權(quán)利要求書(shū)： 1.一種應(yīng)用于風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的ECM電機(jī)的恒力矩控制方法，其特征在于：它包括如下步驟：步驟A：需要先設(shè)定電機(jī)在恒力矩運(yùn)行范圍內(nèi)的最高運(yùn)行轉(zhuǎn)速spd_max_ref和最低運(yùn)行轉(zhuǎn)速spd_min_ref；

步驟B：以spd_max_ref為參考命令進(jìn)行恒轉(zhuǎn)速PI控制得到對(duì)應(yīng)的上限力矩T_ref_up；

以spd_min_ref為參考命令進(jìn)行恒轉(zhuǎn)速PI控制得到對(duì)應(yīng)的下限力矩T_ref_low，T_ref_up>T_ref_low；

步驟C：接收外部輸入的力矩命令值Tcom；

步驟D：比較Tcom、T_ref_up和T_ref_low的值以確定進(jìn)行恒力矩控制的目標(biāo)轉(zhuǎn)矩Tact；

步驟E：控制電機(jī)以Tact為目標(biāo)轉(zhuǎn)矩值進(jìn)行恒力矩控制運(yùn)行。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種應(yīng)用于風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的ECM電機(jī)的恒力矩控制方法，其特征在于：步驟D中，當(dāng)Tcom大于T_ref_up時(shí)，令Tact=T_ref_up；當(dāng)Tcom小于T_ref_low時(shí)，令Tact=T_ref_low；當(dāng)Tcom小于T_ref_up且Tcom大于T_ref_low時(shí)，令Tact=Tcom。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種應(yīng)用于風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的ECM電機(jī)的恒力矩控制方法，其特征在于：在步驟B中以spd_max_ref為參考命令進(jìn)行恒轉(zhuǎn)速PI控制還得到積分項(xiàng)值interger_up；

以spd_min_ref為參考命令進(jìn)行恒轉(zhuǎn)速PI控制還得到積分項(xiàng)值interger_low；步驟D中當(dāng)Tcom大于T_ref_up時(shí)，令Tact=T_ref_up，且令interger_up=Tact；當(dāng)Tcom小于T_ref_low時(shí)，令Tact=T_ref_low，且令interger_low=Tact；當(dāng)Tcom小于T_ref_up且Tcom大于T_ref_low時(shí)，令Tact=Tcom，且令interger_low=Tact，interger_up=Tact。

4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的一種應(yīng)用于風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的ECM電機(jī)的恒力矩控制方法，其特征在于：在步驟D和步驟E之間增加步驟D1：根據(jù)轉(zhuǎn)速和最大輸出功率計(jì)算出最大輸出力矩值Tmax，比較Tact與Tmax，若Tact大于Tmax，令Tact=Tmax。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種應(yīng)用于風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的ECM電機(jī)的恒力矩控制方法，其特征在于：最大輸出力矩值Tmax根據(jù)ECM電機(jī)最大輸出功率P_out_max和電機(jī)運(yùn)行轉(zhuǎn)速SPD而得到。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種應(yīng)用于風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的ECM電機(jī)的恒力矩控制方法，其特征在于：利用測(cè)功機(jī)使ECM電機(jī)保持在最大輸出功率P_out_max輸出狀態(tài)，然后調(diào)節(jié)電機(jī)運(yùn)行轉(zhuǎn)速SPD以獲得最大輸出力矩值Tmax。

說(shuō)明書(shū)： 一種應(yīng)用于風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的ECM電機(jī)的恒力矩控制方法技術(shù)領(lǐng)域[0001] 本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的ECM電機(jī)的恒力矩控制方法。背景技術(shù)[0002] 目前許多風(fēng)機(jī)系統(tǒng)都采用ECM電機(jī)作為動(dòng)力源，ECM電機(jī)簡(jiǎn)稱電子換相電機(jī)，也可以稱作直流無(wú)刷永磁同步電機(jī)，因ECM電機(jī)使用環(huán)境不同，ECM電機(jī)的控制模式一般有：恒轉(zhuǎn)

速控制、恒力矩控制和恒風(fēng)量控制等，恒力矩控制是較為常用的模式，目前常用的矢量控制

方式，矢量控制數(shù)學(xué)模型復(fù)雜，計(jì)算繁瑣，需要運(yùn)算能力較強(qiáng)的CPU，制造成本較高，見(jiàn)申請(qǐng)

號(hào)為CN201811334775.7、名稱為基于無(wú)位置傳感器矢量控制永磁同步電機(jī)恒力矩控制方

法。恒力矩控制也有通過(guò)標(biāo)量控制母線電流的方式進(jìn)行，如1993年公開(kāi)的美國(guó)專利

US5220259(A)，該專利說(shuō)明書(shū)及權(quán)利要求披露利用母線電流進(jìn)行恒力矩控制，但該種控制

方式仍然復(fù)雜，控制的變量較多,計(jì)算繁瑣，控制精度較差，又如申請(qǐng)?zhí)?

CN201510079416.1、申請(qǐng)日:2015.02.12、專利名稱為一種ECM電機(jī)的恒力矩控制方法，均披

露了ECM電機(jī)的恒力矩控制方法，只要接收到輸入的力矩指令，就能控制電機(jī)按輸入的力矩

指令進(jìn)行恒力矩控制。

[0003] 但以上的恒力矩控制方法還存在不足：對(duì)于EMC電機(jī)不管采用恒風(fēng)量還是恒力矩控制模式，都需要對(duì)電機(jī)運(yùn)行范圍進(jìn)行合理的控制，以提高用戶體驗(yàn)和產(chǎn)品可靠性。比如，

當(dāng)系統(tǒng)靜壓上升，負(fù)載所需的驅(qū)動(dòng)力矩變小，但電機(jī)輸出恒力矩是不變的，電機(jī)在恒力矩控

制作用下，負(fù)載轉(zhuǎn)速會(huì)不斷升高，如果不對(duì)最高轉(zhuǎn)速進(jìn)行合理的限制，電機(jī)在高速下，會(huì)造

成噪音振動(dòng)偏大，影響用戶對(duì)靜音的體驗(yàn)，因?yàn)檎駝?dòng)大了，會(huì)造成機(jī)械零部件的疲勞，壽命

縮短。相對(duì)的，當(dāng)電機(jī)設(shè)定恒力矩很小時(shí)，靜壓很小，負(fù)載所需的驅(qū)動(dòng)力矩變大，但電機(jī)輸出

恒力矩是不變的，電機(jī)轉(zhuǎn)速會(huì)過(guò)低，影響用戶對(duì)風(fēng)量的要求，所以電機(jī)在整個(gè)恒力矩運(yùn)行范

圍內(nèi)，都需要對(duì)最低轉(zhuǎn)速進(jìn)行限制。在轉(zhuǎn)速限制臨界點(diǎn)電機(jī)轉(zhuǎn)速會(huì)不穩(wěn)定。

[0004] 傳統(tǒng)的恒力矩控制沒(méi)有針對(duì)以上存在的問(wèn)題給出一個(gè)好的解決方案。發(fā)明內(nèi)容[0005] 本發(fā)明的目的是提供一種ECM電機(jī)的恒力矩控制方法，解決現(xiàn)有技術(shù)中應(yīng)用于風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的ECM電機(jī)的恒力矩控制方法，沒(méi)有對(duì)最高轉(zhuǎn)速和最低轉(zhuǎn)速進(jìn)行限制，電機(jī)在高速

下，會(huì)造成噪音振動(dòng)偏大，影響用戶對(duì)靜音的體驗(yàn)，因?yàn)檎駝?dòng)大了，會(huì)造成機(jī)械零部件的疲

勞，壽命縮短，電機(jī)轉(zhuǎn)速會(huì)過(guò)低，影響用戶對(duì)風(fēng)量的要求的技術(shù)問(wèn)題。

[0006] 本發(fā)明的目的是通過(guò)下述技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)的。[0007] 一種應(yīng)用于風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的ECM電機(jī)的恒力矩控制方法，其特征在于：它包括如下步驟：

步驟A：需要先設(shè)定電機(jī)在恒力矩運(yùn)行范圍內(nèi)的最高運(yùn)行轉(zhuǎn)速spd_max_ref和最低

運(yùn)行轉(zhuǎn)速spd_min_ref；

步驟B：以spd_max_ref為參考命令進(jìn)行恒轉(zhuǎn)速PI控制得到對(duì)應(yīng)的上限力矩T_ref_

up；以spd_min_ref為參考命令進(jìn)行恒轉(zhuǎn)速PI控制得到對(duì)應(yīng)的下限力矩T_ref_low，T_ref_

up>T_ref_low；

步驟C：接收外部輸入的力矩命令值Tcom；

步驟D：比較Tcom、T_ref_up和T_ref_low的值以確定進(jìn)行恒力矩控制的目標(biāo)轉(zhuǎn)矩

Tact；

步驟E：控制電機(jī)以Tact為目標(biāo)轉(zhuǎn)矩值進(jìn)行恒力矩控制運(yùn)行。

[0008] 上述步驟D中，當(dāng)Tcom大于T_ref_up時(shí)，令Tact=T_ref_up；當(dāng)Tcom小于T_ref_low時(shí)，令Tact=T_ref_low；當(dāng)Tcom小于T_ref_up且Tcom大于T_ref_low時(shí)，令Tact=Tcom。

[0009] 上述在步驟B中以spd_max_ref為參考命令進(jìn)行恒轉(zhuǎn)速PI控制還得到積分項(xiàng)值interger_up；以spd_min_ref為參考命令進(jìn)行恒轉(zhuǎn)速PI控制還得到積分項(xiàng)值interger_

low；步驟D中當(dāng)Tcom大于T_ref_up時(shí)，令Tact=T_ref_up，且令interger_up=Tact；當(dāng)Tcom小

于T_ref_low時(shí)，令Tact=T_ref_low，且令interger_low=Tact；當(dāng)Tcom小于T_ref_up且Tcom

大于T_ref_low時(shí)，令Tact=Tcom，且令interger_low=Tact，interger_up=Tact。

[0010] 上述在步驟D和步驟E之間增加步驟D1：根據(jù)轉(zhuǎn)速和最大輸出功率計(jì)算出最大輸出力矩值Tmax，比較Tact與Tmax，若Tact大于Tmax，令Tact=Tmax。

[0011] 上述的最大輸出力矩值Tmax根據(jù)ECM電機(jī)最大輸出功率P_out_max和電機(jī)運(yùn)行轉(zhuǎn)速SPD而得到。

[0012] 上述利用測(cè)功機(jī)使ECM電機(jī)保持在最大輸出功率P_out_max輸出狀態(tài)，然后調(diào)節(jié)電機(jī)運(yùn)行轉(zhuǎn)速SPD以獲得最大輸出力矩值Tmax。

[0013] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下效果：1、電機(jī)能在恒力矩控制模式下，全轉(zhuǎn)速范圍穩(wěn)定運(yùn)行，提升了用戶體驗(yàn)體驗(yàn)，提高產(chǎn)品的可靠性；2、電機(jī)在轉(zhuǎn)速限制臨界點(diǎn)相應(yīng)轉(zhuǎn)

速，不會(huì)產(chǎn)生震蕩，提高了產(chǎn)品的用戶體驗(yàn)。

附圖說(shuō)明[0014] 圖1是本發(fā)明的ECM電機(jī)的立體圖；圖2是本發(fā)明的ECM電機(jī)的電機(jī)控制器的立體圖；

圖3是本發(fā)明的ECM電機(jī)的剖視圖；

圖4是本發(fā)明的ECM電機(jī)的電機(jī)控制器的電路方框圖；

圖5是圖4對(duì)應(yīng)的電路圖；

圖6是本發(fā)明的控制流程圖；

圖7是本發(fā)明以spd_max_ref為參考命令進(jìn)行恒轉(zhuǎn)速PI控制方框原理圖；

圖8是發(fā)明以spd_min_ref為參考命令進(jìn)行恒轉(zhuǎn)速PI控制方框原理圖；

圖9是本發(fā)明的ECM電機(jī)在測(cè)功機(jī)的實(shí)驗(yàn)示意圖；

圖10是本發(fā)明的實(shí)驗(yàn)測(cè)試效果圖。

具體實(shí)施方式[0015] 下面通過(guò)具體實(shí)施例并結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述。[0016] 如圖1、圖2、圖3所示，ECM電機(jī)通常由電機(jī)控制器2和電機(jī)單體1,所述的電機(jī)單體1包括定子組件12、轉(zhuǎn)子組件13和機(jī)殼組件11，定子組件13安裝在機(jī)殼組件11上，電機(jī)單體1

安裝有檢測(cè)轉(zhuǎn)子位置的霍爾傳感器14，轉(zhuǎn)子組件13套裝在定子組件12的內(nèi)側(cè)或者外側(cè)組

成，電機(jī)控制器2包括控制盒22和安裝在控制盒22里面的控制線路板21，控制線路板21一般

包括電源電路、微處理器、母線電流檢測(cè)電路、逆變電路和轉(zhuǎn)子位置測(cè)量電路15（即霍爾傳

感器），電源電路為各部分電路供電，轉(zhuǎn)子位置測(cè)量電路檢測(cè)轉(zhuǎn)子位置信號(hào)并輸入到微處理

器，母線電流檢測(cè)電路將檢測(cè)的母線電路輸入到微處理器，微處理器控制逆變電路，逆變電

路控制定子組件12的各相線圈繞組的通斷電。其中母線電流檢測(cè)電路和轉(zhuǎn)子位置測(cè)量電路

15是電機(jī)運(yùn)行參數(shù)測(cè)量電路的組成部分，微處理器通過(guò)轉(zhuǎn)子位置測(cè)量電路15的檢測(cè)數(shù)據(jù)計(jì)

算電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速值SPD，當(dāng)然，實(shí)際轉(zhuǎn)速值SPD也可以通過(guò)檢測(cè)電機(jī)的線圈繞組的相電流

來(lái)計(jì)算，這些在電機(jī)的矢量控制的教課書(shū)有記載，在此不再敘述。

[0017] 如圖4、圖5所示，假設(shè)ECM電機(jī)是3相無(wú)刷直流永磁同步電機(jī)，轉(zhuǎn)子位置測(cè)量電路15一般采用3個(gè)霍爾傳感器，3個(gè)霍爾傳感器分別檢測(cè)一個(gè)360度電角度周期的轉(zhuǎn)子位置，每轉(zhuǎn)

過(guò)120度電角度改變一次定子組件12的各相線圈繞組的通電，形成3相6步控制模式。交流輸

入（ACINPUT）經(jīng)過(guò)由二極管D7、D8、D9、D10組成的全波整流電路后，在電容C1的一端輸出直

流母線電壓bus,直流母線電壓bus與輸入交流電壓有關(guān)，交流輸入（ACINPUT）的電壓確

定后，母線電壓bus是恒定的，3相繞組的線電壓m是PWM斬波輸出電壓，m=bus*w，w是微

處理器輸入到逆變電路的PWM信號(hào)的占空比，改變線電壓P可以改變直流母線電流Ibus,逆

變電路由電子開(kāi)關(guān)管Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6組成，電子開(kāi)關(guān)管Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6的控制端分

別由微處理器輸出的6路PWM信號(hào)（P1、P2、P3、P4、P5、P6)控制，逆變電路還連接電阻R1用于

檢測(cè)母線電流Ibus，母線電流檢測(cè)電路將電阻R1的檢測(cè)母線電流Ibus轉(zhuǎn)換后傳送到微處理

器。

[0018] 如圖6所示，本發(fā)明的一種應(yīng)用于風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的ECM電機(jī)的恒力矩控制方法，其特征在于：它包括如下步驟：

步驟A：需要先設(shè)定電機(jī)在恒力矩運(yùn)行范圍內(nèi)的最高運(yùn)行轉(zhuǎn)速spd_max_ref和最低

運(yùn)行轉(zhuǎn)速spd_min_ref；

步驟B：以spd_max_ref為參考命令進(jìn)行恒轉(zhuǎn)速PI控制得到對(duì)應(yīng)的上限力矩T_ref_

up；以spd_min_ref為參考命令進(jìn)行恒轉(zhuǎn)速PI控制得到對(duì)應(yīng)的下限力矩T_ref_low，T_ref_

up>T_ref_low；

步驟C：接收外部輸入的力矩命令值Tcom；

步驟D：比較Tcom、T_ref_up和T_ref_low的值以確定進(jìn)行恒力矩控制的目標(biāo)轉(zhuǎn)矩

Tact；

步驟E：控制電機(jī)以Tact為目標(biāo)轉(zhuǎn)矩值進(jìn)行恒力矩控制運(yùn)行。

[0019] 上述步驟D中，當(dāng)Tcom大于T_ref_up時(shí)，令Tact=T_ref_up；當(dāng)Tcom小于T_ref_low時(shí)，令Tact=T_ref_low；當(dāng)Tcom小于T_ref_up且Tcom大于T_ref_low時(shí)，令Tact=Tcom。

[0020] 上述上述在步驟B中以spd_max_ref為參考命令進(jìn)行恒轉(zhuǎn)速PI控制還得到積分項(xiàng)值interger_up；以spd_min_ref為參考命令進(jìn)行恒轉(zhuǎn)速PI控制還得到積分項(xiàng)值interger_

low；步驟D中當(dāng)Tcom大于T_ref_up時(shí)，令Tact=T_ref_up，且令interger_up=Tact；當(dāng)Tcom小

于T_ref_low時(shí)，令Tact=T_ref_low，且令interger_low=Tact；當(dāng)Tcom小于T_ref_up且Tcom

大于T_ref_low時(shí)，令Tact=Tcom，且令interger_low=Tact，interger_up=Tact。

[0021] 上述在步驟D和步驟E之間增加步驟D1：根據(jù)轉(zhuǎn)速和最大輸出功率計(jì)算出最大輸出力矩值Tmax，比較Tact與Tmax，若Tact大于Tmax，令Tact=Tmax。

[0022] 上述最大輸出力矩值Tmax根據(jù)ECM電機(jī)最大輸出功率P_out_max和電機(jī)運(yùn)行轉(zhuǎn)速SPD而得到。

[0023] 根據(jù)電機(jī)中功率、力矩與轉(zhuǎn)速的關(guān)系，Tmax=P_out_max/SPD,利用測(cè)功機(jī)使ECM電機(jī)保持在最大輸出功率P_out_max輸出狀態(tài)，然后調(diào)節(jié)電機(jī)運(yùn)行轉(zhuǎn)速SPD以獲得最大輸出力

矩值Tmax,當(dāng)然電機(jī)運(yùn)行轉(zhuǎn)速SPD在最高運(yùn)行轉(zhuǎn)速spd_max_ref和最低運(yùn)行轉(zhuǎn)速和spd_min_

ref范圍內(nèi)。最后根據(jù)轉(zhuǎn)速和最大輸出功率限制來(lái)計(jì)算出Tmax，對(duì)Tact進(jìn)行限幅，確保電機(jī)

在限制的功率范圍內(nèi)運(yùn)行，避免電機(jī)功率過(guò)大而過(guò)熱。

[0024] 本發(fā)明的步驟E：控制電機(jī)以Tact為目標(biāo)轉(zhuǎn)矩值進(jìn)行恒力矩控制運(yùn)行。知道目標(biāo)轉(zhuǎn)矩值的恒力矩控制在CN201811334775.7、名稱為基于無(wú)位置傳感器矢量控制永磁同步電機(jī)

恒力矩控制方法中已經(jīng)亦披露，也1993年公開(kāi)的美國(guó)專利US5220259(A)有詳細(xì)敘述，也在

申請(qǐng)?zhí)枮镃N201510079416.1、申請(qǐng)日:2015.02.12、專利名稱為一種ECM電機(jī)的恒力矩控制

方法已經(jīng)亦披露，雖然以上3個(gè)專利的控制策略不同，但都可以實(shí)現(xiàn)恒力矩控制，在此不再

詳細(xì)描述。

[0025] 本發(fā)明的核心重點(diǎn)是：根據(jù)客戶輸入的轉(zhuǎn)矩指令，如何進(jìn)行調(diào)節(jié)恒力矩控制的目標(biāo)轉(zhuǎn)矩值，實(shí)現(xiàn)能在恒力矩控制模式下，全轉(zhuǎn)速范圍穩(wěn)定運(yùn)行，提升了用戶體驗(yàn)體驗(yàn)，提高

產(chǎn)品的可靠性；電機(jī)在轉(zhuǎn)速限制臨界點(diǎn)相應(yīng)轉(zhuǎn)速，不會(huì)產(chǎn)生震蕩，提高了產(chǎn)品的用戶體驗(yàn)。

[0026] 步驟B中，以spd_max_ref為目標(biāo)值計(jì)算PI控制器，實(shí)時(shí)檢測(cè)的轉(zhuǎn)速值為spd_est,轉(zhuǎn)速誤差為e=spd_max_ref?spd_est，設(shè)定PI控制器的比例積分系數(shù)Kp、Ki，見(jiàn)圖7所示，PI

控制器的輸出Kp*e+Ki*∫edt=T_ref_up；Ki*∫edt是積分項(xiàng)值interger_up。相同的方法以

spd_min_ref為目標(biāo)值計(jì)算PI控制器，實(shí)時(shí)檢測(cè)的轉(zhuǎn)速值為spd_est,轉(zhuǎn)速誤差為e=spd_

min_ref?spd_est，設(shè)定PI控制器的比例積分系數(shù)KpKi，見(jiàn)圖8所示，PI控制器的輸出Kp*e+

Ki*∫edt=T_ref_low；Ki*∫edt是積分項(xiàng)值interger_low。這里對(duì)積分項(xiàng)進(jìn)行賦值的原因是

防止PI控制器的積分飽和，更快的響應(yīng)轉(zhuǎn)速PI控制。

[0027] 本發(fā)明選擇一款0.5HP230ECM電機(jī)進(jìn)行測(cè)試驗(yàn)證，該ECM電機(jī)采用本發(fā)明的恒力矩控制方案，設(shè)定為不同的力矩命令，最高轉(zhuǎn)速為1400rpm，最低轉(zhuǎn)速為570rpm，在測(cè)功機(jī)

上對(duì)電機(jī)進(jìn)行全程性能測(cè)試,見(jiàn)圖9所示，驗(yàn)證電機(jī)在最高轉(zhuǎn)速和最低轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)運(yùn)行的力

矩轉(zhuǎn)速曲線，見(jiàn)圖10所示，分別測(cè)試力矩值在10、20、30、40的恒力矩控制曲線，基本能在恒

力矩控制模式下，全轉(zhuǎn)速范圍穩(wěn)定運(yùn)行，提升了用戶體驗(yàn)體驗(yàn)，提高產(chǎn)品的可靠性；電機(jī)在

轉(zhuǎn)速限制臨界點(diǎn)相應(yīng)轉(zhuǎn)速，不會(huì)產(chǎn)生震蕩，提高了產(chǎn)品的用戶體驗(yàn)。