空调室外机的风机启动控制方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种空调室外机的风机启动前的转速和转向的确定方法、风机启动控制方法及控制装置、空调室外机，其中，空调室外机的风机启动控制方法，包括：执行风机启动前的转速和转向的确定方法达预定时间；在第k个采样周期的结束时刻，计算综合矢量的幅值并与电压阈值进行比较，如果不存在连续10个综合矢量的幅值都大于电压阈值，则确定实施静止启动方式，否则，确定风机的转速和转向以进一步确定风机的启动方式。本发明专利技术的技术方案通过对电机电压的检测和运算处理，可以判断出风机在启动前的风机转速和转向，从而针对性地选择不同的风机启动策略，提高风机启动的可靠性和成功率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及空调设备领域，具体而言，涉及一种空调室外机的风机启动前的转速和转向的确定方法、一种空调室外机的风机启动控制方法、一种空调室外机的风机启动控制装置及一种空调室外机。
技术介绍
中央空调室外机的变频风机广泛采用高功率密度、低振动和低噪音的表贴式永磁同步电机。为了实现风机转速的宽范围和高精度控制，业界通常采用基于矢量控制的正弦波驱动控制方式。表贴式永磁同步电机矢量控制的核心思想是采用电机转子位置角对电压和电流分量进行坐标变换，从而实现对电机转矩和磁通的单独控制。矢量控制中电机转子位置的获取是关键，依据转子位置的获取方式可分为带霍尔传感器的控制和无位置传感器控制两种，其中无位置传感器控制成本更低，在对低速控制性能要求不高的中央空调室外风机控制上获得了广泛应用。通常的风机无位置传感器控制中获取转子位置的方法是依据电机反电动势或磁通进行估算，然而在风机静止启动或者短时间零速穿越控制时由于电机反电动势接近零，此时这一转子位置获取方式会失效。鉴于此，风机的启动控制大多采用位置开环电流闭环的驱动方式，将风机开环拖动到一定转速再切入转速闭环控制。但是，室外风机工作条件复杂，有时会存在有风启动工况，这种启动条件下直接开环启动电机容易失步，无法成功切入到转速闭环运行状态。所以，为了保证高的启动成功率，室外风机启动前首先需要判断风机启动状态，即区分风机是静止状态启动、顺风启动还是逆风启动；然后根据不同的启动状态确定相应的启动控制方案。需要指出的是，风机启动前逆风运行时还需要获得逆风转速的大小，来确定逆风启动的刹车时间或者采用其他的启动方式。为了解决上述问题，现有技术方案中，风机启动前转速方向和大小的判断方法主要分为两种：第一种方法是通过控制电机的电流为零来追踪室外风机磁通，根据磁通的大小来判断风机转速及转向；第二种方法是通过给风机施加零矢量来获取三相电流，根据三相电流信号的周期和幅值换相顺序来获得风机的转速及转向。第一种方法计算量较大，而且计算模型依赖于准确的电机参数，所以转速估计存在误差；第二种方法计算量小，但是所需的计算时间长，而且计算时间依赖于风机转速，较难实时跟踪风机转速。因此，如何提供一种风机启动前转速及转向判断方法，根据启动状态不同而采用不同的启动控制策略，以实现中央空调室外风机的可靠启动，成为亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术的一个目的在于提出了一种空调室外机的风机启动前的转速和转向的确定方法。本专利技术的另一个目的在于提出了一种空调室外机的风机启动控制方法。本专利技术的再一个目的在于提出了一种空调室外机的风机启动控制装置。本专利技术的又一个目的在于提出了一种空调室外机。为实现上述目的，根据本专利技术的第一方面的技术方案，提出了一种空调室外机的风机启动前的转速和转向的确定方法，包括：在第k个采样周期内，执行以下步骤，其中，k＝N,N+1,…N+8,N+9，N为大于0的整数；检测电机的三相线电压usa(k)、usb(k)、usc(k)和母线电压Ubus(k)；根据三相线电压usa(k)、usb(k)、usc(k)和母线电压Ubus(k)，计算三相相电压ua(k)、ub(k)和uc(k)；对三相相电压ua(k)、ub(k)和uc(k)进行CLARK坐标转换得到两相静止坐标系下的分量uα(k)和uβ(k)；根据当前电压相位角θ对两相静止坐标系下的分量uα(k)和uβ(k)进行PARK坐标变换，得到两相旋转坐标系下的分量ud(k)和uq(k)；将分量uq(k)与给定值相减，并将比较后的差值作为PI调节器的输入；将PI调节器的输出ω0与2πf求和，获得电压的角频率ω，其中f为常量；对角频率ω进行积分运算得到第一角度θ0；将第一角度θ0经过低通滤波处理得到下一个采样周期的下一周期电压相位角θ，作为下一周期的当前电压相位角θ；按周期执行上述步骤，直到执行时间超过预定时间；将第k个采样周期得到的电压相位角θ(k)与第k-10个采样周期的电压相位角θ(k-10)进行比较，获得第k个采样周期的风机转速ω(k)；根据风机转速ω(k)是否大于零来确定风机的转向。根据本专利技术的第一方面技术方案的空调室外机的风机启动前的转速和转向的确定方法，通过检测得到电机三相线电压和母线电压值，利用电机的三相线电压计算得到三相相电压，对三相相电压进行CLARK坐标转换得到两相静止坐标系下的分量，再根据当前电压相位角对得到的两相静止坐标系下的分量进行PARK坐标变换，得到两相旋转坐标系下的分量，将得到的两相旋转坐标系下的分量与给定值的差值作为PI调节器的输入值，将PI调节器的输出值ω0与2πf的和值作为电压的角频率ω，对ω进行积分运算得到第一角度，将得到的第一角度进行低通滤波处理得到下一采样周期的下一周期电压相位角，作为下一周期的当前电压相位角，以采样周期重复执行上述处理，直到超过预定时间。将执行过程中第k个采样周期得到的电压相位角与第k-10个采样周期的电压相位角进行比较，得到第k个采样周期的风机转速，根据风机转速的正负就能确定风机的转向。通过对电机中各种参数的处理和运算，在运行预设时间后，就能得到风机的转速和风机的转向，以便为有风启动时选择不同的启动策略，进一步地提高风机启动的可靠性。根据本专利技术的上述技术方案的空调室外机的风机启动前的转速和转向的确定方法，还可以具有以下技术特征：根据本专利技术的一个技术方案，在上述技术方案中，优选地，PI调节器的比例输出为up(k)＝-kpuq(k)，kp为比例系数；以及PI调节器的积分输出为：ui(k)＝ui(k-1)+kiTuerr(k)，其中ki为积分系数，积分输出的初始值ui(0)＝0，T为采样周期，等于PWM执行周期；以及PI调节器的输出ω0(k)＝up(k)+ui(k)。在该技术方案中，对PI调节器的比例输出和积分输出的计算方式进行了规范，以便在计算PI调节器的输出时，减少误差，使不同情况下得到的计算值更稳定，进一步地，可以对风机的转速和转向进行准确地判断。根据本专利技术的一个技术方案，在上述技术方案中，优选地，第k个采样周期的风机转速ω(k)＝(θ(k)-θ(k-10))/10T，其中T为采样周期，等于PWM(PulseWidthModulation，脉冲宽度调制)执行周期。在该技术方案中，将第k个采样周期的电压相位角与第k-10个采样周期的电压相位角的差值，与采样周期的10倍时间进行求商，得到第k个采样周期的风机转速。对风机转速的计算方式的确定，可以使不同周期得到的风机转速依循同样的规律，使计算得到的风机转速更稳定、准确，进一步可以提高风机启动的可靠性。根据本专利技术第二方面的技术方案，还提出了一种空调室外机的风机启动控制方法，包括：执行根据第一方面技术方案的空调室外机的风机启动前的转速和转向的确定方法达预定时间；在第k个采样周期的结束时刻，计算获得综合矢量的幅值us(k)，其中k＝N,N+1,…N+8,N+9，N为大于0的整数；将us(k)与电压阈值ε进行比较，如果不存在连续10个us(k)的值都大于ε，则确定实施静止启动方式，否则，根据第一方面技术方案的空调室外机的风机启动前的转速和转向的确定方法确定风机的转速和风机的转向；以及根据风机的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种空调室外机的风机启动前的转速和转向的确定方法，其特征在于，包括：在第k个采样周期内，执行以下步骤，其中，k＝N,N+1,…N+8,N+9，N为大于0的整数：检测电机的三相线电压usa(k)、usb(k)、usc(k)和母线电压Ubus(k)；根据所述三相线电压usa(k)、usb(k)、usc(k)和所述母线电压Ubus(k)，计算三相相电压ua(k)、ub(k)和uc(k)；对所述三相相电压ua(k)、ub(k)和uc(k)进行CLARK坐标转换得到两相静止坐标系下的分量uα(k)和uβ(k)；根据当前电压相位角θ对所述两相静止坐标系下的分量uα(k)和uβ(k)进行PARK坐标变换，得到两相旋转坐标系下的分量ud(k)和uq(k)；将所述分量uq(k)与给定值相减，并将比较后的差值作为PI调节器的输入；将所述PI调节器的输出ω0与2πf求和，获得电压的角频率ω，其中f为常量；对所述角频率ω进行积分运算得到第一角度θ0；将所述第一角度θ0经过低通滤波处理得到下一个采样周期的下一周期电压相位角θ，作为下一周期的当前电压相位角θ；按周期执行上述步骤，直到执行时间超过预定时间；将第k个采样周期得到的电压相位角θ(k)与第k‑10个采样周期的电压相位角θ(k‑10)进行比较，获得第k个采样周期的风机转速ω(k)；根据所述风机转速ω(k)是否大于零来确定所述风机的转向。...

【技术特征摘要】
1.一种空调室外机的风机启动前的转速和转向的确定方法，其特征在于，包括：在第k个采样周期内，执行以下步骤，其中，k＝N,N+1,…N+8,N+9，N为大于0的整数：检测电机的三相线电压usa(k)、usb(k)、usc(k)和母线电压Ubus(k)；根据所述三相线电压usa(k)、usb(k)、usc(k)和所述母线电压Ubus(k)，计算三相相电压ua(k)、ub(k)和uc(k)；对所述三相相电压ua(k)、ub(k)和uc(k)进行CLARK坐标转换得到两相静止坐标系下的分量uα(k)和uβ(k)；根据当前电压相位角θ对所述两相静止坐标系下的分量uα(k)和uβ(k)进行PARK坐标变换，得到两相旋转坐标系下的分量ud(k)和uq(k)；将所述分量uq(k)与给定值相减，并将比较后的差值作为PI调节器的输入；将所述PI调节器的输出ω0与2πf求和，获得电压的角频率ω，其中f为常量；对所述角频率ω进行积分运算得到第一角度θ0；将所述第一角度θ0经过低通滤波处理得到下一个采样周期的下一周期电压相位角θ，作为下一周期的当前电压相位角θ；按周期执行上述步骤，直到执行时间超过预定时间；将第k个采样周期得到的电压相位角θ(k)与第k-10个采样周期的电压相位角θ(k-10)进行比较，获得第k个采样周期的风机转速ω(k)；根据所述风机转速ω(k)是否大于零来确定所述风机的转向。2.根据权利要求1所述的确定方法，其特征在于，所述PI调节器的比例输出为up(k)＝-kpuq(k)，kp为比例系数；以及所述PI调节器的积分输出为：ui(k)＝ui(k-1)+kiTuerr(k)，其中ki为积分系数，积分输出的初始值ui(0)＝0，T为采样周期，等于PWM执行周期；以及所述PI调节器的输出ω0(k)＝up(k)+ui(k)。3.根据权利要求1或2所述的确定方法，其特征在于，第k个采样周期的风机转速ω(k)＝(θ(k)-θ(k-10))/10T，其中T为采样周期，等于PWM执行周期。4.一种空调室外机的风机启动控制方法，其特征在于，包括：执行根据权利要求1所述的空调室外机的风机启动前的转速和转向的确定方法达预定时间；在第k个采样周期的结束时刻，计算获得综合矢量的幅值us(k)，其中k＝N,N+1,…N+8,N+9，N为大于0的整数；将所述us(k)与电压阈值ε进行比较，如果不存在连续10个us(k)的值都大于ε，则确定实施静止启动方式，否则，根据权利要求1所述的空调室外机的风机启动前的转速和转向的确定方法确定所述风机的转速和所述风机的转向；以及根据所述风机的转速和所述风机的转向确定所述风机的启动方式。5.根据权利要求4所述的风机启动控制方法，其特征在于，所述根据所述风机的转速和所述风机的转向确定所述风机的启动方式具体包括：如果所述风机的转向为正方向，则执行第一有风启动方式，否则判断所述风机...

【专利技术属性】
技术研发人员：李铁链，
申请(专利权)人：广东美的暖通设备有限公司，美的集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44