CN102761307B - 电机控制方法及装置和家用电器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电机控制方法及装置和家用电器。该电机控制方法包括：通过采样得到电机的相电流；根据相电流的电流值估算电机的d、q轴电感值；通过估算后的电感值计算控制参数；以及通过控制参数对电机进行磁场定向控制。通过本发明，使得电机能够同时适于在高低电流下工作。

Description

电机控制方法及装置和家用电器
技术领域
本发明涉及控制领域，具体而言，涉及一种电机控制方法及装置和家用电器。
背景技术
磁阻电机的特点在于电机的电感量随电流的变化比较大，因而，当电流的变化较大时，则对传统的固定参数的磁场定向FOC(Field Oriented Control，简称FOC)控制方式提出了考验，例如，使得适合低电流下运行的电机参数无法适应于高电流的运行。
针对现有技术中电机难以同时适应高低电流的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种电机控制方法及装置和家用电器，以解决现有技术中电机难以同时适应高低电流的问题。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种电机控制方法。该电机控制方法包括：通过采样得到电机的相电流；根据相电流的电流值估算电机的d、q轴电感值；通过估算后的电感值计算控制参数；以及通过控制参数对电机进行磁场定向控制。
进一步地，在根据相电流的电流值估算电机的d、q轴电感值之后，方法还包括：对估算出的电感值进行修正，其中，通过估算后的电感值计算控制参数包括：通过修正后的电感值计算控制参数。
进一步地，通过以下方式根据相电流的电流值估算电机的d、q轴电感值：通过数据库查找与电流值对应的电感值，其中，在数据库中预先存储有不同电流下的电感值，不同电流值与不同电感值之间的对应关系通过电感值与电流值之间的关系曲线得到。
进一步地，上述数据库为表格形式的数据库。
进一步地，通过以下方式根据相电流的电流值估算电机的d、q轴电感值：利用多条线性直线段表示电感值与电流值的关系曲线；以及在多条线性直线段的每段内根据线性函数L＝aI+b计算与电流值对应的电感值，其中，a和b为常数，I为电流值，L为电感值。
进一步地，通过以下方式根据相电流的电流值估算电机的d、q轴电感值：利用一元多次函数表示电感值与电流值的关系曲线；以及利用一元多处函数计算与电流值对应的电感值。
进一步地，上述电机包括磁阻电机和永磁同步电机。
为了实现上述目的，根据本发明的另一方面，提供了一种电机控制装置。该电机控制装置包括：采样模块，用于通过采样得到电机的相电流；估算模块，用于根据相电流的电流值估算电机的d、q轴电感值；计算模块，用于通过估算后的电感值计算控制参数；以及控制模块，用于通过控制参数对电机进行磁场定向控制。
进一步地，上述装置还包括：修正模块，用于在根据相电流的电流值估算电机的d、q轴电感值之后，对估算出的电感值进行修正，其中，估算模块用于通过修正后的电感值计算控制参数。
进一步地，估算模块用于通过以下方式之一估算电机的d、q轴电感值：方式一：通过数据库查找与电流值对应的电感值，其中，在数据库中预先存储有不同电流下的电感值，不同电流值与不同电感值之间的对应关系通过电感值与电流值之间的关系曲线得到，其中，该数据库可以为表格形式的数据库，方式二：利用多条线性直线段表示电感值与电流值的关系曲线；以及在多条线性直线段的每段内根据线性函数L＝aI+b计算与电流值对应的电感值，其中，a和b为常数，I为电流值，L为电感值。方式三：利用一元多次函数表示电感值与电流值的关系曲线；以及利用一元多处函数计算与电流值对应的电感值。
进一步地，上述电机包括磁阻电机和永磁同步电机。
为了实现上述目的，根据本发明的又一方面，还提供了一种家用电器，该家用电器包括本发明提供的任意一种电机控制装置。
进一步地，家用电器可以为空调器。
通过本发明，采用通过采样得到电机的相电流；根据相电流的电流值估算电机的d、q轴电感值；通过估算后的电感值计算控制参数；以及通过控制参数对电机进行磁场定向控制的方法，解决了现有技术中电机难以同时适应高低电流的问题，进而达到了使得电机能够同时适于在高低电流下工作的效果。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是根据本发明实施例的电机控制装置的示意图；
图2是根据本发明实施例的电机控制方法的流程图；
图3是根据本发明实施例的对电机进行控制的示意图；
图4是根据本发明实施例的电感值和电流值的关系曲线的示意图；以及
图5是根据本发明实施例的利用多条线性直线段对电感值和电流值的关系曲线进行表示的示意图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
图1是根据本发明实施例的电机控制装置的示意图。如图1所示，该电机控制装置包括采样模块10、估算模块20、计算模块30和控制模块40。
采样模块10用于通过采样得到电机的相电流。
估算模块20用于根据相电流的电流值估算电机的d、q轴电感值。
计算模块30用于通过估算后的电感值计算控制参数。其中，控制参数可以为电流环增益等。
控制模块40用于通过控制参数对电机进行磁场定向控制。
在该电机控制装置中，由于首先通过采样得到电机的相电流，然后通过该电流的电流值估算出电感值，从而得到了一个随电流变化的电感值，通过该电感值再计算控制参数以对电机进行磁场定向控制，从而解决了现有技术中电机难以同时适应高低电流的问题，进而达到了使得电机能够同时适于在高低电流下工作的效果。
为了使得估算后的电感值更准确，优选地，上述装置还可以包括修正模块，该修正模块用于在根据相电流的电流值估算电机的d、q轴电感值之后，对估算出的电感值进行修正，此时，计算模块30用于通过修正后的电感值计算控制参数。因而，上述的计算模块30可以是根据估算后的电感值直接计算控制参数，也可以是对估算后的电感值进行修正后，再利用修正后的电感值计算控制参数。
为了保证高低电流下的稳定可靠运行，本发明实施例利用在线参数修正技术，通过相电流信号实时估算电机的d、q轴电感值，再通过估算出来的电感值计算出控制参数，用于磁场定向(FOC)控制，能够保证电机在高、中、低功率均能够稳定运行。
由于本发明实施例中的电机可作为压缩机的一部分，因而，通过对电机的控制也可以实现对压缩机的控制，因而，本发明实施例还提供了一种压缩机的控制方法。
优选地，估算模块20用于通过以下方式之一估算电机的d、q轴电感值：
方式一：通过数据库查找与电流值对应的电感值，其中，在该数据库中预先存储有不同电流下的电感值，不同电流值与不同电感值之间的对应关系通过电感值与电流值之间的关系曲线得到，其中，该数据库可以为表格形式的数据库。
方式二：利用多条线性直线段表示电感值与电流值的关系曲线；以及在多条线性直线段的每段内根据线性函数L＝aI+b计算与电流值对应的电感值，其中，a和b为常数，I为电流值，L为电感值。
方式三：利用一元多次函数表示电感值与电流值的关系曲线；以及利用一元多处函数计算与电流值对应的电感值。
本发明实施例还提供了一种电机控制方法。该方法可以通过上述的电机控制装置来执行。
图2是根据本发明实施例的电机控制方法的流程图。
如图2所示，该电机控制方法包括以下步骤：
步骤S602，通过采样得到电机的相电流。
步骤S604，根据相电流的电流值估算电机的d、q轴电感值。
步骤S606，通过估算后的电感值计算控制参数。
步骤S608，通过控制参数对电机进行磁场定向控制。
为了使得估算后的电感值更准确，优选地，在根据相电流的电流值估算电机的d、q轴电感值之后，方法还包括：对估算出的电感值进行修正，其中，通过估算后的电感值计算控制参数包括：通过修正后的电感值计算控制参数。
在步骤S604中，可以通过以下方式根据相电流的电流值估算电机的d、q轴电感值(对应于上述的方式一)：
通过表格查找与电流值对应的电感值，其中，在表格中预先存储有不同电流下的电感值，不同电流值与不同电感值之间的对应关系通过实际测量的电感值与电流值之间的关系曲线得到。
在步骤S604中，也可以通过以下方式根据相电流的电流值估算电机的d、q轴电感值(对应于上述的方式二)：
利用多条线性直线段表示电感值与电流值的关系曲线；以及在多条线性直线段的每段内根据线性函数L＝aI+b计算与电流值对应的电感值，其中，a和b为常数，I为电流值，L为电感值。
在步骤S604中，还可以通过以下方式根据相电流的电流值估算电机的d、q轴电感值(对应于上述的方式三)：
利用一元多次函数表示电感值与电流值的关系曲线；以及利用一元多处函数计算与电流值对应的电感值。
图3是根据本发明实施例的对电机进行控制的示意图。上述的控制装置和控制方法均可以通过如图所述的控制方式进行控制。
如图3所示，在该控制方式中，先通过采样得到电机的实际相电流，再根据电流值对d、q轴电感值估算和修正，最后通过修正后的电感值计算出控制参数用于FOC控制。
以上整个过程实现一个闭环控制，从而实现参数的实时修正，保证了电机在高、中、低功率均能够稳定运行，相对于传统的d、q轴电感固定不变的控制方式，适应范围更广，且稳定性更好。
本发明实施例中的电机既可以为磁阻电机，也可以是永磁同步电机等电机。
图4是根据本发明实施例的电感值和电流值的关系曲线的示意图。在该图中，示出了d、q轴各自的电感随电流的变化情况，其中，Lq为q轴的电感值随电流变化的曲线，Ld为d轴的电感值随电流变化的曲线。
由于磁阻电机的电机特点在于电机的电感量随电流的变化比较大，图4则为某一电机的电感量与电流的对应关系，由图可以看出电流越来越大时，电感量下降很多。所以如果整个运行过程中用固定参数来进行控制时，就使得适合低电流下运行的电机参数不能适应于高电流的运行，而本发明提供了一种能兼容高低电流运行的解决方案。
以下对d、q轴电感值的估算或者估算和修正的详细实现过程进行介绍：
d、q轴电感值至少可以由以下方式来估算：
(1)查表法
该方法对应于上述的方式一，在该方法中，根据d、q轴电感值与电流值的关系曲线(例如，可以是如图4所示的关系曲线)，放置一个对应的表格，通过查表法得到不同电流下的d、q轴电感值。如下表：
表1
  电流值   Ld电感   Lq电感
  1A   12.5mH   18.6mH
  2A   10.8mH   17.9mH
  3A   10.2mH   17.3mH
  4A   9.7mH   16.9mH
  5A   9.2mH   16.2mH
  6A   8.8mH   15.8mH
  7A   8.1mH   15.2mH
  8A   7.5mH   14.7mH
  9A   7.0mH   14.1mH
(2)多段线性取值法
该方法对应于上述的方式二，在该方法中，根据d、q轴电感值与电流值的关系曲线(例如，可以是如图4所示的关系曲线)，利用多条的线性直线段来代替，在每段内根据线性函数L＝aI+b计算出电感值。(其中L为电感值，I为电机电流，a，b为函数系数)。
图5是根据本发明实施例的利用多条线性直线段对电感值和电流值的关系曲线进行表示的示意图。如图5所述，可以近似的利用AB，BC，CD，DE四段直线来近似代替，从而实现线性计算。
(3)一元多次函数法
该方法对应于上述的方式三，在该方法中，根据d、q轴电感值与电流值的关系曲线，利用一元多次函数来近似表达。如利用以下函数计算出电感值：
L＝aIn +bIn-1 +cIn-2 +dIn-3……
其中，L为电感值，I为电机电流，a，b，c，d等为函数系数，即为常数。
此外，本发明实施例还提供了一种家用电器，该家用电器可以是任何具有本发明实施例所提供的电机控制装置的家用电器，也可以是任何采用了本发明实施例的电机控制方法的家用电器，作为家用电器的一个例子，该家用电器可以为空调器。
通过以上描述可以看出，本发明实施例实现了使得电机能够同时适于在高低电流下稳定工作的目的。
显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种磁阻电机控制方法，其特征在于，包括：
通过采样得到电机的相电流；
根据所述相电流的电流值估算所述电机的d、q轴电感值；
通过估算后的电感值计算控制参数；以及
通过所述控制参数对所述电机进行磁场定向控制；其中，通过以下方式之一根据所述相电流的电流值估算所述电机的d、q轴电感值：
方式一：利用多条线性直线段表示电感值与电流值的关系曲线；以及在所述多条线性直线段的每段内根据线性函数L＝aI+b计算与所述电流值对应的电感值，其中，a和b为常数，I为电流值，L为电感值；
方式二：利用一元多次函数表示电感值与电流值的关系曲线；以及利用所述一元多次函数计算与所述电流值对应的电感值。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
在根据所述相电流的电流值估算所述电机的d、q轴电感值之后，所述方法还包括：
对估算出的电感值进行修正，
其中，通过估算后的电感值计算控制参数包括：
通过修正后的电感值计算控制参数。
3.一种磁阻电机控制装置，其特征在于，包括：
采样模块，用于通过采样得到电机的相电流；
估算模块，用于根据所述相电流的电流值估算所述电机的d、q轴电感值；
计算模块，用于通过估算后的电感值计算控制参数；以及
控制模块，用于通过所述控制参数对所述电机进行磁场定向控制；
所述估算模块用于通过以下方式之一估算所述电机的d、q轴电感值：
方式一：利用多条线性直线段表示电感值与电流值的关系曲线；以及在所述多条线性直线段的每段内根据线性函数L＝aI+b计算与所述电流值对应的电感值，其中，a和b为常数，I为电流值，L为电感值，
方式二：利用一元多次函数表示电感值与电流值的关系曲线；以及利用所述一元多次函数计算与所述电流值对应的电感值。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
修正模块，用于在根据所述相电流的电流值估算所述电机的d、q轴电感值之后，对估算出的电感值进行修正，
其中，所述计算模块用于通过修正后的电感值计算控制参数。
5.一种家用电器，其特征在于，包括权利要求3至4中任一项所述的磁阻电机控制装置。
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