(jù)散熱器的溫度獲取直交流轉(zhuǎn)換模塊允許的輸出的最大電流，進(jìn)而根據(jù)永磁同步電機(jī)的相電流、直交流轉(zhuǎn)換模塊允許的輸出的最大電流控制直交流轉(zhuǎn)換模塊，以實(shí)現(xiàn)對(duì)永磁同步電機(jī)的控制，從而不僅能夠保證調(diào)速的可靠性，而且提高了對(duì)直交流轉(zhuǎn)換模塊輸出能力的利用率。

基于上述實(shí)施例，本發(fā)明還提出了一種空調(diào)器，其包括上述的永磁同步電機(jī)的控制裝置。

本發(fā)明實(shí)施例的空調(diào)器，通過(guò)上述永磁同步電機(jī)的控制裝置的溫度檢測(cè)模塊檢測(cè)直交流轉(zhuǎn)換模塊散熱器的溫度，通過(guò)電流采集模塊采集永磁同步電機(jī)的相電流，并通過(guò)控制器根據(jù)散熱器的溫度獲取直交流轉(zhuǎn)換模塊允許的輸出的最大電流，進(jìn)而根據(jù)永磁同步電機(jī)的相電流、直交流轉(zhuǎn)換模塊允許的輸出的最大電流控制直交流轉(zhuǎn)換模塊，以實(shí)現(xiàn)對(duì)永磁同步電機(jī)的控制，從而不僅能夠保證調(diào)速的可靠性，而且提高了對(duì)直交流轉(zhuǎn)換模塊輸出能力的利用率。

另外，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的空調(diào)器的其它構(gòu)成以及作用對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言都是已知的，為了減少冗余，此處不做贅述。

在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語(yǔ)“中心”、“縱向”、“橫向”、“長(zhǎng)度”、“寬度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”“內(nèi)”、“外”、“順時(shí)針”、“逆時(shí)針”、“軸向”、“徑向”、“周向”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。

此外，術(shù)語(yǔ)“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括至少一個(gè)該特征。在本發(fā)明的描述中，“多個(gè)”的含義是至少兩個(gè)，例如兩個(gè)，三個(gè)等，除非另有明確具體的限定。

在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語(yǔ)“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”等術(shù)語(yǔ)應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過(guò)中間媒介間接相連，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通或兩個(gè)元件的相互作用關(guān)系，除非另有明確的限定。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(yǔ)在本發(fā)明中的具體含義。

在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接觸，或第一和第二特征通過(guò)中間媒介間接接觸。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或僅僅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或僅僅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本說(shuō)明書(shū)的描述中，參考術(shù)語(yǔ)“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(shuō)明書(shū)中，對(duì)上述術(shù)語(yǔ)的示意性表述不必須針對(duì)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)可以在任一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中以合適的方式結(jié)合。此外，在不相互矛盾的情況下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以將本說(shuō)明書(shū)中描述的不同實(shí)施例或示例以及不同實(shí)施例或示例的特征進(jìn)行結(jié)合和組合。

盡管上面已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，可以理解的是，上述實(shí)施例是示例性的，不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行變化、修改、替換和變型。