电机控制方法及空调与流程

本技术涉及电机控制领域，尤其涉及一种电机控制方法及空调。

背景技术：

1、随着空调系统的不断发展，在单逆变器驱动多电机的应用场景中，永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor，pmsm)凭借其高效节能、调速性能好、功率密度高、可靠性强以及电磁干扰小等优势，广泛应用于空调中的压缩机、室内外风机等核心部件的驱动。

2、以单逆变器双永磁同步电机控制为例，常见的控制策略是运用双闭环控制与双电机电流合成技术，实现主从电机控制。其中，在双闭环控制中，需要通过转速环与电流环中的比例积分(pi)控制器，对每台永磁同步电机的转速和电流参数进行精准调控，将两台永磁同步电机的电流进行合成处理，需经过复杂的电压换算流程，然后通过逆变器来控制电机的运行，实现对双永磁同步电机的主从控制。

3、永磁同步电机运行的基本原理，是转子转速与定子旋转磁场转速始终保持同步。在多台永磁同步电机协同的系统里，任意一台永磁同步电机的负载扭矩一旦发生改变，会打破原有同步状态，致使永磁同步电机出现失步现象。然而，上述控制策略中双闭环控制复杂，响应速度局限，难以快速有效地应对负载扭矩突变。

技术实现思路

1、本技术提供了一种电机控制方法及空调，能够有效应对负载扭矩突变导致永磁同步电机产生的失步现象，及时做出调整。

2、第一方面，提供一种电机控制方法，应用于电机控制装置，电机控制装置包括第一坐标变换模块、电压合成模块、角度调节模块、第二坐标变换模块和逆变器，逆变器与第一永磁同步电机、第二永磁同步电机电连接；

3、电机控制方法包括：

4、第一永磁同步电机输出三相电流和第二永磁同步电机输出三相电流输入至第一坐标变换模块，得到第一d轴电流实际值和第一q轴电流实际值、第二d轴电流实际值和第二q轴电流实际值；以及确定与第一d轴电流实际值和第一q轴电流实际值对应的第一d轴电流指令值和第一q轴电流指令值，以及与第二d轴电流实际值和第二q轴电流实际值对应的第二d轴电流指令值和第二q轴电流指令值；将第一d轴电流指令值、第一q轴电流指令值、第二d轴电流指令值、第二q轴电流指令值，以及预设给定值输入至电压合成模块，得到电压合并后的d轴电压控制值和q轴电压控制值；将第一永磁同步电机对应的第一电压角度增大且趋向于合成电压矢量的角度，以及将第二永磁同步电机对应的第一电压角度减小且趋向于合成电压矢量的角度，合成电压是由d轴电压控制值和q轴电压控制值确定的；将第一d轴电流实际值、第一q轴电流实际值、第二d轴电流实际值、第二q轴电流实际值、d轴电压控制值、q轴电压控制值和预设给定值输入至角度调节模块，得到合成角度，合成角度用于指示第一坐标变换模块和第二坐标变换模块的坐标转换；将d轴电压控制值、q轴电压控制值输入至第二坐标变换模块，第二坐标变换模块输出的信号经逆变器处理后，得到目标交流电信号，目标交流电信号用于控制第一永磁同步电机和第二永磁同步电机。

5、在第一永磁同步电机和第二永磁同步电机控制过程中，对两个电机的电流进行调控，进而将各自转换后的电压进行合成，将合成后的电压控制值(即d轴电压控制值和q轴电压控制值)通过合成角度转换后的第二坐标变换模块进行坐标转换，进而通过逆变器控制第一永磁同步电机和第二永磁同步电机，其中，合成后的电压控制值对应的电压矢量进行了调整，以及，将两个永磁同步电机对应的dq轴电压矢量向合成电压矢量的模靠拢，以减小两个电机对应在d轴上压力分量对应角度的角度偏差，改善由于多永磁同步电机角度偏差过大造成失步现象。

6、在一种可能的实现方式中，将第一d轴电流实际值、第一q轴电流实际值输入至第一电流调控模块，得到第一d轴电流指令值、第一q轴电流指令值，包括：对第一d轴电流实际值与第一d轴电流给定值进行限制处理，得到第一d轴电流指令值，限制处理用于指示第一d轴电流指令值为预设值，预设值的取值为零或n1，n1是根据第一永磁同步电机的参数和运行条件确定的数值；对第一q轴电流实际值与第一q轴电流给定值进行选择处理，得到第一q轴电流指令值。

7、在启动过程中，通过对应的预设值对id1、iq1进行限制或选择的调整，能使对应的永磁同步电机迅速建立起合适的磁场和转矩，减少启动时间，提高装置的动态性能。以及，在启动后，引入了电流反馈，实时监测各永磁同步电机的实际运行状态，使永磁同步电机能够更好地适应不同的工作条件，提高装置的稳定性和鲁棒性。

8、在一种可能的实现方式中，将第二d轴电流实际值、第二q轴电流实际值输入至第二电流调控模块，得到第二d轴电流指令值、第二q轴电流指令值，包括：对第二d轴电流实际值与第二d轴电流给定值进行限制处理，得到第二d轴电流指令值，限制处理用于指示第二d轴电流指令值为预设值，预设值的取值为零或n2，n2是根据第二永磁同步电机的参数和运行条件确定的数值；对第二q轴电流实际值与第二q轴电流给定值进行选择处理，得到第二q轴电流指令值。

9、在启动过程中，通过对应的预设值对id2、iq2进行限制或选择的调整，能使对应的永磁同步电机迅速建立起合适的磁场和转矩，减少启动时间，提高装置的动态性能。以及，在启动后，引入了电流反馈，实时监测各永磁同步电机的实际运行状态，使永磁同步电机能够更好地适应不同的工作条件，提高装置的稳定性和鲁棒性。

10、在一种可能的实现方式中，将第一d轴电流指令值、第一q轴电流指令值、第二d轴电流指令值、第二q轴电流指令值，以及预设给定值，输入至电压合成模块，得到电压合并后的d轴电压控制值和q轴电压控制值，包括：将第一d轴电流指令值、第一q轴电流指令值和预设给定值输入至电压合成模块，得到第一d轴电压参考值、第一q轴电压参考值；将第二d轴电流指令值、第二q轴电流指令值和预设给定值输入至电压合成模块，得到第二d轴电压参考值、第二q轴电压参考值；电压合成模块对第一d轴电压参考值、第一q轴电压参考值、第二d轴电压参考值和第二q轴电压参考值进行合并处理，得到d轴电压控制值和q轴电压控制值。

11、本技术实施例中提供通过合并处理后的d轴电压控制值ud和q轴电压控制值uq进行逆变器的控制，相较于相关技术中通过对多个电机对应电流合成的方式，直接对电压进行合并处理；省去双闭环控制的复杂度，由于直接进行双电机的电压合成后直接输出给逆变器进行控制，反应更快。

12、在一种可能的实现方式中，电压合成模块对第一d轴电压参考值、第一q轴电压参考值、第二d轴电压参考值和第二q轴电压参考值进行合并处理，包括：对第一d轴电压参考值、第一q轴电压参考值、第二d轴电压参考值和第二q轴电压参考值进行处理，得到合成电压矢量的模；基于第一电压角度和第二电压角度，确定合成电压矢量的角度，其中，第一电压角度是通过第一d轴电压参考值、第一q轴电压参考值确定的，第二电压角度是通过第二d轴电压参考值和第二q轴电压参考值确定的；基于合成电压矢量的模和合成电压矢量的角度，确定d轴电压控制值和q轴电压控制值。

13、上述合成处理的具体过程，得到合并处理后的d轴电压控制值ud和q轴电压控制值uq进行逆变器的控制，更靠近逆变器控制，响应速度更快。

14、在一种可能的实现方式中，电压合成模块对第一d轴电压参考值、第一q轴电压参考值、第二d轴电压参考值和第二q轴电压参考值进行合并处理，包括：

15、对第一d轴电压参考值、第一q轴电压参考值、第二d轴电压参考值和第二q轴电压参考值进行第一处理，得到合成电压矢量的模，合成电压矢量的模的计算过程如下：

16、

17、其中，ud1为第一d轴电压参考值，uq1为第一q轴电压参考值，ud2为第二d轴电压参考值，uq2为第二q轴电压参考值，um为合成电压矢量的模；

18、基于第一d轴电压参考值、第一q轴电压参考值，确定第一电压角度，第一电压角度的计算过程如下：

19、

20、其中，θu1为第一电压角度；

21、基于第二d轴电压参考值、第二q轴电压参考值，确定第二电压角度，第二电压角度的计算过程如下：

22、

23、其中，θu2为第二电压角度；

24、基于第一电压角度和第二电压角度，确定合成电压矢量的角度，合成电压矢量的角度的计算过程如下：

25、

26、其中，θm为合成电压矢量的角度；

27、基于合成电压矢量的模和合成电压矢量的角度，确定d轴电压控制值和q轴电压控制值，d轴电压控制值和q轴电压控制值的计算过程如下：

28、

29、其中，ud为d轴电压控制值，uq为q轴电压控制值。

30、上述合成处理的具体过程，得到合并处理后的d轴电压控制值ud和q轴电压控制值uq进行逆变器的控制，更靠近逆变器控制，响应速度更快。

31、在一种可能的实现方式中，电压合成模块包括第一电压模型单元、第二电压模型单元和电压合成单元；将第一d轴电流指令值、第一q轴电流指令值和预设给定值输入至第一电压模型单元，得到第一d轴电压参考值、第一q轴电压参考值；将第二d轴电流指令值、第二q轴电流指令值和预设给定值输入至第二电压模型单元，得到第二d轴电压参考值、第二q轴电压参考值；将第一d轴电压参考值、第一q轴电压参考值、第二d轴电压参考值和第二q轴电压参考值，输入至电压合成单元，得到d轴电压控制值和q轴电压控制值。

32、上述合成处理的具体过程，得到合并处理后的d轴电压控制值ud和q轴电压控制值uq进行逆变器的控制，更靠近逆变器控制，响应速度更快。

33、在一种可能的实现方式中，将第一d轴电流实际值、第一q轴电流实际值、第二d轴电流实际值、第二q轴电流实际值、d轴电压控制值、q轴电压控制值和预设给定值输入至角度调节模块，得到合成角度，包括：将第一d轴电流实际值、第一q轴电流实际值、d轴电压控制值、q轴电压控制值和预设给定值输入至角度调节模块，得到第一观测频率；将第二d轴电流实际值、第二q轴电流实际值、d轴电压控制值、q轴电压控制值和预设给定值输入至角度调节模块，得到第二观测频率；角度调节模块对第一观测频率和第二观测频率进行转换和合成处理，得到合成角度。

34、其中，合成角度作为共用的转子位置，用于指示第一坐标变换模块和第二坐标变换模块的坐标转换。合成角度可以兼顾第一永磁同步电机和第二永磁同步电机的由负载变化引起的转速变化，进而对第一d轴电流指令值i′d1、第一q轴电流指令值i′q1、第二d轴电流指令值i′d2、第二q轴电流指令值i′q2、d轴电压控制值ud和q轴电压控制值uq进行调整。

35、在第一永磁同步电机或第二永磁同步电机的负载扭矩发生改变时，该电机对应的d轴电压参考值会发生改变，使得d轴电压参考值和q轴电压参考值的合成电压矢量向d轴电压控制值ud和q轴电压控制值uq对应的合成电压矢量um靠拢，进而，减少角度偏差，即减小第一永磁同步电机对应d轴电压参考值和q轴电压参考值的合成电压矢量的角度，与第二永磁同步电机对应d轴电压参考值和q轴电压参考值的合成电压矢量的角度之间的差值，改善由于多永磁同步电机角度偏差过大造成失步现象。

36、在一种可能的实现方式中，角度调节模块包括第一锁相环、第二锁相环、转速合成单元和角度计算单元；将第一d轴电流实际值、第一q轴电流实际值、d轴电压控制值、q轴电压控制值和预设给定值输入至第一锁相环，得到第一观测频率；将第二d轴电流实际值、第二q轴电流实际值、d轴电压控制值、q轴电压控制值和预设给定值输入至第二锁相环，得到第二观测频率；将第一观测频率和第二观测频率输入至转速合成单元，得到合成观测频率；将合成观测频率输入至角度计算单元，得到合成角度。

37、其中，第一锁相环和第二锁相环为无位置传感器的锁相环，在永磁同步电机的矢量控制中，需要准确知道转子的位置和速度，以便实现对电机的精确控制。无位置传感器的锁相环可以通过观测电机的反电动势等信号，估计出转子的位置和速度，从而取代传统的位置传感器，降低系统成本，提高系统的可靠性和适应性。

38、第二方面，提供了一种电机控制装置，包括用于执行第一方面中任一种方法的单元。该装置可以是终端设备，也可以是终端设备内的芯片。

39、第三方面，提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机程序，当计算机程序被电机控制装置运行时，使得该电机控制装置执行第一方面中的任一种电机控制方法。

40、第四方面，提供了一种计算机程序产品，计算机程序产品包括：计算机程序，当计算机程序被电机控制装置运行时，使得该电机控制装置执行第一方面中的任一种电机控制方法。

41、第五方面，提供了一种空调包括室内机、室外机和电机控制装置，电机控制装置用于执行第一方面中的任一项的电机控制方法；室外机包括m台风扇，其中，电机控制装置用于控制m台风扇，m为大于1的正整数。

42、可以理解的是，上述第二方面至第五方面的有益效果可以参见上述第一方面中的相关描述，在此不再赘述。