CN105577067A - 空调器及其压缩机的空间电压矢量调制方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种空调器及其压缩机的空间电压矢量调制方法和装置，所述方法包括以下步骤：实时获取压缩机的电压矢量幅值，并对电压矢量幅值进行判断；如果电压矢量幅值小于调制切换阈值，则采用两相调制方式控制压缩机运行；以及如果电压矢量幅值大于或等于调制切换阈值，则采用三相调制方式控制压缩机运行。该方法不仅能够有效降低压缩机高频运行时功率模块的发热问题，而且能够保证压缩机低频运行时的稳定性和鲁棒性。

Description

空调器及其压缩机的空间电压矢量调制方法和装置

技术领域

本发明涉及电机控制技术领域，特别涉及一种空调器及其压缩机的空间电压矢量调制方法和装置。

背景技术

在变频空调系统中，通常采用基于空间电压矢量的调制方式来控制基于三相交流电机的压缩机，以实现空调系统的变频运行。常用的空间电压矢量调制方式有三相调制方式、最小相两相调制方式、最大相两相调制方式以及最大最小相两相调制方式等。

其中，三相调制方式是将一个电压周期分成七段来等效期望的电压矢量，每个电压周期进行6次功率开关管的开关，而在两相调制方式中，一个电压周期分成五段来等效期望的电压矢量，每个电压周期进行4次功率开关管的开关。因此，三相调制方式的开关次数大于两相调制方式的开关次数，开关损耗大于两相调制方式，因而功率开关管的发热将高于两相调制方式，效率低于两相调制方式。

但是，三相调制方式由于电压矢量更为细分，使得电压谐波更小，尤其在低频控制时，其控制效果更为明显，因此，三相调制方式的低频控制效果优于两相调制方式。例如，在采用单电流传感器进行电流重构的电机控制系统中，需要对三相PWM(Pulse-WidthModulation脉冲宽度调制)波形进行移相处理，而当电压矢量幅值较小时，三相调制方式移相后的电压差异小于两相调制方式，使得三相调制方式的低频控制效果更具优势。

在变频空调系统中，如果仅采用三相调制方式控制压缩机运行，则驱动压缩机的功率模块的发热问题是高频运行的瓶颈，而如果仅采用两相调制方式控制压缩机运行，则低频运行时容易受到谐波影响，稳定性比较低。因此，需要对压缩机的调制方式进行改进。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种空调器中压缩机的空间电压矢量调制方法，能够有效降低压缩机高频运行时功率模块的发热问题，同时保证低频运行时的稳定性和鲁棒性。

本发明的另一个目的在于提出一种空调器中压缩机的空间电压矢量调制装置。本发明的又一个目的在于提出一种空调器。

为实现上述目的，本发明一方面实施例提出了一种空调器中压缩机的空间电压矢量调制方法，包括以下步骤：实时获取所述压缩机的电压矢量幅值，并对所述电压矢量幅值进行判断；如果所述电压矢量幅值小于调制切换阈值，则采用两相调制方式控制所述压缩机运行；以及如果所述电压矢量幅值大于或等于所述调制切换阈值，则采用三相调制方式控制所述压缩机运行。

本发明实施例的空调器中压缩机的空间电压矢量调制方法，当电压矢量幅值小于调制切换阈值时，采用两相调制方式控制压缩机运行，并当电压矢量幅值大于或等于调制切换阈值时，采用三相调制方式控制压缩机运行，从而有效降低压缩机高频运行时功率模块的发热问题，同时保证低频运行时的稳定性和鲁棒性。

根据本发明的一个实施例，所述调制切换阈值满足以下公式：

V_H＝Vdc*(Tw*2)/Ts，

其中，V_H为所述调制切换阈值，Vdc为直流母线电压，Tw为电流采样窗口时间，Ts为载波周期。

根据本发明的一个实施例，上述的空调器中压缩机的空间电压矢量调制方法，还包括：根据所述电压矢量幅值计算电压矢量的调制度，并对所述调制度进行判断；如果所述调制度大于或等于调制度阈值，则采用所述两相调制方式控制所述压缩机运行；以及如果所述调制度小于所述调制度阈值，则采用所述三相调制方式控制所述压缩机运行。

根据本发明的一个实施例，根据以下公式计算所述电压矢量的调制度：

$A=\sqrt{3}*\left|Vr\right|/Vdc,$

其中，A为所述电压矢量的调制度，|Vr|为所述电压矢量幅值，Vdc为所述直流母线电压。

根据本发明的一个实施例，所述调制度阈值满足以下公式：

$A_H=2*\sqrt{3}*Tw/Ts,$

其中，A_H为所述调制度阈值，Tw为电流采样窗口时间，Ts为载波周期。

根据本发明的一个实施例，上述的空调器中压缩机的空间电压矢量调制方法，还包括：实时获取所述压缩机的当前运行频率，并对所述当前运行频率进行判断；如果所述当前运行频率大于或等于频率阈值，则采用所述两相调制方式控制所述压缩机运行；以及如果所述当前运行频率小于所述频率阈值，则采用所述三相调制方式控制所述压缩机运行。

根据本发明的一个实施例，所述频率阈值满足以下公式：

$f_H=\frac{|Vr{|}_{min}+\mathrm{\Δ}V}{2\mathrm{\π}*P*\mathrm{\ψ}},$

其中，f_H为所述频率阈值，|Vr|_min为最小电压矢量幅值，ΔV为调节裕量，P为所述压缩机的极对数，ψ为所述压缩机的永磁体磁链。

为实现上述目的，本发明另一方面实施例提出了一种空调器中压缩机的空间电压矢量调制装置，包括：第一获取模块，用于实时获取所述压缩机的电压矢量幅值；控制模块，用于对所述电压矢量幅值进行判断，并在所述电压矢量幅值小于调制切换阈值时，采用两相调制方式控制所述压缩机运行，以及在所述电压矢量幅值大于或等于所述调制切换阈值时，采用三相调制方式控制所述压缩机运行。

根据本发明实施例的空调器中压缩机的空间电压矢量调制装置，当电压矢量幅值小于调制切换阈值时，采用两相调制方式控制压缩机运行，并当电压矢量幅值大于或等于调制切换阈值时，采用三相调制方式控制压缩机运行，从而有效降低压缩机高频运行时功率模块的发热问题，同时保证低频运行时的稳定性和鲁棒性。

根据本发明的一个实施例，所述调制切换阈值满足以下公式：

V_H＝Vdc*(Tw*2)/Ts，

其中，V_H为所述调制切换阈值，Vdc为直流母线电压，Tw为电流采样窗口时间，Ts为载波周期。

根据本发明的一个实施例，上述的空调器中压缩机的空间电压矢量调制装置，还包括：计算模块，用于根据所述电压矢量幅值计算电压矢量的调制度，其中，所述控制模块还对所述调制度进行判断，并在所述调制度大于或等于调制度阈值时，采用所述两相调制方式控制所述压缩机运行，以及在所述调制度小于所述调制度阈值时，采用所述三相调制方式控制所述压缩机运行。

根据本发明的一个实施例，根据以下公式计算所述电压矢量的调制度：

$A=\sqrt{3}*\left|Vr\right|/Vdc,$

其中，A为所述电压矢量的调制度，|Vr|为所述电压矢量幅值，Vdc为所述直流母线电压。

根据本发明的一个实施例，所述调制度阈值满足以下公式：

$A_H=2*\sqrt{3}*Tw/Ts,$

其中，A_H为所述调制度阈值，Tw为电流采样窗口时间，Ts为载波周期。

根据本发明的一个实施例，上述的空调器中压缩机的空间电压矢量调制装置，还包括：第二获取模块，用于实时获取所述压缩机的当前运行频率，其中，控制模块还对所述当前运行频率进行判断，并在所述当前运行频率大于或等于频率阈值时，采用所述两相调制方式控制所述压缩机运行，以及在所述当前运行频率小于所述频率阈值时，采用所述三相调制方式控制所述压缩机运行。

根据本发明的一个实施例，所述频率阈值满足以下公式：

$f_H=\frac{|Vr{|}_{min}+\mathrm{\Δ}V}{2\mathrm{\π}*P*\mathrm{\ψ}},$

其中，f_H为所述频率阈值，|Vr|_min为最小电压矢量幅值，ΔV为调节裕量，P为所述压缩机的极对数，ψ为所述压缩机的永磁体磁链。

此外，本发明的实施例还提出了一种空调器，其包括上述的空调器中压缩机的空间电压矢量调制装置。

本发明实施例的空调器，通过上述的空调器中压缩机的空间电压矢量调制装置，能够有效降低压缩机高频运行时功率模块的发热问题，同时保证低频运行时的稳定性和鲁棒性。

附图说明

图1是根据本发明一个实施例的空调器中压缩机的空间电压矢量调制方法的流程图。

图2是根据本发明一个实施例的压缩机的控制电路拓扑图；

图3是根据本发明另一个实施例的压缩机的控制电路拓扑图；

图4是根据本发明又一个实施例的压缩机的控制电路拓扑图；

图5是根据本发明一个实施例的三相调制方式的示意图；

图6是根据本发明一个实施例的最小相两相调制方式的示意图；

图7是根据本发明一个实施例的最大相两相调制方式的示意图；

图8是根据本发明一个实施例的最大最小相两相调制方式的示意图；

图9是根据本发明的一个实施例的最小电压矢量的示意图。

图10是根据本发明一个实施例的空调器中压缩机的空间电压矢量调制装置的方框示意图。

图11是根据本发明另一个实施例的空调器中压缩机的空间电压矢量调制装置的方框示意图。

图12是根据本发明又一个实施例的空调器中压缩机的空间电压矢量调制装置的方框示意图。

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，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参照附图来描述根据本发明实施例提出的空调器及其压缩机的空间电压矢量调制方法和装置。

图1是根据本发明一个实施例的空调器中压缩机的空间电压矢量调制方法的流程图。

在本发明的实施例中，如图2-图4所示，压缩机的控制电路可以包括功率模块、控制模块和电流检测电路，其中，功率模块可由6个功率开关管如IGBT(InsulatedGateBipolarTransistor，绝缘栅双极型晶体管)、MOSFET(Metal-Oxide-SemiconductorField-EffectTransistor，金氧半场效晶体管)等组成，且具有反并联二极管，或者直接采用智能功率模块。控制模块输出压缩机驱动信号至功率模块，以通过控制功率开关管的开关来控制压缩机运行。

常用的空间电压矢量调制方式有三相调制方式、最小相两相调制方式、最大相两相调制方式以及最大最小相两相调制方式等。如图5所示，在一个电压矢量旋转周期内，三相调制方式中同一桥臂的上桥臂的功率开关管(简称上管)和下桥臂的功率开关管(简称下管)的开关次数相同、开通时间相近，因而同一桥臂的上管和下管的发热相近。如图6所示，在一个电压矢量旋转周期内，最小相两相调制方式中有1/3个周期内同一桥臂的上管一直关断、下管一直开通，导通损耗使得同一桥臂的下管比上管发热严重。如图7所示，在一个电压矢量旋转周期内，最大相两相调制方式中有1/3个周期内同一桥臂的上管一直开通、下管一直关断，导通损耗使得同一桥臂的上管比下管发热严重。如图8所示，在一个电压矢量旋转周期内，最大最小相两相调制方式中有1/6个周期内同一桥臂的上管一直开通、下管一直关断，同时有1/6个周期内同一桥臂的上管一直关断、下管一直开通，从而使得同一桥臂的上管比下管导通损耗相近、发热相似。

如图1所示，该空调器中压缩机的空间电压矢量调制方法包括以下步骤：

S1，实时获取压缩机的电压矢量幅值，并对电压矢量幅值进行判断。

S2，如果电压矢量幅值小于调制切换阈值，则采用两相调制方式控制压缩机运行。

具体地，两相调制方式可以包括最小相两相调制方式、最大相两相调制方式以及最大最小相两相调制方式。由上述分析可知，当采用最大最小相两相调制方式时，可以保证功率模块中的每个功率开关管的发热相同，因此，在本发明的实施例中，当电压矢量幅值小于调制切换阈值时，优选最大最小相两相调制方式来控制压缩机运行。

S3，如果电压矢量幅值大于或等于调制切换阈值，则采用三相调制方式控制压缩机运行。

根据本发明的一个实施例，调制切换阈值满足下述公式(1)：

V_H＝Vdc*(Tw*2)/Ts(1)

其中，V_H为调制切换阈值，Vdc为直流母线电压，Tw为电流采样窗口时间，Ts为载波周期。

也就是说，调制切换阈值可以根据直流母线电压Vdc、载波周期Ts以及电流采样窗口时间Tw确定。其中，压缩机的电压矢量的最大相PWM比较点时间与最小相PWM比较点时间的差值(简称最大最小相比较点时间差值)需大于或等于电流采样窗口时间Tw的2倍。

记工作在最大最小相比较点时间差值下限时的电压矢量为最小电压矢量Vr_min，则根据直流母线电压Vdc、载波周期Ts以及最大最小相比较点时间差值下限可以得到最小电压矢量幅值|Vr|_min。

如图9所示，当电压矢量由相等幅值的相邻两个基本电压矢量合成时，则最小电压矢量幅值|Vr|_min＝Vdc*(最大最小相比较点时间差值下限/Ts)。由于最大最小比较点时间差值不低于电流采样窗口时间Tw的2倍，因此，最小电压矢量幅值|Vr|_min＝Vdc*(Tw*2/Ts)。

当电压矢量幅值大于或等于最小电压矢量幅值|Vr|_min时，可以满足电流检测窗口时间Tw的要求，因此调制切换阈值V_H需大于或等于最小电压矢量幅值|Vr|_min。其中，电流采样窗口时间Tw为电流检测电路的信号上升稳定时间与模数转换器的采样转换时间之和，在图3所示的单电流传感器构成的电流检测电路和图4所示的两电流传感器或三电流传感器构成的电流检测电路中，相电流检测需满足电流采样窗口时间。

根据本发明的一个具体示例，当电流检测窗口时间Tw为10us，载波频率为6kHz，直流母线电压Vdc为350V，则调制切换阈值V_H＝350V*(2*10us)/167us≈42V。当电压矢量幅值小于42V时，采用两相调制方式控制压缩机运行；当电压矢量幅值大于或等于42V时，采用三相调制方式控制压缩机运行。由于高频运行时两相调制方式的开关损耗低、效率高，因而可以有效降低压缩机高频运行时功率模块的发热问题，提高压缩机工作效率，同时由于低频运行时三相调制方式对电压谐波的控制效果比较好，因而可以保证压缩机低频运行时的稳定性和鲁棒性，从而提高空调器的性能。

根据本发明的一个实施例，上述的空调器中压缩机的空间电压矢量调制方法，还包括：根据电压矢量幅值计算电压矢量的调制度，并对调制度进行判断；如果调制度大于或等于调制度阈值，则采用两相调制方式控制压缩机运行；以及如果调制度小于调制度阈值，则采用三相调制方式控制压缩机运行。

其中，根据下述公式(2)计算电压矢量的调制度：

$A=\sqrt{3}*\left|Vr\right|/Vdc---\left(2\right)$

其中，A为电压矢量的调制度，|Vr|为电压矢量幅值，Vdc为直流母线电压。

并且，调制度阈值满足下述公式(3)：

$A_H=2*\sqrt{3}*Tw/Ts---\left(3\right)$

其中，A_H为调制度阈值，Tw为电流采样窗口时间，Ts为载波周期。

具体地，如果以压缩机的相电压峰值为基准来计算电压矢量的调制度，即以直流母线电压Vdc的为调制度单位1，则最小电压矢量的调制度为由于最小电压矢量的幅值|Vr|_min＝Vdc*(Tw*2/Ts)，因此最小电压矢量的调制度为即调制度阈值 $A_H=2*\sqrt{3}*Tw/Ts.$

根据本发明的一个具体示例，当电流检测窗口时间Tw为10us，载波频率为6kHz，则调制度阈值当调制度大于或等于21％时，采用两相调制方式控制压缩机运行；当调制度小于21％时，采用三相调制方式控制压缩机运行。由于高频运行时两相调制方式的开关损耗低、效率高，因而可以有效降低压缩机高频运行时功率模块的发热问题，提高压缩机工作效率，同时由于低频运行时三相调制方式对电压谐波的控制效果比较好，因而可以保证压缩机低频运行时的稳定性和鲁棒性，从而提高空调器的性能。

根据本发明的一个实施例，上述的空调器中压缩机的空间电压矢量调制方法还包括：实时获取压缩机的当前运行频率，并对当前运行频率进行判断；如果当前运行频率大于或等于频率阈值，则采用两相调制方式控制压缩机运行；以及如果当前运行频率小于频率阈值，则采用三相调制方式控制压缩机运行。

其中，频率阈值满足下述公式(4)：

$f_H=\frac{|Vr{|}_{min}+\mathrm{\Δ}V}{2\mathrm{\π}*P*\mathrm{\ψ}}---\left(4\right)$

其中，f_H为频率阈值，|Vr|_min为最小电压矢量幅值，ΔV为调节裕量，即压缩机闭环调节时的电压波动幅值，P为压缩机的极对数，ψ为压缩机的永磁体磁链。

根据本发明的一个具体示例，如果压缩机闭环调节时的电压波动幅度为30V，压缩机的永磁体磁链ψ为0.1Vs，压缩机的极对数P为3对，则频率阈值f_H＝(42V+30V)/(2π×3×0.1Vs)≈38Hz。当压缩机的当前运行频率大于或等于38Hz时，采用两相调制方式控制压缩机运行；当压缩机的当前运行频率小于38Hz，采用三相调制方式控制压缩机运行。由于高频运行时两相调制方式的开关损耗低、效率高，因而可以有效降低压缩机高频运行时功率模块的发热问题，提高压缩机工作效率，同时由于低频运行时三相调制方式对电压谐波的控制效果比较好，因而可以保证压缩机低频运行时的稳定性和鲁棒性，从而提高空调器的性能。

综上所述，本发明实施例的空调器中压缩机的空间电压矢量调制方法，当电压矢量幅值小于调制切换阈值，或者电压矢量的调制度大于或等于调制度阈值，或者压缩机的当前运行频率大于或等于频率阈值，采用两相调制方式控制压缩机运行；当电压矢量幅值大于或等于调制切换阈值，或者电压矢量的调制度小于调制度阈值，或者压缩机的当前运行频率小于频率阈值，采用三相调制方式控制压缩机运行。由于高频运行时两相调制方式的开关损耗低、效率高，因而可以有效降低压缩机高频运行时功率模块的发热问题，提高压缩机工作效率，同时由于低频运行时三相调制方式对电压谐波的控制效果比较好，因而可以保证压缩机低频运行时的稳定性和鲁棒性，从而提高空调器的性能。

图10是根据本发明一个实施例的空调器中压缩机的空间电压矢量调制装置的方框示意图。如图10所示，该空调器中压缩机的空间电压矢量调制装置包括：第一获取模块10和控制模块20。

其中，第一获取模块10用于实时获取压缩机的电压矢量幅值。控制模块20用于对电压矢量幅值进行判断，并在电压矢量幅值小于调制切换阈值时，采用两相调制方式控制压缩机运行，以及在电压矢量幅值大于或等于调制切换阈值时，采用三相调制方式控制压缩机运行。

具体地，两相调制方式可以包括最小相两相调制方式、最大相两相调制方式以及最大最小相两相调制方式。由上述分析可知，当采用最大最小相两相调制方式时，可以保证功率模块中的每个功率开关管的发热相同，因此，在本发明的实施例中，当电压矢量幅值小于调制切换阈值时，优选最大最小相两相调制方式来控制压缩机运行。

根据本发明的一个实施例，调制切换阈值满足上述公式(1)。

也就是说，调制切换阈值可以根据直流母线电压Vdc、载波周期Ts以及电流采样窗口时间Tw确定。其中，压缩机的电压矢量的最大相PWM比较点时间与最小相PWM比较点时间的差值(简称最大最小相比较点时间差值)需大于或等于电流采样窗口时间Tw的2倍。

记工作在最大最小相比较点时间差值下限时的电压矢量为最小电压矢量Vr_min，则根据直流母线电压Vdc、载波周期Ts以及最大最小相比较点时间差值下限可以得到最小电压矢量幅值|Vr|_min。

如图9所示，当电压矢量由相等幅值的相邻两个基本电压矢量合成时，则最小电压矢量幅值|Vr|_min＝Vdc*(最大最小相比较点时间差值下限/Ts)。由于最大最小比较点时间差值不低于电流采样窗口时间Tw的2倍，因此，最小电压矢量幅值|Vr|_min＝Vdc*(Tw*2/Ts)。

当电压矢量幅值大于或等于最小电压矢量幅值|Vr|_min时，可以满足电流检测窗口时间Tw的要求，因而调制切换阈值V_H需大于或等于最小电压矢量幅值|Vr|_min。其中，电流采样窗口时间Tw为电流检测电路的信号上升稳定时间与模数转换器的采样转换时间之和，在图3所示的单电流传感器构成的电流检测电路和图4所示的两电流传感器或三电流传感器构成的电流检测电路中，相电流检测需满足电流采样窗口时间。

根据本发明的一个具体示例，当电流检测窗口时间Tw为10us，载波频率为6kHz，直流母线电压Vdc为350V，则调制切换阈值V_H＝350V*(2*10us)/167us≈42V。当第一获取模块10获取的电压矢量幅值小于42V时，控制模块20采用两相调制方式控制压缩机运行；当第一获取模块10获取的电压矢量幅值大于或等于42V时，控制模块20采用三相调制方式控制压缩机运行。由于高频运行时两相调制方式的开关损耗低、效率高，因而可以有效降低压缩机高频运行时功率模块的发热问题，提高压缩机工作效率，同时由于低频运行时三相调制方式对电压谐波的控制效果比较好，因而可以保证压缩机低频运行时的稳定性和鲁棒性，从而提高空调器的性能。

根据本发明的一个实施例，如图11所示，上述的空调器中压缩机的空间电压矢量调制装置还包括：计算模块30，计算模块30用于根据电压矢量幅值计算电压矢量的调制度，其中，控制模块20还对调制度进行判断，并在调制度大于或等于调制度阈值时，采用两相调制方式控制压缩机运行，以及在调制度小于调制度阈值时，采用三相调制方式控制压缩机运行。其中，根据上述公式(2)计算电压矢量的调制度，并且调制度阈值满足上述公式(3)。

具体地，如果以压缩机的相电压峰值为基准来计算电压矢量的调制度，即以直流母线电压Vdc的为调制度单位1，则最小电压矢量的调制度为由于最小电压矢量的幅值|Vr|_min＝Vdc*(Tw*2/Ts)，因此最小电压矢量的调制度为即调制度阈值 $A_H=2*\sqrt{3}*Tw/Ts.$

根据本发明的一个具体示例，当电流检测窗口时间Tw为10us，载波频率为6kHz，则调制度阈值当计算模块30根据上述公式(2)计算的调制度大于或等于21％时，控制模块20采用两相调制方式控制压缩机运行；当调制度小于21％时，控制模块20采用三相调制方式控制压缩机运行。由于高频运行时两相调制方式的开关损耗低、效率高，因而可以有效降低压缩机高频运行时功率模块的发热问题，提高压缩机工作效率，同时由于低频运行时三相调制方式对电压谐波的控制效果比较好，因而可以保证压缩机低频运行时的稳定性和鲁棒性，从而提高空调器的性能。

根据本发明的一个实施例，如图12所示，上述的空调器中压缩机的空间电压矢量调制装置还包括：第二获取模块40，第二获取模块40用于实时获取压缩机的当前运行频率，其中，控制模块20还对当前运行频率进行判断，并在当前运行频率大于或等于频率阈值时，采用两相调制方式控制压缩机运行，以及在当前运行频率小于频率阈值时，采用三相调制方式控制压缩机运行。其中，频率阈值满足上述公式(4)。

根据本发明的一个具体示例，如果压缩机闭环调节时的电压波动幅度为30V，压缩机的永磁体磁链ψ为0.1Vs，压缩机的极对数P为3对，则频率阈值f_H＝(42V+30V)/(2π×3×0.1Vs)≈38Hz。当第二获取模块40获取的压缩机的当前运行频率大于或等于38Hz时，控制模块20采用两相调制方式控制压缩机运行；当第二获取模块40获取的压缩机的当前运行频率小于38Hz，控制模块20采用三相调制方式控制压缩机运行。由于高频运行时两相调制方式的开关损耗低、效率高，因而可以有效降低压缩机高频运行时功率模块的发热问题，提高压缩机工作效率，同时由于低频运行时三相调制方式对电压谐波的控制效果比较好，因而可以保证压缩机低频运行时的稳定性和鲁棒性，从而提高空调器的性能。

综上所述，本发明实施例的空调器中压缩机的空间电压矢量调制装置，当电压矢量幅值小于调制切换阈值，或者电压矢量的调制度大于或等于调制度阈值，或者压缩机的当前运行频率大于或等于频率阈值，采用两相调制方式控制压缩机运行；当电压矢量幅值大于或等于调制切换阈值，或者电压矢量的调制度小于调制度阈值，或者压缩机的当前运行频率小于频率阈值，采用三相调制方式控制压缩机运行。由于高频运行时两相调制方式的开关损耗低、效率高，因而可以有效降低压缩机高频运行时功率模块的发热问题，提高压缩机工作效率，同时由于低频运行时三相调制方式对电压谐波的控制效果比较好，因而可以保证压缩机低频运行时的稳定性和鲁棒性，从而提高空调器的性能。

此外，本发明的实施例还提出了一种空调器，其包括上述的空调器中压缩机的空间电压矢量调制装置。

本发明实施例的空调器，通过上述的空调器中压缩机的空间电压矢量调制装置，能够有效降低压缩机高频运行时功率模块的发热问题，同时保证低频运行时的稳定性和鲁棒性。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。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在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

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必须针对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一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (15)

1.一种空调器中压缩机的空间电压矢量调制方法，其特征在于，包括以下步骤：

实时获取所述压缩机的电压矢量幅值，并对所述电压矢量幅值进行判断；

如果所述电压矢量幅值小于调制切换阈值，则采用两相调制方式控制所述压缩机运行；以及

如果所述电压矢量幅值大于或等于所述调制切换阈值，则采用三相调制方式控制所述压缩机运行。

2.根据权利要求1所述的空调器中压缩机的空间电压矢量调制方法，其特征在于，所述调制切换阈值满足以下公式：

V_H＝Vdc*(Tw*2)/Ts，

其中，V_H为所述调制切换阈值，Vdc为直流母线电压，Tw为电流采样窗口时间，Ts为载波周期。

3.根据权利要求1或2所述的空调器中压缩机的空间电压矢量调制方法，其特征在于，还包括：

根据所述电压矢量幅值计算电压矢量的调制度，并对所述调制度进行判断；

如果所述调制度大于或等于调制度阈值，则采用所述两相调制方式控制所述压缩机运行；以及

如果所述调制度小于所述调制度阈值，则采用所述三相调制方式控制所述压缩机运行。

4.根据权利要求3所述的空调器中压缩机的空间电压矢量调制方法，其特征在于，根据以下公式计算所述电压矢量的调制度：

$A=\sqrt{3}*\left|Vr\right|/Vdc,$

其中，A为所述电压矢量的调制度，|Vr|为所述电压矢量幅值，Vdc为所述直流母线电压。

5.根据权利要求4所述的空调器中压缩机的空间电压矢量调制方法，其特征在于，所述调制度阈值满足以下公式：

$A_H=2*\sqrt{3}*Tw/Ts,$

其中，A_H为所述调制度阈值，Tw为电流采样窗口时间，Ts为载波周期。

6.根据权利要求1或2所述的空调器中压缩机的空间电压矢量调制方法，其特征在于，还包括：

实时获取所述压缩机的当前运行频率，并对所述当前运行频率进行判断；

如果所述当前运行频率大于或等于频率阈值，则采用所述两相调制方式控制所述压缩机运行；以及

如果所述当前运行频率小于所述频率阈值，则采用所述三相调制方式控制所述压缩机运行。

7.根据权利要求6所述的空调器中压缩机的空间电压矢量调制方法，其特征在于，所述频率阈值满足以下公式：

$f_H=\frac{{\left|Vr\right|}_{min}+\mathrm{\Δ}V}{2\mathrm{\π}*P*\mathrm{\ψ}},$

其中，f_H为所述频率阈值，|Vr|_min为最小电压矢量幅值，ΔV为调节裕量，P为所述压缩机的极对数，ψ为所述压缩机的永磁体磁链。

8.一种空调器中压缩机的空间电压矢量调制装置，其特征在于，包括：

第一获取模块，用于实时获取所述压缩机的电压矢量幅值；

控制模块，用于对所述电压矢量幅值进行判断，并在所述电压矢量幅值小于调制切换阈值时，采用两相调制方式控制所述压缩机运行，以及在所述电压矢量幅值大于或等于所述调制切换阈值时，采用三相调制方式控制所述压缩机运行。

9.根据权利要求8所述的空调器中压缩机的空间电压矢量调制装置，其特征在于，所述调制切换阈值满足以下公式：

V_H＝Vdc*(Tw*2)/Ts，

其中，V_H为所述调制切换阈值，Vdc为直流母线电压，Tw为电流采样窗口时间，Ts为载波周期。

10.根据权利要求8或9所述的空调器中压缩机的空间电压矢量调制装置，其特征在于，还包括：

计算模块，用于根据所述电压矢量幅值计算电压矢量的调制度，其中，所述控制模块还对所述调制度进行判断，并在所述调制度大于或等于调制度阈值时，采用所述两相调制方式控制所述压缩机运行，以及在所述调制度小于所述调制度阈值时，采用所述三相调制方式控制所述压缩机运行。

11.根据权利要求10所述的空调器中压缩机的空间电压矢量调制装置，其特征在于，根据以下公式计算所述电压矢量的调制度：

$A=\sqrt{3}*\left|Vr\right|/Vdc,$

其中，A为所述电压矢量的调制度，|Vr|为所述电压矢量幅值，Vdc为所述直流母线电压。

12.根据权利要求11所述的空调器中压缩机的空间电压矢量调制装置，其特征在于，所述调制度阈值满足以下公式：

$A_H=2*\sqrt{3}*Tw/Ts,$

其中，A_H为所述调制度阈值，Tw为电流采样窗口时间，Ts为载波周期。

13.根据权利要求8或9所述的空调器中压缩机的空间电压矢量调制装置，其特征在于，还包括：

第二获取模块，用于实时获取所述压缩机的当前运行频率，其中，控制模块还对所述当前运行频率进行判断，并在所述当前运行频率大于或等于频率阈值时，采用所述两相调制方式控制所述压缩机运行，以及在所述当前运行频率小于所述频率阈值时，采用所述三相调制方式控制所述压缩机运行。

14.根据权利要求13所述的空调器中压缩机的空间电压矢量调制装置，其特征在于，所述频率阈值满足以下公式：

$f_H=\frac{{\left|Vr\right|}_{min}+\mathrm{\Δ}V}{2\mathrm{\π}*P*\mathrm{\ψ}},$

其中，f_H为所述频率阈值，|Vr|_min为最小电压矢量幅值，ΔV为调节裕量，P为所述压缩机的极对数，ψ为所述压缩机的永磁体磁链。

15.一种空调器，其特征在于，包括根据权利要求8-14中任一项所述的空调器中压缩机的空间电压矢量调制装置。