CN111463979A - 压缩机的预加热方法、预加热装置及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种压缩机的预加热方法、预加热装置及系统，所述压缩机的预加热方法包括：根据所接收的预加热指令在预设周期内从压缩机的三相电机绕组中选取任意两相作为待加热的两相电机绕组；按照所述预设周期内时间的先后顺序，依次向不同分组的所述待加热的两相电机绕组中通入预加热电流，以对所述压缩机进行预加热。本发明通过周期性地轮流向压缩机的两相电机绕组对应连接的逆变器开关器件发送脉冲信号，实现了周期性地轮流向压缩机的两相电机绕组通入预加热电流，对压缩机进行预加热，解决了现有技术中预加热不平衡，以及预加热效率低的问题。
Description
技术领域
本发明属于压缩机预加热的技术领域，涉及一种预加热方法，特别是涉及一种压缩机的预加热方法、预加热装置及系统。
背景技术
目前，空调压缩机所采用的无位置传感器的永磁同步电机在低温状态下启动时，由于润滑油粘稠度变大，可能会导致电机难以启动及电机绕组参数的变化。由于无位置传感器需要电机参数对转子位置进行估算，电机参数的变化会造成转子位置观测不准，容易导致电机启动失败。为了保证电机能够正常启动，需要对压缩机进行预加热处理。
在现有技术中，对空调压缩机进行预加热的方法主要有两种：第一，在压缩机壳体安装加热装置，通过传感器检测室外温度，当温度低于设定阈值时，启动加热装置以维持压缩机温度在可启动温度范围内。该方法增加了成本，而且加热装置是从压缩机外部向内部加热的，增加了功率损耗，降低了空调能效。第二，向电机绕组输入直流电，利用压缩机自身的损耗进行预加热。该方法存在预热严重不均衡的问题，且损耗较大，造成能源浪费。第三，仅在压缩机的其中两相绕组中通入预加热电流，这种方法损耗较小，但是仍然存在预加热效果不均衡的问题。
因此，如何提供一种压缩机的预加热方法、预加热装置及系统，以改善现有技术预加热不平衡和预加热效率较低等缺陷，成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种压缩机的预加热方法、预加热装置及系统，用于改善现有技术对压缩机预加热不平衡和预加热效率较低的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明一方面提供一种压缩机的预加热方法，所述压缩机的预加热方法包括：根据所接收的预加热指令在预设周期内从压缩机的三相电机绕组中选取任意两相作为待加热的两相电机绕组；按照所述预设周期内时间的先后顺序，依次向不同分组的所述待加热的两相电机绕组中通入预加热电流，以对所述压缩机进行预加热。
于本发明的一实施例中，所述压缩机的电机绕组包括U相、V相和W相；根据所接收的预加热指令在预设周期内从压缩机的三相电机绕组中选取任意两相作为待加热的两相电机绕组的步骤包括：分析所述预加热指令中待加热的两相电机绕组为U相/V相、V相/W相或W相/U相。
于本发明的一实施例中，按照所述预设周期内时间的先后顺序，依次向不同分组的所述待加热的两相电机绕组中通入预加热电流，以对所述压缩机进行预加热的步骤包括：向所述待加热的两相电机绕组对应连接的逆变器开关器件发送脉冲信号，以向所述压缩机中待加热的两相电机绕组通入预加热电流。
于本发明的一实施例中，根据所述脉冲信号，在所述预设周期的固定时间间隔内向所述压缩机的U相/V相注入所述预加热电流；或根据所述脉冲信号，在所述预设周期的固定时间间隔内向所述压缩机的V相/W相注入所述预加热电流；或根据所述脉冲信号，在所述预设周期的固定时间间隔内向所述压缩机的W相/U相注入预加热电流。
于本发明的一实施例中，根据所述预设周期依次循环向所述压缩机的U相/V相、V相/W相或W相/U相注入所述预加热电流。
于本发明的一实施例中，在接收预加热指令之前，所述压缩机的预加热方法还包括：对接收的命令进行类型判断；当所接收的命令类型为所述预加热指令时，执行根据所接收的预加热指令在预设周期内从压缩机的三相电机绕组中选取任意两相作为待加热的两相电机绕组的步骤。
于本发明的一实施例中，在发出所述脉冲信号之后，通过向所述待加热的两相电机绕组对应连接的逆变器开关器件发送可调整的脉冲信号，以控制所述预加热电流的大小，直至接收到预加热停止命令。
于本发明的一实施例中，按照所述预设周期内时间的先后顺序，依次向不同分组的所述待加热的两相电机绕组中通入预加热电流，以对所述压缩机进行预加热的步骤之后，所述压缩机的预加热方法还包括：接收所述预加热停止命令，以停止向所述待加热的两相电机绕组中通入预加热电流，完成所述压缩机的预加热过程。
本发明另一方面提供一种压缩机的预加热装置，所述压缩机的预加热装置包括：主控器，用于发送预加热指令；驱动器，与所述主控器连接，用于根据所接收的预加热指令在预设周期内从压缩机的三相电机绕组中选取任意两相作为待加热的两相电机绕组；以及按照所述预设周期内时间的先后顺序，依次向不同分组的所述待加热的两相电机绕组中通入预加热电流，以对所述压缩机进行预加热。
本发明最后一方面提供一种压缩机的预加热系统，其特征在于，所述压缩机的预加热系统包括：压缩机；压缩机的预加热装置，与所述压缩机连接；所述压缩机的预加热装置包括主控器和驱动器；所述主控器用于发送预加热指令；所述驱动器，与所述主控器连接，用于根据所接收的预加热指令在预设周期内从压缩机的三相电机绕组中选取任意两相作为待加热的两相电机绕组；以及按照所述预设周期内时间的先后顺序，依次向不同分组的所述待加热的两相电机绕组中通入预加热电流，以对所述压缩机进行预加热。
如上所述，本发明所述的压缩机的预加热方法、预加热装置及系统，具有以下有益效果：
改善了传统预加热方法存在的加热不平衡、一相绕组温升过高的问题，降低了在预加热过程中其中一相绕组过热的风险；同时改善了仅在压缩机两相绕组中通入电流产生的电机绕组发热不均、发热效率较低的问题；此外，由于每一时刻仅在两相通入预加热电流，根据调制方式的不同，最多只有4个开关器件工作，降低了逆变器的开关损耗，提高了系统的效率。
附图说明
图1显示为本发明的压缩机的预加热方法于一实施例中的原理流程图。
图2显示为本发明的压缩机的预加热方法于一实施例中的压缩机预加热流程示意图。
图3显示为本发明的压缩机的预加热方法于一实施例中的压缩机预加热方式示意图。
图4显示为本发明的压缩机的预加热方法于一实施例中的脉冲信号示意图。
图5显示为本发明的压缩机的预加热装置于一实施例中的结构原理图。
图6显示为本发明的压缩机的预加热系统于一实施例中的结构连接示意图。
元件标号说明
6 压缩机的预加热系统
61 压缩机的预加热装置
611 主控器
612 驱动器
62 压缩机
S11～S12 步骤
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
本发明提供的压缩机预加热方法以周期性的轮流向所述压缩机的两相电机绕组通入预加热电流，对所述压缩机进行预加热，改善了现有压缩机预加热方式中预加热不平衡的问题，同时提高了预加热的效率。
以下将结合图1至图6详细阐述本实施例的压缩机的预加热方法、预加热装置及系统的原理及实施方式，使本领域技术人员不需要创造性劳动即可理解本实施例的压缩机的预加热方法、预加热装置及系统。
请参阅图1，显示为本发明的压缩机的预加热方法于一实施例中的原理流程图。如图1所示，所述压缩机的预加热方法具体包括以下几个步骤：
S11，根据所接收的预加热指令在预设周期内从压缩机的三相电机绕组中选取任意两相作为待加热的两相电机绕组。
在本实施例中，所述压缩机的电机绕组包括U相、V相和W相；S11包括：
分析所述预加热指令中待加热的两相电机绕组为U相/V相、V相/W相或W相/U相。
S12，按照所述预设周期内时间的先后顺序，依次向不同分组的所述待加热的两相电机绕组中通入预加热电流，以对所述压缩机进行预加热。
在本实施例中，向所述待加热的两相电机绕组对应连接的逆变器开关器件发送脉冲信号，以向所述压缩机中待加热的两相电机绕组通入预加热电流。
进一步地，在发出所述脉冲信号之后，通过向所述待加热的两相电机绕组对应连接的逆变器开关器件发送可调整的脉冲信号，以控制所述预加热电流的大小，直至接收到预加热停止命令。所述可调整的脉冲信号根据恒定功率或者恒定电流需求发出。
具体地，所述可调整的脉冲信号可以是根据所述预加热功率指令和/或预加热电流指令发送的连续变化的占空比驱动信号；也可以是相同或者不同的离散型固定数值，例如在前一段时间内发送一较大数值的占空比驱动信号，在后一段时间内发送一较小数值的占空比驱动信号；还可以是其他可对占空比驱动信号实现动态调整的方式。
请参阅图2，显示为本发明的压缩机的预加热方法于一实施例中的压缩机预加热流程示意图。如图2所示，根据所述脉冲信号，在所述预设周期的固定时间间隔内向所述压缩机的U相/V相注入所述预加热电流。
或根据所述脉冲信号，在所述预设周期的固定时间间隔内向所述压缩机的V相/W相注入所述预加热电流。
或根据所述脉冲信号，在所述预设周期的固定时间间隔内向所述压缩机的W相/U相注入预加热电流。
需要说明的是，在一个预设周期内，向U相/V相注入所述预加热电流、V相/W相注入所述预加热电流以及W相/U相注入预加热电流三者的固定时间间隔可以相同，也可以不同。
具体地，先向U相/V相注入所述预加热电流；再向V相/W相注入所述预加热电流；最后向W相/U相注入所述预加热电流，依次完成以上注入预加热电流的过程后，若仍未满足预加热的温度要求，则再次向U相/V相注入所述预加热电流，按照预设周期循环执行三个预加热电流的注入过程。若三个预加热电流的注入过程未循环完毕，但已达到预加热需求，则停止预加热过程。具体对哪两相电机绕组注入预加热电流由预加热需求决定。
需要说明的是，依次向U相/V相、V相/W相和W相/U相注入预加热电流仅为本发明的一种具体的实施方式，其他可实现循环执行两相电机绕组预加热的注入预加热电流的顺序也在本发明保护的范围内。
在本实施例中，根据所述预设周期依次循环向所述压缩机的U相/V相、V相/W相或W相/U相注入所述预加热电流。
请参阅图3，显示为本发明的压缩机的预加热方法于一实施例中的压缩机预加热方式示意图。如图3所示，显示了向W相/U相注入预加热电流的过程。
在对压缩机预加热的过程中，图3中M压缩机内部的驱动电机可以等效为阻感负载。其中U相等效为电感Lu和电阻Ru；V相等效为电感Lv和电阻Rv；W相等效为电感Lw和电阻Rw。在本实施例中，所述压缩机的电机绕组包括U相、V相和W相；根据所述脉冲信号，周期性的轮流向所述压缩机的三相电机绕组通入预加热电流，
具体地，预加热电流在每一时刻仅通过压缩机三相绕组中的其中两相，因此这两相电流大小相等，对应电机绕组的发热量也相等。
进一步地，假如逆变器向压缩机输入的总功率为Pt，电机绕组对环境温度的热阻为Ra，U相电流与W相电流相同，即iu＝iw，因此U相功率和W相功率也相同，且均为输入功率的1/2，即Pu＝Pw＝Pt/2。对应的U相和W相绕组温升为：
于现有技术应用中，传统的预加热方式同时向U、V、W三相注入直流电，其中预加热电流从U相流入压缩机，从VW相流出压缩机，此时三相电流满足iu+iv+iw＝0且iv＝iw。因此U相电流为V、W相电流的两倍，根据P＝i2R可知，U相功率是V、W相功率的4倍，即Pu＝4Pv＝4Pw。
假定总加热功率为Pt，则U相功率Pu＝2Pt/3，VW相功率Pv＝Pw＝Pt/6。由于电机绕组对环境温度的热阻为Ra，则U、V、W三相绕组温升分别为：
此时U相温升是VW相温升的4倍。所以，传统预加热方法存在预加热不平衡的问题，且存在其中一相温升明显高于其它两相的问题，容易造成一相绕组过热的危险。
另一种预加热方式为仅向压缩机三相绕组中的两相通入直流电，第三绕组永远不发热，这种预加热方式仍会导致通入电流的绕组温度高，没有通电的绕组温度低，发热量仍然存在不均衡的问题。
由此可知，本实施例对应的U相和W相绕组温升
即小于传统预加热方式下最高温度绕组的温升。本发明与传统预加热方法相比，仅有两相通入直流电，预加热相绕组温升相同，根据调制方式的不同，至多只有4个开关管工作，而传统预加热方式逆变器至多有6个开关器件工作，因此降低了逆变器的损耗，提高了系统的整体效率；其次降低了最高温度绕组的温升，进一步降低了在预加热过程中因为预加热不平衡所导致某相绕组过热的风险。
进一步地，所述驱动器除了接收所述预加热指令之外，还接收压缩机的启停工作指令、压缩机的状态检测指令或其他压缩机涉及的指令，所以需要判断所述驱动器是否接收到所述预加热指令。当所述预加热命令传输线路出现故障、所述预加热命令在传输过程中因干扰导致信号失真无法通过校验或所接收的命令种类为预加热指令之外的其他命令时，判断出所述驱动器未接收到所述预加热指令。
在本实施例中，所述压缩机的预加热方法还包括：对接收的命令进行类型判断；当所接收的命令类型为所述预加热指令时，开始分析所述预加热指令中待加热的两相电机绕组。
在本实施例中，压缩机达到预设的温度需求后，接收所述预加热停止命令，以停止向所述待加热的两相电机绕组中通入预加热电流，完成所述压缩机的预加热过程。
请参阅图4，显示为本发明的压缩机的预加热方法于一实施例中的脉冲信号示意图。如图4所示，每两相绕组通电时间介于10s到180s之间。控制器完成一个预加热循环所需要的时间介于30s-540s之间。
具体地，第一个10s到180s向U相/V相注入所述预加热电流；第二个10s到180s向V相/W相注入所述预加热电流；第三个10s到180s向W相/U相注入所述预加热电流。
需要说明的是，10s到180s仅为本发明两相电机绕组预加热电流注入时间的其中一种实施方式，根据实际预加热需求，其他的合理的预加热电流注入时间范围也在本发明保护的范围内。
本发明所述的压缩机的预加热方法的保护范围不限于本实施例列举的步骤执行顺序，凡是根据本发明的原理所做的现有技术的步骤增减、步骤替换所实现的方案都包括在本发明的保护范围内。
请参阅图5，显示为本发明的压缩机的预加热装置于一实施例中的结构原理图。如图5所示，所述压缩机的预加热装置包括：主控器和驱动器。
所述主控器用于发送预加热指令。
所述驱动器与所述主控器连接，用于根据所接收的预加热指令在预设周期内从压缩机的三相电机绕组中选取任意两相作为待加热的两相电机绕组；以及按照所述预设周期内时间的先后顺序，依次向不同分组的所述待加热的两相电机绕组中通入预加热电流，以对所述压缩机进行预加热。
如图5所示，所述压缩机的预加热方法应用于该压缩机预加热方式的控制架构中。S1～S6为驱动器中用于逆变的开关器件，其中S1、S2构成U相桥臂，S3、S4构成V相桥臂，S5、S6构成W相桥臂。M对应压缩机内部的驱动电机。驱动器接收主控器的预加热指令，周期性的轮流向所述压缩机两相电机绕组通入预加热电流，对所述压缩机进行预加热。
在所述压缩机的预加热装置的预加热过程中，驱动器向逆变器的开关器件发送驱动信号，即脉冲信号，控制逆变器周期性的轮流向压缩机两相通入预加热电流对压缩机进行预加热。驱动器根据接收到的预加热功率指令和/或预加热电流指令，调整占空比，以控制预加热电流的大小，满足预加热过程中的功率需求或电流需求。
请参阅图6，显示为本发明的压缩机的预加热系统于一实施例中的结构连接示意图。如图6所示，所述压缩机的预加热系统6包括：压缩机的预加热装置61和压缩机62。
所述压缩机的预加热装置61与所述压缩机62连接。
所述压缩机的预加热装置61包括主控器611和驱动器612。
所述主控器611用于发送预加热指令。
所述驱动器612与所述主控器611连接，用于根据所接收的预加热指令在预设周期内从压缩机的三相电机绕组中选取任意两相作为待加热的两相电机绕组；以及按照所述预设周期内时间的先后顺序，依次向不同分组的所述待加热的两相电机绕组中通入预加热电流，以对所述压缩机进行预加热。
本发明所述的压缩机的预加热系统可以实现本发明所述的压缩机的预加热方法，但本发明所述的压缩机的预加热方法的实现装置包括但不限于本实施例列举的压缩机的预加热系统的结构，凡是根据本发明的原理所做的现有技术的结构变形和替换，都包括在本发明的保护范围内。
综上所述，本发明所述压缩机的预加热方法、系统、介质及设备可以使压缩机达到与现有技术相同加热效果的同时，改善了传统预加热方法压缩机三相绕组加热不平衡的问题；由于仅在两相通入预加热电流，降低了逆变器的开关损耗，提高了系统的效率；改善了传统预加热方法存在的绕组温度不一致的问题，降低了在预加热过程中其中一相绕组过热的风险。同时改善了仅在压缩机两相绕组中通入电流产生的电机绕组发热不均、发热效率较低的问题。本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (10)
1.一种压缩机的预加热方法，其特征在于，所述压缩机的预加热方法包括：
根据所接收的预加热指令在预设周期内从压缩机的三相电机绕组中选取任意两相作为待加热的两相电机绕组；
按照所述预设周期内时间的先后顺序，依次向不同分组的所述待加热的两相电机绕组中通入预加热电流，以对所述压缩机进行预加热。
2.根据权利要求1所述的压缩机的预加热方法，其特征在于，所述压缩机的电机绕组包括U相、V相和W相；根据所接收的预加热指令在预设周期内从压缩机的三相电机绕组中选取任意两相作为待加热的两相电机绕组的步骤包括：
分析所述预加热指令中待加热的两相电机绕组为U相/V相、V相/W相或W相/U相。
3.根据权利要求1所述的压缩机的预加热方法，其特征在于，按照所述预设周期内时间的先后顺序，依次向不同分组的所述待加热的两相电机绕组中通入预加热电流，以对所述压缩机进行预加热的步骤包括：
向所述待加热的两相电机绕组对应连接的逆变器开关器件发送脉冲信号，以向所述压缩机中待加热的两相电机绕组通入预加热电流。
4.根据权利要求2或3所述的压缩机的预加热方法，其特征在于：
根据所述脉冲信号，在所述预设周期的固定时间间隔内向所述压缩机的U相/V相注入所述预加热电流；或
根据所述脉冲信号，在所述预设周期的固定时间间隔内向所述压缩机的V相/W相注入所述预加热电流；或
根据所述脉冲信号，在所述预设周期的固定时间间隔内向所述压缩机的W相/U相注入预加热电流。
5.根据权利要求4所述的压缩机的预加热方法，其特征在于：
根据所述预设周期依次循环向所述压缩机的U相/V相、V相/W相或W相/U相注入所述预加热电流。
6.根据权利要求1所述的压缩机的预加热方法，其特征在于，在接收预加热指令之前，所述压缩机的预加热方法还包括：
对接收的命令进行类型判断；
当所接收的命令类型为所述预加热指令时，执行根据所接收的预加热指令在预设周期内从压缩机的三相电机绕组中选取任意两相作为待加热的两相电机绕组的步骤。
7.根据权利要求3所述的压缩机的预加热方法，其特征在于：
在发出所述脉冲信号之后，通过向所述待加热的两相电机绕组对应连接的逆变器开关器件发送可调整的脉冲信号，以控制所述预加热电流的大小，直至接收到预加热停止命令。
8.根据权利要求7所述的压缩机的预加热方法，其特征在于，按照所述预设周期内时间的先后顺序，依次向不同分组的所述待加热的两相电机绕组中通入预加热电流，以对所述压缩机进行预加热的步骤之后，所述压缩机的预加热方法还包括：
接收所述预加热停止命令，以停止向所述待加热的两相电机绕组中通入预加热电流，完成所述压缩机的预加热过程。
9.一种压缩机的预加热装置，其特征在于，所述压缩机的预加热装置包括：
主控器，用于发送预加热指令；
驱动器，与所述主控器连接，用于根据所接收的预加热指令在预设周期内从压缩机的三相电机绕组中选取任意两相作为待加热的两相电机绕组；以及按照所述预设周期内时间的先后顺序，依次向不同分组的所述待加热的两相电机绕组中通入预加热电流，以对所述压缩机进行预加热。
10.一种压缩机的预加热系统，其特征在于，所述压缩机的预加热系统包括：
压缩机；
压缩机的预加热装置，与所述压缩机连接；
所述压缩机的预加热装置包括主控器和驱动器；所述主控器用于发送预加热指令；所述驱动器，与所述主控器连接，用于根据所接收的预加热指令在预设周期内从压缩机的三相电机绕组中选取任意两相作为待加热的两相电机绕组；以及按照所述预设周期内时间的先后顺序，依次向不同分组的所述待加热的两相电机绕组中通入预加热电流，以对所述压缩机进行预加热。
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