CN101059401A - 一种直流变频压缩机参数测试装置和方法 - Google Patents

Abstract

一种直流变频压缩机参数测试装置和方法，涉及空调技术和电机学领域，解决现有技术中不能精确测试直流变频压缩机参数的缺陷。本发明包括控制部分、通讯部分和数据采集部分；首先，确定被测直流变频压缩机的初始参数，然后数据采集部分采集被测直流变频压缩机的相关数据，控制部分再根据采集到的数据计算被测直流变频压缩机参数。本发明可以精确地测试直流变频压缩机的D轴电感、D轴电感饱和电流点、D轴饱和电感、Q轴电感、Q轴电感饱和电流点、Q轴饱和电感和转子磁通量等参数，为直流变频压缩机的180度控制方式提供精确的参数信息。

Description

一种直流变频压缩机参数测试装置和方法

技术领域

本发明涉及空调技术和电机学领域，尤其是涉及一种直流变频压缩机参数测试装置和方法。

背景技术

目前，直流变频空调因为良好的节能性、精确控温、超低温启动、快速制热等特点而越来越受到消费者的喜爱。直流变频空调的变频方式属于电压变频，其中直流变频压缩机采用直流无刷电动机，该电动机通过三相电源进行驱动，在驱动控制时需要时刻检测转子的位置。而对于直流变频压缩机的控制，现在采用两种控制方式，一种是120度控制方式，另一种是180度控制方式。

120度控制方式是在每相每180度电角度中，60度不通电，120度通电。因为每相之间的间隔是相同的，所以在每个时刻都有一相不通电，该方法通过检测不通电相的反电动势判断压缩机转子的位置，即该控制方式每60度检测一次压缩机转子位置，并调整一次压缩机的输出转矩。该方式控制简单，对压缩机参数的依赖性低。但是，采用该控制方式，压缩机的利用效率低，频率特性差，低频振动和高频噪声大，不能很好地发挥直流变频压缩机的优势。

180度控制方式是一种矢量直流变频控制方式，在每相每180度电角度中，能够实时检测压缩机转子的位置，并对压缩机进行实时控制。该控制方式在检测转子位置时不需要不导通相，能够提高压缩机的使用效率，而且该控制方式的频率特性好，低频振动和高频噪声小。但是，该控制方式是一种建立在压缩机矢量数学模型基础上的控制方式，而该数学模型需要输入压缩机精确的参数信息，因此采用该控制方式对压缩机参数的依赖性强。另外，由于压缩机在不同的运行状态下参数是变化的，而压缩机厂家又不能提供压缩机精确的动态特征参数，所以解决压缩机的参数测试问题成为直流变频空调控制技术的一个技术难点。

发明内容

本发明要解决的问题是提供一种直流变频压缩机参数测试装置和方法，以克服现有技术中不能精确测试直流变频压缩机参数的缺陷。

为达到上述目的，本发明提供一种直流变频压缩机参数测试装置，包括控制部分、通讯部分和数据采集部分，其中控制部分用于向数据采集部分发送测试指令，并根据采集到的数据计算直流变频压缩机参数；通讯部分用于控制部分和数据采集部分之间的数据传输；数据采集部分用于根据接收到的测试指令控制被测直流变频压缩机工作，并采集该压缩机的相关数据，将采集到的数据传送给控制部分。

按照本发明的一个方面，控制部分进一步包括：数据测试模块，用于向数据采集部分发送测试指令，并将采集到的数据整理为数据库；数据分析模块，用于根据数据测试模块整理的数据库计算直流变频压缩机参数。

按照本发明的另一个方面，数据采集部分进一步包括：电源模块，用于提供数据采集部分所需电源；整流模块，用于将交流电源转换为直流电源，为电源模块和逆变模块提供直流电源；逆变模块，用于将整流模块输出的直流电源变频后，驱动被测直流变频压缩机的运转；智能控制模块，用于根据接收到的测试指令控制逆变模块工作，并采集被测直流变频压缩机的相关数据，将采集到的数据传送给控制部分。

按照本发明的再一个方面，通讯部分采用光纤，将控制部分的测试指令传送给数据采集部分，并将数据采集部分采集到的数据传送给控制部分。

本发明提供一种直流变频压缩机参数测试方法，包括以下步骤：

A、确定被测直流变频压缩机的初始参数；

B、采集被测直流变频压缩机的相关数据；

C、根据采集到的数据计算被测直流变频压缩机参数。

按照本发明的再一个方面，步骤A进一步包括：

A1、确定被测直流变频压缩机的定子阻抗；

A2、确定被测直流变频压缩机的D轴电感估计值和Q轴电感估计值；

A3、确定被测直流变频压缩机的转子磁通量估计值。

按照本发明的再一个方面，步骤B进一步包括：

B1、输入被测直流变频压缩机的初始参数；

B2、驱动被测直流变频压缩机的运转；

B3、采集被测直流变频压缩机的相关数据。

按照本发明的再一个方面，步骤C进一步包括：

C1、将采集到的数据整理为数据库；

C2、根据步骤C1所述数据库计算直流变频压缩机参数。

按照本发明的再一个方面，步骤A1具体为：利用万用表或伏安法分别测试直流变频压缩机定子各相阻抗；然后根据直流变频压缩机各相阻抗，计算所述直流变频压缩机的定子阻抗。

按照本发明的再一个方面，步骤A2具体为：利用电桥分别测试直流变频压缩机定子的各相电感；然后根据直流变频压缩机定子的各相电感中的最大电感值和最小电感值，计算所述直流变频压缩机的D轴电感估计值和Q轴电感估计值。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明可以精确地测试直流变频压缩机的D轴电感、D轴电感饱和电流点、D轴饱和电感、Q轴电感、Q轴电感饱和电流点、Q轴饱和电感和转子磁通量等参数，为直流变频压缩机的180度控制方式提供精确的参数信息。

附图说明

图1是本发明直流变频压缩机参数测试装置图；

图2是确定被测直流变频压缩机的初始参数的流程图；

图3是本发明测试直流变频压缩机参数的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述：

本发明的直流变频压缩机参数测试装置如图1所示，该装置包括一个控制部分101，一个通讯部分102，一个数据采集部分103，一个被测直流变频压缩机104和一个交流电源105。控制部分101用于向数据采集部分103发送测试指令，并根据采集到的数据计算直流变频压缩机参数；通讯部分102用于控制部分101和数据采集部分103之间的数据传输；数据采集部分103用于根据接收到的测试指令控制被测直流变频压缩机104工作，并采集该压缩机104的相关数据，将采集到的数据传送给控制部分101。其中控制部分101进一步包括一个数据测试模块107和一个数据分析模块106；数据测试模块107用于向数据采集部分103发送测试指令，并将采集到的数据整理为数据库；数据分析模块106用于根据数据测试模块整理的数据库计算直流变频压缩机参数。数据采集部分103进一步包括一个电源模块110、一个整流模块111、一个逆变模块109和一个智能控制模块108；电源模块110用于提供数据采集部分所需电源；整流模块111用于将交流电源105转换为直流电源，为电源模块110和逆变模块109提供直流电源；逆变模块109用于将整流模块111输出的直流电源变频后，驱动被测直流变频压缩机104的运转；智能控制模块108用于根据接收到的测试指令控制逆变模块109工作，并采集被测直流变频压缩机104的相关数据，将采集到的数据传送给控制部分101。通讯部分102采用光纤，将控制部分101的测试指令传送给数据采集部分103，并将数据采集部分103采集到的数据传送给控制部分101。

当采用图1所示直流变频压缩机参数测试装置时，本发明测试直流变频压缩机参数的方法为：首先确定被测直流变频压缩机104的初始参数，然后数据采集部分103采集被测直流变频压缩机104的相关数据，控制部分101再根据采集到的数据计算被测直流变频压缩机104的参数。其中，确定被测直流变频压缩机初始参数的流程如图2所示。参照图2，本发明包括以下步骤：

步骤s101，分别测试直流变频压缩机定子各相阻抗。

利用万用表或伏安法分别测试直流变频压缩机104定子的各相阻抗，本例中使用伏安法测试。对直流变频压缩机104定子的U相和V相通以1安培直流电流，测量U相和V相之间的电压U_UV，则U-V相阻抗 $R_{\mathrm{UV}}=\frac{U_{\mathrm{UV}}}{1}\×\frac{1}{2};$ 对直流变频压缩机104定子的V相和W相通以1安培直流电流，测量V相和W相之间的电压U_VW，则V-W相阻抗 $R_{\mathrm{VW}}=\frac{U_{\mathrm{VW}}}{1}\×\frac{1}{2};$ 对直流变频压缩机104定子的W相和U相通以1安培直流电流，测量W相和U相之间的电压U_WU，则W-U相阻抗 $R_{\mathrm{WU}}=\frac{U_{\mathrm{WU}}}{1}\×\frac{1}{2}.$

步骤s102，计算直流变频压缩机的定子阻抗。

直流变频压缩机的定子阻抗R_S为各相阻抗R_UV、R_VW和R_WU的平均值，即 $R_S=\frac{R_{\mathrm{UV}}+R_{\mathrm{VW}}+R_{\mathrm{WU}}}{3}.$

步骤s103，分别测试直流变频压缩机定子的各相电感。

利用电桥分别测试直流变频压缩机定子的U-V相电感L_UV、V-W相电感L_VW和W-U相电感L_WU，其中各相电感中的最小电感值为Lmin，最大电感值为Lmax。

步骤s104，计算直流变频压缩机的D轴电感估计值。

根据直流变频压缩机定子的各相电感中的最小电感值Lmin，计算直流变频压缩机的D轴电感估计值L_d′，其中 ${L\text{'}}_d=\frac{L\min }{2}.$

步骤s105，计算直流变频压缩机的Q轴电感估计值。

根据直流变频压缩机定子的各相电感中的最大电感值Lmax，计算直流变频压缩机的Q轴电感估计值L_q′，其中 ${L\text{'}}_q=\frac{L\max }{2}.$

步骤s106，确定被测直流变频压缩机的转子磁通量估计值。

根据被测直流变频压缩机104的额定转速n和该压缩机104的极数P，计算压缩机104的额定角速度ω；然后根据压缩机104在额定转速下的反电动势V和额定角速度ω，计算压缩机104的转子磁通量估计值φ_m′。其中额定角速度 $\mathrm{\ω}=\frac{n}{60}\×2\mathrm{\π}\×\frac{P}{2},$ 转子磁通量估计值 ${\mathrm{\φ}\text{'}}_m=\frac{V}{\mathrm{\ω}}.$

当采用图1所示直流变频压缩机参数测试装置，并确定被测直流变频压缩机初始参数后，本发明测试直流变频压缩机参数的流程如图3所示。下面分别以测试直流变频压缩机D轴电感参数、Q轴电感参数和转子磁通量参数为实施例，对本发明进行详细说明。

实施例一，本发明测试直流变频压缩机D轴电感参数包括以下步骤：

步骤s201，向数据测试模块输入被测直流变频压缩机的初始参数。即向数据测试模块107输入被测直流变频压缩机104的定子阻抗R_S、D轴电感估计值L_d′、Q轴电感估计值L_q′和转子磁通量估计值φ_m′。

步骤s202，数据测试模块向智能控制模块发送测试指令。即数据测试模块107通过通讯部分102，向智能控制模块108发送测试指令。

步骤s203，智能控制模块驱动被测直流变频压缩机运转。即智能控制模块108根据接收到的测试指令，赋予无效电流指令值，控制逆变模块109工作，在开环状态下运行被测直流变频压缩机104。

步骤s204，智能控制模块采集被测直流变频压缩机的相关数据。即智能控制模块108采集被测直流变频压缩机104的D轴电压、D轴电流和D轴磁通量。

步骤s205，智能控制模块将采集到的数据传送给数据测试模块。即智能控制模块108通过通讯部分102将采集到的D轴电压、D轴电流和D轴磁通量传送给数据测试模块107。

步骤s206，数据测试模块将将采集到的数据整理为数据库。即数据测试模块107将将接收到的D轴电压、D轴电流和D轴磁通量整理为数据库，然后传送给数据分析模块106。

步骤s207，数据分析模块根据数据库计算直流变频压缩机参数。

数据分析模块106根据数据测试模块107传送的数据库，整理出D轴数据与时间的关系图，该图包括D轴电压与时间的关系图、D轴电流与时间的关系图和D轴磁通量与时间的关系图；然后根据该图得出D轴电流与D轴磁通量的关系，整理出D轴电流与D轴磁通量的关系图。该图中D轴电流与D轴磁通量不是线性关系，而是存在一个拐点，该拐点即为压缩机的D轴电感饱和电流点。在该点以下，D轴电流与D轴磁通量基本上是线性关系；在该点以上，两者基本保持另外一个线性关系。最后数据分析模块106根据以上数据得出D轴电感、D轴电感饱和电流点和D轴饱和电感参数。

实施例二，本发明测试直流变频压缩机Q轴电感参数包括以下步骤：

步骤s301，向数据测试模块输入被测直流变频压缩机的初始参数。即向数据测试模块107输入被测直流变频压缩机104的定子阻抗R_S、D轴电感估计值L_d′、Q轴电感估计值L_q′和转子磁通量估计值φ_m′。

步骤s302，数据测试模块向智能控制模块发送测试指令。即数据测试模块107通过通讯部分102，向智能控制模块108发送测试指令。

步骤s303，智能控制模块驱动被测直流变频压缩机运转。即智能控制模块108根据接收到的测试指令，赋予无效电流指令值和有效电流指令值，控制逆变模块109工作，在开环状态下运行被测直流变频压缩机104。

步骤s304，智能控制模块采集被测直流变频压缩机的相关数据。即智能控制模块108采集被测直流变频压缩机104的Q轴电压、Q轴电流和Q轴磁通量。

步骤s305，智能控制模块将采集到的数据传送给数据测试模块。即智能控制模块108通过通讯部分102将采集到的Q轴电压、Q轴电流和Q轴磁通量传送给数据测试模块107。

步骤s306，数据测试模块将将采集到的数据整理为数据库。即数据测试模块107将将接收到的Q轴电压、Q轴电流和Q轴磁通量整理为数据库，然后传送给数据分析模块106。

步骤s307，数据分析模块根据数据库计算直流变频压缩机参数。

数据分析模块106根据数据测试模块107传送的数据库，整理出Q轴数据与时间的关系图，该图包括Q轴电压与时间的关系图、Q轴电流与时间的关系图和Q轴磁通量与时间的关系图；然后根据该图得出Q轴电流与Q轴磁通量的关系，整理出Q轴电流与Q轴磁通量的关系图。该图关于坐标原点对称，且该图中Q轴电流与Q轴磁通量不是线性关系，而是存在一个拐点，该拐点即为压缩机的Q轴电感饱和电流点。在该点以下，Q轴电流与Q轴磁通量基本上是线性关系；在该点以上，两者基本保持另外一个线性关系。最后数据分析模块106根据以上数据得出Q轴电感、Q轴电感饱和电流点和Q轴饱和电感参数。

实施例三，本发明测试直流变频压缩机转子磁通量参数包括以下步骤：

步骤s401，向数据测试模块输入被测直流变频压缩机的初始参数。即向数据测试模块107输入被测直流变频压缩机104的定子阻抗R_S、D轴电感值L_d、Q轴电感值L_q和转子磁通量估计值φ_m′。

步骤s402，数据测试模块向智能控制模块发送测试指令。即数据测试模块107通过通讯部分102，向智能控制模块108发送测试指令。

步骤s403，智能控制模块驱动被测直流变频压缩机运转。即智能控制模块108根据接收到的测试指令，赋予无效电流指令值和有效电流指令值，控制逆变模块109工作，在闭环状态下运行被测直流变频压缩机104。当压缩机运行到一定速度后，断开驱动电压，使压缩机转子在自由状态下自由减速，最后停止。

步骤s404，智能控制模块采集被测直流变频压缩机的相关数据。即智能控制模块108采集被测直流变频压缩机104的U相反电动势和W相反电动势。

步骤s405，智能控制模块将采集到的数据传送给数据测试模块。即智能控制模块108通过通讯部分102将采集到的U相反电动势和W相反电动势传送给数据测试模块107。

步骤s406，数据测试模块将将采集到的数据整理为数据库。即数据测试模块107将将接收到的U相反电动势和W相反电动势整理为数据库，然后传送给数据分析模块106。

步骤s407，数据分析模块根据数据库计算直流变频压缩机参数。

数据分析模块106根据数据测试模块107传送的数据库，整理出反电动势与时间的关系图，该图包括U相反电动势与时间的关系图和W相反电动势与时间的关系图。该图中在转子自由减速阶段，电动势随时间衰减。然后根据该图得到自由衰减时，同一相的反电动势的相邻两个波峰的时间坐标和反电动势数值。最后数据分析模块106根据以上数据得出转子磁通量。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1、一种直流变频压缩机参数测试装置，其特征在于，包括控制部分、通讯部分和数据采集部分，其中

控制部分，用于向数据采集部分发送测试指令，并根据采集到的数据计算直流变频压缩机参数；

通讯部分，用于控制部分和数据采集部分之间的数据传输；

数据采集部分，用于根据接收到的测试指令控制被测直流变频压缩机工作，并采集该压缩机的相关数据，将采集到的数据传送给控制部分。

2、如权利要求1所述直流变频压缩机参数测试装置，其特征在于，控制部分进一步包括：

数据测试模块，用于向数据采集部分发送测试指令，并将采集到的数据整理为数据库；

数据分析模块，用于根据数据测试模块整理的数据库计算直流变频压缩机参数。

3、如权利要求1所述直流变频压缩机参数测试装置，其特征在于，数据采集部分进一步包括：

电源模块，用于提供数据采集部分所需电源；

整流模块，用于将交流电源转换为直流电源，为电源模块和逆变模块提供直流电源；

逆变模块，用于将整流模块输出的直流电源变频后，驱动被测直流变频压缩机的运转；

智能控制模块，用于根据接收到的测试指令控制逆变模块工作，并采集被测直流变频压缩机的相关数据，将采集到的数据传送给控制部分。

4、如权利要求1所述直流变频压缩机参数测试装置，其特征在于，通讯部分采用光纤，将控制部分的测试指令传送给数据采集部分，并将数据采集部分采集到的数据传送给控制部分。

5、一种直流变频压缩机参数测试方法，其特征在于，包括以下步骤：

A、确定被测直流变频压缩机的初始参数；

B、采集被测直流变频压缩机的相关数据；

C、根据采集到的数据计算被测直流变频压缩机参数。

6、如权利要求5所述直流变频压缩机参数测试方法，其特征在于，步骤A进一步包括：

A1、确定被测直流变频压缩机的定子阻抗；

A2、确定被测直流变频压缩机的D轴电感估计值和Q轴电感估计值；

A3、确定被测直流变频压缩机的转子磁通量估计值。

7、如权利要求5所述直流变频压缩机参数测试方法，其特征在于，步骤B进一步包括：

B1、输入被测直流变频压缩机的初始参数；

B2、驱动被测直流变频压缩机的运转；

B3、采集被测直流变频压缩机的相关数据。

8、如权利要求5所述直流变频压缩机参数测试方法，其特征在于，步骤C进一步包括：

C1、将采集到的数据整理为数据库；

C2、根据步骤C1所述数据库计算直流变频压缩机参数。

9、如权利要求6所述直流变频压缩机参数测试方法，其特征在于，步骤A1具体为：

利用万用表或伏安法分别测试直流变频压缩机定子各相阻抗；

根据直流变频压缩机各相阻抗，计算所述直流变频压缩机的定子阻抗。

10、如权利要求6所述直流变频压缩机参数测试方法，其特征在于，步骤A2具体为：

利用电桥分别测试直流变频压缩机定子的各相电感；

根据直流变频压缩机定子的各相电感中的最大电感值和最小电感值，计算所述直流变频压缩机的D轴电感估计值和Q轴电感估计值。

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