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(xiàn)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(chǎng)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(lèi)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(wèn)題：一是需要EEPROM，增加硬件成本，二是，當(dāng)用戶(hù)的變頻空調(diào)出現(xiàn)問(wèn)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(lái)的控制板時(shí)，可能并不知道電機(jī)的具體參數(shù)，無(wú)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(wèn)題，提供了一種電機(jī)相電阻離線(xiàn)辨識(shí)方法。

本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題，采用的技術(shù)方案是，一種電機(jī)相電阻離線(xiàn)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、選擇一組PWM波；

步驟3、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(xiàn)電壓經(jīng)過(guò)該上橋臂IGBT流入電機(jī)對(duì)應(yīng)的線(xiàn)圈，再?gòu)碾姍C(jī)另外兩相和其連接的下橋臂IGBT流出；

步驟4、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(guò)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(xiàn)圈，從電機(jī)另外兩相和其連接的下橋臂IGBT流出；

步驟5、判斷是否已選擇過(guò)兩組PWM波，若是則進(jìn)入步驟6，否則更換一組未選擇過(guò)的PWM波，該P(yáng)WM波與之前的PWM波的占空比不同，回到步驟3；

步驟6、通過(guò)兩組PWM波在電流穩(wěn)定條件下所對(duì)應(yīng)產(chǎn)生的流入電機(jī)該相線(xiàn)圈的電流，計(jì)算獲取電機(jī)該相線(xiàn)圈電阻；

步驟7、判斷是否已獲取電機(jī)三相線(xiàn)圈電阻，若是則根據(jù)三相線(xiàn)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(guò)的上橋臂回到步驟2。

具體的，步驟6中，所述計(jì)算方法為：

其中，R_x指代x相電阻，I_x1、I_x2分別為兩組PWM波運(yùn)行時(shí)電機(jī)x相線(xiàn)圈流過(guò)的相電流，Tx1、Tx2分別為該上橋臂導(dǎo)通控制兩組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(xiàn)電壓，T為PWM波周期，Tx1＜T，Tx2＜T。

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

具體的，所述直流母線(xiàn)電壓通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換獲取。

再進(jìn)一步的，步驟7中，所述根據(jù)三相線(xiàn)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(guò)上述電機(jī)相電阻離線(xiàn)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(shuō)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)明所述一種電機(jī)相電阻離線(xiàn)辨識(shí)方法為：首先選擇一路上橋臂，然后選擇一組PWM波，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(xiàn)電壓經(jīng)過(guò)該上橋臂IGBT流入電機(jī)對(duì)應(yīng)的線(xiàn)圈，再?gòu)碾姍C(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(guò)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(xiàn)圈，從電機(jī)另外兩相和其連接的下橋臂IGBT流出，再判斷是否已選擇過(guò)兩組PWM波，若不是則更換一組未選擇過(guò)的PWM波，該P(yáng)WM波與之前的PWM波的占空比不同，回到控制逆變器令所選擇的一路上橋臂導(dǎo)通那一步，若是則通過(guò)兩組PWM波在電流穩(wěn)定條件下所對(duì)應(yīng)產(chǎn)生的流入電機(jī)該相線(xiàn)圈的電流，計(jì)算獲取電機(jī)該相線(xiàn)圈電阻，然后判斷是否已獲取電機(jī)三相線(xiàn)圈電阻，若是則根據(jù)三相線(xiàn)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(guò)的上橋臂回到選擇一組PWM波那一步。

實(shí)施例

本發(fā)明實(shí)施例的一種電機(jī)相電阻離線(xiàn)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、選擇一組PWM波。

步驟3、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(xiàn)電壓經(jīng)過(guò)該上橋臂IGBT流入電機(jī)對(duì)應(yīng)的線(xiàn)圈，再?gòu)碾姍C(jī)另外兩相和其連接的下橋臂IGBT流出。

步驟4、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(guò)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(xiàn)圈，從電機(jī)另外兩相和其連接的下橋臂IGBT流出。

步驟5、判斷是否已選擇過(guò)兩組PWM波，若是則進(jìn)入步驟6，否則更換一組未選擇過(guò)的PWM波，該P(yáng)WM波與之前的PWM波的占空比不同，回到步驟3。

步驟6、通過(guò)兩組PWM波在電流穩(wěn)定條件下所對(duì)應(yīng)產(chǎn)生的流入電機(jī)該相線(xiàn)圈的電流，計(jì)算獲取電機(jī)該相線(xiàn)圈電阻。

本步驟中，計(jì)算方法為：

其中，R_x指代x相電阻，I_x1、I_x2分別為兩組PWM波運(yùn)行時(shí)電機(jī)x相線(xiàn)圈流過(guò)的相電流，Tx1、Tx2分別為該上橋臂導(dǎo)通控制兩組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(xiàn)電壓，T為PWM波周期，Tx1＜T，Tx2＜T。

這里，電機(jī)x相線(xiàn)圈流過(guò)的電流可通過(guò)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(xiàn)電壓可通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換(空調(diào)中控制電路本身所具有的部分)獲取。

步驟7、判斷是否已獲取電機(jī)三相線(xiàn)圈電阻，若是則根據(jù)三相線(xiàn)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(guò)的上橋臂回到步驟2。

本步驟中，根據(jù)三相線(xiàn)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(kāi)關(guān)管進(jìn)行開(kāi)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(guò)，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(kāi)始減計(jì)數(shù)，當(dāng)TCNT減計(jì)數(shù)到0后，從0開(kāi)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(lái)說(shuō)，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(guò)程中，當(dāng)Ta寄存器值與TCNT相等時(shí)，Vta+從高電平跳變?yōu)榈碗娖剑琕ta-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(guò)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(kāi)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(kāi)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T(mén)d。

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T(mén)o，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(xiàn)的地線(xiàn)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(xiàn)圈流過(guò)的相電流。假設(shè)電機(jī)三相參數(shù)一致，則電流滿(mǎn)足I_a＝-2I_b＝-2I_c關(guān)系(負(fù)號(hào)表示電流從電機(jī)線(xiàn)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T(mén)of，則在Tof時(shí)間內(nèi)，由于電機(jī)內(nèi)部線(xiàn)圈電感的續(xù)流作用，電流會(huì)保持原來(lái)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(guò)，提供電機(jī)a相線(xiàn)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(xiàn)圈流過(guò)的相電流,。假設(shè)電機(jī)三相參數(shù)一致，則電流滿(mǎn)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(jiàn)，

由此可得：

其中E_dc為直流母線(xiàn)電壓，Vs為該IGBT VT1正向?qū)▔航?，Vd為續(xù)流二極管D2正向?qū)▔航?，To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(xiàn)圈流過(guò)的相電流。

在考慮IGBT開(kāi)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(guò)查詢(xún)IGBT硬件手冊(cè)獲得，Ton、Toff可通過(guò)查詢(xún)IGBT硬件手冊(cè)或者通過(guò)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(xiàn)電壓，通過(guò)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(guò)與采樣電阻R0連接的電流采樣單元并通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換獲取，如圖1所示。在滿(mǎn)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(guò)大，燒壞IGBT或者電機(jī)線(xiàn)圈。

而由于逆變器IGBT參數(shù)Vd、Vs為飽和電壓降，實(shí)際在電阻辨識(shí)時(shí)，由于控制PWM波占空比較小,不能達(dá)到飽和條件，因而Vd、Vs實(shí)際為未知量，而且，為了提高電阻辨識(shí)精度，還需要測(cè)試電路板信號(hào)上升時(shí)間Ton和信號(hào)下降時(shí)間Toff，需要知道控制實(shí)際采用的死區(qū)時(shí)間Td，這都為電阻辨識(shí)帶來(lái)具體困難,為此,采用微處理器控制輸出不同占空比的兩次對(duì)應(yīng)的電流檢測(cè)的方法,消去上述未知量的方法進(jìn)行電阻的精確辨識(shí)。

由上式得：

3I_a1TR_a＝2[(E_dc-Vs1+Vd1)(2Ta1+Toff-Td-Ton)-(Vs1+Vd1)T]

3I_a2TR_a＝2[(E_dc-Vs2+Vd2)(2Ta2+Toff-Td-Ton)-(Vs2+Vd2)T]

其中，I_a1、I_a2分別為兩組不同占空比的PWM波情況下的I_a，同理，Vs1、Vs2分別為兩組不同占空比的PWM波情況下該IGBT VT1正向?qū)▔航担琕d1、Vd2分別為兩組不同占空比的PWM波情況下續(xù)流二極管D2正向?qū)▔航?，Ta1、Ta2分別為該上橋臂導(dǎo)通控制兩組PWM波占空比控制寄存器中對(duì)應(yīng)的時(shí)間，在占空比控制寄存器Ta1與Ta2相差不大的條件下，由于電流I_a1與I_a2相差也不大，此時(shí)Vs1與Vs2差別很小，同時(shí)Vd1與Vd2差別也很小的前提下，假設(shè)Vs1＝Vs2＝Vs，Vd1＝Vd2＝Vd，帶入上兩式，且兩式相減，得：

3(I_a2-I_a1)TR_a＝4(E_dc-Vs+Vd)(Ta2-Ta1)

由于IGBT飽和條件下，Vs＝1.7V左右，Vd＝2.5V左右，在220伏交流輸入條件下，E_dc＝310V左右，因此(Vd-Vs)與E_dc相比，屬于微小量，可以忽略，進(jìn)一步獲得公式：

此即為電阻辨識(shí)公式，其中Ta1為第一PWM波(將兩組不同占空比的PWM波分別記為第一PWM波和第二PWM波)占空比控制寄存器數(shù)值，其對(duì)應(yīng)的采樣電流為I_a1，Ta2為第二PWM波占空比控制寄存器數(shù)值，其對(duì)應(yīng)的采樣電流為I_a2，E_dc為直流母線(xiàn)電壓采樣值，T為PWM波周期。

進(jìn)一步的，可通過(guò)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(guò)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(guò)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(xiàn)獲取電機(jī)相電阻的目的。