CN113328671B

CN113328671B - 空调系统

Info

Publication number: CN113328671B
Application number: CN202110667146.1A
Authority: CN
Inventors: 张俊喜; 周金伟; 武景涛
Original assignee: Qingdao Hisense Hitachi Air Conditioning System Co Ltd
Current assignee: Qingdao Hisense Hitachi Air Conditioning System Co Ltd
Priority date: 2021-06-16
Filing date: 2021-06-16
Publication date: 2022-07-29
Anticipated expiration: 2041-06-16
Also published as: CN113328671A

Abstract

本发明公开了空调系统包括：压缩机；检测电流电路，采集所述压缩机的输入电流；第一控制模块，其用于计算变量实时值Mr与变量限值Mlim的差值Merr，并根据差值Merr通过速度环输出q轴电流设定值Iq*；第二控制模块，其用于计算变量实时值Mr与变量限值Mlim的差值Merr，并根据差值Merr通过控制器输出q轴的补偿值ΔIq；调节电路，其用于通过电流环计算补偿后的所述q轴电流设定值Iq*，还用于控制所述压缩机的输入电流。本发明通过将变量实时值Mr与变量限值Mlim的差值Merr作为控制器的输入量引入q轴的补偿值ΔIq，使得当差值Merr>0时，q轴电流能够迅速响应减小，大大提高了空调系统频率控制的速度，有效避免系统停机等故障；极大的提高了检测调节的灵敏度。

Description

空调系统

技术领域

本发明涉及空调技术领域，具体涉及空调系统。

背景技术

在空调系统的电机控制中，很多情况下为了保护系统及器件，需要被迫强制降低压缩机频率。如当系统排气压力过高时，系统压比过高时，变频器温度过高时，压缩机温度过高时，当电流过大时，三相电源电压不平衡时等，都需要降低压缩机频率，从而使系统排气压力或压比降低，变频器或压缩机温度降低，电流减小，三相电源电压不平衡影响减弱。

目前的通用方法是通过变频器反馈过电流、过载或变频器温度信息给上位机，或者上位机检测到系统排气压力、压比过高或压缩机温度过高等之后，由上位机发出降低频率或转速的指令。而频率或转速指令再通过速度环输出给电流环给定，最实现变频器输出频率或转速的降低。这种方式系统的反应较慢，当变频器实际输出频率或转速降低时，变频器可能已经因为过电流、过载、温度过高或系统排气压力、压比等过高而停机。

综上，现需要设计空调系统以解决电机的变频控制中反应慢而出现停机的问题。

发明内容

为解决上述现有技术中问题，本发明提供了空调系统，在不增加外部硬件电路的前提下，有效降低由于频率控制反应慢而出现的停机问题。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

空调系统，包括：

压缩机；

检测电流电路，采集所述压缩机的输入电流并变换得到输入电流Id和输入电流Iq；

第一控制模块，其用于计算变量实时值Mr与变量限值Mlim的差值Merr，并根据差值Merr通过速度环输出q轴的设定值Iq*；

第二控制模块，其用于计算变量实时值Mr与变量限值Mlim的差值Merr，并根据差值Merr通过控制器输出q轴的补偿值ΔIq；

调节电路，其用于通过电流环计算补偿后的所述q轴电流设定值Iq*，还用于控制所述压缩机的输入电流。

在本发明的一些实施例中，所述调节电路用于当Merr>0时，所述电流环的输入值为Iq*-Iq-ΔIq。

在本发明的一些实施例中，所述调节电路用于当Merr≤0时，所述q轴的补偿值ΔIq趋于0。

在本发明的一些实施例中，所述第一控制模块用于当Merr>0时选择第一通路；当Merr≤0时选择第二通路；所述第二控制模块用于当Merr>0时选择第三通路；当Merr≤0时选择第四通路。

在本发明的一些实施例中，所述第一控制模块和所述第二控制模块均包括单刀双掷开关单元，其动端的输入量均为差值Merr；第一不动端与所述动端组成所述第一通路；第二不动端与所述动端组成所述第二通路；第三不动端与所述动端组成所述第三通路；第四不动端与所述动端组成所述第四通路。

在本发明的一些实施例中，当所述第一控制模块选择所述第一通路时，所述速度环的输入值为0，所述速度环输出q轴的设定值Iq*保持不变；当所述第一控制模块选择所述第二通路时，所述速度环的输入值为n*-n；其中n*为转速调节值，n为压缩机的实际转速值。

在本发明的一些实施例中，当所述第二控制模块选择所述第三通路时，所述差值Merr经过控制器作为q轴的补偿值ΔIq输出；当所述第二控制模块选择所述第四通路时，将0与q轴的补偿值ΔIq的差值经过控制器作为q轴的补偿值ΔIq输出。

在本发明的一些实施例中，所述调节电路包括还包括电流调节、PARK逆变换和空间矢量控制和PWM驱动单元。

在本发明的一些实施例中，所述变量包括系统排气压力、系统压比、变频器温度、压缩机温度、电流或母线电压波动量中的一种。

在本发明的一些实施例中，所述控制器为PID控制器、PI控制器或PD控制器中的一种。

本发明的技术方案相对现有技术具有如下技术效果：

本发明通过将变量实时值Mr与变量限值Mlim的差值Merr作为控制器的输入量引入q轴的补偿值ΔIq，使得当差值Merr>0时，q轴电流能够迅速响应减小，大大提高了空调系统频率控制的速度，有效避免系统停机等故障；另外变量实时值Mr可带入系统中多种参数的变量；也极大的提高了检测调节的灵敏度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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为所述空调系统的电控原理图。

图2为变量变化关系图。

附图标记：100-检测电流电路；200-第一控制模块；300-第二控制模块；400-调节电路。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。在上述实施方式的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。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。

本申请中空气调节器通过使用压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器来执行空调器的制冷循环。制冷循环包括一系列过程，涉及压缩、冷凝、膨胀和蒸发，并向已被调节和热交换的空气供应制冷剂。

压缩机压缩处于高温高压状态的制冷剂气体并排出压缩后的制冷剂气体。所排出的制冷剂气体流入冷凝器。冷凝器将压缩后的制冷剂冷凝成液相，并且热量通过冷凝过程释放到周围环境。

膨胀阀使在冷凝器中冷凝的高温高压状态的液相制冷剂膨胀为低压的液相制冷剂。蒸发器蒸发在膨胀阀中膨胀的制冷剂，并使处于低温低压状态的制冷剂气体返回到压缩机。蒸发器可以通过利用制冷剂的蒸发的潜热与待冷却的材料进行热交换来实现制冷效果。在整个循环中，空调器可以调节室内空间的温度。

空调器的室外单元是指制冷循环的包括压缩机和室外热交换器的部分，空调器的室内单元包括室内热交换器，并且膨胀阀可以提供在室内单元或室外单元中。

室内热交换器和室外热交换器用作冷凝器或蒸发器。当室内热交换器用作冷凝器时，空调器用作制热模式的加热器，当室内热交换器用作蒸发器时，空调器用作制冷模式的冷却器。

参照图1所示，空调系统，包括：

压缩机；

检测电流电路100，采集所述压缩机的输入电流并变换得到输入电流Id和输入电流Iq；

第一控制模块200，其用于计算变量实时值Mr与变量限值Mlim的差值Merr，并根据差值Merr通过速度环输出q轴电流的设定值Iq*；

第二控制模块300，其用于计算变量实时值Mr与变量限值Mlim的差值Merr，并根据差值Merr通过控制器输出q轴电流的补偿值ΔIq；

调节电路400，其用于通过电流环计算补偿后的所述q轴电流设定值Iq*，还用于控制所述压缩机的输入电流。

IPM（Intelligent Power Module，智能功率模块）对压缩机进行变频控制，为压缩机提供交流电。

在本发明的一些实施例中，关于检测电流电路100，其采集压缩机的输入电流I_A和I_B，再经过CLARK变换和PARK变换后得到旋转坐标轴下的电流Id和Iq。另外还需要对转速和位置进行检测，得到实际转速值n。

在本发明的一些实施例中，调节电路400根据第一控制模块200输出的q轴的设定值Iq*和第二控制模块300输出的q轴电流的补偿值ΔIq对压缩机的q轴输入电流Iq进行调节；对于d轴输入电流Id，通过d轴的设定值Id*对其进行调节；均是通过电流调节器即电流环控制得到ud和uq，再经过PARK逆变换得到两相静止坐标下的uα和uβ，最后经过空间矢量控制，其是将异步电动机的定子电流矢量分解为产生磁场的电流分量 (励磁电流) 和产生转矩的电流分量 (转矩电流) 分别加以控制，并同时控制两分量间的幅值和相位，即控制定子电流矢量；最后将控制结论传输到PWM驱动单元，其根据控制信号控制IPM输出给压缩机的电流。

在本发明的一些实施例中，所述变量包括系统排气压力、系统压比、变频器温度、压缩机温度、电流或母线电压波动量中的一种。变量实时值Mr即为在空调系统运行中上述变量的实际值，各个控制模块内设置有其对应变量的变量限值Mlim。

各个控制模块可以实时计算各个变量实时值Mr与变量限值Mlim的差值Merr，然后根据差值Merr输出相应的电流值；能够提高调节的反应速度，减少反应时间，有效避免停机等问题。

在本发明的一些实施例中，所述调节电路400用于当Merr>0时，所述电流环的输入值为Iq*-Iq-ΔIq。所述调节电路用于当Merr≤0时，所述q轴的补偿值ΔIq趋于0。

在本发明的一些实施例中，对于第一控制模块200，其设有单刀双掷开关，其动端的输入量为差值Merr；第一不动端与动端组成第一通路，第二不动端与动端组成第二通路；当Merr>0时，第一控制模块200选择第一通路；当Merr≤0时第一控制模块200选择第二通路。

对于第一通路，当Merr>0时，将速度环的输入切换为0，使得速度黄输出的q轴电流的设定值Iq*保持不变；

对于第二通路，当Merr≤0时，将速度环的输入切换至n*-n，n*为转速调节值，n为压缩机的实际转速值，即使得速度环恢复至正常控制，而不是强制降频时的转速控制指令。

在本发明的一些实施例中，对于第二控制模块300，其设有单刀双掷开关，其动端的输入量为差值Merr；第三不动端与动端组成第三通路，第四不动端与动端组成第四通路；当Merr>0时，第二控制模块300选择第三通路；当Merr≤0时第二控制模块300选择第四通路。

对于第三通路，当Merr>0时，将变量实时值Mr与变量限值Mlim的差值Merr经过控制器作为q轴的补偿值ΔIq输出；

对于第四通路，当Merr≤0时，将0与q轴的补偿值ΔIq经过控制器作为q轴的补偿值ΔIq输出。

在本发明的一些实施例中，所述控制器为PID控制器、PI控制器或PD控制器中的一种。继续参照图1所示，该实施例中采用PI控制器。

本发明空调系统的具体调整过程参见如下说明：

主要是分别根据系统排气压力、系统压比、变频器温度、压缩机温度、电流或母线电压波动量与各自设定限值的差值，直接控制变频器电流环，实现快速降低输出负荷。

参照图2所示，当空调系统开始运行的一段时间内，变量实时值Mr不高于变量限值Mlim，即Merr≤0，压缩机的输入电流Iq跟随第一控制模块200输出的q轴电流的设定值Iq*而变化，且两者的数值大体相同。第二控制模块300输出的q轴的补偿值ΔIq为0，即不对输入电流Iq进行补偿。

随着运行时间的增加，当变量实时值Mr高于变量限值Mlim时，即Merr>0时，第一控制模块200输出的q轴电流的设定值Iq*保持不变，第二控制模块300输出的q轴的补偿值ΔIq逐渐增大，在调节模块400的作用下，输入电流Iq迅速减小，以克服变量实时值Mr的增大。具体地控制过程为：第一控制模块200选择第一通路，即速度环的输入值切换为0，使该速度环输出的q轴电流的设定值Iq*保持不变；第二控制模块300选择第三通路，即将变量实时值Mr与变量限值Mlim的差值Merr经过控制器作为q轴的补偿值ΔIq输出；由此在调节模块中，由原来q轴电流环的输入Iq*-Iq的基础上追加补偿q轴的补偿值ΔIq，变为Iq*-Iq-ΔIq，使q轴的输入电流迅速减小。

再随着对输入电流Iq的迅速调节，变量实时值Mr低于变量限值Mlim；此时，第二控制模块300输出的q轴的补偿值ΔIq逐渐减小至0，在该过程中，第一控制模块200输出的q轴电流的设定值Iq*减小，输入电流Iq对应升高至与q轴电流的设定值Iq*一致。具体地控制过程为：第一控制模块200选择第二通路，即速度环的输入切换至n*-n，恢复至正常控制，利用转速调节值n*与压缩机的实际转速值n的差值就行转速调节，无需强制降频调节。第二控制模块300选择第四通路，将0与q轴的补偿值ΔIq的差值经过PI调节器输出，即如图2所示，q轴的补偿值ΔIq逐渐减小。

本发明的技术方案相对现有技术具有如下技术效果：

本发明通过将变量实时值Mr与变量限值Mlim的差值Merr作为控制器的输入量引入q轴的补偿值Δiq，使得当差值Merr>0时，q轴电流能够迅速响应减小，大大提高了空调系统频率控制的速度，有效避免系统停机等故障；另外变量实时值Mr可带入系统中多种参数的变量，也极大的提高了检测调节的灵敏度。

同时，当差值Merr≤0，第二控制模块300将0引入控制器中，使得q轴的补偿值Δiq逐渐减小至0，即逐渐恢复对输入电流的正常控制。本发明在不增加外部器件的基础上有效降低了由于频率控制反应慢造成的停机问题。

在上述实施方式的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上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，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims

1.空调系统，其特征在于，包括：

压缩机；

第一控制模块，其用于计算变量实时值Mr与变量限值Mlim的差值Merr，并根据差值Merr通过速度环输出q轴电流设定值Iq*；

第二控制模块，其用于计算变量实时值Mr与变量限值Mlim的差值Merr，并根据差值Merr通过控制器输出q轴的补偿值ΔIq；所述变量包括系统排气压力、系统压比、变频器温度、压缩机温度、电流或母线电压波动量中的一种；

调节电路，其用于通过电流环计算补偿后的所述q轴电流设定值Iq*，还用于控制所述压缩机的输入电流；

所述第一控制模块用于当Merr>0时选择第一通路；当Merr≤0时选择第二通路；所述第二控制模块用于当Merr>0时选择第三通路；当Merr≤0时选择第四通路；

当所述第一控制模块选择所述第一通路时，所述速度环的输入值为0，所述速度环输出q轴的设定值Iq*保持不变；当所述第一控制模块选择所述第二通路时，所述速度环的输入值为n*-n；其中n*为转速调节值，n为压缩机的实际转速值；

当所述第二控制模块选择所述第三通路时，所述差值Merr经过控制器作为q轴的补偿值ΔIq输出；当所述第二控制模块选择所述第四通路时，将0与q轴的补偿值ΔIq的差值经过控制器作为q轴的补偿值ΔIq输出。

2.根据权利要求1所述的空调系统，其特征在于，所述调节电路用于当Merr>0时，所述电流环的输入值为Iq*-Iq-ΔIq。

3.根据权利要求1所述的空调系统，其特征在于，所述调节电路用于当Merr≤0时，所述q轴的补偿值ΔIq趋于0。

4.根据权利要求1所述的空调系统，其特征在于，所述第一控制模块和所述第二控制模块均包括单刀双掷开关单元，其动端的输入量均为差值Merr；第一不动端与所述动端组成所述第一通路；第二不动端与所述动端组成所述第二通路；第三不动端与所述动端组成所述第三通路；第四不动端与所述动端组成所述第四通路。

5.根据权利要求1所述的空调系统，其特征在于，所述调节电路包括还包括电流调节、PARK逆变换和空间矢量控制和PWM驱动单元。

6.根据权利要求1所述的空调系统，其特征在于，所述控制器为PID控制器、PI控制器或PD控制器中的一种。