降低永磁同步电机噪音的系统及控制方法技术方案

一种降低永磁同步电机噪音的系统，包括永磁同步电机，其分别连接有转子位置编码器和PWM功率驱动单元，永磁同步电机与PWM功率驱动单元之间连接有电流传感器和abc/dq坐标变换模块，PWM功率驱动单元依次连接有SVPWM模块和dq/abc坐标变换模块。其控制方法包括采集永磁同步电机的定子电流信号，检测永磁同步电机的转子位置，计算其电角度和电角速度，计算d、q轴电流分量，建立电流环控制方程组，对永磁同步电机进行矢量控制，通过调节电流环的PI调节器比例控制参数KP和积分控制参数KI的取值，放宽永磁同步电机3的速度波动范围，从而降低永磁同步电机所产生的噪音。本发明专利技术具有设计简单合理、制作成本低、电机的工作噪音低的特点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种应用在空调器室外机的永磁同步电机，具体是一种。
技术介绍
永磁同步电机矢量控制的关键在于有效控制定子电流。转子磁场定向矢量控制 (FOC)是目前永磁同步电机较常用的控制方式，其原理是通过同步旋转坐标变换，将永磁同步电机的三相绕组电流分解到以转子磁场定向的同步旋转坐标轴系上，继而分解得到永磁同步电机的d轴激磁电流和q轴转矩电流。在转子磁场定向的同步旋转坐标轴系上，对永磁同步电机的d轴激磁电流和q轴转矩电流进行解耦控制，使永磁同步电机具有直流电机的运行性能。在高精度伺服控制系统中，不但要求被控的永磁同步电机对应于每个脉冲当量的定位精度高，而且对电机的转速波动和动态响应速度有定量指标的要求，因此在对永磁同步电机进行转子磁场定向矢量控制(FOC)时，需要严格按电机的矢量控制模型对d轴激磁电流和q轴转矩电流进行实时计算和控制，如图2所示，其为高精度伺服系统电机相电流的波形示意图。如中国专利文献号CN101753091A于2010年6月23日公开了一种永磁同步电机的电流环控制方法，该方法包括采集该电机定子电流信号；检测该电机的转子位置，计算其电角速度和电角度；将该电机定子电流信号进行坐标变换得到该电机定子电流的d、 q轴分量；建立稳态方程组；建立电流环控制方程组；经坐标变换后得到该电机运行的开关信号。其实质就是针对高精度伺服电机控制系统而提出的。应用于伺服电机控制系统的矢量控制方法计算工作量大，对CPU和数据采集模块的性能要求高。近年来用永磁同步电机(或无刷直流电机)取代交流感应电机以提高系统的能效成为一种趋势，永磁同步电机的转子磁场定向矢量控制(FOC)也被广泛应用于家电产品等领域的调速系统中，如空调室内外风扇的正弦波控制其实就是永磁同步电机无HALL位置检测的转子磁场定向矢量控制调速系统。在家电产品调速系统中，对永磁同步电机的定位精度、动态响应速度等没有伺服系统要求高，但要求控制系统的硬件低成本和高可靠性，尤其是对电机系统的噪音要求很高，例如某款空调室内风扇的噪音要求不超过42dB。在家电产品用永磁电机取代交流电机时，原本没有噪音问题的调速系统往往出现了异音。产生这种现象的初步原因是交流风扇电机是一种开环的调速系统，其转速可以随负载的波动而波动，系统即使有噪音也比较柔和，而对永磁同步电机调速系统的控制是一种闭环控制，控制的目标是使转速不受负载波动的影响而维持恒定，而这种速度闭环控制正是产生系统异音的原因。因此，需要进一步改进。
技术实现思路
本专利技术的目的旨在提供一种结构简单合理、制作成本低、可有效降低电机工作噪音的，以克服现有技术中的不足之处。按此目的设计的一种降低永磁同步电机噪音的系统，包括永磁同步电机，其结构特征是永磁同步电机分别连接有转子位置编码器和PWM功率驱动单元，永磁同步电机与 PWM功率驱动单元之间连接有用于检测三相定子电流的电流传感器和abc/dq坐标变换模块，PWM功率驱动单元依次连接有产生空间矢量脉宽调制信号的SVPWM模块和dq/abc坐标变换模块。所述永磁同步电机的调速范围为200 1500转/分。一种降低永磁同步电机噪音的控制方法，其特征是该方法包括采集永磁同步电机的定子电流信号，检测永磁同步电机的转子位置，计算其电角度和电角速度，计算d、q轴电流分量，建立电流环控制方程组，对永磁同步电机进行矢量控制；电流环的PI调节器比例控制参数Kp = PmaxAmax, Pfflax为功率驱动单元的最大输出功率，Imax为线性范围内最大电流值；积分控制参数K1 = (Kp+K)2/(4*A)，A为电路系统的等效惯量参数，K为等效阻尼参数；通过调节电流环的PI调节器比例控制参数Kp和积分控制参数K1的取值，放宽永磁同步电机的速度波动范围，从而降低永磁同步电机所产生的噪音。所述该方法包括以下步骤a)、通过电流传感器采集永磁同步电机的三相定子电流信号Isab。；；b)、通过转子位置编码器检测永磁同步电机的转子位置0及转速根据e及 r的值计算其电角速度《和电角度0e，其中， = P r 0 e = P 0 , P为该电机的极对c)、将采集得到的定子三相电流信号Isabe经abc/dq的旋转坐标变换后，得到在转子磁场定向的同步旋转坐标轴系下的定子电流d、q轴分量id和i,；d)、建立永磁同步电机在转子磁场定向的同步旋转坐标轴系下的稳态电压方程组，其为权利要求1.一种降低永磁同步电机噪音的系统，包括永磁同步电机(3)，其特征是永磁同步电机⑶分别连接有转子位置编码器⑷和PWM功率驱动单元(1)，永磁同步电机(3)与PWM 功率驱动单元(I)之间连接有用于检测三相定子电流的电流传感器(2)和abc/dq坐标变换模块(5)，PWM功率驱动单元(I)依次连接有产生空间矢量脉宽调制信号的SVPWM模块(7)和dq/abc坐标变换模块(6)。2.根据权利要求I所述降低永磁同步电机噪音的系统，其特征是所述永磁同步电机(3)的调速范围为200 1500转/分。3.根据权利要求I所述降低永磁同步电机噪音的控制方法，其特征是该方法包括采集永磁同步电机(3)的定子电流信号，检测永磁同步电机(3)的转子位置，计算其电角度和电角速度，计算d、q轴电流分量，建立电流环控制方程组，对永磁同步电机(3)进行矢量控制；电流环的PI调节器比例控制参数Kp = Pmax/Imax，Pmax为功率驱动单元的最大输出功率， Imax为线性范围内最大电流值；积分控制参数K1 = (KP+K)2/(4*A)，A为电路系统的等效惯量参数，K为等效阻尼参数；通过调节电流环的PI调节器比例控制参数Kp和积分控制参数K1的取值，放宽永磁同步电机(3)的速度波动范围，从而降低永磁同步电机(3)所产生的噪音。4.根据权利要求3所述降低永磁同步电机噪音的控制方法，其特征是所述该方法包括以下步骤a)、通过电流传感器(2)采集永磁同步电机(3)的三相定子电流信号Isab。；b)、通过转子位置编码器(4)检测永磁同步电机(3)的转子位置Θ及转速ωρ根据Θ 及的值计算其电角速度ω和电角度Θ e，其中，ω=ρ ωΓ, Θ e = ρ θ，ρ为该电机的极对数；c)、将采集得到的定子三相电流信号Isabe经abc/dq的旋转坐标变换后，得到在转子磁场定向的同步旋转坐标轴系下的定子电流d、q轴分量id和iq ；d)、建立永磁同步电机(3)在转子磁场定向的同步旋转坐标轴系下的稳态电压方程组，其为全文摘要一种降低永磁同步电机噪音的系统，包括永磁同步电机，其分别连接有转子位置编码器和PWM功率驱动单元，永磁同步电机与PWM功率驱动单元之间连接有电流传感器和abc/dq坐标变换模块，PWM功率驱动单元依次连接有SVPWM模块和dq/abc坐标变换模块。其控制方法包括采集永磁同步电机的定子电流信号，检测永磁同步电机的转子位置，计算其电角度和电角速度，计算d、q轴电流分量，建立电流环控制方程组，对永磁同步电机进行矢量控制，通过调节电流环的PI调节器比例控制参数KP和积分控制参数KI的取值，放宽永磁同步电机3的速度波动范围，从而降低永磁同步电机所产生的噪音。本专利技术具有设计简单合理、制作成本低、电机的工作噪音低的特点。文档编号H02P21/14GK10259425本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：童怀，刘社旺，吴海明，黄直峰，
申请(专利权)人：美的集团有限公司，
类型：发明
国别省市：