[发明专利]电机控制装置和方法及空调系统

说明书

技术领域

本发明涉及电机控制技术领域，特别涉及一种电机控制装置和方法以及一种具有该电机控制装置的空调系统。

背景技术

人们熟知，无刷直流电机的运行是通过逆变器功率器件随转子的不同位置相应改变其不同触发组合状态来实现的。其中，无刷直流电机的驱动控制系统主要包括微处理器、转子位置检测电路、电流检测电路、IPM（Intelligent Power Module，智能功率模块）以及驱动单元、驱动及控制电源等部件组成。微处理器根据转子的不同位置改变功率器件不同触发组合状态，对电机实施不同的控制算法，是系统控制的关键部件。

目前，对于双电机或多电机控制系统，首先是对电机的转子位置进行检测。如图1所示，为现有的空调系统中双无刷直流电机驱动系统的通常所采用的一种结构图，其中，双电机系统可以共用一个微处理器，该微处理器包括两个电机控制单元例如电机控制单元（A）和电机控制单元（B），但是每一个电机都需要一套独立的转子位置检测电路、IPM模块等。并且，无刷直流电机的位置检测通常采用HALL（霍尔）元件进行位置检测，一般一个电机采用2个或是3个HALL元件来检测电机的转子位置，这种检测方法成本较低。对于3个HALL元件的电机，对应于转子一个极对数可以获得6个转子位置信号，因此这种位置检测方法的无刷直流电机通常采用方波驱动方案，方波驱动的无刷直流电机转矩脉动较大，尤其在低速运行时，电机的运行平稳性较差，同时电机的噪声也较大，限制了电机的应用。

随着国家节能减排政策的推行，目前在很多应用领域可以由直流电机代替原来的交流电机，以提高电机系统的效率。很多情况下一个系统需要用到多个电机，因此为了提高系统的效率，同时应用两个甚至更多直流电机的场合也越来越多，例如全直流变频空调室外机，压缩机电机和室外风扇电机都采用无刷直流电机（或永磁同步电机），两种电机的型号不同，压缩机电机的功率在1～3KW范围，而室外风机电机的功率在100W以内。又如一种空调室内双贯流风机调速系统，室内风机采用了两个型号相同的无刷直流电机，两个电机的负载基本相同，每个电机功率约40W。

随着技术的进步，对于无刷直流电机的控制出现了无编码器、无HALL元件的转子位置检测方法，这种方法的基本原理是：通过检测或计算电机的反电势来估算电机转子的位置，即所谓的“反电势位置检测方案”。此方法可以包括两种方案实现，第一种方案是直接检测反电势，即通过专用的模拟信号电路来直接检测反电势，从而估算电机的转子位置，通过这种方案只能获得粗略的转子位置信息，配合低成本的单片机可以对电机实施方波驱动，目前，家电类电机调速系统中很多采用这种低成本方案。另一种母线电流单电阻位置检测、两相电流位置检测等方案，此类方案本质上是一种间接反电势检测方案，即先通过对电机相电流的检测，推算出电机的反电势，最后估算出电机的转子位置，此方案采用性能强大的高速单片机或DSP（Digital Signal Processor，数字信号微处理器），可以获得精细的转子位置信息，应用永磁同步电机的矢量控制模型，可以对电机实施转子FOC（Field Oriented Control，场定向控制）控制，获得正弦波相电流，即所谓的“正弦波控制”。目前，此方案在变频空调压缩机控制中常被采用，但要求高性能的单片机或DSP，成本较高。

综上所述，现有技术存在的缺点是，双电机控制系统采用两个电机控制单元的微处理器，成本高。并且，方波驱动的无刷直流电机转矩脉动较大，电机的运行平稳性较差，同时电机的噪声也较大。此外，采用无编码器、无HALL元件的转子位置检测方法，精确度低或者成本高。

发明内容

本发明的目的旨在至少在一定程度上解决上述的技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种电机控制装置，该电机控制装置可以降低成本，提高电机的运行平稳性，降低电机的噪声。

本发明的另一个目的在于提出一种空调系统。

本发明的再一个目的在于提出一种电机控制方法。