CN112283087B - 一种具有缺相保护功能的压缩机控制方法及其控制器 - Google Patents

Abstract

本发明属于空调智能控制技术领域，公开了一种具有缺相保护功能的压缩机控制方法及其控制器，获取压缩机的运行状态，根据该运行状态设定缺相电流采集个数m和电流变化倍数n；计算所述m个三相电流的绝对值，再求取平均值；比较计算出的三相电流绝对值平均值，得到最大值Iabs‑max和最小值Iabs‑min，若Iabs‑max≥n*Iabs‑min，压缩机缺相。本发明提出了一种针对压缩机的缺相故障进行检测和保护的控制方法，当压缩机发生缺相故障时，能及时进行保护，避免压缩机运行在异常的状态，导致发热和磨损。本发明提出的缺相检测和保护方法简单可靠，不需要额外增加电路成本。

Description

一种具有缺相保护功能的压缩机控制方法及其控制器

技术领域

本发明属于空调智能控制技术领域，尤其涉及一种具有缺相保护功能的压缩机控制方法及其控制器。

背景技术

目前，压缩机在运行过程中，可能会出现电机缺相，例如：线圈断开，接线柱与接线端子接触不良或松弛脱落，接线端子氧化等(端子氧化导致相电阻变大，与规格书和控制器参数差异很大，等同于缺相)。压缩机在缺一相时，仍然可以运行，其他两相电流会增大，其电流波形变化中，由于其中一相没有电流输出，导致电机运行异常，长期运行在此种状态下，会导致输出功率增大，发热和磨损严重，会损坏压缩机和电机零部件。

现有的控制方法针对缺相检测主要有以下两种方法：

1)、检测压缩机三相电流(分别将其定义为U、V、W三相)，当其中一相或几相电流在连续一段时间t内一直为0，则判断为缺相，停机保护。

2)、分别检测一段时间内U、V、W三相电流绝对值的平均值，并计算出最大平均电流和最小平均电流，正常情况下，由于电机三相绕组对称，所以一段时间内三相的平均电流值是相等的，当最大平均电流≥2*最小平均电流时，认为电机缺相，停机保护。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：

(1)现有技术中，方法1)仅适用于三电阻采样，因为两电阻采样或单电阻采样无法同时采集三相电流，在电机缺相时，两电阻或三电阻采集的相电流是不准确的，所以无法根据相电流是否为0进行判断。方法2)对于三电阻、两电阻和单电阻采样都适用，但在压缩机和电机轻载尤其是空载、以及压缩机启动和快速升降频等特殊情况下会触发误保护。

(2)现有技术中，压缩机在运行过程中，由于线圈断开，接线柱与接线端子接触不良或松弛脱落，接线端子氧化等原因导致运行异常及零部件磨损；

(3)现有技术中，压缩机空载、轻载、启动、快速升频和降频等情况下易触发缺相误保护，影响产品性能。

(4)现有技术缺相电流采集个数m和电流变化倍数n是固定的，导致轻载空载和升降频时误保护。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种具有缺相保护功能的压缩机控制方法及其控制器。

本发明是这样实现的，一种具有缺相保护功能的压缩机控制方法，包括：

获取压缩机的运行状态，根据该运行状态设定缺相电流采集个数m和电流变化倍数n；其中，个数m和电流变化倍数n满足：

向上取整，f是压缩机或电机的运行频率，p是电机的极对数，fpwm是控制器的载波频率，Imax和Imin是各运行状态下电流的最大电流和最小电流；

先计算所述m个三相电流的绝对值，再求取平均值；

比较计算出的三相电流绝对值平均值，得到最大值Iabs-max和最小值Iabs-min，若Iabs-max≥n*Iabs-min，压缩机缺相。

进一步，所述的压缩机运行状态包含：启动状态，升速状态，降速状态，稳定运行状态，轻载状态和负载状态以及运行频率。

进一步，根据该运行状态设定缺相电流采集个数m，满足

中，当压缩机在启动、升频，降频或频率波动状态时，按照最高频率计算缺相电流采集个数。

进一步，计算这m个三相电流的绝对值平均值中，计算公式包括：

本发明的另一目的在于提供一种压缩机控制器具有缺相保护功能，当电机发生缺相故障时，检测出故障并进行保护。

进一步，所述压缩机控制器采用三电阻采样电路，所述三电阻采样电路包括：

分别在U、V、W三相下桥臂各串连一个采样电阻Rs1，Rs2和Rs3，采集三相电流。

进一步，所述压缩机控制器采用双电阻采样电路，所述双电阻采样电路包括：

在U、V、W三相其中任意两相的下桥臂串联一个采样电阻，所述采样电阻Rs1和Rs2串联在U相和V相上，采集U、V两相电流，W项电流根据三相电流之和为0的原则计算，为Iw＝-(Iu+Iv)。

进一步，所述压缩机控制器采用单电阻采样电路，所述单电阻采样电路包括：

在母线上串联一个采样电阻Rs，根据开关管的通断判断出Rs上的电流对应的是哪一相。

本发明的另一目的在于提供一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行如下步骤：

获取压缩机的运行状态，根据该运行状态设定缺相电流采集个数m和电流变化倍数n；其中，个数m和电流变化倍数n满足：

向上取整，f是压缩机或电机的运行频率，p是电机的极对数，fpwm是控制器的载波频率，Imax和Imin是各运行状态下电流的最大电流和最小电流；

先计算所述m个三相电流的绝对值，再求取平均值；

比较计算出的三相电流绝对值平均值，得到最大值Iabs-max和最小值Iabs-min，若Iabs-max≥n*Iabs-min，压缩机缺相。

本发明的另一目的在于提供一种实施所述具有缺相保护功能的压缩机控制方法的空调压缩机。

结合上述的所有技术方案，本发明所具备的优点及积极效果为：

本发明提出了一种针对压缩机的缺相故障进行检测和保护的控制方法，当压缩机发生缺相故障时，能及时进行保护，避免压缩机运行在异常的状态，导致发热和磨损。

本发明提出的缺相检测和保护方法简单可靠，不需要额外增加电路成本。

本发明提出的缺相检测方法适用于所有工况和所有的采样方式，适应性强，且不会触发误保护，可靠性高。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1(a)是本发明实施例提供的三电阻采样电路图。

图1(b)是本发明实施例提供的两电阻采样电路图。

图1(c)是本发明实施例提供的单电阻采样电路图。

图2是本发明实施例提供的具有缺相保护功能的压缩机控制方法流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种具有缺相保护功能的压缩机控制方法及其控制器，下面结合附图对本发明作详细的描述。

本发明提供一种压缩机控制器，该控制器具有缺相保护功能，当电机发生缺相故障时，能及时检测出来并加以保护，防止继续运行导致其他零部件磨损。

本发明中，所述的缺相保护，首先要获取压缩机的运行状态，根据该运行状态设定缺相电流采集个数m和电流变化倍数n。所述的缺相电流采集个数m和电流变化倍数n的作用是：分别采集m个三相电流，先计算其绝对值，再求取平均值，得到三相电流的绝对值平均值。即：

本发明先绝对值再求和的原因是电流有正有负，在正常不含直流量的情况下，一个周期电流之和是0的。

比较计算出的三相电流绝对值平均值，得到一个最大值Iabs-max和一个最小值Iabs-min，如果Iabs-max≥n*Iabs-min，那么认为压缩机缺相，停机保护并显示故障代码。

在本发明中，所述的压缩机运行状态包含：启动状态，升速状态，降速状态，稳定运行状态，轻载状态(包含空载)和负载状态以及运行频率。

在本发明中，所述的缺相电流采集个数m和电流变化倍数n与所述的运行状态有关：

(1)要求缺相电流采集个数

其中，f是压缩机的运行频率，p是电机的极对数，fpwm是控制器的载波频率。当压缩机在启动、升频，降频或频率波动状态时，按照最高频率来计算缺相电流采集个数。

本发明与现有技术区别最大点在于，现有技术m和n是固定的，导致轻载空载和升降频时误保护。

(2)控制器记录各运行状态下电流的最大有效值电流Imax和最小有效值电流Imin，要求电流变化倍数n满足

向上取整。

本发明中，所述的控制器适用于各种采样电路，包括三电阻采样、双电阻采样和单电阻采样。

下面结合具体实施例对本发明作进一步描述。

实施例

本发明公开了一种具有缺相保护功能的压缩机电机控制方法，该控制方法能适用于各种采样方式的控制器，包括三电阻采样、双电阻采样和单电阻采样。如：

图1(a)是本发明实施例提供的三电阻采样电路图。

图1(b)是本发明实施例提供的两电阻采样电路图。

图1(c)是本发明实施例提供的单电阻采样电路图。

本发明提供的控制器是三种采样电路的结构，如图1(a)所示，三电阻采样是分别在U、V、W三相下桥臂各串连一个采样电阻Rs1，Rs2和Rs3，采集三相电流。

双电阻采样是在U、V、W三相其中任意两相的下桥臂串联一个采样电阻，如图1(b)所示，图1(b)中采样电阻Rs1和Rs2串联在U相和V相上，采集的是U、V两相电流，W项电流根据三相电流之和为0的原则计算得到，即Iw＝-(Iu+Iv)。

如图1(c)所示，单电阻采样是在母线上串联一个采样电阻Rs，根据开关管的通断判断出Rs上的电流对应的是哪一相。由于两电阻和单电阻采样，其至少有一相电流是根据其他两相计算得来的，所以不能直接根据相电流是否为0的方法判断是否缺相。

如图2所示，本发明实施例提供的具有缺相保护功能的压缩机控制方法包括：

获取压缩机的运行状态，根据该运行状态设定缺相电流采集个数m和电流变化倍数n。要求，

向上取整，其中，f是压缩机或电机的运行频率(当压缩机在启动、升频，降频或频率波动状态时，按照最高频率来计算缺相电流采集个数)，p是电机的极对数，fpwm是控制器的载波频率，Imax和Imin是各运行状态下电流的最大电流和最小电流。

采集连续m个三相电流，并计算这m个三相电流的绝对值平均值，即

比较三相电流的绝对值平均值，得到最大值Iabs-max和一个最小值Iabs-min，判断是否满足Iabs-max≥n*Iabs-min，若果是，则说明压缩机或电机缺相，停机保护。否则，继续运行。

例如：某3对极压缩机运行在50Hz，载波频率是5KHz，那么需要缺相电流采集个数可设置为250≥m≥34，由于压缩机运行在恒定的负载和转速，所以电流变化很小，认为

所以n＝1.5向上取整为2，即n＝2。那么当检测到的Iabs-max≥2*Iabs-min时，说明压缩机缺相。

该压缩机在启动时，运行频率从0上升到30Hz，启动最大电流1A，最小电流0.2A，那么缺相电流采集个数150≥m≥56，n＝8，当检测到Iabs-max≥8*Iabs-min时，判断压缩机缺相。

使用本发明的缺相判断方法，在转速波动、升频、降频以及轻负载时都能准确地检测出是否缺相，相比现有技术来说，其适应性更强，检测更准确。

在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

应当注意，本发明的实施方式可以通过硬件、软件或者软件和硬件的结合来实现。硬件部分可以利用专用逻辑来实现；软件部分可以存储在存储器中，由适当的指令执行系统，例如微处理器或者专用设计硬件来执行。本领域的普通技术人员可以理解上述的设备和方法可以使用计算机可执行指令和/或包含在处理器控制代码中来实现，例如在诸如磁盘、CD或DVD-ROM的载体介质、诸如只读存储器(固件)的可编程的存储器或者诸如光学或电子信号载体的数据载体上提供了这样的代码。本发明的设备及其模块可以由诸如超大规模集成电路或门阵列、诸如逻辑芯片、晶体管等的半导体、或者诸如现场可编程门阵列、可编程逻辑设备等的可编程硬件设备的硬件电路实现，也可以用由各种类型的处理器执行的软件实现，也可以由上述硬件电路和软件的结合例如固件来实现。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种具有缺相保护功能的压缩机控制方法，其特征在于，所述具有缺相保护功能的压缩机控制方法包括：

获取压缩机的运行状态，根据该运行状态设定缺相电流采集个数m和电流变化倍数n；其中，个数m和电流变化倍数n满足：

向上取整，f是压缩机或电机的运行频率，p是电机的极对数，fpwm是控制器的载波频率，Imax和Imin是各运行状态下电流的最大电流和最小电流；

计算所述m个三相电流的绝对值，再求取平均值；

比较计算出的三相电流绝对值平均值，得到最大值Iabs-max和最小值Iabs-min，若Iabs-max≥n*Iabs-min，压缩机缺相。

2.如权利要求1所述的具有缺相保护功能的压缩机控制方法，其特征在于，所述的压缩机运行状态包含：启动状态，升速状态，降速状态，稳定运行状态，轻载状态和负载状态。

3.如权利要求1所述的具有缺相保护功能的压缩机控制方法，其特征在于，根据该运行状态设定缺相电流采集个数m，满足

中，当压缩机在启动、升频，降频或频率波动状态时，按照最高频率计算缺相电流采集个数。

4.如权利要求1所述的具有缺相保护功能的压缩机控制方法，其特征在于，计算这m个三相电流的绝对值平均值中，计算公式包括：

5.一种实施权利要求1～4任意一项所述具有缺相保护功能的压缩机控制方法的压缩机控制器，其特征在于，所述压缩机控制器具有缺相保护功能，当电机发生缺相故障时，检测出故障并进行保护。

6.如权利要求5所述的压缩机控制器，其特征在于，所述压缩机控制器采用三电阻采样电路，所述三电阻采样电路包括：

分别在U、V、W三相下桥臂各串连一个采样电阻Rs1，Rs2和Rs3，采集三相电流。

7.如权利要求5所述的压缩机控制器，其特征在于，所述压缩机控制器采用双电阻采样电路，所述双电阻采样电路包括：

采样电阻Rs1和采样电阻Rs2串联在U相和V相上，采集U、V两相电流，W项电流根据三相电流之和为0的原则计算，为Iw＝-(Iu+Iv)。

8.如权利要求5所述的压缩机控制器，其特征在于，所述压缩机控制器采用单电阻采样电路，所述单电阻采样电路包括：

在母线上串联一个采样电阻Rs，根据开关管的通断判断出Rs上的电流对应的是哪一相。

9.一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行如下步骤：

获取压缩机的运行状态，根据该运行状态设定缺相电流采集个数m和电流变化倍数n；其中，个数m和电流变化倍数n满足：

向上取整，f是压缩机或电机的运行频率，p是电机的极对数，fpwm是控制器的载波频率，Imax和Imin是各运行状态下电流的最大电流和最小电流；

先计算所述m个三相电流的绝对值，再求取平均值；

比较计算出的三相电流绝对值平均值，得到最大值Iabs-max和最小值Iabs-min，若Iabs-max≥n*Iabs-min，压缩机缺相。

10.一种实施权利要求1～4任意一项所述具有缺相保护功能的压缩机控制方法的空调压缩机。

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