CN113489383B - 一种压缩机启动控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种压缩机及电机启动控制方法，压缩机及电机包括定子绕组电路，其与变频器连接；所述定子绕组电路包括多个定子绕组；所述变频器包括逆变器，其包括多个可控开关；启动控制方法包括，当所述压缩机停转时，向各所述可控开关施加控制信号使部分所述可控开关短时动作；此时，通过所述逆变器对所述定子绕组电路施加测试电压，并采集所述定子绕组电路的电流记为测量电流；所述测试电压为直流电压；根据所述测试电压与所述测量电流计算所述定子绕组的阻值，记为绕组阻值；所述绕组阻值用于所述压缩机及电机启动电压的控制。本发明缩小用于压缩机及电机启动电压控制的绕组阻值与实际的绕组阻值的偏差，降低压缩机及电机启动失败率。

Description

一种压缩机启动控制方法
技术领域
本发明涉及压缩机及电机启动控制技术领域，尤其涉及一种压缩机启动控制方法及电机启动控制方法。
背景技术
变频电机模型（电机或者压缩机）中的电阻参数是通过上位机或者直接写入变频软件中的，用于变频电机模型的启动及低频运行时的电压控制。而通过上位机或者直接写入变频软件的电阻参数通常是在常温下的值；电机模型低温或者高温下长期待机时不同温度下的电机定子绕组阻值与其相比已经发生了较大的变化。此时，如果还是使用常温电阻参数启动或者停转后重启，则会对电机启动的电压控制产生较大的影响，甚至造成启动失败或启动性能差的问题。
发明内容
为解决现有技术中变频电机模型启动失败及启动性能差的问题，本发明提供一种压缩机启动控制方法及一种电机启动控制方法，启动前测量压缩机及电机的绕组阻值对启动时电压控制使用的定子绕阻阻值进行修正，提高启动成功率及启动性能。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明提供了一种压缩机启动控制方法，压缩机包括定子绕组电路，其与变频器连接；所述定子绕组电路包括多个定子绕组；所述变频器包括逆变器，其包括多个可控开关；压缩机启动控制方法包括：
当所述压缩机停转时，向各所述可控开关施加控制信号使部分所述可控开关短时动作；此时，通过所述逆变器对所述定子绕组电路施加测试电压，并采集所述定子绕组电路的电流记为测量电流；
所述测试电压为直流电压；根据所述测试电压与所述测量电流计算所述定子绕组的阻值，记为绕组阻值；
所述绕组阻值用于所述压缩机启动的电压控制。
在一实施例中，所述压缩机启动控制方法还包括：所述绕组阻值还用于所述压缩机低频运行的电压控制。
在一实施例中，所述压缩机启动控制方法还包括：
根据所述绕组阻值计算当前定子绕组温度；
设定预热温度；在所述压缩机启动前比较所述当前定子绕组温度与所述预热温度；
当所述当前定子绕组温度小于所述预热温度时，对所述压缩机进行预热。
在一实施例中，所述压缩机启动控制方法还包括：
设定预热停止温度，其高于所述预热温度；
在所述压缩机预热过程中，循环测试所述绕组阻值并计算所述当前定子绕组温度，并比较所述当前定子绕组温度与所述预热停止温度；
当所述当前定子绕组温度大于所述预热停止温度时，停止给所述压缩机预热及停止测试所述绕组阻值。
在一些实施例中，所述压缩机运转电压控制采用SVPWM控制；
所述测试电压为SVPWM的基本电压矢量的任意一个。
在一些实施例中，所述测量电流的采集通过电阻电流采样拓扑电路或者电流互感器进行。
在一些实施例中，所述测试电压的施加时间为一个PWM周期；所述测量电流在所述测试电压施加的中心点处采样。
一种电机启动控制方法，所述电机包括定子绕组电路，其与变频器连接；所述定子绕组电路包括多个绕组；所述变频器包括逆变器，其包括多个可控开关；电机启动控制方法包括：
当所述电机停转时，向各所述可控开关施加控制信号使部分所述可控开关短时动作；此时，通过所述逆变器对所述定子绕组电路施加测试电压，并采集所述定子绕组电路的电流记为测量电流；
所述测试电压为直流电压；根据所述测试电压与所述测量电流计算所述绕组的阻值，记为绕组阻值；
所述绕组阻值用于所述电机启动的电压控制。
在一实施例中，所述绕组阻值还用于所述电机低频运行的电压控制。
在一些实施例中，所述电机电压控制采用SVPWM控制；所述测试电压为SVPWM的基本电压矢量的任意一个；
所述基本电压矢量的施加时间为一个PWM周期；所述测量电流在所述基本电压矢量施加的中心点处采样。
本发明的技术方案相对现有技术具有如下技术效果：
本发明的一种压缩机启动控制方法及电机启动控制方法在压缩机及电机启动前对定子绕组的绕组阻值进行测量，求得实时的绕组阻值，用于压缩机启动时及电机启动时的电压控制，缩小用于电压控制的绕组阻值与实际的绕组阻值的偏差，使压缩机启动及电机启动的电压控制更加的准确，降低压缩机及电机启动失败率及改善压缩机及电机启动性能。
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为本发明的电机及压缩机的一种示例的电压控制电路示意图；
图2为本发明的电机及压缩机的另一种示例的电压控制电路示意图；
图3为本发明的电机及压缩机的第三种示例的电压控制电路示意图；
图4为SVPWM电压矢量图；
图5为SVPWM其中一个基本电压矢量的控制信号示意图；
图6为当给定子绕组电路施加图5的基本电压矢量时的等效电路示意图；
图7为压缩机预热控制示意图。
附图标记：
1、变频器；2、定子绕组电路；11、整流器；12、逆变器；121、控制端；21、定子绕组；VT1~VT6、可控开关；R，R1，R2、测试电阻；T1，T2、电流互感器；V1~V6、基本电压矢量；
Udc、直流母线电压；Ia，Ib，Ic、绕组电流；Ra，Rb，Rc、绕组阻值；To、预热温度；Tf、预热停止温度。
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。
在一实施例中，参照图1、图2、图3及图6，压缩机及电机包括定子绕组电路2，其与变频器1连接。变频器1包括逆变器12、整流器11；逆变器12与整流器11连接；整流器11与工频供电网络连接，由工频供电网络供电。
定子绕组电路2包括多个定子绕组21，其分别与逆变器12连接。
工频电通过整流器11的整流形成直流母线直流电。逆变器12包括多个可控开关VT1~VT6；各可控开关VT1~VT6均包括控制端121。对控制端121输出控制信号，使部分或者全部的可控开关VT1~VT6连通或者断开及控制其连通及断开的时间，使定子绕组电路2形成不同的通路或断路。从而完成对压缩机及电机的定子绕组21的相电压的调节，实现压缩机及电机不同转速的运转。
当压缩机及电机停转时，向各控制端121施加控制信号，使部分可控开关VT1~VT6短时动作。定子绕组电路2根据不同的可控开关VT1~VT6的动作情况形成不同的定子绕组回路。此时，通过逆变器12向定子绕组电路2施加测试电压，其为直流母线电压Udc；直流母线电压Udc为整流器11整流后的直流电。
采集定子绕组电路2的电流，记为测量电流。根据测试电压及测量电流在对应的定子绕组电路2中计算定子绕组21的电阻，记为绕组阻值，其用于压缩机及电机启动及低频运行时的电压控制。
本实施例中，由于压缩机实质为电机，所以压缩机及电机的完整的电压方程均为下式，
（1）
启动和低频运转时，转速为0或者很低。即，ω1=0或者ω1≈0。则式（1）可简化为以下方程，
（2）
由以上公式（2）可得，在压缩机及电机启动时，绕组阻值与电流的乘积决定电压值；所以，压缩机及电机启动及低频运行时，启动电压由实时测量的绕组阻值计算后提供更加准确，更加符合实际工况，提升压缩机及电机启动性能及低频运行性能，降低压缩机及电机的启动失败率，保护压缩机及电机，延长压缩机及电机寿命，提升用户体验。
在一些实施例中，参照图1、图2、图3、图4及图5，压缩机及电机的电压控制采用SVPWM控制；测试电压为基本电压矢量中的任意一个。
具体为，SVPWM由三相功率逆变器12的六个可控开关VT1~VT6组成特定开关模式产生脉宽调制波，能够使各定子绕组21的相电压波形尽可能接近于理想的正弦波形，从而控制压缩机及电机的持续稳定转动。逆变器12的可控开关VT1~VT6为功率开关元件。
而六个可控开关VT1~VT6的开关状态存在八种情况，包括六个非零矢量及两个零矢量；非零矢量分别为V1（001）、V2（010）、V3（011）、V 4（100）、V 5（101）、V 6（110）；零矢量分别为V 0（000）、V 7（111），其中0和1的值分别为开关函数Sx（x=a，b，c）的值；1为上桥臂导通；0为下桥臂导通。
根据SVPWM控制顺序，形成图4所示的空间矢量图；且在相邻的非零矢量之间形成扇区。
在正常驱动电机顺时针旋转时按照I、VI、V、IV、III、II、I的顺序根据转子位置施加合成矢量电压，或者逆时针旋转按照I、II、III、IV、V、VI、I的顺序根据转子位置施加合成矢量电压，让转子按照合成空间矢量进行旋转实现直流电机的顺时针或者逆时针进行旋转。
每个扇区内的合成矢量电压为位于扇区两端的非零矢量与零矢量的交替组合实现。
测试电压为当控制信号实现六个非零矢量中的任意一个时，在逆变器12的两端施加的直流母线电压Udc。此时，定子绕组电路2为既有绕组串联又有绕组并联的混联电路。由于定子绕组21的阻值相等，所以定子绕组电路2的等效电路也较简单。
测量电流的采集通过电阻电流采样拓扑电路或者电流互感器实现。具体参照图1、图2及图3。
本发明因为是需要测量定子电阻阻值，不需要压缩机及电机旋转，仅需要确定施加在压缩机及电机的定子绕组电路2上的恒定电压值即可。所以，在图4空间矢量图中确定其中的一个扇区和固定的电压矢量。
可以任意选择基本电压矢量V1、V2、V3、V4、V5、V6中的任意一个，且在施加基本电压矢量的PWM周期内不需要进行扇区和基本电压矢量的切换，这样加在定子绕组电路2上电压就是固定的直流母线电压Udc。因为施加的基本电压矢量的扇区和合成矢量电压固定，压缩机及电机不旋转。所以Ld、Lq和磁通变化都可以忽略，等效的电机模型为下式（3），忽略掉Ld、Lq和磁通变化电机模型公式简化为下式（4）的端电压和电阻的关系，
（3）
Us= r *I （4）
US为定子绕组电路2的端电压，实际应用时为直流母线电压Udc。
参照图5，对选定空间矢量V1时的计算情况进行详细描述如下。测试电压施加时，空间矢量V1持续一个PWM周期；测量电流则在空间矢量施加的一个PWM周期的中心点处采样。
在逆变器12上施加空间矢量电压V1时，定子绕组电路2的电压等效电路参照图6。
则，Udc=Ra*Ia+Rc*Ic （5）
Ra*Ia=Rb*Ib （6）
Ic=Ia+Ib （7）
Ia=Ib （8）
由于压缩机或电机三相定子绕组21是星形连接，三个定子绕组21的阻值相同，可得式（9），
Ra=Rb=Rc （9）
因为施加在逆变器12两端的Udc为已知变量，Ia、Ib、Ic为测量的变量。则得，
Udc=Ra*Ia+2*Ra*Ia （10）
进一步得，
Udc=3*Ra*Ia （11）
则，
Ra=Rb=Rc= （12）
式（12）中Udc为已知的施加的测试电压，Ia测量电流。
其他施加V2 、V3、 V4、 V5、 V6电压矢量计算方法类同不再赘述。
在一实施例中，设定绕组阻值正常范围；将压缩机及电机启动前测量的绕组阻值与绕组阻值正常范围进行比较。当测量的绕组阻值不在绕组阻值正常范围内时，进行再次测量；当绕组阻值测量进行多次且仍不在绕组阻值的正常范围内时，压缩机及电机的启动电压根据上位机或直接输入变频软件的电阻参数进行控制。
本实施例防止出现测量的绕组阻值异常时仍然用于压缩机及电压启动电压控制时造成的压缩机启动异常问题，提高压缩机及电机启动及低频运行的稳定性及可靠性，延长压缩机及电机寿命。
在一实施例中，参照图1、图2、图3、图4、图5及图6，压缩机在较低温度启动前需预热，目的是为了避免压缩机油和冷媒在低温下互溶。因为当压缩机油与冷媒低温互溶时，压缩机启动运转，压缩机油随着冷媒排出压缩机进入整机系统管路，造成压缩机缺油烧毁。
传统的压缩机预热控制方法都是利用室外环境温度传感器、压缩机排气温度传感器或者室外盘管温度传感器采集的温度进行条件判断是否进行压缩机预热控制。
利用环温和排气温度或者利用环温和盘管温度进行预热判断控制都无法取得压缩机内部油池的温度，使压缩机预热控制造成很大的控制偏差，出现预热不足或者预热过量的情况，从而使压缩机缺油损坏或待机功耗过高。
本实施例的压缩机启动控制方法还包括根据绕组阻值计算当前定子绕组温度用于控制压缩机的预热。
具体为，压缩机厂家给定常温（T0）条件下定子绕组阻值为R0。常温条件一般为室温25℃。
由测试电压及测量电流计算得出的绕组阻值为Rs=Ra或Rb或Rc。此时的温度为Ts。则根据电阻温度换算公式
Rs=R0*（T+Ts）/（T+T0） （13）
得，
Ts=Rs*（T+T0）/R0-T （14）
其中，
T为电阻温度常数（铜线取235，铝线取225）；
R0为厂家给定标称值；
Rs为实时测量计算得出的绕组阻值；
Ts当前定子绕组温度。
本实施例中，由于定子绕组21位于压缩机壳体内，距离油池较近，且有部分浸在油池中，所以定子当前定子绕组温度更加接近油池温度。
而压缩机的预热主要是对油池内的压缩机油进行预热，避免低温下压缩机油与冷媒互溶，造成压缩机缺油烧毁的问题。
所以以更接近油池温度的当前定子绕组温度控制压缩机预热更加合理，可以更准确的控制油池温度，避免预热不足或者预热过量造成的压缩机损坏问题，延长压缩机寿命，提升用户体验。
在一实施例中，参照图1、图2、图3、图4、图5、图6及图7，设定预热温度To，当当前定子绕组温度小于预热温度To时，控制加热设备对压缩机进行预热。
设定预热停止温度Tf，其高于预热温度To。
在压缩机预热过程中，循环测试绕组阻值，并对当前定子绕组温度进行计算。比较最近一次的当前定子绕组温度与预热停止温度Tf；当当前定子绕组温度大于预热停止温度Tf时，控制加热设备停止对压缩机预热。
优选的，加热设备为电加热，其设置在紧贴油池位置。
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 (6)

1.一种压缩机启动控制方法，压缩机包括定子绕组电路，其与变频器连接；所述定子绕组电路包括多个定子绕组；所述变频器包括逆变器，其包括多个可控开关；其特征在于，包括：
当所述压缩机停转时，向各所述可控开关施加控制信号使部分所述可控开关短时动作；此时，通过所述逆变器对所述定子绕组电路施加测试电压，并采集所述定子绕组电路的电流记为测量电流；
所述压缩机的电压控制采用SVPWM控制；所述测试电压为基本电压矢量中的任意一个；
所述测试电压为直流电压；根据所述测试电压与所述测量电流计算所述定子绕组的阻值，记为绕组阻值；
所以压缩机的完整的电压方程为下式
启动和低频运转时，转速为0或者很低；ω1＝0或者ω1≈0；则式(1)简化为以下方程
所述绕组阻值用于所述压缩机启动的电压控制；
所述绕组阻值还用于所述压缩机低频运行的电压控制；
设定所述绕组阻值正常范围；将所述压缩机启动前测量的所述绕组阻值与所述绕组阻值正常范围进行比较；当测量的所述绕组阻值不在所述绕组阻值正常范围内时，进行再次测量；当所述绕组阻值的测量进行多次且仍不在所述绕组阻值正常范围内时，所述压缩机的启动电压根据上位机或直接输入变频软件的电阻参数进行控制。
2.根据权利要求1所述的压缩机启动控制方法，其特征在于，还包括：
根据所述绕组阻值计算当前定子绕组温度；
设定预热温度；在所述压缩机启动前比较所述当前定子绕组温度与所述预热温度；
当所述当前定子绕组温度小于所述预热温度时，对所述压缩机进行预热。
3.根据权利要求2所述的压缩机启动控制方法，其特征在于，还包括：
设定预热停止温度，其高于所述预热温度；
在所述压缩机预热过程中，循环测试所述绕组阻值并计算所述当前定子绕组温度，并比较所述当前定子绕组温度与所述预热停止温度；
当所述当前定子绕组温度大于所述预热停止温度时，停止给所述压缩机预热及停止测试所述绕组阻值。
4.根据权利要求3所述的压缩机启动控制方法，其特征在于，所述测量电流的采集通过电阻电流采样拓扑电路或者电流互感器进行。
5.根据权利要求4所述的压缩机启动控制方法，其特征在于，所述测试电压的施加时间为一个PWM周期；所述测量电流在所述测试电压施加的中心点处采样。
6.一种电机启动控制方法，所述电机包括定子绕组电路，其与变频器连接；所述定子绕组电路包括多个绕组；所述变频器包括逆变器，其包括多个可控开关；其特征在于，包括：
当所述电机停转时，向各所述可控开关施加控制信号使部分所述可控开关短时动作；此时，通过所述逆变器对所述定子绕组电路施加测试电压，并采集所述定子绕组电路的电流记为测量电流；
所述测试电压为直流电压；根据所述测试电压与所述测量电流计算所述绕组的阻值，记为绕组阻值；
所述绕组阻值用于所述电机启动的电压控制；
所述绕组阻值还用于所述电机低频运行的电压控制；
设定所述绕组阻值正常范围；将所述电机启动前测量的所述绕组阻值与所述绕组阻值正常范围进行比较；当测量的所述绕组阻值不在所述绕组阻值正常范围内时，进行再次测量；当所述绕组阻值的测量进行多次且仍不在所述绕组阻值正常范围内时，所述电机的启动电压根据上位机或直接输入变频软件的电阻参数进行控制；
所述电机电压控制采用SVPWM控制；所述测试电压为SVPWM的基本电压矢量的任意一个；
所述基本电压矢量的施加时间为一个PWM周期；所述测量电流在所述测试电压施加的中心点处采样。
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