[发明专利]变载波频率的电机控制装置及方法

说明书

本发明涉及电机控制领域，具体涉及一种变载波频率的电机控制装置及方法，在电机不同阶段以及不同转速下，采用不同载波频率、PI环参数以及滤波器截止频率，极大地的优化了电机的整体性能，减少了电机的整体功耗，延长电机的使用寿命。其技术方案概括为，包括控制模块、存储模块、测试仪器以及电机，所述存储模块以及电机分别与控制模块连接，所述测试仪器与电机连接，所述控制模块用于控制电机启动运行，获取在不同阶段不同转速下的最小目标载波频率，所述存储模块用于储存不同阶段不同转速对应的最小目标载波频率以及调试出的PI环参数与滤波器截止频率，所述测试仪器用于输出电机性能波动曲线图，适用于变载波频率的电机控制装置及方法。

技术领域

本发明技术涉及电机控制领域，具体涉及一种变载波频率的电机控制装置及方法。

背景技术

随着生活水平的提高，各种各样的家用电器已经被越来越多的家庭所使用，节能增效也早已是家电行业的发展趋势。随着电力电子技术及新型半导体器件的迅速发展,变频调速技术得到不断的完善和提高,逐步完善的变频器以其良好的输出波形、优异的性能价格比在变频调速电机上得到广泛应用。冰箱，空调行业已从定频压缩机向变频压缩机发展，并且还在进一步的提升能效，减小功耗。

目前对于探讨直流无刷电机(BLDC)和永磁同步电机(PMSM)控制技术的文献或专利，都是分析BLDC和PMSM控制技术的具体实现，如梯形波/方波控制技术，空间矢量控制技术(FOC SVPWM)等，亦或是位置观测技术(滑膜观测器，PLL观测器)，电机转子位置识别技术(如高频脉冲注入算法)等。在现有的直流无刷电机(BLDC)和永磁同步电机(PMSM)控制技术中，无论是方波控制技术，还是正弦波控制技术，都是采用固定载波频率来进行电机转子的速度控制。也就是在一个固定周期内进行一次电流采样，转子位置估算，PI环反馈计算，调整电压输出等操作。

在现有控制技术中有2点不足。首先是，在电机运行的不同阶段很难用相同的一套控制参数来进行电机转子的精确控制，只能满足各阶段，各转速下的基本性能。有时会出现为了满足启动性能而调试的一组控制参数，而在运行阶段的性能就无法满足。其次，在不同转速下采用固定载波频率时，在转子旋转一圈360度情况下，系统对转子的控制即输出电压的调整次数有极大的差别。以家用冰箱变频压缩机为例，通常采用5K载波频率，转速范围在1200rpm至4500rpm，在最低转速下的电压调整次数是最高转速下的3.75倍。由于BLDC和PMSM电机每进行一次电压调整，都会对IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)或IPM(Intelligent Power Module)等功率半导体器件进行1次开关控制。由于功率半导体器件都有开关损耗，因此单位时间内功率半导体器件的开关次数越高，开关损耗越大，电机控制电路板的功耗越大。虽然，固定载波频率控制方式在单位时间内对IGBT或IPM等功率半导体器件的开关次数在转子任何转速下都是一样的。但是分析角度如果从单位时间内的功率半导体器件的开关次数换到转子旋转一圈360度的功率半导体器件的开关次数，那么电机转子在旋转相同圈速的情况下，低速时的功率半导体器件的开关次数就比高速下的高出很多。

发明内容

本发明的目的是提供一种变载波频率的电机控制装置及方法，在不同阶段以及不同转速下，采用不同的载波频率以及参数来精准控制电机，极大地优化了电机整体性能以及极大地减少了电机的整体功耗，延长了电机的使用寿命。

本发明采取如下技术方案实现上述目的，变载波频率的电机控制装置，包括控制模块、存储模块、测试仪器以及电机，所述存储模块以及电机分别与控制模块连接，所述测试仪器与电机连接；

所述控制模块用于控制电机启动运行，获取能达到电机满负荷启动要求的最小目标载波频率以及能满足电机在各个转速区间正常运行的最小目标载波频率，根据各自对应的最小目标载波频率，调试相对应的PI环参数以及滤波器截止频率，并将调试出的最优PI环参数、滤波器截止频率以及相对应的最小目标载波频率分别记录在存储模块中，用于电机正常启动运行时加载对应记录的载波频率、PI环参数以及滤波器截止频率；