CN109654779B - 压缩机磁悬浮轴承的控制装置、控制方法、压缩机及空调 - Google Patents

Abstract

涉及电机技术领域，本发明涉及一种压缩机磁悬浮轴承的控制装置、控制方法、压缩机及空调，一种压缩机磁悬浮轴承的控制装置，压缩机的冷却回路包括第一控制阀与第二控制阀，第一控制阀设置于高压侧设备与压缩机之间；第二控制阀设置于压缩机与低压侧设备之间；还具有轴承电流检测装置、电机温度传感器与控制器，所述轴承电流检测装置检测轴前电流与轴后电流，所述控制器接收电机温度传感器与电流检测装置的检测信号，根据检测信号分别控制第一控制阀与第二控制阀的开度，以对压缩机冷却冷媒流出量进行节流控制。通过控制器实时调节进气阀开度，保证压缩机内部冷却良好。

Description

压缩机磁悬浮轴承的控制装置、控制方法、压缩机及空调

技术领域

本发明涉及压缩机技术领域，尤其涉及一种压缩机磁悬浮轴承的控制装置、控制方法、压缩机及空调。

背景技术

传统的磁悬浮压缩机机组中，冷媒从冷凝器进入压缩机内部，然后回到蒸发器，冷媒流动过程中，带走热量，从而对压缩机内部轴承进行冷却。整个过程中，通过开关对进入压缩机的冷媒流量进行节流，从而控制冷却效果。

然而，该方法只对流入压缩机的冷媒进行节流控制，因此，流入多少冷媒，就流出多少冷媒，这样就存在以下缺点：

1、用于冷却的冷媒流量无法改变压缩机内部腔体压力，导致轴向轴承电流前后不平衡；

2、会导致磁悬浮轴承一端发热严重，轴向控制稳定性差，轴向轴承出力较小，抗冲击能力差。

发明内容

为了解决现有技术存在的问题，本发明的主要目的在于，提供一种能通过控制器实时调节进、出气阀开度，保证压缩机内部冷却良好的压缩机磁悬浮轴承的控制装置、控制方法、电机及压缩机。

本发明的至少一个实施例提供了一种压缩机磁悬浮轴承的控制装置，所述压缩机的电机冷却回路包括第一控制阀与第二控制阀，所述第一控制阀设置于高压侧设备与所述压缩机之间；所述第二控制阀设置于所述压缩机与低压侧设备之间；还具有轴承电流检测装置、电机温度传感器与控制器，所述轴承电流检测装置检测磁悬浮轴承的轴前电流与轴后电流，所述控制器接收所述电机温度传感器与所述电流检测装置的检测信号，根据检测信号分别控制所述第一控制阀与所述第二控制阀的开度，以对压缩机冷却冷媒流出量进行节流控制。

根据本发明一实施例，所述电机温度传感器包括定子温度检测器以及/或者轴承温度检测器。

根据本发明一实施例，所述第一控制阀设置于冷凝器与压缩机之间的冷却回路上；所述第二控制阀设置于压缩机与蒸发器之间的冷却回路上。

根据本发明一实施例，所述轴承电流检测装置为采样电路，所述采样电路连接于所述磁悬浮轴承的驱动电路。

根据本发明一实施例，所述电机温度传感器包括设置于电机定子的温度传感器，所述温度传感器安装于所述电机的腔体内。

根据本发明一实施例，还提供一种压缩机，包括如前任一项所述压缩机磁悬浮轴承的控制装置。

根据本发明一实施例，还提供一种空调，具有如前所述的压缩机。

根据本发明一实施例，还提供一种压缩机磁悬浮轴承的控制方法，包括：

获取所述磁悬浮轴承的轴前电流与轴后电流；

根据所述轴前电流与轴后电流获得定子的腔体压力；

根据所述腔体压力调节冷媒冷却回路压力。

根据本发明一实施例，还还包括步骤：

获取电机温度；

根据电机温度控制冷却回路流量。

根据本发明一实施例，所述根据所述轴前电流与轴后电流获得定子的腔体压力，包括：

计算所述轴前电流与所述轴后电流差值；

若差值正偏超过正偏阈值，则腔体压力小于设定压力阈值；

若差值负偏超过负偏阈值，则腔体压力大于设定压力阈值。

根据本发明一实施例，所述根据腔体压力调节冷媒冷却回路压力，包括：

若所述腔体压力小于设定压力阈值，则增大进口流量以及/或者减小冷却回路出口流量；

若所述腔体压力大于设定压力阈值，则减小进口流量以及/或者增大冷却回路出口流量。

根据本发明一实施例，所述根据电机温度控制冷却回路流量，包括：

若电机温度小于设定温度阈值，则同步减小冷却回路进口与出口流量；

若电机温度大于设定温度阈值，则同步增大冷却回路进口与出口流量。

采用上述可选的技术方案所得到的有益效果是：在冷媒从压缩机回到低压侧设备的回路上加一个可控阀，可根据检测轴承前、后轴向电流，通过控制器实时自动调节(或手动)可控阀的开度，从而对压缩机冷却冷媒流出量进行节流控制，改变压缩机内部腔体压力，从而平衡前轴向和后轴向电流，同时根据检测电机定子温度，通过控制器实时调节进气阀开度，保证压缩机内部冷却良好。

据此可知，利用本申请上述实施例的具体技术效果至少包括：

1、可以平衡磁悬浮轴承前、后轴向上的电流，亦平衡了前、后控制部件的发热量，不会出现一端发热严重的情况；

2、磁悬浮轴承的前、后轴向部件电流相等，前、后轴向轴承出力均匀，使得磁悬浮轴承的轴向控制可以更稳定，抗冲击能力进一步增强。

附图说明

图1：本发明实施例中磁悬浮轴承的控制装置实施例的结构示意图。

图2：本发明实施例中磁悬浮轴承的控制方法中调整流程示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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做出创造性劳动的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。

图1：本发明实施例中磁悬浮轴承的控制装置实施例的结构示意图。如图所示意，本申请提供了一种压缩机磁悬浮轴承的控制装置，压缩机的冷却回路包括第一控制阀11与第二控制阀12，第一控制阀11设置于高压侧设备1与压缩机之间；第二控制阀12设置于压缩机4与低压侧设备3之间；还具有轴承电流检测装置23、电机温度传感器22与控制器21，所述轴承电流检测装置23检测轴前电流与轴后电流，所述控制器21接收电机温度传感器22与轴承电流检测装置23的检测信号，根据检测信号分别控制第一控制阀11与第二控制阀12的开度，以对压缩机冷却冷媒流出量进行节流控制。可通过节流控制来调节电机腔体内冷媒压力大小。

腔体压力与轴向电流关系：机组运行时，主轴在轴向要悬浮在中心位置左右(设定值)，轴向轴承的出力是用轴向电流I_Z1和I_Z2来控制轴前向驱动部件51和轴后向驱动部件52的驱动力(用于作用于推力盘)。而主轴在轴向所受的力是由压缩气体做功时所受的压力P1与压缩机内部腔体压力P2的压差决定。所以，轴向电流对轴所出的力要克服轴所受的外力，使轴悬浮在设定位置。

根据本发明一实施例，所述电机温度传感器22可包括定子温度检测器以及/或者轴承温度检测器。定子温度检测器可以是配置在电机定子41内的热电偶。轴承温度检测器则可以是配置于磁悬浮轴承轴前向驱动部件和轴后向驱动部件上的热电偶。当然本领域技术人员可以理解的是，也可以选择利用比如检测反动势数据的间接推算方式来检测电机温度。

根据本发明一实施例，所述第一控制阀11设置于冷凝器与压缩机之间的冷却回路上；所述第二控制阀12设置于压缩机与蒸发器之间的冷却回路上。

根据本发明一实施例，所述轴承电流检测装置23可选择为采样电路，所述采样电路可连接于或集成于所述磁悬浮轴承的驱动电路上。

根据本发明一实施例，所述电机温度传感器22包括设置于电机定子的温度传感器，所述温度传感器安装于所述电机的腔体内。

根据本发明实施例另一方面，还可以认为是提供一种压缩机，包括如前所述压缩机磁悬浮轴承的控制装置。

根据本发明实施例再一方面，还可以认为是提供了一种空调，具有如前所述的压缩机。

图2为本发明实施例中磁悬浮轴承的控制方法中调整流程示意图，如图所示意，可以认为本发明实施例，还提供一种压缩机磁悬浮轴承的控制方法，主要包括：

获取磁悬浮轴承轴前电流与轴后电流；

根据轴前电流与轴后电流获得定子腔体压力；

根据腔体压力调节冷媒冷却回路压力。

也就是说，磁悬浮轴承主要以控制电流为主要控制手段，本申请只是利用对轴前电流与轴后电流的差值，来作为控制信号的输入信号，所以输入信号更直接有效，保证了控制步骤的及时与有效性。

根据本发明一实施例，还认为包括如下步骤：

获取电机温度；

根据电机温度控制冷却回路流量。

根据本发明一实施例，所述根据轴前电流与轴后电流获得定子腔体压力，包括：

计算轴前电流与轴后电流差值，

若差值正偏超过正偏阈值，则腔体压力小于设定压力阈值；

若差值负似超过负偏阈值，则腔体压力大于设定压力阈值。

根据本发明一实施例，所述根据腔体压力调节冷媒冷却回路压力，包括：

若腔体压力小于设定压力阈值，则增大进口流量以及/或者减小冷却回路出口流量；

若腔体压力大于设定压力阈值，则减小进口流量以及/或者增大冷却回路出口流量；

根据本发明一实施例，所述根据电机温度控制冷却回路流量，包括：

若电机温度小于设定温度阈值，则同步减小冷却回路进口与出口流量；

若电机温度大于设定温度阈值，则同步增大冷却回路进口与出口流量。

采用上述可选的技术方案所得到的有益效果是：在冷媒从压缩机回到蒸发器的回路上加一个可控阀，根据检测轴承前、后轴向电流，通过控制器实时自动调节(或手动)可控阀的开度，从而对压缩机冷却冷媒流出量进行节流控制，改变压缩机内部腔体压力，从而平衡前轴向和后轴向电流，同时根据检测电机定子温度，通过控制器实时调节进气阀开度，保证压缩机内部冷却良好。

本申请实施例中，具有如下技术效果：

1、平衡前、后轴向电流，亦平衡了前、后的发热量，不会出现一端发热严重；

2、前、后轴向电流相等，前、后轴向轴承出力均匀，轴向控制稳定，抗冲击能力强。

本申请实施例的具体实施方法：

1、使电机定子温度T在合理范围之内，即a≤T≤b(℃)；对于一般的电机定子来说，运行当中，在25℃～40℃之间是比较好的。所以，对于不同的要求，a和b的值在这区间选取即可。

2、使轴向轴承电流前、后平衡，即-c≤I_Z1-I_Z2≤c(A)。c可为前轴向电流和后轴向电流的差值，随着轴在轴向所受外力的不同，轴向电流的差值也不同。通常不同机组，轴向电流的差值从正负零点几安培到几安培不等。例如，一般小型的机组轴向电流差值在±0.4A左右，较大的机组在3.5A左右。

a、b、c可均为正实数，并且a、b、c的值选取，旨在将温度T和轴向电流设定在合理范围之内。

第二控制阀12和第一控制阀11开度调节的步长定义可如表一所示，步长即每一次调节开度的大小。当然，步长也可以定义为其他合适的值，适用不同的机组。

第二控制阀12和第一控制阀11设计合理，可使系统能够调节稳定。

调节过程参考图2，首先定义第二控制阀12和第一控制阀11的初始开度，定义二者均为50％开度(或其他)，然后定义开度调节步长，即每一次调节开度增大或者减小的值。

第一，检测电机定子温度T，进行判断：若a≤T≤b(℃)，则温度合适，第一控制阀11开度不变；然后进入下一级，对轴承轴向电流检测判断：若-c≤I_Z1-I_Z2≤c(A)，则电流平衡，第二控制阀12开度不变；系统稳定。

第二，检测电机定子温度T，进行判断：若T不是a≤T≤b(℃)，则判断是否为T>b，若是T>b，则温度偏高，增大第一控制阀11开度，加大冷媒流量，加强冷却；若不是T>b，则温度偏低，减小第一控制阀11开度，减小冷媒流量，降低冷却。直到a≤T≤b(℃)进入下一步。

第三，检测轴承轴向电流，进行判断：若不是-c≤I_Z1-I_Z2≤c(A)，则判断是否为I_Z1-I_Z2>c，若是I_Z1-I_Z2>c，则是前轴向电流偏大，压缩机腔体压力P2偏小，需减小第二控制阀12开度，增大腔体压力；若不是I_Z1-I_Z2>c，则是后轴向电流偏大，压缩机腔体压力P2偏大，需要增大第二控制阀12开度，减小腔体压力。直到-c≤I_Z1-I_Z2≤c(A)，进入下一步。

最终，a≤T≤b(℃)且-c≤I_Z1-I_Z2≤c(A)，系统稳定。

除此以外，还需要增加以下替代实施例：

1、本发明第二控制阀12和第一控制阀11不局限为用控制器自动调节，也可以进行手动匹配，都适用本发明。

2、本发明不局限为压缩机内电机定子温度，还可以检测磁悬浮轴承温度等。

3、本发明实例中的调节开度的步长，不局限与表一，可以根据系统进行匹配，选取合适值。

4、本发明实例中的第二控制阀12和第一控制阀11开度调节的周期因系统而定，不同的系统，从调节阀，到体现定子温度和轴向电流变化，这段延迟时间不同，故根据系统匹配调节第二控制阀12和第一控制阀11的间隔时间。

表一

第一控制阀和第二控制阀的开度调节步长表

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (12)

1.一种压缩机磁悬浮轴承的控制装置，其特征在于，所述压缩机的电机冷却回路包括第一控制阀与第二控制阀，所述第一控制阀设置于高压侧设备与所述压缩机之间；所述第二控制阀设置于所述压缩机与低压侧设备之间；

还具有轴承电流检测装置、电机温度传感器与控制器，所述轴承电流检测装置检测磁悬浮轴承的轴前电流与轴后电流；

所述控制器接收所述电机温度传感器与所述电流检测装置的检测信号，所述控制器根据所述电机温度传感器的检测信号控制所述第一控制阀与所述第二控制阀的开度，以对压缩机冷却冷媒流出量进行节流控制；以及，

所述控制器根据所述电流检测装置的检测信号获得定子的腔体压力，并根据定子的腔体压力，以对压缩机冷却冷媒流出量进行节流控制。

2.根据权利要求1所述的压缩机磁悬浮轴承的控制装置，其特征在于，所述电机温度传感器包括定子温度检测器以及/或者轴承温度检测器。

3.根据权利要求1所述的压缩机磁悬浮轴承的控制装置，其特征在于，所述第一控制阀设置于冷凝器与压缩机之间的冷却回路上；所述第二控制阀设置于压缩机与蒸发器之间的冷却回路上。

4.根据权利要求1至3任一项所述的压缩机磁悬浮轴承的控制装置，其特征在于，所述轴承电流检测装置为采样电路，所述采样电路连接于所述磁悬浮轴承的驱动电路。

5.根据权利要求1至3任一项所述的压缩机磁悬浮轴承的控制装置，其特征在于，所述电机温度传感器包括设置于电机定子的温度传感器，所述温度传感器安装于所述电机的腔体内。

6.一种压缩机，包括如权利要求1至5任一项所述压缩机磁悬浮轴承的控制装置。

7.一种空调，具有如权利要求6所述的压缩机。

8.一种压缩机磁悬浮轴承的控制方法，其特征在于，所述控制方法基于权利要求1~5任意一项所述的压缩机磁悬浮轴承的控制装置，所述控制方法包括：

获取所述磁悬浮轴承的轴前电流与轴后电流；

根据所述轴前电流与轴后电流获得定子的腔体压力；

根据所述腔体压力调节冷媒冷却回路压力。

9.如权利要求8所述的压缩机磁悬浮轴承的控制方法，其特征在于，还包括步骤：

获取电机温度；

根据电机温度控制冷却回路流量。

10.如权利要求8所述的压缩机磁悬浮轴承的控制方法，其特征在于，所述根据所述轴前电流与轴后电流获得定子的腔体压力，包括：

计算所述轴前电流与所述轴后电流差值；

若差值正偏超过正偏阈值，则腔体压力小于设定压力阈值；

若差值负偏超过负偏阈值，则腔体压力大于设定压力阈值。

11.如权利要求8所述的压缩机磁悬浮轴承的控制方法，其特征在于，

所述根据腔体压力调节冷媒冷却回路压力，包括：

若所述腔体压力小于设定压力阈值，则增大进口流量以及/或者减小冷却回路出口流量；

若所述腔体压力大于设定压力阈值，则减小进口流量以及/或者增大冷却回路出口流量。

12.如权利要求9所述的压缩机磁悬浮轴承的控制方法，其特征在于，

所述根据电机温度控制冷却回路流量，包括：

若电机温度小于设定温度阈值，则同步减小冷却回路进口与出口流量；

若电机温度大于设定温度阈值，则同步增大冷却回路进口与出口流量。