CN103953546B - 压缩机的控制装置及具有其的压缩机控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种压缩机的控制装置及具有其的压缩机控制系统，其中控制装置包括：电流电压采集模块，用于采集压缩机的三相电流和直流母线电压；转子位置检测模块，用于获取压缩机的转子位置估计值和转速估计值；电流变换模块，用于对三相电流进行变换以生成d轴电流和q轴电流；转速控制模块，用于生成d轴电流指令和q轴电流指令；电流控制模块，用于生成d轴电压初始指令和q轴电压初始指令；电压补偿模块，用于生成d轴补偿电压和q轴补偿电压；矢量控制模块，用于生成d轴电压指令和q轴电压指令，以及根据d轴电压指令和q轴电压指令对压缩机进行矢量控制。本发明的压缩机的控制装置通过抑制d/q轴电流的波动，提高压缩机驱动的效率。

Description

压缩机的控制装置及具有其的压缩机控制系统

技术领域

本发明涉及压缩机控制技术领域，特别涉及一种压缩机的控制装置以及一种具有该控制装置的压缩机控制系统。

背景技术

随着社会对节能减排重视程度的日益提高，变频空调的效率提升受到越来越多的关注。由于压缩机的消耗功率占变频空调总功率的绝大部分，因此，对压缩机的控制在变频空调的效率提升方面起到关键的作用。

目前，各空调厂家一般都是对变频空调中压缩机控制装置进行优化设计，以达到变频空调节能的效果。例如在相关技术中，通过采用最大扭矩电流比的控制方式，压缩机控制装置能令压缩机的铜耗在稳态意义下达到最小；或者，通过采用过调制方式，压缩机控制装置能输出幅值更大的交流电压，从而减小弱磁的深度，以实现压缩机运行效率的提高；还通过采用两相调制方式，可减小压缩机控制系统中功率器件的开关次数，有效降低压缩机控制装置自身损耗，从而提升压缩机的运行效率。

然而，相关技术中对压缩机控制装置优化设计虽然都能对空调效率的提升起到一定的作用，但效果并不十分明显，因此，需要进行改进。

发明内容

本申请是基于发明人对以下问题和事实的认识发现作出的：

相关技术中对压缩机控制装置优化设计都未对压缩机负载的波动特性进行分析与综合，未能消除因压缩机相电流波动造成的额外功率损耗。

由于制造成本与效率方面的优势，在目前空调行业中，家用变频空调主要使用单转子压缩机，并且由于单转子压缩机存在压缩与排气的循环运行过程，其负载随转子角度发生周期性变化。

进一步地，由于压缩机转速波动一方面会引起反电势波动，进而通过电压与电流之间关系产生频率与转速一致的电流波动；另一方面由于转速与d/q轴电流存在一定的耦合关系，因此压缩机转速波动可通过耦合项产生频率与转速一致的电流波动，从而可知，单转子压缩机在运行过程中存在d/q轴电流的波动，且波动的频率与压缩机运行频率一致。

这种d/q轴电流的波动，一方面会加大压缩机自身的铜耗，另一方面会增大压缩机的无功功率，从而加大了流过压缩机控制系统中功率器件的电流，造成压缩机控制装置效率降低。

本发明的目的旨在至少解决上述的技术缺陷。

为此，针对d/q轴电流波动引起压缩机额外功率损耗的问题，本发明的一个目的在于提出一种压缩机的控制装置，通过抑制d/q轴电流的波动，提高压缩机驱动的效率。

本发明的另一个目的在于提出一种压缩机控制系统。

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装置，包括：电流电压采集模块，所述电流电压采集模块用于采集所述压缩机的三相电流和直流母线电压；转子位置检测模块，所述转子位置检测模块用于根据所述压缩机的d轴电流、q轴电流以及所述压缩机的d轴电压指令、q轴电压指令获取所述压缩机的转子位置估计值和转速估计值；电流变换模块，所述电流变换模块用于根据所述转子位置估计值对所述三相电流进行变换以生成所述d轴电流和q轴电流；转速控制模块，所述转速控制模块用于根据所述压缩机的给定转速指令和所述转速估计值生成d轴电流指令和q轴电流指令；电流控制模块，所述电流控制模块用于根据所述d轴电流和所述d轴电流指令生成d轴电压初始指令，并根据所述q轴电流和所述q轴电流指令生成q轴电压初始指令；电压补偿模块，所述电压补偿模块根据所述转子位置估计值、所述d轴电流和q轴电流生成d轴补偿电压和q轴补偿电压；以及矢量控制模块，所述矢量控制模块用于根据所述d轴电压初始指令和所述d轴补偿电压生成所述d轴电压指令，并根据所述q轴电压初始指令和所述q轴补偿电压生成所述q轴电压指令，以及根据所述d轴电压指令和q轴电压指令对所述压缩机进行矢量控制。

根据本发明实施例的压缩机的控制装置，通过将d轴补偿电压和q轴补偿电压分别叠加到对应的d轴电压初始指令和q轴电压初始指令后以对压缩机进行矢量控制，从而可抑制d轴电流波动和q轴电流波动，能够减少压缩机自身的铜耗，减小压缩机的无功功率，提高了压缩机的驱动效率。

根据本发明的一个实施例，所述电压补偿模块进一步包括：d/q轴电流基波成分检测子模块，所述d/q轴电流基波成分检测子模块用于根据所述转子位置估计值和所述d轴电流生成d轴电流的余弦分量和正弦分量，并根据所述转子位置估计值和所述q轴电流生成q轴电流的余弦分量和正弦分量；d/q轴电压补偿子模块，所述d/q轴电压补偿子模块用于根据所述转子位置估计值、所述d轴电流的余弦分量和正弦分量生成所述d轴补偿电压，并根据所述转子位置估计值、所述q轴电流的余弦分量和正弦分量生成所述q轴补偿电压。

根据本发明的一个实施例，所述d/q轴电流基波成分检测子模块具体包括：角度转换单元，所述角度转换单元用于将所述转子位置估计值对应的转子角度电气角转换为转子角度机械角；余弦计算单元，所述余弦计算单元用于对所述转子角度机械角进行余弦计算以获得余弦值；正弦计算单元，所述正弦计算单元用于对所述转子角度机械角进行正弦计算以获得正弦值；第一乘法器，所述第一乘法器用于将所述d轴电流或q轴电流与所述余弦值进行相乘；第一低通滤波器，所述第一低通滤波器用于对与所述余弦值相乘后的所述d轴电流进行低通滤波处理以获得所述d轴电流的余弦分量，并对与所述余弦值相乘后的所述q轴电流进行低通滤波处理以获得所述q轴电流的余弦分量；第二乘法器，所述第二乘法器用于将所述d轴电流或q轴电流与所述正弦值进行相乘；第二低通滤波器，所述第二低通滤波器用于对与所述正弦值相乘后的所述d轴电流进行低通滤波处理以获得所述d轴电流的正弦分量，并对与所述正弦值相乘后的所述q轴电流进行低通滤波处理以获得所述q轴电流的正弦分量。

根据本发明的一个实施例，所述d/q轴电压补偿子模块具体包括：第一PI控制器，所述第一PI控制器用于分别对所述d轴电流的余弦分量和所述q轴电流的余弦分量进行PI控制；第三乘法器，所述第三乘法器用于将进行PI控制后的d轴电流的余弦分量与所述余弦值相乘以输出第一值，并将进行PI控制后的q轴电流的余弦分量与所述余弦值相乘以输出第二值；第二PI控制器，所述第二PI控制器用于分别对所述d轴电流的正弦分量和所述q轴电流的正弦分量进行PI控制；第四乘法器，所述第四乘法器用于将进行PI控制后的d轴电流的正弦分量与所述正弦值相乘以输出第三值，并将进行PI控制后的q轴电流的正弦分量与所述正弦值相乘以输出第四值；叠加单元，所述叠加单元用于对所述第一值和所述第三值进行叠加以输出所述d轴补偿电压，并对所述第二值和所述第四值进行叠加以输出所述q轴补偿电压。

根据本发明的一个实施例，所述角度转换单元通过以下公式获得所述转子角度机械角：

${\mathrm{\&theta;}}_m=\left\{\begin{array}{cc}\frac{{\mathrm{\&theta;}}_e}{P}& 0\&le;{\mathrm{\&theta;}}_m<\frac{2\mathrm{\&pi;}}{P}\\ & ......\\ \frac{{\mathrm{\&theta;}}_e}{P}+\frac{2\mathrm{k\&pi;}}{P}& \frac{2\mathrm{k\&pi;}}{P}\&le;{\mathrm{\&theta;}}_m<\frac{2(k+1)\mathrm{\&pi;}}{P}\\ & ......\\ \frac{{\mathrm{\&theta;}}_e}{P}+\frac{2(P-1)\mathrm{\&pi;}}{P}& \frac{2(P-1)\mathrm{\&pi;}}{P}\&le;{\mathrm{\&theta;}}_m<2\mathrm{\&pi;}\end{array}\right.$

其中，θ_e为所述转子角度电气角，θ_m为所述转子角度机械角，P为所述压缩机的极对数，k为小于P-1的自然数。

根据本发明的一个实施例，所述矢量控制模块进一步包括：电压指令生成子模块，所述电压指令生成子模块用于根据所述d轴电压初始指令和所述d轴补偿电压生成所述d轴电压指令，并根据所述q轴电压初始指令和所述q轴补偿电压生成所述q轴电压指令；电压变换子模块，所述电压变换子模块用于根据所述转子位置估计值对所述d轴电压指令和q轴电压指令进行变换以生成三相电压指令；PWM控制信号生成子模块，所述PWM控制信号生成子模块根据所述三相电压指令和所述直流母线电压生成PWM控制信号以对所述压缩机进行矢量控制。

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控制系统，包括：压缩机；以及上述的压缩机的控制装置。

根据本发明实施例的压缩机控制系统，能够在线检测d轴电流的波动特性成分和q轴电流的波动特性成分，并据此来计算d轴补偿电压和q轴补偿电压，然后通过将d轴补偿电压和q轴补偿电压分别叠加到对应的d轴电压初始指令和q轴电压初始指令后以对压缩机进行矢量控制，从而可抑制d轴电流波动和q轴电流波动，能够减少压缩机自身的铜耗，减小压缩机的无功功率，提高了压缩机的驱动效率。

根据本发明的一个实施例，所述压缩机可以为单转子压缩机。

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装置的方框示意图；

图2为根据本发明一个实施例的d/q轴电流基波成分检测子模块的方框示意图；

图3为根据本发明一个实施例的d/q轴电压补偿子模块的方框示意图；

图4A为根据本发明一个实施例的将d/q轴补偿电压设为零时d/q轴电流、u相电流的曲线示意图；

图4B为根据本发明一个实施例的将d/q轴补偿电压不设为零时d/q轴电流、u相电流的曲线示意图；以及

图5为根据本发明实施例的压缩机控制系统的方框示意图。

附图标记：

压缩机10；

压缩机的控制装置20：电流电压采集模块1、转子位置检测模块2、电流变换模块3、转速控制模块4、电流控制模块5、电压补偿模块6和矢量控制模块7；

电压补偿模块6：d/q轴电流基波成分检测子模块61和d/q轴电压补偿子模块62；

d/q轴电流基波成分检测子模块61：角度转换单元611、余弦计算单元612、正弦计算单元613、第一乘法器614、第一低通滤波器615、第二乘法器616和第二低通滤波器617；

d/q轴电压补偿子模块62：第一PI控制器621、第三乘法器622、第二PI控制器623、第四乘法器624和叠加单元625；

矢量控制模块7：PWM控制信号生成子模块71、电压指令生成子模块72和电压变换子模块73；

功率开关器件模块30；

驱动电路40。

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。

下面参照附图来描述根据本发明实施例提出的压缩机的控制装置以及具有该控制装置的压缩机控制系统。

图1为根据本发明实施例的压缩机的控制装置的方框示意图。如图1所示，该压缩机的控制装置包括电流电压采集模块1、转子位置检测模块2、电流变换模块3、转速控制模块4、电流控制模块5、电压补偿模块6和矢量控制模块7。

其中，电流电压采集模块1用于采集压缩机的三相电流和直流母线电压，即言，电流电压采集模块1对压缩机的相电流传感器与直流母线电压传感器输出的模拟量进行采样，然后进行增益变换处理，将其转化为数字量进行输出，例如输出uvw三相电流至电流变换模块3和输出直流母线电压U1至矢量控制模块7中的PWM（PulseWidthModulation，脉宽调制）控制信号生成子模块71。

转子位置检测模块2例如压缩机转子位置/速度检测模块用于根据所述压缩机的d轴电流、q轴电流以及所述压缩机的d轴电压指令、q轴电压指令获取所述压缩机的转子位置估计值和转速估计值，也就是说，压缩机转子位置/速度检测模块可根据d/q轴电流与d/q轴电压指令，利用扩展反电势法或磁通观测等方法获取压缩机的转子位置估计值与压缩机的转速估计值。

电流变换模块3例如uvw三相电流到d/q轴电流变换模块用于根据所述转子位置估计值对uvw三相电流进行变换以生成所述d轴电流和q轴电流，其中，uvw三相电流到d/q轴电流变换模块可包括Park坐标变换和Clark坐标变换，uvw三相电流到d/q轴电流变换模块根据转子位置估计值对uvw三相电流进行矢量变换，得到d/q轴电流。

转速控制模块4用于根据所述压缩机的给定转速指令和所述转速估计值生成d轴电流指令和q轴电流指令，即言，转速控制模块4可根据压缩机的给定转速指令与转速估计值，利用PI（ProportionalIntegral，比例积分）控制或滑模控制等方法获取d/q轴电流指令。

电流控制模块5用于根据d轴电流和d轴电流指令生成d轴电压初始指令，并根据q轴电流和q轴电流指令生成q轴电压初始指令，即言，电流控制模块5根据d/q轴电流指令与相应的d/q轴电流，利用PI控制或模型预测控制等方法获取d/q轴电压初始指令。

电压补偿模块6根据所述转子位置估计值、所述d轴电流和q轴电流生成d轴补偿电压和q轴补偿电压，矢量控制模块7用于根据所述d轴电压初始指令和所述d轴补偿电压生成所述d轴电压指令，并根据所述q轴电压初始指令和所述q轴补偿电压生成所述q轴电压指令，以及根据所述d轴电压指令和q轴电压指令对所述压缩机进行矢量控制。

根据本发明的一个实施例，如图1所示，电压补偿模块6进一步包括：d/q轴电流基波成分检测子模块61和d/q轴电压补偿子模块62。

其中，d/q轴电流基波成分检测子模块61用于根据所述转子位置估计值和所述d轴电流生成d轴电流的余弦分量和正弦分量，并根据所述转子位置估计值和所述q轴电流生成q轴电流的余弦分量和正弦分量。d/q轴电压补偿子模块62用于根据所述转子位置估计值、所述d轴电流的余弦分量和正弦分量生成所述d轴补偿电压，并根据所述转子位置估计值、所述q轴电流的余弦分量和正弦分量生成所述q轴补偿电压，即d/q轴电压补偿子模块62根据d/q轴电流的余弦分量与正弦分量分别进行PI控制，输出d/q轴电压补偿量，并且该电压补偿量可叠加到电流控制模块输出d/q轴电压初始指令上，得到d/q轴电压最终指令。

因此说，在本发明的实施例中，电压补偿模块6可以在线检测d/q轴电流的波动特性成分，并据此计算出能抑制d/q轴电流波动的d/q轴补偿电压，矢量控制模块7将d/q轴补偿电压加入到电流控制模块4输出的d/q轴电压初始指令中，以抑制d/q轴电流波动，从而达到提高压缩机驱动效率的目的。

如图1所示，矢量控制模块7进一步包括：PWM控制信号生成子模块71、电压指令生成子模块72和电压变换子模块73。

其中，电压指令生成子模块72用于根据所述d轴电压初始指令和所述d轴补偿电压生成所述d轴电压指令，并根据所述q轴电压初始指令和所述q轴补偿电压生成所述q轴电压指令。电压变换子模块73例如d/q轴电压到UVW三相电压变换模块用于根据所述转子位置估计值对所述d轴电压指令和q轴电压指令进行变换以生成UVW三相电压指令。PWM控制信号生成子模块71根据UVW三相电压指令和直流母线电压生成PWM控制信号以对压缩机进行矢量控制，即PWM控制信号生成子模块71根据UVW三相电压指令与直流母线电压值，可计算出UVW三相占空比，并向压缩机控制系统中的驱动电路输出PWM控制信号，以实现对压缩机进行矢量控制。

具体地，根据本发明的一个实施例，如图2所示，d/q轴电流基波成分检测子模块61包括：角度转换单元611、余弦计算单元612、正弦计算单元613、第一乘法器614、第一低通滤波器615、第二乘法器616和第二低通滤波器617。

其中，角度转换单元611用于将转子位置估计值对应的转子角度电气角θ_e转换为转子角度机械角θ_m；余弦计算单元612用于对转子角度机械角θ_m进行余弦计算以获得余弦值；正弦计算单元613用于对转子角度机械角θ_m进行正弦计算以获得正弦值；第一乘法器614用于将所述d轴电流或q轴电流与所述余弦值进行相乘；第一低通滤波器615用于对与所述余弦值相乘后的所述d轴电流进行低通滤波处理以获得所述d轴电流的余弦分量，并对与所述余弦值相乘后的所述q轴电流进行低通滤波处理以获得所述q轴电流的余弦分量；第二乘法器616用于将所述d轴电流或q轴电流与所述正弦值进行相乘；第二低通滤波器617用于对与所述正弦值相乘后的所述d轴电流进行低通滤波处理以获得所述d轴电流的正弦分量，并对与所述正弦值相乘后的所述q轴电流进行低通滤波处理以获得所述q轴电流的正弦分量。

并且，角度转换单元611通过以下公式获得所述转子角度机械角：

${\mathrm{\&theta;}}_m=\left\{\begin{array}{cc}\frac{{\mathrm{\&theta;}}_e}{P}& 0\&le;{\mathrm{\&theta;}}_m<\frac{2\mathrm{\&pi;}}{P}\\ & ......\\ \frac{{\mathrm{\&theta;}}_e}{P}+\frac{2\mathrm{k\&pi;}}{P}& \frac{2\mathrm{k\&pi;}}{P}\&le;{\mathrm{\&theta;}}_m<\frac{2(k+1)\mathrm{\&pi;}}{P}\\ & ......\\ \frac{{\mathrm{\&theta;}}_e}{P}+\frac{2(P-1)\mathrm{\&pi;}}{P}& \frac{2(P-1)\mathrm{\&pi;}}{P}\&le;{\mathrm{\&theta;}}_m<2\mathrm{\&pi;}\end{array}\right.---\left(1\right)$

其中，θ_e为转子角度电气角，θ_m为转子角度机械角，P为压缩机的极对数，k为小于P-1的自然数。

在本发明的实施例中，转子位置估计值需要根据公式（1）进行由电气角到机械角的变换。由图2可知，获取压缩机的转子角度机械角θ_m后，可通过余弦计算单元612和正弦计算单元613分别计算出对应的余弦值与正弦值，并与d/q轴电流相乘，然后再通过低通滤波器进行低通滤波便可获取d/q轴电流的余弦分量与正弦分量。其中，低通滤波器的带宽可选为压缩机最低运行频率的1/10，以保证对余弦分量与正弦分量的准确提取，例如若压缩机最低运行频率为10Hz，则低通滤波器的带宽应设为1Hz以下。

根据本发明的一个实施例，如图3所示，d/q轴电压补偿子模块62具体包括：第一PI控制器621、第三乘法器622、第二PI控制器623、第四乘法器624和叠加单元625。

其中，第一PI控制器621用于分别对所述d轴电流的余弦分量和所述q轴电流的余弦分量进行PI控制；第三乘法器622用于将进行PI控制后的d轴电流的余弦分量与所述余弦值相乘以输出第一值，并将进行PI控制后的q轴电流的余弦分量与所述余弦值相乘以输出第二值；第二PI控制器623用于分别对所述d轴电流的正弦分量和所述q轴电流的正弦分量进行PI控制；第四乘法器624用于将进行PI控制后的d轴电流的正弦分量与所述正弦值相乘以输出第三值，并将进行PI控制后的q轴电流的正弦分量与所述正弦值相乘以输出第四值；叠加单元625用于对所述第一值和所述第三值进行叠加以输出所述d轴补偿电压，并对所述第二值和所述第四值进行叠加以输出所述q轴补偿电压。

由此可知，d/q轴电流的余弦分量与正弦分量分别作为两个PI控制器的输入量，而两个PI控制器的输出量分别与转子角度机械角θ_m的余弦值和正弦值相乘，再把两个乘积相加，便可得到d/q轴的补偿电压。

在本发明的实施例中，压缩机可以为单转子压缩机。其中，为了验证本发明实施例的单转子压缩机的控制装置对电流波动的抑制效果，首先把控制装置的电流波动抑制功能关闭，即把d/q轴补偿电压设为零，电流波形如图4A所示；然后再把控制装置的电流波动抑制功能开启，电流波形如图4B所示。由图4A和图4B对比可知，当本发明实施例的单转子压缩机的控制装置对电流波动进行抑制的d/q轴电压补偿功能开启后，压缩机d/q轴的电流波动得以明显抑制。

通过采用本发明实施例提出的单转子压缩机的控制装置，压缩机相电流幅值下降2A，整机消耗功率下降约10W。

因此，根据本发明实施例的压缩机的控制装置，通过将d轴补偿电压和q轴补偿电压分别叠加到对应的d轴电压初始指令和q轴电压初始指令后以对压缩机进行矢量控制，从而可抑制d轴电流波动和q轴电流波动，能够减少压缩机自身的铜耗，减小压缩机的无功功率，提高了压缩机的驱动效率。

图5为根据本发明实施例的压缩机控制系统的方框示意图。如图5所示，该压缩机控制系统包括压缩机10和上述的压缩机的控制装置20。

并且，如图5所示，该压缩机控制系统还包括功率开关器件模块30以及驱动电路40等部分，压缩机的控制装置20由微控制器201以及直流母线电压采样部分和相电流检测部分组成，微控制器201由转子位置检测模块2、电流变换模块3、转速控制模块4、电流控制模块5、电压补偿模块6和矢量控制模块7组成。

其中，压缩机10为被控对象，电流电压采集模块1用于检测压缩机10的三相电流与直流母线电压；微控制器201根据直流母线电压与PWM控制信号的占空比估计出压缩机的三相电压，然后根据三相电压估计值与三相电流检测值，估算出压缩机中永磁同步电机的转子位置与转速，并据此进行矢量控制，向驱动电路40输出PWM控制信号；功率开关器件模块30根据驱动电路输出的PWM驱动信号进行开关动作，实现对压缩机10的电压输出。

根据本发明的一个实施例，压缩机10可以为单转子压缩机。

根据本发明实施例的压缩机控制系统，能够在线检测d轴电流的波动特性成分和q轴电流的波动特性成分，并据此来计算d轴补偿电压和q轴补偿电压，然后通过将d轴补偿电压和q轴补偿电压分别叠加到对应的d轴电压初始指令和q轴电压初始指令后以对压缩机进行矢量控制，从而可抑制d轴电流波动和q轴电流波动，能够减少压缩机自身的铜耗，减小压缩机的无功功率，提高了压缩机的驱动效率。

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 (8)

1.一种压缩机的控制装置，包括电流电压采集模块，所述电流电压采集模块用于采集所述压缩机的三相电流和直流母线电压，其特征在于，还包括：

转子位置检测模块，所述转子位置检测模块用于根据所述压缩机的d轴电流、q轴电流以及所述压缩机的d轴电压指令、q轴电压指令获取所述压缩机的转子位置估计值和转速估计值；

电流变换模块，所述电流变换模块用于根据所述转子位置估计值对所述三相电流进行变换以生成所述d轴电流和q轴电流；

转速控制模块，所述转速控制模块用于根据所述压缩机的给定转速指令和所述转速估计值生成d轴电流指令和q轴电流指令；

电流控制模块，所述电流控制模块用于根据所述d轴电流和所述d轴电流指令生成d轴电压初始指令，并根据所述q轴电流和所述q轴电流指令生成q轴电压初始指令；

电压补偿模块，所述电压补偿模块根据所述转子位置估计值、所述d轴电流和q轴电流生成d轴补偿电压和q轴补偿电压；以及

矢量控制模块，所述矢量控制模块用于根据所述d轴电压初始指令和所述d轴补偿电压生成所述d轴电压指令，并根据所述q轴电压初始指令和所述q轴补偿电压生成所述q轴电压指令，以及根据所述d轴电压指令和q轴电压指令对所述压缩机进行矢量控制。

2.如权利要求1所述的压缩机的控制装置，其特征在于，所述电压补偿模块进一步包括：

d/q轴电流基波成分检测子模块，所述d/q轴电流基波成分检测子模块用于根据所述转子位置估计值和所述d轴电流生成d轴电流的余弦分量和正弦分量，并根据所述转子位置估计值和所述q轴电流生成q轴电流的余弦分量和正弦分量；

d/q轴电压补偿子模块，所述d/q轴电压补偿子模块用于根据所述转子位置估计值、所述d轴电流的余弦分量和正弦分量生成所述d轴补偿电压，并根据所述转子位置估计值、所述q轴电流的余弦分量和正弦分量生成所述q轴补偿电压。

3.如权利要求2所述的压缩机的控制装置，其特征在于，所述d/q轴电流基波成分检测子模块具体包括：

角度转换单元，所述角度转换单元用于将所述转子位置估计值对应的转子角度电气角转换为转子角度机械角；

余弦计算单元，所述余弦计算单元用于对所述转子角度机械角进行余弦计算以获得余弦值；

正弦计算单元，所述正弦计算单元用于对所述转子角度机械角进行正弦计算以获得正弦值；

第一乘法器，所述第一乘法器用于将所述d轴电流或q轴电流与所述余弦值进行相乘；

第一低通滤波器，所述第一低通滤波器用于对与所述余弦值相乘后的所述d轴电流进行低通滤波处理以获得所述d轴电流的余弦分量，并对与所述余弦值相乘后的所述q轴电流进行低通滤波处理以获得所述q轴电流的余弦分量；

第二乘法器，所述第二乘法器用于将所述d轴电流或q轴电流与所述正弦值进行相乘；

第二低通滤波器，所述第二低通滤波器用于对与所述正弦值相乘后的所述d轴电流进行低通滤波处理以获得所述d轴电流的正弦分量，并对与所述正弦值相乘后的所述q轴电流进行低通滤波处理以获得所述q轴电流的正弦分量。

4.如权利要求3所述的压缩机的控制装置，其特征在于，所述d/q轴电压补偿子模块具体包括：

第一PI控制器，所述第一PI控制器用于分别对所述d轴电流的余弦分量和所述q轴电流的余弦分量进行PI控制；

第三乘法器，所述第三乘法器用于将进行PI控制后的d轴电流的余弦分量与所述余弦值相乘以输出第一值，并将进行PI控制后的q轴电流的余弦分量与所述余弦值相乘以输出第二值；

第二PI控制器，所述第二PI控制器用于分别对所述d轴电流的正弦分量和所述q轴电流的正弦分量进行PI控制；

第四乘法器，所述第四乘法器用于将进行PI控制后的d轴电流的正弦分量与所述正弦值相乘以输出第三值，并将进行PI控制后的q轴电流的正弦分量与所述正弦值相乘以输出第四值；

叠加单元，所述叠加单元用于对所述第一值和所述第三值进行叠加以输出所述d轴补偿电压，并对所述第二值和所述第四值进行叠加以输出所述q轴补偿电压。

5.如权利要求3所述的压缩机的控制装置，其特征在于，所述角度转换单元通过以下公式获得所述转子角度机械角：

${\mathrm{\&theta;}}_m=\left\{\begin{array}{cc}\frac{{\mathrm{\&theta;}}_e}{P}& 0\&le;{\mathrm{\&theta;}}_m<\frac{2\mathrm{\&pi;}}{P}\\ & ......\\ \frac{{\mathrm{\&theta;}}_e}{P}+\frac{2\mathrm{\&pi;}}{P}& \frac{2\mathrm{\&pi;}}{P}\&le;{\mathrm{\&theta;}}_m<\frac{2(k+1)\mathrm{\&pi;}}{P}\\ & ......\\ \frac{{\mathrm{\&theta;}}_e}{P}+\frac{2(P-1)\mathrm{\&pi;}}{P}& \frac{2(P-1)\mathrm{\&pi;}}{P}\&le;{\mathrm{\&theta;}}_m<2\mathrm{\&pi;}\end{array}\right.$

其中，θ_e为所述转子角度电气角，θ_m为所述转子角度机械角，P为所述压缩机的极对数，k为小于P-1的自然数。

6.如权利要求1-5中任一项所述的压缩机的控制装置，其特征在于，所述矢量控制模块进一步包括：

电压指令生成子模块，所述电压指令生成子模块用于根据所述d轴电压初始指令和所述d轴补偿电压生成所述d轴电压指令，并根据所述q轴电压初始指令和所述q轴补偿电压生成所述q轴电压指令；

电压变换子模块，所述电压变换子模块用于根据所述转子位置估计值对所述d轴电压指令和q轴电压指令进行变换以生成三相电压指令；

PWM控制信号生成子模块，所述PWM控制信号生成子模块根据所述三相电压指令和所述直流母线电压生成PWM控制信号以对所述压缩机进行矢量控制。

7.一种压缩机控制系统，其特征在于，包括：

压缩机；以及

如权利要求1-6中任一项所述的压缩机的控制装置。

8.如权利要求7所述的压缩机控制系统，其特征在于，所述压缩机为单转子压缩机。