本發(fā)明涉及空調(diào)技術(shù)，特別涉及空調(diào)電機(jī)相電阻離線辨識(shí)的技術(shù)。

背景技術(shù)：

傳統(tǒng)的空調(diào)中的變頻電機(jī)控制技術(shù)，需要電機(jī)廠家提供電機(jī)相電阻等參數(shù)，這是由電機(jī)控制模型決定的，其中r為電機(jī)的相電阻，L_d、L_Q分別為電機(jī)d軸電感及q軸電感，K_E為電機(jī)反電動(dòng)勢(shì)常數(shù)，ω為電機(jī)當(dāng)前運(yùn)行角速度，U_d、U_q分別為電機(jī)d軸電壓及q軸電壓，I_d、I_q分別為電機(jī)d軸電流及q軸電流。當(dāng)需要對(duì)大量的不同電機(jī)進(jìn)行控制時(shí)，常常把電機(jī)參數(shù)存儲(chǔ)在類似EEPROM中，保留控制程序不變，能夠解決對(duì)不同壓縮機(jī)等電機(jī)的控制，但這一方法存在如下技術(shù)問題：一是需要EEPROM，增加硬件成本，二是，當(dāng)用戶的變頻空調(diào)出現(xiàn)問題，需要維修時(shí)，如果此時(shí)采用新的控制電路或者新的控制軟件進(jìn)行替換原來的控制板時(shí)，可能并不知道電機(jī)的具體參數(shù)，無法快速實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)控制電路及控制軟件的替代。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是要解決目前空調(diào)中需要采用EEPROM存儲(chǔ)電機(jī)相電阻參數(shù)的問題，提供了一種電機(jī)相電阻離線辨識(shí)方法。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題，采用的技術(shù)方案是，電機(jī)相電阻離線辨識(shí)方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1、選擇一路上橋臂；

步驟2、控制逆變器令所選擇的一路上橋臂導(dǎo)通，其余上橋臂關(guān)斷，使其在一個(gè)PWM周期中，在該上橋臂導(dǎo)通時(shí)間內(nèi)，電流從直流母線電壓經(jīng)過該上橋臂IGBT流入電機(jī)對(duì)應(yīng)的線圈，再從電機(jī)另外兩相和其連接的下橋臂IGBT流出；

步驟3、在當(dāng)前PWM波周期的剩余時(shí)間內(nèi)，關(guān)斷所有三路上橋臂IGBT，電流經(jīng)過之前導(dǎo)通的上橋臂對(duì)應(yīng)的下橋臂中的續(xù)流二極管流入對(duì)應(yīng)的電機(jī)線圈，從電機(jī)另外兩相和其連接的下橋臂IGBT流出；

步驟4、通過電機(jī)運(yùn)行方程及IGBT特性，計(jì)算獲取電機(jī)該相線圈電阻；

步驟5、判斷是否所有三個(gè)上橋臂都已導(dǎo)通過，若是則根據(jù)三相線圈電阻計(jì)算得到電機(jī)相電阻，否則選擇另一個(gè)未導(dǎo)通過的上橋臂回到步驟2。

具體的，步驟4中，所述計(jì)算方法為：

其中，R_x指代x相電阻，I_x為電機(jī)x相線圈流過的相電流，Tx為該上橋臂導(dǎo)通控制PWM波占空比控制寄存器中對(duì)應(yīng)的時(shí)間，x為a或b或c，E_dc為直流母線電壓，Vs為該IGBT正向?qū)▔航担琕d為對(duì)應(yīng)的下橋臂中的續(xù)流二極管正向?qū)▔航担琓on為該IGBT信號(hào)上升延遲時(shí)間，Toff為該IGBT信號(hào)下降延遲時(shí)間，Td為該IGBT死區(qū)時(shí)間，T為PWM波周期。

進(jìn)一步的，所述電機(jī)x相線圈流過的電流通過電流采樣單元及模數(shù)轉(zhuǎn)換獲取。

具體的，所述直流母線電壓通過模數(shù)轉(zhuǎn)換獲取。

再進(jìn)一步的，所述IGBT信號(hào)上升延遲時(shí)間及IGBT信號(hào)下降延遲時(shí)間通過查詢IGBT硬件手冊(cè)獲取或通過硬件電路測(cè)試獲取。

具體的，所述IGBT死區(qū)時(shí)間根據(jù)IGBT硬件手冊(cè)中的IGBT資料選擇設(shè)置。

再進(jìn)一步的，IGBT正向?qū)▔航导皩?duì)應(yīng)的下橋臂中的續(xù)流二極管正向?qū)▔航低ㄟ^查詢IGBT硬件手冊(cè)獲取。

具體的，步驟5中，所述根據(jù)三相線圈電阻計(jì)算得到電機(jī)相電阻的計(jì)算方法為：

其中，R為電機(jī)相電阻，R_a、R_b、R_c分別指代a相電阻、b相電阻及c相電阻。

本發(fā)明的有益效果是，在本發(fā)明方案中，通過上述電機(jī)相電阻離線辨識(shí)方法，可不再需要EEPROM存儲(chǔ)電機(jī)相電阻，縮小成本。

附圖說明

圖1為變頻空調(diào)控制部分電路的電路示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例中矢量V1(1,0,0)控制下的等效電路圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例中零矢量V2(0,0,0)控制下的等效電路圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例中PWM波形示意圖；

圖5為本發(fā)明實(shí)施例中PWM波作用時(shí)電流示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖及實(shí)施例，詳細(xì)描述本發(fā)明的技術(shù)方案。

本發(fā)明所述電機(jī)相電阻離線辨識(shí)方法為：首先選擇一路上橋臂，再控制逆變器令所選擇的一路上橋臂導(dǎo)通，其余上橋臂關(guān)斷，使其在一個(gè)PWM周期中，在該上橋臂導(dǎo)通時(shí)間內(nèi)，電流從直流母線電壓經(jīng)過該上橋臂IGBT流入電機(jī)對(duì)應(yīng)的線圈，再從電機(jī)另外兩相和其連接的下橋臂IGBT流出，在當(dāng)前PWM波周期的剩余時(shí)間內(nèi)，關(guān)斷所有三路上橋臂IGBT，電流經(jīng)過之前導(dǎo)通的上橋臂對(duì)應(yīng)的下橋臂中的續(xù)流二極管流入對(duì)應(yīng)的電機(jī)線圈，從電機(jī)另外兩相和其連接的下橋臂IGBT流出，再通過電機(jī)運(yùn)行方程及IGBT特性，計(jì)算獲取電機(jī)該相線圈電阻，然后判斷是否所有三個(gè)上橋臂都已導(dǎo)通過，若是則根據(jù)三相線圈電阻計(jì)算得到電機(jī)相電阻，否則選擇另一個(gè)未導(dǎo)通過的上橋臂回到控制逆變器令所選擇的一路上橋臂導(dǎo)通那一步。

實(shí)施例

本發(fā)明實(shí)施例的電機(jī)相電阻離線辨識(shí)方法，其包括以下步驟：

步驟1、選擇一路上橋臂。

步驟2、控制逆變器令所選擇的一路上橋臂導(dǎo)通，其余上橋臂關(guān)斷，使其在一個(gè)PWM周期中，在該上橋臂導(dǎo)通時(shí)間內(nèi)，電流從直流母線電壓經(jīng)過該上橋臂IGBT流入電機(jī)對(duì)應(yīng)的線圈，再從電機(jī)另外兩相和其連接的下橋臂IGBT流出。

步驟3、在當(dāng)前PWM波周期的剩余時(shí)間內(nèi)，關(guān)斷所有三路上橋臂IGBT，電流經(jīng)過之前導(dǎo)通的上橋臂對(duì)應(yīng)的下橋臂中的續(xù)流二極管流入對(duì)應(yīng)的電機(jī)線圈，從電機(jī)另外兩相和其連接的下橋臂IGBT流出。

步驟4、通過電機(jī)運(yùn)行方程及IGBT特性，計(jì)算獲取電機(jī)該相線圈電阻。

本步驟中，計(jì)算方法為：

其中，R_x指代x相電阻，I_x為電機(jī)x相線圈流過的相電流，Tx為該上橋臂導(dǎo)通控制PWM波占空比控制寄存器中對(duì)應(yīng)的時(shí)間，x為a或b或c，E_dc為直流母線電壓，Vs為該IGBT正向?qū)▔航?，Vd為對(duì)應(yīng)的下橋臂中的續(xù)流二極管正向?qū)▔航?，Ton為該IGBT信號(hào)上升延遲時(shí)間，Toff為該IGBT信號(hào)下降延遲時(shí)間，Td為該IGBT死區(qū)時(shí)間，T為PWM波周期。

這里，電機(jī)x相線圈流過的電流可通過電流采樣單元及模數(shù)轉(zhuǎn)換(空調(diào)中控制電路本身所具有的部分)獲取，而直流母線電壓可通過模數(shù)轉(zhuǎn)換(空調(diào)中控制電路本身所具有的部分)獲取，IGBT信號(hào)上升延遲時(shí)間及IGBT信號(hào)下降延遲時(shí)間可通過查詢IGBT硬件手冊(cè)獲取或通過硬件電路測(cè)試獲取，IGBT死區(qū)時(shí)間根據(jù)IGBT硬件手冊(cè)中的IGBT資料選擇設(shè)置，IGBT正向?qū)▔航导皩?duì)應(yīng)的下橋臂中的續(xù)流二極管正向?qū)▔航悼赏ㄟ^查詢IGBT硬件手冊(cè)獲取。

步驟5、判斷是否所有三個(gè)上橋臂都已導(dǎo)通過，若是則根據(jù)三相線圈電阻計(jì)算得到電機(jī)相電阻，否則選擇另一個(gè)未導(dǎo)通過的上橋臂回到步驟2。

本步驟中，根據(jù)三相線圈電阻計(jì)算得到電機(jī)相電阻的計(jì)算方法為：

其中，R為電機(jī)相電阻，R_a、R_b、R_c分別指代a相電阻、b相電阻及c相電阻。

具體舉例如下：

如圖1所示，為變頻空調(diào)控制部分電路，包括IGBT模塊(逆變器)及變頻電機(jī)(即圖中PMSM)等，在電機(jī)控制所需逆變器上橋臂一只IGBT控制端輸入PWM波，其對(duì)應(yīng)的下橋臂控制PWM波由微處理器輸出互補(bǔ)的PWM波而確定，另外4只IGBT施加固定的高低電平對(duì)開關(guān)管進(jìn)行開通或者關(guān)斷，這樣就等效為對(duì)電機(jī)施加有效矢量V1(1，0，0)和零矢量V2(0，0，0)兩個(gè)電壓矢量，當(dāng)施加V1(1，0，0)時(shí)，上橋臂僅有一只IGBT通過，另外兩只上橋臂IGBT關(guān)斷，由于微處理器輸出的控制PWM波，采用三相互補(bǔ)的輸出方式，在不考慮死區(qū)控制的條件下，當(dāng)上橋臂為高電平時(shí)，其對(duì)應(yīng)的下橋臂為低電平，當(dāng)上橋臂為低電平時(shí)，其對(duì)應(yīng)的下橋臂為高電平。當(dāng)考慮死區(qū)控制的條件下，微處理器所輸出的三相互補(bǔ)PWM波，上下橋臂僅相差相應(yīng)的死區(qū)時(shí)間。當(dāng)施加有效矢量V1(1，0，0)時(shí)，微處理器控制輸出，使IGBT VT1導(dǎo)通，IGBT VT 3和IGBT VT5截止，當(dāng)施加零矢量V2(0，0，0)時(shí)，微處理器控制輸出，使IGBT VT1截止，IGBT VT 3和IGBT VT5也截止。

當(dāng)采用三角波調(diào)制PWM占空比時(shí)，微處理器內(nèi)部計(jì)數(shù)器TCNT從0加計(jì)數(shù)到三角波載波頻率對(duì)應(yīng)的最大計(jì)數(shù)值TC，當(dāng)TCNT＝TC時(shí)，TCNT開始減計(jì)數(shù)，當(dāng)TCNT減計(jì)數(shù)到0后，從0開始加計(jì)數(shù)，同時(shí)進(jìn)入下一個(gè)計(jì)算控制周期，對(duì)應(yīng)電機(jī)a相來說，微處理器根據(jù)用于產(chǎn)生三相PWM波占空比之Ta寄存器值，自動(dòng)產(chǎn)生三相互補(bǔ)之PWM波，如圖4所示，在TCNT從0加計(jì)數(shù)到三角波載波頻率對(duì)應(yīng)的最大計(jì)數(shù)值TC的過程中，當(dāng)Ta寄存器值與TCNT相等時(shí)，Vta+從高電平跳變?yōu)榈碗娖?，Vta-延遲一個(gè)死區(qū)時(shí)間從低電平跳變到高電平；在TCNT從TC減計(jì)數(shù)到0的過程中，當(dāng)Ta寄存器值與TCNT相等時(shí)，Vta-從高電平跳變?yōu)榈碗娖?，Vta+延遲一個(gè)死區(qū)時(shí)間從低電平跳變到高電平，TC對(duì)應(yīng)的時(shí)間為PWM波周期T的一半，如圖4所示。

當(dāng)IGBT VT1輸入PWM波如圖4所示時(shí)，圖4中，在不考慮考慮IGBT開通時(shí)間延時(shí)Ton和IGBT關(guān)斷時(shí)間時(shí)間延時(shí)Toff時(shí)，實(shí)際施加IGBT VT1的PWM波為Vta+，施加IGBT VT2的PWM波為Vta-；當(dāng)考慮IGBT開通時(shí)間延時(shí)Ton，IGBT關(guān)斷時(shí)間時(shí)間延時(shí)Toff時(shí)，則施加IGBT VT1的PWM波為Vt1_1，實(shí)際到IGBT VT2的PWM波為Vt2_1，其中IGBT死區(qū)時(shí)間為Td。

在矢量V1(1,0,0)控制下，IGBT VT1導(dǎo)通，如果IGBT VT1導(dǎo)通時(shí)間為To，則在To時(shí)間內(nèi)，IGBT VT1導(dǎo)通，IGBT VT3、IGBT VT4關(guān)斷，同時(shí)，下橋臂IGBT VT2截止，IGBT VT4、IGBT VT6導(dǎo)通，在上橋臂IGBT VT1導(dǎo)通時(shí)間To內(nèi)，電流從IGBT VT1流入，進(jìn)入電機(jī)a相繞組,然后從b、c兩相流出經(jīng)IGBT VT4和IGBT VT6達(dá)到直流母線的地線一端，此狀態(tài)下的等效電路如圖2所示，圖中，R_a為a相電阻，La為a相電感，R_b為b相電阻，Lb為b相電感,R_c為c相電阻，Lc為c相電感，I_a、I_b、I_c、為電機(jī)a、b、c三相線圈流過的相電流。假設(shè)電機(jī)三相參數(shù)一致，則電流滿足I_a＝-2I_b＝-2I_c關(guān)系(負(fù)號(hào)表示電流從電機(jī)線圈流出)，IGBT VT1、IGBT VT4、IGBT VT6為IGBT。在施加零矢量V2(0,0,0)，對(duì)IGBT VT1施加低電平的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，使上橋臂IGBT VT1關(guān)斷時(shí)，如果關(guān)斷時(shí)間為Tof，則在Tof時(shí)間內(nèi)，由于電機(jī)內(nèi)部線圈電感的續(xù)流作用，電流會(huì)保持原來流動(dòng)的方向不變，這時(shí)電流會(huì)從與IGBT VT2并聯(lián)的反向續(xù)流二極管D2中流過，提供電機(jī)a相線圈電流，在零矢量時(shí)間Tof內(nèi)IGBT VT1、IGBT VT3、IGBT VT4關(guān)斷，同時(shí)，下橋臂IGBT VT2截止，IGBT VT4、IGBT VT6導(dǎo)通，此狀態(tài)下即施加零矢量狀態(tài)下，等效電路如圖3所示。圖中R_a為a相電阻，La為a相電感，R_b為b相電阻，Lb為b相電感，R_c為c相電阻，Lc為c相電感,，IGBT VT4、IGBT VT6為IGBT，D2為續(xù)流二極管，I_a、I_b、I_c、為電機(jī)a、b、c三相線圈流過的相電流,。假設(shè)電機(jī)三相參數(shù)一致，則電流滿足I_a＝-2I_b＝-2I_c。

由電機(jī)運(yùn)行方程：

其中，r為電機(jī)的相電阻，L_d、L_Q分別為電機(jī)d軸電感及q軸電感，K_E為電機(jī)反電動(dòng)勢(shì)常數(shù)，ω為電機(jī)當(dāng)前運(yùn)行角速度，U_d、U_q分別為電機(jī)d軸電壓及q軸電壓，I_d、I_q分別為電機(jī)d軸電流及q軸電流。

連續(xù)提供圖4所示的PWM波，在電流足夠大的條件下，最終電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)到固定坐標(biāo)軸α軸方向后靜止不動(dòng)，電機(jī)轉(zhuǎn)速(角速度)ω為0，此時(shí)I_q＝0，I_d＝Ia＝-2Ib＝-2Ic，則電機(jī)運(yùn)行方程為：

即：U_ddt＝rI_ddt+L_ddI_d

考慮一個(gè)PWM波周期，IGBT VT1導(dǎo)通時(shí)間To和關(guān)斷時(shí)間Tof，對(duì)上式兩邊積分得：

由于在穩(wěn)定條件下，即控制PWM波作用時(shí)間足夠長(zhǎng)后，電流波形如圖5所示，

可見，

由此可得：

其中E_dc為直流母線電壓，Vs為該IGBT VT1正向?qū)▔航?，Vd為續(xù)流二極管D2正向?qū)▔航担琓o為IGBT VT1導(dǎo)通時(shí)間，Tof為IGBT VT1關(guān)斷時(shí)間，T為PWM波周期，T＝To+Tof，I_a為電機(jī)流入電流大小數(shù)值，即電機(jī)a相線圈流過的相電流。

在考慮IGBT開通時(shí)間Ton和IGBT關(guān)斷時(shí)間Toff的情況下，其控制IGBT VT1的控制PWM波形如圖4中Vt1_1所示，則：

To＝Ta+Toff+(Ta-Td-Ton)，Tof＝T-(Ta+Toff+(Ta-Td-Ton))，其中Ta為IGBT VT1PWM波占空比控制寄存器對(duì)應(yīng)的的時(shí)間，其數(shù)值在0～TC之間。

則：

帶入得：

其中Vs、Vd可通過查詢IGBT硬件手冊(cè)獲得，Ton、Toff可通過查詢IGBT硬件手冊(cè)或者通過具體的硬件電路測(cè)試獲得，而Td死區(qū)時(shí)間可根據(jù)IGBT資料選擇設(shè)置，E_dc為直流母線電壓，通過模數(shù)轉(zhuǎn)換獲得，Ta為IGBT VT1的PWM波控占空比控制寄存器對(duì)應(yīng)的的時(shí)間，其數(shù)值在0～TC之間，大小由軟件設(shè)置，I_a為電機(jī)流入電流大小數(shù)值，通過與采樣電阻R0連接的電流采樣單元并通過模數(shù)轉(zhuǎn)換獲取，如圖1所示。在滿足電阻R_a辨識(shí)的條件下，Ta盡量小，避免造成電流I_a過大，燒壞IGBT或者電機(jī)線圈。

可見,選擇合適的控制產(chǎn)生大小適度的電流I_a，查詢IGBT手冊(cè)獲取Vs、Vd、Ton、Toff以及控制用的死區(qū)時(shí)間Td，對(duì)直流母線電壓進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換獲取E_dc數(shù)值，對(duì)電機(jī)線圈電流進(jìn)行采樣獲取I_a，一并帶入公式就夠識(shí)別電機(jī)a相電阻數(shù)值，為了提高電阻識(shí)別準(zhǔn)確性，可以采用多組數(shù)值取平均值等方法獲取相電阻數(shù)值。

可通過控制矢量V3(0，1，0)與零矢量矢量V2(0，0，0)作用時(shí)間，控制IGBT VT3導(dǎo)通，IGBT VT1與IGBT VT5關(guān)斷方法獲取b相電阻R_b，可通過控制矢量V4(0，0，1)與零矢量矢量V2(0，0，0)作用時(shí)間，通過控制IGBT VT5導(dǎo)通，IGBT VT1與IGBT VT3關(guān)斷方法獲取c相電阻R_c，最終獲得電機(jī)相電阻數(shù)值達(dá)到離線獲取電機(jī)相電阻的目的。