电机反电动势检测方法.pdf

本发明涉及空调永磁同步直流电机外风机的反电动势检测方法，针对现有技术中没有一种有效检测空调永磁同步直流电机外风机的反电动势的方法的问题，提供一种电机反电动势检测方法。该方法包括如下不步骤：检测电机三相反电动势对地之间的直流偏置电压AD转换值，分别表示为Vu_offset、Vv_offset及Vw_offset，检测电机三相反电动势对地之间电压的AD转换值，分别表示为Vu_GND1、Vv_GND1及Vw_GND1；根据Vu_offset、Vv_offset、Vw_offset、Vu_GND1、Vv_GND1及Vw_GND1计算出三相反电动势对电机线圈中心点之间的相电压反电动势值Uu_GND、Uv_GND及Uw_GND；根据Uu_GND、Uv_GND及Uw_GND计算出电机线圈中心点对地之间的电压UN_GND，并根据UN_GND、Uu_GND、Uv_GND及Uw_GND计算出电机三相反电动势的相电压Vu、Vu及Vw。本发明适用于空调永磁同步电机。

1.  电机反电动势检测方法，其特征在于，包括如下步骤：
检测电机三相反电动势对地之间的直流偏置电压的AD转换值，分别表示为V_u_offset、 V_v_offset及V_w_offset，检测电机三相反电动势对地之间电压的AD转换值，分别表示为 V_{u_GND1}、V_{v_GND1}及V_{w_GND1}；
根据V_u_offset、V_v_offset、V_w_offset、V_{u_GND1}、V_{v_GND1}及V_{w_GND1}计算出三相反电动势 对电机线圈中心点之间的相电压反电动势值U_{u_GND}、U_{v_GND}及U_{w_GND}；
根据U_{u_GND}、U_{v_GND}及U_{w_GND}计算出电机线圈中心点对地之间的电压U_{N_GND}，并根据 U_{N_GND}、U_{u_GND}、U_{v_GND}及U_{w_GND}计算出电机三相反电动势的相电压V_u、V_u及V_w。

2.  如权利要求1所述的电机反电动势检测方法，其特征在于，检测电机三相反电动势对 地之间的直流偏置电压AD转换值的具体方法如下：在电机不动的条件下，直接检测直流偏置 电压V_u_offset、V_v_offset及V_w_offset。

3.  如权利要求1所述的电机反电动势检测方法，其特征在于，检测电机三相反电动势对 地之间的直流偏置电压AD转换值的具体方法如下：直接检测电机三相反电动势对地之间电 压，其中每相反电动势为直线部分的电压即为直流偏置电压V_u_offset、V_v_offset及 V_w_offset。

4.  如权利要求1或2所述的电机反电动势检测方法，其特征在于，U_{u_GND}、U_{v_GND}及U_{w_GND}分别通过公式U_{u_GND}＝V_{u_GND1}-V_u_offset、U_{v_GND}＝V_{v_GND1}-V_v_offset及 U_{w_GND}＝V_{w_GND1}-V_w_offset计算得到。

5.  如权利要求4所述的电机反电动势检测方法，其特征在于，电机线圈中心点对地之间 的电压U_{N_GND}通过公式 U N _ GND = U u _ GND + U v _ GND + U w _ GND 3 ]]>计算得到。

6.  如权利要求5所述的电机反电动势检测方法，其特征在于，V_u、V_u及V_w分别通过公 式V_u＝U_{u_GND}-U_{N_GND}、V_v＝U_{v_GND}-U_{N_GND}及V_w＝U_{w_GND}-U_{N_GND}计算得到。

电机反电动势检测方法
技术领域
本发明涉及空调控制技术，特别涉及空调永磁同步直流电机外风机的反电动势检测方 法。
背景技术
永磁同步直流无刷电机,其反电动势为正弦波形状,当采用永磁同步直流无刷电机作为空 调室外风机驱动部件时,由于海风等原因,空调在启动前,室外风扇电机可能正处于正方向或 者反方向转动,控制器需要检测电机的位置、转速和其转动方向，但均要检测反电动势,通过 反电动势检测达到检测目的,适时的根据电机的运转情况进行相应的控制，达到正确控制电机 的运行等目的。
专利申请号为“201410183282.3”的专利申请公开了一种空调室外风机驱动的控制方法、 控制装置及具有其的空调,对反电动势检测的重要性和反电动势检测方法进行了说明。但是该 专利申请中没有给出具体的检测算法,而且，其说明书第八页:当 E_AB＝Usinθ,E_BC＝Usin(θ-120°)时，得到公式是错误的,正确的公 式是再者,公式也没有说明E_AB/E_BC的检测方法。
发明内容
本发明针对现有技术中没有一种有效检测空调永磁同步直流电机外风机的反电动势的方 法的问题，提供一种电机反电动势检测方法，该方法包括如下步骤：
检测电机三相反电动势对地之间的直流偏置电压AD转换值，分别表示为V_u_offset、 V_v_offset及V_w_offset，检测电机三相反电动势对地之间电压AD转换值，分别表示为V_{u_GND1}、 V_{v_GND1}及V_{w_GND1}；
根据V_u_offset、V_v_offset、V_w_offset、V_{u_GND1}、V_{v_GND1}及V_{w_GND1}计算出三相反电动势 对电机线圈中心点之间的相电压反电动势值U_{u_GND}、U_{v_GND}及U_{w_GND}；
根据U_{u_GND}、U_{v_GND}及U_{w_GND}计算出电机线圈中心点对地之间的电压U_{N_GND}，并根据 U_{N_GND}、U_{u_GND}、U_{v_GND}及U_{w_GND}计算出电机三相反电动势的相电压V_u、V_u及V_w。
具体地，检测电机三相反电动势对地之间的直流偏置电压AD转换值的具体方法包括如下 两种方法：一、在电机不动的条件下，直接检测直流偏置电压V_u_offset、V_v_offset及 V_w_offset；二、直接检测电机三相反电动势对地之间电压，其中每相反电动势为直线部分的 电压即为直流偏置电压V_u_offset、V_v_offset及V_w_offset。
具体地，U_{u_GND}、U_{v_GND}及U_{w_GND}分别通过公式U_{u_GND}＝V_{u_GND1}-V_u_offset、 U_{v_GND}＝V_{v_GND1}-V_v_offset及U_{w_GND}＝V_{w_GND1}-V_w_offset计算得到。
具体地，电机线圈中心点对地之间的电压U_{N_GND}通过公式 U N _ GND = U u _ GND + U v _ GND + U w _ GND 3 ]]>计算得到。
具体地，V_u、V_u及V_w分别通过公式V_u＝U_{u_GND}-U_{N_GND}、V_v＝U_{v_GND}-U_{N_GND}及 V_w＝U_{w_GND}-U_{N_GND}计算得到。
可根据V_u、V_u及V_w的计算结果求出电机当前位置角度θ及转速ω。
本发明的有益效果是，通过上述反电动势检测方法，能够正确的检测电机三相反电动势， 据此计算出电机反电动势中包含的电机转子位置信息θ,转子转动频率f以及转子角数度ω、 f＝2πω及转子正反转等信息，解决启动前由于来自外部的因素如海风等导致空调室外风机自 身转动，引起的对电机的启动控制问题。同时，也使得电机反电动势检测变得简单。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的技术方案作进一步描述，应当注意的是，实施例仅仅是为了 帮助读者更好地理解本发明的技术方案，并不用以限制本发明权利要求的保护范围。
本发明提供一种电机反电动势检测方法，通过电阻分压，单片机MCU检测电机三相反电 动势U、V/W对地之间的AD转换值V_{u_GND1}/V_{v_GND1}/V_{W_GND1}，并通过公示变换求出电机三相反电 动势U/V/W之相电压V_u、V_u、V_w。在此基础上，可以由V_u、V_u、V_w求出电机当前位置角度θ 及转速ω，用于控制电机的逆风启动。改方法的具体步骤如下：首先，检测电机三相反电动 势对地之间的直流偏置电压AD转换值，分别表示为V_u_offset、V_v_offset及V_w_offset，检测 电机三相反电动势对地之间电压的AD转换值，分别表示为V_{u_GND1}、V_{v_GND1}及V_{w_GND1}；根据 V_u_offset、V_v_offset、V_w_offset、V_{u_GND1}、V_{v_GND1}及V_{w_GND1}计算出三相反电动势对电机线 圈中心点之间的相电压反电动势值U_{u_GND}、U_{v_GND}及U_{w_GND}；然后，根据U_{u_GND}、U_{v_GND}及 U_{w_GND}计算出电机线圈中心点对地之间的电压U_{N_GND}，并根据U_{N_GND}、U_{u_GND}、U_{v_GND}及 U_{w_GND}计算出电机三相反电动势的相电压V_u、V_u及V_w。
实施例
MCU首先检测电机三相反电动势U/V/W对地之间的直流偏置电压V_u_offset、V_v_offset、 V_w_offset，并根据U_{u_GND}＝V_{u_GND1}-V_u_offset、U_{v_GND}＝V_{v_GND1}-V_v_offset及 U_{w_GND}＝V_{w_GND1}-V_w_offset计算出三相反电动势对电机线圈中心点之间的相电压反电动势值 U_{u_GND}、U_{v_GND}及U_{w_GND}。
U_{u_GND}＝U_{u_N}+U_{N_GND}   (1)
U_{v_GND}＝U_{v_N}+U_{N_GND}   (2)
U_{w_GND}＝U_{w_N}+U_{N_GND}   (3)
其中U_{N_GND}是电机线圈中心点N对地之间的电压，U_{u_N}、U_{v_N}、U_{w_N}分别为U/V/W对电 机线圈中心点N之间的相电压反电动势值，另记为V_u、V_v、V_w。
将(1)、(2)及(3)相加得：
U_{u_GND}+U_{v_GND}+U_{w_GND}＝(U_{u_N}+U_{v_N}+U_{w_N})+3U_{N_GND}
由于U_{u_N}+U_{v_N}+U_{w_N}＝V_u+V_v+V_w＝0；
所以 U N _ GND = U u _ GND + U v _ GND + U w _ GND 3 ]]>
同理，由(1)、(2)及(3)得：
U_{u_GND}＝V_u+U_{N_GND}，U_{v_GND}＝V_v+U_{N_GND}，U_{w_GND}＝V_w+U_{N_GND}，
所以V_u＝U_{u_GND}-U_{N_GND},V_v＝U_{v_GND}-U_{N_GND},V_w＝U_{w_GND}-U_{N_GND}。
在计算出V_u、V_u及V_w的值后，可进一步地求出电机当前位置角度θ及转速ω，用以对电 机的启动进行控制。