專利名稱：轉(zhuǎn)矩自動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)和轉(zhuǎn)矩自動(dòng)補(bǔ)償方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于單轉(zhuǎn)子壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)矩自動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)，尤其涉及一種基于正弦波控制系統(tǒng)的單轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)矩自動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)。

背景技術(shù)：
對于空調(diào)中的單轉(zhuǎn)子壓縮機(jī)，由于其簡單的機(jī)械結(jié)構(gòu)，在低成本制冷系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用，但是單轉(zhuǎn)子壓縮機(jī)在每旋轉(zhuǎn)一周的過程中，由于壓縮機(jī)氣缸內(nèi)壓力的變化，以及轉(zhuǎn)子重心的偏移，會(huì)導(dǎo)致壓縮機(jī)產(chǎn)生較大的振動(dòng)。對于傳統(tǒng)的正弦波矢量控制方式，在低頻時(shí)，會(huì)產(chǎn)生了較大轉(zhuǎn)速波動(dòng)，影響了壓縮機(jī)工作的性能。目前國外空調(diào)廠家一般都根據(jù)速度、電流等條件采用查表方式對轉(zhuǎn)矩進(jìn)行補(bǔ)償來降低壓縮機(jī)的振動(dòng)，該方法需要進(jìn)行大量的實(shí)驗(yàn)，而且只針對某一款單轉(zhuǎn)子壓縮機(jī)，開發(fā)周期很長。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的第一目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡單、適用范圍廣的轉(zhuǎn)矩自動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)。
本發(fā)明的第二目的是提供一種使用上述轉(zhuǎn)矩自動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)進(jìn)行轉(zhuǎn)矩自動(dòng)補(bǔ)償?shù)姆椒ā?br> 為實(shí)現(xiàn)上述第一目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案 轉(zhuǎn)矩自動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)，包括 正弦波雙環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，其進(jìn)一步包括電流環(huán)、速度環(huán)、PI調(diào)節(jié)器和加法器； 轉(zhuǎn)矩自動(dòng)補(bǔ)償器，其進(jìn)一步包括低通濾波器和負(fù)載轉(zhuǎn)矩計(jì)算器； 所述電流環(huán)通過PI調(diào)節(jié)器控制壓縮機(jī)電流i與給定電流i*相一致，并輸出電壓u給壓縮機(jī)； 所述速度環(huán)通過PI調(diào)節(jié)器控制壓縮機(jī)速度Ω′與給定速度Ω*相一致，并輸出電流i*′； 正弦波雙環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中的加法器將速度環(huán)輸出電流i*′和轉(zhuǎn)矩自動(dòng)補(bǔ)償器反饋的補(bǔ)償電流i‘加得到給定電流i*，計(jì)算公式為i*＝i*′-i′； 給定電流i*和壓縮機(jī)速度Ω′反饋至轉(zhuǎn)矩自動(dòng)補(bǔ)償器中的負(fù)載轉(zhuǎn)矩計(jì)算器。
為實(shí)現(xiàn)上述第二目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案 轉(zhuǎn)矩自動(dòng)補(bǔ)償方法， 首先，啟動(dòng)正弦波雙環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，將用戶設(shè)定的給定速度Ω*和采用常規(guī)軟件估算算法獲得的壓縮機(jī)速度Ω′輸入所述速度環(huán)；通過PI調(diào)節(jié)器控制壓縮機(jī)速度Ω′與給定速度Ω*相一致，并輸出電流i*′；根據(jù)公式i*＝i*′-i′，計(jì)算給定電流i*； 根據(jù)公式

計(jì)算出負(fù)載轉(zhuǎn)矩T1‘，其中，Kt′為測量出的轉(zhuǎn)矩常數(shù)，J′為測量出的壓縮機(jī)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，τ為低通濾波器時(shí)間常數(shù)，然后將根據(jù)負(fù)載轉(zhuǎn)矩T1‘得到的補(bǔ)償電流i‘反饋給正弦波雙環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中的加法器；通過PI調(diào)節(jié)器控制壓縮機(jī)電流i與給定電流i*相一致，并輸出電壓u給壓縮機(jī)；依此循環(huán)。
上述控制方案用于降低低頻時(shí)單轉(zhuǎn)子壓縮機(jī)的振動(dòng)，同時(shí)可以減小產(chǎn)品的開發(fā)周期。采用上述自動(dòng)補(bǔ)償方法，可以最終實(shí)現(xiàn)壓縮機(jī)速度Ω′與給定速度Ω*基本一致，只有小幅波動(dòng)，從而減小了壓縮機(jī)的震動(dòng)。



圖1是采用本發(fā)明轉(zhuǎn)矩自動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)的控制框圖。
以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

具體實(shí)施例方式 如下為永磁同步電機(jī)的機(jī)械運(yùn)動(dòng)方程 Te＝1.5p[ψfiq+(Ld-Lq)idiq]----------------------(2) 其中Te為旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的電磁轉(zhuǎn)矩，Tl為壓縮機(jī)的負(fù)載，B為粘滯系數(shù)，J為壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，Ω為壓縮機(jī)速度，p為壓縮機(jī)極對數(shù)，ψf為轉(zhuǎn)子磁鏈，Ld為定子直軸電感，Lq為定子交軸電感，id為旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的定子直軸電流，iq為旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的定子交軸電流，所以可以得到 一般情況下，由于粘滯系數(shù)B很小，在基頻以下BΩ一項(xiàng)基本可以忽略不計(jì)，所以公式可化為 當(dāng)速度平穩(wěn)時(shí)，

一項(xiàng)為零，負(fù)載轉(zhuǎn)矩等于電磁轉(zhuǎn)矩，也就是說只要控制速度平穩(wěn)，就可以降低壓縮機(jī)低頻振動(dòng)的問題。
如圖1為基于正弦波控制系統(tǒng)的單轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)矩自動(dòng)補(bǔ)償器控制框圖，第一個(gè)虛線框圖里為一永磁同步電機(jī)模型，下面一個(gè)虛線框?yàn)檗D(zhuǎn)矩自動(dòng)補(bǔ)償器模型，其他部分為正弦波雙環(huán)調(diào)速系統(tǒng)模型。
永磁同步電機(jī)模型的傳遞函數(shù)如下 其輸入為電壓u以及負(fù)載轉(zhuǎn)矩Tl，輸出為壓縮機(jī)速度Ω，其中Kt為轉(zhuǎn)矩常數(shù)，i為壓縮機(jī)電流，u為壓縮機(jī)輸入電壓，Ke為電動(dòng)勢常數(shù)，r為壓縮機(jī)定子電阻，L為定子電感。
轉(zhuǎn)矩自動(dòng)補(bǔ)償器，其進(jìn)一步包括低通濾波器和負(fù)載轉(zhuǎn)矩計(jì)算器。轉(zhuǎn)矩自動(dòng)補(bǔ)償器模型的傳遞函數(shù)如下 其輸入為電流給定i以及壓縮機(jī)速度Ω′，輸出為估算負(fù)載轉(zhuǎn)矩Tl′，其中Kt′為測量出的轉(zhuǎn)矩常數(shù)，J′為測量出的電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，τ為低通濾波器時(shí)間常數(shù)。
正弦波雙環(huán)調(diào)速系統(tǒng)包括電流環(huán)、速度環(huán)、PI調(diào)節(jié)器和加法器。其中電流環(huán)主要是通過PI調(diào)節(jié)器控制壓縮機(jī)電流i與給定電流i*相一致，并輸出電壓u給壓縮機(jī)。速度環(huán)主要是通過PI調(diào)節(jié)器控制壓縮機(jī)速度Ω′與給定速度Ω*相一致，并輸出電流i*′。從公式2中可以看出電流與電磁轉(zhuǎn)矩有關(guān)，當(dāng)壓縮機(jī)確定以后，p、ψf、Ld、Lq都為常數(shù)，控制了電流也就控制了電磁轉(zhuǎn)矩Te，其中id+iq＝i，上式為矢量合成，對于單轉(zhuǎn)子壓縮機(jī)由于在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一周內(nèi)負(fù)載變化很大，因而需要對電流給定進(jìn)行補(bǔ)償即i*＝i*′-i′。
整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行過程如下 首先，啟動(dòng)正弦波雙環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，將用戶設(shè)定的給定速度Ω*和采用常規(guī)軟件估算算法獲得的壓縮機(jī)速度Ω′輸入所述速度環(huán)，正弦波雙環(huán)調(diào)速系統(tǒng)剛啟動(dòng)時(shí)，給定電流i*、補(bǔ)償電流i‘的初始值為零。通過PI調(diào)節(jié)器控制壓縮機(jī)速度Ω′與給定速度Ω*相一致，并輸出電流i*′；根據(jù)公式i*＝i*’-i′，計(jì)算給定電流i*，因?yàn)閕′初始值為零，所以，第一個(gè)循環(huán)中，i*＝i*′。
根據(jù)公式

計(jì)算出負(fù)載轉(zhuǎn)矩Tl‘，其中，Kt′為測量出的轉(zhuǎn)矩常數(shù)，J′為測量出的壓縮機(jī)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，τ為低通濾波器時(shí)間常數(shù)，然后將根據(jù)負(fù)載轉(zhuǎn)矩Tl‘得到的補(bǔ)償電流i‘反饋給正弦波雙環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中的加法器；通過PI調(diào)節(jié)器控制壓縮機(jī)電流i與給定電流i*相一致，并輸出電壓u給壓縮機(jī)；依此循環(huán)，最終實(shí)現(xiàn)壓縮機(jī)速度Ω′與給定速度Ω*趨于一致，這樣就解決了壓縮機(jī)低頻振動(dòng)的問題。
當(dāng)然，本發(fā)明還可以有其他簡單變形?？傊?，根據(jù)上述實(shí)施例的提示而做顯而易見的變動(dòng)，以及其他凡是不脫離本發(fā)明實(shí)質(zhì)的改動(dòng)，均應(yīng)包括在權(quán)利要求所述的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.轉(zhuǎn)矩自動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)，其特征在于，包括
正弦波雙環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，其進(jìn)一步包括電流環(huán)、速度環(huán)、PI調(diào)節(jié)器和加法器；
轉(zhuǎn)矩自動(dòng)補(bǔ)償器，其進(jìn)一步包括低通濾波器和負(fù)載轉(zhuǎn)矩計(jì)算器；
所述電流環(huán)通過PI調(diào)節(jié)器控制壓縮機(jī)電流i與給定電流i*相一致，并輸出電壓u給壓縮機(jī)；
所述速度環(huán)通過PI調(diào)節(jié)器控制壓縮機(jī)速度Ω′與給定速度Ω*相一致，并輸出電流i*′；
正弦波雙環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中的加法器將速度環(huán)輸出電流i*′和轉(zhuǎn)矩自動(dòng)補(bǔ)償器反饋的補(bǔ)償電流i‘得到給定電流i*，計(jì)算公式為i*＝i*′-i′；
給定電流i*和壓縮機(jī)速度Ω′反饋至轉(zhuǎn)矩自動(dòng)補(bǔ)償器中的負(fù)載轉(zhuǎn)矩計(jì)算器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)矩自動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)，
其特征在于
所述正弦波雙環(huán)調(diào)速系統(tǒng)剛啟動(dòng)時(shí)，輸入的給定速度Ω*由用戶設(shè)定，壓縮機(jī)的速度Ω′采用常規(guī)軟件估算算法獲得，給定電流i*、補(bǔ)償電流i‘的初始值為零。
3.使用權(quán)利要求2所述的轉(zhuǎn)矩自動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩自動(dòng)補(bǔ)償方法，
其特征在于
首先，啟動(dòng)正弦波雙環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，將用戶設(shè)定的給定速度Ω*和采用常規(guī)軟件估算算法獲得的壓縮機(jī)速度Ω′輸入所述速度環(huán)；通過PI調(diào)節(jié)器控制壓縮機(jī)速度Ω′與給定速度Ω*相一致，并輸出電流i*′；根據(jù)公式i*＝i*′-i′，計(jì)算給定電流i*；
根據(jù)公式
計(jì)算出負(fù)載轉(zhuǎn)矩Tl‘，其中，Kt′為測量出的轉(zhuǎn)矩常數(shù)，J′為測量出的壓縮機(jī)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，τ為低通濾波器時(shí)間常數(shù)，然后將根據(jù)負(fù)載轉(zhuǎn)矩T1‘得到的補(bǔ)償電流i‘反饋給正弦波雙環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中的計(jì)算加法器；通過PI調(diào)節(jié)器控制壓縮機(jī)電流i與給定電流i*相一致，并輸出電壓u給壓縮機(jī)；依此循環(huán)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于正弦波控制系統(tǒng)的單轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)矩自動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)。轉(zhuǎn)矩自動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)，包括正弦波雙環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，其進(jìn)一步包括電流環(huán)、速度環(huán)、PI調(diào)節(jié)器和加法器；轉(zhuǎn)矩自動(dòng)補(bǔ)償器，其進(jìn)一步包括低通濾波器和負(fù)載轉(zhuǎn)矩計(jì)算器；所述電流環(huán)通過PI調(diào)節(jié)器控制壓縮機(jī)電流i與給定電流i*相一致，并輸出電壓u給電機(jī)；所述速度環(huán)通過PI調(diào)節(jié)器控制壓縮機(jī)速度Ω與給定速度Ω*相一致，并輸出電流i*′；正弦波雙環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中的計(jì)算器接受電流環(huán)輸出電流i*′和轉(zhuǎn)矩自動(dòng)補(bǔ)償器反饋的補(bǔ)償電流i得到給定電流i*，計(jì)算公式為i*＝i*′-i′；給定電流i*和壓縮機(jī)速度Ω反饋至轉(zhuǎn)矩自動(dòng)補(bǔ)償器中的負(fù)載轉(zhuǎn)矩計(jì)算器。上述控制方案用于降低低頻時(shí)單轉(zhuǎn)子壓縮機(jī)的振動(dòng)，同時(shí)可以減小產(chǎn)品的開發(fā)周期。
文檔編號F04C28/00GK101776079SQ200910001918
公開日2010年7月14日 申請日期2009年1月14日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月14日
發(fā)明者馬穎江, 張有林, 米雪濤, 郭清風(fēng), 宋愛 申請人:珠海格力電器股份有限公司