CN110138311B - 一种压缩机恒功率预加热的控制方法、电路及空调器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种压缩机恒功率预加热的控制方法，包括：根据压缩机预加热控制电路的三相绕组通电方式，并根据所述当前每相绕组阻值Rt，计算得出通电加热的有效电阻值Rh；通过电流采样电路采样当前预加热控制电路的总电流Ih；根据所述有效电阻值Rh及所述总电流Ih，得到的预热功率值Ph；根据所述预热功率值Ph与设定预热功率的比较结果，反馈控制预加热控制电路中三相绕组导通的占空比D。通过本发明压缩机恒功率预加热的控制方法，能够实现压缩机在不同电压、不同环境温度下，保持预加热功率恒定，从而达到预热效果、节能效果均较优的目的。

Description

一种压缩机恒功率预加热的控制方法、电路及空调器
技术领域
本发明及空调技术领域，具体而言，涉及一种压缩机恒功率预加热的控制方法、电路及空调器。
背景技术
冬天使用空调时，当压缩机在冷却的状态下起动，腔体内的润滑油中会溶入大量的液态制冷剂，使得润滑油被稀释；且由于外界低温使得润滑油粘稠度变大，润滑功能大为降低，造成压缩机不能正常启动，甚至对压缩机造成损坏。为解决润滑不足的问题，保证压缩机能够正常启动，目前普遍采用的方法是在压缩机停止状态下，对电机绕组进行直流通电，使绕组发热，从而对压缩机内的润滑油进行预热。
但是，通过变换器提供电流对压缩机电机自身绕组预热的技术，通常是采样固定占空比来输出电流，这样对电源的波动和绕组阻值的变化很敏感。同样的预热电流，若输入电压升高，则会使得预热功耗过大，造成能源浪费；若输入电压降低，则会使得预热功率不足，达不到预热效果。同理，电机绕组阻值会随温度变化，阻值的变化也会带来预热功耗过大或者预热功率不足。
发明内容
本发明解决的问题是提供一种压缩机恒功率预加热的控制方法，能够避免电源的波动和绕组阻值的变化的影响。
为解决上述问题，本发明提供了一种压缩机恒功率预加热的控制方法，包括：
根据压缩机预加热控制电路的三相绕组通电方式，并根据所述当前每相绕组阻值Rt，计算得出通电加热的有效电阻值Rh；
通过电流采样电路采样当前预加热控制电路的总电流Ih；
根据所述有效电阻值Rh及所述总电流Ih，得到的预热功率值Ph；
根据所述预热功率值Ph与设定预热功率的比较结果，反馈控制预加热控制电路中三相绕组导通的占空比D。
通过本发明压缩机恒功率预加热的控制方法，能够实现压缩机在不同电压、不同环境温度下，保持预加热功率恒定，从而达到预热效果、节能效果均较优的目的。
进一步的，所述当前每相绕组阻值Rt的获取包括：
通过压缩机线圈绕组阻值与环境温度的对应关系，获取当前环境温度下的每相绕组阻值Rt。
进一步的，通过压缩机线圈绕组阻值与环境温度的对应关系，获取当前环境温度下的每相绕组阻值Rt包括：将每相绕组阻值Rt与环境温度t的对应关系存储于存储器中，通过室外温度传感器获取压缩机所处的室外环境温度，再由处理器根据当前的所述室外环境温度，通过存储的所述对应关系查询对应的每相绕组阻值Rt的值。压缩机规格书中通常标注有线圈绕组阻值随温度变化曲线表，根据该曲线表可以建立每相绕组阻值Rt与环境温度t的关系表，在通过查表得到当前环境温度下的Rt，从而能获得的Rt较为准确。
进一步的，所述电流采样电路包括采样电阻Rs及运算放大器，所述采样电阻Rs根据所述三相绕组通电方式设置于总电流Ih流经的通路上，所述运算放大器将所述采样电阻的采集信号放大并发送至控制器。为了得到预热功率值，需要对电路的总电流Ih进行采样，再结合有效电阻值Rh获得功率，而由于直接采用采样电阻获得的采样信号较小，需要通过运算放大器进行放大后再发送至控制进行处理。
进一步的，所述采样电阻Rs＜＜有效电阻值Rh。为了避免对控制电路的有效电阻值Rh产生影响，因此采样电阻Rs需要远小于控制电路的有效电阻值Rh。
进一步的，所述根据所述有效电阻值Rh及所述总电流Ih，得到的预热功率值Ph包括：
预热功率大小通过以下公式计算：
Ph＝Ih 2*Rh。
进一步的，所述三相绕组通电方式为Y型连接方式通电。
进一步的，U、V、W三相绕组每相绕组阻值Rt的阻值分别为Rtu、Rtv、Rtw，则有效电阻值Rh按三种情况计算：电流由U相流入，V、W相流出时，Rh＝Rtu+(Rtv*Rtw)/(Rtv+Rtw)；电流由V相流入，U、W相流出时，Rh＝Rtv+(Rtu*Rtw)/(Rtu+Rtw)；电流由W相流入，U、V相流出时，Rh＝Rtw+(Rtu*Rtv)/(Rtu+Rtv)。
进一步的，U、V、W三相绕组每相绕组阻值Rt相同时，所述有效电阻值Rh＝3/2 Rt。
进一步的，根据所述预热功率值Ph与设定预热功率的比较结果，反馈控制预加热控制电路中输出变换器的占空比D包括：
若预热功率Ph＜(设定预热功率值Ps-功率恒定区间P0)，则设置所述占空比D在每个载波周期增大ΔD；
若预热功率Ph＞(设定预热功率值Ps+功率恒定区间P0)，则设置所述占空比D在每个载波周期减小ΔD；
若(设定预热功率值Ps-功率恒定区间P0)≤预热功率Ph≤(设定预热功率值Ps+功率恒定区间P0)，则设置所述占空比D维持不变；
其中，所述功率恒定区间P0为设定预热功率值Ps的允许波动范围；所述占空比D每次换相时的初始值为开关控制器件导通的最小占空比Dmin，ΔD为所述占空比D的调节步进值。由此，以开关控制器件开通的最小占空比作为初始占空比，根据设定预热功率值Ps调整占空比D，在未达到设定预热功率值时，增加开关控制器件开通时间，即增大占空比D，增加绕组的发热时间；在超过设定预热功率值后，可以减少开关控制器件开通时间，即降低占空比D，减少绕组的发热时间；且在设定预热功率值Ps数值附近上下允许波动区间内，可以不调整占空比D，防止造成频繁调整。
根据本发明的另一个方面，提供了一种压缩机恒功率预加热的控制电路，包括：
三相绕组，所述三相绕组的每一相的上桥臂与下桥臂连接有开关控制器件；
电流采样电路，包括采样电阻与运算放大器，所述采样电阻设置于总电流Ih流经的通路上，所述运算放大器用于将所述采样电阻的采集信号放大并发送至控制器；
控制器，连接至所述三相绕组与电流采样电路，用于执行如前所述的控制方法，控制所述开关控制器件开通的占空比。
根据本发明的再一个方面，提供了一种空调器，包括所述的压缩机恒功率预加热的控制电路。
附图说明
图1为压缩机恒功率预加热的控制电路的结构示意图；
图2为本发明实施例压缩机恒功率预加热的控制电路预热通电方式的示意图；
图3为本发明实施例压缩机恒功率预加热的控制方法的流程图。
具体实施方式
图1为压缩机恒功率预加热的控制电路的结构示意图。如图1所示，压缩机预加热控制电路包括一个微处理器MCU模块、六个开关控制器件、U、V、W三个线圈绕组、电流采样电路。预加热控制电路的工作原理如下，压缩机的U、V、W三相导通是通过SW1-SW6的6个通断元件实现的。SW1、SW2分别是U相的上桥臂和下桥臂，SW3、SW4分别是V相的上桥臂和下桥臂，SW5、SW6分别是W相的上桥臂和下桥臂。VDC电压为电解电容两端的电压。现有技术中，通常是采样固定占空比来向开关控制器件输出电流，这样对电源的波动和绕组阻值的变化很敏感。例如同样的预热电流，若输入电压升高，则会使得预热功耗过大，造成能源浪费；若输入电压降低，则会使得预热功率不足，达不到预热效果。同理，电机绕组阻值会随温度变化，阻值的变化也会带来预热功耗过大或者预热功率不足。
本发明提供了一种压缩机恒功率预加热的控制方法，通过建立线圈绕组阻值与环境温度的对应关系，计算得出当前环境温度下的每相绕组阻值Rt；根据绕组通电方式，计算得出通电加热的有效电阻值Rh；通过电流采样电路，采样当前通电直流电流大小Ih；根据公式Ph＝Ih 2*Rh计算得出的预热功率值；根据计算预热功率值Ph与设定预热功率值Ps比较，反馈控制输出变换器的占空比D。
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。
图2为本发明实施例压缩机恒功率预加热的控制电路预热通电方式的示意图。如图2所示，本实施例预热通电方式中，绕组采用Y型通电方式进行通电，其中，U相导通，SW1、SW4、SW6开通，SW2、SW3、SW5关断，电流由U相流入，由V、W相流出。可以理解的是，在进行换向后，控制电路仍以类似方式导通，即V相导通时，SW3、SW2、SW6开通，SW1、SW4、SW5关断，电流由V相流入，由U、W相流出；W相导通时，SW5、SW2、SW4开通，SW1、SW3、SW6关断，电流由W相流入，由U、V相流出。
本实施例提供多达压缩机恒功率预加热的控制方法，能够根据当前实际需要提供不同的绕组导通占空比，实现恒功率预加热。图3为本发明实施例压缩机恒功率预加热的控制方法的流程图，如图3所示，该控制方法包括：
S0，通过压缩机线圈绕组阻值与环境温度的对应关系，获取当前环境温度下的每相绕组阻值Rt；
S1，根据压缩机预加热控制电路的三相绕组通电方式，并根据所述当前每相绕组阻值Rt，计算得出通电加热的有效电阻值Rh；
S2，通过电流采样电路采样当前预加热控制电路的总电流Ih；
S3，根据所述有效电阻值Rh及所述总电流Ih，得到的预热功率值Ph；
S4，根据所述预热功率值Ph与设定预热功率的比较结果，反馈控制预加热控制电路中三相绕组导通的占空比D。在完成本次调节后，返回步骤S1，可以实现占空比的持续调节。
所述步骤S0中，压缩机规格书中通常标注有线圈绕组阻值随温度变化曲线表，根据该曲线表可以建立每相绕组阻值Rt与环境温度t的关系表，将每相绕组阻值Rt与环境温度t的对应关系表存放在存储器中，在空调器上电后，通过室外温度传感器获取压缩机所处的室外环境温度，再由程序根据当前的室外环境温度来查询对应的Rt值，从而能获得的较为准确的Rt。
所述步骤S1中，需要根据三相绕组通电方式计算三相绕组等效的有效电阻值。一般的，所述三相绕组通电方式为Y型连接方式通电，其中，U、V、W三相绕组的阻值分别为Rtu、Rtv、Rtw，则分三种情况计算：电流由U相流入，V、W相流出时，Rh＝Rtu+(Rtv*Rtw)/(Rtv+Rtw)；电流由V相流入，U、W相流出时，Rh＝Rtv+(Rtu*Rtw)/(Rtu+Rtw)；电流由W相流入，U、V相流出时，Rh＝Rtw+(Rtu*Rtv)/(Rtu+Rtv)。当三相绕组的阻值稍有区别时，各相通电情况下控制电路的有效电阻值也稍有不同，因此不同相通电时输出变换器稳定输出的占空比D也需要稍有区别。本实施例中，如图2所示，每相绕组的阻值为Rt，则三相绕组等效电阻可以认为为三个Y型连接的电阻Rt，因此控制电路的的有效电阻值Rh＝Rt+1/2 Rt＝3/2 Rt。理论上来说，由于各相通电情况下控制电路的有效电阻值相同，保持功率恒定只需控制电路中不同相通电时输出变换器稳定输出的占空比D相同。但实际上电机绕组阻值及电源会存在波动，采用固定的占空比D会造成输出功率不稳定，因此需要设置占空比D随实际电机绕组阻值及电源情况变动而调整。
所述步骤S2中，为了得到预热功率值，需要对电路的总电流Ih进行采样，再结合有效电阻值Rh获得功率，而由于直接采用采样电阻获得的采样信号较小，需要通过运算放大器IC1进行放大后再发送至控制进行处理。因此对预加热控制电路的总电流Ih进行采样的所述电流采样电路包括采样电阻Rs及运算放大器，所述采样电阻Rs根据所述三相绕组通电方式设置于总电流Ih流经的通路上，绕组被通上直流电后，电流采样电路采样流过电阻Rs的电流值，即为预热总电流Ih。所述运算放大器IC1将所述采样电阻的采集信号放大并发送至控制器。其中，Rs为一个非常小的电阻值，其对预热有效电阻值Rh可以忽略，即满足采样电阻Rs＜＜有效电阻值Rh，从而避免对控制电路的有效电阻值Rh产生影响。
所述步骤S3中，所述根据所述有效电阻值Rh及所述总电流Ih，得到的预热功率值Ph时，预热功率大小通过以下公式计算：
Ph＝Ih 2*Rh。
所述步骤S4中，输出变换器的占空比D的范围设定为Dmin≤D≤Dmax，Dmin、Dmax主要是为了保证开关器件导通的最小脉宽时间要求，其取值可根据预热功率Ph的大小进行合理设置，例如Dmin可以设置为1％，Dmax可以设置为99％。在U、V、W每一相通电时输出变换器的占空比D从Dmin开始增加，直至达到功率恒定实现稳定输出。
具体地，根据所述预热功率值Ph与设定预热功率的比较结果，反馈控制预加热控制电路中输出变换器的占空比D包括：
若预热功率Ph＜(设定预热功率值Ps-功率恒定区间P0)，则设置所述占空比D在每个载波周期增大ΔD；
若预热功率Ph＞(设定预热功率值Ps+功率恒定区间P0)，则设置所述占空比D在每个载波周期减小ΔD；
若(设定预热功率值Ps-功率恒定区间P0)≤预热功率Ph≤(设定预热功率值Ps+功率恒定区间P0)，则设置所述占空比D维持不变，此时达到功率恒定输出范围，占空比D稳定输出；
其中，所述功率恒定区间P0为设定预热功率值Ps的允许波动范围；调节占空比时，所述占空比D每次换相时的初始值为开关控制器件导通的最小占空比Dmin，ΔD为占空比D每个载波周期的调节步进，即每次调节D增大，则按每个载波周期增加ΔD进行调节，直至达到功率恒定；每次调节D减小，则按每个载波周期减少ΔD进行调节，通过采用ΔD进行步进调节可以保证调节的稳定性。
由于设定预热功率值Ps通常为一具体的数值，但是在该设定值上下浮动的一定范围内，都可以认为该功率值是符合要求的，即设定预热功率值Ps附近存在一个功率恒定区间P0，具体的范围可以根据实际功率设定精度确定。优选地，功率恒定区间P0为设定值的±10％左右。例如Ph为30W，则对应的功率恒定区间P0为3W。该在设定预热功率值Ps数值附近上下允许波动区间内，可以不调整占空比D，防止造成频繁调整。
在开始预加热时，以开关控制器件开通的最小占空比作为初始占空比，再根据设定预热功率值Ps调整占空比D，在未达到设定预热功率值时，增加开关控制器件开通时间，即增大占空比D，增加绕组的发热时间；在超过设定预热功率值后，可以减少开关控制器件开通时间，即降低占空比D，减少绕组的发热时间。通过上述控制方法，即使在各相绕组阻值不同，各相通电时控制电路的有效电阻值稍有不同时，通过每次换相时根据当前的优选电阻值计算预热功率Ph，并与设定功率值Ps区间比较，也能很快适应性地调节输出变换器输出的占空比D至所需的稳定输出值，获得恒定功率输出。
由此，通过本实施例压缩机恒功率预加热的控制方法，能够实现压缩机在不同电压、不同环境温度下，保持预加热功率恒定，从而达到预热效果、节能效果均较优的目的。
在本发明第二个示意性实施例中，提供了一种压缩机恒功率预加热的控制电路，包括三相绕组、电流采样电路及控制器。
其中，所述三相绕组的每一相的上桥臂与下桥臂连接有开关控制器件，采用Y型连接方式通电；电流采样电路包括采样电阻与运算放大器，所述采样电阻设置于总电流流经的通路上，所述运算放大器用于将所述采样电阻的采集信号放大并发送至控制器；控制器，连接至所述三相绕组与电流采样电路，用于执行如第一实施例所述的控制方法，控制所述开关控制器件开通的占空比。
在本发明第三个示意性实施例中，提供了一种空调器，所述空调器包括压缩机，该压缩机采用如第二实施例所述的压缩机恒功率预加热的控制电路，控制所述开关控制器件开通的占空比。
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)

1.一种压缩机恒功率预加热的控制方法，其特征在于，包括：
根据压缩机预加热控制电路的三相绕组通电方式，并根据当前每相绕组阻值Rt，计算得出通电加热的有效电阻值Rh；
通过电流采样电路采样当前预加热控制电路的总电流Ih；
根据所述有效电阻值Rh及所述总电流Ih，得到的预热功率值Ph； 根据所述预热功率值Ph与设定预热功率的比较结果，反馈控制预加热控制电路中三相绕组导通的占空比D，其中包括：
若预热功率Ph＜(设定预热功率值Ps-功率恒定区间P0)，则设置所述占空比D在每个载波周期增大△D；
若预热功率Ph＞(设定预热功率值Ps+功率恒定区间P0)，则设置所述占空比D在每个载波周期减小△D；
若(设定预热功率值Ps-功率恒定区间P0)≤预热功率Ph≤(设定预热功率值Ps+功率恒定区间P0)，则设置所述占空比D维持不变；
其中，所述功率恒定区间P0为设定预热功率值Ps的允许波动范围；所述占空比D每次换相时的初始值为开关控制器件导通的最小占空比Dmin，△D为所述占空比D的调节步进值；
所述三相绕组通电方式为Y型连接方式通电；其中，U、V、W三相导通是通过SW1-SW6的6个通断元件实现的：U相导通时，SW1、SW4、SW6开通，SW2、SW3、SW5关断，电流由U相流入，由V、W相流出；V相导通时，SW3、SW2、SW6开通，SW1、SW4、SW5关断，电流由V相流入，由U、W相流出；W相导通时，SW5、SW2、SW4开通，SW1、SW3、SW6关断，电流由W相流入，由U、V相流出；
U、V、W三相绕组每相绕组阻值Rt的阻值分别为Rtu、Rtv、Rtw，则有效电阻值Rh按三种情况计算：
电流由U相流入，V、W相流出时，Rh=Rtu+(Rtv*Rtw)/(Rtv+Rtw)；
电流由V相流入，U、W相流出时，Rh=Rtv+(Rtu*Rtw)/(Rtu+Rtw)；
电流由W相流入，U、V相流出时，Rh=Rtw+(Rtu*Rtv)/(Rtu+Rtv)；
其中，所述当前每相绕组阻值Rt的获取包括：
通过压缩机线圈绕组阻值与环境温度的对应关系，获取当前环境温度下的每相绕组阻值Rt，包括：
将每相绕组阻值Rt与环境温度t的对应关系存储于存储器中，通过室外温度传感器获取压缩机所处的室外环境温度，再由处理器根据当前的所述室外环境温度，通过存储的所述对应关系查询对应的每相绕组阻值Rt的值。
2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述电流采样电路包括采样电阻Rs及运算放大器，所述采样电阻Rs根据所述三相绕组通电方式设置于总电流Ih流经的通路上，所述运算放大器将所述采样电阻的采集信号放大并发送至控制器。
3.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，所述采样电阻Rs<<有效电阻值Rh。
4.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述根据所述有效电阻值Rh及所述总电流Ih，得到的预热功率值Ph包括：
预热功率大小通过以下公式计算：
Ph=Ih 2*Rh。
5.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述U、V、W三相绕组每相绕组阻值Rt相同时，所述有效电阻值Rh=3/2 Rt。
6.一种压缩机恒功率预加热的控制电路，其特征在于，包括：
三相绕组，所述三相绕组的每一相的上桥臂与下桥臂连接有开关控制器件；
电流采样电路，包括采样电阻与运算放大器，所述采样电阻设置于总电流Ih流经的通路上，所述运算放大器用于将所述采样电阻的采集信号放大并发送至控制器；
控制器，连接至所述三相绕组与电流采样电路，用于执行如权利要求1-5任一项所述的控制方法，控制所述开关控制器件开通的占空比。
7.一种空调器，其特征在于，包括如权利要求6所述的压缩机恒功率预加热的控制电路。
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