阅读说明：本技术 变频电机控制方法 (Variable frequency motor control method ) 是由 陈跃 涂小平 王声纲 朱绯 高向军 于 2019-11-20 设计创作，主要内容包括：本发明实施例公开一种变频电机控制方法,能够提高电机带背压启动能力,减少带背压启动失败。本发明实施例通过获取变频电机α轴电压、β轴电压,并获取α轴电流、β轴电流,根据α轴电压、β轴电压、α轴电流、β轴电流,确定变频电机转子轴误差,根据转子轴误差确定变频电机的转子转速和转子位置,根据转子转速和转子位置对变频电机进行控制。从而实现根据变频电机的电压电流确定转子转速和转子位置,进一步根据转子转速和转子位置对变频电机进行控制,从而能够提高电机带背压启动能力,减少带背压启动失败。本发明实施例主要用于变频电机控制。(The embodiment of the invention discloses a control method of a variable frequency motor, which can improve the back pressure starting capability of the motor and reduce the failure of the back pressure starting. According to the embodiment of the invention, the rotor shaft error of the variable frequency motor is determined according to the alpha shaft voltage, the beta shaft voltage, the alpha shaft current and the beta shaft current by acquiring the alpha shaft voltage and the beta shaft voltage of the variable frequency motor, the rotor speed and the rotor position of the variable frequency motor are determined according to the rotor shaft error, and the variable frequency motor is controlled according to the rotor speed and the rotor position. Therefore, the rotor speed and the rotor position are determined according to the voltage and the current of the variable frequency motor, the variable frequency motor is further controlled according to the rotor speed and the rotor position, the starting capacity of the motor with back pressure can be improved, and the failure of starting with the back pressure is reduced. The embodiment of the invention is mainly used for controlling the variable frequency motor.)

变频电机控制方法

技术领域

本发明涉及家电电机控制领域，尤其涉及一种变频电机控制方法。

背景技术

变频电机控制过正中常常需要检测转速和位置。目前大多采用轴误差通过锁相环控制技术估计电机的转速和位置，由于估计算法收敛慢，电机在带背压启动时，电机在拖动到无位置控制切换瞬间，电流波形紊乱，易造成带背压启动失败。

发明内容

本发明实施例提供一种变频电机控制方法，能够提高电机带背压启动能力，减少带背压启动失败。

本发明实施例采用如下技术方案：

一种变频电机控制方法，包括：

获取变频电机α轴电压V_α、β轴电压V_α，并获取所述变频电机α轴第一电流I_α、β轴第一电流I_β；

根据所述α轴电压V_α、所述β轴电压V_α、所述α轴第一电流I_α、所述β轴第一电流I_β，确定所述变频电机α轴第二电流

β轴第二电流

根据所述变频电机α轴第二电流β轴第二电流确定所述变频电机转子轴误差Δθ，根据所述转子轴误差Δθ确定所述变频电机的转子转速ω；

根据所述变频电机的转子转速ω，确定所述变频电机的转子位置θ；

根据所述转子转速ω及所述的转子位置θ，对所述变频电机进行控制。

可选的，所述获取变频电机α轴电压V_α、β轴电压V_β，并获取所述变频电机α轴第一电流I_α、β轴第一电流I_β包括：

建立所述变频电机的真实模型：

其中，

L_d为所述变频电机d轴电感，L_q电机q轴电感,r为所述变频电机相电阻，ω为所述变频电机当前转速，θ为所述变频电机转子位置角度，K_E为所述变频电机反电动势常数；

根据所述变频电机的真实模型获取变频电机α轴电压V_α、β轴电压V_β，并获取所述变频电机α轴第一电流I_α、β轴第一电流I_β。

可选的，所述建立所述变频电机的真实模型包括：

确定所述变频电机的α轴、β轴为固定坐标轴，d轴、q轴为随电机转子旋转的旋转坐标轴，d轴与电机转子方向一致，获取所述变频电机的电机方程：

其中p算子表示微分运算，所述p算子根据

及

进行坐标变换得出：

进一步得出：

获取

其中L_d为所述变频电机d轴电感，L_q所述变频电机q轴电感,r为所述变频电机相电阻，ω为电机当前转速，θ为所述变频电机转子位置角度，K_E为所述变频电机反电动势常数，建立所述变频电机的真实模型。

可选的，所述根据所述α轴电压V_α、所述β轴电压V_α、所述α轴第一电流 I_α、所述β轴第一电流I_β，确定所述变频电机第二α轴电流

第二β轴电流包括：

根据述变频电机的真实模型建立构造滑模观测器模型；

根据所述滑模观测器模型，确定所述变频电机第二α轴电流

第二β轴电流

可选的，所述根据所述滑模观测器模型，确定所述变频电机第二α轴电流

第二β轴电流

包括：

根据所述滑模观测器模型，得出：

进一步，得出所述变频电机第二α轴电流第二β轴电流

其中，

可选的，所述根据变频电机α轴第二电流

β轴第二电流

确定所述变频电机转子轴误差Δθ包括：

根据所述变频电机电动势e_α、e_β，确定所述变频电机反电动势e_α'、e_β'；

根据所述变频电机反电动势e_α'、e_β'，确定所述变频电机转子轴误差Δθ。

可选的，所述根据所述变频电机电动势e_α、e_β，确定所述变频电机反电动势e_α'、e_β'包括：

根据

确定所述变频电机反电动势e_α'、e_β'，其中，e_α、e_β为所述变频电机电动势，K是为稳定性引入的系数，sign为符号函数；

将所述变频电机电动势e_α与e_β进行低通滤波，得到所述变频电机反电动势 e_α'、e_β'：

其中n1(t)与n2(t)为反电动势谐波部分。

可选的，所述根据所述变频电机反电动势e_α'、e_β'，确定所述变频电机转子轴误差Δθ包括：

根据

确定所述变频电机转子轴误差Δθ，其中，θ'为转子真实的d轴位置与估计的d’轴位置之间的误差。

可选的，所述根据所述转子轴误差Δθ确定所述变频电机的转子转速ω包括：

根据锁相环将所述转子轴误差Δθ锁到0，获得所述变频电机转子转速ω。

可选的，所述根据所述变频电机的转子转速ω，确定所述变频电机的转子位置θ包括：

根据θ＝∫ωdt，确定所述变频电机的转子位置θ。

基于上述技术方案的变频电机控制方法，通过获取变频电机α轴电压、β轴电压，并获取α轴电流、β轴电流，根据α轴电压、β轴电压、α轴电流、β轴电流，确定变频电机转子轴误差，根据转子轴误差确定变频电机的转子转速和转子位置，根据转子转速和转子位置对变频电机进行控制。从而实现根据变频电机的电压电流确定转子转速和转子位置，进一步根据转子转速和转子位置对变频电机进行控制，从而能够提高电机带背压启动能力，减少带背压启动失败。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

图1为本发明实施例提供的变频电机控制方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的轴坐标变换示意图；

图3为本发明实施例提供的转子真实位置和估计位置示意图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。

实施例1

如图1所示，本发明实施例提供一种变频电机控制方法，包括：

11、获取变频电机α轴电压V_α、β轴电压V_α，并获取变频电机α轴第一电流I_α、β轴第一电流I_β；

12、根据α轴电压V_α、β轴电压V_α、α轴第一电流I_α、β轴第一电流I_β，确定变频电机α轴第二电流

β轴第二电流

13、根据变频电机α轴第二电流

β轴第二电流

确定变频电机转子轴误差Δθ，根据转子轴误差Δθ确定变频电机的转子转速ω；

14、根据变频电机的转子转速ω，确定变频电机的转子位置θ；

15、根据转子转速ω及的转子位置θ，对变频电机进行控制。

如图2所示的坐标轴示意图，将d轴q轴电压V_d/V_q通过坐标变换获得α轴电压V_α、β轴电压V_β，其中α轴和β轴为固定坐标轴互相垂直，d轴q轴为随电机转子旋转的旋转坐标轴，d轴与电机转子方向一致，d轴q轴相互垂直。

在一个实施例中可选的，获取变频电机α轴电压V_α、β轴电压V_β，并获取变频电机α轴第一电流I_α、β轴第一电流I_β包括：

建立变频电机的真实模型：

其中，

L_d为变频电机d轴电感，L_q电机q轴电感,r为变频电机相电阻，ω为变频电机当前转速，θ为变频电机转子位置角度，K_E为变频电机反电动势常数；

根据变频电机的真实模型获取变频电机α轴电压V_α、β轴电压V_β，并获取变频电机α轴第一电流I_α、β轴第一电流I_β。

在一个实施例中可选的，建立变频电机的真实模型包括：

如图2所示，α轴β轴为固定坐标轴，d轴q轴为随电机转子旋转的旋转坐标轴，d轴与电机转子方向一致。确定变频电机的α轴、β轴为固定坐标轴， d轴、q轴为随电机转子旋转的旋转坐标轴，d轴与电机转子方向一致，获取变频电机的电机方程：

其中p算子表示微分运算，p算子根据及

进行坐标变换得出：

进一步得出：

获取

其中L_d为变频电机d轴电感，L_q变频电机q轴电感,r为变频电机相电阻，ω为电机当前转速，θ为变频电机转子位置角度，K_E为变频电机反电动势常数，建立变频电机的真实模型。

在一个实施例中可选的，根据α轴电压V_α、β轴电压V_α、α轴第一电流I_α、β轴第一电流I_β，确定变频电机第二α轴电流

第二β轴电流

包括：

根据述变频电机的真实模型建立构造滑模观测器模型；

根据滑模观测器模型，确定变频电机第二α轴电流第二β轴电流

在一个实施例中可选的，根据滑模观测器模型，确定变频电机第二α轴电流

第二β轴电流

包括：

根据滑模观测器模型，得出：

进一步，得出变频电机第二α轴电流

第二β轴电流

其中，

在一个实施例中可选的，根据变频电机α轴第二电流β轴第二电流

确定变频电机转子轴误差Δθ包括：

根据变频电机电动势e_α、e_β，确定变频电机反电动势e_α'、e_β'；

根据变频电机反电动势e_α'、e_β'，确定变频电机转子轴误差Δθ。

在一个实施例中可选的，根据变频电机电动势e_α、e_β，确定变频电机反电动势e_α'、e_β'包括：

根据

确定变频电机反电动势e_α'、e_β'，其中，e_α、e_β为变频电机电动势，K是为稳定性引入的系数，sign为符号函数；

将变频电机电动势e_α与e_β进行低通滤波，得到变频电机反电动势e_α'、e_β'：

其中n1(t)与n2(t)为反电动势谐波部分。

在一个实施例中可选的，建立如图3所示的坐标系，其中d’轴q’轴为电机估计位置，d轴q轴为电机真实位置，其中转子真实的d轴位置与估计的d’轴位置之间存在误差θ'，根据变频电机反电动势e_α'、e_β'，确定变频电机转子轴误差Δθ包括：

根据

确定变频电机转子轴误差Δθ，其中，θ'为转子真实的d轴位置与估计的d’轴位置之间的误差。

在一个实施例中可选的，根据转子轴误差Δθ确定变频电机的转子转速ω包括：

根据锁相环将转子轴误差Δθ锁到0，获得变频电机转子转速ω。

在一个实施例中可选的，根据变频电机的转子转速ω，确定变频电机的转子位置θ包括：

根据θ＝∫ωdt，确定变频电机的转子位置θ。

在一个实施例中可选的，根据所述转子转速ω及所述的转子位置θ，对所述变频电机进行控制时，转速命令值ω^*转速ω之差进入ASR控制环节，通过 ASR进行比列积分即PI调节，输出力矩τ^*，再利用τ^*通过最大力矩控制、弱磁控制等获得d/q轴命令电流I_d ^*/I_q ^*，I_d ^*/I_q ^*与检测电流I_d/I_q之差进行ACR环节之PI调节获得电压命令值V_d ^*/V_q ^*，具体使用时，检测电压V_d/V_q不容易获得，一般使用V_d ^*/V_q ^*代替V_d/V_q进行计算，(参见公式(1)、(2)等)，进一步计算获得PWM波占空比，通过占空比可变的PWM波控制逆变器6路IGBT的导通和关断，控制电机三相电流的流向，控制电机的运行。其中转子位置θ用于获得sinθ/cosθ,用于电压电流等的坐标变换。

本发明实施例的变频电机控制方法，通过获取变频电机α轴电压、β轴电压，并获取α轴电流、β轴电流，根据α轴电压、β轴电压、α轴电流、β轴电流，确定变频电机转子轴误差，根据转子轴误差确定变频电机的转子转速和转子位置，根据转子转速和转子位置对变频电机进行控制。从而实现根据变频电机的电压电流确定转子转速和转子位置，进一步根据转子转速和转子位置对变频电机进行控制，从而能够提高电机带背压启动能力，减少带背压启动失败。

实施例2

本发明实施例提供一种变频电机控制方法，通过变频电机真实模型获得电机α、β轴电压V_α和V_β，α、β轴电流I_α和I_β，构造的电机滑模变结构方程模型获得变频电机α、β轴电流

和

进一步获得变频电机轴误差，通过锁相环获得变频电机转速，再通过对转速进行积分获得变频电机的位置，根据获得的变频电机转速和位置控制变频电机。

如图2所示，α轴β轴为固定坐标轴，d轴q轴为随变频电机转子旋转的旋转坐标轴，d轴与变频电机转子方向一致。由变频电机方程：

其中p算子表示微分运算，通过如下的坐标变换公式：

获得如下公式：

进一步得：

其中，

其中L_d为变频电机d轴电感，L_q变频电机q轴电感,r为变频电机相电阻，ω为变频电机当前转速，θ为变频电机转子位置角度，K_E为变频电机反电动势常数。

进一步得出：

构建滑膜变结构方程为：

其中K是为稳定性引入的系数。

(6)-(5)得：

其中

当变频电机运动方程运动点达到滑膜面时，滑膜运动满足：

此时由(7)式得出：

将电机e_α与e_β进行低通滤波处理，获得变频电机反电动势为：

其中，式(9)通过低通滤波器获得反电动势具体数值，可以表达为下一公式，可利用下一公式代入(10)获得轴误差公式，本实施例可以用式(9) 式获得的数值，代入(11)式获得轴误差Δθ，n1(t)与n2(t)反电动势谐波非主要成分可以忽略。变频电机反电动势为：

n1(t)与n2(t)是反电动势谐波部分。

建立如图3所示的坐标系，其中d’轴q’轴为电机估计位置，d轴q轴为电机真实位置，其中转子真实的d轴位置与估计的d’轴位置之间存在误差θ'，得公式(10)

e_α'cosθ'+e_β'cosθ'＝-K_Esin(θ)cosθ'+K_Ecos(θ)cosθ'＝K_Esin(θ-θ') (10)

当θ'很小时，sin(θ-θ')≈θ-θ'＝Δθ，得

解方程组(6)式，得：

根据(12)式获得电机α、β轴电流和根据式(9)获得电机反电动势，根据式(11)获得电机转子轴误差Δθ。采用锁相环将Δθ锁定到0，可以得到电机的转速ω，根据θ＝∫ωdt获得电机的位置。根据获得的变频电机转速和位置控制变频电机。

本发明实施例的变频电机控制方法，通过获取变频电机α轴电压、β轴电压，并获取α轴电流、β轴电流，根据α轴电压、β轴电压、α轴电流、β轴电流，确定变频电机转子轴误差，根据转子轴误差确定变频电机的转子转速和转子位置，根据转子转速和转子位置对变频电机进行控制。从而实现根据变频电机的电压电流确定转子转速和转子位置，进一步根据转子转速和转子位置对变频电机进行控制，从而能够提高电机带背压启动能力，减少带背压启动失败。

以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。