基于矢量控制的變頻空調風機設計方案

　　4.1 噪音消除功能

　　為提高空調舒適度，對空調系統的噪音指標有嚴格的要求，也是評價一個空調質量好壞的重要指標。對于功率不大且為主要噪音源之一的空調風機，低噪音顯得尤為重要。

　　具有正弦型反電動勢或氣隙磁場的永磁同步電機（正弦波永磁電機PMSM），采用FOC矢量控制，輸入正弦的定子相電壓和定子相電流可產生穩定的輸出力矩，具有低噪音的特點。但是，在應用中發現，正弦波永磁電機反電動勢很少能難達到理想的正弦型，有的干脆就是一個反電動勢為梯形波的永磁同步電機（方波永磁電機BLDC），這種電機采用FOC矢量控制，會使定子電流畸變而產生電機噪音。

　　針對反電動勢波形介于PMSM和BLDC之間這類永磁電機采用矢量控制，專門加入噪音消除功能模塊，通過加入N次諧波補償的方式，使定子電流更接近正弦，從而達到消除或降噪的目的。下面是定子相電流波形得到了很好的改善，噪音得以明顯的降低。

未加入噪音消除功能的電機相電流波形

加入噪音消除功能后的電機相電流波形

　　4.2 抗臺風起動能力

　　對于空調室外風機，由于風機在室外，必須保證在各種自然條件的影響下能正常工作，特別是強風的影響下，風機能夠正常起動、運行或報警。對于無位置傳感的永磁同步電機矢量控制，由于動態響應快的特點，正常運行階段在強臺風下也能夠正常工作。但是由于沒有位置傳感，需要有一個開環起動過程，來建立起轉子位置和速度信號，這個起動過程力矩是比較小的，在強臺風影響下，很難保證風機能可靠的起動。

　　為了抗臺風，除了盡可能增大風機起動力矩外，本方案還增加了抗臺風起動功能模塊，保證風機能夠成功起動或給出強臺風報警信號。風機在停機時，強風吹動下風機的轉速和方向跟風力的大小及風向有關，風機能否成功起動主要和起動前風機的風速相關。這樣，首先需要通過程序檢測出風機起動前的初始轉速和方向，然后根據監測結果進行不同的起動過程處理，可分為如下三種情況：

　　a 直接起動

　　當風機正轉且轉速大于一定值的情況下，直接進入運行模式。

　　b 強臺風報警，停止正常起動

　　當風機轉速太高，不能保證風機正常起動時，發出強臺風報警，風機停止正常起動。

　　c 正常起動

　　除a和b的其他情況，風機能夠確保起動成功，按正常的起動程序起動風機。

　　經過模擬強臺風測試，系統能夠安全地起動和運行，同時在實際的室外環境測試中，在強風環境下起動、運行的性能也得到了驗證。

　　4.3 電機缺相檢測

　　為了保證風機正常起動、運行，每次電機起動前都要進行電機缺相檢測，通過相應的功能函數檢測出風機三相線是否連接正常和3相逆變橋是否完好，如果檢測到缺相，則停止風機起動并報缺相警報，確保風機每次進入起動程序后都能夠成功，同時使系統具有相應的錯誤診斷能力。

　　5 結論

　　本文介紹的這種永磁同步電機的矢量控制方案，系統工作穩定可靠，效率高、低成本、節能及噪音小，完全能夠滿足空調風機的實際使用要求。