本發明涉及空調設備領域，具體而言，涉及一種空調室外機的風機啟動前的轉速和轉向的確定方法、一種空調室外機的風機啟動控制方法、一種空調室外機的風機啟動控制裝置及一種空調室外機。

背景技術：

中央空調室外機的變頻風機廣泛采用高功率密度、低振動和低噪音的表貼式永磁同步電機。為了實現風機轉速的寬范圍和高精度控制，業界通常采用基于矢量控制的正弦波驅動控制方式。表貼式永磁同步電機矢量控制的核心思想是采用電機轉子位置角對電壓和電流分量進行坐標變換，從而實現對電機轉矩和磁通的單獨控制。矢量控制中電機轉子位置的獲取是關鍵，依據轉子位置的獲取方式可分為帶霍爾傳感器的控制和無位置傳感器控制兩種，其中無位置傳感器控制成本更低，在對低速控制性能要求不高的中央空調室外風機控制上獲得了廣泛應用。

通常的風機無位置傳感器控制中獲取轉子位置的方法是依據電機反電動勢或磁通進行估算，然而在風機靜止啟動或者短時間零速穿越控制時由于電機反電動勢接近零，此時這一轉子位置獲取方式會失效。鑒于此，風機的啟動控制大多采用位置開環電流閉環的驅動方式，將風機開環拖動到一定轉速再切入轉速閉環控制。但是，室外風機工作條件復雜，有時會存在有風啟動工況，這種啟動條件下直接開環啟動電機容易失步，無法成功切入到轉速閉環運行狀態。所以，為了保證高的啟動成功率，室外風機啟動前首先需要判斷風機啟動狀態，即區分風機是靜止狀態啟動、順風啟動還是逆風啟動；然后根據不同的啟動狀態確定相應的啟動控制方案。需要指出的是，風機啟動前逆風運行時還需要獲得逆風轉速的大小，來確定逆風啟動的剎車時間或者采用其他的啟動方式。

為了解決上述問題，現有技術方案中，風機啟動前轉速方向和大小的判斷方法主要分為兩種：第一種方法是通過控制電機的電流為零來追蹤室外風機磁通，根據磁通的大小來判斷風機轉速及轉向；第二種方法是通過給風機施加零矢量來獲取三相電流，根據三相電流信號的周期和幅值換相順序來獲得風機的轉速及轉向。第一種方法計算量較大，而且計算模型依賴于準確的電機參數，所以轉速估計存在誤差；第二種方法計算量小，但是所需的計算時間長，而且計算時間依賴于風機轉速，較難實時跟蹤風機轉速。

因此，如何提供一種風機啟動前轉速及轉向判斷方法，根據啟動狀態不同而采用不同的啟動控制策略，以實現中央空調室外風機的可靠啟動，成為亟待解決的問題。

技術實現要素：

本發明旨在至少解決現有技術或相關技術中存在的技術問題之一。

為此，本發明的一個目的在于提出了一種空調室外機的風機啟動前的轉速和轉向的確定方法。

本發明的另一個目的在于提出了一種空調室外機的風機啟動控制方法。

本發明的再一個目的在于提出了一種空調室外機的風機啟動控制裝置。

本發明的又一個目的在于提出了一種空調室外機。

為實現上述目的，根據本發明的第一方面的技術方案，提出了一種空調室外機的風機啟動前的轉速和轉向的確定方法，包括：在第k個采樣周期內，執行以下步驟，其中，k＝N,N+1,…N+8,N+9，N為大于0的整數；檢測電機的三相線電壓u_sa(k)、u_sb(k)、u_sc(k)和母線電壓U_bus(k)；根據三相線電壓u_sa(k)、u_sb(k)、u_sc(k)和母線電壓U_bus(k)，計算三相相電壓u_a(k)、u_b(k)和u_c(k)；對三相相電壓u_a(k)、u_b(k)和u_c(k)進行CLARK坐標轉換得到兩相靜止坐標系下的分量u_α(k)和u_β(k)；根據當前電壓相位角θ對兩相靜止坐標系下的分量u_α(k)和u_β(k)進行PARK坐標變換，得到兩相旋轉坐標系下的分量u_d(k)和u_q(k)；將分量u_q(k)與給定值相減，并將比較后的差值作為PI調節器的輸入；將PI調節器的輸出ω₀與2πf求和，獲得電壓的角頻率ω，其中f為常量；對角頻率ω進行積分運算得到第一角度θ₀；將第一角度θ₀經過低通濾波處理得到下一個采樣周期的下一周期電壓相位角θ，作為下一周期的當前電壓相位角θ；按周期執行上述步驟，直到執行時間超過預定時間；將第k個采樣周期得到的電壓相位角θ(k)與第k-10個采樣周期的電壓相位角θ(k-10)進行比較，獲得第k個采樣周期的風機轉速ω(k)；根據風機轉速ω(k)是否大于零來確定風機的轉向。

根據本發明的第一方面技術方案的空調室外機的風機啟動前的轉速和轉向的確定方法，通過檢測得到電機三相線電壓和母線電壓值，利用電機的三相線電壓計算得到三相相電壓，對三相相電壓進行CLARK坐標轉換得到兩相靜止坐標系下的分量，再根據當前電壓相位角對得到的兩相靜止坐標系下的分量進行PARK坐標變換，得到兩相旋轉坐標系下的分量，將得到的兩相旋轉坐標系下的分量與給定值的差值作為PI調節器的輸入值，將PI調節器的輸出值ω₀與2πf的和值作為電壓的角頻率ω，對ω進行積分運算得到第一角度，將得到的第一角度進行低通濾波處理得到下一采樣周期的下一周期電壓相位角，作為下一周期的當前電壓相位角，以采樣周期重復執行上述處理，直到超過預定時間。將執行過程中第k個采樣周期得到的電壓相位角與第k-10個采樣周期的電壓相位角進行比較，得到第k個采樣周期的風機轉速，根據風機轉速的正負就能確定風機的轉向。通過對電機中各種參數的處理和運算，在運行預設時間后，就能得到風機的轉速和風機的轉向，以便為有風啟動時選擇不同的啟動策略，進一步地提高風機啟動的可靠性。

根據本發明的上述技術方案的空調室外機的風機啟動前的轉速和轉向的確定方法，還可以具有以下技術特征：

根據本發明的一個技術方案，在上述技術方案中，優選地，PI調節器的比例輸出為u_p(k)＝-k_pu_q(k)，k_p為比例系數；以及PI調節器的積分輸出為：u_i(k)＝u_i(k-1)+k_iTu_err(k)，其中k_i為積分系數，積分輸出的初始值u_i(0)＝0，T為采樣周期，等于PWM執行周期；以及PI調節器的輸出ω₀(k)＝u_p(k)+u_i(k)。

在該技術方案中，對PI調節器的比例輸出和積分輸出的計算方式進行了規范，以便在計算PI調節器的輸出時，減少誤差，使不同情況下得到的計算值更穩定，進一步地，可以對風機的轉速和轉向進行準確地判斷。

根據本發明的一個技術方案，在上述技術方案中，優選地，第k個采樣周期的風機轉速ω(k)＝(θ(k)-θ(k-10))/10T，其中T為采樣周期，等于PWM(Pulse Width Modulation，脈沖寬度調制)執行周期。

在該技術方案中，將第k個采樣周期的電壓相位角與第k-10個采樣周期的電壓相位角的差值，與采樣周期的10倍時間進行求商，得到第k個采樣周期的風機轉速。對風機轉速的計算方式的確定，可以使不同周期得到的風機轉速依循同樣的規律，使計算得到的風機轉速更穩定、準確，進一步可以提高風機啟動的可靠性。

根據本發明第二方面的技術方案，還提出了一種空調室外機的風機啟動控制方法，包括：執行根據第一方面技術方案的空調室外機的風機啟動前的轉速和轉向的確定方法達預定時間；在第k個采樣周期的結束時刻，計算獲得綜合矢量的幅值u_s(k)，其中k＝N,N+1,…N+8,N+9，N為大于0的整數；將u_s(k)與電壓閾值ε進行比較，如果不存在連續10個u_s(k)的值都大于ε，則確定實施靜止啟動方式，否則，根據第一方面技術方案的空調室外機的風機啟動前的轉速和轉向的確定方法確定風機的轉速和風機的轉向；以及根據風機的轉速和風機的轉向確定風機的啟動方式。

根據本發明第二方面技術方案的空調室外機的風機啟動控制方法，在執行空調室外機的風機啟動前的轉速和轉向的確定方法達到預定時間后，在采樣周期結束時，計算綜合矢量的幅值，并將綜合矢量的幅值與電壓閾值進行比較，如果連續10個綜合矢量的幅值都大于電壓閾值的情況不存在，則可以確定風機的啟動采用靜止啟動的方式，否則根據第一方面技術方案的空調室外機的風機啟動前的轉速和轉向的確定方法，計算得到風機的轉速和轉向，根據轉速和轉向確定風機的啟動方式。這樣，在確定風機的轉速和轉向之前，判斷風機是否在有風狀態下轉動，如果風機處于靜止狀態，就采用靜止啟動，如果風機在有風狀態下轉動，則需要確定風機的轉速和轉向來確定風機采用何種方式啟動。通過這種方式，可以提高風機的啟動效率和啟動的可靠性，使空調的啟動成功率更高。

根據本發明的一個技術方案，在上述技術方案中，優選地，根據風機的轉速和風機的轉向確定風機的啟動方式具體包括：如果風機的轉向為正方向，則執行第一有風啟動方式，否則判斷風機的轉速是否大于轉速閾值δ；如果風機的轉速大于轉速閾值δ，則執行第二有風啟動方式，否則執行第三有風啟動方式。

在該技術方案中，如果風機在有風狀態下轉動，則通過第一方面技術方案中的空調室外機的風機啟動前的轉速和轉向的確定方法，得到風機的轉速和轉向，如果風機轉向為正方向，則啟動第一有風啟動方式，如果風機轉向為反方向，則判斷風機的反向轉速是否大于轉速閾值，如果反向轉速大于轉速閾值，則啟動第二有風啟動方式，如果反向轉速小于等于轉速閾值，則啟動第三有風啟動方式。對風機啟動方式的選擇根據風機在有風狀態下的轉速和轉向來確定，能夠對風機的啟動功率和啟動方向進行控制，從而提高風機的啟動成功率，還能保護風機，延長風機的使用壽命，節省電能。

根據本發明的一個技術方案，在上述技術方案中，優選地，綜合矢量的幅值其中u_α(k)和u_β(k)分別為對電機的三相相電壓u_a(k)、u_b(k)和u_c(k)進行CLARK坐標轉換得到兩相靜止坐標系下的分量，

在該技術方案中，在對綜合矢量的幅值的計算過程中，首先通過對電機的三相相電壓進行CLARK坐標轉換得到兩相靜止坐標系下的分量，利用得到的兩相靜止坐標系下的分量的平方和的開平方值，作為綜合矢量的幅值。這樣，得到的幅值就是通過風機轉動產生的三相相電壓轉換計算得到的，可以明確地反映風機的轉速，以進一步確定風機的啟動方式，提高風機的啟動成功率。

根據本發明的一個技術方案，在上述技術方案中，優選地，電壓閾值ε對應于將風機控制在額定轉速的3％至8％時所對應的電壓綜合矢量的幅值。

在該技術方案中，在判斷風機是否發生轉動時，將綜合矢量的幅值與設置的電壓閾值進行比較，可以減少電路中的干擾條件對風機轉動的判斷造成的誤判斷。電壓閾值的設置示意風機在額定轉速的一定比例時產生的對應電壓綜合矢量幅值，其中，額定轉速比例的設定可以根據實際情況確定，優選地為3％至8％。電壓閾值的設置可以保證對風機轉動與否的判定不會因為電路干擾造成的誤判斷，影響風機啟動方式的選擇，進而影響風機啟動的可靠性。

根據本發明的一個技術方案，在上述技術方案中，優選地，轉速閾值δ對應于額定轉速的15％至20％。

在該技術方案中，在檢測到風機在有風狀態下轉動時，為了根據風機的轉向和轉速選擇不同的啟動方式，因此設置轉速閾值。如果風機的轉向為正方向，則不用考慮風機的轉速，直接啟用第一有風啟動方式；如果風機的轉向時反方向的，則如果反向轉速大于轉速閾值，則執行第二有風啟動方式；如果反向轉速小于等于轉速閾值，執行第三有風啟動方式。因此，轉速閾值的設置，直接關系到了風機啟動方式的確定。設置轉速閾值為額定功率下的轉速的相對比例，能夠使設定的轉速在比較時有較好的參照條件，優選地，設置轉速閾值為額定轉速的15％至20％。

根據本發明第三方面的技術方案，還提出了一種空調室外機的風機啟動控制裝置，包括：反饋量檢測模塊，用于按照周期檢測電機的三相線電壓u_sa(k)、u_sb(k)、u_sc(k)和母線電壓U_bus(k)，其中，k＝N,N+1,…N+8,N+9，N為大于0的整數；有風啟動判斷模塊，用于將反饋量檢測模塊檢測到的三相線電壓u_sa(k)、u_sb(k)、u_sc(k)和母線電壓U_bus(k)進行換算和坐標變換，得到電壓綜合矢量，并將電壓綜合矢量與電壓閾值ε進行比較，以及根據比較結果確定實施靜止啟動方式或有風啟動方式；轉速追蹤模塊，用于在有風啟動判斷模塊確定實施有風啟動方式的情況下，根據相電壓的電壓相位角θ(k)，確定風機的轉速和方向；啟動策略選擇模塊，用于根據轉速和方向，選擇實施不同的有風啟動方式。

根據本發明第三方面技術方案的空調室外機的風機啟動控制裝置，通過反饋量檢測模塊檢測電機的三相線電壓和母線電壓，用以在采樣周期結束時，利用有風啟動判斷模塊根據檢測到的電壓，計算電壓綜合矢量的幅值，并將綜合矢量的幅值與電壓閾值進行比較，根據比較結果確定采用靜止啟動的方式還是有風啟動方式；如果風機在有風狀態下轉動，則通過轉速追蹤模塊根據檢測到的相電壓的電壓相位角，確定風機的轉速和轉向，再利用啟動策略選擇模塊來根據風機的轉速和轉向確定采用何種方式啟動風機。通過這種方式，可以提高風機的啟動效率和啟動的可靠性，使空調的啟動成功率更高。

根據本發明的一個技術方案，在上述技術方案中，優選地，有風啟動判斷模塊包括：計算子單元，用于在第k個采樣周期的結束時刻，計算獲得綜合矢量的幅值u_s(k)，其中k＝N,N+1,…N+8,N+9，N為大于0的整數；比較子單元，用于將u_s(k)與電壓閾值ε進行比較，如果不存在連續10個u_s(k)的值都大于ε，則確定實施靜止啟動方式，否則，確定實施有風啟動方式。

在該技術方案中，通過計算子單元，計算第k個采樣周期結束時得到的綜合矢量的幅值，比較子單元將綜合矢量的幅值與電壓閾值進行比較，如果連續10個綜合矢量的幅值都大于電壓閾值的情況不存在，則可以確定風機的啟動采用靜止啟動的方式，否則根據第一方面技術方案的空調室外機的風機啟動前的轉速和轉向的確定方法，計算得到風機的轉速和轉向，根據轉速和轉向確定風機的啟動方式。通過這種方式，可以提高風機的啟動效率和啟動的可靠性，使空調的啟動成功率更高。

根據本發明的一個技術方案，在上述技術方案中，優選地，轉速追蹤模塊包括：轉速計算子單元，用于將第k個采樣周期得到的電壓相位角θ(k)與第k-10個采樣周期的電壓相位角θ(k-10)進行比較，獲得第k個采樣周期的風機轉速ω(k)；轉向確定子單元，根據風機轉速ω(k)是否大于零來確定風機的轉向。

在該技術方案中，轉速計算子單元通過將檢測得到的電壓相位角與10個周期前的電壓相位角進行比較，得到該采樣周期的風機轉速，轉向確定子單元再根據風機轉速是否大于零來確定風機的轉向是正方向還是反方向。如果轉速大于零，則風機轉速為正，如果轉速小于零，則風機轉速為負。通過對風機轉速的確定，可以確定風機轉向，進而確定的風機啟動策略可以考慮到風機當前的轉速和轉向，采用合適的啟動方式，保護風機，同時提高風機的啟動成功率。

根據本發明的一個技術方案，在上述技術方案中，優選地，啟動策略選擇模塊用于：如果風機的轉向為正方向，則執行第一有風啟動方式，否則判斷風機的轉速是否大于轉速閾值δ；如果風機的轉速大于轉速閾值δ，則執行第二有風啟動方式，否則執行第三有風啟動方式。

在該技術方案中，如果風機在有風狀態下轉動，則通過第一方面技術方案中的空調室外機的風機啟動前的轉速和轉向的確定方法，得到風機的轉速和轉向，如果風機轉向為正方向，則通過啟動策略選擇模塊控制執行第一有風啟動方式，如果風機轉向為反方向，則啟動策略選擇模塊判斷風機的反向轉速是否大于轉速閾值，如果反向轉速大于轉速閾值，則啟動策略選擇模塊控制執行第二有風啟動方式，如果反向轉速小于等于轉速閾值，則啟動策略選擇模塊控制執行第三有風啟動方式。啟動策略選擇模塊對風機啟動方式的選擇根據風機在有風狀態下的轉速和轉向來確定，能夠對風機的啟動功率和啟動方向進行控制，從而提高風機的啟動成功率，還能保護風機，延長風機的使用壽命，節省電能。

根據本發明第四方面的技術方案，還提出了一種空調室外機，包括：如第三方面技術方案中任一項的空調室外機的風機啟動控制裝置；SVPWM(Space Vector Pulse Width Modulation，空間矢量脈寬調制)發生器，接收風機啟動控制裝置發送的啟動方式對應的信號，并根據信號發送PWM信號至開關器件以對空調室外機的電機進行控制。

根據本發明第四方面技術方案的空調室外機，通過風機啟動控制裝置向SVPWM發生器發送啟動方式的控制信號，SVPWM發生器將控制信號調制后，將調制后的PWM信號發送到開關器件，以實現對空調室外機的電機的控制。該技術方案中的空調室外機，具有第三方面技術方案中的空調室外機的風機啟動控制裝置的全部有益效果，在此不再贅述。

本發明的附加方面和優點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發明的實踐了解到。

附圖說明

本發明的上述和/或附加的方面和優點從結合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：

圖1示出了根據本發明的第一個實施例的空調室外機的風機啟動前的轉速和轉向的確定方法的示意流程圖；

圖2示出了根據本發明的第二個實施例的空調室外機的風機啟動控制方法的一個示意流程圖；

圖3示出了根據本發明的第二個實施例的空調室外機的風機啟動控制方法的另一個示意流程圖；

圖4示出了根據本發明的第三個實施例的空調室外機的風機啟動控制裝置的示意框圖；

圖5示出了根據本發明的第四個實施例的空調室外機的示意框圖；

圖6示出了根據本發明的第五個實施例的風機控制系統的控制方法的示意流程圖；

圖7示出了根據本發明的第五個實施例的風機控制系統的示意圖；

圖8示出了根據本發明的第五個實施例的風機控制系統的轉速追蹤控制算法的示意圖。

具體實施方式

為了能夠更清楚地理解本發明的上述目的、特征和優點，下面結合附圖和具體實施方式對本發明進行進一步的詳細描述。需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請的實施例及實施例中的特征可以相互組合。

在下面的描述中闡述了很多具體細節以便于充分理解本發明，但是，本發明還可以采用其他不同于在此描述的其他方式來實施，因此，本發明的保護范圍并不受下面公開的具體實施例的限制。

實施例一：

圖1示出了根據本發明的第一個實施例的空調室外機的風機啟動前的轉速和轉向的確定方法的示意流程圖。

如圖1所示，根據本發明的第一個實施例的空調室外機的風機啟動前的轉速和轉向的確定方法，包括：步驟S102，在第k個采樣周期內，執行以下步驟，其中，k＝N,N+1,…N+8,N+9，N為大于0的整數；步驟S104，檢測電機的三相線電壓u_sa(k)、u_sb(k)、u_sc(k)和母線電壓U_bus(k)；步驟S106，根據三相線電壓u_sa(k)、u_sb(k)、u_sc(k)和母線電壓U_bus(k)，計算三相相電壓u_a(k)、u_b(k)和u_c(k)；步驟S108，對三相相電壓u_a(k)、u_b(k)和u_c(k)進行CLARK坐標轉換得到兩相靜止坐標系下的分量u_α(k)和u_β(k)；步驟S110，根據當前電壓相位角θ對兩相靜止坐標系下的分量u_α(k)和u_β(k)進行PARK坐標變換，得到兩相旋轉坐標系下的分量u_d(k)和u_q(k)；步驟S112，將分量u_q(k)與給定值相減，并將比較后的差值作為PI調節器的輸入；步驟S114，將PI調節器的輸出ω₀與2πf求和，獲得電壓的角頻率ω，其中f為常量；步驟S116，對角頻率ω進行積分運算得到第一角度θ₀；步驟S118，將第一角度θ₀經過低通濾波處理得到下一個采樣周期的下一周期電壓相位角θ，作為下一周期的當前電壓相位角θ；步驟S120，按周期執行上述步驟，直到執行時間超過預定時間；步驟S122，將第k個采樣周期得到的電壓相位角θ(k)與第k-10個采樣周期的電壓相位角θ(k-10)進行比較，獲得第k個采樣周期的風機轉速ω(k)；步驟S124，根據風機轉速ω(k)是否大于零來確定風機的轉向。

在該實施例中，通過步驟S104檢測到的電機三相線電壓和母線電壓值，在步驟S106中利用三相線電壓計算得到電壓的三相相電壓，步驟S108通過對三相相電壓進行CLARK坐標轉換，得到兩相靜止坐標系下的分量，在步驟S110中根據步驟S108中得到的兩相靜止坐標系下的分量進行PARK坐標變換，得到兩相旋轉坐標系下的分量，步驟S112將得到的兩相旋轉坐標系下的分量與給定值的差值作為PI調節器的輸入值，在步驟S114中將PI調節器的輸出值ω₀與2πf的和值作為電壓的角頻率ω，步驟S116對角頻率ω進行積分運算得到第一角度，在步驟S118中將得到的第一角度進行低通濾波處理得到下一采樣周期的下一周期電壓相位角，作為下一周期的當前電壓相位角，在步驟S120中以采樣周期重復執行上述處理，直到超過預定時間。步驟S122將執行過程中第k個采樣周期得到的電壓相位角與第k-10個采樣周期的電壓相位角進行比較，得到第k個采樣周期的風機轉速，步驟S124根據風機轉速的正負就能確定風機的轉向。以上步驟S104至步驟S124在步驟S102中，在第k個采樣周期執行，也就是每個采樣周期都執行步驟S104至步驟S124。通過上述方法對電機中各種參數的處理和運算，在運行預設時間后，就能得到風機的轉速和風機的轉向，以便為有風啟動時選擇不同的啟動策略，進一步地提高風機啟動的可靠性。

優選地，在上述實施例中，PI調節器的比例輸出為u_p(k)＝-k_pu_q(k)，k_p為比例系數；以及PI調節器的積分輸出為：u_i(k)＝u_i(k-1)+k_iTu_err(k)，其中k_i為積分系數，積分輸出的初始值u_i(0)＝0，T為采樣周期，等于PWM執行周期；以及PI調節器的輸出ω₀(k)＝u_p(k)+u_i(k)。通過對PI調節器的比例輸出和積分輸出的計算方式進行的規范，能夠在計算PI調節器的輸出時，減少誤差，使不同情況下得到的計算值更穩定，進一步地，可以對風機的轉速和轉向進行準確地判斷。

此外，在上述實施例中，在第k個采樣周期的風機轉速和轉向進行確定時，風機轉速ω(k)＝(θ(k)-θ(k-10))/10T，其中的T為采樣周期，等于PWM執行周期。具體的，風機轉速的確定，是將第k個采樣周期的電壓相位角與第k-10個采樣周期的電壓相位角的差值，與采樣周期的10倍時間進行求商，得到第k個采樣周期的風機轉速。對風機轉速的計算方式的確定，可以使不同周期得到的風機轉速依循同樣的規律，使計算得到的風機轉速更穩定、準確，進一步可以提高風機啟動的可靠性。

實施例二：

圖2示出了根據本發明的第二個實施例的空調室外機的風機啟動控制方法的一個示意流程圖。

如圖2所示，根據本發明的第二個實施例的空調室外機的風機啟動控制方法，包括：步驟S202，執行根據第一方面技術方案的空調室外機的風機啟動前的轉速和轉向的確定方法達預定時間；步驟S204，在第k個采樣周期的結束時刻，計算獲得綜合矢量的幅值u_s(k)，其中k＝N,N+1,…N+8,N+9，N為大于0的整數；步驟S206，將u_s(k)與電壓閾值ε進行比較，如果不存在連續10個u_s(k)的值都大于ε，則確定實施靜止啟動方式，否則，根據第一方面技術方案的空調室外機的風機啟動前的轉速和轉向的確定方法確定風機的轉速和風機的轉向；步驟S208，以及根據風機的轉速和風機的轉向確定風機的啟動方式。

在該實施例中，在步驟S202中執行空調室外機的風機啟動前的轉速和轉向的確定方法達到預定時間后，在步驟S204采樣周期結束時，計算綜合矢量的幅值，并在步驟S206中將綜合矢量的幅值與電壓閾值進行比較，如果連續10個綜合矢量的幅值都大于電壓閾值的情況不存在，則可以確定風機的啟動采用靜止啟動的方式，否則根據第一方面技術方案的空調室外機的風機啟動前的轉速和轉向的確定方法，計算得到風機的轉速和轉向，步驟S208根據轉速和轉向確定風機的啟動方式。

這樣，在確定風機的轉速和轉向之前，判斷風機是否在有風狀態下轉動，如果風機處于靜止狀態，就采用靜止啟動方式，如果風機在有風狀態下轉動，則需要確定風機的轉速和轉向來確定風機采用何種方式啟動。通過這種方式，可以提高風機的啟動效率和啟動的可靠性，使空調的啟動成功率更高。

圖3示出了根據本發明的第二個實施例的空調室外機的風機啟動控制方法的另一個示意流程圖。

如圖3所示，步驟S208具體包括：步驟S210，如果風機的轉向為正方向，則執行第一有風啟動方式，否則判斷風機的轉速是否大于轉速閾值δ；步驟S212，如果風機的轉速大于轉速閾值δ，則執行第二有風啟動方式，否則執行第三有風啟動方式。

在該實施例中，如果風機在有風狀態下轉動，則通過實施例一中的空調室外機的風機啟動前的轉速和轉向的確定方法，得到風機的轉速和轉向，如果在步驟S210中判斷風機轉向為正方向，則啟動第一有風啟動方式，如果風機轉向為反方向，則判斷風機的反向轉速是否大于轉速閾值，如果在步驟S212中判斷風機的反向轉速大于轉速閾值，則啟動第二有風啟動方式，如果反向轉速小于等于轉速閾值，則啟動第三有風啟動方式。對風機啟動方式的選擇根據風機在有風狀態下的轉速和轉向來確定，能夠對風機的啟動功率和啟動方向進行控制，從而提高風機的啟動成功率，還能保護風機，延長風機的使用壽命，節省電能。

值得提出的是，本實施例中提到的靜止啟動方式、第一有風啟動方式、第二有風啟動方式及第三有風啟動方式是針對不同情況對風機的啟動方式，具體的啟動方法可以根據具體的實踐情況進行設定，以提高風機的啟動成功率。

優選地，在該實施例中，綜合矢量的幅值為其中u_α(k)和u_β(k)分別為對電機的三相相電壓u_a(k)、u_b(k)和u_c(k)進行CLARK坐標轉換得到兩相靜止坐標系下的分量，具體的，在對綜合矢量的幅值的計算過程中，首先通過對電機的三相相電壓進行CLARK坐標轉換得到兩相靜止坐標系下的分量，利用得到的兩相靜止坐標系下的分量的平方和的開平方值，作為綜合矢量的幅值。這樣，得到的幅值就是通過風機轉動產生的三相相電壓轉換計算得到的，可以明確地反映風機的轉速，以進一步確定風機的啟動方式，提高風機的啟動成功率。

優選地，電壓閾值ε對應于將風機控制在額定轉速的3％至8％時所對應的電壓綜合矢量的幅值。在判斷風機是否發生轉動時，將綜合矢量的幅值與設置的電壓閾值進行比較，可以減少電路中的干擾條件對風機轉動的判斷造成的誤判斷。電壓閾值的設置示意風機在額定轉速的一定比例時產生的對應電壓綜合矢量幅值，其中，額定轉速比例的設定可以根據實際情況確定，優選地為3％至8％。電壓閾值的設置可以保證對風機轉動與否的判定不會因為電路干擾造成的誤判斷，影響風機啟動方式的選擇，進而影響風機啟動的可靠性。

優選地，轉速閾值δ對應于額定轉速的15％至20％。在檢測到風機在有風狀態下轉動時，為了根據風機的轉向和轉速選擇不同的啟動方式，因此設置轉速閾值。如果風機的轉向為正方向，則不用考慮風機的轉速，直接啟用第一有風啟動方式；如果風機的轉向時反方向的，則如果反向轉速大于轉速閾值，則執行第二有風啟動方式；如果反向轉速小于等于轉速閾值，執行第三有風啟動方式。因此，轉速閾值的設置，直接關系到了風機啟動方式的確定。設置轉速閾值為額定功率下的轉速的相對比例，能夠使設定的轉速在比較時有較好的參照條件，優選地，設置轉速閾值為額定轉速的15％至20％。

實施例三：

圖4示出了根據本發明的第三個實施例的空調室外機的風機啟動控制裝置的示意框圖。

如圖4所示，根據本發明的第三個實施例的空調室外機的風機啟動控制裝置400，包括：反饋量檢測模塊402，用于按照周期檢測電機的三相線電壓u_sa(k)、u_sb(k)、u_sc(k)和母線電壓U_bus(k)，其中，k＝N,N+1,…N+8,N+9，N為大于0的整數；有風啟動判斷模塊404，用于將反饋量檢測模塊檢測到的三相線電壓u_sa(k)、u_sb(k)、u_sc(k)和母線電壓U_bus(k)進行換算和坐標變換，得到電壓綜合矢量，并將電壓綜合矢量與電壓閾值ε進行比較，以及根據比較結果確定實施靜止啟動方式或有風啟動方式；轉速追蹤模塊406，用于在有風啟動判斷模塊確定實施有風啟動方式的情況下，根據相電壓的電壓相位角θ(k)，確定風機的轉速和方向；啟動策略選擇模塊408，用于根據轉速和方向，選擇實施不同的有風啟動方式。

在該實施例中，通過反饋量檢測模塊402檢測電機的三相線電壓和母線電壓，用以在采樣周期結束時，利用有風啟動判斷模塊404根據檢測到的電壓，計算電壓綜合矢量的幅值，并將綜合矢量的幅值與電壓閾值進行比較，根據比較結果確定采用靜止啟動的方式還是有風啟動方式；如果風機在有風狀態下轉動，則通過轉速追蹤模塊406根據檢測到的相電壓的電壓相位角，確定風機的轉速和轉向，再利用啟動策略選擇模塊408來根據風機的轉速和轉向確定采用何種方式啟動風機。通過這種方式，可以提高風機的啟動效率和啟動的可靠性，使空調的啟動成功率更高。

具體的，反饋量檢測模塊402檢測風機控制逆變單元的下橋臂電流i_b和i_c，以及電機的三相電壓u_sa、u_sb、u_sc和母線電壓U_bus。控制裝置400將檢測獲得的電流值和電壓值送回MCU控制器的AD檢測單元。

在該實施例中，優選地，有風啟動判斷模塊404包括：計算子單元4042，用于在第k個采樣周期的結束時刻，計算獲得綜合矢量的幅值u_s(k)，其中k＝N,N+1,…N+8,N+9，N為大于0的整數；比較子單元4044，用于將u_s(k)與電壓閾值ε進行比較，如果不存在連續10個u_s(k)的值都大于ε，則確定實施靜止啟動方式，否則，確定實施有風啟動方式。有風啟動判斷模塊404根據檢測獲得的4個電壓值經過換算和坐標變換獲得電壓綜合矢量的大小，再將其與有風啟動電壓閾值比較大小，然后決定是否實施有風啟動控制策略。具體地，通過計算子單元4042，計算第k個采樣周期結束時得到的綜合矢量的幅值，比較子單元4044將綜合矢量的幅值與電壓閾值進行比較，如果連續10個綜合矢量的幅值都大于電壓閾值的情況不存在，則可以確定風機的啟動采用靜止啟動的方式，否則根據實施例一的空調室外機的風機啟動前的轉速和轉向的確定方法，計算得到風機的轉速和轉向，根據轉速和轉向確定風機的啟動方式。通過這種方式，可以提高風機的啟動效率和啟動的可靠性，使空調的啟動成功率更高。

優選地，轉速追蹤模塊406包括：轉速計算子單元4062，用于將第k個采樣周期得到的電壓相位角θ(k)與第k-10個采樣周期的電壓相位角θ(k-10)進行比較，獲得第k個采樣周期的風機轉速ω(k)；轉向確定子單元4064，根據風機轉速ω(k)是否大于零來確定風機的轉向。風機的轉速追蹤模塊406對相電壓相角進行追蹤，然后根據相角變化獲得風機轉速和轉向。具體的，轉速計算子單元4062通過將檢測得到的電壓相位角與10個周期前的電壓相位角進行比較，得到該采樣周期的風機轉速，轉向確定子單元4064再根據風機轉速是否大于零來確定風機的轉向是正方向還是反方向。如果轉速大于零，則風機轉速為正，如果轉速小于零，則風機轉速為負。通過對風機轉速的確定，可以確定風機轉向，進而確定的風機啟動策略可以考慮到風機當前的轉速和轉向，采用合適的啟動方式，保護風機，同時提高風機的啟動成功率。

優選地，啟動策略選擇模塊408用于：如果風機的轉向為正方向，則執行第一有風啟動方式，否則判斷風機的轉速是否大于轉速閾值δ；如果風機的轉速大于轉速閾值δ，則執行第二有風啟動方式，否則執行第三有風啟動方式。啟動策略選擇模塊408根據轉速追蹤模塊406追蹤獲得的風機轉速確定相應的風機啟動控制策略。具體的，如果風機在有風狀態下轉動，則通過實施例一中的空調室外機的風機啟動前的轉速和轉向的確定方法，得到風機的轉速和轉向，如果風機轉向為正方向，則通過啟動策略選擇模塊408控制執行第一有風啟動方式，如果風機轉向為反方向，則啟動策略選擇模塊408判斷風機的反向轉速是否大于轉速閾值，如果反向轉速大于轉速閾值，則啟動策略選擇模塊408控制執行第二有風啟動方式，如果反向轉速小于等于轉速閾值，則啟動策略選擇模塊408控制執行第三有風啟動方式。啟動策略選擇模塊408對風機啟動方式的選擇根據風機在有風狀態下的轉速和轉向來確定，能夠對風機的啟動功率和啟動方向進行控制，從而提高風機的啟動成功率，還能保護風機，延長風機的使用壽命，節省電能。

實施例四：

圖5示出了根據本發明的第四個實施例的空調室外機的示意框圖。

如圖5所示，根據本發明的第四個實施例的空調室外機500，包括如實施例三的空調室外機的風機啟動控制裝置400；SVPWM發生器502，接收風機啟動控制裝置發送的啟動方式對應的信號，并根據信號發送PWM信號至開關器件以對空調室外機的電機進行控制。

根據本實施例的空調室外機500，通過風機啟動控制裝置400向SVPWM發生器502發送啟動方式的控制信號，SVPWM發生器502將控制信號調制后，將調制后的PWM信號發送到開關器件，以實現對空調室外機500的電機的控制。該技術方案中的空調室外機500，具有實施例三中的空調室外機的風機啟動控制裝置400的全部有益效果，在此不再贅述。

實施例五：

圖6示出了根據本發明的第五個實施例的風機控制系統的控制方法的示意流程圖。

如圖6所示，風機控制系統的控制過程中，在步驟S602中，使用轉速追蹤算法，對風機的轉速進行計算，如果在步驟S604中達到預設的執行時間，則計入步驟S606中，判斷電壓綜合矢量的幅值的大小是否大于預設的電壓閾值，如果不大于，則進入步驟S608中，采用啟動方式1對風機進行啟動，如果綜合矢量的幅值的大小大于預設的電壓閾值，則在步驟S610中判斷風機的轉向是否為正方向，如果風機轉向為正方向，則在步驟S612中采用啟動方式2啟動風機；如果風機轉向為反方向，則在步驟S614中判斷風機轉速大小是否大于預設的轉速閾值，如果風機轉速小于等于預設轉速閾值，則在步驟S616中采用啟動方式3啟動風機；如果風機轉速大于預設轉速閾值，則在步驟S618中采用啟動方式4啟動風機，則進入步驟S620中完成對風機的啟動。

其中，在步驟S602中，對風機的轉速進行計算的步驟具體包括：

步驟一：根據檢測獲得的電壓u_sa、u_sb、u_sc和母線電壓U_bus去計算電機的三相相電壓u_a、u_b和u_c。其中

步驟二：對電機三相相電壓u_a、u_b、u_c進行CLARK坐標變換獲得兩相靜止坐標系下的分量u_α和u_β。其中

步驟三：利用兩相靜止坐標系下的分量u_α和u_β計算獲得綜合矢量的幅值u_s，其中分別對兩相靜止坐標系下的分量u_α和u_β進行歸一化處理獲得和其中

步驟四：對兩相靜止坐標系下的分量u_α和u_β進行PARK坐標變換獲得兩相旋轉坐標系下的分量u_d和u_q。其中u_d＝u_αcosθ+u_βsinθ，u_q＝-u_αsinθ+u_βcosθ，θ為追蹤獲得的電壓相位角。

步驟五：將步驟四獲得的u_q與給定值作差，并將將差值作為PI調節器的輸入，PI調節器的輸出ω₀與2πf作和獲得電壓的角頻率ω，f為常量，取值為2Hz，可以加速調節器收斂。

步驟六：對電壓的角頻率ω做積分運算獲得θ₀，θ₀經過低通濾波器處理獲得電壓相位角θ。角度θ作為步驟四PARK變換的輸入。步驟一至步驟五每經采樣周期T執行一次。將第k個采樣周期的電壓相位角θ(k)與第k-10個采樣周期的電壓相位角θ(k-10)進行比較，獲得第k個采樣周期的風機轉速ω(k)＝(θ(k)-θ(k-10))/10T。若ω(k)大于零，則風機轉速為正，若ω(k)小于零，則風機轉速為負。

圖7示出了根據本發明的第五個實施例的風機控制系統的示意圖；

圖8示出了根據本發明的第五個實施例的風機控制系統的轉速追蹤控制算法的示意圖。

如圖7所示，MCU(微控制單元，Microcontroller Unit)710包括ADC(模數轉換器)704、電機控制策略706、SVPWM發生器502、以及其他外設控制單元712。在該實施例中，ADC 704相當于反饋量檢測模塊，檢測室外機的電機702控制逆變單元的下橋臂電流i_b和i_c，以及電機702的三相電壓u_sa、u_sb、u_sc和母線電壓U_bus，這些反饋量作為電機控制策略706的輸入量。電機控制策略706可以包括有風啟動判斷模塊404、轉速追蹤模塊406、啟動策略選擇模塊408。通過有風啟動判斷模塊404判斷風機是否在有風狀態下轉動，如果發生轉動，則通過轉速追蹤模塊406計算出風機轉速和轉向，之后，啟動策略選擇模塊408選擇合適的啟動方式啟動風機，向SVPWM發生器502發送啟動方式的控制信號，SVPWM 502將控制信號調制后，將調制后的PWM信號發送到驅動電路708，通過驅動電路708來驅動開關器件，以實現對空調室外機的電機702的控制，此外，MCU 710中的其他外設控制單元712可以執行控制裝置的其他處理。

具體的，對風機控制系統的轉速追蹤算法的具體實現方式如圖8所示，首先通過三相線電壓和母線電壓計算出三相相電壓，將三相相電壓進行CLARK變換802得到兩相靜止坐標系下的分量，再根據當前電壓相位角對得到的兩相靜止坐標系下的分量進行PARK變換804，得到兩相旋轉坐標系下的分量，將得到的兩相旋轉坐標系下的分量與給定值的差值作為PI調節器806的輸入值，將PI調節器806的輸出值ω₀與2πf的和值作為電壓的角頻率ω，通過積分器808對ω進行積分運算得到第一角度，將得到的第一角度通過低通濾波器810進行低通濾波處理，就可以得到下一采樣周期的下一周期電壓相位角。對該轉速追蹤算法進行周期重復執行，直到超過預定時間，就能得到風機轉速，進而確定風機轉向，以便為有風啟動時選擇不同的啟動策略，進一步地提高風機啟動的可靠性。

以上結合附圖詳細說明了本發明的技術方案，本發明提出的技術方案，通過對電機三相電壓和母線電壓的檢測，通過對電壓值的運算處理，可以判斷出風機在啟動前的風機轉速和轉向，根據風機轉速和轉向，針對性地選擇不同的風機啟動策略，可以提高風機啟動的可靠性和成功率。

以上僅為本發明的優選實施例而已，并不用于限制本發明，對于本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。