電機的控制方法、控制裝置和風機與流程
2023-04-25 02:47:11
本發明涉及電機技術領域，具體而言，涉及一種電機的控制方法、一種電機的控制裝置和一種風機。
背景技術：
隨著用戶對家用電器節能環保及舒適性的要求越來越高，直流變頻技術在家電行業的普及越來越高。直流變頻技術通常使用永磁同步電機，相對於異步電機和直流無刷電機而言，永磁同步電機的性能較好，但是電機本體和控制器的成本都有提高，並且對控制算法的要求也比較複雜。
同時，由於多聯機空調系統和熱泵空調系統的室外風機一般都是以頻率為控制目標來控制風量，其受外部環境的影響也較為複雜，特別是啟動階段，如果控制不當，對產品的可靠性和穩定性有較大的影響。
技術實現要素：
本發明旨在至少解決現有技術或相關技術中存在的技術問題之一。
為此，本發明的一個目的在於提出了一種新的電機的控制方法，不僅能夠保證電機的效率最優以滿足節能控制的要求，而且能夠簡化硬體電路，降低產品的生產成本，同時也能夠提高產品的可靠性和穩定性。
本發明的另一個目的在於對應提出了一種電機的控制裝置和具有該控制裝置的風機。
為實現上述目的，根據本發明的第一方面的實施例，提出了一種電機的控制方法，包括：檢測電機的相電流是否到達過零點；在檢測到所述電機的相電流到達過零點時，調整所述電機的d軸電壓，以使所述電機的相電壓與所述相電流的相位一致。
根據本發明的實施例的電機的控制方法，由於電機是阻感性負載，其電流相位滯後於電壓相位，因此若不進行相位控制，則在輸出同樣功率的前提下，電流振幅會增加，進而會導致電機的效率低下。因此，通過對電機的d軸電壓進行調整，以使電機的相電壓與相電流的相位一致，使得能夠保證電機的效率最優，進而能夠實現節能控制的目的。同時，由於本發明提出的控制邏輯中採樣信號較少，不需要進行複雜的電壓和電流重構，進而能夠簡化控制器的硬體電路，有利於降低產品的生產成本。
此外，由於在相電流的過零點能夠檢測到準確的相電壓信號，因此通過在相電流的過零點來對電機的d軸電壓進行調整，可以確保對相位調整的準確性，避免了對相電壓信號檢測有誤導致控制異常的問題。
根據本發明的上述實施例的電機的控制方法，還可以具有以下技術特徵：
根據本發明的一個實施例，所述電機的控制方法，還包括：檢測所述電機的實際轉速；根據所述電機的實際轉速，調整所述電機的q軸的輸出轉矩。
在該實施例中，通過根據電機的實際轉速調整電機的q軸的輸出轉矩，使得能夠對電機的實際轉速進行控制。
具體地，根據所述電機的實際轉速，調整所述電機的q軸的輸出轉矩的步驟，具體包括：控制所述q軸的輸出轉矩與所述電機的給定轉速和實際轉速的差值成正相關關係。
其中，給定轉速是電機的目標轉速，當給定轉速與實際轉速的差值較大時，需要快速提升電機的轉速，因此控制q軸輸出較大的轉矩；而在給定轉速與實際轉速的差值較小時，電機的實際轉速已經接近給定轉速，因此可以控制q軸輸出較小的轉矩。
根據本發明的一個實施例，在所述檢測電機的相電流是否到達過零點的步驟之前，還包括：在啟動所述電機之後，向所述電機提供預定值的q軸電壓；在檢測到所述電機的實際轉速大於或等於第一預定值時，執行所述檢測電機的相電流是否到達過零點的步驟。
在該實施例中，通過在電機啟動之後，向電機提供預定值的q軸電壓，使得能夠儘快提高電機的轉速。同時，由於在電機啟動的初始時刻，會存在幹擾導致檢測到錯誤的過零點的問題，因此通過在檢測到的電機的實際轉速大於或等於第一預定值時，再檢測電機的相電流是否到達過零點，可以避免檢測到的錯誤的過零點而導致進行錯誤的相位調整而產生硬體模塊發生過流的故障，有利於提高產品的可靠性和穩定性。
在上述實施例中，優選地，在向所述電機提供預定值的q軸電壓的步驟之前，還包括：判斷所述電機的給定轉速是否大於或等於第二預定值，並判斷所述電機的給定轉向與實際轉向是否一致，其中，所述第二預定值大於所述第一預定值；在所述電機的給定轉速大於或等於所述第二預定值，且所述電機的給定轉向與所述實際轉向一致時，執行向所述電機提供預定值的q軸電壓的步驟。
在該實施例中，通過對電機的給定轉速的大小是否大於或等於第二預定值，以及電機的給定轉向與實際轉向是否一致進行檢測，並在檢測到電機的給定轉速大於或等於第二預定值，且電機的給定轉向與實際轉向一致時，再向電機提供預定值的q軸電壓，可以保證電機的穩定有序運行。
其中，電機的給定轉向即是電機的給定速度的方向，實際轉向即是電機實際轉速的方向。
根據本發明的一個實施例，所述的電機的控制方法，還包括：獲取設置在所述電機內的霍爾傳感器輸出的霍爾信號；根據所述霍爾信號確定所述電機的實際轉速。
此外，對於電機的實際轉速方向的檢測也可以通過霍爾傳感器來進行檢測。
根據本發明第二方面的實施例，還提出了一種電機的控制裝置，包括：過零點檢測單元，用於檢測電機的相電流是否到達過零點；調整單元，用於在所述過零點檢測單元檢測到所述電機的相電流到達過零點時，調整所述電機的d軸電壓，以使所述電機的相電壓與所述相電流的相位一致。
根據本發明的實施例的電機的控制裝置，由於電機是阻感性負載，其電流相位滯後於電壓相位，因此若不進行相位控制，則在輸出同樣功率的前提下，電流振幅會增加，進而會導致電機的效率低下。因此，通過對電機的d軸電壓進行調整，以使電機的相電壓與相電流的相位一致，使得能夠保證電機的效率最優，進而能夠實現節能控制的目的。同時，由於本發明提出的控制邏輯中採樣信號較少，不需要進行複雜的電壓和電流重構，進而能夠簡化控制器的硬體電路，有利於降低產品的生產成本。
此外，由於在相電流的過零點能夠檢測到準確的相電壓信號，因此通過在相電流的過零點來對電機的d軸電壓進行調整，可以確保對相位調整的準確性，避免了對相電壓信號檢測有誤導致控制異常的問題。
根據本發明的上述實施例的電機的控制裝置，還可以具有以下技術特徵：
根據本發明的一個實施例，所述的電機的控制裝置，還包括：轉速檢測單元，用於檢測所述電機的實際轉速；所述調整單元還用於，根據所述轉速檢測單元檢測到的所述電機的實際轉速，調整所述電機的q軸的輸出轉矩。
在該實施例中，通過根據電機的實際轉速調整電機的q軸的輸出轉矩，使得能夠對電機的實際轉速進行控制。
具體地，所述調整單元具體用於：控制所述q軸的輸出轉矩與所述電機的給定轉速和實際轉速的差值成正相關關係。
其中，給定轉速是電機的目標轉速，當給定轉速與實際轉速的差值較大時，需要快速提升電機的轉速，因此控制q軸輸出較大的轉矩；而在給定轉速與實際轉速的差值較小時，電機的實際轉速已經接近給定轉速，因此可以控制q軸輸出較小的轉矩。
根據本發明的一個實施例，所述的電機的控制裝置，還包括：控制單元，用於在所述過零點檢測單元檢測電機的相電流是否到達過零點之前，且在啟動所述電機之後，向所述電機提供預定值的q軸電壓；所述過零點檢測單元具體用於，在所述電機的實際轉速大於或等於第一預定值時，執行檢測電機的相電流是否到達過零點的操作。
在該實施例中，通過在電機啟動之後，向電機提供預定值的q軸電壓，使得能夠儘快提高電機的轉速。同時，由於在電機啟動的初始時刻，會存在幹擾導致檢測到錯誤的過零點的問題，因此通過在檢測到的電機的實際轉速大於或等於第一預定值時，再檢測電機的相電流是否到達過零點，可以避免檢測到的錯誤的過零點而導致進行錯誤的相位調整而產生硬體模塊發生過流的故障，有利於提高產品的可靠性和穩定性。
在上述實施例中，優選地，所述的電機的控制裝置還包括：判斷單元，用於判斷所述電機的給定轉速是否大於或等於第二預定值，並判斷所述電機的給定轉向與實際轉向是否一致，其中，所述第二預定值大於所述第一預定值；所述控制單元具體用於，在所述判斷單元判定所述電機的給定轉速大於或等於所述第二預定值，且所述電機的給定轉向與所述實際轉向一致時，執行向所述電機提供預定值的q軸電壓的操作。
在該實施例中，通過對電機的給定轉速的大小是否大於或等於第二預定值，以及電機的給定轉向與實際轉向是否一致進行檢測，並在檢測到電機的給定轉速大於或等於第二預定值，且電機的給定轉向與實際轉向一致時，再向電機提供預定值的q軸電壓，可以保證電機的穩定有序運行。
其中，電機的給定轉向即是電機的給定速度的方向，實際轉向即是電機實際轉速的方向。在本發明的一個實施例中，可以通過霍爾傳感器來檢測電機實際轉速的大小和方向。
根據本發明第三方面的實施例，還提出了一種風機，包括：電機；以及如上述實施例中任一項所述的電機的控制裝置。
其中，該風機可以是空調器內的風機，如室外風機，也可以是吸油煙機、水泵等設備中的風機。
本發明的附加方面和優點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發明的實踐了解到。
附圖說明
本發明的上述和/或附加的方面和優點從結合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：
圖1示出了根據本發明的第一個實施例的電機的控制方法的示意流程圖；
圖2示出了根據本發明的第二個實施例的電機的控制方法的示意流程圖；
圖3示出了根據本發明的第三個實施例的電機的控制方法的示意流程圖；
圖4示出了根據本發明的實施例的電機的控制裝置的示意框圖；
圖5示出了根據本發明的實施例的風機的示意框圖；
圖6示出了FOC矢量控制方案的原理示意圖；
圖7示出了根據本發明的實施例的基於相位控制的電機控制方案的結構框圖；
圖8示出了根據本發明的實施例的基於相位控制的電機控制方案的效果示意圖；
圖9示出了電機在靜止啟動時出現IPM硬體過流的波形示意圖；
圖10A和圖10B示出了電機在高速逆風剎車後啟動IPM硬體過流的波形示意圖；
圖11示出了在相電流過零點存在誤差時，正弦波驅動方式和方波驅動方式下相位控制的對比示意圖；
圖12示出了根據本發明的第四個實施例的電機控制方法的示意流程圖。
具體實施方式
為了能夠更清楚地理解本發明的上述目的、特徵和優點，下面結合附圖和具體實施方式對本發明進行進一步的詳細描述。需要說明的是，在不衝突的情況下，本申請的實施例及實施例中的特徵可以相互組合。
在下面的描述中闡述了很多具體細節以便於充分理解本發明，但是，本發明還可以採用其他不同於在此描述的其他方式來實施，因此，本發明的保護範圍並不受下面公開的具體實施例的限制。
圖1示出了根據本發明的第一個實施例的電機的控制方法的示意流程圖。
如圖1所示，根據本發明的第一個實施例的電機的控制方法，包括：
步驟S10，檢測電機的相電流是否到達過零點。
步驟S12，在檢測到所述電機的相電流到達過零點時，調整所述電機的d軸電壓，以使所述電機的相電壓與所述相電流的相位一致。
在圖1所示的控制方法中，由於在相電流的過零點能夠檢測到準確的相電壓信號，因此通過在相電流的過零點來對電機的d軸電壓進行調整，可以確保對相位調整的準確性，避免了對相電壓信號檢測有誤導致控制異常的問題。
此外，由於電機是阻感性負載，其電流相位滯後於電壓相位，因此若不進行相位控制，則在輸出同樣功率的前提下，電流振幅會增加，進而會導致電機的效率低下。因此，通過對電機的d軸電壓進行調整，以使電機的相電壓與相電流的相位一致，使得能夠保證電機的效率最優，進而能夠實現節能控制的目的。同時，由於本發明提出的控制邏輯中採樣信號較少，不需要進行複雜的電壓和電流重構，進而能夠簡化控制器的硬體電路，有利於降低產品的生產成本。
在本發明的一個實施例中，所述電機的控制方法在圖1的基礎上，還包括：檢測所述電機的實際轉速；根據所述電機的實際轉速，調整所述電機的q軸的輸出轉矩。
在該實施例中，通過根據電機的實際轉速調整電機的q軸的輸出轉矩，使得能夠對電機的實際轉速進行控制。
具體地，根據所述電機的實際轉速，調整所述電機的q軸的輸出轉矩的步驟，具體包括：控制所述q軸的輸出轉矩與所述電機的給定轉速和實際轉速的差值成正相關關係。
其中，給定轉速是電機的目標轉速，當給定轉速與實際轉速的差值較大時，需要快速提升電機的轉速，因此控制q軸輸出較大的轉矩；而在給定轉速與實際轉速的差值較小時，電機的實際轉速已經接近給定轉速，因此可以控制q軸輸出較小的轉矩。
在本發明的一個實施例中，檢測電機的實際轉速的步驟具體包括：獲取設置在所述電機內的霍爾傳感器輸出的霍爾信號；根據所述霍爾信號確定所述電機的實際轉速。
其中的電機可以是永磁同步電機。
圖2示出了根據本發明的第二個實施例的電機的控制方法的示意流程圖。
如圖2所示，根據本發明的第二個實施例的電機的控制方法，在上述步驟S10之前，還包括：
步驟S20，啟動電機。
步驟S21，向所述電機提供預定值的q軸電壓。
步驟S22，判斷電機的實際轉速是否大於或等於第一預定值，並在判定所述電機的實際轉速大於或等於第一預定值時，執行上述步驟S10。
在圖2所示的控制方法中，通過在電機啟動之後，向電機提供預定值的q軸電壓，使得能夠儘快提高電機的轉速。同時，由於在電機啟動的初始時刻，會存在幹擾導致檢測到錯誤的過零點的問題，因此通過在檢測到的電機的實際轉速大於或等於第一預定值時，再檢測電機的相電流是否到達過零點，可以避免檢測到的錯誤的過零點而導致進行錯誤的相位調整而產生硬體模塊發生過流的故障，有利於提高產品的可靠性和穩定性。
在本發明的一個實施例中，檢測電機的實際轉速的步驟具體包括：獲取設置在所述電機內的霍爾傳感器輸出的霍爾信號；根據所述霍爾信號確定所述電機的實際轉速。
圖3示出了根據本發明的第三個實施例的電機的控制方法的示意流程圖。
如圖3所示，根據本發明的第三個實施例的電機的控制方法，在上述步驟S21之前，還包括：
步驟S30，判斷所述電機的給定轉速是否大於或等於第二預定值，並判斷所述電機的給定轉向與實際轉向是否一致。其中，所述第二預定值大於所述第一預定值。
當所述電機的給定轉速大於或等於所述第二預定值，且所述電機的給定轉向與所述實際轉向一致時，執行上述步驟S21。
在圖3所示的控制方法中，通過對電機的給定轉速的大小是否大於或等於第二預定值，以及電機的給定轉向與實際轉向是否一致進行檢測，並在檢測到電機的給定轉速大於或等於第二預定值，且電機的給定轉向與實際轉向一致時，再向電機提供預定值的q軸電壓，可以保證電機的穩定有序運行。
其中，電機的給定轉向即是電機的給定速度的方向，實際轉向即是電機實際轉速的方向。
在本發明的一個實施例中，可以通過霍爾傳感器來檢測電機實際轉速的大小和方向。
本發明還提出了一種電機的控制裝置，具體如圖4所示，根據本發明的實施例的電機的控制裝置400，包括：過零點檢測單元402和調整單元404。
其中，過零點檢測單元402用於檢測電機的相電流是否到達過零點；調整單元404用於在所述過零點檢測單元402檢測到所述電機的相電流到達過零點時，調整所述電機的d軸電壓，以使所述電機的相電壓與所述相電流的相位一致。
由於電機是阻感性負載，其電流相位滯後於電壓相位，因此若不進行相位控制，則在輸出同樣功率的前提下，電流振幅會增加，進而會導致電機的效率低下。因此，通過對電機的d軸電壓進行調整，以使電機的相電壓與相電流的相位一致，使得能夠保證電機的效率最優，進而能夠實現節能控制的目的。同時，由於本發明提出的控制邏輯中採樣信號較少，不需要進行複雜的電壓和電流重構，進而能夠簡化控制器的硬體電路，有利於降低產品的生產成本。
此外，由於在相電流的過零點能夠檢測到準確的相電壓信號，因此通過在相電流的過零點來對電機的d軸電壓進行調整，可以確保對相位調整的準確性，避免了對相電壓信號檢測有誤導致控制異常的問題。
在本發明的一個實施例中，上述的電機的控制裝置400還包括：轉速檢測單元406。
其中，轉速檢測單元406用於檢測所述電機的實際轉速；所述調整單元404還用於，根據所述轉速檢測單元406檢測到的所述電機的實際轉速，調整所述電機的q軸的輸出轉矩。
在該實施例中，通過根據電機的實際轉速調整電機的q軸的輸出轉矩，使得能夠對電機的實際轉速進行控制。
具體地，所述調整單元404具體用於：控制所述q軸的輸出轉矩與所述電機的給定轉速和實際轉速的差值成正相關關係。
其中，給定轉速是電機的目標轉速，當給定轉速與實際轉速的差值較大時，需要快速提升電機的轉速，因此控制q軸輸出較大的轉矩；而在給定轉速與實際轉速的差值較小時，電機的實際轉速已經接近給定轉速，因此可以控制q軸輸出較小的轉矩。
根據本發明的一個實施例，所述的電機的控制裝置400還包括：控制單元408，用於在所述過零點檢測單元402檢測電機的相電流是否到達過零點之前，且在啟動所述電機之後，向所述電機提供預定值的q軸電壓；所述過零點檢測單元402具體用於，在所述電機的實際轉速大於或等於第一預定值時，執行檢測電機的相電流是否到達過零點的操作。
在該實施例中，通過在電機啟動之後，向電機提供預定值的q軸電壓，使得能夠儘快提高電機的轉速。同時，由於在電機啟動的初始時刻，會存在幹擾導致檢測到錯誤的過零點的問題，因此通過在檢測到的電機的實際轉速大於或等於第一預定值時，再檢測電機的相電流是否到達過零點，可以避免檢測到的錯誤的過零點而導致進行錯誤的相位調整而產生硬體模塊發生過流的故障，有利於提高產品的可靠性和穩定性。
在上述實施例中，優選地，所述的電機的控制裝置400還包括：判斷單元410，用於判斷所述電機的給定轉速是否大於或等於第二預定值，並判斷所述電機的給定轉向與實際轉向是否一致，其中，所述第二預定值大於所述第一預定值；所述控制單元408具體用於，在所述判斷單元410判定所述電機的給定轉速大於或等於所述第二預定值，且所述電機的給定轉向與所述實際轉向一致時，執行向所述電機提供預定值的q軸電壓的操作。
在該實施例中，通過對電機的給定轉速的大小是否大於或等於第二預定值，以及電機的給定轉向與實際轉向是否一致進行檢測，並在檢測到電機的給定轉速大於或等於第二預定值，且電機的給定轉向與實際轉向一致時，再向電機提供預定值的q軸電壓，可以保證電機的穩定有序運行。
其中，電機的給定轉向即是電機的給定速度的方向，實際轉向即是電機實際轉速的方向。在本發明的一個實施例中，可以通過霍爾傳感器來檢測電機實際轉速的大小和方向。
圖5示出了根據本發明的實施例的風機的示意框圖。
如圖5所示，根據本發明的實施例的風機500，包括：電機502；以及如圖4中所示的電機的控制裝置400。
其中，該風機500可以是空調器內的風機，如室外風機，也可以是吸油煙機、水泵等設備中的風機。
綜上所述，本發明主要提出了一種基於相位控制的電機控制方案。具體來說，由於電機是阻感性負載，其電流相位滯後電壓相位，若不進行相位控制，則在輸出同樣的功率的前提下，電流振幅增加進而會導致電機效率低下，這與節能控制的要求相違背。因此，本發明提出了根據電流信息來確定相電流的過零點，進而自動將電機d軸電壓調整為最優相位，以保證電機的相電壓與相電流的相位一致，從而來實現電機效率最優的控制。
此外，還可以根據霍爾傳感器檢測到的信號來控制q軸的輸出轉矩，保證電機的速度控制需求。具體地，霍爾傳感器檢測到的信號能夠反映電機實際轉速的大小和方向，當電機的給定轉速與實際轉速之間的差值較大時，可以控制q軸輸出較大的轉矩；當電機的給定轉速與實際轉速之間的差值較小時，可以控制q軸輸出較小的轉矩。
在闡述本發明的技術方案的優點之前，以下結合圖6介紹FOC(Field Oriented Control，磁場定向控制)矢量控制的電機驅動方案。
如圖6所示，對於FOC矢量控制方案來說，由於電流的Park變換和電壓的Park-1逆變換使用的是同一個角度θ，因此能夠保證電壓相位和電流相位始終相同。最終變換到U、V、W三相時，各相的電壓和電流相位也相同。
相比於FOC矢量控制方案來說，本發明提出的基於相位控制的電機控制方案雖然控制性能有所降低，但是仍然能夠實現180°的控制，近似達到FOC矢量控制方案的效果，滿足了電機效率的控制要求，同時由於通過霍爾傳感器來對電機的轉速大小和方向進行檢測，因此可以避免複雜的轉速和位置估算的運算，對控制晶片的要求大大降低，即使是8位的電機控制專用MCU(Micro Control Unit，微控制器)也可以實現該控制算法。同時，本發明提出的基於相位控制的電機控制方案的採樣信號較少，僅需設置普通的電阻來採樣Vdc(電機的直流母線電壓)和Iu(電機的U相電流，在此以採集U相電流為例進行說明)即可，不需要進行複雜的電壓和電流重構，確保控制器的硬體電路更加簡單，具有明顯的成本優勢。可見，本發明提出的基於相位控制的電機控制方案是一種兼顧電機效率，同時對控制器成本要求比較苛刻的場合下的一種極佳的控制方案。
圖7示出了根據本發明的實施例的基於相位控制的電機控制方案的結構框圖。如圖7所示，本發明提出了對電流相位進行檢測，當在檢測到相電流的過零點時，自動將電機d軸電壓調整為最優相位，以保證電機的相電壓與相電流的相位一致，從而來實現電機效率最優的控制。
其中，圖7中所示的參數的意義如下：
f_ref：給定頻率(轉速)；
f_lpf：經過濾波之後的霍爾傳感器檢測的頻率(轉速)；
PI(Proportional integral controller，比例調節和積分調節)：PI控制器；
ω：電機角速度；
φ：電機磁鏈值；
vq_ctr：q軸PI調節輸出電壓；
vq_ff：q軸前饋電壓；
vq_ref：q軸參考電壓；
mq_ref：q軸調製率；
mu：u相調製率；
mv：v相調製率；
mw：w相調製率；
SVPWM：空間矢量PWM；
6PWM：6路PWM驅動信號；
Vdc：直流母線電壓；
vd_ref：d軸參考電壓；
md_ref：d軸調製率；
Iu：u相電流；
wt_dq：dq相位角；
Hall_u：u相Hall(霍爾)信號；
Hall_v：v相Hall信號；
Hall_w：w相Hall信號。
此外，本發明的技術方案還可以根據霍爾傳感器檢測到的信號來控制q軸的輸出轉矩，保證電機的速度控制需求。具體地，霍爾傳感器檢測到的信號能夠反映電機實際轉速的大小和方向，當電機的給定轉速與實際轉速之間的差值較大時，可以控制q軸輸出較大的轉矩；當電機的給定轉速與實際轉速之間的差值較小時，可以控制q軸輸出較小的轉矩。
如圖7所示，以調整電機的U相電壓的相位為例，在採用本發明提出的相位控制方案之前，電機的U相電流相位滯後於U相電壓的相位，這樣會導致電機效率低下。在採用本發明提出的相位控制方案之後，電機的U相電流和U相電壓的相位一致，進而能夠保證電機效率最優，實現了180°的控制，滿足了電機效率的控制要求。
圖8示出了根據本發明的實施例的基於相位控制的電機控制方案的效果示意圖，以U相為例，相位控制的效果是：當電流(Iu)為正時，Up側輸出電壓；當電流(Iu)為負時，Un側輸出電壓，即電壓和電流的相位保持一致。其中，Up側即為電壓U的正向，Un側即為電壓U的負向。
由於電機是阻感性負載，若不進行相位控制，則電壓相位超前於電流相位，這時一部分電能以無功功率的形式輸入到電機側，導致電機效率較低。而經過本發明提出的方案進行相位控制後，電壓和電流的相位基本保持一致，即電壓相位既不超前電流相位也不滯後電流相位，它們之間的夾角近似為0，如圖8所示，此時電機的效率最高，電能基本上都轉化為有功功率。
本發明提出的基於相位控制的電機控制方案是一種很好的控制方案。但是在此基礎上，也可能存在電機啟動時，有極低的概率出現IPM(Intelligent Power Module，智能功率模塊)硬體過流的情況。
具體地，圖9示出了電機在某次靜止啟動時出現了IPM硬體過流的波形。圖10A和圖10B示出了電機在某次高速逆風剎車後啟動IPM硬體過流的波形。可見，上述出現的硬體過流問題基本上都是在電機剛啟動時的方波驅動階段，由於電壓相位與電流相位不一致導致的，在該輸出電壓的時刻沒有輸出，或者在不該輸出電壓的時候卻輸出了電壓。如圖10A所示的波形，在Up側應該有電壓輸出才是正常，但實際卻是Un側輸出了電壓脈衝，導致硬體過流；如圖10B所示的波形，在Un側應該有電壓輸出才是正常，但實際卻是Up側輸出了電壓脈衝，導致硬體過流。
上述出現硬體過流的波形中，電機的電壓和電流的相位不是為0°，而是180°，進而導致無法產生正向的轉矩，這時對電機來說就感覺「負載過重」，也是當啟動時發生IPM模塊硬體過流時，電機會有很清脆的「崩」的一聲的原因。
此外，當電機在高速逆風啟動時，其相位控制有時也會發生了問題，主要集中在啟動階段方波驅動階段。在靜止啟動時，電機牽引力為電磁轉矩產生的力；在順風啟動時，電機牽引力為電磁轉矩產生的力加上外風產生的力；在逆風啟動時，電機牽引力為電磁轉矩產生的力減去外風產生的力。因此，在同樣的電磁轉矩的情況下，靜止和順風啟動時，電機能夠快速通過方波驅動階段，進入到正弦波驅動階段，有時在示波器上都觀察不到方波電流，一開始就是正弦波電流。但是，在逆風時，一般都要在方波驅動階段有停留。
對於過零點檢測誤差，正弦波驅動方式和方波驅動方式的情況下，相位調節的電流Iu相差很大，具體如圖11所示，因此需要對相位調節開始的時機進行控制來避免過零點檢測的誤差對控制系統的影響。
具體地，由於晶片的運算能力和控制方式，啟動階段轉矩慢慢增加，在最開始的階段轉矩很小，使得啟動階段的電流正弦度不好，軟體中檢測到電流過零點的位置誤差非常大，很容易導致錯誤的相位控制時刻，從而使相位控制發生錯誤。通過在啟動階段給定Vq(q軸電壓)一個初始值，使得啟動初期就有足夠的轉矩使電機快速啟動，電流的過零點位置十分分明，發生錯誤的相位控制的可能性極小。
圖12示出了根據本發明的第四個實施例的電機控制方法的示意流程圖。
如圖12所示，根據本發明的第四個實施例的電機控制方法，包括：
步驟1201，判斷PWM輸出是否正常，若是，則執行步驟1202；否則，繼續判斷。具體地，電機啟動初始階段是通過PWM波來進行啟動，通過判斷PWM輸出是否正常，可以確定電機是否開始啟動。
步驟1202，進行轉速方向的判斷。
步驟1203，判斷給定轉速方向與(霍爾傳感器)檢測到的轉速方向是否一致，若是，則執行步驟1204；否則，返回步驟1201。
步驟1204，進行給定轉速大小的判斷。
步驟1205，判斷給定轉速是否大於或等於預定值1，若是，則執行步驟1206；否則，返回步驟1201。
步驟1206，給定q軸電壓一個初始值。
步驟1207，進行反饋轉速大小的判斷。其中，反饋轉速即為霍爾傳感器檢測到的實際轉速。
步驟1208，判斷反饋轉速是否大於或等於預定值2，若是，則執行步驟1209；否則，返回步驟1201。
步驟1209，開始進行相位控制，即執行本發明提出的基於相位控制的電機控制方案。
圖12中所示的方法能夠避免電機在低速啟動的時候(特別是方波驅動的時候)，由於存在的幹擾導致檢測到錯誤的過零點而導致錯誤的相位控制，從而產生IPM模塊硬體過流故障的問題。
其中，圖12中所示的方法中的步驟可以根據實際需要進行順序調整、合併和刪減。
以上結合附圖詳細說明了本發明的技術方案，本發明提出了一種新的電機的控制方案，不僅能夠保證電機的效率最優以滿足節能控制的要求，而且能夠簡化硬體電路，降低產品的生產成本，同時也能夠提高產品的可靠性和穩定性。
以上所述僅為本發明的優選實施例而已，並不用於限制本發明，對於本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。