CN105626493B - 一种空调压缩机超低压启动运行的升压控制系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种空调压缩机超低压启动运行的升压控制系统及方法，在升压启动阶段时，根据系统实时检测的交流电源电压和直流电源电压计算升压倍数，升压控制增益以及流通率，根据流通率控制升压控制器开关周期内断开和闭合的时间，从而使得升压电路提升电压的能力提高，能够满足压缩机启动的要求。空调压缩机启动后，随着压缩机频率的上升，负载也越来越大，需要的力矩电流也越来越大，本发明根据负载的变化自动调节升压倍数，可以满足空调压缩机运行升频的要求，让压缩机长期运行起来。同时，本发明设定了升压的保护限制，能够保护压缩机的变频功率器件不被损坏。
Description
技术领域
本发明属于空调压缩机启动控制技术领域，具体地说，是涉及一种空调变频压缩机超低压情况下启动运行的升压控制系统以及方法。
背景技术
目前，随着人们生活水平的提高，空调作为日常消费品已经进入千家万户。但是，空调启动需要一定的电压，由于电网电压并不是很稳定，存在电压较低的情况，导致空调无法启动，特别是在农村地区或者是在边远山区，影响用户使用空调。
针对电压较低的情况，现有空调一般配置有升压电路，升压电路的升压控制器的开关周期是固定的，因而，其升压范围局限性较大，在电源电压较低的情况下，升压电路提升的电压仍然不能够满足空调启动电压的需求，空调不能启动，或者启动后不能长期运行，或者压缩机频率升不上去，制冷制热效果差的问题。现有能够满足空调启动的最低电源电压为150V。
发明内容
本发明的目的在于提供一种空调压缩机超低压启动运行的升压控制方法，解决了现有空调的供电电源电压低，导致其不能够正常启动的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案予以实现：
一种空调压缩机超低压启动运行的升压控制方法，包括如下步骤:
(1)检测交流电源电压Vn，若交流电源电压Vn小于设定值，进入步骤(2)，若交流电源电压Vn大于设定值，正常启动空调压缩机；
(2)升压启动阶段，检测交流电源电压经过整流电路后生成的直流电源电压值Edn、检测交流电源电流瞬时值in,
升压倍数an＝Edn/Vn；
升压控制增益其中，Is(rms)为根据空调匹数确定的常数；
流通率dn＝1-Kn·in-1，i0＝0；
(3)以流通率dn作为控制升压控制器开关的参数，控制升压控制器的开关状态，直至压缩机启动；
升压控制器的断开时间toff＝(1-dn)*Tc；
升压控制器的闭合时间ton＝Tc-toff；其中，Tc是升压控制器开关周期时间；n为第n个周期，n＝1、2……n……。
压缩机启动起来以后，为了保证压缩机能够正常运行，正常升频，升压倍数an根据力矩电流指令Iq*的增加而增加。
优选的，将力矩电流指令Iq*与Iq_limit进行比较，将差值进行比例调节，增加升压倍数an，Iq_l imit＝Iq_max×b_set，其中，Iq_max根据变频器容量来设定，b_set是根据实验数据设定。
为了保护压缩机的变频功率器件，当直流电压升压极限值Ed_upper_limit与检测的直流电压值Edn的差值小于设定值时，减小升压倍数an。
优选的，将检测的直流电压值Edn与设定的直流电压升压极限值Ed_upper_limit进行比较，把差值进行PI调节，减小升压倍数an。
基于上述空调压缩机超低压启动运行的升压控制方法的设计，本发明还提出了一种控制系统，包括：交流电源电压检测电路，用于检测交流电源电压Vn，并传输至控制单元；
交流电源电流检测电路，用于检测交流电源电流瞬时值瞬时值in，并传输至控制单元；
直流电源电压检测电路，用于检测电源电压经过整流电路后生成的直流电源电压值Edn，并传输至控制单元；
控制单元，用于计算并控制升压控制器每个周期的通断时间；
升压控制器，用于控制升压电路的工作状态。
压缩机启动起来以后，为了保证压缩机能够正常运行，正常升频，控制单元接收力矩电流指令Iq*，控制升压倍数an根据力矩电流指令Iq*的增加而增加。
优选的，控制单元将力矩电流指令Iq*与Iq_l imi t进行比较，将差值进行比例调节，控制升压倍数an增加，Iq_l imi t＝Iq_max×b_set，其中，Iq_max根据变频器容量来设定，b_set是根据实验数据设定。
为了保护压缩机的变频功率器件，控制单元设定的直流电压升压极限值Ed_upper_l imi t与接收的直流电压值Edn差值小于设定值时，控制升压倍数an减小。
优选的，控制单元将直流电压值Edn与设定的直流电压升压极限值Ed_upper_limi t进行比较，把差值进行PI调节，控制升压倍数an减小。
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：本发明升压控制方法特别适用于电源电压较低的情况下，可以低至120V启动。通过升压启动阶段的调节，可以满足空调压缩机启动的要求，在升压启动阶段时，根据系统实时检测的交流电源电压和直流电源电压计算升压倍数，升压控制增益以及流通率，根据流通率控制升压控制器开关周期内断开和闭合的时间，从而使得升压电路提升电压的能力提高，能够满足压缩机启动的要求。空调压缩机启动后，随着压缩机频率的上升，负载也越来越大，需要的力矩电流也越来越大，本发明根据负载的变化自动调节升压倍数，可以满足空调压缩机运行升频的要求，让压缩机长期运行起来。同时，本发明设定了升压的保护限制，能够保护压缩机的变频功率器件不被损坏。
结合附图阅读本发明实施方式的详细描述后，本发明的其他特点和优点将变得更加清楚。
附图说明
图1为本发明具体实施例的流程图。
图2为本发明具体实施例的压缩机启动后的升压控制原理图。
图3为本发明具体实施例的升压启动阶段时的直流电源电压、交流电源电流波形图。
图4为本发明具体实施例的压缩机启动后的直流电源电压、交流电源电流波形图。
图5为本发明具体实施例控制系统的原理框图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细地描述。
如图1所示：本实施例提出了一种压缩机超低压启动运行的升压控制方法，包括如下步骤：
S1、检测交流电源电压V1，若交流电源电压V1小于设定值，进入步骤S2，若交流电源电压V1大于设定值，正常启动空调压缩机；
S2、升压启动阶段。
S211、第一开关周期时，检测交流电源电压经过整流电路后生成的直流电源电压值Ed1、检测交流电源电流瞬时值i1,
升压倍数a1＝Ed1/V1；
升压控制增益其中，Is(rms)为根据空调匹数确定的常数；
流通率d1＝1-K1·i0，i0＝0；
S212、以流通率d1作为控制升压控制器开关的参数，控制升压控制器在此开关周期内的开关状态：
升压控制器的断开时间toff＝(1-d1)*Tc＝0；
升压控制器的闭合时间ton＝Tc-toff＝Tc；其中，Tc是升压控制器开关周期时间；
S221、第二开关周期时，检测交流电源电压经过整流电路后生成的直流电源电压值Ed2、检测交流电源电流瞬时值i2,
升压倍数a2＝Ed2/V2；
升压控制增益其中，Is(rms)为根据空调匹数确定的常数；
流通率d2＝1-K2·i1，
S222、以流通率d2作为控制升压控制器开关的参数，控制升压控制器在此开关周期内的开关状态：
升压控制器的断开时间toff＝(1-d2)*Tc；
升压控制器的闭合时间ton＝Tc-toff；其中，Tc是升压控制器开关周期时间；
……
S2k1、第k开关周期时，检测交流电源电压经过整流电路后生成的直流电源电压值Edk、检测交流电源电流瞬时值ik,
升压倍数ak＝Edk/Vk；
升压控制增益其中，Is(rms)为根据空调匹数确定的常数；
流通率dk＝1-Kk·ik-1，
S2k2、以流通率dk作为控制升压控制器开关的参数，控制升压控制器在此开关周期内的开关状态：
升压控制器的断开时间toff＝(1-dk)*Tc＝Tc；
升压控制器的闭合时间ton＝Tc-toff；其中，Tc是升压控制器开关周期时间；
……
依次运行，直至压缩机启动。
如图3所示，为交流电源电压为120V时，采用本控制方法得到的直流电源电压可稳定在170V左右，此时直流电压升压不是太高，但是完全可以满足压缩机的启动要求。
压缩机启动起来以后，为了保证压缩机能够正常运行，正常升频，升压倍数an根据力矩电流指令Iq*的增加而增加。
如图2所示，将力矩电流指令Iq*与Iq_l imi t进行比较，将差值进行比例调节，增加升压倍数an，得到升压倍数an′，Iq_l imi t＝Iq_max×b_set，其中，Iq_max根据变频器容量来设定，b_set是根据实验数据设定。
根据升压倍数an′计算升压控制增益Kn、流通率dn，得到升压控制器的断开、闭合时间，控制升压控制器在此开关周期内的开关状态。
同时，需要实时检测的直流电压值Edn，直流电压升压极限值Ed_upper_l imi t与其差值是否小于设定值，若是，减小升压倍数an；若否，继续通过力矩电流指令Iq*调节升压倍数。
如图2所示，将检测的直流电压值Edn与设定的直流电压升压极限值Ed_upper_limi t进行比较，把差值进行PI调节，减小升压倍数an，得到升压倍数an′，根据升压倍数an′计算升压控制增益Kn、流通率dn，得到升压控制器的断开、闭合时间，控制升压控制器在此开关周期内的开关状态。
如图4所示，为交流电源电压为120V时，采用本控制方法得到的直流电源电压可稳定在250V左右，满足压缩机的正常运行升频。
基于上述空调压缩机超低压启动运行的升压控制方法的设计，本实施例还提出了一种控制系统，如图5所示，本实施例的控制系统包括：
交流电源电压检测电路，用于检测交流电源电压Vn，并传输至控制单元；
交流电源电流检测电路，用于检测交流电源电流瞬时值瞬时值in，并传输至控制单元；
直流电源电压检测电路，用于检测电源电压经过整流电路后生成的直流电源电压值Edn，并传输至控制单元；
控制单元，用于计算并控制升压控制器每个周期的通断时间，计算方法如上所述，此处不再赘述；
升压控制器，用于控制升压电路的工作状态。
压缩机启动起来以后，为了保证压缩机能够正常运行，正常升频，控制单元接收力矩电流指令Iq*，控制升压倍数an根据力矩电流指令Iq*的增加而增加。
控制单元将力矩电流指令Iq*与Iq_l imi t进行比较，将差值进行比例调节，控制升压倍数an增加，Iq_l imi t＝Iq_max×b_set，其中，Iq_max根据变频器容量来设定，b_set是根据实验数据设定。
为了保护压缩机的变频功率器件，控制单元设定的直流电压升压极限值Ed_upper_l imi t与接收的直流电压值Edn差值小于设定值时，控制升压倍数an减小。
控制单元将直流电压值Edn与设定的直流电压升压极限值Ed_upper_l imi t进行比较，把差值进行PI调节，控制升压倍数an减小。
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 (6)
1.一种空调压缩机超低压启动运行的升压控制方法，其特征在于:所述方法包括如下步骤:
(1)检测交流电源电压Vn，若交流电源电压Vn小于设定值，进入步骤(2)，若交流电源电压Vn大于设定值，正常启动空调压缩机；
(2)升压启动阶段，检测交流电源电压经过整流电路后生成的直流电源电压值Edn、检测交流电源电流瞬时值in,
升压倍数an＝Edn/Vn；
升压控制增益其中，Is(rms)为根据空调匹数确定的常数；
流通率dn＝1-Kn·in-1，i0＝0；
(3)以流通率dn作为控制升压控制器开关的参数，控制升压控制器的开关状态，直至压缩机启动；
升压控制器的断开时间toff＝(1-dn)*Tc；
升压控制器的闭合时间ton＝Tc-toff；其中，Tc是升压控制器开关周期时间；
n为第n个周期，n＝1、2……n……；
压缩机启动起来以后，升压倍数an根据力矩电流指令Iq*的增加而增加；
将力矩电流指令Iq*与Iq_limit进行比较，将差值进行比例调节，增加升压倍数an，Iq_limit＝Iq_max×b_set，其中，Iq_max根据变频器容量来设定，b_set是根据实验数据设定。
2.根据权利要求1所述的空调压缩机超低压启动运行的升压控制方法，其特征在于：当直流电压升压极限值Ed_upper_limit与检测的直流电源电压值Edn的差值小于设定值时，减小升压倍数an。
3.根据权利要求2所述的空调压缩机超低压启动运行的升压控制方法，其特征在于：将检测的直流电源电压值Edn与设定的直流电压升压极限值Ed_upper_limit进行比较，把差值进行PI调节，减小升压倍数an。
4.一种空调压缩机超低压启动运行的升压控制系统，其特征在于：所述系统包括：交流电源电压检测电路，用于检测交流电源电压Vn，并传输至控制单元；
交流电源电流检测电路，用于检测交流电源电流瞬时值in，并传输至控制单元；
直流电源电压检测电路，用于检测电源电压经过整流电路后生成的直流电源电压值Edn，并传输至控制单元；
控制单元，用于计算并控制升压控制器每个周期的通断时间；
升压控制器，用于控制升压电路的工作状态；
所述控制单元接收力矩电流指令Iq*，控制升压倍数an根据力矩电流指令Iq*的增加而增加；
所述控制单元将力矩电流指令Iq*与Iq_limit进行比较，将差值进行比例调节，控制升压倍数an增加，Iq_limit＝Iq_max×b_set，其中，Iq_max根据变频器容量来设定，b_set是根据实验数据设定。
5.根据权利要求4所述的空调压缩机超低压启动运行的升压控制系统，其特征在于：所述控制单元设定的直流电压升压极限值Ed_upper_limit与接收的直流电源电压值Edn的差值小于设定值时，控制升压倍数an减小。
6.根据权利要求5所述的空调压缩机超低压启动运行的升压控制系统，其特征在于：所述控制单元将直流电源电压值Edn与设定的直流电压升压极限值Ed_upper_limit进行比较，把差值进行PI调节，控制升压倍数an减小。
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