CN107367095B - 压缩机功率模块温度控制方法及控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种压缩机功率模块温度控制方法及控制系统，属于压缩机控制技术领域。所述压缩机功率模块温度控制方法包括：采集所述功率模块的温度；将所采集的所述功率模块的温度与设定值Ⅱ比较；当所采集的所述功率模块的温度大于等于设定值Ⅱ时，计算所述功率模块的温度的变化率；将所计算的所述功率模块的温度的变化率与设定值Ⅲ比较；以及当所计算的所述功率模块的温度的变化率大于设定值Ⅲ时，降低所述功率模块的工作频率。本发明的压缩机功率模块温度控制方法，控制压缩机功率模块的温度，防止压缩机功率模块温度异常，保证系统运行的稳定性和可靠性。

Description

压缩机功率模块温度控制方法及控制系统

技术领域

本发明涉及压缩机控制技术领域，具体地涉及一种压缩机功率模块温度控制方法及控制系统。

背景技术

制冷系统例如空调的压缩机结构中，电气控制部分的功率模块因工作电压、电流较高，工作频率变换频繁，同时因其高集成度导致的发热问题较为突出。现有技术的功率模块耦合连接到散热装置上，常见的温度控制方法为冷媒散热或者压缩机吸气侧进行散热。但是空调系统中，由于系统冷量输出的建立比较缓慢，功率的增速远大于散热带走热量的速度，系统稳定运行后其功率与散热趋于平衡，热量增加和散热的不平衡常会造成压缩机启动时功率模块启动过温保护或者在过温保护启动前损坏器件，影响系统的稳定性和可靠运行。

发明内容

本发明实施例的目的是提供一种压缩机功率模块温度控制方法及控制系统，该压缩机功率模块温度控制方法，控制压缩机功率模块的温度，防止压缩机功率模块温度异常，保证系统运行的稳定性和可靠性。

为了实现上述目的，本发明实施例提供一种压缩机功率模块温度控制方法，该方法包括：采集所述功率模块的温度；将所采集的所述功率模块的温度与设定值Ⅱ比较；当所采集的所述功率模块的温度大于等于设定值Ⅱ时，计算所述功率模块的温度的变化率；将所计算的所述功率模块的温度的变化率与设定值Ⅲ比较；以及当所计算的所述功率模块的温度的变化率大于设定值Ⅲ时，降低所述功率模块的工作频率。

可选的，其中，当所计算的所述功率模块的温度的变化率大于设定值Ⅲ时，按照降频速率Ⅰ降低所述功率模块的工作频率。

可选的，该方法还包括：获取所述压缩机的功率值；当所计算的所述功率模块的温度的变化率大于零且小于等于设定值Ⅲ时，根据所获取的所述压缩机的功率值计算所述压缩机的功率值的变化率；将所计算的所述压缩机的功率值的变化率与设定值Ⅳ比较；当所计算的所述压缩机的功率值的变化率大于设定值Ⅳ时，按照降频速率Ⅱ降低所述功率模块的工作频率；以及当所计算的所述压缩机的功率值的变化率小于或等于设定值Ⅳ时，按照降频速率Ⅲ降低所述功率模块的工作频率。

可选的，所述降频速率Ⅰ、所述降频速率Ⅱ和所述降频速率Ⅲ的关系为：降频速率Ⅰ＞降频速率Ⅱ＞降频速率Ⅲ。

可选的，该方法还包括：采集耦合到所述功率模块的散热装置的温度；在将所采集的所述功率模块的温度与设定值Ⅱ比较之前，将所采集的所述散热装置的温度与设定值Ⅰ比较；当所采集的所述散热装置的温度小于设定值Ⅰ时，不将所采集的所述功率模块的温度与设定值Ⅱ比较，并不改变所述功率模块的工作频率。

本发明还提供一种压缩机功率模块温度控制系统，该系统包括：采集模块，用于采集所述功率模块的温度；处理器，该处理器被配置成：将所述采集模块采集的所述功率模块的温度与设定值Ⅱ比较；当所述采集模块采集的所述功率模块的温度大于等于设定值Ⅱ时，计算所述功率模块的温度的变化率；以及将所计算的所述功率模块的温度的变化率与设定值Ⅲ比较；当所计算的所述功率模块的温度的变化率大于设定值Ⅲ时，降低所述功率模块的工作频率。

可选的，其中，当所述处理器所计算的所述功率模块的温度的变化率大于设定值Ⅲ时，按照降频速率Ⅰ降低所述功率模块的工作频率。

可选的，其中，所述处理器还被配置成：获取所述压缩机的功率值；当所计算的所述功率模块的温度的变化率大于零且小于等于设定值Ⅲ时，根据所获取的所述压缩机的功率值计算所述压缩机的功率值的变化率；将所计算的所述压缩机的功率值的变化率与设定值Ⅳ比较；当所计算的所述压缩机的功率值的变化率大于设定值Ⅳ时，按照降频速率Ⅱ降低所述功率模块的工作频率；以及当所计算的所述压缩机的功率值的变化率小于等于设定值Ⅳ时，按照降频速率Ⅲ降低所述功率模块的工作频率。

可选的，其中，所述降频速率Ⅰ、所述降频速率Ⅱ和所述降频速率Ⅲ的关系为：降频速率Ⅰ＞降频速率Ⅱ＞降频速率Ⅲ。

可选的，其中，所述采集模块还被配置成：采集耦合到所述功率模块的散热装置的温度；所述处理器还被配置成：在将所述采集模块采集的所述功率模块的温度与设定值Ⅱ比较之前，将所述采集模采集的所述散热装置的温度与设定值Ⅰ比较；当所述采集模采集的所述散热装置的温度小于设定值Ⅰ时，不将所采集的所述功率模块的温度与设定值Ⅱ比较，并不改变所述功率模块的工作频率。

通过上述技术方案，采集功率模块的温度并与设定值Ⅱ比较，当温度超过设定值Ⅱ时，根据采集的功率模块的温度确定温度变化率，将温度变化率和设定值Ⅲ比较，以确定是否降低功率模块的工作频率，控制压缩机功率模块的温度，避免发生过温损坏。

本发明实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施例，但并不构成对本发明实施例的限制。在附图中：

图1是本发明一种实施方式的压缩机功率模块温度控制方法流程图；

图2是本发明另一种实施方式的压缩机功率模块温度控制方法流程图；

图3是本发明另一种实施方式的压缩机功率模块温度控制方法流程图；

图4是本发明一种实施方式的压缩机功率模块温度控制系统结构示意图；

图5是本发明一种实施方式的压缩机功率模块的温度控制系统连接示意图。

附图标记说明

10 采集模块 20 控制器

30 散热装置 40 功率模块

50 压缩机

具体实施方式

以下结合附图对本发明实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明实施例，并不用于限制本发明实施例。

图1是本发明一种实施方式的压缩机功率模块温度控制方法流程图。如图1所示的本发明一种实施方式的压缩机功率模块温度控制方法，包括：在步骤110中，采集所述功率模块的温度；在步骤120中，将所采集的所述功率模块的温度T2与设定值Ⅱ比较；在步骤122中，判断当所采集的所述功率模块的温度T2大于等于设定值Ⅱ时，在步骤130中，计算所述功率模块的温度的变化率dT2/dt；在步骤150中，将所计算的所述功率模块的温度的变化率dT2/dt与设定值Ⅲ比较；以及在步骤152中，判断当所计算的所述功率模块的温度的变化率dT2/dt大于等于设定值Ⅲ时，在步骤160中，降低所述功率模块的工作频率。

上述方案中，采集压缩机功率模块的温度T2，将采集的温度T2与设定值Ⅱ比较，当超过设定值Ⅱ时，说明功率模块的温度已达到可能需要进行调控的阈值内，而后，根据采集的功率模块的温度计算温度的变化率dT2/dt，以确定功率模块的温度的变化趋势，通过该趋势预知下一时刻的温度变化，当温度的变化率dT2/dt超过设定值Ⅲ时，说明温度的变化的趋势较为明显，下一时刻的温度将发生急剧的变化，可能导致过温损坏器件。此时，将对功率模块的工作频率进行调整，降低功率模块的工作频率以降低功率模块的温度，即步骤160，保护功率模块的可靠运行。当功率模块的温度T2小于设定值Ⅱ时，说明功率模块的温度在无需进行调整的安全范围内，无需调整功率模块的工作频率，在步骤140中，按照目标工作频率运行功率模块即可。当所采集的所述功率模块的温度变化率dT2/dt小于设定值Ⅲ时，例如可以不对功率模块的工作频率进行调整或进一步判断压缩机的工况以确定调整方案。

本发明实施方式的功率模块的温度控制方法，根据功率模块的温度以及功率模块的温度的变化率调整功率模块的工作频率，保证功率模块工作在正常温度范围内，防止温度过高损坏器件，提高功率模块和压缩机运行的可靠性。

上述方案中，其中，当所计算的所述功率模块的温度的变化率大于设定值Ⅲ时，在步骤160中，按照降频速率Ⅰ降低所述功率模块的工作频率。其中降频速率为单位时间内降低工作频率的量，单位为Hz/s，可根据压缩机的工作参数及现场运行工况进行设置。

图2是本发明另一种实施方式的压缩机功率模块温度控制方法流程图。如图2所示的本发明另一种实施方式的压缩机功率模块温度控制方法，还包括：在步骤112中，获取所述压缩机的功率值S；在步骤154中，判断所计算的所述功率模块的温度的变化率dT2/dt是否大于零，当判断所计算的所述功率模块的温度的变化率dT2/dt大于零且小于设定值Ⅲ时，在步骤170中，根据所获取的所述压缩机的功率值计算所述压缩机的功率值的变化率dS/dt；在步骤180中，将所计算的所述压缩机的功率值的变化率dS/dt与设定值Ⅳ比较；在步骤182中，当判断所计算的所述压缩机的功率值的变化率dS/dt大于设定值Ⅳ时，在步骤162中，按照降频速率Ⅱ降低所述功率模块的工作频率；而当在步骤182中判断所计算的所述压缩机的功率值的变化率小于或等于设定值Ⅳ时，在步骤164中，按照降频速率Ⅲ降低所述功率模块的工作频率。

上述方案中，例如可以采集压缩机的相电压矢量Vs和电机电流矢量Is，两者相乘得到压缩机的功率S。

本发明实施方式的压缩机功率模块控制方法在图1所示的压缩机功率控制方法的基础上，对功率模块的温度的变化率小于等于设定值Ⅲ的情况下，确定功率模块的工作频率的调整方案。当功率模块的温度的变化率不大于设定值Ⅲ时，进一步地，根据压缩机的运行状况确定工作频率的调整方案，即步骤170；采集压缩机的功率值，根据采集的压缩机的功率值计算功率值的变化率，将所计算的所述压缩机的功率值的变化率与设定值Ⅳ比较；当所计算的所述压缩机的功率值的变化率大于设定值Ⅳ时，说明压缩机的功率上升明显，系统压力将急剧上升，此时需要快速降低功率模块的工作频率，按照降频速率Ⅱ降低所述功率模块的工作频率；当所计算的所述压缩机的功率值的变化率小于或等于设定值Ⅳ时，说明压缩机的功率上升不明显，系统压力没有急剧上升，不需要快速降频，按照降频速率Ⅲ降低所述功率模块的工作频率。

上述方案中，所述降频速率Ⅰ、所述降频速率Ⅱ和所述降频速率Ⅲ的关系为：降频速率Ⅰ＞降频速率Ⅱ＞降频速率Ⅲ。上述三项降频速率的设定为根据功率模块的温度变化率、压缩机的功率值的变化率的急缓确定，当压缩机的功率模块的温度的变化率超过设定值Ⅲ，说明温度将发生急剧上升，此时，按照降频速率Ⅰ，即最快的降频速率降低功率模块的工作频率；当压缩机的功率模块的温度的变化率没有超过设定值Ⅲ，即在大于零小于等于设定值Ⅲ的范围内时，进一步判断的压缩机的功率值的变化率超过设定值Ⅳ，即功率变化较急剧时，按照中等降频速率Ⅱ进行降频，当压缩机的功率值的变化率没有超过设定值Ⅳ，按照最慢的降频速率Ⅲ进行降频。根据功率模块的温度的变化率和压缩机的功率值的变化率分等级、按区间调整功率模块的工作频率，在保证压缩机的工作状态不发生急剧变化的情况下控制功率模块的温度，保证系统稳定运行的同时提高系统运行的可靠性。

图3是本发明另一种实施方式的压缩机功率模块温度控制方法流程图。如图3所示的本发明另一种实施方式的压缩机功率模块温度控制方法，还包括：在步骤114中，采集耦合到所述功率模块的散热装置的温度；在步骤120将所采集的所述功率模块的温度与设定值Ⅱ比较之前，在步骤116中，将所采集的所述散热装置的温度与设定值Ⅰ比较；当在步骤118中判断所采集的所述散热装置的温度小于设定值Ⅰ时，不将所采集的所述功率模块的温度与设定值Ⅱ比较，并不改变所述功率模块的工作频率，即在步骤140中，按照目标工作频率运行功率模块；当在步骤118中判断所采集的所述散热装置的温度大于等于设定值Ⅰ时，继续判断功率模块的温度T2是否超过设定值以及执行后续步骤。

上述实施方式的压缩机功率模块的温度控制方法，在采集功率控制模块的温度之前，采集与功率控制模块耦合的散热装置的温度，当散热装置的温度小于设定值Ⅰ时，说明散热装置可以通过热传递快速的将功率模块产生的热量传递出去，此时压缩机功率模块可以按照目标工作频率运行。

当散热装置的温度大于等于设定值Ⅰ时，散热装置的热传递效果较差，需要根据功率模块的温度及功率模块的温度的变化率判断是否需要调整功率模块的工作频率，即执行图1或图2所示的实施方式的压缩机功率模块的控制方法流程。

上述任一种实施方式的压缩机功率模块的温度控制方法中，作为示例，还包括对采集的功率模块的温度、采集的压缩机的功率值进行低通滤波，以滤除信号中的高频干扰，提高温度和系统运行控制的准确度。

本发明的压缩机功率模块的温度控制方法在于控制功率模块温度处于合理范围内，防止压缩机系统压力变换导致功率模块温度异常。

图4是本发明一种实施方式的压缩机功率模块温度控制系统结构示意图。如图4所示的本发明一种实施方式的压缩机功率模块温度控制系统包括：采集模块10，用于采集所述功率模块的温度；处理器20，该处理器被配置成：将所述采集模块采集的所述功率模块的温度与设定值Ⅱ比较；当所述采集模块采集的所述功率模块的温度大于设定值Ⅱ时，计算所述功率模块的温度的变化率；以及将所计算的所述功率模块的温度的变化率与设定值Ⅲ比较；当所计算的所述功率模块的温度的变化率大于设定值Ⅲ时，降低所述功率模块的工作频率。

作为示例，处理器20被配置成：当所述处理器20所计算的所述功率模块的温度的变化率大于设定值Ⅲ时，按照降频速率Ⅰ降低所述功率模块的工作频率。

作为另一示例，所述处理器20还被配置成：获取所述压缩机的功率值；当所计算的所述功率模块的温度的变化率大于零且小于等于设定值Ⅲ时，根据所获取的所述压缩机的功率值计算所述压缩机的功率值的变化率；将所计算的所述压缩机的功率值的变化率与设定值Ⅳ比较；当所计算的所述压缩机的功率值的变化率大于设定值Ⅳ时，按照降频速率Ⅱ降低所述功率模块的工作频率；以及当所计算的所述压缩机的功率值的变化率小于等于设定值Ⅳ时，按照降频速率Ⅲ降低所述功率模块的工作频率。

上述方案中，所述降频速率Ⅰ、所述降频速率Ⅱ和所述降频速率Ⅲ的关系为：降频速率Ⅰ＞降频速率Ⅱ＞降频速率Ⅲ。上述三种降频速率为根据功率模块的温度的变化率和压缩机的功率值的变化率的情况，按照运行工况根据调整的缓急设置，按照等级、分区间进行调整工作频率，保证系统稳定运行的同时控制功率模块的温度，提高系统运行的可靠性和稳定性。

作为示例，所述采集模块还被配置成：采集耦合到所述功率模块的散热装置的温度；所述处理器还被配置成：在将所述采集模块采集的所述功率模块的温度与设定值Ⅱ比较之前，将所述采集模采集的所述散热装置的温度与设定值Ⅰ比较；当所述采集模采集的所述散热装置的温度小于设定值Ⅰ时，不将所采集的所述功率模块的温度与设定值Ⅱ比较，并不改变所述功率模块的工作频率。

上述示例的压缩机功率模块的温度控制系统，采集与功率模块耦合的散热装置的温度，以在进行功率模块的温度采集、压缩机的功率值采集前即判断散热装置的散热效果，以确定是否有必要进行后续的功率模块的温度采集及相关计算和压缩机的功率值采集及相关计算。本发明实施方式的压缩机功率模块的温度控制系统的相关技术内容和有益效果可参见上述压缩机功率模块的温度控制方法的相关示例性说明，此处不一一赘述。

本发明还提供一种压缩机，包括上述任一种实施方式的压缩机功率模块的温度控制系统和/或控制方法。

图5是本发明一种实施方式的压缩机功率模块的温度控制系统连接示意图。如图5所示，功率模块40和散热装置耦合连接，功率模块40控制压缩机的工作频率，采集模块10采集散热装置30、功率模块40的温度、压缩机50的功率值，控制器20根据采集模块10采集的散热装置30的温度、功率模块40的温度和压缩机50的功率值控制功率模块40的工作频率。具体方法流程示例参照前述实施方式的压缩机功率模块的温度控制方法或控制系统的相关示例性说明。

图5所示压缩机功率模块的温度控制系统仅作为本发明的压缩机功率模块的温度控制系统的应用示例之一，本发明上述任一种实施方式的压缩机功率模块的温度控制方法或控制系统适用于所有驱动压缩机运行的变频控制系统/控制器中。

以上结合附图详细描述了本发明实施例的可选实施方式，但是，本发明实施例并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明实施例的技术构思范围内，可以对本发明实施例的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明实施例的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明实施例对各种可能的组合方式不再另行说明。

本领域技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得单片机、芯片或处理器(processor)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

此外，本发明实施例的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明实施例的思想，其同样应当视为本发明实施例所公开的内容。

Claims (8)

1.一种压缩机功率模块温度控制方法，该方法包括：

采集所述功率模块的温度和所述压缩机的功率值；

将所采集的所述功率模块的温度与设定值Ⅱ比较；

当所采集的所述功率模块的温度大于等于设定值Ⅱ时，

计算所述功率模块的温度的变化率；

将所计算的所述功率模块的温度的变化率与设定值Ⅲ比较；以及

当所计算的所述功率模块的温度的变化率大于等于设定值Ⅲ时，降低所述功率模块的工作频率；

当所计算的所述功率模块的温度的变化率大于零且小于设定值Ⅲ时，

根据所获取的所述压缩机的功率值计算所述压缩机的功率值的变化率；

将所计算的所述压缩机的功率值的变化率与设定值Ⅳ比较；

当所计算的所述压缩机的功率值的变化率大于设定值Ⅳ时，按照降频速率Ⅱ降低所述功率模块的工作频率；以及

当所计算的所述压缩机的功率值的变化率小于或等于设定值Ⅳ时，按照降频速率Ⅲ降低所述功率模块的工作频率。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，当所计算的所述功率模块的温度的变化率大于设定值Ⅲ时，按照降频速率Ⅰ降低所述功率模块的工作频率。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述降频速率Ⅰ、所述降频速率Ⅱ和所述降频速率Ⅲ的关系为：降频速率Ⅰ＞降频速率Ⅱ＞降频速率Ⅲ。

4.根据权利要求1所述的方法，该方法还包括：

采集耦合到所述功率模块的散热装置的温度；

在将所采集的所述功率模块的温度与设定值Ⅱ比较之前，

将所采集的所述散热装置的温度与设定值Ⅰ比较；

当所采集的所述散热装置的温度小于设定值Ⅰ时，不将所采集的所述功率模块的温度与设定值Ⅱ比较，并不改变所述功率模块的工作频率。

5.一种压缩机功率模块温度控制系统，该系统包括：

采集模块，用于采集所述功率模块的温度；

处理器，该处理器被配置成：

将所述采集模块采集的所述功率模块的温度与设定值Ⅱ比较；

当所述采集模块采集的所述功率模块的温度大于等于设定值Ⅱ时，

计算所述功率模块的温度的变化率；以及

将所计算的所述功率模块的温度的变化率与设定值Ⅲ比较；

当所计算的所述功率模块的温度的变化率大于设定值Ⅲ时，降低所述功率模块的工作频率；

当所计算的所述功率模块的温度的变化率大于零且小于等于设定值Ⅲ时，

根据所获取的所述压缩机的功率值计算所述压缩机的功率值的变化率；

将所计算的所述压缩机的功率值的变化率与设定值Ⅳ比较；

当所计算的所述压缩机的功率值的变化率大于设定值Ⅳ时，按照降频速率Ⅱ降低所述功率模块的工作频率；以及

当所计算的所述压缩机的功率值的变化率小于等于设定值Ⅳ时，按照降频速率Ⅲ降低所述功率模块的工作频率。

6.根据权利要求5所述的系统，其中，当所述处理器所计算的所述功率模块的温度的变化率大于设定值Ⅲ时，按照降频速率Ⅰ降低所述功率模块的工作频率。

7.根据权利要求6所述的系统，其中，所述降频速率Ⅰ、所述降频速率Ⅱ和所述降频速率Ⅲ的关系为：降频速率Ⅰ＞降频速率Ⅱ＞降频速率Ⅲ。

8.根据权利要求5所述的系统，其中，

所述采集模块还被配置成：采集耦合到所述功率模块的散热装置的温度；

所述处理器还被配置成：

在将所述采集模块采集的所述功率模块的温度与设定值Ⅱ比较之前，

将所述采集模采集的所述散热装置的温度与设定值Ⅰ比较；

当所述采集模采集的所述散热装置的温度小于设定值Ⅰ时，不将所采集的所述功率模块的温度与设定值Ⅱ比较，并不改变所述功率模块的工作频率。

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