CN105471351A - 一种直流变频空调压缩机的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种直流变频空调压缩机的控制方法，包括在转子定位阶段和静止阶段控制电机其中一相的设定电流为最大值且流过三相的实际电流之和等于零。如果启动阶段，控制器判定电机电流增大过程中，电磁转矩小于负载转矩，则自动重启，并在重启阶段按比例增加三相设定电流，同时控制电机另一相的设定电流为最大值。如果自动重启的次数达到设定值时，启动仍未成功，则输出故障信号。本发明提供的控制方法，通过在每次带载重启时，使不同相的设定电流最大，在保证转子精确定位且不抖动的前提下，每次带载重启时发热量由不同相的压缩机电机绕组和变频模块的桥臂均分，从而平衡电机的整体发热，提高压缩机和变频模块的寿命。

Description

一种直流变频空调压缩机的控制方法

技术领域

本发明涉及空调器技术领域，尤其涉及一种直流变频空调压缩机的控制方法。

背景技术

目前在变频空调上，所采用的是内置有永磁同步电机的压缩机，并采用无位置传感器的矢量控制方法。永磁同步电机矢量控制的基本思想是建立在旋转坐标变换及电机电磁转矩方程上。在永磁同步电机中，电机通入的是三相交流电流，三相绕组间强耦合，同时又与转子磁场耦合。也就是说电机电枢电流中，一部分电流用于产生电磁转矩，一部分电流用于与转子永磁体形成合成磁场。

在启动压缩机时，由于压缩机处于静止以及低转速状态，不能产生反电动势或反电动势很小，无法通过反电动势估计转子位置，进行闭环矢量控制。但是开环控制中，由于没有准确的转子位置信息，空调的变频器难以驱动压缩机产生较大的转矩。在压缩机的转动惯量较大，或长时间处于低温环境，或在吸排气压差较大等情况下，压缩机难以正常启动。为解决这一问题，现有技术中是按照最恶劣的情况，设定较大的启动电流值，由此产生较的转矩来克服启动时的负载转矩，实现正常启动的目标。

但是，现有技术中启动时需要较大的启动电流，导致启动时能耗较多，而且，压缩机很容易因某一相输出电流较大，收到冲击，产生较大的热量，导致温度升高，影响器件的使用寿命。

发明内容

本发明旨在提供一种直流变频空调压缩机控制方法，克服现有技术中压缩机启动能耗过大，且容易对器件造成冲击的问题。

本发明提供一种直流变频空调压缩机的控制方法，包括以下步骤：

S1，控制器控制输出压缩机电机三相设定电流分别为Ia，Ib，Ic；其中A相、B相或C相其中之一的设定电流为最大值，使得相位差为120度时流过另外两相的设定电流幅值之和等于设定电流最大值的幅值，且流过三相的设定电流之和等于0；电机电流增加，调整转子的转动角，使转子转动至设定的启动位置；

S2，控制器控制电机电流等于转子转动至设定启动位置时的实际电流值，同时控制流过A相、B相或C相其中一相的电流为最大值，相位差为120度时流过另外两相的电流幅值之和等于电流最大值的幅值，且流过三相的电流之和等于0；直至转子结束抖动并处于静止状态；

S3，控制器给定设定电机速度，输出设定启动电流，电机实际电流上升；

S4，判断电机实际电流上升过程中，电磁转矩是否大于负载转矩；

S5，如果实际电流上升过程中，所产生的电磁转矩大于负载转矩，电机速度开始上升；控制器根据设定的加速度，开环控制调节电磁转矩，使转子按照设定的加速度线性加速至设定电机速度并平稳运行；

S6，当电机实际电流等于设定启动电流，即处于平稳状态后，控制器输入端输入压缩机电机电流和直流母线电压信号，生成转子位置反馈信号，形成闭环控制；

S7，如果实际电流增加过程中，所产生的电磁转矩小于负载转矩，控制器判定启动失败；

S8，控制器判定启动失败后，自动按比例增加所述三相设定电流，并控制S1中另外两相的其中一相的设定电流为最大值；相位差为120度时，流过三相的设定电流之和等于零，调整转子的转动角，再次使转子转动到设定的启动位置；

S9，控制器控制电机电流等于转子再次转动至设定启动位置时的实际电流值，其中A相、B相或C相其中一相的电流为最大值，使得相位差为120度时流过另外两相的电流幅值之和等于电流最大值的幅值，且流过三相的电流之和等于0，直至转子结束抖动并处于静止状态;

S10，控制器输出电机重启信号，按照设定电机速度，按比例增加设定启动电流；电机实际电流上升；

S11，再次判断电机实际电流上升过程中，电磁转矩是否大于负载转矩；如果在实际电流的增加过程中，所产生的电磁转矩大于负载转矩，则启动成功；如果在实际电流增加过程中，所产生的电磁转矩小于负载转矩，则控制器再次判定启动失败，并自动按比例增加三相设定电流，同时控制S1中第三相的设定电流为最大值进行转子定位直至转子结束抖动并处于静止状态；然后自动按比例增加设定启动电流。

优选的，压缩机每次重启时，控制器控制最大设定电流按A相、B相和C相的顺序依次流过其中一相，并控制另外两相的设定电流幅值等于最大设定电流幅值的二分之一。

优选的，控制器判定启动失败后自动带载重新启动的上限次数为4-6次。

进一步的，如果达到上限次数后，控制器依旧判定启动失败，则输出故障信号。

进一步的，控制器判定启动失败后，延时按比例增加三相设定电流。

进一步的，S3中的设定启动电流小于压缩机的额定电流。

优选的，自动重启时，增加三相设定电流的比例系数为1.05～1.1。

优选的，自动重启时，增加设定启动电流的比例系数为1.05～1.1。

本发明提供的控制方法，通过在每次带载重启时，使不同相的设定电流最大，在保证转子精确定位且不抖动的前提下，每次带载重启时发热量由不同相的压缩机电机绕组和变频模块的桥臂均分，从而平衡电机的整体发热，提高压缩机和变频模块的寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明所提出的直流变频空调压缩机的控制方法一种实施例的流程示意框图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

对于直流变频空调器来说，在整个运行过程中，压缩机需经历多次带载启动停机的过程。参见图1所示为本发明所公开的直流变频空调压缩机控制方法一种实施例的原理框图。如图所示，本实施例提供的控制方法包括以下步骤：

S1，转子定位阶段。压缩机电机控制器控制输出压缩机电机三相设定电流，分别为Ia，Ib，Ic，通过电流矢量合成的方式完成转子的初始定位，调整转子的转动角，使转子转动至设定的启动位置。其中，任意两相的设定电流值小于零，另一相的设定电流值大于零，且Ia+Ib+Ic=0。具体来说，以Ia为设定电流最大值为例，在相位差为120度时，Ib、Ic的幅值分别为Ia的二分之一，流过三相的设定电流之和等于0。即A相流入的电流等于B相和C相流出的电流，也可以是A相流出的电流等于B相和C相流入的电流。电机电流缓慢增加，调整转子的转动角，使转子转动至设定的启动位置。

S2，控制器控制三相实际电流等于转子转动至设定启动位置时的实际电流值，同时在相位差为120度时，Ib，Ic的幅值分别为Ia的二分之一且流过三相的实际电流之和等于0，直至转子结束抖动并处于静止状态。

S3，电机启动开始时，控制器设定电机速度，此时电机实际速度为零。控制器中的速度调节器输出电机需要的最大启动电流，该信号经2/3变换，得到三相电流值。在S3中，速度调节器控制输出的最大启动电流小于压缩机的额定电流，以达到降低启动时能耗的效果。此时电机实际电流为0，电流调节器输出控制信号，逆变器占空比较大，增大输出电压，使电机电枢电流增加。电机速度为零，电机反电动势为零，电机实际电流迅速增加。

S4，判断电机实际电流上升过程中，电磁转矩是否大于负载转矩。

S5，如果实际电流上升过程中，所产生的电磁转矩大于负载转矩，则电机开始旋转，速度开始缓慢上升，此时控制器根据设定的加速度设定力矩设定电流并开环控制调节电磁转矩，电机电流所形成的电磁转矩与负载转矩的差值使电机线性加速运行，转子按照设定的加速度线性加速至设定电机速度并平稳运行，即电机实际电流等于设定启动电流。

S6，随着电机反电动势的上升，加在电机绕组上的净电压将减小，电流下降。控制器的输入端输入的压缩机电机电流和直流母线电压信号出现差值，经过电流调节器调节使输出控制信号增加，逆变器输出电压增加，生成转子位置反馈信号，形成闭环控制并在整个工作过程内实时跟踪设定。

S7，如果实际电流增加过程中，所产生的电磁转矩小于负载转矩，控制器判定启动失败。

S8，控制器判定启动失败后，控制器自动按比例控制增加输出压缩机电机三相设定电流；同时按照A相、B相、C相的顺序控制改变其中设定电流最大的一项。也就是说，如果首次启动时A相的设定电流Ia最大。则首次判定启动失败后，控制器控制B相的设定电流Ib最大。相位差为120度时，A相和C相的设定电流与B相的电流方向相反，且A相和C相的设定电流Ia和Ic的幅值均等于B相的一半，即流过三相的实际电流之和等于零。电机电流缓慢增加，调整转子的转动角，再次使转子转动到设定的启动位置。

S9，控制器控制三相实际电流等于转子再次转动至设定启动位置时的实际电流值，直至转子结束抖动并处于静止状态。

S10，控制器输出电机重启信号，按照设定电机速度，按比例增加设定启动电流。电机实际电流再次上升。

S11，如果在实际电流的增加过程中，所产生的电磁转矩大于负载转矩，电磁转矩与负载转矩之间的差驱动转子按照设定的加速度线性加速，直至电机运行在平稳状态并采用S6中的闭环控制方法跟踪电流。如果在实际电流增加过程中，所产生的电磁转矩小于负载转矩，则控制器再次判定启动失败。

在再次判定启动失败之后，控制器自动按比例控制增加输出压缩机电机三相设定电流，并按照A相、B相、C相的顺序控制改变其中设定电流最大值的一项。也就是说，如果首次启动时A相的设定电流Ia最大，首次重启时B相的设定电流Ib最大，则再次重启的时候C相的设定电流Ic最大。相位差为120度时，A相和B相的设定电流与C相的电流方向相反，且B相和C相的设定电流Ib和Ia的幅值均等于C相的一半，即流过三相的实际电流和等于零。电机电流缓慢增加，再次调整转子的转动角到设定的启动位置。综合S1、S6中所述，考虑到电流的方向，即重启的转子定位过程中，相位差为120度时，A相、B相、C相中共有六种电流分布状态。每次重启时，均按照顺序依次进行变化，避免单一相中始终通入最大电流，发热量过大造成对元件的损坏。

控制器控制电机带载自动重新启动的上限次数可以根据实际需要设定在4次到6次之间。优选为5次，也就是说如果电机带载按照上述步骤重启5次后，控制器判定启动失败。则停止自动重启，控制器生成输出故障信号。自动重启时，增加三相设定电流的比例系数为1.05-1.1，且增加启动电流的比例系数为1.05-1.1。

在本实施例中，由于变频压缩机电机均在工作过程中带载重启，为了降低重启对设备的冲击。控制器判定启动失败后，延时按比例增加S1中的三相设定电流。判定启动失败与再次重启的转子定位阶段之间存在一定的时间间隙。时间间隙的长度可以根据具体的空调系统进行调节。

本发明所提出的直流变频空调压缩机的控制方法，通过在每次带载重启时，改变流过实际电流最大的一相，在保证转子精确定位且不抖动的前提下，避免每次重启时只有某一相每次均流过最大的电流，导致这一相压缩机电机绕组及变频模块的桥臂发热过大，从而平衡电机的发热情况，提高压缩机和变频模块的寿命。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种直流变频空调压缩机的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，控制器控制输出压缩机电机三相设定电流分别为Ia，Ib，Ic；其中A相、B相或C相其中之一的设定电流为最大值，使得相位差为120度时流过另外两相的设定电流幅值之和等于设定电流最大值的幅值，且流过三相的设定电流之和等于0；电机电流增加，调整转子的转动角，使转子转动至设定的启动位置；

S2，控制器控制电机电流等于转子转动至设定启动位置时的实际电流值，同时控制流过A相、B相或C相其中一相的电流为最大值，相位差为120度时流过另外两相的电流幅值之和等于电流最大值的幅值，且流过三相的电流之和等于0；直至转子结束抖动并处于静止状态；

S3，控制器给定设定电机速度，输出设定启动电流，电机实际电流上升；

S4，判断电机实际电流上升过程中，电磁转矩是否大于负载转矩；

S5，如果实际电流上升过程中，所产生的电磁转矩大于负载转矩，电机速度开始上升；控制器根据设定的加速度，开环控制调节电磁转矩，使转子按照设定的加速度线性加速至设定电机速度并平稳运行；

S6，当电机实际电流等于设定启动电流，即处于平稳状态后，控制器输入端输入压缩机电机电流和直流母线电压信号，生成转子位置反馈信号，形成闭环控制；

S7，如果实际电流增加过程中，所产生的电磁转矩小于负载转矩，控制器判定启动失败；

S8，控制器判定启动失败后，自动按比例增加所述三相设定电流，并控制S1中另外两相的其中一相的设定电流为最大值；相位差为120度时，流过三相的设定电流之和等于零，调整转子的转动角，再次使转子转动到设定的启动位置；

S9，控制器控制电机电流等于转子再次转动至设定启动位置时的实际电流值，其中A相、B相或C相其中一相的电流为最大值，使得相位差为120度时流过另外两相的电流幅值之和等于电流最大值的幅值，且流过三相的电流之和等于0，直至转子结束抖动并处于静止状态;

S10，控制器输出电机重启信号，按照设定电机速度，按比例增加设定启动电流；电机实际电流上升；

S11，再次判断电机实际电流上升过程中，电磁转矩是否大于负载转矩；如果在实际电流的增加过程中，所产生的电磁转矩大于负载转矩，则启动成功；如果在实际电流增加过程中，所产生的电磁转矩小于负载转矩，则控制器再次判定启动失败，并自动按比例增加三相设定电流，同时控制S1中第三相的设定电流为最大值进行转子定位直至转子结束抖动并处于静止状态；然后自动按比例增加设定启动电流。

2.根据权利要求1所述的直流变频空调压缩机的控制方法，其特征在于，压缩机每次重启时，控制器控制最大设定电流按A相、B相和C相的顺序依次流过其中一相，并控制另外两相的设定电流幅值等于最大设定电流幅值的二分之一。

3.根据权利要求2所述的直流变频空调压缩机的控制方法，其特征在于，控制器判定启动失败后自动带载重新启动的上限次数为4-6次。

4.根据权利要求3所述的直流变频空调压缩机的控制方法，其特征在于，如果达到上限次数后，控制器依旧判定启动失败，则输出故障信号。

5.根据权利要求4所述的直流变频空调压缩机的控制方法，其特征在于，控制器判定启动失败后，延时按比例增加三相设定电流。

6.根据权利要求1所述的直流变频空调压缩机的控制方法，其特征在于，S3中的设定启动电流小于压缩机的额定电流。

7.根据权利要求1所述的直流变频空调压缩机的控制方法，其特征在于，自动重启时，增加三相设定电流的比例系数为1.05～1.1。

8.根据权利要求1所述的直流变频空调压缩机的控制方法，其特征在于，自动重启时，增加设定启动电流的比例系数为1.05～1.1。