CN102148602A - 用于驱动空调的压缩机的设备及其驱动方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于驱动空调的压缩机的设备和方法。当补偿空调的压缩机(例如单转子压缩机)的负载扭矩时，应用一种使用最佳相位补偿角来提供补偿扭矩的方法。针对给定马达的相电流或频率，测量导致最小速率波动的最佳相位补偿角，并且所测量的最佳相位补偿角是以表格的方式存储的。在马达的实际驱动中，该方法通过参照表格来将具有最佳相位补偿角的补偿扭矩施加至所述马达。

Description

用于驱动空调的压缩机的设备及其驱动方法
相关申请的交叉引用
本申请要求享有分别于2010年2月8日向韩国知识产权局递交的韩国专利申请NO.10-2010-0011491以及于2010年2月8日向韩国知识产权局递交的韩国专利申请NO.10-2010-0011492的优先权，在此通过参考引入所述申请的内容
技术领域
本发明涉及一种用于驱动空调的压缩机的设备及其驱动方法，尤其涉及一种用于驱动压缩机以降低速率波动(speed ripple)的设备及其驱动方法。
背景技术
一般而言，空调被布置在房间、起居室、办公室、商店等的任意室内空间或墙壁处，以调节室内空气的温度、湿度、清洁度以及室内气流，从而可以在每个室内空间保持舒适的室内环境。
通常，空调被分为整体式空调和分体式空调。整体式空调与分体式空调具有相同的功能。然而，两者之间也有一些区别。即，整体式空调将冷却功能和散热(heat radiation)功能集成到一个结构内，并经由在墙上形成的孔被直接安装到墙上或被直接悬挂在窗户上。分体式空调包括安装在室内以加热/冷却室内空气的室内单元，以及安装在室外以执行散热功能和压缩功能的室外单元。室内单元和室外单元经由制冷剂管道相互连接。
另一方面，马达用于空调的压缩机、风扇等，并且用于驱动马达的驱动装置(即马达驱动装置)也用于空调。马达驱动装置接收商用AC电源作为输入，将商用AC电源转换成DC电压，将DC电压转换成具有预定频率的其它商用AC电源，并将其它商用AC电源提供给马达，从而可驱动空调的压缩机、风扇等。
发明内容
因此，本发明涉及一种用于驱动空调的压缩机的设备和方法，其充分消除因现有技术的限制和缺点而导致的一个或多个问题。
从而，针对上述问题来完成本发明，并且本发明的一个目的是提供一种用于驱动空调的压缩机的设备，以使得用于驱动压缩机的马达的速率波动得以最小化。
根据本发明的一个方案，通过提供用于驱动空调的压缩机的设备，可以实现上述和其他目的，该设备包括：马达，被配置为使所述压缩机旋转；逆变器，包括多个切换元件，该逆变器通过所述多个切换元件的切换操作来输出具有预定相位和预定幅度的AC电源，并驱动所述马达；以及控制器，被配置为检测所述压缩机的马达的频率和相电流，确定与所述频率或所述相电流对应的相位补偿角，并且使用所确定的相位补偿角来补偿所述马达的负载扭矩。
根据本发明的另一方案，提供了一种用于控制空调的压缩机驱动设备的方法，包括以下步骤：检测用于所述压缩机中的马达的频率；检测用于所述压缩机中的所述马达的相电流；确定与所述频率或所述相电流对应的相位补偿角；以及使用所确定的相位补偿角来补偿所述马达的负载扭矩。
附图说明
从以下结合附图所进行的详细描述中，将更清楚地了解本发明的上述和其他目的、特征以及其他优点，其中：
图1为示出根据本发明实施例的空调的示意图。
图2为示出用于驱动根据本发明实施例的空调的压缩机的设备的电路图。
图3-图6示出用于控制根据本发明一个实施例的压缩机驱动设备的方法。
图7为示出针对各频率的最佳相位补偿角的测量值的视图，其中当马达的相电流被固定为预定值且马达的频率改变时获得每个频率的测量值。
图8为示出针对各相电流的最佳相位补偿角的测量值的视图，其中当马达的频率被固定为预定值并且马达的相电流改变时获得每个相电流的测量值。
图9为基于图7的测量结果配置的表格。
图10为基于图8的测量结果配置的表格。
图11为示出用于使用根据本发明实施例的最佳相位补偿角来补偿负载扭矩的方法的流程图。
图12和图13示出根据本发明实施例的负载扭矩模式(pattern)和补偿模式。
图14示出根据本发明实施例的马达的速率波动。
图15为示出用于控制根据本发明实施例的空调的压缩机驱动设备的方法的流程图。
图16和图17为分别示出图15中所示的第一补偿操作和第二补偿操作的流程图。
具体实施方式
下面将具体参阅本发明的优选实施例，在附图中示出其实例。如果可能，在全部附图中相同的附图标记将用于表示相同或类似的部分。
图1为示出根据本发明实施例的空调的示意图。
参见图1，空调50一般被分为室内单元I和室外单元O。
室外单元O包括：压缩机2，用于压缩制冷剂；压缩机驱动单元2b，用于驱动压缩机2；室外热交换机4，用于散发被压缩的制冷剂的热量；室外风机(outdoor ventilator)5，不仅包括设置在室外热交换机4的一侧以加速制冷剂的散热的室外风扇51，还包括用于使室外风扇5a旋转的驱动单元5b；膨胀阀6，用于使被压缩的制冷剂膨胀；冷却/加热切换阀10，用于切换被压缩的制冷剂的流动路径；蓄积器(accumulator)3，用于暂时存储气态制冷剂，去除来自气态制冷剂的湿气和杂质，并将具有恒定压强的制冷剂传输到压缩机2；以及类似器件。
室内单元I包括：室内热交换器8；室内风机9；以及类似器件。室内热交换器8被安装在室内以执行冷却/加热功能。室内风机9不仅包括安装在室内热交换器8的一侧以加速制冷剂的散热的室内风扇9a，还包括用于使室内风扇9a旋转的驱动单元9b。
可使用一个或多个室内热交换器。压缩机2可为变频压缩机或恒速压缩机至少之一。
此外，如有必要，空调50可被配置成用于冷却室内空气的冷却装置，或也可被配置成用于冷却或加热室内空气的热泵(heat-pump)。
另一方面，如图1所示，用于驱动根据本发明实施例的空调的压缩机的设备可为用于操作空调的压缩机2的每个驱动单元2b。
同时，尽管图1示出了一个室内单元I和一个室外单元O，然而用于驱动根据本发明实施例的空调的压缩机的设备不限于此，其不仅还可以被应用于包括多个室内单元和多个室外单元的复式空调，而且还可以应用于包括一个室内单元和多个室外单元的另一种空调，而并未背离本发明的原则和精神。
图2为示出用于驱动根据本发明实施例的空调的压缩机的设备的电路图。
参见图2，用于驱动根据本发明实施例的空调的压缩机的设备可包括用于操作如上所述的压缩机的马达。具体而言，压缩机驱动设备可为载控压缩机(load-dependent compressor)(例如，单转子式压缩机(single-rotary-typecompressor))，其操作变化很大程度上受到负载类型的影响。尽管多种压缩机可被应用于本发明而没有任何限制，为了便于描述且更好地理解本发明，用于驱动根据本发明实施例的空调的压缩机的设备将在下文的具体描述中以单转子压缩机为实例。
参见图2，驱动设备200包括变频器(converter)120、逆变器(inverter)220、控制器230、输入电流检测单元A以及输出电流检测器(E)。此外，如有必要，用于驱动马达的设备200还可包括电容C、DC端电压检测器B等。
电抗L可位于商用AC电源205和变频器120之间，从而其执行功率因子校正或升压(增压)操作。此外，电抗L还可限制由变频器120的高速切换导致的谐波电流。
输入电流检测器A可检测从商用AC电源205接收的输入电流(is)。为了检测输入电流(is)，可使用电流传感器、电流互感器(CT)、分流电阻(shunt resistor)等。所检测的输入电流(is)为脉冲形状的离散信号，并且可被输入到控制器230以估测输入电压(vs)并用以产生变频器切换控制信号(Scc)。
变频器120可将商用AC电源205经由电抗L转换成DC电源，并输出此DC电源。尽管图2的商用AC电源205示出为单相AC电源，但是应注意如有必要商用AC电源205还可为三相AC电源。变频器120的内部结构可根据商用AC电源205的类型而改变。例如，假如商用AC电源205为单相AC电源，则可采用其中两个切换元件和四个二极管彼此连接的半桥变频器。假如商用AC电源205可为三相AC电源，则可采用6个切换元件和6个二极管。
变频器120可包括一个或多个切换元件，从而其可通过切换元件的切换操作来执行增压操作、功率因子改进以及DC电源转换。同时，变频器120可包括二极管和类似元件，从而其还可执行矫正(rectify)操作而无须任何附加切换操作。
电容C可被连接到变频器120的输出端。电容C对从变频器120输出的转换后的DC电源加以平滑。为了便于描述，变频器120的输出端在下文中被称作DC端或DC连接端。DC端中平滑后的DC电源被输入到逆变器220。
DC端电压检测器B可检测电容C的两端的DC端电压(Vdc)。为了进行此操作，DC端电压检测器B可包括电阻、放大器以及类似元件。所检测的DC端电压(Vdc)为脉冲形状的离散信号，并且可被输入到控制器230以估测输入电压(vs)并用以产生变频器切换控制信号(Scc)。
逆变器220包括多个逆变器切换元件，该逆变器220将经由切换元件的开/关操作平滑后的DC电源转换成三相AC电源，并将所生成的三相AC电源输出到三相马达250。
逆变器220包括上臂切换元件(Sa、Sb、Sc)和下臂切换元件(S’a、S’b、S’c)。更详细地，逆变器220包括全部三对(Sa&S’a、Sb&S’b、Sc&S’c)上臂和下臂切换元件，其中所述三对(Sa&S’a、Sb&S’b、Sc&S’c)彼此平行连接。此外，一个上臂切换元件(Sa、Sb或Sc)被串联连接到一个下臂切换元件(S’a、S’b或S’c)，从而形成一对(Sa&S’a、Sb&S’b或Sc&S’c)上臂和下臂切换元件。一个二极管被反向并联(in inverse parallel)连接到一个切换元件(Sa、S’a、Sb、S’b、Sc或S’c)。
在逆变器220中包含的切换元件从控制器230接收逆变器切换控制信号(Sic)，从而基于逆变器切换控制信号(Sic)来执行各个切换元件的开/关操作。作为结果，具有预定频率的三相AC电源被输出到三相马达250。
输出电流检测器(E)检测在逆变器220和三相马达250之间流动的输出电流(io)。换言之，输出电流检测器(E)检测在马达250中流动的电流。输出电流检测器E可检测各个相位的所有输出电流，或者还可使用三相平衡(equilibrium)来检测一相或两相输出电流。
输出电流检测器(E)可位于逆变器220和马达250之间。为了进行电流检测，可将电流传感器、电流互感器(CT)、分流电阻或类似元件用作输出电流检测器(E)。例如，分流电阻的一端可被连接到逆变器220的三个下臂切换元件(S’a、S’b、S’c)的每一个下臂切换元件。
所检测的输出电流(io)为脉冲形状的离散信号，可被施加至控制器230，且可被用于基于所检测的输出电流(io)来估测输入电流。此外，所检测的输出电流(io)可被用于产生逆变器切换控制信号(Sic)。
控制器230可基于由输出电流检测器(E)检测的输出电流(io)来估测马达250的位置(即马达250的转子位置(rotor position))，且还可计算马达250的旋转速率。基于马达250的估测位置和旋转速率，控制器230响应于速率指令(speed command)执行多种控制操作以驱动马达250，产生经脉宽调制的逆变器切换控制信号(Sic)，且输出所生成的逆变器切换控制信号(Sic)。
以此方式，在没有使用附加的马达位置检测元件等的条件下，用于检测输出电流、响应于输出电流来估测马达250的位置和速率、以及响应于速率指令来执行反馈控制(该反馈控制导致估测后速率的变化)的上述控制操作被称作“基于无传感器算法的控制(sensorless algorithm-based control)”。这种基于无传感器算法的控制可不在马达250的初始驱动期间执行，且可当马达250的旋转速率等于或高于预定值时开始操作。
控制器230可响应于所选择的最佳负载模式表格来补偿马达250的负载扭矩。因此，在马达250的恒速操作期间，由负载扭矩导致的速率波动得以便捷地且大幅度地降低。
另一方面，控制器230控制逆变器220的切换操作。为了进行此操作，控制器230接收由输出电流检测器(E)检测的输出电流(io)，产生逆变器切换控制信号(Sic)，且将其输出到逆变器220。逆变器切换控制信号(Sic)可为用于脉宽调制(PWM)的切换控制信号。
同时，控制器230还可执行变频器120的切换操作。为了进行此操作，控制器230接收由DC端电压检测器(B)检测的作为输入的DC端电压(Vdc)，产生变频器切换控制信号(Scc)，且将其输出到变频器120。变频器切换控制信号(Scc)可以是PWM切换控制信号。
三相马达250包括定子和转子。每个相位的具有预定频率的AC电源被施加至每个相位的定子的线圈，从而转子开始旋转。可使用各种马达250，例如无刷直流(BLDC)马达、同步磁阻马达(synRM)等。
三相马达250可为用于空调的压缩机中的马达。具体而言，三相马达250可为导致大量负载变化的单转子压缩机。
同时，控制器230可为室外单元控制器(在下文中将其称为室外控制器)，且可与室内单元控制器(在下文中将其称为室内控制器)进一步通信，该室内控制器必要时能够被分离地安装在室内单元中。室外控制器通过与室内控制器通信来接收操作指令，且基于所接收的操作指令来确定速率指令值。将在下文中详细描述速率指令值。
此外，空调的马达驱动设备200的控制器230可同时控制用于在室外单元中使用的风扇的马达和控制用于压缩机的马达250。
图3-图6示出用于控制根据本发明一实施例的压缩机驱动设备的方法。
图3示出单转子压缩机的马达的角速度变化。理想地，马达的角速度必定为常量。然而，如图3所示，马达驱动压缩机的速率不是常量且是可改变的。即，速率波动的发生难以避免。当压缩机10压缩制冷剂时可产生此速率波动。
换言之，当压缩机10压缩制冷剂时，响应于液态制冷剂的压缩，非线性模式的负载扭矩被施加至马达250，并因此加剧了速率波动，其中马达250的旋转速率根据非线性负载扭矩而在预定范围内周期性地改变。
为了消除速率波动，可使用补偿负载扭矩的方法。
图4示出单转子压缩机的马达的马达扭矩(TM)和负载扭矩(TL)之间的关系。马达扭矩(TM)表示用于驱动马达的扭矩，而负载扭矩(TL)表示由施加至马达的负载导致的扭矩。如果马达扭矩(TM)大于负载扭矩(TL)，则马达加速。如果马达扭矩(TM)小于负载扭矩(TL)，则马达减速。此外，为了从静止状态开始驱动马达，需要马达扭矩(TM)始终大于负载扭矩(TL)。
如图4所示，尽管马达扭矩(TM)具有某些波动，但这些波动具有相对均匀的模式。单转子压缩机的马达的负载扭矩则具有大量的变化。具体而言，在大电容单转子压缩机中会发生过大的负载扭矩变化。
如图5所示，为了补偿负载扭矩变化，会使用与负载扭矩(TL)具有相同幅度同时位于负载扭矩(TL)的反方向的补偿扭矩(TL’)。事实上，通过调节马达扭矩(TM)用到的相电流的幅度和频率来增大马达扭矩(TM)，可施加补偿扭矩(TL’)。
理想地，补偿扭矩(TL’)位于负载扭矩(TL)的反方向且与负载扭矩(TL)具有相同相位。然而，事实上，即使施加的是在测量负载扭矩(TL)之后用于产生与负载扭矩(TL)具有相同模式的压缩机扭矩(TL’)的相电流和相位的情况下，也不会产生与校正负载扭矩(TL)具有相反相位的补偿扭矩(TL’)。不会产生与负载扭矩(TL)具有相反相位的上述补偿扭矩(TL’)的原因在于：当将特定相电流和相位信号输入到压缩机马达时，难免产生机械误差、电气误差以及负载变化，从而不会产生与特定相电流和相位信号对应的适当的补偿扭矩(TL’)。
具体而言，事实上，补偿扭矩(TL’)的相位差导致了许多问题。换言之，如图6所示，尽管用于补偿扭矩(TL’)(该补偿扭矩(TL’)用来补偿负载扭矩(TL))的相电流和相位角被输入到压缩机马达，然而实际上却产生了相位误差，从而施加至压缩机扭矩的可能是相位领先于理想补偿扭矩(TL’)的补偿扭矩(TL”)、或相位滞后于理想补偿扭矩(TL’)的其它补偿扭矩(TL”’)。
根据本发明，无须计算距负载扭矩(TL)的相位误差，当马达的频率和相电流固定时，测量用于最小化速率波动的相位补偿角。所测量的相位补偿角以表格的形式进行配置，并且应用这样一种方法，该方法用于通过参照所配置的表格来确定待施加至压缩机马达的补偿扭矩(TL’)的相位。
即，在马达的相电流被固定为任意值而马达的频率改变的情况下，测量能够最小化在每个频率处的速率波动的相位补偿角。
此外，在马达的频率被固定为任意值而马达的相电流改变的情况下，测量能够最小化马达在每个相电流值处的速率波动的相位补偿角。之后，根据本发明，当驱动马达时，并不是通过参照马达的负载扭矩(TL)来施加补偿扭矩(TL’)，作为替代，是将与马达上用到的频率或相电流对应的最佳相位补偿角(即用于最小化速率波动的相位补偿角)施加至马达。
图7为示出针对各频率的最佳相位补偿角的测量值的视图，其中当马达的相电流被固定为预定值并且马达的频率改变时获得针对每个频率的测量值。
图8为示出针对各相电流的最佳相位补偿角的测量值的视图，其中当马达的频率被固定为预定值并且马达的相电流改变时获得针对每个相电流的测量值。
图7的测量结果以表格的方式配置，且所配置的表格如图9所示。图8的测量结果以表格的方式配置，且所配置的表格如图10所示。例如，在驱动用于压缩机的马达的情况下，压缩机的控制器测量马达用到的相电流和频率，检测与从图9或图10检测的每个相电流或每个频率相对应的最佳相位补偿值，从而控制器使用与所检测的最佳相位补偿值对应的相位补偿角来施加补偿扭矩(TL’)。
根据另一实施例，如果对应于当前驱动马达的相电流的最佳相位补偿值与对应于频率的最佳相位补偿角不同，则可使用两个相位补偿值的平均值。
即使压缩机马达是在同样的装配线上生产出来的，各个压缩机马达在被实际驱动时仍具有不同的负载扭矩特性。根据本发明提出的方法，该方法为每个制造出的马达配置表示其相电流、频率以及最佳相位补偿角之间的关系的表格，并将表格存储在压缩机的控制器中或压缩机的可读的存储单元中，从而可以最佳地补偿驱动装置的负载扭矩(TL)。
图11为示出用于使用根据本发明实施例的最佳相位补偿角来补偿负载扭矩的方法的流程图。
参见图11，在步骤S11检测用于空调的压缩机的马达的频率。
在步骤S12，检测马达的相电流。在步骤S13，从存储的表格确定与所检测的相电流和所检测的频率对应的相位补偿角。在步骤S 14，使用所确定的相位补偿角来产生补偿扭矩。即，负载扭矩得以补偿。根据另一实施例，如果对应于所检测的相电流的相位补偿角与对应于所检测的频率的相位补偿角不同，则可使用两个相位补偿值的平均值。
图12和图13示出根据本发明实施例的负载扭矩模式和补偿模式。图14示出根据本发明实施例的马达的速率波动。
参见图12和图13，在马达250的驱动过程期间，示出基于两个周期的负载扭矩模式(PL)以及与该负载扭矩模式(PL)对应的负载扭矩补偿模式(PC)。图14示出马达250的驱动速率和速率波动的变化。
首先，参见图12-图14，负载扭矩模式(PL)展示出在流体(例如制冷剂)的压缩过程期间将要压缩的流体阻抗。即，负载扭矩模式(PL)展示出负载扭矩的变化。在上述扭矩沿非线性曲线增大之后(其中负载扭矩模式(PL)的斜率逐渐增大)，PL的斜率在峰值处突然降低，在此峰值处以PL的斜率沿非线性曲线增大和降低的方式提供最大压缩。
另一方面，控制器230存储与负载扭矩模式(PL)对应形成的负载扭矩补偿模式(PC)。
控制器230将施加至马达250的输入电流的平均值替换成负载扭矩补偿模式(PC)，计算补偿电流值，且将补偿电流值添加至输入电流值，从而使得响应于负载扭矩模式(PL)的马达250的速率波动值得以最小化。
然而，假如用于预定负载扭矩补偿模式(PC)的参数(例如，特定相位和幅度(即施加到马达250的相电流))与当以预定幅度将负载扭矩模式(PL)实际施加至马达250时获得的另一参数(即，相位补偿角和幅度)不同时，速率波动可能会事与愿违地增大。
参见附图，在下文中描述用于响应于负载扭矩模式(PL)而调节负载扭矩补偿模式(PC)的相位和幅度的方法。
首先，参见图12-图14，假设负载扭矩模式(PL)具有预定相位(例如参考相位θR)，负载扭矩补偿模式(PC)必需具有与参考相位(θR)相等的第一相位补偿角(θ1)。无论如何，负载扭矩模式(PL)与负载扭矩补偿模式(PC)匹配，从而马达250的速率波动达到最小速率波动值(Rmin)。
在此情况下，马达250的速率波动的幅度在任一周期内处于基于平均速率值(Vm)的最大速率值(V2)到最小速率值(V1)的范围内。
根据本发明的实施例，最小速率波动值(Rmin)可被设置成0Hz(其中没有产生速率波动)和1.5Hz之间的特定速率。
另一方面，假设负载扭矩补偿模式(PC)具有第二相位补偿角(θ2)和第三相位补偿角(θ3)的任一相位补偿角，每个相位补偿角与参考相位(θR)间隔开预定角度或更大角度，速率波动可被配置成具有第一阈值速率波动值(Rc3)或第二阈值速率波动值(Rc2)。
根据本发明的实施例，例如，第一阈值速率波动值(Rc1)可被设置成3Hz，第二阈值速率波动值(Rc2)可被设置成1.5Hz。
即，负载扭矩模式(PL)和负载扭矩补偿模式(PC)之间的相位差越大，速率波动越大。
因此，假设速率波动大于第一阈值速率波动值(Rc1)或第二阈值速率波动值(Rc2)，则负载扭矩补偿模式(PC)的相位补偿角不仅在与角度相关的第一方向进行调节，而且还在与第一方向相反的第二方向进行调节，并且在速率波动达到最小速率波动(Rmin)的特定时间提取负载扭矩补偿模式(PC)的相位，从而负载扭矩补偿模式(PC)可被配置成具有所提取的相位的补偿角。
此外，当在第一方向或第二方向调节负载扭矩补偿模式(PC)的相位补偿角时，相位补偿角位移的大小被分成几个步幅(step)，从而相位补偿角可响应于速率波动的幅度而被精确地调节。
下文中将详细描述用于调节负载扭矩补偿模式(PC)的相位补偿角的操作。
接着，参见图13和图15，在上述调节相位补偿角的相同方式中，假设负载扭矩模式(PL)具有预定的幅度(例如参考幅度(AR))，负载扭矩补偿模式(PC)也必需具有与参考幅度(AR)相等的第一幅度(A1)。无论如何，负载扭矩模式(PL)与负载扭矩补偿模式(PC)匹配，从而马达250的速率波动达到最小速率波动值(Rmin)。
另一方面，假设负载扭矩补偿模式(PC)具有第二幅度(A2)或第三幅度(A3)，速率波动可具有第一阈值速率波动值(Rc3)或第二阈值速率波动值(Rc2)。
即，负载扭矩模式(PL)和负载扭矩补偿模式(PC)之间的幅度差越大，速率波动越大。
因此，在上述调节相位的相同方式中，假设速率波动大于起因于幅度差的第一阈值速率波动值(Rc1)或第二阈值速率波动值(Rc2)，则负载扭矩补偿模式(PC)的幅度不仅在与增益值的幅度相关的第一方向进行调节，而且还在与第一方向相反的第二方向进行调节，并且在速率波动达到最小速率波动(Rmin)的特定时间提取负载扭矩补偿模式(PC)的幅度，从而负载扭矩补偿模式(PC)可被配置成具有所提取的幅度。
此外，当在第一方向或第二方向调节负载扭矩补偿模式(PC)的幅度时，幅度位移的大小被分成几个步幅，从而幅度可响应于速率波动的幅度而被精确地调节。
下文中将详细描述用于调节负载扭矩补偿模式(PC)的幅度的操作。
图15为示出用于控制根据本发明实施例的空调的压缩机驱动设备的方法的流程图。
参见图15，通过预定速率指令，即，通过从外部接收的操作信号或通过由算法决定的操作信号，在步骤S100驱动压缩机驱动设备200的马达250。
然后，在步骤S200检测马达250的速率波动。
在此情况下，如果马达250在没有传感器的情况下被启动，则控制器230可使用速率指令和输入电流来计算速率波动。此外，在使用附加传感器的情况下，控制器230可响应于传感器测量的转子的相对位置来计算速率波动。
之后，在步骤S300，控制器230将与所检测的速率波动对应的负载补偿扭矩施加至马达250。在此情况下，如上文所述，控制器230控制逆变器220，从而其通过将负载扭矩补偿模式(PC)施加至输入电流的平均值来计算补偿电流值，将补偿电流值添加至输入电流值，并将得到的电流值施加至马达250。
之后，在步骤S410，控制器230确定速率波动值是否等于或小于第一阈值(Rc1)。如果在步骤S410速率波动等于或小于第一阈值(Rc1)，则在步骤S510控制器230确定速率波动是否等于或小于第二阈值(Rc2)。
接着，如果在步骤S510速率波动等于或小于第二阈值(Rc2)，则在步骤S600控制器230提取负载扭矩补偿模式(PC)的参数(即，相位补偿角和/或幅度，例如，第一相位补偿角(θ1)和/或第一幅度A1)，从而在步骤S700中其对应于所提取的相位补偿角和/或幅度(所提取的相位补偿角和/或幅度将被适用于马达250)来控制负载扭矩补偿模式(PC)。
此外，在用于确定速率波动是否等于或小于第一阈值(Rc1)的操作(S410)中或在用于确定速率波动是否等于或小于第二阈值(Rc2)的操作(S510)中，假设在步骤S410上述速率波动高于第一阈值(Rc1)，则在步骤S420控制器230执行第一补偿操作，并返回步骤S410，进一步地，假设在步骤S510上述速率波动高于第二阈值(Rc2)，则在步骤S520控制器230执行第二补偿操作，并返回步骤S510。
在下文中将参见图16和图17来描述用于执行根据本发明的实施例的第一补偿操作和第二补偿操作的方法。
图16和图17为分别示出图15中所示的第一补偿操作和第二补偿操作的流程图。
首先，参见图16，在步骤S421沿第一方向以第一步幅改变一次负载扭矩补偿模式(PC)的参数(即相位补偿角或幅度大小)。在此情况下，相位补偿角的第一步幅可为3°，且幅度大小的第一步幅可为增益值的三个单位。
之后，在步骤S422，控制器230确定速率波动的幅度是否减小。如果在步骤S422速率波动的幅度减小，则控制器230完成第一补偿操作S420。
相反，如果在步骤S422速率波动的幅度没有减小，即，如果速率波动的幅度增大，则控制器230确定对参数改变的方向设定有误，从而在步骤S423沿第二方向以第一步幅改变两次幅度大小，并完成第一补偿操作S420。
之后，参见图17，在步骤S521沿第一方向以第二步幅改变一次负载扭矩补偿模式(PC)的参数(即相位补偿角或幅度大小)。在此情况下，相位补偿角的第二步幅可为1°，且幅度大小的第一步幅可为增益值的一个单位。
相反，如果在步骤S522速率波动幅度没有减小，即，如果速率波动的幅度增大，则控制器230确定对参数改变的方向设定有误，从而在步骤S523沿第二方向以第二步幅改变两次幅度大小，并完成第二补偿操作S520。
尽管已经基于根据本发明实施例的模式的峰值而设定了马达驱动设备200的相位和幅度，然而应注意到，还可基于其它部分的特性相位和幅度而不是根据模式的峰值来设定马达驱动设备200的相位和幅度，这样做并未背离本发明的范围和精神。
此外，尽管本发明的实施例已经公开了负载扭矩补偿模式(PC)的上述参数以两个步幅进行调节，然而应注意到，上述参数也可根据需要以三个或四个步幅进行精确调节。
此外，负载扭矩补偿模式(PC)的参数(即相位补偿角和幅度)可同时进行适应性调节，或者也可根据需要仅调节相位补偿角和幅度之一。
根据上述描述，很显然，用于驱动根据本发明的空调的压缩机的设备和方法可提供具有最佳相位补偿角的补偿扭矩，从而最小化用于压缩机驱动设备中的马达的速率波动。
根据本发明，当驱动马达时，与负载扭矩对应的负载补偿扭矩作为模式被提供给马达，从而可以最小化马达的速率波动。
此外，尽管负载补偿扭矩没有匹配实际的负载扭矩从而产生速率波动，通过调节负载补偿扭矩的参数，根据本发明的压缩机驱动设备或方法对负载扭矩与负载补偿扭矩进行完全匹配，从而可限制速率波动。
对于本领域普通技术人员来说，显然可对本发明作各种改进与改变而不背离本发明的精神或范围。因此，本发明意图涵盖对本发明做出的改进和改变，只要它们落在所附权利要求及其等同物的范围内即可。

Claims (15)

1.用于驱动空调的压缩机的设备，包括：
马达，被配置为使所述压缩机旋转；
逆变器，包括多个切换元件，该逆变器通过所述多个切换元件的切换操作来输出具有预定相位和预定幅度的AC电源，并驱动所述马达；以及
控制器，被配置为检测用于所述压缩机的马达的频率和相电流，确定与所述频率或所述相电流对应的相位补偿角，并且使用所确定的相位补偿角来补偿所述马达的负载扭矩。
2.根据权利要求1所述的设备，其中所述相位补偿角为对应于所述频率的相位补偿角和对应于所述相电流的相位补偿角的平均值。
3.根据权利要求1所述的设备，其中所述控制器从基于预先测量的数据配置的表格读取与所述频率或所述相电流对应的相位补偿角。
4.根据权利要求3所述的设备，其中对应于所述频率的相位补偿角是这样一种相位补偿角，在所述相电流被设置为预定值的条件下，其与所述马达的特定频率相关，并最小化所述马达的速率波动。
5.根据权利要求3所述的设备，其中对应于所述相电流的相位补偿角为这样一种相位补偿角，在所述频率被设置为预定值的条件下，其与所述马达的特定相电流值相关，并最小化所述马达的速率波动。
6.根据权利要求1所述的设备，其中在将所述负载补偿扭矩施加至所述马达之后，所述控制器确定所述马达的转子的速率波动是增大还是降低，响应于所述速率波动的增大或降低来适应性地施加所述负载补偿扭矩，以及当所述速率波动等于或小于预定阈值时，通过使用提供所述负载补偿扭矩的参数，提供用来控制所述马达的电流。
7.根据权利要求6所述的设备，其中所述参数包括所述马达的相电流值或所述马达的相位补偿角至少之一。
8.根据权利要求6所述的设备，其中所述控制器改变所述负载补偿扭矩的幅度或所述负载补偿扭矩的相位，并施加所改变的幅度或相位。
9.根据权利要求6所述的设备，其中如果所述速率波动降低，所述控制器逐步降低所述负载补偿的幅度或所述负载补偿扭矩的相位，并检测响应于所降低的负载补偿扭矩的速率波动。
10.一种用于控制空调的压缩机驱动设备的方法，包括以下步骤：
检测用于所述压缩机中的马达的频率；
检测用于所述压缩机中的所述马达的相电流；
确定与所述频率或所述相电流对应的相位补偿角；以及
使用所确定的相位补偿角来补偿所述马达的负载扭矩。
11.根据权利要求10所述的方法，其中所述相位补偿角为对应于所述频率的相位补偿角和对应于所述相电流的相位补偿角的平均值。
12.根据权利要求10所述的方法，还包括以下步骤：
确定所述马达的转子的速率波动是增大还是降低；
响应于所述速率波动的增大或降低而适应性地施加所述负载补偿扭矩；
当所述速率波动等于或小于预定阈值时，提取提供所述负载补偿扭矩的参数；以及
使用所述参数控制所述马达。
13.根据权利要求12所述的方法，其中所述参数包括所述马达的相电流值或所述马达的相位补偿角至少之一。
14.根据权利要求12所述的方法，其中适应性地施加所述负载补偿扭矩包括改变所述负载补偿扭矩的幅度或相位。
15.根据权利要求14所述的方法，还包括以下步骤：
逐步降低所述负载补偿扭矩的幅度或相位；以及
检测响应于所降低的负载补偿扭矩的速率波动。
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