一種電機(jī)優(yōu)化控制裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電機(jī)優(yōu)化控制裝置及方法，屬于電機(jī)控制的技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]電機(jī)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、交通運(yùn)輸、國(guó)防軍事及日常生活中，并且隨著技術(shù)的提高能夠滿足越來(lái)越多的需求。對(duì)于電機(jī)控制而言，現(xiàn)在已經(jīng)不再是簡(jiǎn)單的轉(zhuǎn)速控制，而是多目標(biāo)的協(xié)同控制。在能源危機(jī)日益嚴(yán)重的今天，考慮到電機(jī)所消耗的能量在總耗能中占比很大，效率必然是電機(jī)控制的目標(biāo)。此外，振動(dòng)和噪音等也在不同場(chǎng)合受到不同程度的關(guān)注。電機(jī)的控制參數(shù)包括線電壓、各相驅(qū)動(dòng)電壓的相位和調(diào)制方式等等。因此，可以說(shuō)電機(jī)控制實(shí)質(zhì)上是一個(gè)多參數(shù)，多目標(biāo)的控制過(guò)程。
[0003]在風(fēng)扇類(lèi)電機(jī)，例如空調(diào)，空氣凈化器和風(fēng)扇等應(yīng)用，恒轉(zhuǎn)速控制非常普遍。一般情況下，在恒轉(zhuǎn)速控制中其他的狀態(tài)參數(shù)，如效率等是采用經(jīng)驗(yàn)公式近似地對(duì)部分控制參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，因而無(wú)法自適應(yīng)目標(biāo)轉(zhuǎn)速、負(fù)載和母線電壓等參數(shù)的變化，也就無(wú)法使電機(jī)始終工作于最優(yōu)狀態(tài)上。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種電機(jī)優(yōu)化控制裝置及方法，解決現(xiàn)有的電機(jī)無(wú)法自適應(yīng)目標(biāo)轉(zhuǎn)速、負(fù)載和母線電壓等參數(shù)的變化，無(wú)法使電機(jī)始終工作于最優(yōu)狀態(tài)上的問(wèn)題。
[0005]本發(fā)明具體采用以下技術(shù)方案解決上述技術(shù)問(wèn)題:
一種電機(jī)優(yōu)化控制裝置，所述裝置包括:
目標(biāo)獲取單元，用于獲取電機(jī)的目標(biāo)轉(zhuǎn)速；
狀態(tài)獲取單元，用于獲取電機(jī)狀態(tài)參數(shù)；
轉(zhuǎn)速測(cè)量單元，用于獲取電機(jī)的當(dāng)前轉(zhuǎn)速；
調(diào)速單元，用于根據(jù)電機(jī)的目標(biāo)轉(zhuǎn)速和當(dāng)前轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)電機(jī)控制參數(shù)1，以使得電機(jī)工作于目標(biāo)轉(zhuǎn)速；
調(diào)節(jié)單元，用于調(diào)節(jié)電機(jī)控制參數(shù)2 ;
優(yōu)化單元，用于設(shè)定最優(yōu)化狀態(tài)參數(shù)，及根據(jù)電機(jī)目標(biāo)轉(zhuǎn)速和最優(yōu)化狀態(tài)參數(shù)，獲取電機(jī)控制參數(shù)I和控制參數(shù)2 ；
控制和驅(qū)動(dòng)單元，用于根據(jù)所述優(yōu)化單元獲取的電機(jī)控制參數(shù)I和控制參數(shù)2，施加各相驅(qū)動(dòng)電壓，使得電機(jī)工作于目標(biāo)轉(zhuǎn)速的同時(shí)獲得最優(yōu)的狀態(tài)參數(shù)。
[0006]進(jìn)一步地，作為本發(fā)明第一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述電機(jī)控制參數(shù)I包括電機(jī)的線電壓；所述電機(jī)控制參數(shù)2包括電機(jī)各相驅(qū)動(dòng)電壓的相位；所述電機(jī)狀態(tài)參數(shù)包括電機(jī)的母線電流。
[0007]進(jìn)一步地，作為本發(fā)明第一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述目標(biāo)獲取單元和狀態(tài)獲取單元通過(guò)多通道模數(shù)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行獲取。
[0008]進(jìn)一步地，作為本發(fā)明第一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述轉(zhuǎn)速測(cè)量單元包括電機(jī)轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)電路和周期測(cè)量電路，根據(jù)電機(jī)轉(zhuǎn)子位置采用高速時(shí)鐘測(cè)量電周期的長(zhǎng)度，獲得電機(jī)的當(dāng)前轉(zhuǎn)速。
[0009]進(jìn)一步地，作為本發(fā)明第一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述調(diào)速單元包括目標(biāo)轉(zhuǎn)速與當(dāng)前轉(zhuǎn)速之差的比例、積分和微分電路的部分或全部。
[0010]進(jìn)一步地，作為本發(fā)明第一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述調(diào)節(jié)單元在所述調(diào)速單元調(diào)節(jié)結(jié)束，即電機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到目標(biāo)轉(zhuǎn)速后才開(kāi)始工作。
[0011]本發(fā)明還提供了一種基于上述電機(jī)優(yōu)化控制裝置的優(yōu)化控制方法，所述方法包括:
調(diào)節(jié)電機(jī)控制參數(shù)1，使得電機(jī)工作于目標(biāo)轉(zhuǎn)速；
調(diào)節(jié)電機(jī)控制參數(shù)2，使得電機(jī)狀態(tài)參數(shù)達(dá)到最優(yōu)；
所述電機(jī)控制參數(shù)I和電機(jī)控制參數(shù)2的調(diào)節(jié)共同起作用，使得電機(jī)工作于目標(biāo)轉(zhuǎn)速的同時(shí)獲得最優(yōu)的狀態(tài)參數(shù)。
[0012]進(jìn)一步地，作為本發(fā)明第一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述電機(jī)控制參數(shù)I的調(diào)節(jié)采用PID方法。
[0013]進(jìn)一步地，作為本發(fā)明第一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述電機(jī)控制參數(shù)2的調(diào)節(jié)是在一定范圍內(nèi)逐個(gè)遍歷，或是根據(jù)調(diào)節(jié)機(jī)制自動(dòng)調(diào)節(jié)。
[0014]進(jìn)一步地，作為本發(fā)明第一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述電機(jī)控制參數(shù)2每一次改變后，先通過(guò)電機(jī)控制參數(shù)I的調(diào)節(jié)使得電機(jī)工作于目標(biāo)轉(zhuǎn)速，然后再進(jìn)行下一次電機(jī)控制參數(shù)2的調(diào)節(jié)。
[0015]本發(fā)明采用上述技術(shù)方案，能產(chǎn)生如下技術(shù)效果:
本發(fā)明所提供的電機(jī)優(yōu)化控制裝置及方法，通過(guò)多個(gè)控制參數(shù)的協(xié)同調(diào)節(jié)和優(yōu)化，使得電機(jī)滿足多目標(biāo)的控制需求。具體而言，通過(guò)多個(gè)控制參數(shù)的協(xié)同調(diào)節(jié)和優(yōu)化，使得電機(jī)在工作于目標(biāo)轉(zhuǎn)速的同時(shí)獲得最優(yōu)的狀態(tài)參數(shù)，如電機(jī)效率等；利用自適應(yīng)的變化，不斷優(yōu)化調(diào)節(jié)，使電機(jī)始終工作于最優(yōu)狀態(tài)上。
【附圖說(shuō)明】
[0016]為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0017]圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種電機(jī)優(yōu)化控制裝置的結(jié)構(gòu)圖。
[0018]圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種控制參數(shù)調(diào)節(jié)電路的結(jié)構(gòu)圖。
[0019]圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種電機(jī)優(yōu)化控制裝置的結(jié)構(gòu)圖。
[0020]圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種電機(jī)優(yōu)化控制方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述。應(yīng)當(dāng)明確，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0022]本發(fā)明實(shí)施例一提供了一種電機(jī)優(yōu)化控制裝置，如圖1所示，所述裝置包括:目標(biāo)獲取單元110，調(diào)速單元120，調(diào)節(jié)單元130，轉(zhuǎn)速測(cè)量單元140，優(yōu)化單元150、狀態(tài)獲取單元160，控制與驅(qū)動(dòng)單元170和無(wú)刷電機(jī)180。
[0023]如圖1所示，目標(biāo)獲取單元110獲取電機(jī)目標(biāo)轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)速測(cè)量單元140獲取電機(jī)當(dāng)前轉(zhuǎn)速，調(diào)速單元120根據(jù)所獲取的目標(biāo)轉(zhuǎn)速與當(dāng)前轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)電機(jī)控制參數(shù)1，使得電機(jī)當(dāng)前轉(zhuǎn)速與目標(biāo)轉(zhuǎn)速滿足設(shè)定的調(diào)節(jié)精度要求。前述電路共同構(gòu)成電機(jī)速度的閉環(huán)調(diào)速模塊。進(jìn)一步地，所述電機(jī)控制參數(shù)I包括電機(jī)的線電壓。
[0024]進(jìn)一步地，所述轉(zhuǎn)速測(cè)量單元140優(yōu)選包括電機(jī)轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)電路和周期測(cè)量電路；基于電機(jī)轉(zhuǎn)子位置，采用高速時(shí)鐘測(cè)量電周期的長(zhǎng)度，進(jìn)而獲得電機(jī)的當(dāng)前轉(zhuǎn)速。
[0025]更進(jìn)一步地，所述調(diào)速單元120包括比例、積分和微分電路的部分或全部，如圖2所示。目標(biāo)轉(zhuǎn)速與當(dāng)前轉(zhuǎn)速經(jīng)減法器210獲得差值后，分別送入乘法單元220、積分單元230和微分單元240，并將各自結(jié)果通過(guò)加法器250相加后得到所述控制參數(shù)I。
[0026]如圖1所示，調(diào)節(jié)單元130用于調(diào)節(jié)電機(jī)控制參數(shù)2，狀態(tài)獲取單元160用于獲取電機(jī)的狀態(tài)參數(shù)。具體地，所述電機(jī)控制參數(shù)2包括電機(jī)各相驅(qū)動(dòng)電壓的相位，所述電機(jī)狀態(tài)參數(shù)包括電機(jī)的母線電流。為使得電機(jī)始終工作于目標(biāo)轉(zhuǎn)速，每一次調(diào)節(jié)單元130改變所述控制參數(shù)2后，先通過(guò)調(diào)速單元110使得電機(jī)工作于目標(biāo)轉(zhuǎn)速，然后才進(jìn)行下一次電機(jī)控制參數(shù)2的調(diào)節(jié)。對(duì)應(yīng)于調(diào)節(jié)單元130的每一次調(diào)節(jié)，在通過(guò)調(diào)速單元110使得電機(jī)工作于目標(biāo)轉(zhuǎn)速后，通過(guò)狀態(tài)獲取單元160獲取電機(jī)的狀態(tài)參數(shù)。
[0027]在調(diào)節(jié)單元130完成所有電機(jī)控制參數(shù)2的調(diào)節(jié)后，獲得使電機(jī)工作于目標(biāo)轉(zhuǎn)速的同時(shí)具有最優(yōu)的狀態(tài)參數(shù)I的電機(jī)控制參數(shù)I和控制參數(shù)2。在電機(jī)狀態(tài)參數(shù)設(shè)定為電機(jī)的母線電流時(shí)，前述優(yōu)化過(guò)程即是使得電機(jī)母線電流