CN103470483A - 压缩机的控制方法及控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种压缩机的控制方法及控制系统，其中控制方法包括以下步骤：获取压缩机的目标转速和反馈转速，并根据目标转速和反馈转速生成速度误差脉动信号；对速度误差脉动信号进行速度环调节以生成输出负载力矩参考信号；根据绝对速度误差脉动信号生成力矩补偿角度信号，并根据绝对速度误差脉动信号和输出负载力矩参考信号生成力矩补偿幅值信号，以及根据力矩补偿角度信号和力矩补偿幅值信号生成前馈力矩补偿信号；根据输出负载力矩参考信号和前馈力矩补偿信号生成输出力矩；对输出力矩进行电流环调节以生成电机控制信号；根据电机控制信号对压缩机进行控制。该控制方法对输出力矩进行前馈补偿，能有效地抑制压缩机的在低频运转时的振动。

Description

压缩机的控制方法及控制系统

技术领域

本发明涉及变频压缩机技术领域，特别涉及一种压缩机的控制方法以及一种压缩机的控制系统。

背景技术

近年来，随着变频控制技术的快速发展和高效节能概念的推广，变频空调得到迅速地推广应用。其中，变频空调通过改变压缩机供电频率，调节压缩机转速的快慢以达到控制室温的目的，具有室温波动小、电能消耗少、舒适度高等优点。

目前，市面上高能效的变频空调均使用直流变频压缩机，直流变频压缩机内部以永磁同步电机为动力核心。其中，2HP以下的直流变频单缸压缩机是主流产品，然而单缸压缩机具有不均匀负载的特点，在空调矢量控制系统中速度环带宽较低，会导致电磁转矩跟踪不上实际负载转矩，所以在低频时振动较大，因此单缸压缩机在低频运行时需要加入力矩补偿才能稳定运行。但是，现有技术中，普通的正弦力矩补偿需要实时在空调系统中根据振动寻找最佳角度值和最佳幅度值，这需要花费大量时间和精力去调试力矩补偿，而且补偿效果一般；并且在压缩机运行各个频率下只有一个角度和在同一频率下只有一个幅值给定，幅值和角度不能根据负载进行变化。而在实际过程中负载力矩基波角度和负载是实时变化的，这就导致了力矩补偿会出现过补偿或欠补偿状态或者补偿角度差异较大，导致压缩机振动较大，从而使得压缩机失步。

发明内容

本发明的目的旨在至少解决上述的技术缺陷之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种压缩机的控制方法，该控制方法以速度波动作为反馈量，实时监控速度波动，抑制速度波动大小，从而使得力矩补偿效果达到最佳，有效地抑制压缩机的在低频运转时的振动，具有很好的鲁棒性。

本发明的另一个目的在于提出一种压缩机的控制系统。

为达到上述目的，本发明一方面实施例提出的一种压缩机的控制方法，包括以下步骤：获取所述压缩机的目标转速和反馈转速，并根据所述目标转速和所述反馈转速生成速度误差脉动信号；对所述速度误差脉动信号进行速度环调节以生成输出负载力矩参考信号；根据绝对速度误差脉动信号生成力矩补偿角度信号，并根据所述绝对速度误差脉动信号和所述输出负载力矩参考信号生成力矩补偿幅值信号，以及根据所述力矩补偿角度信号和所述力矩补偿幅值信号生成前馈力矩补偿信号，其中，所述绝对速度误差脉动信号根据所述速度误差脉动信号计算得到；根据所述输出负载力矩参考信号和所述前馈力矩补偿信号生成输出力矩；对所述输出力矩进行电流环调节以生成电机控制信号；以及根据所述电机控制信号对所述压缩机进行控制。

根据本发明实施例的压缩机的控制方法，通过目标转速和反馈转速生成速度误差脉动信号以作为反馈量，并根据绝对速度误差脉动信号以及输出负载力矩参考信号获得前馈力矩补偿信号，进行前馈补偿，使得力矩补偿效果达到最佳，从而使压缩机在超低频运行时可以正常运转，很好地抑制了压缩机的管路振动和压缩机振动的幅值，为空调系统稳定运行提供一种新颖的控制方式。并且，该控制方法能够实时跟踪负载力矩角度和负载力矩幅值，具有快速自动调节能力，且与具体压缩机的型号和参数无关，具有很好的移植性和鲁棒性，可以广泛运行到各个空调系统中，应用范围广。

在本发明的一个实施例中，所述前馈力矩补偿信号为基于正弦波的前馈力矩补偿信号。

并且，可以通过以下公式计算所述前馈力矩补偿信号：

T_comp=Msin（ωt+θ₀）

其中，T_comp为所述前馈力矩补偿信号，M为所述力矩补偿幅值信号，ωt为所述压缩机的转子转动角度，θ₀为所述力矩补偿角度信号。

在本发明的一个实施例中，所述根据绝对速度误差脉动信号生成力矩补偿角度信号进一步包括：对预设次机械周期内的绝对速度误差脉动信号进行求和，并对当前求和结果与前一次求和结果进行比较；根据比较结果对力矩补偿初始角度进行调节以获得初步不稳定补偿角度；在延时预设时间后，根据所述比较结果对所述初步不稳定补偿角度进行锁定以获得所述力矩补偿角度信号。

在本发明的一个实施例中，所述根据绝对速度误差脉动信号和输出负载力矩参考信号生成力矩补偿幅值信号进一步包括：对所述输出负载力矩参考信号进行低通滤波处理后并叠加预设阈值以获得所述压缩机中限幅PI调节器的限幅值；对所述绝对速度误差脉动信号进行低通滤波处理后，并通过所述限幅PI调节器进行限幅PI调节处理以获得正弦基波力矩补偿幅值；将所述正弦基波力矩补偿幅值替代力矩补偿初始幅值以获得所述力矩补偿幅值信号。

其中，所述限幅PI调节器的限幅值可以根据所述压缩机的负载进行在线调整。

为达到上述目的，本发明另一方面实施例提出的一种压缩机的控制系统，包括：转速检测模块，用于检测所述压缩机的转速并对所述压缩机的转速进行反馈；电流检测及转换模块，用于检测所述压缩机的三相电流并对所述三相电流进行转换以获得直轴电流和交轴电流；速度误差生成模块，用于根据所述压缩机的反馈转速和所述压缩机的目标转速生成速度误差脉动信号；速度环PID调节模块，用于对所述速度误差脉动信号进行速度环调节以生成输出负载力矩参考信号；力矩前馈补偿生成模块，用于根据所述速度误差脉动信号计算得到绝对速度误差脉动信号，根据所述绝对速度误差脉动信号生成力矩补偿角度信号，并根据所述绝对速度误差脉动信号和所述输出负载力矩参考信号生成力矩补偿幅值信号，以及根据所述力矩补偿角度信号和所述力矩补偿幅值信号生成前馈力矩补偿信号；输出力矩生成模块，用于根据所述输出负载力矩参考信号和所述前馈力矩补偿信号生成输出力矩；电流误差生成模块，用于根据所述输出力矩以及所述直轴电流和交轴电流生成电流误差信号；电流环PID调节模块，用于根据所述电流误差信号生成电流调节信号；控制模块，用于根据所述反馈转速和所述电流调节信号生成电机控制信号以对所述压缩机进行控制。

根据本发明实施例的压缩机的控制系统，速度误差生成模块根据目标转速和反馈转速生成速度误差脉动信号以作为反馈量，力矩前馈补偿生成模块根据绝对速度误差脉动信号以及输出负载力矩参考信号获得前馈力矩补偿信号，进行前馈补偿，能够使得力矩补偿效果达到最佳，从而使压缩机在超低频运行时可以正常运转，很好地抑制了压缩机的管路振动和压缩机振动的幅值，为空调系统稳定运行提供一种新颖的控制方式。并且，该控制系统同时还具有快速自动调节能力，且与具体压缩机的型号和参数无关，具有很好的移植性和鲁棒性，可以广泛运行到各个空调系统中，应用范围广。

在本发明的一个实施例中，所述前馈力矩补偿信号为基于正弦波的前馈力矩补偿信号。

并且，所述力矩前馈补偿生成模块通过以下公式计算所述前馈力矩补偿信号：

T_comp=Msin（ωt+θ₀）

其中，T_comp为所述前馈力矩补偿信号，M为所述力矩补偿幅值信号，ωt为所述压缩机的转子转动角度，θ₀为所述力矩补偿角度信号。

在本发明的一个实施例中，所述力矩前馈补偿生成模块包括：力矩补偿角度计算单元，用于对预设次机械周期内的绝对速度误差脉动信号进行求和，并对当前求和结果与前一次求和结果进行比较，以及根据比较结果对力矩补偿初始角度进行调节以获得初步不稳定补偿角度；力矩补偿角度锁定单元，在延时预设时间后所述力矩补偿角度锁定单元根据所述比较结果对所述初步不稳定补偿角度进行锁定以获得所述力矩补偿角度信号。

在本发明的一个实施例中，所述力矩前馈补偿生成模块还包括：第一低通滤波器，用于对所述绝对速度误差脉动信号进行低通滤波处理；第二低通滤波器，用于对所述输出负载力矩参考信号进行低通滤波处理；叠加器和限幅PI调节器，所述叠加器用于将预设阈值叠加到低通滤波处理后的输出负载力矩参考信号以获得所述限幅PI调节器的限幅值，所述限幅PI调节器对低通滤波处理后的速度误差脉动信号进行限幅PI调节处理以获得正弦基波力矩补偿幅值，并将所述正弦基波力矩补偿幅值替代力矩补偿初始幅值以获得所述力矩补偿幅值信号。

其中，所述限幅PI调节器的限幅值可以根据所述压缩机的负载进行在线调整。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为根据本发明实施例的压缩机的控制方法的流程图；

图2为根据本发明一个实施例的计算力矩补偿角度的控制原理图；

图3为根据本发明一个实施例的锁定力矩补偿角度的控制原理图；

图4为根据本发明一个实施例的计算力矩补偿幅值的控制原理图；

图5为根据本发明实施例的压缩机的控制系统的方框图。

附图标记：

转速检测模块10、电流检测及转换模块20、速度误差生成模块30、速度环PID调节模块40、力矩前馈补偿生成模块50、输出力矩生成模块60、电流误差生成模块70、电流环PID调节模块80和控制模块90，压缩机100，力矩补偿角度计算单元51和力矩补偿角度锁定单元52，第一低通滤波器53、第二低通滤波器54、叠加器55和限幅PI调节器56。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的可应用于性和/或其他材料的使用。另外，以下描述的第一特征在第二特征之“上”的结构可以包括第一和第二特征形成为直接接触的实施例，也可以包括另外的特征形成在第一和第二特征之间的实施例，这样第一和第二特征可能不是直接接触。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

参照下面的描述和附图，将清楚本发明的实施例的这些和其他方面。在这些描述和附图中，具体公开了本发明的实施例中的一些特定实施方式，来表示实施本发明的实施例的原理的一些方式，但是应当理解，本发明的实施例的范围不受此限制。相反，本发明的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。

下面参照附图来描述根据本发明实施例的压缩机的控制方法以及控制系统。

图1为根据本发明实施例的压缩机的控制方法的流程图。如图1所示，该压缩机的控制方法包括以下步骤：

S1，获取压缩机的目标转速和反馈转速，并根据目标转速和反馈转速生成速度误差脉动信号。

S2，对所述速度误差脉动信号进行速度环调节以生成输出负载力矩参考信号。

S3，根据绝对速度误差脉动信号生成力矩补偿角度信号，并根据绝对速度误差脉动信号和输出负载力矩参考信号生成力矩补偿幅值信号，以及根据力矩补偿角度信号和力矩补偿幅值信号生成前馈力矩补偿信号。其中，绝对速度误差脉动信号根据速度误差脉动信号计算得到，即速度误差脉动信号的绝对值。

在本发明的一个实施例中，前馈力矩补偿信号为基于正弦波的前馈力矩补偿信号。并且，可以通过以下公式计算该前馈力矩补偿信号：

T_comp=Msin（ωt+θ₀）

其中，T_comp为前馈力矩补偿信号，M为力矩补偿幅值信号，ωt为压缩机的转子转动角度，θ₀为力矩补偿角度信号。

具体地，在本发明的一个实施例中，根据绝对速度误差脉动信号生成力矩补偿角度信号进一步包括：

S31，对预设次机械周期内的绝对速度误差脉动信号进行求和，并对当前求和结果与前一次求和结果进行比较。

S32，根据比较结果对力矩补偿初始角度进行调节以获得初步不稳定补偿角度。

在本发明的一个示例中，如图2所示，先对计算初步不稳定补偿角度的输入输出量作以下说明：

绝对速度误差脉动信号absolute Speed error等于目标转速减去反馈转速的绝对值，cycle1为每1机械周期触发脉冲，cycle10为每10机械周期触发脉冲，Delay为力矩补偿使能后延时300个机械周期，初步不稳定补偿角度估计准确后使能。TRQenable为力矩补偿使能；anglefixed为角度固定使能；error为N次绝对速度误差脉动信号求和结果与N-1次绝对速度误差脉动信号求和结果比较之差；COMPANGLE为力矩补偿角度。

在本示例中，在对每1次或者每10次绝对速度误差脉动信号求和后（由Delay决定是1次或10次），N次求和结果与N-1求和结果相减，如果error>0，则触发计数器counter，连续2次，则计数器counter清0，锁存器BIT_LATCH中OUT输出1，如果此时还是连续2次error>0，BIT_LATCH中OUT输出0；在力矩补偿使能和anglefixed至0后，计数器counter2一直叠加，其中叠加值IN由BIT_LATCH中OUT判断，当OUT=0时，叠加正角度（5度或1度由Delay控制），当OUT=1时，叠加负角度（-5度或-1度由Delay控制）。压缩机的力矩补偿在角度正确时，周期速度脉动之和最小，随着角度增加或减少呈现斜坡上升趋势，这样如果当前增加角度后每周期绝对速度误差脉动信号之和变大，证明寻找最佳角度方向错误，增加角度改为减少角度，如绝对速度误差脉动信号之和还是变大，减少角度改为增加角度。如此循环，可以得到初步不稳定补偿角度COMPANGLE（θ₀）。

S33，在延时预设时间后，根据比较结果对初步不稳定补偿角度进行锁定以获得力矩补偿角度信号。

如图3所示，对计算力矩补偿角度信号的输入输出量作以下说明：

CYCLE10为每10机械周期触发一次，absolute Speed error为绝对速度误差脉动信号，CYCLE1为每1机械周期触发一次，speedref change为目标速度参考值改变脉冲，Trqchange为每100周期力矩参考的变化值绝对值，error为N次绝对速度误差脉动信号求和结果与N-1次绝对速度误差脉动信号求和结果比较之差，delay为力矩补偿使能后延时300个机械周期，初步不稳定补偿角度估计准确后使能。

在延时一段时间后delay，速度误差已经降到一个比较理想值，分析当N-2次绝对速度误差脉动信号之和<N-1次绝对速度误差脉动信号之和<N次绝对速度误差脉动信号之和时开始计数，最佳补偿角度在其附近来回波动，如此重复20后固定补偿角度，此时补偿角度为最终补偿角度，即为力矩补偿角度信号。

其中，在速度波动时，每一周期检测绝对速度误差脉动信号的峰值，与100r/min比较，大于100转使能计数器counter1，如果10周期内有8次大于100r/min的峰值，则角度不固定；在负载波动时，每100周期力矩参考的变化值绝对值Trqchange大于0.5A时，角度不固定；在速度参考值改变时，角度不固定。

在本发明的一个实施例中，根据绝对速度误差脉动信号和输出负载力矩参考信号生成力矩补偿幅值信号进一步包括：

S31’，对输出负载力矩参考信号进行低通滤波处理后并叠加预设阈值以获得压缩机中限幅PI调节器的限幅值；

S32’，对绝对速度误差脉动信号进行低通滤波处理后，并通过限幅PI调节器进行限幅PI调节处理以获得正弦基波力矩补偿幅值；

S33’，将正弦基波力矩补偿幅值替代力矩补偿初始幅值以获得力矩补偿幅值信号。

具体而言，如图4所示，对计算力矩补偿幅值信号的输入输出量作以下说明：

绝对速度误差脉动信号absolute Speed error等于目标转速减去反馈转速的绝对值，M1为力矩补偿初始幅值，设置较小，一般在0.5A左右；rotoarangle为转子转动角度，COMPANGLE为力矩补偿角度，Trqref为速度环输出负载力矩参考信号；CYCLE100为压缩机转动100转后输出脉冲；Delay为力矩补偿使能后延时300个机械周期，初步不稳定补偿角度估计准确后使能；Tem为最终输出电磁力矩；M为最终输出力矩补偿幅值；THETA为正弦角度值rotarangle+COMPANGLE；Trqchange为每100周期力矩参考的变化值绝对值。

其中，力矩补偿最开始的幅值是M1，通过Delay延时后选中通过绝对速度误差脉动信号absolute Speed error作为反馈量，经过低通滤波器和限幅PI调节器处理后得到正弦基波力矩补偿幅值M2替代初始幅值M1，并且，Trqref通过低通滤波后叠加0.5A的限制幅值后得到限幅PI调节器的限幅值M2，与此同时找到Tem的最小值，若比0小，通过计数器counter逐步减小限幅值M2，将Tem的最小值限制在0附近。同时通过检测每CYCLE100周期脉冲的Trqref峰值，得到每100周期力矩参考的变化情况，如果参考力矩变重了0.5A，则计数器counter清0，幅值限制被放开。如此循环直至负载稳定。

S4，根据输出负载力矩参考信号和前馈力矩补偿信号生成输出力矩。

其中，通过以下公式计算Tem和M2：

0≤T_em=T_rqref+T_comp，M2=T_rqref+0.5-counter

这样，就使力矩补偿可以较好地补偿到位，幅值大小可以随着负载实时在线调整。即言，限幅PI调整器的限幅值M2可以根据压缩机的负载情况进行在线调整。

S5，对输出力矩进行电流环调节以生成电机控制信号。

具体地说，对检测到的压缩机的三相电流进行Clarke坐标转换和Park坐标转换以获得直轴电流id和交轴电流iq，电流环PID调节模块根据直轴电流id和交轴电流iq对输出力矩Tem进行电流调节以生成电流调节信号，空间矢量脉宽调制SVPWM模块根据输入的电流调节信号和反馈转速信号输出三路脉宽调制信号至IPM模块，最后IPM模块输出电机控制信号。

S6，根据电机控制信号对压缩机进行控制。

也就是说，在本发明的一个实施例中，速度环的输出负载力矩参考Trqref时增加一个前馈正弦波力矩补偿信号T_comp=Msin（ωt+θ₀），其中，θ₀角度随着每次机械周期增加5度，先设定一个较小的初始幅值M1，同时对每1次机械周期绝对速度误差脉动信号absolute Speed error求和，将当前求和结果和前一次求和结果进行比较，如果当前每周期绝对速度误差脉动信号之和变大，则θ₀改为每周期减小5度，反之则继续增加5度。如果绝对速度误差脉动信号之和还是变大，将减少5度改为增加5度。如此循环，可以得到初步不稳定补偿角度COMPANGLE（θ₀）。并且，在延时一段时间后的θ₀改为每10周期减小或增加1度，同时绝对速度误差脉动信号之和由1次机械周期改为10次机械误差周期之和。此时压缩机的速度波动快速下降，但是由于角度θ₀是一个不稳定分量，所以压缩机的振动会时大时小，但总体速度脉动会在一个较低的范围。分析当N-2次绝对速度误差脉动信号之和<N-1次绝对速度误差脉动信号之和<N次绝对速度误差脉动信号之和时开始计数，最佳补偿角度在其附近来回波动，如此重复几次后固定补偿角度，此时补偿角度为最终补偿角度，即为力矩补偿角度信号。其中，如果速度波动或者负载波动超过一定范围或者目标速度指令改变时，补偿角度不固定。

以绝对速度误差脉动信号作为反馈量经过低通滤波器和限幅PI调节器处理后得到正弦基波力矩补偿幅值M2以替代初始幅值M1，其中限幅PI调整器的限幅值后续可以根据负载情况进行在线调整。并且，限幅PI调节器中的限幅值为低通滤波后的力矩参考值加固定值例如0.5A，此外如果最终输出力矩Tem的最小值小于0，将输出力矩Tem的最小值限制在0附近，并在负载增加时放开限制。

在本实施例中，通过检测机械周期绝对速度误差脉动信号之和的方法来判定增加角度或减少角度方向，使补偿角度的波动在速度误差较小区间内进行。

因此说，本发明的控制方法是逐步自适应控制，无需知道压缩机的型号和参数，针对任何压缩机都可以使用，步骤简单实用。根据检测到的机械周期绝对误差速度脉动信号之和，通过初步正弦基波补偿时角度自动叠加寻找机械周期绝对误差速度脉动信号最小点，并且通过改变叠加角度大小方式进一步精确控制，最后将补偿角度固定在最佳值，同时补偿幅值也实时通过负载在线调整，最终达到最佳基波力矩控制。

根据本发明实施例的压缩机的控制方法，通过目标转速和反馈转速生成速度误差脉动信号以作为反馈量，并根据绝对速度误差脉动信号以及输出负载力矩参考信号获得前馈力矩补偿信号，进行前馈补偿，使得力矩补偿效果达到最佳，从而使压缩机在超低频运行时可以正常运转，很好地抑制了压缩机的管路振动和压缩机振动的幅值，为空调系统稳定运行提供一种新颖的控制方式。并且，该控制方法能够实时跟踪负载力矩角度和负载力矩幅值，具有快速自动调节能力，且与具体压缩机的型号和参数无关，具有很好的移植性和鲁棒性，可以广泛运行到各个空调系统中，应用范围广。

图5为根据本发明实施例的压缩机的控制系统的方框图。如图5所示，该压缩机的控制系统包括转速检测模块10、电流检测及转换模块20、速度误差生成模块30、速度环PID调节模块40、力矩前馈补偿生成模块50、输出力矩生成模块60、电流误差生成模块70、电流环PID调节模块80和控制模块90。

其中，转速检测模块10用于检测压缩机100的转速并对压缩机100的转速进行反馈。电流检测及转换模块20用于检测压缩机100的三相电流并对三相电流进行Clarke坐标转换和Park坐标转换以获得直轴电流id和交轴电流iq。速度误差生成模块30用于根据转速检测模块10反馈回来的压缩机的反馈转速speed feedback和压缩机的目标转速speedref生成速度误差脉动信号。速度环PID调节模块40用于对速度误差脉动信号进行速度环调节以生成输出负载力矩参考信号Trqref；力矩前馈补偿生成模块50用于根据速度误差脉动信号计算得到绝对速度误差脉动信号，根据绝对速度误差脉动信号生成力矩补偿角度信号，并根据绝对速度误差脉动信号和输出负载力矩参考信号Trqref生成力矩补偿幅值信号，以及根据力矩补偿角度信号和力矩补偿幅值信号生成前馈力矩补偿信号Tcomp。输出力矩生成模块60用于根据输出负载力矩参考信号Trqref和前馈力矩补偿信号Tcomp生成输出力矩Tem，电流误差生成模块70用于根据输出力矩Tem以及直轴电流id和交轴电流iq生成电流误差信号，电流环PID调节模块80用于根据电流误差信号生成电流调节信号。控制模块90用于根据反馈转速和电流调节信号生成电机控制信号以对压缩机100进行控制，其中，空间矢量脉宽调制SVPWM模块根据输入的电流调节信号和反馈转速信号输出三路脉宽调制信号至IPM模块，最后IPM模块输出电机控制信号。

在本发明的一个实施例中，前馈力矩补偿信号Tcomp为基于正弦波的前馈力矩补偿信号。

并且，力矩前馈补偿生成模块50通过以下公式计算前馈力矩补偿信号：

T_comp=Msin（ωt+θ₀）

其中，T_comp为前馈力矩补偿信号，M为力矩补偿幅值信号，ωt为压缩机的转子转动角度，θ₀为力矩补偿角度信号。

进一步地，在本发明的一个实施例中，如图5所示，力矩前馈补偿生成模块50包括力矩补偿角度计算单元51和力矩补偿角度锁定单元52，力矩补偿角度计算单元51用于对预设次机械周期内的绝对速度误差脉动信号进行求和，并对当前求和结果与前一次求和结果进行比较，以及根据比较结果对力矩补偿初始角度进行调节以获得初步不稳定补偿角度；在延时预设时间后力矩补偿角度锁定单元52根据比较结果对初步不稳定补偿角度进行锁定以获得力矩补偿角度信号。

并且，如图4所示，力矩前馈补偿生成模块50还包括第一低通滤波器53、第二低通滤波器54、叠加器55和限幅PI调节器56。第一低通滤波器53用于对绝对速度误差脉动信号进行低通滤波处理；第二低通滤波器54用于对输出负载力矩参考信号进行低通滤波处理；叠加器55用于将预设阈值叠加到低通滤波处理后的输出负载力矩参考信号以获得限幅PI调节器56的限幅值，限幅PI调节器56对低通滤波处理后的速度误差脉动信号进行限幅PI调节处理以获得正弦基波力矩补偿幅值，并将正弦基波力矩补偿幅值替代力矩补偿初始幅值以获得力矩补偿幅值信号。

其中，限幅PI调节器56的限幅值可以根据所述压缩机的负载进行在线调整。

在本发明的实施例中，在框图中使用的各个模块，可以通过使用伪代码描述各个模块功能如下：

Lim模块：限制输出幅值。

IF(input<=LIMIT_M)then OUTPUT=LIMIT_M

IF(input=>LIMIT_P)then OUTPUT=LIMIT_P

counter模块：每次使能Enable，输出叠加IN值一次。

IF(RESET==1)OUT=0

ELSE IF(ENABLE==1)OUT（n）=OUT(n-1)+IN

Peak_detect模块：每次使能Reset，输出IN的峰值。

IF(RESET==1){OUT=max max=rval}

ELSE IF(IN>=max)max=IN

BIT_LATCH模块：SET上升沿触发,OUT=1；RESET上升沿触发，OUT=0。

IF(positive edge(0to1)transition on RESET)then OUT=0

ELSE IF(positive edge(0to1)transition on SET)then OUT=1

ELSE no change on OUT

本发明的控制系统是针对压缩机在低频运转时压缩机运转振动较大且容易失步等问题从而在矢量控制系统中加入自动力矩补偿前馈控制，力矩补偿为前馈控制，是基于正弦波基波补偿方式实现，其中通过绝对速度误差脉动信号之和求出自动力矩补偿的补偿角度，通过输出负载力矩参考信号自动控制压缩机的正弦值幅值，从而使压缩机在超低频运行时可以正常运转。

根据本发明实施例的压缩机的控制系统，速度误差生成模块根据目标转速和反馈转速生成速度误差脉动信号以作为反馈量，力矩前馈补偿生成模块根据绝对速度误差脉动信号以及输出负载力矩参考信号获得前馈力矩补偿信号，进行前馈补偿，能够使得力矩补偿效果达到最佳，从而使压缩机在超低频运行时可以正常运转，很好地抑制了压缩机的管路振动和压缩机振动的幅值，为空调系统稳定运行提供一种新颖的控制方式。并且，该控制系统同时还具有快速自动调节能力，且与具体压缩机的型号和参数无关，具有很好的移植性和鲁棒性，可以广泛运行到各个空调系统中，应用范围广。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备（如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统）使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例（非穷尽性列表）包括以下：具有一个或多个布线的电连接部（电子装置），便携式计算机盘盒（磁装置），随机存取存储器（RAM），只读存储器（ROM），可擦除可编辑只读存储器（EPROM或闪速存储器），光纤装置，以及便携式光盘只读存储器（CDROM）。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列（PGA），现场可编程门阵列（FPGA）等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同限定。

Claims (12)

1.一种压缩机的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取所述压缩机的目标转速和反馈转速，并根据所述目标转速和所述反馈转速生成速度误差脉动信号；

对所述速度误差脉动信号进行速度环调节以生成输出负载力矩参考信号；

根据绝对速度误差脉动信号生成力矩补偿角度信号，并根据所述绝对速度误差脉动信号和所述输出负载力矩参考信号生成力矩补偿幅值信号，以及根据所述力矩补偿角度信号和所述力矩补偿幅值信号生成前馈力矩补偿信号，其中，所述绝对速度误差脉动信号根据所述速度误差脉动信号计算得到；

根据所述输出负载力矩参考信号和所述前馈力矩补偿信号生成输出力矩；

对所述输出力矩进行电流环调节以生成电机控制信号；以及

根据所述电机控制信号对所述压缩机进行控制。

2.如权利要求1所述的压缩机的控制方法，其特征在于，所述前馈力矩补偿信号为基于正弦波的前馈力矩补偿信号。

3.如权利要求2所述的压缩机的控制方法，其特征在于，通过以下公式计算所述前馈力矩补偿信号：

T_comp=Msin（ωt+θ₀）

其中，T_comp为所述前馈力矩补偿信号，M为所述力矩补偿幅值信号，ωt为所述压缩机的转子转动角度，θ₀为所述力矩补偿角度信号。

4.如权利要求1-3中任一项所述的压缩机的控制方法，其特征在于，所述根据绝对速度误差脉动信号生成力矩补偿角度信号进一步包括：

对预设次机械周期内的绝对速度误差脉动信号进行求和，并对当前求和结果与前一次求和结果进行比较；

根据比较结果对力矩补偿初始角度进行调节以获得初步不稳定补偿角度；

在延时预设时间后，根据所述比较结果对所述初步不稳定补偿角度进行锁定以获得所述力矩补偿角度信号。

5.如权利要求1-3中任一项所述的压缩机的控制方法，其特征在于，所述根据绝对速度误差脉动信号和输出负载力矩参考信号生成力矩补偿幅值信号进一步包括：

对所述输出负载力矩参考信号进行低通滤波处理后并叠加预设阈值以获得所述压缩机中限幅PI调节器的限幅值；

对所述绝对速度误差脉动信号进行低通滤波处理后，并通过所述限幅PI调节器进行限幅PI调节处理以获得正弦基波力矩补偿幅值；

将所述正弦基波力矩补偿幅值替代力矩补偿初始幅值以获得所述力矩补偿幅值信号。

6.如权利要求5所述的压缩机的控制方法，其特征在于，所述限幅PI调节器的限幅值根据所述压缩机的负载进行在线调整。

7.一种压缩机的控制系统，其特征在于，包括：

转速检测模块，用于检测所述压缩机的转速并对所述压缩机的转速进行反馈；

电流检测及转换模块，用于检测所述压缩机的三相电流并对所述三相电流进行转换以获得直轴电流和交轴电流；

速度误差生成模块，用于根据所述压缩机的反馈转速和所述压缩机的目标转速生成速度误差脉动信号；

速度环PID调节模块，用于对所述速度误差脉动信号进行速度环调节以生成输出负载力矩参考信号；

力矩前馈补偿生成模块，用于根据所述速度误差脉动信号计算得到绝对速度误差脉动信号，根据所述绝对速度误差脉动信号生成力矩补偿角度信号，并根据所述绝对速度误差脉动信号和所述输出负载力矩参考信号生成力矩补偿幅值信号，以及根据所述力矩补偿角度信号和所述力矩补偿幅值信号生成前馈力矩补偿信号；

输出力矩生成模块，用于根据所述输出负载力矩参考信号和所述前馈力矩补偿信号生成输出力矩；

电流误差生成模块，用于根据所述输出力矩以及所述直轴电流和交轴电流生成电流误差信号；

电流环PID调节模块，用于根据所述电流误差信号生成电流调节信号；

控制模块，用于根据所述反馈转速和所述电流调节信号生成电机控制信号以对所述压缩机进行控制。

8.如权利要求7所述的压缩机的控制系统，其特征在于，所述前馈力矩补偿信号为基于正弦波的前馈力矩补偿信号。

9.如权利要求8所述的压缩机的控制系统，其特征在于，所述力矩前馈补偿生成模块通过以下公式计算所述前馈力矩补偿信号：

T_comp=Msin（ωt+θ₀）

其中，T_comp为所述前馈力矩补偿信号，M为所述力矩补偿幅值信号，ωt为所述压缩机的转子转动角度，θ₀为所述力矩补偿角度信号。

10.如权利要求7-9中任一项所述的压缩机的控制系统，其特征在于，所述力矩前馈补偿生成模块包括：

力矩补偿角度计算单元，用于对预设次机械周期内的绝对速度误差脉动信号进行求和，并对当前求和结果与前一次求和结果进行比较，以及根据比较结果对力矩补偿初始角度进行调节以获得初步不稳定补偿角度；

力矩补偿角度锁定单元，在延时预设时间后所述力矩补偿角度锁定单元根据所述比较结果对所述初步不稳定补偿角度进行锁定以获得所述力矩补偿角度信号。

11.如权利要求7-9中任一项所述的压缩机的控制系统，其特征在于，所述力矩前馈补偿生成模块还包括：

第一低通滤波器，用于对所述绝对速度误差脉动信号进行低通滤波处理；

第二低通滤波器，用于对所述输出负载力矩参考信号进行低通滤波处理；

叠加器和限幅PI调节器，所述叠加器用于将预设阈值叠加到低通滤波处理后的输出负载力矩参考信号以获得所述限幅PI调节器的限幅值，所述限幅PI调节器对低通滤波处理后的速度误差脉动信号进行限幅PI调节处理以获得正弦基波力矩补偿幅值，并将所述正弦基波力矩补偿幅值替代力矩补偿初始幅值以获得所述力矩补偿幅值信号。

12.如权利要求11所述的压缩机的控制系统，其特征在于，所述限幅PI调节器的限幅值根据所述压缩机的负载进行在线调整。

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