CN107387382B

CN107387382B - 压缩机振幅的控制方法、压缩机系统及制冷设备

Info

Publication number: CN107387382B
Application number: CN201710783532.0A
Authority: CN
Inventors: 刘超丛
Original assignee: Guangdong Meizhi Compressor Co Ltd
Current assignee: Guangdong Meizhi Compressor Co Ltd
Priority date: 2017-08-31
Filing date: 2017-08-31
Publication date: 2019-06-04
Anticipated expiration: 2037-08-31
Also published as: CN107387382A

Abstract

本发明公开一种压缩机振幅的控制方法、压缩机系统及制冷设备，其中，所述压缩机振幅的控制方法包括以下步骤：获取压缩机运转时振动的基波频率以及获取压缩机的固有频率；根据压缩机振动的基波频率及压缩机的固有频率对压缩机注入电磁转矩，以控制所述压缩机的振幅。本发明技术方案具有成本低的特点。

Description

压缩机振幅的控制方法、压缩机系统及制冷设备

技术领域

本发明涉及制冷设备技术领域，特别涉及一种压缩机振幅的控制方法、压缩机系统及制冷设备。

背景技术

压缩机，广泛应用于空调器、电冰箱等制冷设备中。在压缩机机械结构装配成型后，其固有频率大小固定。压缩机在工作过程中，会产生机械振动，当压缩机机械振动的基波频率或者谐波频率与压缩机的固有频率接近时，压缩机会因共振效应而以较大的幅度振动。而若压缩机的振动幅度过大，则容易导致制冷设备产生噪音，甚至制冷系统管路断裂。

为减小压缩机振幅，防止压缩机振动幅度过大，现有技术采用的手段是：根据压缩机的具体工况改变压缩机的机械结构，从而避免出现压缩机机械振动的基波频率或者谐波频率与压缩机固有频率接近的情况，防止压缩机共振，达到减小压缩机振幅的目的。

现有技术虽然能够在一定程度上减小压缩机振幅，但是需要针对不同压缩机的各个工况调整压缩机的机械结构，成本较高。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种压缩机振幅的控制方法，旨在降低减小压缩机振幅的成本。

为实现上述目的，本发明提出的压缩机振幅的控制方法包括以下步骤：

S100，获取压缩机运转时振动的基波频率以及获取压缩机的固有频率；

S200，根据压缩机振动的基波频率及压缩机的固有频率对压缩机注入电磁转矩，以控制所述压缩机的振幅。

优选地，所述获取压缩机的固有频率具体包括：

S110，选取N个预设频率中的任意一个作为待测试频率，并以该待测试频率振动所述压缩机；

S120，在所述压缩机产生机械振动后，检测所述压缩机的振幅并保存所述振幅幅值；

S130，循环执行所述步骤S110-S120，直至获得与N个预设频率对应的N个所述振幅幅值；

S140，获取N个所述振幅幅值中的最大值，并确认该最大值所对应的预设频率为所述压缩机的固有频率。

优选地，所述根据压缩机振动的基波频率及压缩机的固有频率对压缩机注入电磁转矩，以控制所述压缩机的振幅具体包括：

S210，根据所述压缩机振动的基波频率确定所述压缩机振动的预设次谐波频率；

S220，计算所述压缩机振动的基波频率与所述固有频率的第一差值以及计算各次谐波频率与所述固有频率的第二差值；

S230，获取所述第一差值的绝对值和各所述第二差值的绝对值中的最小值，并定义该最小值所对应的基波频率或者谐波频率为补偿频率；

S240，对所述压缩机注入频率与所述补偿频率大小相等的电磁转矩，以控制所述压缩机的振幅。

优选地，所述压缩机具有为其提供振动激励的电机，所述步骤S240具体包括：

对所述压缩机注入频率与所述补偿频率大小相等的电磁转矩，以调整所述压缩机中电机的q轴电流给定，从而控制所述压缩机的振幅。

优选地，所述步骤S240之后还包括：

S250，调整所述电磁转矩的振幅和相位，以使所述压缩机产生振幅与所述补偿频率所对应的基波或者谐波的振幅相同，且相位与所述补偿频率所对应的基波或者谐波的相位相差180°的振动。

优选地，所述压缩机具有为其提供振动激励的电机，所述步骤S250具体包括：

调整注入至所述压缩机的电磁转矩的振幅，以调整所述电机的q轴电流给定，使得所述压缩机产生振幅与所述补偿频率所对应的基波或者谐波的振幅相同的振动；

调整注入至所述压缩机的电磁转矩的相位，以调整所述电机的q轴电流给定，使得所述压缩机产生相位与所述补偿频率所对应的基波或者谐波的相位相差180°的振动。

优选地，所述步骤S200之后还包括：

S300，建立映射表，在所述映射表中存储所述压缩机的固有频率以及所述压缩机振动的基波频率与对应待注入电磁转矩的映射关系；

S400，在接收到再次执行控制压缩机振幅的指令时，查询所述映射表，并选择对应的电磁转矩注入所述压缩机，以控制所述压缩机的振幅。

优选地，所述步骤S300具体包括：

S310，建立测试组，在所述测试组中设置固有频率选项、基波频率选项及电磁转矩选项，并相互之间建立映射关系；

S320，将获取到的压缩机固有频率值存入所述固有频率选项中；

S330，将检测到的压缩机振动的基波频率值存入所述基波频率选项中；

S340，将待注入电磁转矩的参数存入所述电磁转矩选项中；

S350，重复执行上述步骤S310-S340，合并多个所述测试组，以生成所述映射表。

对应的，本发明还提出一种压缩机系统，包括压缩机、电机、存储器、处理器及存储在所述存储器内，并可在所述处理器中运行的压缩机振幅的控制程序；其中，所述电机，用于为所述压缩机提供振动激励；所述压缩机振幅的控制程序被所述处理器执行时实现如上所述的压缩机振幅的控制方法的步骤。

对应的，本发明还提出一种制冷设备，包括如上所述的压缩机系统。

本压缩机振幅的控制方法中，首先获取压缩机运转时振动的基波频率以及获取压缩机的固有频率，然后根据压缩机振动的基波频率及压缩机的固有频率对压缩机注入电磁转矩，以控制压缩机的振幅，达到减小压缩机振幅的目的。由于本压缩机振幅的控制方法无需对压缩机的机械结构进行改造，并且能够对不同压缩机在不同工况下的振幅进行控制，因此，相对于现有技术，成本较低。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明压缩机振幅的控制方法一实施例的流程示意图；

图2为图1中步骤S100一实施例的细化流程示意图；

图3为图1中步骤S200一实施例的细化流程示意图；

图4为图1中步骤S200另一实施例的细化流程示意图；

图5为本发明压缩机振幅的控制方法另一实施例的流程示意图；

图6为图5中步骤S300一实施例的细化流程示意图；

图7为本发明压缩机系统一实施例的控制结构图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其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。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本发明提出一种压缩机振幅的控制方法。

请参阅图1，在一实施例中，上述压缩机振幅的控制方法包括以下步骤：

本实施例中，压缩机运转，可以指压缩机处于启动状态的运转，也可以指压缩机处于稳定工作状态的运转，此处不做限制。需要说明的是，不管压缩机处于何种状态，压缩机的机械结构都是相对固定的，其固有频率不会因工作状态的变化而变化。

关于如何获取压缩机的固有频率，请参阅图2，可采用如下方式实现：

本实施例中，可按照如下方式确定N个预设频率：

首先，根据检测到的压缩机的型号或者工况等条件选择预设频率的取值范围；

然后，在预设频率的取值范围内，按预设间隔选择若干频率点；

最后，确定选中的所有频率点的集合为N个预设频率。

比如，检测到103排量单转子压缩机。由于根据相关数据可以查询到该种压缩机的固有频率一般在220Hz至240Hz之间，因此，可首先选择预设频率的范围在200Hz到250Hz之间。

然后，在200Hz至220Hz之间，每隔5Hz选择一个频率点；在220Hz至240Hz之间，每隔1Hz选择一个频率点；在240Hz至250Hz之间，每隔5Hz选择一个频率点。

最后，确定选中的所有频率点的集合为N个预设频率。

本例中，N的取值为27，且对应的27个预设频率分别为200Hz，205Hz，210Hz，215H，220H，221Hz，222Hz，223Hz，224Hz，225Hz，226Hz，227Hz，228Hz，229Hz，230Hz，231Hz，232Hz，233Hz，234Hz，235Hz，236Hz，237Hz，238Hz，239Hz，240Hz，245Hz，250Hz。

可以理解的是，在预设频率的取值范围内，预设间隔越小，选择的频率点就越多，对应的N取值越大，获取到的压缩机的固有频率就越准确。此外，针对103排量单转子压缩机，可选的预设频率范围及预设间隔有多种，此处不做限制。

需要说明的是，本实施例中，可以随机选择一个预设频率作为待测试频率，也可按照预设次序选择一个预设频率作为待测试频率，此处不做限制，只要确保获得N个预设频率对应的N个振幅幅值即可。此外，振动压缩机的方式有多种，比如，将压缩机置于振动器中，使振动器为压缩机提供振动激励，触发压缩机振动。或者，敲击压缩机，触发压缩机振动。

本实施例中，可通过位移检测装置检测压缩机的振幅。比如，具有加速度传感器的位移检测装置，具有超声波传感器的位移检测装置，等等，此处不做限制。也可通过检测压缩机在多个时刻的不同位置检测压缩机的振幅，比如，通过霍尔传感器检测压缩机在多个时刻的不同位置。

在此，需要说明的是，N个预设频率对应的N个振幅幅值中，可能存在大小相等的振幅幅值，也可能不存在大小相等的振幅幅值，此处不做限制。

关于如何获取N个所述振幅幅值中的最大值，可采用如下方式实现：

首先，将获得的第一个振幅幅值与第二个振幅幅值做差比较，若第一个振幅幅值大于第二个振幅幅值，则删除第二振幅幅值，保留第一个振幅幅值，并将第一个振幅幅值与第三个振幅幅值比较，否则，删除第一个振幅幅值，保留第二个振幅幅值，并将第二个振幅幅值与第三个振幅幅值比较；

然后，重复上述过程，直至N个振幅幅值均参与比较；

最后，确定保留得的振幅幅值，为N振幅幅值中的最大值。

比如，N取5，第一至第五个振幅幅值依次为2，3，5，7，4。则按照上述方式可得5个振幅幅值中的最大值为7。具体地：

首先，将2和3比较，删除2，保留3；

然后，将3和5比较，删除3，保留5；

接着，将5和7比较，删除5，保留7；

紧接着，将7和4比较，删除4，保留7；

最后，确定5个振幅幅值中的最大值为7。

在此，注入至压缩机的电磁转矩所对应的波形应当是正弦波。此外，本实施例中，控制压缩机的振幅，可以指减小压缩机的振幅，具体地，包括控制压缩机的共振衰减，消除压缩机的共振，等等。

关于如何根据压缩机振动的基波频率及压缩机的固有频率对压缩机注入电磁转矩，请参阅图3，可采用如下方式实现：

在此，压缩机振动的预设次谐波频率是指，压缩机振动的所有谐波中的若干谐波的频率。其中的“次”，指的是“阶次”。比如，二次谐波，三次谐波。

其中，预设阶次谐波频率，可结合压缩机运转工况确定，也可结合压缩机的固有频率确定。为了增强压缩机振幅控制的可靠性，本实施例中，优选结合压缩机固有频率确定预设次谐波频率。

具体地，首先，将压缩机的固有频率与压缩机振动的基波频率作商；然后，获取与压缩机的固有频率与压缩机振动的基波频率的商最邻近的两个整数；最后，将该两个整数分别乘以压缩机振动的基波频率，压缩机振动的预设次谐波频率即为对应乘积。其中，该两个整数分别对应预设次谐波频率的谐波阶次。

比如，获取到压缩机振动的基波频率为100Hz，压缩机的固有频率为220Hz。则预设次谐波频率分别为200Hz和300Hz，且分别为二次谐波和三次谐波。具体地：

首先，将220Hz与100Hz作商；

然后，获取到与220Hz与100Hz的商最邻近的两个整数，即2和3；

最后，将2和3分别乘以100Hz，压缩机振动的预设次谐波频率即为对应的乘积，200Hz和300Hz。

其中，2对应压缩机振动的二次谐波，3对应压缩机振动的三次谐波。

需要说明的是，当与压缩机的固有频率与压缩机振动的基波频率的商最邻近的两个整数为0和1时，压缩机振动的预设次谐波频率即为压缩机振动的基波频率；当与压缩机的固有频率与压缩机振动的基波频率的商最邻近的两个整数为1和2时，压缩机振动的预设次谐波频率即为压缩机振动的二次谐波频率。

比如，压缩机振动的基波频率为100Hz，压缩机的固有频率为220Hz，预设次谐波频率分别为二次谐波频率200Hz和三次谐波频率300Hz。

则本实施例中，第一差值为-120Hz，第二差值分别为-20Hz和80Hz。

本实施例中，当第一差值为-120Hz，第二差值分别为-20Hz和80Hz时，确定第一差值的绝对值和各第二差值的绝对值中的最小值为20Hz，定义与20Hz对应的二次谐波频率200Hz为补偿频率。

本实施例中，当补偿频率为200Hz时，可对压缩机注入频率为200HZ的电磁转矩，以控制压缩机的振幅。

具体地，对压缩机注入频率为200Hz的电磁转矩，以调整压缩机中电机的q轴电流给定，从而控制压缩机的振幅。

可以理解的是，在压缩机运转过程中，电机q轴电流的给定可影响到压缩机的运转，因此，对压缩机注入电磁转矩，可以控制压缩机的振幅。

请参阅图4，进一步地，在对压缩机注入频率与补偿频率大小相等的电磁转矩后，还包括：

S250，调整所述电磁转矩的振幅和相位，以使所述压缩机产生振幅与所述补偿频率所对应的基波或者谐波的振幅相同，且相位与所述补偿频率所对应的基波或者谐波的相位相差180°的振动。具体地：

调整注入至所述压缩机的电磁转矩的振幅，以调整所述电机的q轴电流给定，使得所述压缩机产生幅度与所述补偿频率所对应的基波或者谐波的振幅相同的振动。

本技术方案能够减小压缩机振幅，理由如下：

在对压缩机的振幅进行控制之前，压缩机已经处于运转状态，在压缩机控制系统中，存在原电磁转矩，该原电磁转矩能够改变压缩机中电机的q轴电流给定，从而控制压缩机的振动状态。其中，原电磁转矩的频率与压缩机振动的频率相同。即，原电磁转矩的基波频率与压缩机振动的基波频率相同，原电磁转矩的谐波频率与压缩机振动的谐波频率相同。

采用本技术方案对压缩机的振幅进行控制时，注入的电磁转矩的频率与补偿频率相同，使压缩机产生频率与补偿频率所对应的基波或者或者谐波频率相同，且振幅与补偿频率所对应的基波或者谐波振幅相同，且相位与补偿频率所对应基波或者谐波相位相差180°的振动。

在对压缩机的振幅进行控制之后，注入的电磁转矩使压缩机产生的新振动与压缩机原有的引起共振的振动相叠加，抵消压缩机原有的引起共振的振动。这样，压缩机运转过程中的振幅将会减小。

请参阅图5，为了提高对压缩机振幅的控制效率，在上述根据压缩机振动的基波频率及压缩机的固有频率对压缩机注入电磁转矩，以控制所述压缩机的振幅之后还包括：

S300，建立映射表，在所述映射表中存储所述压缩机的固有频率以及所述压缩机振动的基波频率与对应待注入电磁转矩的映射关系。

需要说明的是，本实施例中，存储在映射表中的对应待注入电磁转矩，所涉及到的参数包括频率、振幅以及相位。

关于如何建立映射表，请参阅图6，可用如下方式实现：

S340，将待注入电磁转矩的参数存入所述电磁转矩选项中；

需要说明的是，在接收到再次执行控制压缩机振幅的指令时，若映射表中没有对应的电磁转矩，则再次执行上述步骤S100-S200；若映射表中有对应的电磁转矩，则选择对应的电磁转矩注入至压缩机。

本实施例是对上述压缩机振幅的控制方法一实施例的进一步优化，使得在接收到再次执行控制压缩机振幅的指令时，可以直接调用映射表中参数的映射关系，并注入对应的电磁转矩，更快速地对压缩机的振幅进行控制，效率较高。

对应的，本发明还提出一种压缩机系统，包括压缩机(图未示出)、存储器(图未示出)、处理器(图未示出)及存储在所述存储器内，并可在所述处理器中运行的压缩机振幅的控制程序。其中，所述电机用于为所述压缩机提供振动激励；所述压缩机振幅的控制程序被所述处理器执行时实现如上所述的压缩机振幅的控制方法的步骤。其中，所述存储器与所述处理器可以是两个分立的模块，也可以集成在一个控制芯片中，此处不做限制。其中，压缩机中的电机可选为永磁同步电机。

以下，结合图1至图7，说明压缩机控制系统的工作原理：

首先通过电流采样装置(图未示出)采集电机的三相电流Ia、Ib和Ic；然后clarke坐标转换模块对三相电流Ia、Ib和Ic进行clarke坐标转换以获得两相电流Iα、Iβ；速度磁链观测器根据两相电压Vα、Vβ和两相电流Iα、Iβ估计电机的转子的位置和速度以获得转子的估计角度θ和转子的估计速度ω；park坐标转换模块根据转子的估计角度θ对两相电流Iα、Iβ进行park坐标转换以获得直轴电流Id和交轴电流Iq。

速度校正模块根据给定速度ω*对转子的估计速度ω进行速度校正以获得交轴给定电流Iq*；将交轴电流补偿参数叠加至交轴电流给定Iq*，第一电流校正模块根据叠加后的交轴电流给定Iq*对交轴电流Iq进行电流校正以获得直轴电压Vd；第二电流校正模块根据直轴给定电流Id*(Id*＝0)对直轴电流Id进行电流校正以获得交轴电压Vq；逆park坐标转换模块根据转子的估计角度θ对直轴电压Vd和交轴电压Vq进行逆park坐标转换以获得两相电压Vα、Vβ；空间矢量调制模块通过矢量控制技术(Field-Oriented Control，FOC)对两相电压Vα、Vβ进行空间矢量调制以生成驱动信号；智能功率模块根据驱动信号驱动压缩机的永磁同步电机PMSM，以驱动压缩机。

在需要对压缩机的振幅进行控制时，可以通过电磁转矩注入模块注入电磁转矩叠加至存储器的q轴电流给定模块(图未示出)，以使压缩机产生新的振动，且该新振动与原有的引起共振的振动相叠加后，可以抵消压缩机原有的引起共振的振动。这样，就可以达到减小压缩机振幅的目的。

本发明还提出一种制冷设备，包括如上所述的压缩机系统，该压缩机系统的具体结构参照上述实施例，由于本制冷设备采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。其中，所述制冷设备可以是电冰箱、空调器、制冷柜等，此处不一一列举。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims

1.一种压缩机振幅的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的压缩机振幅的控制方法，其特征在于，所述获取压缩机的固有频率具体包括：

3.如权利要求1所述的压缩机振幅的控制方法，其特征在于，所述根据压缩机振动的基波频率及压缩机的固有频率对压缩机注入电磁转矩，以控制所述压缩机的振幅具体包括：

4.如权利要求3所述的压缩机振幅的控制方法，其特征在于，所述步骤S240具体包括：

5.如权利要求4所述的压缩机振幅的控制方法，其特征在于，所述步骤S240之后还包括：

6.如权利要求5所述的压缩机振幅的控制方法，其特征在于，所述步骤S250具体包括：

7.如权利要求1-6任意一项所述的压缩机振幅的控制方法，其特征在于，所述步骤S200之后还包括：

8.如权利要求7所述的压缩机振幅的控制方法，其特征在于，所述步骤S300具体包括：

S340，将待注入电磁转矩的参数存入所述电磁转矩选项中；

9.一种压缩机系统，其特征在于，包括压缩机、电机、存储器、处理器及存储在所述存储器内，并可在所述处理器中运行的压缩机振幅的控制程序；其中，

所述电机，用于为所述压缩机提供振动激励；

所述压缩机振幅的控制程序被所述处理器执行时实现如权利要求1-8任意一项所述的压缩机振幅的控制方法的步骤。

10.一种制冷设备，其特征在于，包括如权利要求9所述的压缩机系统。