CN106194737B - 用于控制压缩机的控制模块和压缩机控制方法 - Google Patents

用于控制压缩机的控制模块和压缩机控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种用于控制压缩机的控制模块。压缩机包括压缩机构、与压缩机构相连接的轴以及包括定子和转子的电机。转子与轴相连接以驱动轴转动，并且控制模块与电机连接。控制模块被配置成在电机正常运行时控制逆变器给电机供给交流电力，和在电机在低速下运行和/或接近停机时，则控制逆变器给电机供给直流电力。另外，本发明还提供了一种压缩机控制方法。

Description

用于控制压缩机的控制模块和压缩机控制方法
技术领域
本发明涉及压缩机领域，尤其是用于控制压缩机的控制模块和压缩机控制方法。
背景技术
通常，压缩机是把机械能转化为可压缩流体的潜能，具体地可分为往复式压缩机、涡旋式压缩机(或涡旋压缩机)、离心式压缩机和叶片式压缩机。
典型地，涡旋压缩机的工作原理是通过动涡旋盘围绕静涡旋盘的基圆中心旋转，并逐渐缩小由所述动涡旋盘和静涡旋盘的接合所形成的气体压缩室的体积，从而达到压缩气体的目的。其中，动涡旋盘直接支撑到固定在压缩机壳体中的机架上。此外，用于驱动所述动涡旋盘转动的曲轴的一端(上端)通过机架中的中心孔连接至动涡旋盘，另一端(下端)直接支撑到固定在压缩机壳体内的下支撑架上，从而当曲轴沿着顺时针或逆时针方向转动时，可以执行相应的吸气、压缩和排气操作。其中被压缩的气体通过排放阀排放到涡旋压缩机的高压腔中，最终通过排放口排出。
变频涡旋压缩机是在传统涡旋压缩机的基础上通过由电源直接驱动压缩机的电机修改为电源驱动变频器再由变频器驱动压缩机电机的转子转动，并且通过变频器输出电压等参数调节达到改变电机转速的目的的一种压缩机。
涡旋压缩机会发生一种有害的现象叫做“反转”。这种反转会发生在压缩机停机时，因排气阀不能及时回位等因素导致动涡旋盘被返回的高压气体驱动反向转动，这样会导致动静涡旋盘的磨损和噪音。
发明内容
本发明的目的之一是提供一种能够防反转的用于控制压缩机的控制模块和压缩机控制方法。
根据本发明的一个方面，提供了一种用于控制压缩机的控制模块，所述压缩机包括压缩机构、与所述压缩机构相连接的轴以及包括定子和转子的电机；其中，所述转子与所述轴相连接以驱动所述轴转动，并且所述控制模块与所述电机连接；
其中，所述控制模块被配置成在所述电机正常运行时控制逆变器给电机供给交流电力，和在电机在低速下运行和/或接近停机时，则控制所述逆变器给电机供给直流电力。
在一个示例中，所述压缩机为涡旋压缩机且配置有变频器，所述变频器内设置有所述逆变器，所述逆变器包括由多个IGBT晶体管开关构成的IGBT模块，所述变频器分别与外部电源和电机的定子相连接。
在一个示例中，在电机的转子正常运行时，所述IGBT模块中的IGBT晶体管开关轮流开闭，在电机的定子上产生交变电流，从而在电机的转子周围形成交变磁场以驱动转子转动；
当电机的转子转速低于最低预定转速或接近停机时，IGBT模块中的IGBT晶体管开关中的一部分始终处于闭合状态以向电机的定子输入单相电流，用于锁定电机的转子。
在一个示例中，所述变频器通过连接线与外部电源和电机的定子相连接。
在一个示例中，所述IGBT模块包括6个IGBT晶体管开关，构成一个三相桥式逆变电路。
在一个示例中，当所述IGBT模块中的IGBT晶体管开关轮流开闭时，所述变频器向电机的定子中的三相定子绕组提供三相交变电流。
在一个示例中，当电机转速低于最低预定转速和/或接近停机时，所述变频器向电机的定子中的三相定子绕组中的一相定子绕组提供单相电流。
根据本发明的另一个方面，提供了一种压缩机控制方法，其中所述压缩机包括压缩机构、与所述压缩机构相连接的轴以及包括定子和转子的电机，其中所述转子与所述轴相连接以驱动所述轴转动，并且所述控制模块与所述电机连接，所述压缩机控制方法包括：
在所述电机正常运行时，通过所述控制模块控制逆变器给电机供给交流AC电力；
在电机在低速下运行和/或接近停机时，通过所述控制模块控制所述逆变器给电机供给直流电力。
在一个示例中，所述控制模块包括变频器，所述变频器内设置有所述逆变器，所述逆变器包括由多个IGBT晶体管开关构成的IGBT模块，所述变频器分别与外部电源和电机的定子相连接；
所述通过所述控制模块控制逆变器给电机供给交流电力包括：在电机的转子正常运行时，通过所述控制模块控制所述IGBT模块中的IGBT晶体管开关轮流开闭，以在电机的定子上产生交变电流，从而在电机的转子周围形成交变磁场以驱动转子转动；
所述通过所述控制模块控制所述逆变器给电机供给直流电力包括：当电机的转子的转速低于最低预定转速和/或接近停机时，通过所述控制模块控制所述IGBT模块中的IGBT晶体管开关中的一部分始终处于闭合状态，以给电机的定子输入单相电流，用于锁定电机的转子。
在一个示例中，所述变频器通过连接线与外部电源和变频涡旋压缩机中的电机的定子相连接。
在一个示例中，所述IGBT模块包括6个IGBT晶体管开关，构成一个三相桥式逆变电路。
在一个示例中，当所述IGBT模块中的IGBT晶体管开关轮流开闭时，所述变频器向电机的定子中的三相定子绕组提供三相交变电流。
在一个示例中，当电机的转子转速低于最低预定转速和/或接近停机时，所述变频器向电机的定子中的三相定子绕组中的一相定子绕组提供单相电流。
本发明所涉及的用于控制压缩机的控制模块可以在电机转动低于最低预定转速和/或接近停机时，给电机定子输入单相电流，使得交变磁场无法形成，从而使得曲轴转子即使在有外力推动的情况下也无法反向转动。
附图说明
图1是为根据本发明实施例的变频器内部的IGBT晶体管开关处于工作状态中的连接示意图；
图2为根据本发明实施例的电机的示意图。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图1-2，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。在说明书中，相同或相似的附图标号指示相同或相似的部件。下述参照附图对本发明实施方式的说明旨在对本发明的总体发明构思进行解释，而不应当理解为对本发明的一种限制。
本发明提供了一种用于控制压缩机的控制模块。该控制模块用于涡旋压缩机，尤其是变频涡旋压缩机。在本发明的一个实施例中，提供了一种用于变频涡旋压缩机的控制模块和压缩机控制方法。本发明的主要构思在于当电机转速低于最低转速和/或接近停机时，变频器给电机的定子输入单相电流(直流)，使得交变磁场无法形成，从而锁定电机转子，使之无法转动，这样就可以避免压缩机停机时由返回的高压气体驱动的反向转动。
如图1和2所示，该压缩机(未示出)包括压缩机构、与压缩机构相连接的轴以及包括定子和转子的电机。为了驱动轴转动，转子与轴相连接，且控制模块与电机连接。具体地，控制模块被配置成在电机正常运行时控制逆变器给电机供给交流电力，和在电机在低速下运行和/或接近停机时，则控制逆变器给电机供给直流电力。
在本示例中，压缩机为涡旋压缩机且配置有变频器。该变频器1内设置有逆变器，该逆变器包括由多个负责电流通断功能的IGBT晶体管开关构成的IGBT模块。该变频器1分别与外部电源5和变频涡旋压缩机中的电机的定子3相连接。电机的转子4可旋转地定位在定子3中央。
可以理解，在此处外部电源可以是直流电源，本发明的逆变器可以通过来自该直流电源的直流电流提供交变电流。当然外部电源也可以是交流电源，此时变频器还将需要相应的部件以实现交流到直流再到交流的转变，例如整流电路、滤波电路等。为了简化起见以及突出本发明的发明构思，故仅图示出了变频器中的逆变器的IGBT模块，而省去了一些其它的必须的部件。
如图1所示，IGBT模块包括6个IGBT晶体管开关1a-1f，构成一个三相桥式逆变电路。可以理解，在典型的情况下，为了提供三相交变电流，将IGBT模块设置成包括6个IGBT晶体管开关。当然，可以理解，本领域技术人员可以根据需要设置IGBT模块中的晶体管开关的数量，以及将其设置成半桥式或全桥式逆变电路。
具体地，IGBT模块中的IGBT晶体管开关轮流开闭，在电机的定子3上产生交变电流，从而在电机的转子4周围形成交变磁场以驱动转子4转动。具体地，在本示例中，变频器1向电机的定子3中的三相(U相、W相、V相)定子绕组提供三相交变电流。在此处，IGBT晶体管开关1a、1b、1c、1d、1e、1f可以按照某种组合轮流开闭，以产生交变电流。本发明不对IGBT晶体管开关的轮流开闭的组合以及其的次序进行限定，只要能够产生交变电流即可。例如，通过构成三相桥式逆变电路的IGBT模块产生三相交变电流在本领域中是已知的，故在此不再对它们的具体实现方式进行详细描述。
具体地，变频器1通过连接线2与外部电源5和变频涡旋压缩机中的电机的定子3相连接。
当电机的转子4转速低于最低预定转速和/或接近停机时，IGBT模块中的IGBT晶体管开关不再轮流开闭，而是保持所述IGBT晶体管开关中的一部分(例如IGBT晶体管1a和1e)始终处于闭合状态，从而给电机的定子3输入单相电流，用于锁定电机的转子4。
以下结合图1和2，详细描述本发明的用于压缩机的控制模块。压缩机电机正常工作时，IGBT模块中的晶体管开关1a～1f按照某种组合轮流开闭，产生交变电流，在电机转子4周围形成交变磁场，驱动转子4转动。当电机转速低于最低转速和/或接近停机时，晶体管开关1a～1f不再轮流开闭，而是保持晶体管开关1a和1e闭合，变频器通过连接线2给电机定子3输入单相电流(直流)，使得交变磁场无法形成，从而锁定电机转子4，使之无法转动，这样就可以避免压缩机停机时由返回的高压气体驱动的反转现象。可以理解，在防止电机的转子4反转提供单相电流时，还可以替代地保持晶体管开关1b和1f闭合，或保持晶体管开关1c和1d闭合，本发明对具体的提供单相电流的晶体管开关组合不做限定。
另外，本发明还基于上述的用于压缩机的控制模块提供了一种压缩机控制方法。在此所述的控制模块的结构与上文所述的一致，故在此不再详细描述。
所述压缩机控制方法包括以下步骤：
在所述电机正常运行时，通过控制模块控制逆变器给电机供给交流AC电力；
在电机在低速下运行和/或接近停机时，通过控制模块控制逆变器给电机供给直流电力。
具体地，所述通过所述控制模块控制逆变器给电机供给交流电力包括：
在电机的转子正常运行时，轮流开闭所述IGBT模块中的IGBT晶体管开关，在电机的定子上产生交变电流，从而在电机的转子周围形成交变磁场以驱动转子转动。
具体地，所述通过所述控制模块控制所述逆变器给电机供给直流电力包括：当电机的转子的转速低于最低预定转速和/或接近停机时，使IGBT模块中的IGBT晶体管开关不再轮流开闭，而是始终保持所述IGBT晶体管开关中的一部分处于闭合状态，从而给电机的定子输入单相电流，用于锁定电机的转子，防止转子反转。
在本发明中，电机防反转控制机构可以在电机转动低于最低预定转速和/或接近停机时，给电机定子输入单相电流，使得交变磁场无法形成，从而使得电机的转子即使在有外力推动的情况下也无法反向转动。
因此，本发明的用于压缩机的控制模块和压缩机控制方法可以用于控制涡旋压缩机中的电机以防止其反转，尤其可以用于控制变频涡旋压缩机中的电机，以防止其反转。
虽然本总体发明构思的一些实施例已被显示和说明，本领域普通技术人员将理解，在不背离本总体发明构思的原则和精神的情况下，可对这些实施例做出改变，本发明的范围以权利要求和它们的等同物限定。

Claims (13)

1.一种用于控制压缩机的控制模块，所述压缩机包括压缩机构、与所述压缩机构相连接的轴以及包括定子和转子的电机；其中，所述转子与所述轴相连接以驱动所述轴转动，并且所述控制模块与所述电机连接；
其中，所述控制模块被配置成在所述电机正常运行时控制逆变器给电机供给交流电力，和在电机在低速下运行和/或接近停机时，则控制所述逆变器给电机供给直流电力。
2.根据权利要求1所述的控制模块，其中，所述压缩机为涡旋压缩机且配置有变频器，所述变频器内设置有所述逆变器，所述逆变器包括由多个IGBT晶体管开关构成的IGBT模块，所述变频器分别与外部电源和电机的定子相连接。
3.根据权利要求2所述的控制模块，其中，在电机的转子正常运行时，所述IGBT模块中的IGBT晶体管开关轮流开闭，在电机的定子上产生交变电流，从而在电机的转子周围形成交变磁场以驱动转子转动；
当电机的转子转速低于最低预定转速或接近停机时，IGBT模块中的IGBT晶体管开关中的一部分始终处于闭合状态以向电机的定子输入单相电流，用于锁定电机的转子。
4.根据权利要求2所述的控制模块，其中，所述变频器通过连接线与外部电源和电机的定子相连接。
5.根据权利要求2-4中任一项所述的控制模块，其中，所述IGBT模块包括6个IGBT晶体管开关，构成一个三相桥式逆变电路。
6.根据权利要求5所述的控制模块，其中，当所述IGBT模块中的IGBT晶体管开关轮流开闭时，所述变频器向电机的定子中的三相定子绕组提供三相交变电流。
7.根据权利要求5所述的控制模块，其中，当电机转速低于最低预定转速和/或接近停机时，所述变频器向电机的定子中的三相定子绕组中的一相定子绕组提供单相电流。
8.一种压缩机控制方法，其中所述压缩机包括压缩机构、与所述压缩机构相连接的轴以及包括定子和转子的电机，其中所述转子与所述轴相连接以驱动所述轴转动，并且控制模块与所述电机连接，所述压缩机控制方法包括：
在所述电机正常运行时，通过所述控制模块控制逆变器给电机供给交流电力；
在电机在低速下运行和/或接近停机时，通过所述控制模块控制所述逆变器给电机供给直流电力。
9.根据权利要求8所述的方法，其中所述控制模块包括变频器，所述变频器内设置有所述逆变器，所述逆变器包括由多个IGBT晶体管开关构成的IGBT模块，所述变频器分别与外部电源和电机的定子相连接；
所述通过所述控制模块控制逆变器给电机供给交流电力包括：在电机的转子正常运行时，通过所述控制模块控制所述IGBT模块中的IGBT晶体管开关轮流开闭，以在电机的定子上产生交变电流，从而在电机的转子周围形成交变磁场以驱动转子转动；
所述通过所述控制模块控制所述逆变器给电机供给直流电力包括：当电机的转子的转速低于最低预定转速和/或接近停机时，通过所述控制模块控制所述IGBT模块中的IGBT晶体管开关中的一部分始终处于闭合状态，以给电机的定子输入单相电流，用于锁定电机的转子。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述变频器通过连接线与外部电源和变频涡旋压缩机中的电机的定子相连接。
11.根据权利要求9或10所述的方法，其中，所述IGBT模块包括6个IGBT晶体管开关，构成一个三相桥式逆变电路。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，当所述IGBT模块中的IGBT晶体管开关轮流开闭时，所述变频器向电机的定子中的三相定子绕组提供三相交变电流。
13.根据权利要求11所述的方法，其中，当电机的转子转速低于最低预定转速和/或接近停机时，所述变频器向电机的定子中的三相定子绕组中的一相定子绕组提供单相电流。
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