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电机及其控制方法、装置、空调、存储介质

申请号 CN202210470626.3 申请日 2022-04-28 公开(公告)号 CN114696708A 公开(公告)日 2022-07-01
申请人 北京小米移动软件有限公司; 发明人 单联瑜; 吴俊鸿;
摘要 本公开涉及 电机 技术领域,具体提供了一种电机及其控制方法、装置、 空调 、存储介质。一种电机控制方法,包括:基于电机速度环的目标转速和实际转速,确定交轴目标 电流 ;根据交轴目标电流以及电机的交轴电感和直轴电感,确定直轴目标电流;根据所述交轴目标电流和所述直轴目标电流的电流环对电机进行控制。本公开实施方式,基于电机目标转速和实际转速进行调节得到交轴目标电流,并根据交轴目标电流确定直轴目标电流,无需反复试验调试转矩 角 值,简化电机控制过程。
权利要求

1.一种电机控制方法,其特征在于,包括:
基于电机速度环的目标转速和实际转速,确定交轴目标电流
根据交轴目标电流以及电机的交轴电感和直轴电感,确定直轴目标电流;
根据所述交轴目标电流和所述直轴目标电流的电流环对电机进行控制。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述根据交轴目标电流以及电机的交轴电感和直轴电感,确定直轴目标电流,包括:
根据电机转矩公式确定直轴电流与交轴电感、直轴电感以及交轴电流之间的第一对应关系;
基于所述第一对应关系,根据所述交轴目标电流、电机的交轴额定电感以及直轴额定电感,确定所述直轴目标电流。
3.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于,还包括:
在每一次的电流环调节过程中,基于预设的电流补偿值对前次电流环的直轴目标电流进行第一方向的补偿,得到当前电流环的直轴目标电流,并根据当前电流环的直轴目标电流得到当前电流环的交轴目标电流;所述第一方向为正向或负向其中之一;
根据当前电流环的直轴目标电流和交轴目标电流,确定当前电流环与前次电流环的转矩电流变化关系;
基于所述转矩电流变化关系,确定下次电流环对应的所述电流补偿值,并根据下次电流环对应的所述电流补偿值对下次电流环的直轴目标电流进行补偿,直至满足收敛条件。
4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,所述基于预设的电流补偿值对前次电流环的直轴目标电流进行补偿,得到当前电流环的直轴目标电流,并根据当前电流环的直轴目标电流得到当前电流环的交轴目标电流,包括:
基于所述电流补偿值对前次电流环的直轴目标电流进行第一方向的补偿,得到当前电流环的直轴目标电流;
根据当前电流环的直轴目标电流进行电流环自动调节,得到当前电流环的交轴目标电流。
5.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,所述根据当前电流环的直轴目标电流和交轴目标电流,确定当前电流环与前次电流环的转矩电流变化关系,包括:
根据当前电流环的直轴目标电流和交轴目标电流,确定当前电流环的转矩电流;
根据当前电流环的转矩电流与前次电流环的转矩电流的大小关系,确定所述转矩电流变化关系。
6.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,所述基于所述转矩电流变化关系,确定下次电流环对应的所述电流补偿值,并根据下次电流环对应的所述电流补偿值对下次电流环进行调节,直至满足收敛条件,包括:
响应于所述转矩电流变化关系为当前电流环的转矩电流小于前次电流环的转矩电流,将当前电流环的电流补偿值确定为下次电流环对应的电流补偿值,并根据所述电流补偿值对下次电流环的直轴目标电流进行所述第一方向补偿;
响应于所述转矩电流变化关系为当前电流环的转矩电流大于前次电流环的转矩电流,确定下次电流环对应的电流补偿值小于当前电流环对应的电流补偿值,并根据下次电流环对应的所述电流补偿值对下次电流环的直轴目标电流进行第二方向补偿;所述第二方向为正向或负向其中另一;
响应于任意一次的电流环对应的电流补偿值小于预设阈值,确定满足收敛条件。
7.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述根据交轴目标电流以及电机的交轴电感和直轴电感,确定直轴目标电流,包括:
根据电机转矩公式确定直轴电流与交轴电感、直轴电感以及交轴电流之间的第一对应关系;
根据所述交轴目标电流和预设的第二对应关系,确定与所述交轴目标电流对应的交轴目标电感和直轴目标电感;所述第二对应关系为所述交轴电感和所述直轴电感随所述交轴目标电流的变化关系;
基于所述第一对应关系,根据所述交轴目标电流、交轴目标电感以及直轴目标电感,确定所述直轴目标电流。
8.一种电机控制装置,其特征在于,包括:
第一确定模,被配置为基于电机速度环的目标转速和实际转速,确定交轴目标电流;
第二确定模块,被配置为根据交轴目标电流以及电机的交轴电感和直轴电感,确定直轴目标电流;
电机控制模块,被配置为根据所述交轴目标电流和所述直轴目标电流的电流环对电机进行控制。
9.一种电机,其特征在于,包括:
处理器;和
存储器,存储有计算机指令,所述计算机指令用于使处理器执行根据权利要求1至7任一项所述的方法。
10.一种空调,其特征在于,包括根据权利要求9所述的电机,所述电机用于驱动压缩机的压缩腔运转。
11.一种存储介质,其特征在于,存储有计算机指令,所述计算机指令用于使计算机执行根据权利要求1至7任一项所述的方法。

说明书全文

电机及其控制方法、装置、空调、存储介质

技术领域

[0001] 本公开涉及电机技术领域,具体涉及一种电机及其控制方法、装置、空调、存储介质。

背景技术

[0002] 电机是电动机(Motor)的简称,是一种把电能转换为机械能的设备,电机目前普遍应用于各种电动设备中。以空调系统为例,室外机的压缩机中,电机带动活塞等压缩腔部件运转做功实现室内和室外的热量交换。
[0003] 电机在工作过程中,需要对电机转矩进行实时的调控,以保证电机效率最优。相关技术中,常用的电机控制方式为MTPA(最大转矩/电流比)方式,但是这种控制方式需要预先不断试验调试,过程较为复杂。发明内容
[0004] 为简化电机控制过程,本公开实施方式提供了一种电机控制方法、装置、电机、空调以及存储介质。
[0005] 第一方面,本公开实施方式提供了一种电机控制方法,包括:
[0006] 基于电机速度环的目标转速和实际转速,确定交轴目标电流;
[0007] 根据交轴目标电流以及电机的交轴电感和直轴电感,确定直轴目标电流;
[0008] 根据所述交轴目标电流和所述直轴目标电流的电流环对电机进行控制。
[0009] 在一些实施方式中,所述根据交轴目标电流以及电机的交轴电感和直轴电感,确定直轴目标电流,包括:
[0010] 根据电机转矩公式确定直轴电流与交轴电感、直轴电感以及交轴电流之间的第一对应关系;
[0011] 基于所述第一对应关系,根据所述交轴目标电流、电机的交轴额定电感以及直轴额定电感,确定所述直轴目标电流。
[0012] 在一些实施方式中,本公开所述的方法,还包括:
[0013] 在每一次的电流环调节过程中,基于预设的电流补偿值对前次电流环的直轴目标电流进行第一方向的补偿,得到当前电流环的直轴目标电流,并根据当前电流环的直轴目标电流得到当前电流环的交轴目标电流;所述第一方向为正向或负向其中之一;
[0014] 根据当前电流环的直轴目标电流和交轴目标电流,确定当前电流环与前次电流环的转矩电流变化关系;
[0015] 基于所述转矩电流变化关系,确定下次电流环对应的所述电流补偿值,并根据下次电流环对应的所述电流补偿值对下次电流环的直轴目标电流进行补偿,直至满足收敛条件。
[0016] 在一些实施方式中,所述基于预设的电流补偿值对前次电流环的直轴目标电流进行补偿,得到当前电流环的直轴目标电流,并根据当前电流环的直轴目标电流得到当前电流环的交轴目标电流,包括:
[0017] 基于所述电流补偿值对前次电流环的直轴目标电流进行第一方向的补偿,得到当前电流环的直轴目标电流;
[0018] 根据当前电流环的直轴目标电流进行电流环自动调节,得到当前电流环的交轴目标电流。
[0019] 在一些实施方式中,所述根据当前电流环的直轴目标电流和交轴目标电流,确定当前电流环与前次电流环的转矩电流变化关系,包括:
[0020] 根据当前电流环的直轴目标电流和交轴目标电流,确定当前电流环的转矩电流;
[0021] 根据当前电流环的转矩电流与前次电流环的转矩电流的大小关系,确定所述转矩电流变化关系。
[0022] 在一些实施方式中,所述基于所述转矩电流变化关系,确定下次电流环对应的所述电流补偿值,并根据下次电流环对应的所述电流补偿值对下次电流环进行调节,直至满足收敛条件,包括:
[0023] 响应于所述转矩电流变化关系为当前电流环的转矩电流小于前次电流环的转矩电流,将当前电流环的电流补偿值确定为下次电流环对应的电流补偿值,并根据所述电流补偿值对下次电流环的直轴目标电流进行所述第一方向补偿;
[0024] 响应于所述转矩电流变化关系为当前电流环的转矩电流大于前次电流环的转矩电流,确定下次电流环对应的电流补偿值小于当前电流环对应的电流补偿值,并根据下次电流环对应的所述电流补偿值对下次电流环的直轴目标电流进行第二方向补偿;所述第二方向为正向或负向其中另一;
[0025] 响应于任意一次的电流环对应的电流补偿值小于预设阈值,确定满足收敛条件。
[0026] 在一些实施方式中,所述根据交轴目标电流以及电机的交轴电感和直轴电感,确定直轴目标电流,包括:
[0027] 根据电机转矩公式确定直轴电流与交轴电感、直轴电感以及交轴电流之间的第一对应关系;
[0028] 根据所述交轴目标电流和预设的第二对应关系,确定与所述交轴目标电流对应的交轴目标电感和直轴目标电感;所述第二对应关系为所述交轴电感和所述直轴电感随所述交轴目标电流的变化关系;
[0029] 基于所述第一对应关系,根据所述交轴目标电流、交轴目标电感以及直轴目标电感,确定所述直轴目标电流。
[0030] 第二方面,本公开实施方式提供了一种电机控制装置,包括:
[0031] 第一确定模,被配置为基于电机速度环的目标转速和实际转速,确定交轴目标电流;
[0032] 第二确定模块,被配置为根据交轴目标电流以及电机的交轴电感和直轴电感,确定直轴目标电流;
[0033] 电机控制模块,被配置为根据所述交轴目标电流和所述直轴目标电流的电流环对电机进行控制。
[0034] 在一些实施方式中,所述第二确定模块被配置为:
[0035] 根据电机转矩公式确定直轴电流与交轴电感、直轴电感以及交轴电流之间的第一对应关系;
[0036] 基于所述第一对应关系,根据所述交轴目标电流、电机的交轴额定电感以及直轴额定电感,确定所述直轴目标电流。
[0037] 在一些实施方式中,本公开所述的装置,还包括:
[0038] 电流补偿模块,被配置为在每一次的电流环调节过程中,基于预设的电流补偿值对前次电流环的直轴目标电流进行第一方向的补偿,得到当前电流环的直轴目标电流,并根据当前电流环的直轴目标电流得到当前电流环的交轴目标电流;所述第一方向为正向或负向其中之一;
[0039] 第三确定模块,被配置为根据当前电流环的直轴目标电流和交轴目标电流,确定当前电流环与前次电流环的转矩电流变化关系;
[0040] 所述电流补偿模块被配置为基于所述转矩电流变化关系,确定下次电流环对应的所述电流补偿值,并根据下次电流环对应的所述电流补偿值对下次电流环的直轴目标电流进行补偿,直至满足收敛条件。
[0041] 在一些实施方式中,所述电流补偿模块被配置为:
[0042] 基于所述电流补偿值对前次电流环的直轴目标电流进行第一方向的补偿,得到当前电流环的直轴目标电流;
[0043] 根据当前电流环的直轴目标电流进行电流环自动调节,得到当前电流环的交轴目标电流。
[0044] 在一些实施方式中,所述第三确定模块被配置为:
[0045] 根据当前电流环的直轴目标电流和交轴目标电流,确定当前电流环的转矩电流;
[0046] 根据当前电流环的转矩电流与前次电流环的转矩电流的大小关系,确定所述转矩电流变化关系。
[0047] 在一些实施方式中,所述电流补偿模块被配置为:
[0048] 响应于所述转矩电流变化关系为当前电流环的转矩电流小于前次电流环的转矩电流,将当前电流环的电流补偿值确定为下次电流环对应的电流补偿值,并根据所述电流补偿值对下次电流环的直轴目标电流进行所述第一方向补偿;
[0049] 响应于所述转矩电流变化关系为当前电流环的转矩电流大于前次电流环的转矩电流,确定下次电流环对应的电流补偿值小于当前电流环对应的电流补偿值,并根据下次电流环对应的所述电流补偿值对下次电流环的直轴目标电流进行第二方向补偿;所述第二方向为正向或负向其中另一;
[0050] 响应于任意一次的电流环对应的电流补偿值小于预设阈值,确定满足收敛条件。
[0051] 在一些实施方式中,所述第二确定模块被配置为:
[0052] 根据电机转矩公式确定直轴电流与交轴电感、直轴电感以及交轴电流之间的第一对应关系;
[0053] 根据所述交轴目标电流和预设的第二对应关系,确定与所述交轴目标电流对应的交轴目标电感和直轴目标电感;所述第二对应关系为所述交轴电感和所述直轴电感随所述交轴目标电流的变化关系;
[0054] 基于所述第一对应关系,根据所述交轴目标电流、交轴目标电感以及直轴目标电感,确定所述直轴目标电流。
[0055] 第三方面,本公开实施方式提供了一种电机,包括:
[0056] 处理器;和
[0057] 存储器,存储有计算机指令,所述计算机指令用于使处理器执行根据第一方面任意实施方式所述的方法。
[0058] 第四方面,本公开实施方式提供了一种空调,包括根据第三方面任意实施方式所述的电机,所述电机用于驱动压缩机的压缩腔运转。
[0059] 第五方面,本公开实施方式提供了一种存储介质,存储有计算机指令,所述计算机指令用于使计算机执行根据第一方面任意实施方式所述的方法。
[0060] 本公开实施方式的电机控制方法,包括基于电机速度环的目标转速和实际转速确定交轴目标电流,根据交轴目标电流以及电机的交轴电感和直轴电感确定直轴目标电流,根据交轴目标电流和直轴目标电流的电流环对电机进行控制。本公开实施方式中,基于电机目标转速和实际转速进行调节得到交轴目标电流,并根据交轴目标电流确定直轴目标电流,无需反复试验调试转矩值,简化电机控制过程。附图说明
[0061] 为了更清楚地说明本公开具体实施方式或现有技术中的技术方案,下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本公开的一些实施方式,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0062] 图1是相关技术中电机控制方法的原理图。
[0063] 图2是根据本公开一些实施方式中电机控制方法的流程图
[0064] 图3是根据本公开一些实施方式中电机控制方法的原理图。
[0065] 图4是根据本公开一些实施方式中电机控制方法的流程图。
[0066] 图5是根据本公开一些实施方式中电机控制方法的流程图。
[0067] 图6是根据本公开一些实施方式中电机控制方法的流程图。
[0068] 图7是根据本公开一些实施方式中电机控制方法的流程图。
[0069] 图8是根据本公开一些实施方式中电机控制方法的流程图。
[0070] 图9是根据本公开一些实施方式中电机控制装置的结构框图
[0071] 图10是根据本公开一些实施方式中电机控制装置的结构框图。
[0072] 图11是根据本公开一些实施方式中电机的结构框图。

具体实施方式

[0073] 下面将结合附图对本公开的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施方式是本公开一部分实施方式,而不是全部的实施方式。基于本公开中的实施方式,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式,都属于本公开保护的范围。此外,下面所描述的本公开不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
[0074] MTPA即最大转矩/电流比的缩写,其是一种常见的永磁同步电机的转矩控制方法。MTPA的基本原理是通过给定转矩电流Is,基于最优转矩角β合理分配交轴电流Iq和直轴电流Id,使得转矩/电流最大,也即调控最优的电机效率。
[0075] 图1示出了相关技术中MTPA电机控制方式的原理图,下面结合图1进行说明。
[0076] 如图1所示,ωref和ω分别为速度环的目标转速和实际转速,通过PI调节器之后输出为转矩电流Is。β为转矩角,是定子电流与d轴分量的夹角,通过调整转矩角β可以将转矩电流Is分配给交轴目标电流Iqref和直轴目标电流Idref。Iq和Id分别为电流环反馈的交轴实际电流和直轴实际电流。Vq和Vd分别为PI调节器输出的交轴电压和直轴电压,经过park逆变换之后输出的分别为α轴电压Vα和β轴电压Vβ。Ia、Ib、Ic分别为采样电流,经过clark变换之后输出Iα和Iβ,之后经过park变换输出交轴实际电流Iq和直轴实际电流Id。θ为位置传感器输出的转子磁场角度。
[0077] 上述MTPA控制过程的基本原理是:根据目标转速ωref和实际转速ω的差值进行调节以输出转矩电流Is,完成速度环闭环控制。另外,转矩电流Is根据转矩角β为直轴d和交轴q分配直轴目标电流Idref和交轴目标电流Iqref,根据直轴目标电流Idref和直轴实际电流Id、交轴目标电流Iqref和交轴实际电流Iq的差值进行调节以输出电压指令,完成电流环闭环控制,进而通过逆变器输出电压给电机,以驱动电机运行。
[0078] 可以理解,在上述电机控制过程中,需要基于转矩角β为直轴d和交轴q分配目标电流,但是,由于每个电机的特性不同,所以电机的转矩角β并不是固定值。因此,每个电机都需要通过不断试验的方式去调试得到最优的转矩角β,过程十分繁琐。并且,试验调试得到的转矩角β精度难以保证,导致电机效率降低。
[0079] 正是基于上述相关技术存在的缺陷,本公开实施方式提供了一种电机及其控制方法、装置、空调、存储介质,旨在实现高效且准确地电机转矩控制。
[0080] 第一方面,本公开实施方式提供了一种电机控制方法,该方法可应用于电机中,以实现对电机转矩的实时调优,使得电机保持高效率运行。
[0081] 本公开实施方式所述的电机,可以是任何适于实施的电机类型。例如一个示例中,电机为应用于空调系统的永磁同步电机,通过本公开方法对电机转矩进行控制,可实现对空调系统压缩机的变频控制。当然,本公开实施方式的电机并不局限于该示例,本领域技术人员对此可以理解,本公开不再赘述。
[0082] 如图2所示,在一些实施方式中,本公开示例的电机控制方法,包括:
[0083] S210、基于电机速度环的目标转速和实际转速,确定交轴目标电流。
[0084] S220、根据交轴目标电流以及电机的交轴电感和直轴电感,确定直轴目标电流。
[0085] S230、根据交轴目标电流和直轴目标电流的电流环对电机进行控制。
[0086] 本公开实施方式中,通过给定的目标转速ωref和电机的实际转速ω进行调节输出的并非转矩电流Is,而是输出交轴目标电流Iqref。
[0087] 基于前述可知,在传统的MTPA控制过程中,对于电机的转矩角β,其需要不断的试验调试才可以得到较为准确的值,然后基于转矩角β计算得到交轴目标电流Iqref和直轴目标电流Idref。
[0088] 而在本公开实施方式中,基于目标转速ωref和实际转速ω的差值进行调节直接输出交轴目标电流Iqref,也即,通过调节器直接给定交轴目标电流Iqref的值,不再通过转矩角β和转矩电流Is来分配直轴目标电流和交轴目标电流。从而,也就无需反复试验调试得到转矩角β的值,省去对转矩角β的调试过程,简化电机控制过程。
[0089] 图3示出了本公开一些实施方式中的电机控制方法的原理图,下面结合图3进行具体说明。
[0090] 如图3所示,在本公开实施方式中,ωref为给定的电机目标转速,ω为电机实际转速。在电机速度环,通过目标转速ωref和实际转速ω的差值进行PI调节,输出电机的交轴目标电流Iqref。
[0091] PI调节是一种线性控制器,它可以根据给定值与实际值构成控制偏差,将偏差的比例和积分通过线性组合构成控制量输出,对被控对象进行控制。关于PI调节的具体原理,本领域技术人员参照相关技术毫无疑问可以理解并充分实现,本公开对此不再赘述。
[0092] 在得到电流环的交轴目标电流Iqref之后,由于本公开实施方式中,并非基于转矩电流Is和转矩角β来分配直轴目标电流和交轴目标电流,因此无法直接得到直轴目标电流Idref,需要基于交轴目标电流Iqref计算得到直轴目标电流Idref。
[0093] 在一些实施方式中,可以基于电机转矩公式计算得到交轴目标电流Iqref与直轴目标电流Idref的第一对应关系,在第一对应关系中,可基于电机的交轴电感Lq、直轴电感Ld以及交轴目标电流Iqref计算得到对应的直轴目标电流Idref。本公开下文实施方式进行说明,在此暂不展开。
[0094] 在得到交轴目标电流Iqref与直轴目标电流Idref之后,即可基于电流环自动调节对电机进行实时控制。具体来说,根据交轴目标电流Iqref与电流环反馈的交轴实际电流Iq的差值,进行PI调节后输出交轴电压Vq;根据直轴目标电流Idref与电流环反馈的直轴实际电流Id的差值,进行PI调节后输出直轴电压Vd。交轴电压Vq和直轴电压Vd经过park逆变换,将dq轴系变换至αβ轴系后输出α轴电压Vα和β轴电压Vβ。进而经过SVPWM(空间电压矢量脉宽调制)控制器调制后,通过逆变器输出电压给电机,以驱动电机运行。
[0095] 另外,Ia、Ib、Ic分别为采样电流,经过clark变换之后输出Iα和Iβ,之后经过park变换输出交轴实际电流Iq和直轴实际电流Id,电流环完成闭环控制。θ为位置传感器输出的转子磁场角度,位置和速度估算器根据采样电压输出电机实际转速ω,速度环完成闭环控制。
[0096] 通过上述可知,本公开实施方式中,基于电机目标转速和实际转速进行调节得到交轴目标电流,并根据交轴目标电流确定直轴目标电流,无需反复试验调试转矩角值,简化电机控制过程。
[0097] 如图4所示,在一些实施方式中,本公开示例的电机控制方法,根据交轴目标电流确定直轴目标电流的过程,包括:
[0098] S410、根据电机转矩公式确定直轴电流与交轴电感、直轴电感以及交轴电流之间的第一对应关系。
[0099] S420、基于第一对应关系,根据交轴目标电流、电机的交轴额定电感以及直轴额定电感,确定直轴目标电流。
[0100] 结合图3所示,本公开实施方式中,基于电机目标转速ωref和实际转速ω的差值进行PI调节输出交轴目标电流Iqref,需要根据交轴目标电流Iqref来计算得到直轴目标电流Idref。
[0101] 在一些实施方式中,可以预先基于电机转矩公式,确定直轴电流与交轴电流之间的对应关系,也即本公开所述的第一对应关系。
[0102] 具体而言,电机转矩公式可表示为:
[0103]
[0104] 式(1)中,Te表示电机输出转矩,P表示电机输出功率,ψf表示电机的反电动势参数,is表示转矩电流,β表示转矩角,Ld表示直轴电感,Lq表示交轴电感。
[0105] 并且,直轴电流id与转矩电流is满足:id=‑is*sinβ,交轴电流iq与转矩电流is满足:iq=is*cosβ,代入上式(1)中可得到:
[0106] Te=P[ψfiq+(Ld‑Lq)idiq]    (2)
[0107] 可以理解,对于电机的转矩控制的目标,是使得使用最小的电流产生最大的转矩,从而使电机效率达到最高。因此,可对上式(2)中的直轴电流id求极值,得到直轴电流id可表示为:
[0108]
[0109] 通过上式(3)即可看到,直轴电流id与交轴电流iq、直轴电感Ld、交轴电感Lq具有如上对应关系,也即本公开所述的第一对应关系。
[0110] 在得到上述第一对应关系之后,结合图3所示,本公开实施方式中,将交轴目标电流Iqref、电机的交轴额定电感Lq以及直轴额定电感Ld代入上式(3)中,即可计算得到直轴目标电流Idref。
[0111] 通过上述可知,本公开实施方式中,基于电机目标转速和实际转速进行调节得到交轴目标电流,并根据交轴目标电流确定直轴目标电流,无需反复试验调试转矩角值,简化电机控制过程。并且,通过对直轴电流求极值建立第一对应关系,实现电流最小化,达到电机效率最优。
[0112] 值得说明的是,参见公式(3)所示的第一对应关系,本公开上述计算直轴目标电流Idref的过程中,是将电机额定电感代入式(3)进行计算,也即,每次电流环调节中计算直轴目标电流Idref的过程,均是基于电机额定电感计算得到。
[0113] 但是,本案发明人研究发现,随着电机不断运行,电机的直轴电感Ld和交轴电感Lq会随电机运行而发生变换,例如随着电机运行直轴电感Ld和交轴电感Lq会不断衰减,从而,继续采用额定电感计算得到的直轴目标电流Idref将于最优值存在偏差,导致电机效率降低。
[0114] 基于此,本公开一些实施方式中,随着电机运行过程中,不断对直轴目标电流Idref进行动态补偿,从而进一步提高电机运行效率。下面结合图5实施方式进行说明。
[0115] 如图5所示,在一些实施方式中,本公开示例的电机控制方法,还包括:
[0116] S510、在每一次的电流环调节过程中,基于预设的电流补偿值对前次电流环的直轴电流进行第一方向的补偿,得到当前电流环的直轴目标电流,并根据当前电流环的直轴目标电流得到当前电流环的交轴目标电流。
[0117] 结合图3所示,本公开所述的一次电流环调节过程,可以理解为,根据交轴目标电流Iqref与交轴实际电流Iq的差值、和直轴目标电流Idref与直轴实际电流Id的差值对电机进行控制,到再次采样到调节后的交轴实际电流Iq和直轴实际电流Id的过程。可以理解,电流环调节是一个闭环的循环过程,为便于表述,本公开将电流环循环调节一次的过程定义为“一次电流环调节”。
[0118] 本公开实施方式中,电流补偿值是指对直轴目标电流Idref进行补偿的值,该值可以基于先验知识预先设置得到,本公开实施方式中,将电流补偿值表示为ΔId。可以理解,电流补偿值ΔId可以是对直轴目标电流Idref进行正向补偿,也即Idref+ΔId;也可以是对直轴目标电流Idref进行负向补偿,也即Idref‑ΔId,本公开下文实施方式中,将正向或负向其中之一定义为“第一方向”,将其中另一定义为“第二方向”。
[0119] 结合前述可知,在电机运行的初期阶段,电机的实际电感与额定电感基本保持一致,从而可以通过例如式(3)的第一对应关系,计算得到直轴目标电流Idref。而随着电机的不断运行,电机的直轴电感Ld和交轴电感Lq发生衰减,若仍通过式(3)所示的第一对应关系计算直轴目标电流Idref,将与最优值发生较大偏差,从而一些实施方式中,即可通过不断对前次电流环的直轴目标电流Idref进行补偿迭代的方式,将电机运行效率保持在最优。
[0120] 下面结合图6所示,以一次电流环调节过程为例,对通过电流补偿值ΔId确定当前电流环的直轴目标电流Idref和交轴目标电流Iqref的过程进行说明。
[0121] 如图6所示,在一些实施方式中,得到当前电流环的直轴目标电流Idref和交轴目标电流Iqref的过程,包括:
[0122] S511、基于电流补偿值对前次电流环的直轴目标电流进行第一方向的补偿,得到当前电流环的直轴目标电流。
[0123] S512、根据当前电流环的直轴目标电流进行电流环自动调节,得到当前电流环的交轴目标电流。
[0124] 在一个示例中,在电机运行初始,结合前述式(3)可得到交轴目标电流Iqref和直轴目标电流Idref,定义为前次电流环的交轴目标电流Iqref0和直轴目标电流Idref0。
[0125] 而在当前电流环中,基于电流补偿值ΔId对前次电流环的直轴目标电流Idref0进行第一方向的补偿,例如对直轴目标电流Idref0进行正向补偿,则当前电流环的直轴目标电流Idref1表示为:Idref1=Idref0+ΔId。
[0126] 结合图3所示,在得到当前电流环的直轴目标电流Idref1之后,基于图3所示的电流环自动调节,可以得到PI调节器输出的交轴目标电流Iqref1。
[0127] S520、根据当前电流环的直轴目标电流和交轴目标电流,确定当前电流环与前次电流环的转矩电流变化关系。
[0128] 可以理解,电机的转矩电流Is与直轴电流Id和交轴电流Iq具有如下对应关系:
[0129]
[0130] 基于式(4)所示的对应关系,可以分别计算得到当前电流环的转矩电流和前次电流环的转矩电流,然后确定两者之间的变化关系,下面结合图7进行说明。
[0131] 如图7所示,在一些实施方式中,确定当前电流环的转矩电流与前次电流环的转矩电流的变化关系的过程,包括:
[0132] S521、根据当前电流环的直轴目标电流和交轴目标电流,确定当前电流环的转矩电流。
[0133] S522、根据当前电流环的转矩电流与前次电流环的转矩电流的大小关系,确定转矩电流变化关系。
[0134] 以上述所述为例,前次电流环的交轴目标电流为Iqref0,直轴目标电流为Idref0,将其代入式(4)即可计算得到前次电流环的转矩电流,表示为Is0。同样,当前电流环的交轴目标电流为Iqref1,直轴目标电流为Idref1,将其代入式(4)即可计算得到当前电流环的转矩电流,表示为Is1。
[0135] 在得到前次电流环的转矩电流Is0和当前电流环的转矩电流Is1之后,可比较两者的大小关系,根据两者的大小关系确定转矩电流变化关系。也即,转矩电流变化关系包括:当前电流环的转矩电流小于前次电流环的转矩电流;或者,当前电流环的转矩电流大于前次电流环的转矩电流。
[0136] S530、基于转矩电流变化关系,确定下次电流环对应的电流补偿值,并根据下次电流环对应的电流补偿值对下次电流环的直轴目标电流进行补偿,直至满足收敛条件。
[0137] 可以理解,对于电机控制的目标,是利用最小的转矩电流达到最大的转矩,从而电机的效率达到最优,也即应当优化转矩电流尽可能最小。
[0138] 基于此优化目标,若当前电流环的转矩电流Is1小于前次电流环的转矩电流Is0,则表示本次补偿使得电机转矩电流减小,也即电机效率提高,从而,在下次电流环中,可对直轴目标电流Idref进行同方向的补偿。反之,若当前电流环的转矩电流Is1大于前次电流环的转矩电流Is0,则表示本次补偿使得电机转矩电流增大,也即电机效率降低,从而,在下次电流环中,可对直轴目标电流Idref进行反向补偿。
[0139] 在一些实施方式中,前次电流环的直轴目标电流为Idref0,交轴目标电流为Iqref0,计算得到的转矩电流为Is0。当前电流环的直轴目标电流为Idref1=Idref0+ΔId,交轴目标电流为Iqref1,计算得到的转矩电流为Is1。
[0140] 一个示例中,若当前电流环的转矩电流Is1小于前次电流环的转矩电流Is0,也即Is1<Is0,则说明本次补偿使得电机转矩电流减小,也即电机效率提高。从而,可确定下次电流环的电流补偿值同样为ΔId,补偿方向同样为正向补偿,也即下次电流环的直轴目标电流Idref2=Idref1+ΔId,然后重复执行上述过程即可。
[0141] 另一个示例中,若当前电流环的转矩电流Is1大于前次电流环的转矩电流Is0,也即Is1>Is0,则说明本次补偿使得电机转矩电流增大,也即电机效率降低。从而,可确定下次电流环的电流补偿方向为负向补偿,并且电流补偿值小于ΔId,例如下次电流环的直轴目标电流 然后重复执行上述过程即可。
[0142] 总而言之,本公开实施方式中,在电流环循环调节过程中,只要当前电流环的转矩电流相对于前次电流环的转矩电流减小,则可以基于电流补偿值在同一方向上不断对直轴目标电流进行补偿,从而优化转矩电流不断减小,电机效率不断提高。直至某次电流环中,当前电流环的转矩电流大于前次电流环的转矩电流,则可以减小电流补偿值,并且在相反方向上继续对直轴目标电流进行补偿,从而降低转矩电流。
[0143] 随着上述过程的不断进行,转矩电流的不断减小,电流补偿值也逐渐收敛到很小的数值范围。本公开一些实施方式中,可预先设置电流补偿值的预设阈值,该预设阈值表示电流补偿值满足收敛条件的临界值。当电流补偿值小于该预设阈值,表示电流补偿值已经收敛到很小的数值范围,电机效率已经达到最优,则可以停止上述电流补偿过程。反之,当电流补偿值大于该预设阈值,表示转矩电流仍未降低至最优,也即电机效率较差,则继续执行上述电流补偿过程。
[0144] 通过上述可知,本公开实施方式中,利用电流补偿值对直轴目标电流进行优化补偿,提高直轴目标电流的准确性,使其保持最优或较优值,从而提高电机效率。
[0145] 值得说明的是,在上述实施方式中,通过电流补偿值对直轴目标电流不断进行优化补偿,避免了电机电感衰减导致的电流值偏差,提高电机效率。在其他实施方式中,也可以预先通过例如试验的手段,建立电机的直轴电感和交轴电感随交轴目标电流的对应关系,通过例如查表的方式得到不同交轴目标电流对应的直轴电感和交轴电感,下面结合图8进行说明。
[0146] 如图8所示,在一些实施方式中,本公开示例的电机控制方法,确定直轴目标电流的过程包括:
[0147] S810、根据电机转矩公式确定直轴电流与交轴电感、直轴电感以及交轴电流之间的第一对应关系。
[0148] 本领域技术人员参见前述图4实施方式即可,也即得到上文式(3)所示的第一对应关系。
[0149] S820、根据交轴目标电流和预设的第二对应关系,确定交轴目标电流对应的交轴目标电感和直轴目标电感。
[0150] 基于前述可知,随着电机的运行,电机的交轴电感Lq和直轴电感Ld会逐渐衰减,若基于额定电感值通过式(3)计算直轴目标电流Idref,则会与最优值产生偏差。
[0151] 因此,本公开实施方式中,可以预先建立交轴电感Lq和直轴电感Ld随交轴目标电流Iqref的变化关系,也即本公开所述的第二对应关系。在一个示例中,第二对应关系可如下表一所示:
[0152] 表一
[0153] 交轴目标电流 交轴电感 直轴电感Iqref0 Lq0 Ld0
Iqref1 Lq1 Ld1
… … …
Iqrefn Lqn Ldn
[0154] 可以理解,上述表一所述的第二对应关系,可以通过试验的手段预先得到。在得到第二对应关系之后,当PI调节器输出交轴目标电流Iqref时,即可通过查找表一所示的对应关系,确定与之对应的交轴目标电感和直轴目标电感。
[0155] S830、基于第一对应关系,根据交轴目标电流、交轴目标电感以及直轴目标电感,确定直轴目标电流。
[0156] 具体而言,在得到交轴目标电流、交轴目标电感以及直轴目标电感之后,即可将三者代入上述式(3)所示的第一对应关系中,从而计算得到更为准确的直轴目标电流Idref。
[0157] 通过上述可知,本公开实施方式中,利用第二对应关系确定电感值,避免了电机电感衰减导致的电流值偏差,提高直轴目标电流的准确性,使其保持最优或较优值,从而提高电机效率。
[0158] 第二方面,本公开实施方式提供了一种电机控制装置,该装置可应用于电机中,以实现对电机转矩的实时调优,使得电机保持高效率运行。
[0159] 本公开实施方式所述的电机,可以是任何适于实施的电机类型。例如一个示例中,电机为应用于空调系统的永磁同步电机,通过本公开方法对电机转矩进行控制,可实现对空调系统压缩机的变频控制。当然,本公开实施方式的电机并不局限于该示例,本领域技术人员对此可以理解,本公开不再赘述。
[0160] 如图9所示,在一些实施方式中,本公开示例的电机控制装置,包括:
[0161] 第一确定模块10,被配置为基于电机速度环的目标转速和实际转速,确定交轴目标电流;
[0162] 第二确定模块20,被配置为根据交轴目标电流以及电机的交轴电感和直轴电感,确定直轴目标电流;
[0163] 电机控制模块30,被配置为根据交轴目标电流和直轴目标电流的电流环对电机进行控制。
[0164] 通过上述可知,本公开实施方式中,基于电机目标转速和实际转速进行调节得到交轴目标电流,并根据交轴目标电流确定直轴目标电流,无需反复试验调试转矩角值,简化电机控制过程。
[0165] 在一些实施方式中,第二确定模块20被配置为:
[0166] 根据电机转矩公式确定直轴电流与交轴电感、直轴电感以及交轴电流之间的第一对应关系;
[0167] 基于第一对应关系,根据交轴目标电流、电机的交轴额定电感以及直轴额定电感,确定直轴目标电流。
[0168] 通过上述可知,本公开实施方式中,基于电机目标转速和实际转速进行调节得到交轴目标电流,并根据交轴目标电流确定直轴目标电流,无需反复试验调试转矩角值,简化电机控制过程。并且,通过对直轴电流求极值建立第一对应关系,实现电流最小化,达到电机效率最优。
[0169] 如图10所示,在一些实施方式中,本公开的电机控制装置,还包括:
[0170] 电流补偿模块40,被配置为在每一次的电流环调节过程中,基于预设的电流补偿值对前次电流环的直轴目标电流进行第一方向的补偿,得到当前电流环的直轴目标电流,并根据当前电流环的直轴目标电流得到当前电流环的交轴目标电流;第一方向为正向或负向其中之一;
[0171] 第三确定模块50,被配置为根据当前电流环的直轴目标电流和交轴目标电流,确定当前电流环与前次电流环的转矩电流变化关系;
[0172] 电流补偿模块40被配置为基于转矩电流变化关系,确定下次电流环对应的电流补偿值,并根据下次电流环对应的电流补偿值对下次电流环的直轴目标电流进行补偿,直至满足收敛条件。
[0173] 在一些实施方式中,电流补偿模块40被配置为:
[0174] 基于电流补偿值对前次电流环的直轴目标电流进行第一方向的补偿,得到当前电流环的直轴目标电流;
[0175] 根据当前电流环的直轴目标电流进行电流环自动调节,得到当前电流环的交轴目标电流。
[0176] 在一些实施方式中,第三确定模块50被配置为:
[0177] 根据当前电流环的直轴目标电流和交轴目标电流,确定当前电流环的转矩电流;
[0178] 根据当前电流环的转矩电流与前次电流环的转矩电流的大小关系,确定转矩电流变化关系。
[0179] 在一些实施方式中,电流补偿模块40被配置为:
[0180] 响应于转矩电流变化关系为当前电流环的转矩电流小于前次电流环的转矩电流,将当前电流环的电流补偿值确定为下次电流环对应的电流补偿值,并根据电流补偿值对下次电流环的直轴目标电流进行第一方向补偿;
[0181] 响应于转矩电流变化关系为当前电流环的转矩电流大于前次电流环的转矩电流,确定下次电流环对应的电流补偿值小于当前电流环对应的电流补偿值,并根据下次电流环对应的电流补偿值对下次电流环的直轴目标电流进行第二方向补偿;第二方向为正向或负向其中另一;
[0182] 响应于任意一次的电流环对应的电流补偿值小于预设阈值,确定满足收敛条件。
[0183] 通过上述可知,本公开实施方式中,利用电流补偿值对直轴目标电流进行优化补偿,提高直轴目标电流的准确性,使其保持最优或较优值,从而提高电机效率。
[0184] 在一些实施方式中,第二确定模块20被配置为:
[0185] 根据电机转矩公式确定直轴电流与交轴电感、直轴电感以及交轴电流之间的第一对应关系;
[0186] 根据交轴目标电流和预设的第二对应关系,确定与交轴目标电流对应的交轴目标电感和直轴目标电感;第二对应关系为交轴电感和直轴电感随交轴目标电流的变化关系;
[0187] 基于第一对应关系,根据交轴目标电流、交轴目标电感以及直轴目标电感,确定直轴目标电流。
[0188] 通过上述可知,本公开实施方式中,利用第二对应关系确定电感值,避免了电机电感衰减导致的电流值偏差,提高直轴目标电流的准确性,使其保持最优或较优值,从而提高电机效率。
[0189] 第三方面,本公开实施方式提供了一种电机,包括:
[0190] 处理器;和
[0191] 存储器,存储有计算机指令,计算机指令用于使处理器执行根据第一方面任意实施方式的方法。
[0192] 第四方面,本公开实施方式提供了一种空调,该空调包括上述任意实施方式的电机。
[0193] 可以理解,空调包括压缩机,压缩机的核心部件为电机,通过电机输出轴带动例如活塞、转子等部件在压缩腔中往复运行,对冷媒进行做功,以此实现室内外的热量交换。
[0194] 对于空调的工作原理和具体结构,本领域技术人员参照相关技术即可理解并充分实施,本公开对此不作赘述。
[0195] 在本公开实施方式中,空调压缩机的电机可通过上述实施方式中的电机控制方法进行控制运行,从而提高电机效率,降低做功损耗,实现空调系统的节能。
[0196] 第五方面,本公开实施方式提供了一种存储介质,存储有计算机指令,计算机指令用于使计算机执行根据第一方面任意实施方式的方法。
[0197] 具体而言,图11示出了适于用来实现本公开方法的电机600的结构示意图,通过图11所示电机,可实现上述处理器及存储介质相应功能。
[0198] 如图11所示,电机600包括处理器601,其可以根据存储在存储器602中的程序或者从存储部分608加载到存储器602中的程序而执行各种适当的动作和处理。在存储器602中,还存储有电机600操作所需的各种程序和数据。处理器601和存储器602通过总线604彼此相连。输入/输出(I/O)接口605也连接至总线604。
[0199] 以下部件连接至I/O接口605:包括键盘鼠标等的输入部分606;包括诸如阴极射线管(CRT)、液晶显示器(LCD)等以及扬声器等的输出部分607;包括硬盘等的存储部分608;以及包括诸如LAN卡、调制解调器等的网络接口卡的通信部分609。通信部分609经由诸如因特网的网络执行通信处理。驱动器610也根据需要连接至I/O接口605。可拆卸介质611,诸如磁盘、光盘、磁光盘、半导体存储器等等,根据需要安装在驱动器610上,以便于从其上读出的计算机程序根据需要被安装入存储部分608。
[0200] 特别地,根据本公开的实施方式,上文方法过程可以被实现为计算机软件程序。例如,本公开的实施方式包括一种计算机程序产品,其包括有形地包含在机器可读介质上的计算机程序,计算机程序包含用于执行上述方法的程序代码。在这样的实施方式中,该计算机程序可以通过通信部分609从网络上被下载和安装,和/或从可拆卸介质611被安装。
[0201] 附图中的流程图和框图,图示了按照本公开各种实施方式的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上,流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分,模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意,在有些作为替换的实现中,方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如,两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行,它们有时也可以按相反的顺序执行,这依所涉及的功能而定。也要注意的是,框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合,可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现,或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
[0202] 显然,上述实施方式仅仅是为清楚地说明所作的举例,而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说,在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本公开创造的保护范围之中。