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内容提示：Aug.2014 7473 2014 年 08 月日用电器Electrical Appliances■ 技术创新· 日用电器技术创新·Technology and Innovation2 增量式PID算法控制PG电机转速通过第2点中提到的转速调节方式，在外界干扰较小的时候能够很好的稳定在目标转速，然而在外界干扰频繁或者干扰较大时并不能够做到快速的响应，转速也存在较大的偏差。为了改善转速控制的偏差，我们可以使用增量式PID算法来实现PG电机转速的控制。每次检测到实际转速只需要计算本次控制量的增量，然后通过控制输出本次增量及前一次输出量之累加值即可。增量式PID控制计算公式为：()()O(+1)()(()()[ ()(1)u ku ...
Aug.2014 7473 2014 年 08 月日用电器Electrical Appliances■ 技术创新 日用电器技术创新Technology and Innovation2 增量式PID算法控制PG电机转速通过第2点中提到的转速调节方式，在外界干扰较小的时候能够很好的稳定在目标转速，然而在外界干扰频繁或者干扰较大时并不能够做到快速的响应，转速也存在较大的偏差。为了改善转速控制的偏差，我们可以使用增量式PID算法来实现PG电机转速的控制。每次检测到实际转速只需要计算本次控制量的增量，然后通过控制输出本次增量及前一次输出量之累加值即可。增量式PID控制计算公式为：()()O(+1)()(()()[ ()(1)u ku kK()u ke ke kK e ke kK e ke kpidOOO==e k+1)----式中O=--进一步可以改写成()()()()u k式中Ae kBe kCe k12O=--+-()A注：KTTTT1pid=++、()BKTT12pd=+、CTK Tp d=u(k) 本次输出过零延时时间的增量；u(k) 本次电机控制端在强电电压过零后延迟开启对应时间；u(k-1) 前一次电机控制端强电电压过零时间延后时间；e(k) 本次设定转速与实际转速差值；e(k-1) 前一次设定转速与实际转速差值；e(k-2) 上上次设定转速与实际转速差值；Kp 控制器的比例放大系数；Ti 控制器的积分时间；Td 控制器的微分时间。实际应用中，根据上述算式可以提取出四个系数值：Kp、Ki、Kt、Kd。由于单片机的运算能力有限，Kd参数暂未使用，默认为0。实验过程中，通过调整Kp、Ki、Kt三个系数，根据转速偏差及转速调节响应速度等因素确定一组Kp、Ki、Kt系数值，可以把PG电机的转速调节偏差有效地控制在一个合理的范围内。3 空调扫风状态下转速的平稳控制对于空调而言，转速的偏差与电机本身参数、转速控制算法、负载大小、风道阻力等因素均有关系，电机本身的因素可以通过控制其基本参数来进行控制，转速控制可以通过采用增量式PID算法优化转速偏差，但是在实际应用过程中，部分空调内机是带扫风功能的，通过实验测试可以看出，PG电机转速的稳定性跟扫风状态下扫风板所处的角度及扫风状态下扫风范围有关。为了解决不同扫风状态下PG电机转速存在偏差的问题，可以通过实验记录不同扫风状态、不同扫风角度情况下对PG电机转速的影响，进而调整PID调节算法中的Kp、Ki、Kt系数，最终得出PG电机控制的最优参数。确定好参数以后，在实际的PG电机控制中，便可以根据机组当前的扫风状态、扫风角度等信息，选择不同的参数运行，从而提高PG电机控制的精度和稳定性，提升机组的舒适性。4 PG电机启动过程噪音控制除了空调运行过程中的转速控制偏差所带来的机组噪音以外，空调启动过程中PG电机启动的瞬间噪音更容易给用户带来不舒适感。PG电机启动过程一般如下：启动程序先是以过零点延时T1，在不启动速度反馈的情况下运行T2，当PG电机启动完成以后赋值初始过零点延时时间T3并同时开启速度反馈，进入PID算法速度调节过程。具体流程图如图2所示。在实验测试过程中可以发现，T1和T2时间以及初始化目标转速的设定会对PG电机的启动转速产生影响。在参数设置不合理的情况下，PG电机的启动波形如图3所示，在低风档启动的时候转速超调严重。为了改善PG电机的启动转速控制，可以通过以下方式来对启动方式进行优化：1）设定合理的初始目标转速值，推荐空调电机的最PG 电机转速控制方法探讨杨华生 张晓慈 洪忠玮（珠海格力电器股份有限公司 珠海 51907）Discussion on the Control Method for Rotational Speed of PG Motor摘要：目前 PG 电机在轻型家用电器中有较为广泛的应用，本文对 PG 电机基本的控制算法进行了简单的介绍，同时也给出了不同扫风环境下以及启动过程中的转速优化方案，可以有效地解决空调应用过程中 PG 电机所带来的噪音问题，提高机组的舒适性。关键词：PG 电机；家用电器；空调；低噪音；转速控制Abstract：Recently, PG motor is widely applied in light household appliances. This paper simply introduces PG motor s basis control algorithm. And it gives the rotation optimum proposal in different sweeping environment and during the startup process. It effectively solves the noise problem in the application process of air-conditioner caused by PG motor, and improves the comfort of unit.Key words：PG motor; household appliances; air-conditioner; low noise; rotational speed control在轻型家用电器应用领域，PG电机凭着较低的成本，转速可调等优点，得到了较为广泛的应用。而随着生活质量的日益提高，家用电器除了满足用户基本的功能需求以外，对于舒适性也提出了更高的要求。就空调而言，由于应用的场合非常广泛，尤其是家装场合，噪音便是影响其舒适性的其中一个重要因素，而风机则是噪音的一个重要的来源。因此，如何降低风机产生的噪音，成为了提高空调舒适性的一项重要工作。1 PG电机基本控制原理PG电机是一种带速度反馈脉冲输出的电动机。实际上是单相交流电动机和速度传感器结合的电动机，它可以分为电容式和罩极式等。空调中常用的是电容式PG电机。应用电容器具有电流超前90的相移特性。当电源接通时，流入辅助线圈（启动绕组）的电流相位比流入主线圈（主绕组）的电流相位超前90，形成两相电流，促使定子磁场产生转动。PG电机的调速主要是采用脉宽调制PWM方式来控制开关器件的导通相位角及导通时间，从而实现PG电机的平稳调速。脉宽调制则是以交流电压的过零点作为基准点，经过一段过零点延时时间T1后，控制斩波输出一段时间T2，从而达到控制导通相位角的目的。具体见图1。过零点延时时间的确定决定了开关器件的导通角，也决定了电机转速的调节。基本的调速方法为：当电机设定转速与实际转速相差大概大于50转/分钟速时采用粗调的方式，即过零点延时时间增减量较大，当设定转速与实际转速相差大概小于50转/分钟时采用微调的方式，此时过零点延时时间增减量较小。图 1 脉宽调制示意图