CN109058080B - 一种利用定子绕组对压缩机加热的方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用定子绕组对压缩机加热的方法及装置。所述的方法包括如下步骤：步骤S10：通过温度传感器采集室外温度；步骤S11：主控模块根据采集的室外温度判断加热电流的大小，并向变频器发送调节加热电流大小的指令；步骤S12：变频器接收控制指令，采用矢量控制方法控制PWM波产生对应的电流对压缩机进行加热。本发明通过采用矢量控制方法对压缩机进行加热，提高了商用空调加热压缩机的可靠性和稳定性，同时，提高加热控制精度，减少能源消耗，节省成本。

Description

一种利用定子绕组对压缩机加热的方法及装置
技术领域
本发明涉及空调压缩机设备技术领域，特别涉及一种利用定子绕组对压缩机加热的方法及装置。
背景技术
空调压缩机运转时的润滑都是依靠主轴转动后把润滑油吸上，通过主轴中心油孔上部喷出而润滑转动部件。如果润滑油温过低，润滑油的粘度过大，将会影响到吸油润滑，不能很好地润滑压缩机，以至会损坏机件，所以必须通过加热压缩机的下部存油处，提高油温，保证润滑。
传统的加热方案是采用电加热带，在压缩机的腔体外部缠绕一圈电加热带，主控制器通过给电加热带供电发热来达到加热压缩机内部润滑油的目的。目前，家用空调压缩机基本已取消压缩机底盘电加热带，改为定子绕组加热功能，省去了电加热带系统，结构变简单，避免因电加热带老化而无法加热压缩机，同时每台空调外机省去了至少一条电加热带的费用，降低了空调的成本。商用空调压缩机拟采用该定子绕组加热方案，但是由于商用空调压缩机的腔体较大，传热效果较差，定子绕组处于压缩机的中部，加热时压缩机顶部温度高于压缩机底部温度较多，同时由于从变频器输出的加热电流必经流过IPM模块，IPM模块的半导体开关高速通断，会产生较大的开关损耗，所以商用空调压缩机采用定子绕组加热方案还存在诸多需要克服的技术问题。
故，针对上述现有技术存在的问题，有必要进行开发研究，以提供一种方案来解决商用空调压缩机加热问题，便于提高商用空调加热压缩机的可靠性和稳定性，提高控制精度，减少能源消耗，同时节省成本。
发明内容
为解决现有存在的技术问题，本发明提出一种利用定子绕组对压缩机加热的方法及装置,以提高商用空调加热压缩机的可靠性和稳定性，提高加热控制精度，减少能源消耗，同时节省成本。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种利用定子绕组对压缩机加热的方法，包括如下步骤：
步骤S10：通过温度传感器采集室外温度；
步骤S11：主控模块根据采集的室外温度判断加热电流的大小，并向变频器发送调节加热电流大小的指令；
步骤S12：变频器接收控制指令，采用矢量控制方法控制PWM波产生对应的电流对压缩机进行加热。
优选地，步骤S11中，预先设置一个温度阈值T0，将检测的室外温度T1与预设的温度阈值T0进行比较，以判断是否需要对压缩机进行加热，以及加热电流的大小。
优选地，步骤S12中，变频器通过矢量控制将压缩机电流分解为励磁电流与力矩电流两个分量分别加以控制，并同时控制两分量间的幅值和相位，使压缩机均匀加热。
优选地，步骤S12中，励磁电流与力矩电流控制互不影响，主控模块通过控制变频器中开关管的导通状态，使加热电流在定子绕组U、V、W三相之间切换。
优选地，步骤S12中还包括加热压缩机时改变IPM模块开关管的开关频率。
本发明还提出一种利用定子绕组对压缩机加热的装置，包括：用于检测室外环境温度T1的温度传感器、主控模块，以及通过串行通讯连接主控模块的变频器模块，所述主控模块根据采集的室外温度判断加热电流的大小，并向变频器发送调节加热电流大小的指令，所述变频器接收控制指令，采用矢量控制方法控制PWM波产生对应的电流对压缩机进行加热。
所述主控模块设有一个判断单元，用于将检测到的室外温度T1与预设温度阈值T0进行比较，以判断是否需要对压缩机进行加热，以及加热电流的大小。
所述变频器包括有矢量控制单元用于将压缩机电流分解为励磁电流与力矩电流两个分量并分别加以控制，和IPM模块单元，与压缩机定子绕组连接，用于根据指令控制PWM波产生相应的电流。
所述励磁电流与力矩电流控制互不影响，主控模块通过控制变频器中开关管的导通状态，使加热电流在定子绕组U、V、W三相之间切换。
优选地，所述IPM模块单元在加热压缩机时改变IPM模块开关管的开关频率，以降低IPM模块开关管损耗。
本发明还提出一种压缩机，该压缩机利用上述的对利用定子绕组对压缩机加热的方法和装置对压缩机进行加热。
本发明还提出一种空调系统，该系统使用了上述压缩机。
相较于现有技术，本发明每台压缩机可以节省一条电加热带和一个继电器，节约了成本；压缩机加热执行部件变简单，提升了压缩机加热单元的可靠性；同时，采用基于矢量控制加热，减小加热时IPM的损耗，增加了控制精度，减小能源消耗。
附图说明
图1是本发明利用定子绕组对压缩机加热的方法流程图。
图2是本发明利用定子绕组对压缩机加热的装置原理图示。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例和附图，对本发明技术方案进行详细说明。
本发明利用定子绕组对压缩机加热的方法采用定子绕组加热技术替代采用电加热带加热压缩机的方案，通过矢量控制方法控制加热电流，解决传热效果差并且不均匀的问题，同时，减小了变频器IPM模块开关管的损耗。
本发明提出的利用定子绕组对压缩机加热的装置包括一用于检测室外环境温度T1的温度传感器、一主控模块以及一变频器模块。所述主控模块设有一个判断单元，用于将检测到的室外温度T1与预设温度阈值T0进行比较，以判断是否需要对压缩机进行加热，以及加热电流的大小。所述变频器模块包括有矢量控制单元、和IPM模块单元（IntelligentPower Module，即智能功率模块），IPM模块单元连接压缩机定子绕组，通过矢量控制单元采用矢量控制方法控制加热电流，对压缩机进行加热，从而解决传热效果差并且不均匀的问题，同时，减小了变频器模块的IPM模块单元开关管的损耗。
如图1所示，本发明利用定子绕组对压缩机加热的方法包括如下步骤：
步骤S10：通过温度传感器采集室外温度；
具体地，压缩机针对不同的室外温度所需要的加热量是不同的，为避免加热功率过小导致加热效果不好，或者加热功率过大造成浪费，本发明实施例中，通过温度传感器实时检测室外环境温度，并将所检测到的室外温度实时传递至主控模块。
步骤S11：主控模块根据采集的室外温度判断加热电流的大小，并向变频器发送调节加热电流大小的指令。
主控模块包括一个判断单元，该单元预先设置一个预设温度阈值T0，将温度传感器检测出的当前室外温度T1与预设温度阈值T0进行比较，以判断是否需要对压缩机进行加热，以及加热电流的大小。
具体地，当温度传感器检测出的当前室外温度T1小于信号处理单元中设定的预设温度阈值T0，通过主控模块触发产生加热指令信号，主控模块发出的系列门控信号至变频器，以产生相应的电流对压缩机进行加热。
步骤S12：变频器接收控制指令，采用矢量控制方法控制PWM波产生对应的电流对压缩机进行加热。
变频器通过矢量控制将压缩机电流分解为励磁电流与力矩电流，以单独控制压缩机的加热电流，压缩机定子绕组U、V、W三相上的电压，即三个标量值相位相差120°。将压缩机电流分解为励磁电流与力矩电流单独控制，励磁电流与力矩电流控制互不影响。结合闭环控制方法，加热电流矢量控制可以提高控制的精度与稳定性，同时矢量控制时，主控模块通过控制变频器模块中开关管的导通状态，加热电流在U、V、W三相之间换向，开关管的导通状态可以周期性的改变，避免固定在某几个开关管导通，影响IPM的寿命。定子绕组加热时，半导体开关器件的通断会产生功率损耗，特别是在IPM模块驱动的功率较低时，半导体开关器件的损耗是不可忽略的，故在利用定子绕组加热时，降低半导体开关器件的开通频率，以降低开关损耗。本发明实施例中，闭环控制具体为根据电流环的PI调节，即采样的压缩机电流和需要给定的电流，通过PI调节，得出所需的矢量电压，再通过矢量控制，将矢量电压通过算法分解为三个标量电压，即压缩机U、V、W三相上的电压。
如图2所示，本发明提出的利用定子绕组对压缩机加热的装置包括用于实时检测当前室外温度T1的温度传感器、连接温度传感器的主控模块、以及通过串行通讯连接主控模块的变频器模块。其中，所述主控模块设有一个判断单元，用于将检测到的室外温度T1与预设温度阈值T0进行比较，以判断是否需要对压缩机进行加热，以及加热电流的大小。所述变频器包括有矢量控制单元用于将压缩机电流分解为励磁电流与力矩电流两个分量并分别加以控制，和IPM模块单元，与压缩机定子绕组连接，用于根据指令控制PWM波产生相应的电流。
本发明提出的对利用定子绕组对压缩机加热的方法和装置可以用于空调系统的压缩机中。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种利用定子绕组对压缩机加热的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S10：通过温度传感器采集室外温度；
步骤S11：主控模块根据采集的室外温度判断加热电流的大小，并向变频器发送调节加热电流大小的指令；
步骤S12：变频器接收控制指令，采用矢量控制方法控制PWM波将压缩机电流分解为励磁电流与力矩电流两个分量分别加以控制，并同时控制两分量间的幅值和相位；励磁电流与力矩电流控制互不影响，主控模块通过控制变频器中开关管的导通状态，使加热电流在定子绕组U、V、W三相之间切换，开关管的导通状态周期性的改变，使压缩机均匀加热，加热压缩机时降低IPM模块开关管的的开关频率。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S11中，预先设置一个温度阈值T，将检测的室外温度T与预设的温度阈值T进行比较，以判断是否需要对压缩机进行加热，以及加热电流的大小。
3.一种利用定子绕组对压缩机加热的装置，其特征在于，包括：用于检测室外温度T1的温度传感器、主控模块，以及通过串行通讯连接主控模块的变频器模块，所述主控模块根据采集的室外温度判断加热电流的大小，并向变频器发送调节加热电流大小的指令，所述变频器接收控制指令，采用矢量控制方法控制PWM波产生对应的电流对压缩机进行加热；
所述变频器还包括有矢量控制单元，用于将压缩机电流分解为励磁电流与力矩电流两个分量并分别加以控制，和IPM模块单元，与压缩机定子绕组连接，用于根据指令控制PWM波产生相应的电流；
所述励磁电流与力矩电流控制互不影响，主控模块通过控制变频器中开关管的导通状态，使加热电流在定子绕组U、V、W三相之间切换，开关管的导通状态周期性改变；
所述IPM模块单元在加热压缩机时降低IPM模块开关管的开关频率，以降低IPM模块开关管的损耗。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述主控模块设有一个判断单元，用于将检测到的室外温度T1与预设温度阈值T0进行比较，以判断是否需要对压缩机进行加热，以及加热电流的大小。
5.一种压缩机，其特征在于，该压缩机利用权利要求1或2所述的对利用定子绕组对压缩机加热的方法对压缩机进行加热。
6.一种压缩机，其特征在于，该压缩机利用权利要求3或4所述的对利用定子绕组对压缩机加热的装置对压缩机进行加热。
7.一种空调系统，其特征在于，该系统包括权利要求5或6所述的压缩机。
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