一种永磁同步风扇电机自然旋转的转速估算方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种永磁同步风扇电机自然旋转的转速估算方法及系统，包括以下步骤：判断电机是否为自然旋转，若是，对自然旋转下的电机的三相定子绕组输入零电压矢量后，产生空间矢量电流；在输入零电压矢量的上个PWM周期中，选定一个采样时间点t

【技术实现步骤摘要】
一种永磁同步风扇电机自然旋转的转速估算方法及系统


[0001]本专利技术涉及空调变频风扇
，具体涉及一种永磁同步风扇电机自然旋转的转速估算方法及系统。

技术介绍

[0002]近年来，由于变频技术被普遍地采用，使得电机技术迈入重要的变革期。并且，出于对能源危机和环境保护的考虑，对电机又提出了新的要求。现在，开发高效电机不仅限于单纯追求传统意义上的小型轻量，而是作为全球性问题进行看待。目前采用高性能永磁铁的永磁同步电机，因其具备高效、可调转速范围较宽等的优点，获得了广泛的应用。尤其是在用电大户的空调和暖通领域，越来越多空调设备的室外风扇采用交流永磁同步电机替代传统的异步电机。
[0003]但是，永磁同步电机具有以下特性，当控制器在无输出状态下遇到强风，此时永磁同步电机会高速运转，并处于发电状态，使得再次启动时，容易发生启动失败或者过电流保护。因而需要检测永磁同步电机的初始转速，以判断是否需要保持逆风状态，是否需要制动，如果需要制动，需要采取何种方式制动等。
[0004]对于永磁同步电机的初始转速的检测，目前主要有两种处理方式。其一是不做检测，无论何种逆转速度，都采取强制制动，这种处理方式则无法利用自然风能源，甚至会产生较大的过电流引起机组保护；其二是采用一类较为复杂的算法，其基本原理是利用永磁同步电机的数学模型，并依据自动控制技术进行在线推定，而该方法又与正常运转时的算法不同，相当于一个程序需要两套复杂的算法，从而导致代码量大大增加，占用较多的存储空间。并且该算法需要增加空间电压矢量，从而对实际转速有制动影响，导致计算误差较大。

技术实现思路

[0005]为了克服现有技术的不足，本专利技术提供一种永磁同步风扇电机自然旋转的转速估算方法及系统，解决了现有的转速估算方法大大增加了代码量，占用较多存储空间以及误差较大的技术问题，从而达到受制动影响小，对实际转速的估算精度高以及减少控制芯片存储空间的目的。
[0006]为解决上述问题，本专利技术所采用的技术方案如下：
[0007]一种永磁同步风扇电机自然旋转的转速估算方法，包括以下步骤：
[0008]判断当前状态的永磁同步风扇电机是否为自然旋转，若是，对自然旋转下的永磁同步风扇电机的三相定子绕组输入零电压矢量后，促使所述三相定子绕组产生空间矢量电流；
[0009]在输入零电压矢量的上个PWM周期中，选定一个采样时间点t
n
‑1，执行角度获取步骤，得到第一角度；
[0010]在输入零电压矢量的当前PWM周期中，选定一个采样时间点t
n
，执行角度获取步
骤，得到第二角度；
[0011]根据所述第一角度与所述第二角度之间的变化率得到转子在自然旋转时的瞬时角速度；
[0012]将所述瞬时角速度经过数字低通滤波后得到自然旋转的平均角速度；
[0013]根据所述平均角速度判断所述永磁同步风扇电机是否采取制动；
[0014]其中，所述永磁同步风扇电机包括三相定子绕组和转子，所述转子在顺风、逆风或者停机时产生自然旋转，所述角度获取步骤包括：采集所述三相定子绕组的三相电流；根据所述三相电流得到所述三相定子绕组产生的空间矢量电流在两相静止坐标轴上的投影；根据所述两相静止坐标轴上的投影得到所述空间矢量电流与所述两相静止坐标轴之间的角度，即旋转角度。
[0015]作为本专利技术优选的实施方式，在得到空间矢量电流在两相静止坐标轴上的投影时，包括：利用所述三相电流直接求取空间矢量电流I
s
在两相静止坐标系α轴的投影i
α
和β轴的投影i
β
，具体如公式1和公式2所示：
[0016]i
α
＝i
u
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(公式1)；
[0017]其中，i
u
为U相电流采样值，i
α
为两相静止坐标系下的α轴上的分量；
[0018][0019]其中，i
v
、i
w
为V、W相电流采样值，i
β
为两相静止坐标系下的β轴上的分量。
[0020]作为本专利技术优选的实施方式，在得到第一角度和第二角度时，包括：假定所述空间矢量电流I
s
与所述α轴的角度为θ
s
，则所述投影i
α
和投影i
β
与所述空间矢量电流I
s
之间的关系如公式3和公式4所示：
[0021]i
α
＝I
s
cosθ
s
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(公式3)；
[0022]i
β
＝I
s
sinθ
s
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(公式4)；
[0023]通过所述公式3和公式4求得所述θ
s
，如公式5所示：
[0024][0025]其中，所述第一角度和第二角度分别为时间点t
n
‑1和时间点t
n
下空间矢量电流I
s
与α轴的角度θ
s1
和θ
s2
。
[0026]作为本专利技术优选的实施方式，在得到转子在自然旋转下的平均角速度时，包括：通过所述时间点t
n
‑1和时间点t
n
得到时间变化值dt，通过所述第一角度θ
S1
和第二角度θ
S2
得到角度变化值dθ
s
，如公式6、公式7所示：
[0027]dt＝t
n
‑
t
n
‑1ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(公式6)；
[0028]dθ
s
＝θ
s2
‑
θ
s1
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(公式7)；
[0029]通过所述dt和dθ
s
得到所述转子的瞬时角速度，如公式8所示：
[0030][0031]然后将Wr经过数字低通滤波后得到然后将Wr经过数字低通滤波后得到即为估算转子的平均角速度。
[0032]作为本专利技术优选的实施方式，在对所述三相定子绕组输入一零电压矢量时，包括：启动三相全桥逆变器对所述三相定子绕组输入零电压矢量；
[0033]其中，所述三相全桥逆变器包括第一桥臂、第二桥臂以及第三桥臂，在输出零电压
矢量时，所述第一桥臂、第二桥臂以及第三桥臂的占空比相等。
[0034]作为本专利技术优选的实施方式，当判断当前状态的永磁同步风扇电机为自然旋转时，则判断为顺风自然旋转或逆风自然旋转，判断条件为：规定沿着相序U、V、W的方向为正，则大于0为顺风，小于0为逆风。
[0035]作为本专利技术优选的实施方式，在判断当前状态的永磁同步风扇电机是否为自然旋转时，若否，则无需执行所述角度获取步骤，并判断所述永磁同本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种永磁同步风扇电机自然旋转的转速估算方法，其特征在于，包括以下步骤：判断当前状态的永磁同步风扇电机是否为自然旋转，若是，对自然旋转下的永磁同步风扇电机的三相定子绕组输入零电压矢量后，促使所述三相定子绕组产生空间矢量电流；在输入零电压矢量的上个PWM周期中，选定一个采样时间点t
n
‑1，执行角度获取步骤，得到第一角度；在输入零电压矢量的当前PWM周期中，选定一个采样时间点t
n
，执行角度获取步骤，得到第二角度；根据所述第一角度与所述第二角度之间的变化率得到转子在自然旋转时的瞬时角速度；将所述瞬时角速度经过数字低通滤波后得到自然旋转的平均角速度；根据所述平均角速度判断所述永磁同步风扇电机是否采取制动；其中，所述永磁同步风扇电机包括三相定子绕组和转子，所述转子在顺风、逆风或者停机时产生自然旋转，所述角度获取步骤包括：采集所述三相定子绕组的三相电流；根据所述三相电流得到所述三相定子绕组产生的空间矢量电流在两相静止坐标轴上的投影；根据所述两相静止坐标轴上的投影得到所述空间矢量电流与所述两相静止坐标轴之间的角度，即旋转角度。2.根据权利要求1所述的永磁同步风扇电机自然旋转的转速估算方法,其特征在于，在得到空间矢量电流在两相静止坐标轴上的投影时，包括：利用所述三相电流直接求取空间矢量电流I
s
在两相静止坐标系α轴的投影i
α
和β轴的投影i
β
，具体如公式1和公式2所示：i
α
＝i
u
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(公式1)；其中，i
u
为U相电流采样值，i
α
为两相静止坐标系下的α轴上的分量；其中，i
v
、i
w
为V、W相电流采样值，i
β
为两相静止坐标系下的β轴上的分量。3.根据权利要求2所述的永磁同步风扇电机自然旋转的转速估算方法,其特征在于，在得到第一角度和第二角度时，包括：假定所述空间矢量电流I
s
与所述α轴的角度为θ
s
，则所述投影i
α
和投影i
β
与所述空间矢量电流I
s
之间的关系如公式3和公式4所示：i
α
＝I
s
cosθ
s
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(公式3)；i
β
＝I
s
sinθ
s
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(公式4)；通过所述公式3和公式4求得所述θ
s
，如公式5所示：其中，所述第一角度和第二角度分别为时间点t
n
‑1和时间点t
n
下空间矢量电流I
s
与α轴的角度θ
s1
和θ
s2
。4.根据权利要求3所述的永磁同步风扇电机自然旋转的转速估算方法,其特征在于，在得到转子在自然旋转下的平均角速度时，包括：通过所述时间点t
n
‑1和时间点t
n
得到时间变化值dt，通过所述第一角度θ
S1
和第二角度θ
S2
得到角度变化值dθ
s
，如公式6、公式7所示：dt＝t
n
‑
t
n
‑1ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(公式6)；dθ
s
＝θ
s2
‑...

【专利技术属性】
技术研发人员：覃荣全，
申请(专利权)人：珠海市伟高变频科技有限公司，
类型：发明
国别省市：