一種空調(diào)變頻壓縮機(jī)全頻域恒力矩控制系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于空調(diào)壓縮機(jī)變頻驅(qū)動(dòng)控制技術(shù)領(lǐng)域，具體地說(shuō)，是涉及一種空調(diào)變頻 壓縮機(jī)在全頻域的恒力矩控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 空調(diào)已經(jīng)成為全球性產(chǎn)品，然而，空調(diào)在家用電器的耗能占比達(dá)到23%，節(jié)能技術(shù) 一直是空調(diào)企業(yè)重點(diǎn)研究的課題。
[0003] 目前直流變頻壓縮機(jī)高效率化方法有：
[0004] 1)采用高性能磁鐵增加磁通量；
[0005] 2)在線(xiàn)圈的纏繞方法上改進(jìn)，提高狹縫占有率，使用粗的銅線(xiàn)，增加纏繞圈數(shù)等；
[0006] 3)減少電感，提高電機(jī)電壓利用率；
[0007] 以上提高變頻壓縮機(jī)效率的方式增加了材料成本，壓縮機(jī)企業(yè)為節(jié)省成本，把壓 縮機(jī)的慣量減小，但壓縮機(jī)慣量減小，導(dǎo)致壓縮機(jī)在高頻運(yùn)行過(guò)程中，壓縮機(jī)電流每個(gè)周期 的波峰和波峰值波動(dòng)差異大，在高負(fù)荷下，容易導(dǎo)致壓縮機(jī)電流達(dá)到壓縮機(jī)退磁或功率模 塊的電流保護(hù)值而停機(jī)。如圖1所示，為高頻無(wú)力矩補(bǔ)償控制的馬達(dá)電流波形圖，可以看出 壓縮機(jī)電流每個(gè)周期的波峰和波峰值波動(dòng)差異很大。
[0008] 現(xiàn)有恒力矩控制方法只能夠應(yīng)用于低頻領(lǐng)域，用于抑制低頻振動(dòng)。如圖2所示，恒 力矩控制部通過(guò)檢測(cè)一旋轉(zhuǎn)中的電機(jī)電流頂?shù)拿}動(dòng)成分，通過(guò)脈動(dòng)電流計(jì)算單元計(jì)算出 脈動(dòng)電流AIM，與0值的差通過(guò)電壓補(bǔ)償指令聲場(chǎng)單元進(jìn)行積分，計(jì)算出降低電流脈動(dòng)的 電壓指令A(yù)VM*。根據(jù)電機(jī)電流IM計(jì)算出讓速度變恒定的電流控制指令頂*，電流矢量控 制部對(duì)（頂*_頂）進(jìn)行比例積分后得到電壓指令VM*，將VM*與AVM*作和形成的VM**作 為電壓控制指令控制壓縮機(jī)。而恒力矩控制方法不能夠應(yīng)用于高頻領(lǐng)域，原因是，控制壓縮 機(jī)的電壓指令VM**是由VM*與AVM*作和形成的，而，VM*是由讓速度變恒定作成電流指 令I(lǐng)M*而變動(dòng)的電壓指令，而力矩控制系統(tǒng)是為了恒定電流而變動(dòng)的電壓指令A(yù)VM*?？刂?壓縮機(jī)的電壓指令VM**的兩個(gè)要因中，其中一個(gè)是為了變動(dòng)電流，另外一個(gè)是為了恒定電 流，因而，兩個(gè)要因互相干涉，控制系統(tǒng)不安定，在速度變高時(shí)就不能控制了。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明的目的在于提供一種空調(diào)變頻壓縮機(jī)全頻域恒力矩控制方法，解決了現(xiàn)有 空調(diào)壓縮機(jī)在高頻運(yùn)行過(guò)程中，電流每個(gè)周期的波峰和波峰值波動(dòng)差異大，在高負(fù)荷下，導(dǎo) 致壓縮機(jī)電流達(dá)到壓縮機(jī)退磁或功率模塊的電流保護(hù)值而停機(jī)的技術(shù)問(wèn)題。
[0010] 為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：
[0011] 一種空調(diào)變頻壓縮機(jī)全頻域恒力矩控制系統(tǒng)，包括電流矢量控制部和恒力矩控制 部，恒力矩控制部輸出電流脈動(dòng)降低用的電流指令，將電流脈動(dòng)降低用的電流指令與電流 矢量控制部的輸入信號(hào)相加作為電流矢量控制部的輸入，電流矢量控制部輸出電壓控制指 令控制壓縮機(jī)。
[0012] 其中，恒力矩控制部包括脈動(dòng)電流計(jì)算單元和電流補(bǔ)償指令生成單元，脈動(dòng)電流 計(jì)算單元根據(jù)電機(jī)電流計(jì)算脈動(dòng)電流，將〇與脈動(dòng)電流的差通過(guò)電流補(bǔ)償指令生成單元后 形成電流脈動(dòng)降低用的電流指令。
[0013] 電流矢量控制部的輸入信號(hào)為根據(jù)電機(jī)電流計(jì)算的使電機(jī)速度變恒定的電流控 制指令。
[0014] 電流矢量控制部包括比例積分器，電流矢量控制部的輸入與電機(jī)電流的差通過(guò)比 例積分器后輸出電壓控制指令。
[0015] 控制系統(tǒng)包括電流采樣部，電流采樣部對(duì)壓縮機(jī)母線(xiàn)電流進(jìn)行采樣，電機(jī)電流包 括通過(guò)母線(xiàn)電流與電機(jī)參數(shù)計(jì)算得到的力矩電流和勵(lì)磁電流。
[0016] 基于上述空調(diào)變頻壓縮機(jī)全頻域恒力矩控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，本發(fā)明還提出了一種空 調(diào)變頻壓縮機(jī)全頻域恒力矩控制方法，對(duì)電機(jī)母線(xiàn)電流進(jìn)行采樣，并根據(jù)電機(jī)母線(xiàn)電流和 電機(jī)參數(shù)計(jì)算電機(jī)電流；根據(jù)電機(jī)電流計(jì)算脈動(dòng)電流，將0與脈動(dòng)電流的差通過(guò)電流補(bǔ)償 指令生成單元后形成電流脈動(dòng)降低用的電流指令；根據(jù)電機(jī)電流計(jì)算使電機(jī)速度變恒定的 電流控制指令，電流控制指令加電流脈動(dòng)降低用電流指令作為電流矢量控制部的輸入，經(jīng) 過(guò)電流矢量控制部輸出的電壓控制指令控制壓縮機(jī)。
[0017] 優(yōu)選的，電流矢量控制部的輸入與采樣電流的差通過(guò)比例積分器后輸出電壓控制 指令。
[0018] 其中，電機(jī)電流包括通過(guò)母線(xiàn)電流與電機(jī)參數(shù)計(jì)算得到的力矩電流和勵(lì)磁電流。
[0019] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是：本發(fā)明改進(jìn)的恒力矩補(bǔ)償控制方 法，能夠應(yīng)用于壓縮機(jī)的全頻域，恒力矩控制部通過(guò)補(bǔ)償電流至電流矢量控制部的輸入端， 壓縮機(jī)在高頻段運(yùn)行過(guò)程中，電流更加穩(wěn)定，每個(gè)周期的波峰值均勻分布，壓縮機(jī)運(yùn)行平 穩(wěn)，電流不容易達(dá)到功率模塊的保護(hù)值以及壓縮機(jī)的退磁電流，不會(huì)導(dǎo)致壓縮機(jī)停機(jī)，并且 可以降低壓縮機(jī)的功耗以及產(chǎn)生的諧波，提高了變頻壓縮機(jī)的可靠性。
[0020] 結(jié)合附圖閱讀本發(fā)明實(shí)施方式的詳細(xì)描述后，本發(fā)明的其他特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)將變得更 加清楚。
【附圖說(shuō)明】
[0021] 圖1為壓縮機(jī)高頻無(wú)力矩補(bǔ)償控制的電機(jī)電流波形圖。
[0022] 圖2為現(xiàn)有低頻恒力矩控制系統(tǒng)的原理框圖。
[0023] 圖3為本發(fā)明具體實(shí)施例的原理框圖。
[0024] 圖4為本發(fā)明具體實(shí)施例的控制流程圖。
[0025] 圖5為本發(fā)明具體實(shí)施例高頻控制電機(jī)電流波形圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行詳細(xì)地描述。
[0027] 如圖3所示：本實(shí)施例空調(diào)變頻壓縮機(jī)全頻域恒力矩控制系統(tǒng)包括：電流矢量控 制部和恒力矩控制部。
[0028] 恒力矩控制部包括脈動(dòng)電流計(jì)算單元和電流補(bǔ)償指令生成單元，脈動(dòng)電流計(jì)算單 元根據(jù)電機(jī)電流計(jì)算脈動(dòng)電流，將〇與脈動(dòng)電流的差通過(guò)電流補(bǔ)償指令生成單元后形成電 流脈動(dòng)降低用的電流指令。
[0029] 其中，電機(jī)電流為電流采樣部通過(guò)采樣電路對(duì)壓縮機(jī)母線(xiàn)電流進(jìn)行采樣，并根據(jù) 母線(xiàn)電流與電機(jī)參數(shù)計(jì)算得到的。
[0030] 電流矢量控制部包括比例積分器，將電流矢量控制部的輸入與電機(jī)電流的差通過(guò) 比例積分器后輸出電壓控制指令。
[0031] 其中，電流矢量控制部的輸入為電流脈動(dòng)降低用的電流指令與電流矢量控制部的 輸入信號(hào)相加形成的，電流矢量控制部的輸入信號(hào)為根據(jù)電機(jī)電流計(jì)算的使電機(jī)速度變恒 定的電流控制指令。
[0032] 在本實(shí)施例中，電機(jī)電流包括通過(guò)母線(xiàn)電流與電機(jī)參數(shù)計(jì)算得到的力矩電流Iq 和勵(lì)磁電流Id。分別對(duì)力矩電流Iq和勵(lì)磁電流Id通過(guò)本系統(tǒng)進(jìn)行處理后得到q軸的電壓 控制指令和d軸的電壓控制指令，對(duì)壓縮機(jī)的變頻器進(jìn)行控制。
[0033] 本實(shí)施例還提出了一種空調(diào)變頻壓縮機(jī)全頻域恒力矩控制方法，下面對(duì)控制方法 進(jìn)行說(shuō)明：
[0034] 電機(jī)電流包括力矩電流Iq和勵(lì)磁電流Id，電流采樣部通過(guò)采樣電路對(duì)壓縮機(jī)母 線(xiàn)電流進(jìn)行采樣得到母線(xiàn)電流Im，根據(jù)母線(xiàn)電流IM與電機(jī)參數(shù)計(jì)算得到力矩電流Iq和勵(lì) 磁電流Id。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種空調(diào)變頻壓縮機(jī)全頻域恒力矩控制系統(tǒng)，包括電流矢量控制部和恒力矩控制 部，其特征在于：所述恒力矩控制部輸出電流脈動(dòng)降低用的電流指令，將電流脈動(dòng)降低用的 電流指令與電流矢量控制部的輸入信號(hào)相加作為電流矢量控制部的輸入，電流矢量控制部 輸出電壓控制指令控制壓縮機(jī)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的空調(diào)變頻壓縮機(jī)全頻域恒力矩控制系統(tǒng)，其特征在于： 所述恒力矩控制部包括脈動(dòng)電流計(jì)算單元和電流補(bǔ)償指令生成單元，脈動(dòng)電流計(jì)算單 元根據(jù)電機(jī)電流計(jì)算脈動(dòng)電流，將〇與脈動(dòng)電流的差通過(guò)電流補(bǔ)償指令生成單元后形成電 流脈動(dòng)降低用的電流指令。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的空調(diào)變頻機(jī)全頻域恒力矩控制系統(tǒng)，其特征在于：所述電流 矢量控制部的輸入信號(hào)為根據(jù)電機(jī)電流計(jì)算的使電機(jī)速度變恒定的電流控制指令。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的空調(diào)變頻機(jī)全頻域恒力矩控制系統(tǒng)，其特征在于：所述電流 矢量控制部包括比例積分器，電流矢量控制部的輸入與電機(jī)電流的差通過(guò)比例積分器后輸 出電壓控制指令。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或3或4所述的空調(diào)變頻機(jī)全頻域恒力矩控制系統(tǒng)，其特征在于： 所述系統(tǒng)包括電流采樣部，所述電流采樣部對(duì)壓縮機(jī)母線(xiàn)電流進(jìn)行采樣，所述電機(jī)電流包 括通過(guò)母線(xiàn)電流與電機(jī)參數(shù)計(jì)算得到的力矩電流和勵(lì)磁電流。
6. -種空調(diào)變頻壓縮機(jī)全頻域恒力矩控制方法，其特征在于：所述方法為：對(duì)電機(jī)母 線(xiàn)電流進(jìn)行采樣，并根據(jù)電機(jī)母線(xiàn)電流和電機(jī)參數(shù)計(jì)算電機(jī)電流；根據(jù)電機(jī)電流計(jì)算脈動(dòng) 電流，將O與脈動(dòng)電流的差通過(guò)電流補(bǔ)償指令生成單元后形成電流脈動(dòng)降低用的電流指 令；根據(jù)電機(jī)電流計(jì)算使電機(jī)速度變恒定的電流控制指令，電流控制指令加電流脈動(dòng)降低 用電流指令作為電流矢量控制部的輸入，經(jīng)過(guò)電流矢量控制部輸出的電壓控制指令控制壓 縮機(jī)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的空調(diào)變頻壓縮機(jī)全頻域恒力矩控制方法，其特征在于： 電流矢量控制部的輸入與采樣電流的差通過(guò)比例積分器后輸出電壓控制指令。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的空調(diào)變頻壓縮機(jī)全頻域恒力矩控制方法，其特征在于： 所述電機(jī)電流包括通過(guò)母線(xiàn)電流與電機(jī)參數(shù)計(jì)算得到的力矩電流和勵(lì)磁電流。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種空調(diào)變頻壓縮機(jī)全頻域恒力矩控制系統(tǒng)及方法，控制系統(tǒng)包括電流矢量控制部和恒力矩控制部，恒力矩控制部輸出電流脈動(dòng)降低用的電流指令，將電流脈動(dòng)降低用的電流指令與電流矢量控制部的輸入信號(hào)相加作為電流矢量控制部的輸入，電流矢量控制部輸出電壓控制指令控制壓縮機(jī)。本發(fā)明改進(jìn)的恒力矩補(bǔ)償控制方法，能夠應(yīng)用于壓縮機(jī)的全頻域，恒力矩控制部通過(guò)補(bǔ)償電流至電流矢量控制部的輸入端，壓縮機(jī)在高頻段運(yùn)行過(guò)程中，電流更加穩(wěn)定，每個(gè)周期的波峰值均勻分布，壓縮機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)，電流不容易達(dá)到功率模塊的保護(hù)值以及壓縮機(jī)的退磁電流，不會(huì)導(dǎo)致壓縮機(jī)停機(jī)，并且可以降低壓縮機(jī)的功耗以及產(chǎn)生的諧波，提高了變頻壓縮機(jī)的可靠性。
【IPC分類(lèi)】F04B49-06
【公開(kāi)號(hào)】CN104728090
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201310697340
【發(fā)明人】王友寧, 程永甫, 劉聚科, 許國(guó)景
【申請(qǐng)人】海爾集團(tuán)公司, 青島海爾空調(diào)器有限總公司
【公開(kāi)日】2015年6月24日
【申請(qǐng)日】2013年12月18日