CN110061674B - 一种压缩机ipm驱动电流异常的控制方法、装置及空调器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种压缩机IPM驱动电流异常的控制方法，包括：S0，根据目标指令速度和当前速度，得到励磁d轴电流指令Id’及转矩q轴电流指令Iq’；S1，对压缩机三相工作电流进行采样，对采样电流进行Clark及Park变换得到励磁d轴电流Id及转矩q轴电流Iq；S2，通过Id与Id’，Iq与Iq’，判断是否满足预设条件；若满足预设条件，则转入步骤S3；S3，压缩机进入停机保护状态。其中，所述满足预设条件包括所述励磁d轴电流指令Id’、转矩q轴电流指令Iq’中任一者的控制偏差超过预设阈值。本发明通过指令电流值与当前电流的差值判断异常，提前主动停机保护，避免了压缩机大电流产生。
Description
技术领域
本发明涉及空调技术领域，具体而言，涉及一种压缩机IPM驱动电流异常的控制方法、装置及空调器。
背景技术
空调器的压缩机是其工作的核心部件。空调器压缩机工作不正常运行时，若控制不当，易造成压缩机失步，产生大电流，会让压缩机产生退磁，从而影响压缩机寿命，同时对硬件电路也有损害隐患。
发明内容
本发明解决的问题是提供一种压缩机IPM驱动电流异常的控制方法、装置及空调器，通过指令电流值与当前电流的差值判断异常，提前主动停机保护，避免大电流产生。
为解决上述问题，本发明提供一种压缩机IPM驱动电流异常的控制方法，包括：
S0，根据目标指令速度和当前速度，得到励磁d轴电流指令Id’及转矩q轴电流指令Iq’；
S1，对压缩机三相工作电流进行采样，对采样电流进行Clark及Park变换得到励磁d轴电流Id及转矩q轴电流Iq；
S2，通过比较励磁d轴电流Id与励磁d轴电流指令Id’，转矩q轴电流Iq与转矩q轴电流指令Iq’，判断是否满足预设条件；若满足预设条件，则转入步骤S3；
S3，压缩机进入错误停止状态。
其中，所述满足预设条件包括所述励磁d轴电流指令Id’、转矩q轴电流指令Iq’中任一者的控制偏差超过预设阈值。由于本发明的控制方法采用了指令电流值的控制偏差进行判断，因而能够更快判断出异常，可提前保护停机，不需要在压缩机大产生电流后，才发现电流过大而需要保护。
进一步的，所述励磁d轴电流指令Id’的控制偏差超过预设阈值包括：
|励磁d轴电流指令Id’-励磁d轴电流Id|/励磁d轴电流指令Id’≥D1；或|励磁d轴电流指令Id’-励磁d轴电流Id|≥D1’；
所述转矩q轴电流指令Iq’的控制偏差超过预设阈值包括：
|转矩q轴电流指令Iq’-转矩q轴电流Iq|/转矩q轴电流指令Iq’≥Q1；或|转矩q轴电流指令Iq’-转矩q轴电流Iq|≥Q1’。
进一步的，所述预设条件还包括判断压缩机是否处于稳定运行状态。通过判断压缩机是否处于稳定运行状态，可以减少压缩机刚刚开启电流较小时产生的误判。
进一步的，所述判断压缩机是否处于稳定运行状态包括判断压缩机电流是否超过预定值，或压缩机运行时长是否达到预定时长。
进一步的，所述步骤S2包括：
S201，比较励磁d轴电流Id与励磁d轴电流指令Id’，判断励磁d轴电流指令值Id’是否到达第一励磁阈值D1以上的控制偏差，若达到且励磁d轴电流Id≥D2，则转至步骤S3；否则，转入步骤S202；
S202，比较转矩q轴电流Iq与转矩q轴电流指令Iq’，判断转矩q轴电流指令值Iq’是否到达第一转矩阈值Q1以上的控制偏差，若达到且转矩q轴电流Iq≥Q2，则转至步骤S3；否则，转入步骤S0；或
S201，比较转矩q轴电流Iq与转矩q轴电流指令Iq’，判断转矩q轴电流指令值Iq’是否到达第一转矩阈值Q1以上的控制偏差，若达到且转矩q轴电流Iq≥Q2，则转入步骤S3；否则，转入步骤S202；
S202，比较励磁d轴电流Id与励磁d轴电流指令Id’，判断励磁d轴电流指令值Id’是否到达第一励磁阈值D1以上的控制偏差，若达到且励磁d轴电流Id≥D2，则转入步骤S3；否则，转入步骤S0。
进一步的，所述步骤S2包括：
S201，比较励磁d轴电流Id与励磁d轴电流指令Id’，判断励磁d轴电流指令值Id’是否到达第一励磁阈值D1以上的控制偏差，若达到且励磁d轴电流Id或励磁d轴电流指令值Id’≥D2，则转至步骤S3；否则，转入步骤S202；
S202，比较转矩q轴电流Iq与转矩q轴电流指令Iq’，判断转矩q轴电流指令值Iq’是否到达第一转矩阈值Q1以上的控制偏差，若达到且转矩q轴电流Iq或转矩q轴电流指令值Iq’≥Q2，则转至步骤S3；否则，转入步骤S0；或
S201，比较转矩q轴电流Iq与转矩q轴电流指令Iq’，判断转矩q轴电流指令值Iq’是否到达第一转矩阈值Q1以上的控制偏差，若达到且转矩q轴电流Iq或转矩q轴电流指令值Iq’≥Q2，则转入步骤S3；否则，转入步骤S202；
S202，比较励磁d轴电流Id与励磁d轴电流指令Id’，判断励磁d轴电流指令值Id’是否到达第一励磁阈值D1以上的控制偏差，若达到且励磁d轴电流Id或励磁d轴电流指令值Id’≥D2，则转入步骤S3；否则，转入步骤S0。
通过采用电流指令或采样得到的当前Id、Iq电流中任一项大于预定值，判断压缩机是否处于稳定运行状态，可以提高驱动电流异常检测的灵敏性。
进一步的，所述步骤S1包括：
根据Clark变换求出两相静止轴电流Ia、Ib，公式如下：
再采用Park变换求出励磁d轴电流Id、转矩q轴电流Iq，公式如下：
将(1)式带入(2)式，得到：
其中，Iu、Iv、Iw为压缩机三相工作电流。
进一步的，所述步骤S3包括：变频器和PFC的PWM输出变为高阻抗状态，压缩机进入停机保护。
根据本发明的另一个方面，提供了一种压缩机IPM驱动电流异常的控制装置，其特征在于，采用如前所述的压缩机IPM驱动电流异常的控制方法。
根据本发明的另一个方面，提供了一种空调器，其特征在于，包括如前所述的压缩机IPM驱动电流异常的控制装置。
附图说明
图1为本发明实施例压缩机IPM驱动电流异常的控制方法的流程图；
图2为根据目标指令速度和当前反馈速度经过PI计算获取转矩q轴电流指令Iq’，励磁d轴电流指令Id’的框图；
图3为压缩机三相电流实时采样的电路图。
具体实施方式
本发明提供了一种压缩机IPM驱动电流异常的控制方法、装置及空调器。根据目标指令速度和当前速度，得到励磁d轴电流指令Id’及转矩q轴电流指令Iq’，通过空调器压缩机工作时进行电流采样，对采样电流进行Clark及Park变换得到励磁d轴电流Id及转矩q轴电流Iq，并比较励磁d轴电流Id、转矩q轴电流Iq与励磁d轴电流指令Id’、转矩q轴电流指令Iq’，从而判断控制偏差，确定是否需要停机保护压缩机及硬件路。
由于本发明的控制方法采用了指令电流值与当前电流的控制偏差进行判断，因而能够更快判断出异常，可提前保护停机，不需要在压缩机大产生电流后，才发现电流过大而需要保护。具体地，所述比较的过程包括：
当励磁d轴电流指令值Id’到达第一励磁阈值D1以上的控制偏差，且压缩机为正常稳定运行状态而非启动等运行阶段，判定压缩机IPM驱动电流异常，压缩机进入错误停止状态，变频器和PFC的PWM输出变为高阻抗状态；
其中，通过判断励磁d轴电流Id(或励磁d轴电流指令值Id’)是否为第二励磁阈值D2以上，判断压缩机是否为正常稳定运行状态。由此，可以减小由于压缩机启动阶段的控制误差造成的误判。在其他实施例中，还可以在压缩机开启预定时间后进行检测，从而同样实现减少误判断的作用。
若励磁d轴电流指令值Id’未到达第一励磁阈值D1的控制偏差，且励磁d轴电流(或励磁d轴电流指令值Id’)未超过第二励磁阈值D2，则进一步比较转矩q轴电流指令Iq’与转矩q轴电流Iq。
所述比较转矩q轴电流指令Iq’与转矩q轴电流Iq过程包括：若转矩q轴电流指令值Iq’到达第一转矩阈值Q1以上的控制偏差，且转矩电流值Iq(或转矩q轴电流指令Iq’)为第二转矩阈值Q2以上，则判定压缩机IPM驱动电流异常，压缩机进入错误停止状态，变频器和PFC的PWM输出变为高阻抗状态。
其中所述D1为40％-60％，所述D2取1.5A-3A；所述Q1为40％-60％，所述Q2取1.5A-3A。具体参数值的选定可由实际机型及检测精度确定。
需要说明的是，上述方法中，采用先判断励磁d轴电流指令值Id’是否到达第一励磁阈值D1以上的控制偏差，且励磁d轴电流Id(或励磁d轴电流指令值Id’)是否为第二励磁阈值D2以上，以此判断压缩机IPM驱动电流是否异常；若励磁d轴电流指令值Id’未到达第一励磁阈值D1以上的控制偏差，则继续判断转矩q轴电流指令值Iq’到达第一转矩阈值Q1以上的控制偏差，及转矩电流值Iq(或转矩q轴电流指令)是否为第二转矩阈值Q2以上；在其他实施例中，还可以采用先判断转矩q轴电流指令值Iq’到达第一转矩阈值Q1以上的控制偏差，及转矩电流值Iq(或转矩q轴电流指令)是否为第二转矩阈值Q2以上，以此判断压缩机IPM驱动电流是否异常；若转矩q轴电流指令值Iq’未到达第一转矩阈值Q1以上的控制偏差，则继续判断励磁d轴电流指令值Id’是否到达第一励磁阈值D1以上的控制偏差，且励磁d轴电流Id(或励磁d轴电流指令值Id’)是否为第二励磁阈值D2以上。
压缩机进入错误停止状态后，由于变频器和PFC的PWM输出高阻抗状态，因此实现保护停机；直到受理重启指令解除保护停机状态再次工作。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
在本发明第一个示意性实施例中，提供了一种压缩机IPM驱动电流异常的控制方法，图1为本发明实施例压缩机IPM驱动电流异常的控制方法的流程图。如图1所示，所述控制方法包括：
步骤S1001：根据目标指令速度和当前反馈速度，经过PI计算，得到转矩q轴电流指令Iq’，励磁d轴电流指令Id’；转入步骤S1002；
其中，图2为根据目标指令速度和当前反馈速度经过PI计算，获取转矩q轴电流指令Iq’，励磁d轴电流指令Id’的框图。如图2所示。通过目标速度与反馈的当前速度的差值，进行PI计算，获得指令输出。
步骤S1002：通过实时采样压缩机运行电流，得到当前压缩机三相电流Iu、Iv、Iw；转入步骤S1003；
其中，图3为压缩机三相电流实时采样的电路图。如图3所示，通过电阻R分时对每一相电流进行采样，获取当前压缩机三相工作电流Iu、Iv、Iw。
步骤S1003：根据Clark变换求出两相静止轴电流Ia、Ib，公式如下：
再采用Park变换求出励磁d轴电流Id、转矩q轴电流Iq，公式如下：
将(1)式带入(2)式，得到：
步骤S1004：比较励磁d轴电流Id与励磁d轴电流指令Id’，判断励磁d轴电流指令值Id’是否到达第一励磁阈值D1以上的控制偏差，即若|励磁d轴电流指令Id’-励磁d轴电流Id|/励磁d轴电流指令Id’≥50％且励磁d轴电流Id≥2A，则转入步骤S1006；否则，转入步骤S1005；
步骤S1005：比较转矩q轴电流Iq与转矩d轴电流指令Iq’，判断转矩q轴电流指令值Iq’是否到达第一转矩阈值Q1以上的控制偏差，即若|转矩q轴电流指令Iq’-转矩q轴电流Iq|/转矩q轴电流指令Iq’≥50％且转矩q轴电流Iq≥2A，则转入步骤S1006；否则，转入步骤S1001；
步骤S1006：停止IPM变频器模块及PFC模块的PWM输出，压缩机进入停机保护状态。
在本发明第二个示意性实施例中，提供了一种压缩机IPM驱动电流异常的控制方法，其中，前3个步骤S2001至S2003与前述实施例的方法相同，与前述实施例不同是：本实施例的后3个步骤S2004至S2006中，不采用电流指令与实际采样得到的Id、Iq电流的电流差值与电流指令的比例与预设阈值进行判断，而是采用电流指令控制偏差的绝对值进行判断。在一具体实施例中，所述方法后3个步骤包括：
步骤S2004：比较励磁d轴电流Id与励磁d轴电流指令Id’，判断励磁d轴电流指令值Id’是否到达第一励磁阈值D1以上的控制偏差，即若|励磁d轴电流指令Id’-励磁d轴电流Id|≥1A，且励磁d轴电流Id≥2A，则转入步骤S2006；否则，转入步骤S2005；
步骤S2005：比较转矩q轴电流Iq与转矩d轴电流指令Iq’，判断转矩q轴电流指令值Iq’是否到达第一转矩阈值Q1以上的控制偏差，即若|转矩q轴电流指令Iq’-转矩q轴电流Iq|≥1A，且转矩q轴电流Iq≥2A，则转入步骤S2006；否则，转入步骤S2001；
步骤S2006：停止IPM变频器模块及PFC模块的PWM输出，压缩机进入停机保护状态。
通过设置预定的阈值与电流指令的控制绝对差值比较，可以达到与所述比例阈值比较相同的效果。
在本发明第三个示意性实施例中，提供了一种压缩机IPM驱动电流异常的控制方法，其中，前3个步骤S3001至S3003与前述实施例的方法相同，与前述实施例不同是：本实施例的后3个步骤S3004至S3006中，由于转矩电流与励磁电流的比较顺序可以对调的，本实施例中，采用先比较所述转矩q轴电流Iq与转矩d轴电流指令Iq’，若判断压缩机IPM驱动电流则停机保护，否则转至比较励磁d轴电流Id与励磁d轴电流指令Id’，进一步判断压缩机IPM驱动电流是否异常，是否需要停机保护。在一具体实施例中，所述方法后3个步骤包括：
步骤S3004：比较转矩q轴电流Iq与转矩q轴电流指令Iq’，判断转矩q轴电流指令值Iq’是否到达第一转矩阈值Q1以上的控制偏差，即若|转矩q轴电流指令Iq’-转矩q轴电流Iq|/转矩q轴电流指令Iq’≥50％且转矩q轴电流Iq≥2A，则转入步骤S3006；否则，转入步骤S3005；
步骤S3005：比较励磁d轴电流Id与励磁d轴电流指令Id’，判断励磁d轴电流指令值Id’是否到达第一励磁阈值D1以上的控制偏差，即若|励磁d轴电流指令Id’-励磁d轴电流Id|/励磁d轴电流指令Id’≥50％且励磁d轴电流Id≥2A，则转入步骤S3006；否则，转入步骤S3001；
步骤S3006：停止IPM变频器模块及PFC模块的PWM输出，压缩机进入停机保护状态。
在本发明第四个示意性实施例中，提供了一种压缩机IPM驱动电流异常的控制方法，其中，前3个步骤S4001至S4003与前述实施例的方法相同，与前述实施例不同是：本实施例的后3个S4004至S4006步骤中，采用电流指令或采样得到的Id、Iq电流中任一项大于预定值，判断压缩机是否处于稳定运行状态。由此，可以提高驱动电流异常检测的灵敏性。在一具体实施例中，所述方法后3个步骤包括：
步骤S4004：比较励磁d轴电流Id与励磁d轴电流指令Id’，判断励磁d轴电流指令值Id’是否到达第一励磁阈值D1以上控制偏差，即若|励磁d轴电流指令Id’-励磁d轴电流Id|/励磁d轴电流指令Id’≥50％，且励磁d轴电流Id或励磁d轴电流指令Id’中任一项大于等于2A，则转入步骤S4006；否则，转入步骤S4005；
步骤S4005：比较转矩q轴电流Iq与转矩d轴电流指令Iq’，判断转矩q轴电流指令值Iq’是否到达第一转矩阈值Q1以上控制偏差，即若|转矩q轴电流指令Iq’-转矩q轴电流Iq|/转矩q轴电流指令Iq’≥50％，且转矩q轴电流Iq或转矩q轴电流指令Iq’大于等于2A，则转入步骤S4006；否则，转入步骤S4001；
步骤S4006：停止IPM变频器模块及PFC模块的PWM输出，压缩机进入停机保护状态。
由于采用了电流指令与采样得到的Id、Iq电流的任一项与预定阈值进行比较，例如Id’为4A，而Id仅为1.9A，此时控制偏差已经较大，但如果仅判断Id，则仍不会判断驱动电流异常，但通过判断Id’与Id的任一个，则可以判断驱动电流异常，因而提高了检测的灵敏度。
在本发明第五个示意性实施例中，提供了一种压缩机IPM驱动电流异常的控制方法，其中，前3个步骤S5001至S5003与前述实施例的方法相同，与前述实施例不同是：本实施例的后3个步骤S5004至S5006中，采用压缩机运行时长大于预定阈值确定其处于稳定运行状态。在一具体实施例中，所述方法后3个包括：
步骤S5004：比较励磁d轴电流Id与励磁d轴电流指令Id’，判断励磁d轴电流指令值Id’是否到达第一励磁阈值D1以上的控制偏差，即若|励磁d轴电流指令Id’-励磁d轴电流Id|/励磁d轴电流指令Id’≥50％，且压缩机运行时长大于5min，则转入步骤S5006；否则，转入步骤S5005；
步骤S5005：比较转矩q轴电流Iq与转矩d轴电流指令Iq’，判断转矩q轴电流指令值Iq’是否到达第一转矩阈值Q1以上的控制偏差，即若|转矩q轴电流指令Iq’-转矩q轴电流Iq|/转矩q轴电流指令Iq’≥50％，且压缩机运行时长大于5min，则转入步骤S5006；否则，转入步骤S5001；
步骤S5006：停止IPM变频器模块及PFC模块的PWM输出，压缩机进入停机保护状态。
在本发明又一个实施例中，提供了一种压缩机IPM驱动电流异常的控制装置，采用如前所述的压缩机IPM驱动电流异常的控制方法。
在本发明再一个实施例中，提供了一种空调器，包括如前所述的压缩机IPM驱动电流异常的控制装置。
虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。
Claims (7)
1.一种压缩机IPM驱动电流异常的控制方法，其特征在于，包括：
S0，根据目标指令速度和当前速度，得到励磁d轴电流指令Id’及转矩q轴电流指令Iq’；
S1，对压缩机三相工作电流进行采样，对采样电流进行Clark及Park变换得到励磁d轴电流Id及转矩q轴电流Iq；
S2，通过比较励磁d轴电流Id与励磁d轴电流指令Id’，转矩q轴电流Iq与转矩q轴电流指令Iq’，判断是否满足预设条件；若满足预设条件，则转入步骤S3；
S3，压缩机进入停机保护状态；
其中，所述满足预设条件包括所述励磁d轴电流指令Id’、转矩q轴电流指令Iq’中任一者的控制偏差达到预设阈值以上；
其中，所述励磁d轴电流指令Id’的控制偏差达到预设阈值以上，包括：
|励磁d轴电流指令Id’–励磁d轴电流Id|/励磁d轴电流指令Id’≥第一励磁阈值D1；
所述转矩q轴电流指令Iq’的控制偏差达到预设阈值以上，包括：
|转矩q轴电流指令Iq’–转矩q轴电流Iq|/转矩q轴电流指令Iq’≥第一转矩阈值Q1；
所述步骤S2包括：
S201，比较励磁d轴电流Id与励磁d轴电流指令Id’，判断励磁d轴电流指令值Id’的控制偏差是否达到第一励磁阈值D1以上，若达到且励磁d轴电流Id或励磁d轴电流指令值Id’≥第二励磁阈值D2，则转至步骤S3；否则，转入步骤S202；
S202，比较转矩q轴电流Iq与转矩q轴电流指令Iq’，判断转矩q轴电流指令值Iq’的控制偏差是否达到第一转矩阈值Q1以上，若达到且转矩q轴电流Iq或转矩q轴电流指令值Iq’≥第二转矩阈值Q2，则转至步骤S3；否则，转入步骤S0；或
S201，比较转矩q轴电流Iq与转矩q轴电流指令Iq’，判断转矩q轴电流指令值Iq’的控制偏差是否达到第一转矩阈值Q1以上，若达到且转矩q轴电流Iq或转矩q轴电流指令值Iq’≥第二转矩阈值Q2，则转入步骤S3；否则，转入步骤S202；
S202，比较励磁d轴电流Id与励磁d轴电流指令Id’，判断励磁d轴电流指令值Id’的控制偏差是否达到第一励磁阈值D1以上，若达到且励磁d轴电流Id或励磁d轴电流指令值Id’≥第二励磁阈值D2，则转入步骤S3；否则，转入步骤S0。
2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述预设条件还包括判断压缩机是否处于稳定运行状态。
3.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，所述判断压缩机是否处于稳定运行状态还包括压缩机运行时长是否达到预定时长。
4.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述步骤S1包括：
根据Clark变换求出两相静止轴电流Ia、Ib，公式如下：
再采用Park变换求出励磁d轴电流Id、转矩q轴电流Iq，公式如下：
将(1)式带入(2)式，得到:
其中，Iu、Iv、Iw为压缩机三相工作电流。
5.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述步骤S3包括：变频器和PFC的PWM输出变为高阻抗状态，使压缩机进入停机保护。
6.一种压缩机IPM驱动电流异常的控制装置，其特征在于，采用如权利要求1-5任一项所述的压缩机IPM驱动电流异常的控制方法。
7.一种空调器，其特征在于，包括如权利要求6所述的压缩机IPM驱动电流异常的控制装置。
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| CN110061674A (zh) | 2019-07-26 |
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