CN107013445A - 变频冰箱、压缩机及其低电压启动方法、系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种变频冰箱、压缩机及其低电压启动方法、系统，其中，启动方法包括：在切入压缩机的速度闭环控制时，给定压缩机的D轴初始参考电流；获取压缩机中整流器的当前直流母线电压；根据当前直流母线电压与基准直流母线电压之间的差值对压缩机的D轴电流环的PI控制器进行调节。该压缩机的低电压启动方法，能够而实现压缩机在不同电压下的有效启动，避免压缩机因电压过低或不稳定而导致的启动失败问题。

Description

变频冰箱、压缩机及其低电压启动方法、系统

技术领域

本发明涉及压缩机技术领域，具体涉及一种压缩机的低电压启动方法、一种压缩机的低电压启动系统、一种压缩机和一种变频冰箱。

背景技术

目前，伴随变频空调成为市场主流，变频洗衣机、变频冰箱也迅速的走入千家万户。冰箱变频压缩机的控制方案多种多样，其中有一种是基于电机控制引擎的正弦波控制。由于，变频冰箱系统与变频空调系统之间存在明显的差异，因此，两者的启动过程调试存在较大的差别。

首先，压缩机结构不同，冰箱压缩机的结构为活塞式结构，空调压缩机的结构是旋转式偏心轮结构。其中，活塞式结构可能存在力矩死点，因此两段式的定位过程重要性高于空调压缩机，并且定位电流的需求更大，如果按照一般的控制方法启动可能会导致压缩机启动失败情况的发生。第二，压缩机系统的毛细管长度不同，冰箱压缩机系统的毛细管比空调压缩机系统的毛细管长，由此，使得冰箱压缩机停机后吸排气压力差的平衡时间非常长，下降也很缓慢，增加了冰箱压缩机系统停机后的再启动难度。可以看出，在低电压下启动和运行冰箱压缩机是比较困难的，但是压缩机的启动问题是变频控制的首要问题，启动的可靠性必须得到保证。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术中的技术问题之一。为此，本发明的第一个目的在于提出一种压缩机的低电压启动方法，其能够实现压缩机在不同电压下的有效启动，避免压缩机因电压过低或不稳定而导致的启动失败问题。

本发明的第二个目的在于提出一种压缩机的低电压启动系统。

本发明的第三个目的在于提出一种压缩机。

本发明的第四个目的在于提出一种变频冰箱。

为达到上述目的，本发明第一方面实施例提出了一种压缩机的低电压启动方法，包括以下步骤：在切入所述压缩机的速度闭环控制时，给定所述压缩机的D轴初始参考电流；获取所述压缩机中整流器的当前直流母线电压；根据所述当前直流母线电压与基准直流母线电压之间的差值对所述压缩机的D轴电流环的PI控制器进行调节。

根据本发明实施例的压缩机的低电压启动方法，在切入速度闭环控制的瞬间，给定D轴初始参考电流，由此能够弥补切入闭环瞬间速度环不稳定而导致的Q轴参考电流不足的问题；进而采集当前直流母线电压，将当前直流母线电压与基准电压下的基准直流母线电压做差，并根据差值对D轴电流环的PI控制器进行调节，从而实现了压缩机在不同电压下的有效启动，避免了因电压过低或不稳定而导致的启动失败问题。

另外，根据本发明上述实施例的压缩机的低电压启动方法还可以具有如下附加的技术特征：

根据本发明的一个实施例，根据所述当前直流母线电压与基准直流母线电压之间的差值对所述压缩机的D轴电流环的PI控制器进行调节，包括：根据如下公式调节所述压缩机的D轴电流环的PI控制器：

其中，ΔV＝V_AD-V_DC，V_AD为所述当前直流母线电压，V_DC为所述基准直流母线电压，K_p为调节后的所述D轴电流环的PI控制器的比例系数，K_i为调节后的所述D轴电流环的PI控制器的积分系数，K_p0为所述D轴电流环的PI控制器的初始比例系数。

根据本发明的一个实施例，在给定所述压缩机的D轴初始参考电流后，所述压缩机的低电压启动方法，还包括：控制D轴参考电流以预设关系减小，直至所述D轴参考电流减小为0。

根据本发明的一个实施例，所述预设关系为：其中，I_dref为所述D轴初始参考电流，T为所述D轴参考电流的变化时间，且I_dref、T均为正值，为t时刻的D轴参考电流。

根据本发明的一个实施例，所述基准直流母线电压为通过所述整流器对基准交流电压进行整流后得到的直流母线电压。

为达到上述目的，本发明第二方面实施例提出了一种压缩机的低电压启动系统，包括：给定模块，用于在切入所述压缩机的速度闭环控制时，给定所述压缩机的D轴初始参考电流；获取模块，用于获取所述压缩机中整流器的当前直流母线电压；调节模块，用于根据所述当前直流母线电压与基准直流母线电压之间的差值对所述压缩机的D轴电流环的PI控制器进行调节。

根据本发明实施例的压缩机的低电压启动系统，在切入速度闭环控制的瞬间，通过给定模块给定D轴初始参考电流，由此能够弥补切入闭环瞬间速度环不稳定而导致的Q轴参考电流不足的问题；进而通过获取模块采集当前直流母线电压，将当前直流母线电压与基准电压下的基准直流母线电压做差，并通过调节模块根据差值对D轴电流环的PI控制器进行调节，从而实现了压缩机在不同电压下的有效启动，避免了因电压过低或不稳定而导致的启动失败问题。

另外，根据本发明上述实施例的压缩机的低电压启动系统还可以具有如下附加的技术特征：

根据本发明的一个实施例，所述调节模块，具体用于根据如下公式调节所述压缩机的D轴电流环的PI控制器：

其中，ΔV＝V_AD-V_DC，V_AD为所述当前直流母线电压，V_DC为所述基准直流母线电压，K_p为调节后的所述D轴电流环的PI控制器的比例系数，K_i为调节后的所述D轴电流环的PI控制器的积分系数，K_p0为所述D轴电流环的PI控制器的初始比例系数。

根据本发明的一个实施例，所述压缩机的低电压启动系统，还包括：控制模块，用于在给定所述压缩机的D轴初始参考电流后，控制D轴参考电流以预设关系减小，直至所述D轴参考电流减小为0。

根据本发明的一个实施例，所述预设关系为：其中，I_dref为所述D轴初始参考电流，T为所述D轴参考电流的变化时间，且I_dref、T均为正值，为t时刻的D轴参考电流。

根据本发明的一个实施例，所述基准直流母线电压为通过所述整流器对基准交流电压进行整流后得到的直流母线电压。

进一步地，本发明提出了一种压缩机，其包括上述的压缩机的低电压启动系统。

本发明实施例的压缩机，能够实现在不同电压下的有效启动，避免因电压过低或不稳定而导致的启动失败问题。

更进一步地，本发明提出了一种变频冰箱，其包括上述的压缩机。

本发明实施例的变频冰箱，能够实现压缩机在不同电压下的有效启动，避免因电压过低或不稳定而导致的启动失败问题。

本发明的附加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

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明一个实施例的压缩机的低电压启动方法的流程图；

图2是根据本发明一个实施例的给定D轴初始参考电流时的原理图；

图3是根据本发明一个实施例的压缩机启动电流波形图；

图4是根据本发明一个示例的压缩机的低电压启动方法的流程图；

图5是根据本发明一个实施例的压缩机的低电压启动系统的方框图；以及

图6是根据本发明另一个实施例的压缩机的低电压启动系统的方框图。

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。

下面参考附图描述根据本发明实施例提出的变频冰箱、压缩机及其低电压启动方法、系统。

图1是根据本发明实施例的压缩机的低电压启动方法的流程图。如图1所示，该启动方法包括以下步骤：

S101，在切入压缩机的速度闭环控制时，给定压缩机的D轴初始参考电流。

具体地，如图2所示，在切入压缩机的速度闭环控制的瞬间，给定压缩机的D轴初始参考电流I_dref，如2A，由此可以弥补切入速度闭环瞬间，因速度环中给定速度与反馈速度之间的误差信号不稳定而导致的Q轴参考电流不足的问题。

需要说明的是，D轴初始参考电流I_dref可以根据压缩机的不同机型和本领域技术人员的经验进行设置。

S102，获取压缩机中整流器的当前直流母线电压。

在本发明的实施例中，可以通过采样电阻对整流器的直流侧进行电压采样以获得当前直流母线电压。

S103，根据当前直流母线电压与基准直流母线电压之间的差值对压缩机的D轴电流环的PI控制器进行调节。

在本发明的实施例中，基准直流母线电压为通过整流器对基准交流电压进行整流后得到的直流母线电压。

其中，基准交流电压可以为220V交流电。

具体地，在启动压缩机时，输入低压交流电，如120V交流电。在切入压缩机的速度闭环控制的瞬间，给定压缩机的D轴初始电流I_dref(如2A)后，通过采样电阻采样获得整流器直流侧的当前直流母线电压V_AD。基准交流电压，如220V交流电，在当前D轴初始参考电流下，经整流器整流得到基准直流母线电压，如311V直流电。将输入120V低压交流电得到的当前直流母线电压与基准直流母线电压做差得到ΔV，进而根据当前的ΔV来调整D轴电流环PI控制器的比例、积分系数，即Kp、Ki。

需要说明的是，在对D轴电流环的PI控制器进行调节时，可以对ΔV进行Q格式调整，即通过在软件处理的定点运算中对ΔV进行放大，以保持ΔV的精度，进而可以保证对D轴电流环的PI控制器的调节精度。

在本发明的一个实施例中，为了保证压缩机控制系统的稳定性，在给定压缩机的D轴初始参考电流后，可以控制D轴参考电流以预设关系减小，直至D轴参考电流减小为0。

可选地，预设关系可以是线性关系，如即限定递减关系，其中，I_dref为D轴初始参考电流，T为D轴参考电流的变化时间，且I_dref、T均为正值，为t时刻的D轴参考电流。

进一步地，可以在D轴参考电流线性递减过程中，实时获取直流母线电压和基准直流母线电压，并根据两者之间的差值调节D轴电流环PI控制器的比例、积分系数。

图3是根据本发明一个实施例的压缩机的电流启动波形图，如图3所示，在输入电压较低(即120V交流电)时，能够实现压缩机的有效启动。

在本发明的一个实施例中，上述根据当前直流母线电压与基准直流母线电压之间的差值对压缩机的D轴电流环的PI控制器进行调节时，具体可以根据如下公式(1)调节压缩机的D轴电流环的PI控制器：

其中，ΔV＝V_AD-V_DC，V_AD为当前直流母线电压，V_DC为基准直流母线电压，K_p为调节后的D轴电流环的PI控制器的比例系数，K_i为调节后的D轴电流环的PI控制器的积分系数，K_p0为D轴电流环的PI控制器的初始比例系数。

为便于理解本发明实施例的压缩机的低电压启动方法，可结合图4进行说明：

如图4所示，开始启动压缩机时，在启动压缩机的速度闭环瞬间，给定压缩机的D轴一初始参考电流I_dref，并控制D轴参考电流从初始参考电流进行线性递减。在D轴参考电流递减过程中，通过采样电阻实时采样当前的直流母线电压V_AD，计算当前直流母线电压V_AD与基准直流母线电压V_DC之间的差值ΔV＝V_AD-V_DC，进而根据差值ΔV调整D轴电流环PI控制器的比例、积分系数。

综上，根据本发明实施例的压缩机的低电压启动方法，在切入速度闭环控制的瞬间，给定D轴初始参考电流，由此能够弥补切入闭环瞬间速度环不稳定而导致的Q轴参考电流不足的问题；进而通过实时采集当前直流母线电压，将当前直流母线电压与基准电压下的基准直流母线电压做差，并根据差值对D轴电流环的PI控制器进行调节，从而实现了压缩机在不同电压下的有效启动，避免了因电压过低或不稳定而导致的启动失败问题。

图5是根据本发明一个实施例的压缩机的低电压启动系统的结构框图。如图5所示，该启动系统包括：给定模块10、获取模块20和调节模块30。

其中，给定模块10用于在切入压缩机的速度闭环控制时，给定压缩机的D轴初始参考电流。获取模块20用于获取压缩机中整流器的当前直流母线电压；调节模块30用于根据当前直流母线电压与基准直流母线电压之间的差值对压缩机的D轴电流环的PI控制器进行调节。

具体地，如图2所示，在切入压缩机的速度闭环控制的瞬间，给定模块10给定压缩机的D轴初始参考电流I_dref，如2A，由此可以弥补切入速度闭环瞬间，因速度环中给定速度与反馈速度之间的误差信号不稳定而导致的Q轴参考电流不足的问题。

需要说明的是，D轴初始参考电流I_dref可以根据压缩机的不同机型和本领域技术人员的经验进行设置。

在本发明的实施例中，可以通过采样电阻对整流器的直流侧进行电压采样以使获取模块20获得当前直流母线电压。基准直流母线电压为通过整流器对基准交流电压进行整流后得到的直流母线电压。

其中，基准交流电压可以为220V交流电。

具体地，在启动压缩机时，输入低压交流电，如120V交流电。在切入压缩机的速度闭环控制的瞬间，给定模块10给定压缩机的D轴初始电流I_dref(如2A)后，通过采样电阻采样使获取模块20获得整流器直流侧的当前直流母线电压V_AD。基准交流电压，如220V交流电，在当前D轴初始参考电流下，经整流器整流得到基准直流母线电压，如311V直流电。将输入120V低压交流电得到的当前直流母线电压与基准直流母线电压做差得到ΔV，进而通过调节模块30根据当前的ΔV来调整D轴电流环PI控制器的比例、积分系数，即Kp、Ki。

需要说明的是，调节模块30在对D轴电流环的PI控制器进行调节时，可以对ΔV进行Q格式调整，即通过在软件处理的定点运算中对ΔV进行放大，以保持ΔV的精度，进而可以保证对D轴电流环的PI控制器的调节精度。

在本发明的一个实施例中，如图6所示，压缩机的低电压启动系统还可以包括控制模块40。在给定压缩机的D轴初始参考电流后，控制模块40可以控制D轴参考电流以预设关系减小，直至D轴参考电流减小为0，由此可以保证压缩机控制系统的稳定性。

可选地，预设关系可以是线性关系，如即限定递减关系，其中，I_dref为D轴初始参考电流，T为D轴参考电流的变化时间，且I_dref、T均为正值，为t时刻的D轴参考电流。

进一步地，可以在D轴参考电流线性递减过程中，实时获取直流母线电压和基准直流母线电压，并根据两者之间的差值调节D轴电流环PI控制器的比例、积分系数。

图3是根据本发明一个实施例的压缩机的电流启动波形图，如图3所示，在输入电压较低(即120V交流电)时，能够实现压缩机的有效启动。

在本发明的一个实施例中，调节模块30具体用于：根据如下公式调节压缩机的D轴电流环的PI控制器：

其中，ΔV＝V_AD-V_DC，V_AD为当前直流母线电压，V_DC为基准直流母线电压，K_p为调节后的D轴电流环的PI控制器的比例系数，K_i为调节后的D轴电流环的PI控制器的积分系数，K_p0为D轴电流环的PI控制器的初始比例系数。

为便于理解本发明实施例的压缩机的低电压启动系统，可结合图4进行说明：

如图4所示，开始启动压缩机时，在启动压缩机的速度闭环瞬间，给定模块10给定压缩机的D轴一初始参考电流I_dref，控制模块40控制D轴参考电流从初始参考电流进行线性递减。在D轴参考电流递减过程中，通过采样电阻实时采样当前的直流母线电压V_AD，通过获取模块20获取当前的直流母线电压V_AD，计算当前直流母线电压V_AD与基准直流母线电压V_DC之间的差值ΔV＝V_AD-V_DC，进而通过调节模块30根据差值ΔV调整D轴电流环PI控制器的比例、积分系数。

综上，根据本发明实施例的压缩机的低电压启动系统，在切入速度闭环控制的瞬间，通过给定模块给定D轴初始参考电流，由此能够弥补切入闭环瞬间速度环不稳定而导致的Q轴参考电流不足的问题；进而通过获取模块实时采集当前直流母线电压，将当前直流母线电压与基准电压下的基准直流母线电压做差，并通过调节模块根据差值对D轴电流环的PI控制器进行调节，从而实现了压缩机在不同电压下的有效启动，避免了因电压过低或不稳定而导致的启动失败问题。

进一步地，本发明提出了一种压缩机，其包括上述的压缩机的低电压启动系统。

本发明实施例的压缩机，能够实现在不同电压下的有效启动，避免因电压过低或不稳定而导致的启动失败问题。

更进一步地，本发明提出了一种变频冰箱，其包括上述的压缩机。

本发明实施例的变频冰箱，能够实现压缩机在不同电压下的有效启动，避免因电压过低或不稳定而导致的启动失败问题。

另外，本发明实施例的变频冰箱的其它构成及其作用对本领域的技术人员而言都是已知的，为减少冗余，此处不做赘述。

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。

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。

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 (12)

1.一种压缩机的低电压启动方法，其特征在于，包括以下步骤：

在切入所述压缩机的速度闭环控制时，给定所述压缩机的D轴初始参考电流；

获取所述压缩机中整流器的当前直流母线电压；

根据所述当前直流母线电压与基准直流母线电压之间的差值对所述压缩机的D轴电流环的PI控制器进行调节。

2.如权利要求1所述的压缩机的低电压启动方法，其特征在于，根据所述当前直流母线电压与基准直流母线电压之间的差值对所述压缩机的D轴电流环的PI控制器进行调节，包括：

根据如下公式调节所述压缩机的D轴电流环的PI控制器：

其中，ΔV＝V_AD-V_DC，V_AD为所述当前直流母线电压，V_DC为所述基准直流母线电压，K_p为调节后的所述D轴电流环的PI控制器的比例系数，K_i为调节后的所述D轴电流环的PI控制器的积分系数，K_p0为所述D轴电流环的PI控制器的初始比例系数。

3.如权利要求1所述的压缩机的低电压启动方法，其特征在于，在给定所述压缩机的D轴初始参考电流后，还包括：

控制D轴参考电流以预设关系减小，直至所述D轴参考电流减小为0。

4.如权利要求3所述的压缩机的低电压启动方法，其特征在于，所述预设关系为：

其中，I_dref为所述D轴初始参考电流，T为所述D轴参考电流的变化时间，且I_dref、T均为正值，为t时刻的D轴参考电流。

5.如权利要求1或2所述的压缩机的低电压启动方法，其特征在于，所述基准直流母线电压为通过所述整流器对基准交流电压进行整流后得到的直流母线电压。

6.一种压缩机的低电压启动系统，其特征在于，包括：

给定模块，用于在切入所述压缩机的速度闭环控制时，给定所述压缩机的D轴初始参考电流；

获取模块，用于获取所述压缩机中整流器的当前直流母线电压；

调节模块，用于根据所述当前直流母线电压与基准直流母线电压之间的差值对所述压缩机的D轴电流环的PI控制器进行调节。

7.如权利要求6所述的压缩机的低电压启动系统，其特征在于，所述调节模块，具体用于：

根据如下公式调节所述压缩机的D轴电流环的PI控制器：

其中，ΔV＝V_AD-V_DC，V_AD为所述当前直流母线电压，V_DC为所述基准直流母线电压，K_p为调节后的所述D轴电流环的PI控制器的比例系数，K_i为调节后的所述D轴电流环的PI控制器的积分系数，K_p0为所述D轴电流环的PI控制器的初始比例系数。

8.如权利要求6所述的压缩机的低电压启动系统，其特征在于，还包括：

控制模块，用于在给定所述压缩机的D轴初始参考电流后，控制D轴参考电流以预设关系减小，直至所述D轴参考电流减小为0。

9.如权利要求8所述的压缩机的低电压启动系统，其特征在于，所述预设关系为：

其中，I_dref为所述D轴初始参考电流，T为所述D轴参考电流的变化时间，且I_dref、T均为正值，为t时刻的D轴参考电流。

10.如权利要求6或7所述的压缩机的低电压启动系统，其特征在于，所述基准直流母线电压为通过所述整流器对基准交流电压进行整流后得到的直流母线电压。

11.一种压缩机，其特征在于，包括权利要求6-10中任一项所述的压缩机的低电压启动系统。

12.一种变频冰箱，其特征在于，包括权利要求11所述的压缩机。