CN114172437B - 一种磁悬浮制冷压缩机控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种磁悬浮制冷压缩机控制系统及方法，该系统包括机组控制单元、上位机、机组设备、磁悬浮制冷压缩机和变频器，磁悬浮制冷压缩机包括磁悬浮轴承控制器、电源、扩压器、导叶和压缩单元。机组控制单元接收控制指令，采集机组设备的状态信息，根据控制指令和状态信息调节机组设备，将控制指令和状态信息发送至磁悬浮轴承控制器。磁悬浮轴承控制器根据控制指令和状态信息，按照预设调节幅度调节变频器的频率、扩压器的角度和导叶的开度，以调节压缩单元的制冷量并在磁悬浮制冷压缩机处于喘振状态的临界范围时，将目标制冷量更新为当前制冷量。本申请提供的磁悬浮制冷压缩机在运行过程中，能准确避开磁悬浮压缩机的喘振线，提高运行稳定性。

Description

一种磁悬浮制冷压缩机控制系统及方法

技术领域

本申请涉及计算机技术领域，尤其涉及一种磁悬浮制冷压缩机控制系统及方法。

背景技术

磁悬浮制冷压缩机在运行过程中会出现喘振现象，喘振是指磁悬浮制冷压缩机中流量减少到一定程度时所发生的一种非正常的振动。长时间或高频率的喘振会使磁悬浮制冷压缩机内部产生摩擦，损伤磁悬浮制冷压缩机部件，造成严重危害。

喘振线是指由磁悬浮制冷压缩机的喘振点组成的一条曲线，喘振线会随着压缩机吸气口气压、排气口气压和导叶开度等多种因素的改变而产生变化。在磁悬浮制冷压缩机的工作过程中，需要控制磁悬浮制冷压缩机的震动频率避开磁悬浮压缩机的喘振线，避免因为压缩机喘振影响磁悬浮制冷压缩机的稳定性，保证磁悬浮制冷压缩机的正常运行。

因此，在磁悬浮制冷压缩机的控制或运行过程中，现有技术存在磁悬浮制冷压缩机的震动频率不能准确避开磁悬浮压缩机的喘振线的技术问题。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种磁悬浮制冷压缩机控制系统及方法，具体方案如下：

第一方面，本申请实施例提供了一种磁悬浮制冷压缩机控制系统，所述磁悬浮制冷压缩机控制系统包括机组控制单元、上位机、机组设备、磁悬浮制冷压缩机和变频器，所述磁悬浮制冷压缩机包括磁悬浮轴承控制器、电源、扩压器、导叶和压缩单元，其中，所述电源分别与所述变频器、所述磁悬浮轴承控制器、所述扩压器、所述导叶和所述压缩单元连接；

所述机组控制单元分别与所述上位机、所述机组设备和所述磁悬浮轴承控制器连接，所述机组控制单元用于接收用户通过所述上位机发送的控制指令，采集所述机组设备的状态信息，根据所述控制指令和所述状态信息调节所述机组设备，以及将所述控制指令和所述状态信息发送至所述磁悬浮轴承控制器，所述控制指令包括目标制冷量；

所述磁悬浮轴承控制器与所述变频器连接，所述磁悬浮轴承控制器通过所述扩压器和所述导叶与所述压缩单元连接，所述磁悬浮轴承控制器用于根据所述控制指令和所述状态信息，按照预设调节幅度逐步调节所述变频器的频率、所述扩压器的角度和所述导叶的开度，以调节所述压缩单元的制冷量并在判定当前所述磁悬浮制冷压缩机处于喘振状态的临界范围时，将所述目标制冷量更新为当前制冷量，其中，若所述磁悬浮制冷压缩机同时满足第一喘振条件、第二喘振条件和第三喘振条件，所述磁悬浮制冷压缩机处于所述喘振状态。

根据本申请公开的一种具体实施方式，所述磁悬浮制冷压缩机还包括转子、位置传感器、第一电压比较器，所述第一电压比较器分别连接所述位置传感器和所述磁悬浮轴承控制器；

所述位置传感器用于采集所述转子的实时位置，将所述实时位置转化为第一实时电压并发送至所述第一电压比较器的一个输入端；

所述第一电压比较器的另一个输入端连接第一参考电压；

若所述第一实时电压大于所述第一参考电压，所述第一电压比较器用于生成第一高电平信号并发送至所述磁悬浮轴承控制器，以使所述磁悬浮轴承控制器在第一预设时间内接收的所述第一高电平信号的数量大于第一阈值时，所述磁悬浮轴承控制器判定所述磁悬浮制冷压缩机满足所述第一喘振条件。

根据本申请公开的一种具体实施方式，所述磁悬浮制冷压缩机包括陀螺仪传感器，所述陀螺仪传感器与所述磁悬浮轴承控制器连接；

所述陀螺仪传感器用于采集所述磁悬浮制冷压缩机的角度数据和加速度数据，并将所述角度数据和所述加速度数据发送至所述磁悬浮轴承控制器；

所述磁悬浮轴承控制器用于根据所述角度数据和加速度数据，计算所述磁悬浮制冷压缩机对应的实时运动轨迹，若所述实时运动轨迹超出第一预设范围且不处于第二预设范围,所述磁悬浮轴承控制器判定所述磁悬浮制冷压缩机满足所述第二喘振条件；

若所述磁悬浮制冷压缩机对应的震动频率处于喘振状态且所述实时运动轨迹超出所述第二预设范围，所述磁悬浮轴承控制器还用于控制所述变频器逐步减速直至所述磁悬浮制冷压缩机停止工作，并向所述上位机发送停止工作信息；

若所述磁悬浮制冷压缩机对应的震动频率处于喘振状态且所述实时运动轨迹处于所述第二预设范围，所述磁悬浮轴承控制器还用于调整所述变频器的频率、所述扩压器的角度和所述导叶的开度，以使所述磁悬浮制冷压缩机对应的震动频率小于所述喘振状态的临界范围。

根据本申请公开的一种具体实施方式，所述磁悬浮制冷压缩机还包括吸气口、排气口、第一气压传感器、第二气压传感器、第二电压比较器和第三电压比较器，所述第二电压比较器和所述第三电压比较器分别与所述磁悬浮轴承控制器连接；

所述第一气压传感器对应所述吸气口设置，所述第二气压传感器对应所述排气口设置，所述第一气压传感器用于将所述吸气口对应的气压转化为第二实时电压并发送至所述第二电压比较器，所述第二气压传感器用于将所述排气口的气压转化为第三实时电压并发送至所述第三电压比较器，所述第二电压比较器的另一个输入端连接第二参考电压，所述第三电压比较器的另一个输入端连接第三参考电压；

若所述第二实时电压大于所述第二参考电压，所述第二电压比较器用于生成第二高电平信号并发送至所述磁悬浮轴承控制器；

若所述第三实时电压大于所述第三参考电压，所述第三电压比较器用于生成第三高电平信号并发送至所述磁悬浮轴承控制器；

所述磁悬浮轴承控制器在第二预设时间内接收的所述第二高电平信号和所述第三高电平信号的数量大于第二阈值时，所述磁悬浮轴承控制器判定所述磁悬浮制冷压缩机满足所述第三喘振条件。

第二方面，本申请实施例提供了一种磁悬浮制冷压缩机控制方法，所述磁悬浮制冷压缩机控制方法应用于第一方面中任一项实施例所述的磁悬浮制冷压缩机控制系统，所述磁悬浮制冷压缩机控制方法包括：

机组控制单元采集机组设备的实时状态信息；

若接收到上位机发送的控制指令，所述磁悬浮轴承控制器根据所述控制指令和所述状态信息调节所述机组设备，以及将所述控制指令和所述状态信息发送至磁悬浮轴承控制器，其中，所述控制指令包括目标制冷量；

所述磁悬浮轴承控制器根据接收的所述控制指令和所述状态信息，按照预设调节幅度逐步调节所述变频器的频率、扩压器的角度和导叶的开度，以将压缩单元的实时制冷量调节至所述目标制冷量并在判定当前所述磁悬浮制冷压缩机处于喘振状态的临界范围时，将所述目标制冷量更新为当前制冷量，其中，若所述磁悬浮制冷压缩机同时满足第一喘振条件、第二喘振条件和第三喘振条件，所述磁悬浮制冷压缩机处于喘振状态。

根据本申请公开的一种具体实施方式，所述磁悬浮制冷压缩机还包括转子、位置传感器、第一电压比较器，所述第一电压比较器分别连接所述位置传感器和所述磁悬浮轴承控制器；

所述第一喘振条件的确定步骤，包括：

所述位置传感器采集所述转子的实时位置，将所述实时位置转化为第一实时电压并发送至所述第一电压比较器的一个输入端；

若所述第一实时电压大于所述第一电压比较器的另一个输入端接收的第一参考电压，所述第一电压比较器生成第一高电平信号并发送至所述磁悬浮轴承控制器；

所述磁悬浮轴承控制器在第一预设时间内接收的所述第一高电平信号的数量大于第一阈值时，所述磁悬浮轴承控制器判定所述磁悬浮制冷压缩机满足所述第一喘振条件。

根据本申请公开的一种具体实施方式，所述磁悬浮制冷压缩机还包括陀螺仪传感器，所述陀螺仪传感器与所述磁悬浮轴承控制器连接；

所述第二喘振条件的确定步骤，包括：

所述陀螺仪传感器采集所述磁悬浮制冷压缩机的角度数据和加速度数据，并将所述角度数据和所述加速度数据发送至所述磁悬浮轴承控制器；

所述磁悬浮轴承控制器根据所述角度数据和加速度数据，计算所述磁悬浮制冷压缩机对应的实时运动轨迹；

若所述实时运动轨迹超出第一预设范围且不处于第二预设范围,所述磁悬浮轴承控制器判定所述磁悬浮制冷压缩机满足所述第二喘振条件。

根据本申请公开的一种具体实施方式，所述磁悬浮制冷压缩机还包括吸气口、排气口、第一气压传感器、第二气压传感器、第二电压比较器和第三电压比较器，所述第一气压传感器对应所述吸气口设置，所述第二气压传感器对应所述排气口设置，所述第二电压比较器和所述第三电压比较器分别与所述磁悬浮轴承控制器连接；

所述第三喘振条件的确定步骤，包括：

所述第一气压传感器将所述吸气口对应的气压转化为第二实时电压并发送至所述第二电压比较器，以及所述第二气压传感器将所述排气口的气压转化为第三实时电压并发送至所述第三电压比较器；

若所述第二实时电压大于所述第二电压比较器的另一个输入端接收的第二参考电压，所述第二电压比较器生成第二高电平信号并发送至所述磁悬浮轴承控制器；

若所述第三实时电压大于所述第三电压比较器的另一个输入端接收的第三参考电压，所述第三电压比较器生成第三高电平信号并发送至所述磁悬浮轴承控制器；

所述磁悬浮轴承控制器在第二预设时间内接收的所述第二高电平信号和所述第三高电平信号的数量大于第二阈值时，所述磁悬浮轴承控制器判定所述磁悬浮制冷压缩机满足所述第三喘振条件。

根据本申请公开的一种具体实施方式，所述磁悬浮制冷压缩机控制方法还包括：

若所述磁悬浮制冷压缩机对应的震动频率处于喘振状态且所述实时运动轨迹超出所述第二预设范围，所述磁悬浮轴承控制器还用于控制所述变频器逐步减速直至所述磁悬浮制冷压缩机停止工作，并向所述上位机发送停止工作信息；

若所述磁悬浮制冷压缩机对应的震动频率处于喘振状态且所述实时运动轨迹处于所述第二预设范围，所述磁悬浮轴承控制器还用于调整所述变频器的频率、所述扩压器的角度和所述导叶的开度，以使所述磁悬浮制冷压缩机对应的震动频率小于所述喘振状态的临界范围。

根据本申请公开的一种具体实施方式，所述磁悬浮制冷压缩机包括吸气口、排气口、第三气压传感器和第四气压传感器，所述第三气压传感器对应所述排气口设置，所述第四气压传感器对应所述吸气口设置，所述第三气压传感器和所述第四气压传感器分别与所述磁悬浮轴承控制器连接；

所述磁悬浮轴承控制器确定所述喘振状态的临界范围的步骤，包括：

在所述磁悬浮制冷压缩机的不同震动频率下，所述第三气压传感器采集所述磁悬浮制冷压缩机发生喘振时的排气口压力，所述第四气压传感器采集所述磁悬浮制冷压缩机发生喘振时的吸气口压力；

基于所述排气口压力与吸气口压力计算压比，其中，所述压比为所述磁悬浮制冷压缩机的排气口压力与吸气口压力的比值；

将所述压比不发生变化对应的频率裕度确定为喘振状态的临界范围。

相对于现有技术而言，本申请具有以下有益效果：

本申请提供一种磁悬浮制冷压缩机控制系统及方法，该磁悬浮制冷压缩机控制系统包括机组控制单元、上位机、机组设备、磁悬浮制冷压缩机和变频器，磁悬浮制冷压缩机包括磁悬浮轴承控制器、电源、扩压器、导叶和压缩单元。机组控制单元接收控制指令，采集机组设备的状态信息，根据控制指令和状态信息调节机组设备，将控制指令和状态信息发送至磁悬浮轴承控制器。磁悬浮轴承控制器根据控制指令和状态信息，按照预设调节幅度调节变频器的频率、扩压器的角度和导叶的开度，以调节压缩单元的制冷量并在磁悬浮制冷压缩机处于喘振状态的临界范围时，将目标制冷量更新为当前制冷量。本申请提供的磁悬浮制冷压缩机在运行过程中，能准确避开磁悬浮压缩机的喘振线，提高运行稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对本发明保护范围的限定。在各个附图中，类似的构成部分采用类似的编号。

图1为本申请实施例提供的一种磁悬浮制冷压缩机控制系统的组成示意图；

图2为本申请实施例提供的一种磁悬浮制冷压缩机控制方法的流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中附图，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。

通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的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。

在下文中，可在本发明的各种实施例中使用的术语“包括”、“具有”及其同源词仅意在表示特定特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合，并且不应被理解为首先排除一个或更多个其它特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的存在或增加一个或更多个特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的可能性。

此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

除非另有限定，否则在这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明的各种实施例所属领域普通技术人员通常理解的含义相同的含义。所述术语(诸如在一般使用的词典中限定的术语)将被解释为具有与在相关技术领域中的语境含义相同的含义并且将不被解释为具有理想化的含义或过于正式的含义，除非在本发明的各种实施例中被清楚地限定。

下面结合附图，对本申请的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互结合。

参见图1，图1为本申请实施例提供的一种磁悬浮制冷压缩机控制系统的组成示意图。

所述磁悬浮制冷压缩机控制系统10包括机组控制单元110、上位机120、机组设备130、磁悬浮制冷压缩机140和变频器150，所述磁悬浮制冷压缩机140包括磁悬浮轴承控制器141、电源142、扩压器143、导叶144和压缩单元145，其中，所述电源142分别与所述变频器150、所述磁悬浮轴承控制器141、所述扩压器143、所述导叶144和所述压缩单元145连接。

一个磁悬浮制冷压缩机控制系统10一般由一台磁悬浮制冷压缩机140及必要的辅助设备组成。可以将磁悬浮制冷压缩机140外部的辅助设备定义为机组设备130，如气液分离器、油分离器、过滤器、视液镜、阀、避震器等。变频器150与磁悬浮制冷压缩机140中的电源142连接，变频器150用于将固定频率的电源142变换为频率可变的电源142,电源142频率的高低决定了磁悬浮制冷压缩机140转速的快慢,从而控制磁悬浮制冷压缩机140的转速。

所述机组控制单元110分别与所述上位机120、所述机组设备130和所述磁悬浮轴承控制器141连接。所述机组控制单元110可以实时采集所述机组设备130的状态信息，例如机组设备130的温度、压力，阀门开度等数据。对磁悬浮制冷压缩机140的调节并不限于磁悬浮制冷压缩机140本身，也需要同时对机组设备130进行调节。所以，机组控制单元110若接收到用户通过所述上位机120发送的控制指令，机组控制单元110需要根据采集的状态信息调节所述机组设备130，例如温度、压力和出水量等，以及将所述控制指令和所述状态信息发送至所述磁悬浮轴承控制器141，其中，所述控制指令包括目标制冷量。

所述磁悬浮轴承控制器141与所述变频器150连接，所述磁悬浮轴承控制器141通过所述扩压器143和所述导叶144与所述压缩单元145连接。所述磁悬浮轴承控制器141根据接收的所述控制指令和所述状态信息计算关联参数的目标调节值，其中，所述关联参数包括变频器150的频率、扩压器143的角度和导叶144的开度。所述磁悬浮轴承控制器141按照预设调节幅度逐步将各所述关联参数调节至所述目标调节值，并实时判断所述磁悬浮制冷压缩机140对应的震动频率是否处于喘振状态的临界范围。若当前所述磁悬浮制冷压缩机140对应的震动频率处于喘振状态的临界范围，所述磁悬浮轴承控制器141将所述目标制冷量更新为当前制冷量。

因此，若用户通过上位机120用户给定的目标制冷量对应的转速和扩压器角度等将会触及压缩机喘振线时，磁悬浮轴承控制器141会将过高的目标制冷量更新为当前状态的磁悬浮制冷压缩机140能承受的最大制冷量，以此限定转速、导叶开度和扩压器143的角度来保护压缩机运行过程中不触及喘振线，以达到磁悬浮制冷压缩机140的稳定运行的目的。

其中，若所述磁悬浮制冷压缩机140同时满足第一喘振条件、第二喘振条件和第三喘振条件，所述磁悬浮制冷压缩机140处于所述喘振状态。下面，本申请实施例分别对三种不同的喘振条件进行解释说明。

1.对于第一喘振条件：所述磁悬浮制冷压缩机140还包括转子、位置传感器、第一电压比较器，所述第一电压比较器分别连接所述位置传感器和所述磁悬浮轴承控制器141。

所述位置传感器用于采集所述转子的实时位置，将所述实时位置转化为第一实时电压并发送至所述第一电压比较器的一个输入端。所述第一电压比较器的另一个输入端连接第一参考电压。

若所述第一实时电压大于所述第一参考电压，所述第一电压比较器用于生成第一高电平信号并发送至所述磁悬浮轴承控制器141，以使所述磁悬浮轴承控制器141在第一预设时间内接收的所述第一高电平信号的数量大于第一阈值时，所述磁悬浮轴承控制器141判定所述磁悬浮制冷压缩机140满足所述第一喘振条件。

具体地，在磁悬浮制冷压缩机140发生喘振的时候，会产生周期性的低频震动。磁悬浮轴承控制器141可以在控制压缩机悬浮过程中不断采集转子所在位置。例如，可以设置转子的位置对应的第一实时电压在±5V之间，转子悬浮中心位置为0V。在位置传感器的位置的输出端连接第一电压比较器，当转子对应的第一实时电压大于第一参考电压，如3V时，第一电压比较器输出一个高电平信号并输出至磁悬浮轴承控制器141。若磁悬浮轴承控制器141在第一预设时间内接收的第一高电平信号的数量大于第一阈值，则表明表示转子或磁悬浮制冷压缩机140发生震动超限。其中，第一高电平信号的数量表示震动的频率，当转子震动的频率过大时，表示磁悬浮制冷压缩机140可能发生了喘振。

具体实施时，所述第一参考电压以及所述第一阈值的具体数值可以根据用户的实际使用需求和具体应用场景自定义，这里不做具体限定。

2.对于第二喘振条件：所述磁悬浮制冷压缩机140包括陀螺仪传感器，所述陀螺仪传感器与所述磁悬浮轴承控制器141连接。

所述陀螺仪传感器用于采集所述磁悬浮制冷压缩机140的角度数据和加速度数据，并将所述角度数据和所述加速度数据发送至所述磁悬浮轴承控制器141。

所述磁悬浮轴承控制器141用于根据所述角度数据和加速度数据，计算所述磁悬浮制冷压缩机140对应的实时运动轨迹，若所述实时运动轨迹超出第一预设范围且不处于第二预设范围,所述磁悬浮轴承控制器141判定所述磁悬浮制冷压缩机140满足所述第二喘振条件。

其中，第二预设范围是指磁悬浮制冷压缩机140的磁悬浮轴承对应的最大运动轨迹范围。具体实施时，所述第一预设范围以及所述第二预设范围的具体取值可以根据用户的实际使用需求和具体应用场景自定义，这里不做具体限定。

3.对于第三喘振条件：所述磁悬浮制冷压缩机140还包括吸气口、排气口、第一气压传感器、第二气压传感器、第二电压比较器和第三电压比较器，所述第二电压比较器和所述第三电压比较器分别与所述磁悬浮轴承控制器141连接。所述第一气压传感器对应所述吸气口设置，所述第二气压传感器对应所述排气口设置。

所述第一气压传感器用于将所述吸气口对应的气压转化为第二实时电压并发送至所述第二电压比较器，所述第二气压传感器用于将所述排气口的气压转化为第三实时电压并发送至所述第三电压比较器，所述第二电压比较器的另一个输入端连接第二参考电压，所述第三电压比较器的另一个输入端连接第三参考电压。

若所述第二实时电压大于所述第二参考电压，所述第二电压比较器用于生成第二高电平信号并发送至所述磁悬浮轴承控制器141。

若所述第三实时电压大于所述第三参考电压，所述第三电压比较器用于生成第三高电平信号并发送至所述磁悬浮轴承控制器141。

所述磁悬浮轴承控制器141在第二预设时间内接收的所述第二高电平信号和所述第三高电平信号的数量大于第二阈值时，所述磁悬浮轴承控制器141判定所述磁悬浮制冷压缩机140满足所述第三喘振条件。

具体地，可以将磁悬浮制冷压缩机140的吸气口气压对应的第二实时电压，和排气口气压对应的第三实时电压分别接入不同的电压比较器进行比较。电压比较器的另一个输入端接收的比较电压是分别对应吸气口气压和排气口气压的限定值，即第二参考电压和第三参考电压。当吸气口气压或排气口其气压超过限定值时，对应的电压比较器会产生一个高电平信号，表示磁悬浮制冷压缩机140的吸气口气压或排气口气压超过了限定值。产生高电平信号的频率表示吸气口气压和排气口气压的变化频率。当磁悬浮轴承控制器141接收第二高电平信号和/或第三高电平信号的频率大于预设频率，即在第二预设时间内接收的所述第二高电平信号和所述第三高电平信号的数量大于第二阈值，表示磁悬浮制冷压缩机140可能发生了喘振，以此作为判断磁悬浮制冷压缩机140发生喘振的条件之三。

具体实施时，所述第二参考电压、所述第三参考电压以及所述第二阈值的具体数值可以根据用户的实际使用需求和具体应用场景自定义，这里不做具体限定。

磁悬浮轴承控制器141对这三个喘振条件进行逻辑与运算，当三个喘振条件均为真时，磁悬浮轴承控制器141判定磁悬浮制冷压缩机140处于喘振状态。需要说明的是，本申请实施例中所提及的“若所述磁悬浮制冷压缩机140同时满足第一喘振条件、第二喘振条件和第三喘振条件，所述磁悬浮制冷压缩机140处于所述喘振状态”可以根据用户的使用需求和实际使用场景做相应地调整。例如,第一喘振条件、第二喘振条件和第三喘振条件中的任一条件或任意两个条件满足均可以作为磁悬浮制冷压缩机140处于所述喘振状态的判断依据，这里不做进一步地限定。

在判定磁悬浮制冷压缩机140处于喘振状态后，本申请实施例还提供喘振后的调节方法：

若所述磁悬浮制冷压缩机140对应的震动频率处于喘振状态且所述实时运动轨迹超出所述第二预设范围，所述磁悬浮轴承控制器141还用于控制所述变频器150逐步减速直至所述磁悬浮制冷压缩机140停止工作，并向所述上位机120发送停止工作信息。

若所述磁悬浮制冷压缩机140对应的震动频率处于喘振状态且所述实时运动轨迹处于所述第二预设范围，所述磁悬浮轴承控制器141还用于调整所述变频器150的频率、所述扩压器143的角度和所述导叶144的开度，以使所述磁悬浮制冷压缩机140对应的震动频率小于所述喘振状态的临界范围。此时，磁悬浮轴承控制器141可以通过MODBUS通讯向上位机120发送反馈信息，所述反馈信息用于告知用户：磁悬浮制冷压缩机140发生喘振并进行了调节，用户可以在根据上位机120收到的反馈信息调节目标制冷量，以此使磁悬浮制冷压缩机140稳定运行的目的。

具体实施时，所述系统还包括模式设置单元，所述模式设置单元分别与所述上位机120和所述机组控制单元110连接。所述模式设置单元用于接收用户通过上位机120发送的模式设置指令，根据所述模式设置指令设置所述机组控制单元110的工作模式，其中，参加表1，所述工作模式包括数字量输入模式、MODBUS通讯模式、转速及IGV控制模式和输入负载百分比模式。

表1

电平信号组合	工作模式
		00	数字量输入控制
01	MODBUS通讯控制
		10	转速和IGV控制
11	输入负载百分比控制

具体地，模式设置单元可以通过接收上位机120的两个电平信号进行模式切换。如00对应“数字量输入控制”模式，01对应“MODBUS通讯控制”模式，10对应“转速和IGV控制”模式，11对应“输入负载百分比控制”模式。上述电平信号和工作模式的对应关系可以由用户自定义，这里不做具体限定。

前文所述的各实施例对应的即为输入负载百分比模式。用户只需要通过上位机120输出目标制冷量，即负载百分比信号。具体实施时，负载百分比信号可以是4-20ma的电流信号，对应到0-100%的负载或目标制冷量。此种模式下无需考虑喘振保护，磁悬浮轴承控制器141会自动计算出喘振线，并控制转速、导叶开度和扩压器角度避开喘振线。此种模式下，机组控制单元110可以实时采集机组的温度、压力等状态信息，并控制压缩机的转速、导叶开度和扩压器角度，以完成对整个磁悬浮制冷压缩机控制系统10的控制。用户在通过对磁悬浮制冷压缩机控制系统10进行控制前，可以根据实际使用需求选择或调整为相应的工作模式。

数字量输入模式也可以称为手动模式，在没有用户输入控制指令的情况下也能够对磁悬浮制冷压缩机140进行控制。例如，可以手动控制磁悬浮制冷压缩机140的悬浮/下落控制、启动/停止控制、磁轴承传感器校准、加载增（即增加带载能力）、加载减（即减小带载能力）等。也可以把这个模式较为UP-DOWN模式，UP-DOWN模式下磁悬浮制冷压缩机140的喘振线是通过磁悬浮轴承控制器141自动判断并控制转速、扩压器角度和导叶开度等来进行喘振线躲避。

MOSBUS通讯控制即上位机120通过MODBUS通讯与磁悬浮轴承控制器141进行通讯，此时机组控制模块只是相当于转接的作用。此种模式是数字量输入模式的升级版，数字量输入模式只能对磁悬浮制冷压缩机140进行最简单的几个手动控制操作，而MOSBUS通讯控制模式可以通过MOSBUS传输通讯指令进行控制。因此，这种模式的操作指令或操作指令中包含的操作信息更多元化。

转速及IGV控制模式下，用户需要通过上位机120输出转速、扩压器角度和导叶开度（Inlet Guide Vane，简称IGV）信号。这两个信号可以为4-20ma的电流信号，对应的百分比为0-100%。在这种模式下，若上位机120向机组控制单元110发送的压缩机转速及扩压器角度等信号触及磁悬浮制冷压缩机140的喘振线时，磁悬浮制冷压缩机140会通过限定转速、导叶开度和扩压器角度来保护磁悬浮制冷压缩机140运行过程中不触及喘振线，以达到磁悬浮制冷压缩机140稳定运行的目的。

本申请提供的磁悬浮制冷压缩机控制系统，可以通过模式设置单元切换或选择不同的工作模式，以适应不同机组设备和磁悬浮制冷压缩机的控制需求，使磁悬浮制冷压缩机控制系统的控制更加简单稳定，简化了由于不同控制方式造成的磁悬浮制冷压缩机的设备型号变多，降低了生产成本，提高了磁悬浮制冷压缩机针对不同机组设备的控制通用性。而且，磁悬浮轴承控制器可以自动判断磁悬浮制冷压缩机的喘振线并进行躲避和调整，提高磁悬浮制冷压缩机的可靠性和工作效率。

此外，本申请还提供一种磁悬浮制冷压缩机控制方法，所述磁悬浮制冷压缩机控制方法应用于上述磁悬浮制冷压缩机控制系统。参见图2，图2为本申请实施例提供的一种磁悬浮制冷压缩机控制方法的流程示意图。所述磁悬浮制冷压缩机控制方法包括：

步骤S201，机组控制单元采集机组设备的实时状态信息。

步骤S202，若接收到上位机发送的控制指令，所述磁悬浮轴承控制器根据所述控制指令和所述状态信息调节所述机组设备，以及将所述控制指令和所述状态信息发送至磁悬浮轴承控制器，其中，所述控制指令包括目标制冷量。

步骤S203，所述磁悬浮轴承控制器根据接收的所述控制指令和所述状态信息，按照预设调节幅度逐步调节所述变频器的频率、扩压器的角度和导叶的开度，以将压缩单元的实时制冷量调节至所述目标制冷量并在判定当前所述磁悬浮制冷压缩机处于喘振状态的临界范围时，将所述目标制冷量更新为当前制冷量，其中，若所述磁悬浮制冷压缩机同时满足第一喘振条件、第二喘振条件和第三喘振条件，所述磁悬浮制冷压缩机处于喘振状态。

具体实施时，所述磁悬浮制冷压缩机140还包括转子、位置传感器、第一电压比较器，所述第一电压比较器分别连接所述位置传感器和所述磁悬浮轴承控制器141；

所述第一喘振条件的确定步骤，包括：

所述位置传感器采集所述转子的实时位置，将所述实时位置转化为第一实时电压并发送至所述第一电压比较器的一个输入端；

若所述第一实时电压大于所述第一电压比较器的另一个输入端接收的第一参考电压，所述第一电压比较器生成第一高电平信号并发送至所述磁悬浮轴承控制器141；

所述磁悬浮轴承控制器141在第一预设时间内接收的所述第一高电平信号的数量大于第一阈值时，所述磁悬浮轴承控制器141判定所述磁悬浮制冷压缩机140满足所述第一喘振条件。

具体实施时，所述磁悬浮制冷压缩机140还包括陀螺仪传感器，所述陀螺仪传感器与所述磁悬浮轴承控制器141连接；

所述第二喘振条件的确定步骤，包括：

所述陀螺仪传感器采集所述磁悬浮制冷压缩机140的角度数据和加速度数据，并将所述角度数据和所述加速度数据发送至所述磁悬浮轴承控制器141；

所述磁悬浮轴承控制器141根据所述角度数据和加速度数据，计算所述磁悬浮制冷压缩机140对应的实时运动轨迹；

若所述实时运动轨迹超出第一预设范围且不处于第二预设范围,所述磁悬浮轴承控制器141判定所述磁悬浮制冷压缩机140满足所述第二喘振条件。

具体实施时，所述磁悬浮制冷压缩机140还包括吸气口、排气口、第一气压传感器、第二气压传感器、第二电压比较器和第三电压比较器，所述第一气压传感器对应所述吸气口设置，所述第二气压传感器对应所述排气口设置，所述第二电压比较器和所述第三电压比较器分别与所述磁悬浮轴承控制器141连接；

所述第三喘振条件的确定步骤，包括：

所述第一气压传感器将所述吸气口对应的气压转化为第二实时电压并发送至所述第二电压比较器，以及所述第二气压传感器将所述排气口的气压转化为第三实时电压并发送至所述第三电压比较器；

若所述第二实时电压大于所述第二电压比较器的另一个输入端接收的第二参考电压，所述第二电压比较器生成第二高电平信号并发送至所述磁悬浮轴承控制器141；

若所述第三实时电压大于所述第三电压比较器的另一个输入端接收的第三参考电压，所述第三电压比较器生成第三高电平信号并发送至所述磁悬浮轴承控制器141；

所述磁悬浮轴承控制器141在第二预设时间内接收的所述第二高电平信号和所述第三高电平信号的数量大于第二阈值时，所述磁悬浮轴承控制器141判定所述磁悬浮制冷压缩机140满足所述第三喘振条件。

具体实施时，所述磁悬浮制冷压缩机控制方法还包括：

若所述磁悬浮制冷压缩机140对应的震动频率处于喘振状态且所述实时运动轨迹超出所述第二预设范围，所述磁悬浮轴承控制器141还用于控制所述变频器150逐步减速直至所述磁悬浮制冷压缩机140停止工作，并向所述上位机120发送停止工作信息；

若所述磁悬浮制冷压缩机140对应的震动频率处于喘振状态且所述实时运动轨迹处于所述第二预设范围，所述磁悬浮轴承控制器还用于调整所述变频器150的频率、所述扩压器143的角度和所述导叶144的开度，以使所述磁悬浮制冷压缩机140对应的震动频率小于所述喘振状态的临界范围。

具体实施时，所述磁悬浮制冷压缩机140包括吸气口、排气口、第三气压传感器和第四气压传感器，所述第三气压传感器对应所述排气口设置，所述第四气压传感器对应所述吸气口设置，所述第三气压传感器和所述第四气压传感器分别与所述磁悬浮轴承控制器141连接；

所述磁悬浮轴承控制器141确定所述喘振状态的临界范围的步骤，包括：

在所述磁悬浮制冷压缩机140的不同震动频率下，所述第三气压传感器采集所述磁悬浮制冷压缩机140发生喘振时的排气口压力，所述第四气压传感器采集所述磁悬浮制冷压缩机140发生喘振时的吸气口压力；

基于所述排气口压力与吸气口压力计算压比，其中，所述压比为所述磁悬浮制冷压缩机140的排气口压力与吸气口压力的比值；

将所述压比不发生变化对应的频率裕度确定为喘振状态的临界范围。

本申请提供的磁悬浮制冷压缩机控制方法，可以通过模式设置单元切换或选择不同的工作模式，以适应不同机组设备和磁悬浮制冷压缩机的控制需求，使磁悬浮制冷压缩机控制系统的控制更加简单稳定，简化了由于不同控制方式造成的磁悬浮制冷压缩机的设备型号变多，降低了生产成本，提高了磁悬浮制冷压缩机针对不同机组设备的控制通用性。而且，磁悬浮轴承控制器可以自动判断磁悬浮制冷压缩机的喘振线并进行躲避和调整，提高磁悬浮制冷压缩机的可靠性和工作效率。

本申请所提供的磁悬浮制冷压缩机控制方法的具体实施过程，可以参见上述实施例提供的磁悬浮制冷压缩机控制系统的具体实施过程，在此不再一一赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的电路和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的电路实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和电路示意图显示了根据本申请的多个实施例的电路和方法的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，结构图和/或流程图中的每个方框、以及结构图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

另外，在本申请各个实施例中的各功能模块或单元可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或更多个模块集成形成一个独立的部分。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请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申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种磁悬浮制冷压缩机控制系统，其特征在于，所述磁悬浮制冷压缩机控制系统包括机组控制单元、上位机、机组设备、磁悬浮制冷压缩机和变频器，所述磁悬浮制冷压缩机包括磁悬浮轴承控制器、电源、扩压器、导叶和压缩单元，其中，所述电源分别与所述变频器、所述磁悬浮轴承控制器、所述扩压器、所述导叶和所述压缩单元连接；

所述机组控制单元分别与所述上位机、所述机组设备和所述磁悬浮轴承控制器连接，所述机组控制单元用于接收用户通过所述上位机发送的控制指令，采集所述机组设备的状态信息，根据所述控制指令和所述状态信息调节所述机组设备，以及将所述控制指令和所述状态信息发送至所述磁悬浮轴承控制器，所述控制指令包括目标制冷量；

所述磁悬浮轴承控制器与所述变频器连接，所述磁悬浮轴承控制器通过所述扩压器和所述导叶与所述压缩单元连接，所述磁悬浮轴承控制器用于根据所述控制指令和所述状态信息，按照预设调节幅度逐步调节所述变频器的频率、所述扩压器的角度和所述导叶的开度，以调节所述压缩单元的制冷量并在判定当前所述磁悬浮制冷压缩机处于喘振状态的临界范围时，将所述目标制冷量更新为当前制冷量，其中，若所述磁悬浮制冷压缩机同时满足第一喘振条件、第二喘振条件和第三喘振条件，所述磁悬浮制冷压缩机处于所述喘振状态。

2.根据权利要求1所述的磁悬浮制冷压缩机控制系统，其特征在于，所述磁悬浮制冷压缩机还包括转子、位置传感器、第一电压比较器，所述第一电压比较器分别连接所述位置传感器和所述磁悬浮轴承控制器；

所述位置传感器用于采集所述转子的实时位置，将所述实时位置转化为第一实时电压并发送至所述第一电压比较器的一个输入端；

所述第一电压比较器的另一个输入端连接第一参考电压；

若所述第一实时电压大于所述第一参考电压，所述第一电压比较器用于生成第一高电平信号并发送至所述磁悬浮轴承控制器，以使所述磁悬浮轴承控制器在第一预设时间内接收的所述第一高电平信号的数量大于第一阈值时，所述磁悬浮轴承控制器判定所述磁悬浮制冷压缩机满足所述第一喘振条件。

3.根据权利要求1所述的磁悬浮制冷压缩机控制系统，其特征在于，所述磁悬浮制冷压缩机包括陀螺仪传感器，所述陀螺仪传感器与所述磁悬浮轴承控制器连接；

所述陀螺仪传感器用于采集所述磁悬浮制冷压缩机的角度数据和加速度数据，并将所述角度数据和所述加速度数据发送至所述磁悬浮轴承控制器；

所述磁悬浮轴承控制器用于根据所述角度数据和加速度数据，计算所述磁悬浮制冷压缩机对应的实时运动轨迹，若所述实时运动轨迹超出第一预设范围且不处于第二预设范围,所述磁悬浮轴承控制器判定所述磁悬浮制冷压缩机满足所述第二喘振条件；

若所述磁悬浮制冷压缩机对应的震动频率处于喘振状态且所述实时运动轨迹超出所述第二预设范围，所述磁悬浮轴承控制器还用于控制所述变频器逐步减速直至所述磁悬浮制冷压缩机停止工作，并向所述上位机发送停止工作信息；

若所述磁悬浮制冷压缩机对应的震动频率处于喘振状态且所述实时运动轨迹处于所述第二预设范围，所述磁悬浮轴承控制器还用于调整所述变频器的频率、所述扩压器的角度和所述导叶的开度，以使所述磁悬浮制冷压缩机对应的震动频率小于所述喘振状态的临界范围。

4.根据权利要求1所述的磁悬浮制冷压缩机控制系统，其特征在于，所述磁悬浮制冷压缩机还包括吸气口、排气口、第一气压传感器、第二气压传感器、第二电压比较器和第三电压比较器，所述第二电压比较器和所述第三电压比较器分别与所述磁悬浮轴承控制器连接；

所述第一气压传感器对应所述吸气口设置，所述第二气压传感器对应所述排气口设置，所述第一气压传感器用于将所述吸气口对应的气压转化为第二实时电压并发送至所述第二电压比较器，所述第二气压传感器用于将所述排气口的气压转化为第三实时电压并发送至所述第三电压比较器，所述第二电压比较器的另一个输入端连接第二参考电压，所述第三电压比较器的另一个输入端连接第三参考电压；

若所述第二实时电压大于所述第二参考电压，所述第二电压比较器用于生成第二高电平信号并发送至所述磁悬浮轴承控制器；

若所述第三实时电压大于所述第三参考电压，所述第三电压比较器用于生成第三高电平信号并发送至所述磁悬浮轴承控制器；

所述磁悬浮轴承控制器在第二预设时间内接收的所述第二高电平信号和所述第三高电平信号的数量大于第二阈值时，所述磁悬浮轴承控制器判定所述磁悬浮制冷压缩机满足所述第三喘振条件。

5.一种磁悬浮制冷压缩机控制方法，其特征在于，应用于权利要求1-4中任一项所述的磁悬浮制冷压缩机控制系统，所述磁悬浮制冷压缩机控制方法包括：

机组控制单元采集机组设备的实时状态信息；

若接收到上位机发送的控制指令，所述磁悬浮轴承控制器根据所述控制指令和所述状态信息调节所述机组设备，以及将所述控制指令和所述状态信息发送至磁悬浮轴承控制器，其中，所述控制指令包括目标制冷量；

所述磁悬浮轴承控制器根据接收的所述控制指令和所述状态信息，按照预设调节幅度逐步调节所述变频器的频率、扩压器的角度和导叶的开度，以将压缩单元的实时制冷量调节至所述目标制冷量并在判定当前所述磁悬浮制冷压缩机处于喘振状态的临界范围时，将所述目标制冷量更新为当前制冷量，其中，若所述磁悬浮制冷压缩机同时满足第一喘振条件、第二喘振条件和第三喘振条件，所述磁悬浮制冷压缩机处于喘振状态。

6.根据权利要求5所述的磁悬浮制冷压缩机控制方法，其特征在于，所述磁悬浮制冷压缩机还包括转子、位置传感器、第一电压比较器，所述第一电压比较器分别连接所述位置传感器和所述磁悬浮轴承控制器；

所述第一喘振条件的确定步骤，包括：

所述位置传感器采集所述转子的实时位置，将所述实时位置转化为第一实时电压并发送至所述第一电压比较器的一个输入端；

若所述第一实时电压大于所述第一电压比较器的另一个输入端接收的第一参考电压，所述第一电压比较器生成第一高电平信号并发送至所述磁悬浮轴承控制器；

所述磁悬浮轴承控制器在第一预设时间内接收的所述第一高电平信号的数量大于第一阈值时，所述磁悬浮轴承控制器判定所述磁悬浮制冷压缩机满足所述第一喘振条件。

7.根据权利要求5所述的磁悬浮制冷压缩机控制方法，其特征在于，所述磁悬浮制冷压缩机还包括陀螺仪传感器，所述陀螺仪传感器与所述磁悬浮轴承控制器连接；

所述第二喘振条件的确定步骤，包括：

所述陀螺仪传感器采集所述磁悬浮制冷压缩机的角度数据和加速度数据，并将所述角度数据和所述加速度数据发送至所述磁悬浮轴承控制器；

所述磁悬浮轴承控制器根据所述角度数据和加速度数据，计算所述磁悬浮制冷压缩机对应的实时运动轨迹；

若所述实时运动轨迹超出第一预设范围且不处于第二预设范围,所述磁悬浮轴承控制器判定所述磁悬浮制冷压缩机满足所述第二喘振条件。

8.根据权利要求5所述的磁悬浮制冷压缩机控制方法，其特征在于，所述磁悬浮制冷压缩机还包括吸气口、排气口、第一气压传感器、第二气压传感器、第二电压比较器和第三电压比较器，所述第一气压传感器对应所述吸气口设置，所述第二气压传感器对应所述排气口设置，所述第二电压比较器和所述第三电压比较器分别与所述磁悬浮轴承控制器连接；

所述第三喘振条件的确定步骤，包括：

所述第一气压传感器将所述吸气口对应的气压转化为第二实时电压并发送至所述第二电压比较器，以及所述第二气压传感器将所述排气口的气压转化为第三实时电压并发送至所述第三电压比较器；

若所述第二实时电压大于所述第二电压比较器的另一个输入端接收的第二参考电压，所述第二电压比较器生成第二高电平信号并发送至所述磁悬浮轴承控制器；

若所述第三实时电压大于所述第三电压比较器的另一个输入端接收的第三参考电压，所述第三电压比较器生成第三高电平信号并发送至所述磁悬浮轴承控制器；

所述磁悬浮轴承控制器在第二预设时间内接收的所述第二高电平信号和所述第三高电平信号的数量大于第二阈值时，所述磁悬浮轴承控制器判定所述磁悬浮制冷压缩机满足所述第三喘振条件。

9.根据权利要求7所述的磁悬浮制冷压缩机控制方法，其特征在于，所述磁悬浮制冷压缩机控制方法还包括：

若所述磁悬浮制冷压缩机对应的震动频率处于喘振状态且所述实时运动轨迹超出所述第二预设范围，所述磁悬浮轴承控制器还用于控制所述变频器逐步减速直至所述磁悬浮制冷压缩机停止工作，并向所述上位机发送停止工作信息；

若所述磁悬浮制冷压缩机对应的震动频率处于喘振状态且所述实时运动轨迹处于所述第二预设范围，所述磁悬浮轴承控制器还用于调整所述变频器的频率、所述扩压器的角度和所述导叶的开度，以使所述磁悬浮制冷压缩机对应的震动频率小于所述喘振状态的临界范围。

10.根据权利要求5所述的磁悬浮制冷压缩机控制方法，其特征在于，所述磁悬浮制冷压缩机包括吸气口、排气口、第三气压传感器和第四气压传感器，所述第三气压传感器对应所述排气口设置，所述第四气压传感器对应所述吸气口设置，所述第三气压传感器和所述第四气压传感器分别与所述磁悬浮轴承控制器连接；

所述磁悬浮轴承控制器确定所述喘振状态的临界范围的步骤，包括：

在所述磁悬浮制冷压缩机的不同震动频率下，所述第三气压传感器采集所述磁悬浮制冷压缩机发生喘振时的排气口压力，所述第四气压传感器采集所述磁悬浮制冷压缩机发生喘振时的吸气口压力；

基于所述排气口压力与吸气口压力计算压比，其中，所述压比为所述磁悬浮制冷压缩机的排气口压力与吸气口压力的比值；

将所述压比不发生变化对应的频率裕度确定为喘振状态的临界范围。

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