CN113424437B - 制冷机的压缩机的操作方法和制冷机的压缩机 - Google Patents

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Abstract

一种制冷机(100)的压缩机(101)的操作方法(10)，所述压缩机(101)包括电动机(102)和被配置成调制用于驱动所述电动机(102)的电源电压(V)和/或电流(I)和/或频率(F)的电源装置(103)，所述方法(10)的特征在于它包括：‑设置(A)定子电阻校准值(Ro)和控制参数(R)的至少一个阈值(S1、S2、S3、S4)，所述阈值(S1、S2、S3、S4)与所述校准值(Ro)相关；‑在所述电动机(102)的操作期间，通过所述电源装置(103)将扰动信号(V1、I1)连续注入(B)到所述电动机(102)中，所述扰动信号(V1、I1)由所述电源电压(V)和/或电流(I)的扰动组成；‑通过所述电动机(102)的各相处的电压和电流测量检测(C)对应于所述扰动信号(V1、I1)的结果电压信号(V2)和结果电流信号(I2)；‑将根据所述结果电压信号(V2)和结果电流信号(I2)计算的值与所述控制参数(R)相关联(D)；‑取决于所述控制参数(R)相对于所述至少一个阈值(S1、S2、S3、S4)来调节或中断(E)所述电源电压(V)和/或电流(I)和/或频率(F)。

Description

制冷机的压缩机的操作方法和制冷机的压缩机
本发明涉及一种制冷机的压缩机的操作方法和制冷机的压缩机。
特别地，本发明涉及一种制冷机压缩机的电动机(特别是同步电动机)的操作方法，其能够防止所述电动机在压缩机的操作期间的劣化。
此外，本发明涉及一种制冷机压缩机，其能够防止其电动机的劣化以增加其可靠性和工作寿命。
本发明还涉及一种设置有所述压缩机的制冷机。
在压缩机技术领域中，欧洲专利申请EP3076543中描述了一种已知方法，其涉及一种用于保护电动机的完整性的方法。
根据本方法，对电动机的每个绕组的平均电阻进行估计。
所述估计基于与施加到绕组的直流电压相关的欧姆定律的应用。
特别地，在三相电动机的情况下，在一个端子和另外两个端子之间周期性地施加电压，例如每三秒一次。
考虑到由这种周期性供电生成的瞬变，估计根据EP3076543的方法进行的监测覆盖了供电时间的83％。
因此，在实践中，本方法非连续地监测电动机的状态，存在不小于活动时间的17％的时间间断。
此外，由于供电的交替，为了获得定子电阻的可靠估计，需要等待在工作条件下的操作，这一事实加剧了本缺点。
为了获得可靠的估计，这会导致电源端子切换后有几分钟的延迟。
因此，文件EP3076543认识到连续监测电动机的温度是必不可少的，但是考虑到在电动机操作的一段较长时间内，监测是非活动的，并且在另一段较长的监测时间内，这不会得出温度的可靠估计，并没有提出能够解决这个问题的新想法。如今，事实上，制冷机的压缩机的电动机的任何过热或过度冷却的临界影响是已知的。
所述过热可能是由于定子绕组的电气过载或周围环境的过热或制冷的缺乏或还由于电动机中的润滑油的缺乏或短缺。
本发明的潜在问题是防止制冷机的压缩机的电动机发生热过载。
“热过载”被理解为是指异常加热和异常冷却。
本发明的主要任务在于提供一种制冷机的压缩机的操作方法和制冷机的压缩机，其能够提供本问题的解决方案。
与本任务相关，本发明的一个目的是提出一种制冷机的压缩机的操作方法和制冷机的压缩机，其能够检测压缩机的电动机的初始过热或其由于例如压缩机中存在冷却液而引起的突然冷却。
本发明的另一个目的是提供一种制冷机的压缩机的操作方法和制冷机的压缩机，其能够检测初始过热或突然冷却而无需电动机的修改或预先适应。
本发明的又一个目的在于提出一种制冷机的压缩机的操作方法和制冷机的压缩机，其使得压缩机可以在电动机中出现热过载状况之前停止。
本发明的再一个目的是提供一种制冷机的压缩机的操作方法，其允许包括它的制冷机和/或其控制方法的简化。
本发明的又一个目的是提出一种制冷机的压缩机的操作方法，其在确保包括它的制冷机的简化的同时能够确保相同水平的操作安全性，并且相较于常规制冷机优选地提高操作安全性。
通过根据所附独立权利要求的制冷机的压缩机的操作方法、制冷机的压缩机和制冷机实现了本任务以及将在下面更清楚地出现的这些和其他目的。
根据本发明的制冷机的压缩机的操作方法和制冷机的压缩机的详细特性特征包含在从属权利要求中。
本发明的另外的特征和优点将通过根据本发明的制冷机的压缩机的操作方法、制冷机的压缩机和制冷机的优选但非排他性实施例的描述更加清楚地显现，所述实施例在附图中以非限制性示例示出，其中：
-图1示出了根据本发明的制冷机的压缩机的操作方法的简化流程图；
-图2示出了根据本发明的制冷机的简化图；
-图3示出了根据本发明的制冷机的压缩机的操作装置的简化图。
-图3a、图3b和图3c示出了根据本发明的制冷机压缩机的操作装置的滤波单元中线间电压的发展的图；
-图4示出了根据本发明的制冷机压缩机的操作装置的滤波单元的布局。
特别参考所提及的附图，10总体表示制冷机100的压缩机101的操作方法，其中压缩机101包括电动机102(其优选地是同步电动机)和被配置成调制适合于驱动电动机102的电源电压V和/或电流I和/或频率F的电源装置103。
优选地，电源装置包括逆变器或静态换流器或由其组成。
根据本发明，操作方法10的特别特征在于它包括以下步骤：
-步骤A：设置定子电阻校准值Ro和控制参数R的至少一个阈值S1、S2、S3、S4，所述至少一个阈值S1、S2、S3、S4与校准值Ro相关；
-步骤B：在电动机102的操作期间，例如通过电源装置103将扰动信号V1或I1连续注入到电动机102中；扰动信号V1或I1由电源电压V和/或电流I的扰动组成；
-步骤C：通过电动机102的各相处的电压和电流测量检测对应于扰动信号V1、I1的结果电压信号V2和结果电流信号I2；
-步骤D：将根据结果电压信号V2和结果电流信号I2计算的值与控制参数R相关联；
-步骤E：取决于控制参数R相对于所述至少一个阈值S1、S2、S3、S4的值来调节或中断电源电压V和/或电流I和/或调节或归零电源频率F。
优选地，取决于控制参数R相对于所述至少一个阈值S1、S2、S3、S4的值来调节或中断电压V和/或电流I和/或调节或归零电源频率F的步骤E包含：在控制参数R等于或超过至少一个阈值S1、S2、S3、S4的情况下，调节或中断电源电压V和/或电流I和/或将电源频率F归零。如以下更充分地描述，在本发明的一些实施例中，扰动信号和结果信号可以由电压信号组成，并且控制参数R可以由定子电阻的估计组成，所述估计例如通过欧姆定律从由扰动信号和结果信号之间的差限定的定子绕组的端子处的电压变化得出。
此外，参考上述步骤B，表述“连续注入扰动信号”被理解为是指将扰动信号直接或间接地，不中断地注入到电动机的所有端子中而不改变注入端子，使得在压缩机101的100％操作时间内有效地检测控制参数R。
有利地，检测结果信号V2或I2的步骤C包含例如通过滤波从电源电压V和/或电流I分离结果信号V2或I2，如以下更充分地描述。
基本上，通过根据本发明的方法，可以连续(即在表示电动机的100％操作时间的时间段内)监测制冷机100的压缩机101的操作状况，从而及时检测影响其操作的任何初始临界状况。
事实上，根据本方法，当控制参数R超过预定阈值S1、S2、S3或S4时，检测到这种状况。
通常，表述“超过”是指控制参数的值增加到它大于阈值以及减小到它小于阈值。
根据本发明，控制参数R通常从注入到压缩机101的电动机102的电源中的扰动信号V1或I1和从扰动信号V1或I1得出并在电源装置103的输出处以及电动机102的输入处检测到的结果信号V2或I2之间的差得出。
有利地，与控制参数R相关联的值是基于校准值Ro和结果信号V2或I2与扰动信号V1或I1之间存在的差通过欧姆定律计算的电阻值。
在这种情况下，通过控制参数R的评估，估计电动机102的定子的平均电阻相对于校准值Ro的变化。
这种变化指示电动机102的温度的相对应变化，这可能导致过热或过度冷却并因此损坏电动机本身和/或压缩机。
例如，如果电阻的变化与控制参数相关联，则控制参数R的值可以理想地计算为R＝V2/I2或R＝(V2/I2-Ro)。
因此，通过知道绕组可能具有并且可能与第一阈值S1相关联的最大电阻，可以从控制参数R的值推导出电动机绕组的绝缘的积分状态。
扰动信号V1或I1有利地具有被选择成不会不利地影响电动机102的操作效率的强度。
特别地，优选地，注入步骤B包括选择待扰动的参数的步骤，即它包含选择扰动电动机102的电源的电压V或电流强度I。
通常，至少一个阈值S1、S2、S3、S4优选地至少包括：
-第一上阈值S1和第二上阈值S2，并且有利地，还包括第一下阈值S3和第二下阈值S4。
调整或中断电源电压V和/或电流I和/或调节或归零电源频率F的步骤E有利地包含：
-如果控制参数R采用等于或大于第一上阈值S1或小于第一下阈值S3(如果提供)的值，则减小电源电压V和/或电流I和/或频率F的值；优选地，为此目的，可以减小电动机102的电源频率F；
-如果控制参数R采用等于或大于第二上阈值S2或等于或小于第二下阈值S4(如果提供)的值，则将所述电源电压V和/或电流I和/或频率F的值归零。
显然，取决于特定实施要求，根据本发明的方法可以包括单个阈值，所述阈值将是第二上阈值S2或第二下阈值S4，其分别可以是控制参数R的最大值或最小值；并且方法将包括以下步骤：如果控制参数R采用等于或大于第二上阈值S2的值，或者如果控制参数R采用等于或小于第二下阈值S4的值，将电源电压V和/或电流I和/或频率的值归零。
在根据本发明的方法的其他实施例中，可以提供两个阈值：控制参数R的值的最大阈值和最小阈值，其例如分别用第二上阈值S2和第二下阈值S4标识。
在这种情况下，根据本发明的方法有利地将包括以下步骤：如果控制参数R采用等于或大于第二上阈值S2的值，或者如果控制参数R采用等于或小于第二下阈值S4的值，则将所述电源电压V和/或电流I和/或频率F的值归零。
在这种情况下，可以提供小于第二上阈值S2的第一上阈值S1，并且优选地，还可以提供大于第二下阈值S4的第一下阈值S3。
在这种情况下，根据本发明的方法有利地包括以下步骤：如果控制参数R采用等于或大于第一上阈值S1但小于第二上阈值S2的值，或小于第一下阈值S3(如果适用)但大于第二下阈值S4的值，则减小电源电压V和/或电流I和/或频率F的值。
有利地，校准值Ro等于电动机102的定子的平均电阻值，其在预定参考温度下(例如，在环境温度下，例如在25℃或0℃下)估计。
通常，扰动信号I1、V1可以具有幅度，并且在它不是恒定信号的情况下，可以具有取决于特定应用的压缩机102的特性的形式(例如，正弦波或方波)和频率。
例如，如果非恒定，扰动信号I1、V1有利地可以具有足够低的频率(例如，它可以是接近连续信号的信号)或足够高的频率(例如，逆变器103的切换频率)，或者在任何情况下，比电动机102的最大频率高至少5-10倍的频率，以免扰动电动机102的正常操作。
在本发明的一些实施例中，扰动信号I1可以是电流信号。
在这种情况下，有利地，扰动信号I1相较于电动机102的标称电流足够小，例如等于电动机102的标称电流的约10％。
可替代地，优选地，扰动信号I1足够大，使得结果信号V2的电压在逆变器的DC总线的电压的0.5％和2％之间。
例如，扰动信号I1可以具有1A的直流幅度，并且因此从其得出的电压可以在0.9V至1.5V之间变化。
在本发明的其他可能的实施例中，扰动信号V1是电压信号，其中电动机102为三相电动机。
在这种情况下，优选地，扰动信号V1在电动机102的标称电压的1％和5％之间的范围，或将足够大，使得结果信号I2的电流是电动机102的标称电流的约10％，以免扰动电动机102的正常操作。
在这种情况下，在被激励时，扰动信号V1可以是电压信号，其由具有两个正交分量x、y的系统中的第一分量V1x的扰动和/或第二分量V1y的扰动组成。
如以下将进一步描述，具有两个分量x、y的系统可以例如是静止α-β系统或d-q旋转系统。
具有两个分量x、y的系统中的电源电压V将具有第一分量Vpx和第二分量Vpy，并且步骤B将包含选择性地以第一模式、第二模式或第三模式注入扰动信号V1。
第一模式包含将第一分量V1x的扰动注入到第一分量Vpx中。
第二模式包含将第二分量V1y的扰动注入到第二分量Vpy中。
第三模式包含将第一分量V1x的扰动注入到第一分量Vpx中，以及同时将第二分量V1y的扰动注入到第二分量Vpy中。
在这种情况下，检测结果信号I2的步骤C包含：
-测量电动机(102)的相电流Ia、Ib、Ic，并且通过将相电流Ia、Ib、Ic转换到具有两个分量x、y的系统中而从这些相电流得出等效电流Ix、Iy，然后
-从等效电流Ix、Iy得出相应分量Ix-meas和/或Iy-meas，其可能分别归因于第一分量V1x的扰动和/或第二分量V1y的扰动。
同样在这种情况下，步骤C将选择性地包括：
-如果扰动信号(V1)以第一模式被注入，则得出等效电流Ix的电流分量Ix-meas；
-如果扰动信号(V1)以第二模式被注入，则得出等效电流Iy的电流分量Iy-meas；
-如果扰动信号(V1)以第三模式被注入，则得出电流分量Ix-meas和Iy-meas。
得出电流分量Ix-meas和/或Iy-meas的操作可以通过等效电流Ix、Iy的滤波来进行，其中例如，如果等效电流Ix、Iy将在静止α-β参考系统中，则所述滤波将是低通类型；或如果等效电流Ix、Iy将在d-q旋转参考系统中，则所述滤波将是高通类型。
此外，可以进行推导操作，其包含选择性地确定：
-如果扰动信号V1以第一模式被注入，电压的x分量Vx-meas，或
-如果所述扰动信号V1以第二模式被注入，电压的y分量Vy-meas，或
-如果扰动信号V1以第三模式被注入，电压的x分量Vx-meas和电压的y分量Vy-meas。
电压的x分量Vx-meas和/或电压的y分量Vy-meas可以通过处理操作得出，所述处理操作可以包含以下步骤：
-在电动机102的各相的端子之间测量至少一个线间定子电压Vab、Vbc、Vca；
-例如通过至少一个模拟和/或数字低通滤波单元确定至少一个线间电压Vab、Vbc、Vca中的每一个的直流分量。
通常，与控制参数R相关联的值可以是根据欧姆定律选择性地计算为以下的电阻值：
-如果扰动信号(V1)以第一模式被注入，电压的x分量Vx-meas和电流的x分量Ix-meas之间的比率，其中电压的x分量Vx-meas基于所述至少一个线间电压Vab、Vbc、Vca的至少一个直流分量计算；或
-如果扰动信号(V1)以第二模式被注入，电压的y分量Vy-meas和电流的y分量Iy-meas之间的比率，其中电压的y分量Vy-meas基于线间电压Vab、Vbc和/或Vca的至少一个直流分量计算；或
-如果扰动信号V1以第三模式被注入，电压的x分量Vx-meas和电流的x分量Ix-meas之间的比率和/或电压的y分量Vy-meas和电流的y分量Iy-meas之间的比率。
优选地，在扰动信号V1以第三模式被注入的情况下，针对控制参数R计算第一值Rx和第二值Ry。
因此，可以限定可靠性指标，可以向其分配等于控制参数R的所述第一值和所述第二值之间的差的值。
第一值可以等于电压的x分量Vx-meas和电流的x分量Ix-meas之间的比率。
第二值可以等于电压的y分量Vy-meas和电流的y分量Iy-meas之间的比率。
为了不扰动压缩机101的正常操作，特别是防止扰动信号V1在被激励时在定子绕组中感应电流，从而扰动电动机103的操作，则：
-第一分量V1x的扰动由电流调节器19基于电流强度生成的电压信号组成，电流强度根据x中的参考直流值Ix-ref和电流的x分量Ix-meas的值而限定；
-第二分量V1y的扰动由电流调节器20基于电流强度生成的电压信号组成，电流强度根据y中的参考直流值Iy-ref和电流的y分量Iy-meas的值而限定。
例如，第一分量V1x的扰动或第二分量V1y的扰动可以是由电流调节器19、20生成的电压信号，使得在绕组中相对应感应的电流例如不高于电动机102的标称电流的10％。
有利地，x中的参考直流值Ix-ref和/或y中的参考直流值Iy-ref是预定的，使得第一分量V1x的扰动的幅度和第二分量V1y的扰动的幅度分别能够确定不高于所述相对应等效电流Ix、Iy的强度的10％的电流的x分量Ix-meas的强度和/或电流的y分量Iy-meas的强度。
到目前为止，已经参照一般根据二分量系统的扰动信号的注入的情况描述了根据本发明的方法10。
本系统可以有利地是本身已知的静止α-β系统或d-q旋转系统。
在这种情况下，熟知的克拉克和帕克变换将分别适用，这些变换代表三相系统(即压缩机的电动机)，将方程的数量从3减少到2，并且因此从三相电源的a，b、c系统传到静止α-β系统或d-q旋转系统。
因此，在本发明的一些实施例中，电动机102是零和线间电压以及零和相电流的平衡且对称的三相电动机。
具有两个正交分量x、y的系统有利地是静止α-β系统，其中第一分量x由分量α组成，而第二分量y由β分量组成。
在这种情况下，扰动信号V1优选地是直流电压信号。
在这种情况下，可以通过变量ga(t)、gb(t)和gc(t)(其中零单极分量go(t)＝0，这是对于所有电动机通常都满足的条件)和电动机102的不可达中性点表示的平衡的三相系统具有：
因此，可以将这些变量的通用空间向量限定为：
因此，可以将两个新分量计算为通用空间向量的实部和虚部：
可以注意到，gβ(t)减去比例因子直接是线间变量gbc(t)。
参考线间变量，以上提出的公式可以被重写为：
CH1＝ga(t)-gb(t)；CH2＝gb(t)-gc(t)
在特定情况下，根据线间变量的表达式，通用函数g可以表示电流或电压。
因此，在电压的情况下，它将是：
Vab＝Va(t)-Vb(t)；Vbc＝Vb(t)-Vc(t)
电压的x分量Vx-meas和/或电压的y分量Vy-meas可以通过克拉克变换公式由所述电动机102的绕组处测量的线间定子电压计算。
因此，详细地，将通用下标“x”或“y”替换为本示例的下标，即分别替换为“alfa”和“beta”：
如以上已经一般提及，扰动信号V1或I1可以以多种方式注入。
因此，参考本实例，在电动机102的静止α-β参考系统中，扰动信号V1或I1可以以α和β注入，以获得朝相同结果收敛的多个冗余通道，这可以标识所使用的测量通道中的任何不精确性，从而提高测量的安全性。
在本发明的其他实施例中，如以上所提及，具有两个正交分量x、y的系统是d-q旋转系统，其中第一分量x由分量d组成，而第二分量y由分量q组成。
在这种情况下，电动机102是线间电压零和以及相电流零和的平衡且对称的三相电动机，其中扰动信号(V1)是交流电压信号，其频率等于电动机102的旋转频率。
在这种情况下，电压的x分量Vx-meas和/或电压的y分量Vy-meas可以以本身已知的方式通过帕克变换公式从电动机102的绕组处测量的线间定子电压计算。
如以上一般进一步提及以及在静止α-β系统中注入的情况下，现在，参考本示例，扰动信号V1、I1可以在电动机102的d-q旋转参考系统中注入到分量d和分量q中，以便具有朝相同结果收敛的更多个冗余通道，这可以标识所使用的测量通道中的任何不精确性，从而提高测量的安全性。
通常，根据本发明的方法，可以将扰动信号直接注入到三分量a-b-c系统中，而不是将其注入到二分量系统中。
在这种情况下，扰动信号V1是直流电压信号，其由电动机(102)的线间电压Vab、Vbc、Vca中的至少一个的扰动组成。
在这种情况下：
-注入步骤B可以包含将扰动信号V1注入到线间电压Vab、Vbc、Vca中的至少一个中；
-检测结果信号I1的步骤C可以包含：如果信号注入到Vab中，则测量电动机102的相电流Ia和Ib；和/或如果信号注入到Vbc中，则测量Ib和Ic；和/或如果信号注入到Vca中，则测量Ic和Ia；并从这些分别得出分量Ia-meas和Ib-meas和/或Ib-meas和Ic-meas和/或Ic-meas和Ia-meas，其可能归因于电动机102的线间电压Vab、Vbc、Vca中的至少一个中的扰动。
为了得出电流分量Ia-meas、Ib-meas和Ic-meas，可以使用一阶低通滤波器来对相电流Ia、Ib、Ic进行滤波。
例如，本滤波器可以是截止频率接近10Hz的无源RC电路。
与控制参数R相关联的值可以是通过欧姆定律计算为以下的电阻值：线间电压的直流分量Vab-meas、Vbc-meas和/或Vca-meas(其在电动机102的各相a-b、b-c和/或c-a之间测量)和相对应相的分量Ia-meas和Ib-meas和/或Ib-meas和Ic-meas和/或Ic-meas和/或Ia-meas之间的比率。
通常，一旦计算出控制参数R的值，在它由电阻值组成的情况下，可以以本身已知的方式估计电动机102的绕组的相对应平均温度T。例如，参考上述在静止α-β系统中注入扰动信号的情况，其中扰动信号由α中注入的电压信号组成，得到以下公式：
其中T0是参考温度，例如T0＝0℃；R0是参考温度T0下的绕组的电阻；并且δ0,cu是电阻随温度的变化系数，例如在铜的情况下，其等于0.0042 1/℃。
因此，根据本发明的方法可以用于控制制冷机的压缩机的电动机的温度，以便连续监测绕组的温度，从而对所述电动机的过热或过度冷却迅速作出反应。
本发明还涉及一种制冷机100的压缩机101的操作装置104。
操作装置104包括被配置成调制用于驱动电动机102(其优选地是同步电动机)的电源电压V和/或电流I和/或频率F的电源装置103。
根据本发明，操作装置104具有特定特征，在于其包括检测装置105，所述检测装置105可以通过限定定子电阻校准值Ro和控制参数R的至少一个阈值S1、S2、S3、S4来设置，其中至少一个阈值S1、S2、S3、S4与校准值Ro相关。
特别地，检测装置105被配置成使得在电动机102的操作期间，它进行：
-步骤B：在电动机102的操作期间，通过电源装置103连续地将扰动信号V1、I1注入到电动机102中；扰动信号(V1、I1)由电源电压V和/或电流I的扰动组成；
-步骤C：通过电动机102的各相处的电压和电流测量检测对应于扰动信号V1、I1的结果电压信号V2和结果电流信号I2；
-步骤D：将根据所述结果电压信号V2和结果电流信号I2计算的值与控制参数R相关联；
-步骤E：取决于控制参数R相对于至少一个阈值S1、S2、S3、S4的值来调节或中断/归零电源电压V和/或电流I和/或频率F。
在一些实施例中，操作装置104可以具有压缩机101，压缩机101具有电动机102，电动机102可以是三相的且通过逆变器供电，并且其标称功率可以是6kW，最大线间电压可以相当于400Vrm，最大相电流是10Arm，并且定子绕组的相电阻Ro在20℃下可以等于1欧姆。
根据本数据，可以有利地设置以下：
-绝缘等级的最大允许温度下的1.5欧姆的第二上阈值S2，和
-对应于0.9欧姆的压缩机最小温度下的第二下阈值S4。
本发明还涉及一种制冷机100，其包括至少一个冷凝器构件106、至少一个蒸发器构件107、至少一个节流构件108和至少一个压缩机101，其中至少一个压缩机101设置有如上所述的操作装置104。
特别参考图3，描述了本发明的一个可能的实施例，其中在x-y中注入扰动信号。
因此，本领域技术人员将清楚以下描述可如何应用于(经必要修改)扰动信号注入在静止α-β系统或d-q旋转系统中或a-b-c中(如以上一般描述)的情况。
根据本示例，操作装置104连接到电源11并连接到电动机102以对其进行驱动。
电源11可以包括常规类型的压缩机电动机的电源装置，其优选地具有标准的反馈控制逆变器。
从到电动机的电源11的连接，操作装置104依次包括：
-第一参考系统转换器12，进行从a-b-c系统到x-y系统的转换；
-连接13，用于注入电压扰动信号V1，所述电压扰动信号V1以其第一分量V1x和其第二分量V1y的形式注入，所述第一分量V1x注入到电源电压的第一分量Vpx中，第二分量V1y注入到电源电压的第二分量Vpy中；
-第二参考系统转换器14，进行从a-b-c系统到x-y系统的转换，从而在三相中为电动机102供电，其中各相a、b和c处的电压从总电压信号(分量x中的Vpx+V1x以及分量y中的Vpy+V1y)的转换得出；
-AC/DC PWM控制器，可以限定电源装置103；
-测量装置16，包括电流计16a和电压计16b，电流计16a和电压计16b连接到电动机102的各相以分别检测相电流Ia、Ib和Ic以及线间电压Vab、Vac和Vbc并从这些得出结果电流信号I2在DC中的x和y分量(被命名为Ia-meas、Ib-meas和Ic-meas)以及结果电压信号V2在DC中的x和y分量(被命名为Vab-meas、Vac-meas和Vbc-meas)，其中“DC信号或分量”被理解为是指在α-β注入的情况下的直流电压信号或在d-q注入的情况下的旋转信号(并且因此其模量为恒定值乘以sine(θ)，其中θ是电动机102的转子的旋转角度)。
特别地，电压计16b可以设置有前述滤波单元，其在图3中整体由附图标记116表示，如已经描述，其可以被配置成对每个线间电压Vab、Vac和Vbc进行第一低通滤波操作(例如，通过电阻-电容滤波器)，并且然后进行第二低通滤波操作(例如，通过运算放大器低通滤波器)，从而隔离和放大所测量电压的DC分量，以得到Vab-meas、Vac-meas和Vbc-meas。
特别地，电流计16a可以被配置成进行低通滤波操作，从而隔离测量电流的DC分量并因此获得Ia-meas、Ib-meas和Ic-meas。
显然，可以提供：
-第三转换器17，适于将直流分量Ia-meas、Ib-meas和Ic-meas转换到x-y系统中，并且因此获得结果电流信号I2的分量Ix-meas和Iy-meas(其可能归因于第一分量V1的扰动和第二分量V1y的扰动)；
-第四转换器18，适于将直流分量Vab-meas、Vac-meas和Vbc-meas转换到x-y系统中，并且因此获得结果电压信号V2的分量Vx-meas和Vy-meas(其可能归因于第一分量V1x的扰动和第二分量V1y的扰动)。
滤波单元116可以包括3个滤波级。
特别地，如例如通过图4中的非限制性示例所示，滤波单元可以包括：
-第一滤波级116a，可以包括简单电阻分压器或能够测量直流和交流电压的电压传感器，其将具有将电压值从高(例如，400V)降到低(例如，15V)所需的功能；图3a示出了第一级下游的线间电压(Vab'、Vbc'、Vca')的发展的一个示例。
-第二级116b，其可以包括一阶低通RC滤波级，被设计成消除高频PWM信号并允许DC信号原样通过，衰减电动机102的频率的残余AC信号；图3b示出了第二级下游的相同线间电压(Vab”、Vbc”、Vca”)的发展的一个示例；
-第三级116c，其被设计成放大DC信号并通过以转换测量区间(例如，0-5V或0-3.3V)为目的加入偏移来进一步消除所述残余AC信号；图3c示出了第三级下游的相同线间电压(Vab”'、Vbc”'、Vca”')的发展的一个示例。
图4通过非限制性示例示出了第一级116a、第二级116b和第三级116c(在本示例中，其由具有运算放大器的电路组成)的可能实现的布局。
图4还在第二级116b和第三级116c的输入和输出处分别示出了被称为(Vab'、Vbc'、Vca')、(Vab”、Vbc”、Vca”)和(Vab”'、Vbc”'、Vca”')的电压，它们在图3a、图3b和图3c中相对应地示出。
检测装置105可以被配置成检测Rx＝(Vx-meas/Ix-meas)和Ry＝(Vy-meas/Iy-meas)并且从这些得出电动机102的绕组的平均温度的估计，如以上已经所述，其中Vx-meas、Ix-meas、Vy-meas和Iy-meas是相应分量Vx-meas、Ix-meas、Vy-meas和Iy-meas的模量。
第一输出滤波器21和22可以设置在检测装置105的上游。
这些将各自包括：在x-y系统是静止α-β系统的情况下，低通滤波器，用于标识信号的直流分量；或在x-y系统是d-q旋转系统的情况下，高通滤波器，用于检测具有正弦发展的旋转扰动信号。
优选地，还将提供上述电流调节器19和20，这些被配置成基于电流强度分别限定第一分量V1x的扰动和第二分量V1y的扰动的值，所述电流强度分别根据以下限定：
-根据x中的参考直流值Ix-ref和电流的x分量Ix-meas，用于限定第一分量V1x的扰动；
-根据y中的参考直流值Iy-ref和电流的y分量Iy-meas，用于限定第二分量V1y的扰动。
在图3中分别由附图标记23和24指示的第二输出滤波器可以设置在电流调节器19、20的上游。
第二输出滤波器23、24可以是：在系统x-y是静止α-β系统的情况下，高通滤波器，用于消除直流扰动分量；或在x-y系统是d-q旋转系统的情况下，低通滤波器，用于消除旋转的d-q中的旋转扰动分量。
以这种方式，可以以可靠的方式确保由第一分量V1x和第二分量V1y的扰动在电动机102的绕组中相对应地感应的电流例如不大于电动机102的标称电流的10％，以免干扰其功能。
电动机102可以是例如永磁体或无刷类型的同步电动机。
因此，已经示出了本发明如何能够实现预定的任务和目标。
如此构思的本发明可以进行多种修改和变化，所有这些都落入所附权利要求的保护范围内。
此外，所有细节都可以由其他技术等同的元素代替。
在实践中，取决于特定要求和现有技术，所使用的材料以及特定形式和尺寸可以有所不同。
在以下权利要求中提及的构造特性和技术后面有附图标记的地方，这些附加的附图标记的唯一目的是促进对所述权利要求的理解，并且因此，他们不以任何方式限制对仅例如由所述附图标记标识的每个元素的解释。

Claims (19)

1.一种制冷机(100)的压缩机(101)的操作方法(10)，所述压缩机(101)包括电动机(102)和被配置成调制用于驱动所述电动机(102)的电源电压(V)和/或电流(I)和/或频率(F)的电源装置(103)；所述方法(10)的特征在于以下步骤：
-设置(A)定子电阻校准值(Ro)和控制参数(R)的至少一个阈值(S1、S2、S3、S4)，所述阈值(S1、S2、S3、S4)与所述校准值(Ro)相关；
-在所述电动机(102)的操作期间，通过所述电源装置(103)将扰动信号(V1、I1)连续注入(B)到所述电动机(102)中，所述扰动信号(V1、I1)由所述电源电压(V)和/或电流(I)的扰动组成；
-通过所述电动机(102)的各相处的电压和电流测量检测(C)对应于所述扰动信号(V1、I1)的结果电压信号(V2)和结果电流信号(I2)；
-将根据所述结果电压信号(V2)和结果电流信号(I2)计算的值与所述控制参数(R)相关联(D)；
-取决于所述控制参数(R)相对于所述至少一个阈值(S1、S2、S3、S4)的值来调节或中断(E)所述电源电压(V)和/或电流(I)和/或频率(F)；
其中所述电动机(102)是三相电动机；所述扰动信号(V1)是电压信号；
其中所述扰动信号(V1)是电压信号，由具有两个正交分量x、y的系统中的第一分量V1x的扰动和/或第二分量V1y的扰动组成；
所述电源电压(V)在具有两个分量x、y的所述系统中具有第一分量Vpx和第二分量Vpy；
所述注入步骤(B)包含选择性地以第一模式、第二模式或第三模式注入所述扰动信号(V1)，其中：
-所述第一模式包含将所述第一分量V1x中的所述扰动注入到所述第一分量Vpx中；
-所述第二模式包含将所述第二分量V1y中的所述扰动注入到所述第二分量Vpy中；
-所述第三模式包含将所述第一分量V1x中的所述扰动注入到所述第一分量Vpx中以及将所述第二分量V1y中的所述扰动注入到所述第二分量Vpy中；
所述检测(C)所述结果电流信号(I2)的步骤包含测量所述电动机(102)的相电流Ia、Ib、Ic，通过将所述相电流Ia、Ib、Ic转换到具有两个分量x、y的所述系统中而从所述相电流Ia、Ib、Ic得出等效电流Ix、Iy，以及从所述等效电流Ix、Iy得出分别对应于所述第一分量V1x和/或所述第二分量V1y中的所述扰动的相应电流分量Ix-meas和/或Iy-meas；
所述检测步骤(C)选择性地包括：
-如果所述扰动信号(V1)以所述第一模式被注入，则得出所述等效电流Ix的所述电流分量Ix-meas，
-如果所述扰动信号(V1)以所述第二模式被注入，则得出所述等效电流Iy的所述电流分量Iy-meas，
-如果所述扰动信号(V1)以所述第三模式被注入，则得出所述电流分量Ix-meas和Iy-meas；
其中所述方法包括推导操作，所述推导操作包括选择性地确定：
-如果所述扰动信号(V1)以所述第一模式被注入，电压的x分量Vx-meas，或
-如果所述扰动信号(V1)以所述第二模式被注入，电压的y分量Vy-meas，或
-如果所述扰动信号(V1)以所述第三模式被注入，电压的x分量Vx-meas和电压的y分量Vy-meas；
其中所述电压的x分量Vx-meas和/或所述电压的y分量Vy-meas通过处理操作得出，所述处理操作包含
-测量所述电动机(102)的各相的端子之间的至少一个线间定子电压Vab、Vbc、Vca；
-针对所述至少一个线间电压Vab、Vbc、Vca中的每个确定直流分量；
其中与所述控制参数(R)相关联的值是根据欧姆定律选择性地计算为以下的电阻值：
-如果所述扰动信号(V1)以所述第一模式被注入，电压的x分量Vx-meas和电流的x分量Ix-meas之间的比率，其中所述电压的x分量Vx-meas基于所述至少一个线间电压Vab、Vbc、Vca的所述直流分量中的至少一个被计算，
-如果所述扰动信号(V1)以所述第二模式被注入，电压的y分量Vy-meas和电流的y分量Iy-meas之间的比率，其中所述电压的y分量Vy-meas基于所述至少一个线间电压Vab、Vbc、Vca的所述直流分量中的至少一个被计算；
-如果所述扰动信号(V1)以所述第三模式被注入，所述电压的x分量Vx-meas和所述电流的x分量Ix-meas之间的比率和/或所述电压的y分量Vy-meas和所述电流的y分量Iy-meas之间的比率；
其中在所述扰动信号(V1)以所述第三模式被注入的情况下，针对所述控制参数(R)计算第一值和第二值，其中等于所述第一值和所述第二值之间的差的值被分配给可靠性指标；所述第一值等于所述电压的x分量Vx-meas和所述电流的x分量Ix-meas之间的比率；所述第二值等于所述电压的y分量Vy-meas和所述电流的y分量Iy-meas之间的比率。
2.根据前述权利要求1所述的方法，其中：
-所述第一分量V1x的扰动由电流调节器基于电流强度生成的电压信号组成，所述电流强度根据x中的参考直流值Ix-ref和所述电流的x分量Ix-meas而限定；
-所述第二分量V1y的扰动由电流调节器基于电流强度生成的电压信号组成，所述电流强度根据y中的参考直流值Iy-ref和所述电流的y分量Iy-meas而限定。
3.根据权利要求2所述的方法，其中x中的所述参考直流值Ix-ref和/或y中的所述参考直流值Iy-ref是预先设置的，使得所述第一分量V1x的扰动的幅度和所述第二分量V1y的扰动的幅度分别能够确定不高于相对应等效电流Ix、Iy的强度的10％的所述电流的x分量Ix-meas的强度和/或所述电流的y分量Iy-meas的强度。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述电动机是所述线间电压零和以及所述相电流零和的平衡且对称的三相电动机；具有两个正交分量x、y的所述系统是静止α-β系统，其中第一正交分量x由α分量组成，第二正交分量y由β分量组成；所述扰动信号(V1)是直流电压信号。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述电动机是所述线间电压零和以及所述相电流零和的平衡且对称的三相电动机；具有两个正交分量x、y的所述系统是d-q旋转系统，其中第一正交分量x由分量d组成，第二正交分量y由分量q组成；所述扰动信号(V1)是交流电压信号，所述交流电压信号的频率等于所述电动机(102)的旋转频率。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述至少一个阈值(S1、S2)包括至少第一上阈值(S1)和第二上阈值(S2)，调节或中断(E)所述电源电压(V)和/或电流(I)和/或频率(F)的所述步骤包括：
-如果所述控制参数(R)采用等于或大于所述第一上阈值(S1)的值，则减小所述电源电压(V)和/或电流(I)和/或频率(F)的值；
-如果所述控制参数(R)采用等于或大于所述第二上阈值(S2)的值，则将所述电源电压(V)和/或电流(I)和/或频率(F)的值归零。
7.根据权利要求6所述的方法，其中所述至少一个阈值(S1、S2、S3、S4)还包括至少第一下阈值(S3)和第二下阈值(S4)，调节或中断(E)所述电源电压(V)和/或电流(I)和/或频率(F)的所述步骤包括：
-如果所述控制参数(R)采用等于或大于所述第一下阈值(S3)的值，则减小所述电源电压(V)和/或电流(I)和/或频率(F)的值；
-如果所述控制参数(R)采用等于或小于所述第二下阈值(S4)的值，则将所述电源电压(V)和/或电流(I)和/或频率(F)的值归零。
8.根据权利要求6和7中任一项所述的方法，其中所述至少一个阈值(S2、S4)包括至少第二上阈值(S2)和第二下阈值(S4)，调节或中断(E)所述电源电压(V)和/或电流(I)和/或频率(F)的所述步骤包括：如果所述控制参数(R)采用等于或大于所述第二上阈值(S2)的值，或者如果所述控制参数(R)采用等于或小于所述第二下阈值(S4)的值，将所述电源电压(V)和/或电流(I)和/或频率(F)的值归零。
9.根据权利要求1所述的方法，其中所述电动机是同步电动机。
10.一种制冷机(100)的压缩机(101)的操作装置(104)，其中所述压缩机(101)包括电动机(102)；所述操作装置(104)包括被配置成调制用于驱动所述电动机(102)的电源电压(V)和/或电流(I)和/或频率(F)的电源装置(103)；
所述操作装置(104)的特征在于，包括检测装置(105)，所述检测装置(105)能够通过限定定子电阻校准值(Ro)和控制参数(R)的至少一个阈值(S1、S2)来设置，所述至少一个阈值(S1、S2、S3、S4)与所述校准值(Ro)相关；所述检测装置(105)被配置成在所述电动机(102)的操作期间进行根据权利要求1到9中任一项所述的方法。
11.根据权利要求10所述的操作装置(104)，从电源(11)到所述电动机(102)的连接，依次包括：
-第一参考系统转换器(12)，进行从a-b-c系统到x-y系统的转换；
-连接(13)，用于注入电压扰动信号(V1)，所述电压扰动信号(V1)以其第一分量V1x和其第二分量V1y的形式注入，所述第一分量V1x注入到所述电源电压(V)的第一分量Vpx中，所述第二分量V1y注入到所述电源电压(V)的第二分量Vpy中；
-第二参考系统转换器(14)，进行从所述a-b-c系统到所述x-y系统的转换，从而在三相中为所述电动机(102)供电，其中各相a、b和c中的电压从总电压信号的转换得出，所述总电压信号包括分量x中的Vpx+V1x以及分量y中的Vpy+V1y；
-所述电源装置(103)，由AC/DC PWM控制器组成；
-测量装置(16)，包括电流计(16a)和电压计(16b)，所述电流计(16a)和所述电压计(16b)适于连接到所述电动机(102)的各相，并且被配置成分别检测所述相电流Ia、Ib和Ic以及所述线间电压Vab、Vac和Vbc并从这些得出所述结果电流信号(I2)在DC中的x和y分量，即Ia-meas、Ib-meas和Ic-meas，以及所述结果电压信号(V2)在DC中的x和y分量，即Vab-meas、Vac-meas和Vbc-meas。
12.根据权利要求11所述的操作装置(104)，其中所述电压计(16b)设置有滤波单元(116)，所述滤波单元(116)被配置成对每个线间电压Vab、Vac和Vbc进行降压、第一低通滤波操作、以及随后的第二低通滤波操作，从而隔离和放大所测量电压的DC分量，以得到所述结果电压信号(V2)在DC中的x和y分量Vab-meas、Vac-meas和Vbc-meas，其中降压通过分压器进行，第一低通滤波操作通过电阻-电容滤波器进行，第二低通滤波操作通过运算放大器低通滤波器进行。
13.根据权利要求12所述的操作装置(104)，其中所述滤波单元(116)包括三个滤波级，即：
-第一滤波级(116a)，包括简单电阻分压器或能够测量直流、交流和PWM电压的电压传感器，以将电压值从高降到低；
-第二滤波级(116b)，能够包括滤波级R或一阶低通滤波器，用于消除高频PWM信号，保持DC信号不变并衰减所述电动机(102)的频率的残余AC信号；
-第三滤波级(116c)，适合于隔离和放大DC信号并通过加入偏移以转换测量区间来进一步消除所述残余AC信号；所述第三滤波级(116c)通过具有运算放大器的电路来实现。
14.根据权利要求12或13所述的操作装置(104)，其中所述电流计(16a)被配置成进行低通滤波操作，从而隔离所测量电流的DC分量，以便获得所述结果电流信号(I2)在DC中的x和y分量Ia-meas、Ib-meas和Ic-meas。
15.根据权利要求11所述的操作装置(104)，包括：
-第三转换器(17)，适于将所述直流分量Ia-meas、Ib-meas和Ic-meas转换到所述x-y系统中，并且因此获得所述结果电流信号(I2)的分量Ix-meas和Iy-meas，所述分量Ix-meas和Iy-meas能够归因于所述第一分量V1x的扰动和所述第二分量V1y的扰动；
-第四转换器(18)，适于将所述直流分量Vab-meas、Vac-meas和Vbc-meas转换到所述x-y系统中，从而获得所述结果电压信号(V2)的分量Vx-meas和Vy-meas，所述分量Vx-meas和Vy-meas能够归因于所述第一分量V1x的扰动和所述第二分量V1y的扰动。
16.根据权利要求11所述的操作装置(104)，其中在所述检测装置(105)和电流调节器(19、20)的上游，包括第一输出滤波器(21、22)，所述第一输出滤波器(21、22)各自包括：在所述x-y系统是静止α-β系统的情况下，低通滤波器，用于标识所述信号的所述直流分量；或在所述x-y系统是d-q旋转系统的情况下，高通滤波器，用于检测具有正弦图案的旋转扰动信号。
17.根据权利要求15所述的操作装置(104)，其中所述电源(11)包括反馈驱动逆变器，所述第三转换器(17)经由第二输出滤波器(23、24)反馈连接到所述电源(11)，所述第二输出滤波器中的每个包括：在所述x-y系统是静止α-β系统的情况下，高通滤波器，用于消除直流扰动分量；或在在所述x-y系统是d-q旋转系统的情况下，低通滤波器，用于消除旋转的d-q中的所述扰动信号。
18.根据权利要求10所述的操作装置(104)，其中所述电动机(102)是同步电动机。
19.一种制冷机，包括至少一个冷凝器构件(106)、至少一个蒸发器构件(107)、至少一个节流构件(108)和至少一个压缩机(101)，其中所述至少一个压缩机(101)配备有根据权利要求10-18中任一项所述的操作装置(104)。
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