CN114499352B - 压缩机相电流峰值抑制方法、系统及相关设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了压缩机相电流峰值抑制方法、系统及相关设备。该方法包括实时监测压缩机的母线电流，并根据所述母线电流计算压缩机三相电流的峰值电流；基于所述峰值电流和预置相电流保护阈值，根据预设电压调整量函数对压缩机控制电压的调整量进行计算，得到调整电压；基于所述调整电压及预置电压标定系数，根据预置补偿函数对PWM三相比较值进行计算，得到PWM三相比较值的PWM调节值。该方法中实时检测压缩机相电流峰值电流，并在相电流峰值电流超过阈值时调整压缩机控制电压；同时，为了提升保护的快速性，根据PWM调节值修正PWM定时器三相的发波比较值，充分利用矢量控制中必须要计算的物理量，增加少许开销就可以完成相电流尖峰的抑制。

Description

压缩机相电流峰值抑制方法、系统及相关设备
技术领域
本发明涉及控制器技术领域，尤其涉及压缩机相电流峰值抑制方法、系统及相关设备。
背景技术
当代变频压缩机的无电解控制技术中，母线为小薄膜电容，其仅仅为传统电解电容的几十分之一，母线的脉动非常大。此时，控制环路中的参考给定均为脉动量，给电流环的设计和弱磁环的设计带来了很大的困难。当压缩机的负载较重时，相电流中存在较大的电流尖峰，持续的相电流尖峰一方面会导致压缩机变频板上电子元器件模块过热失效；另一方面可能会导致压缩机过热和失磁，严重影响了压缩机的可靠运行，为此压缩机相电流尖峰的抑制也是无电解控制中需要解决的问题之一。
现有技术中针对抑制压缩机相电流尖峰主要是借助逐波限流的方法，当该周期内相电流的尖峰超过阈值进行封波操作，可以实现压缩机相电流峰值的快速保护，直到相电流的尖峰回到阈值以内在解除封波操作。但是这种方法存在以下缺点：(1)、相电流超限即实施封波操作，引起开关频率过低，会带来压缩机运行的噪音；(2)、会导致压缩机运行速度的波动，降低压缩机运行的可靠性。
发明内容
本发明实施例提供了一种压缩机相电流峰值抑制方法、系统及相关设备，旨在解决现有技术中压缩机相电流尖峰抑制方法的抑制效果较差的问题。
第一方面，本发明实施例提供了一种压缩机相电流峰值抑制方法，其包括：
实时监测压缩机的母线电流，并根据所述母线电流计算压缩机三相电流的峰值电流；
基于所述峰值电流和预置相电流保护阈值，根据预设电压调整量函数对压缩机控制电压的调整量进行计算，得到调整电压；
基于所述调整电压及预置电压标定系数，根据预置补偿函数对PWM三相比较值进行计算，得到PWM三相比较值的PWM调节值。
第二方面，本发明实施例提供了一种压缩机相电流峰值抑制系统，其包括：
相电流峰值电流计算模块，用于实时监测压缩机的母线电流，并根据所述母线电流计算压缩机三相电流的峰值电流；
电流截止负反馈控制模块，用于基于所述峰值电流和预置相电流保护阈值，根据预设电压调整量函数对压缩机控制电压的调整量进行计算，得到调整电压；
PWM三相比较值补偿模块，用于基于所述调整电压及预置电压标定系数，根据预置补偿函数对PWM三相比较值进行计算，得到PWM三相比较值的PWM调节值。
第三方面，本发明实施例还提供了一种压缩机装置，包括控制回路和压缩机，所述控制回路中设置有如上述第二方面所述的压缩机相电流峰值抑制系统；
所述控制回路通过所述调整电压以及PWM调节值分别调整压缩机的控制电压和PWM三相比较值。
第四方面，本发明实施例还提供了一种计算机设备，其包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述第一方面所述的压缩机相电流峰值抑制方法。
第五方面，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其中所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序当被处理器执行时使所述处理器执行上述第一方面所述的压缩机相电流峰值抑制方法。
本发明实施例提供了一种压缩机相电流峰值抑制方法、系统及相关设备。该方法包括实时监测压缩机的母线电流，并根据所述母线电流计算压缩机三相电流的峰值电流；基于所述峰值电流和预置相电流保护阈值，根据预设电压调整量函数对压缩机控制电压的调整量进行计算，得到调整电压；基于所述调整电压及预置电压标定系数，根据预置补偿函数对PWM三相比较值进行计算，得到PWM三相比较值的PWM调节值。该方法中实时检测压缩机相电流峰值电流，并在相电流峰值电流超过阈值时调整压缩机控制电压，据此抑制压缩机相电流的尖峰。同时，为了提升保护的快速性，根据PWM调节值修正三相的发波比较值，充分利用矢量控制中必须要计算的物理量，增加少许开销就可以完成相电流尖峰的抑制。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例技术方案，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是本发明实施例压缩机相电流峰值抑制方法的流程示意图；
图2是本发明实施例压缩机相电流峰值抑制系统的示意性框图；
图3为未使用本发明压缩机相电流峰值抑制方法的压缩机相电流测试数据图；
图4为使用本发明压缩机相电流峰值抑制方法的压缩机相电流测试数据图。
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。
应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
还应当理解，在此本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
还应当进一步理解，在本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
参照图1，图1为本发明压缩机相电流峰值抑制方法一实施例的流程示意图。本实施例中，该方法包括步骤S110～S130：
步骤S110、实时监测压缩机的母线电流，并根据所述母线电流计算压缩机三相电流的峰值电流；
本实施例中，为了充分利用矢量控制中的物理量，减小估计参数带来的开销。在无电解控制系统中，在压缩机运行时实时检测压缩机的母线电流，根据母线电流计算压缩机三相电流的峰值电流，具体公式如下：
其中，Isp(n)表示压缩机三相电流的峰值电流，Is1(n)和Is2(n)表示压缩机三相电流其中两相的电流AD采集值，abs表示取绝对值运算，max表示取最大值运算。
需要知道的是，三相电流中已知其中两个，由于三相电流之和为零，因此可以计算三相电流的最后一个电流值，进而按以上公式计算得到压缩机三相电流的峰值电流。
步骤S120、基于所述峰值电流和预置相电流保护阈值，根据预设电压调整量函数对压缩机控制电压的调整量进行计算，得到调整电压；
本实施例中，监测压缩机三相电流的峰值电流超过预置相电流保护阈值时，基于峰值电流和相电流保护阈值，按如下公式计算压缩机控制电压的调整电压，通过线性控制器调整控制电压。其中，线性控制器用于根据给定值与实际输出值构成控制偏差，将偏差的比例和积分通过线性组合构成控制量，对被控对象进行控制，本实施例中线性控制器使用PI控制器：
其中，Ith表示相电流保护阈值，ΔU(n)表示调整电压，Kp和Ki分别表示PI控制器的比例参数和积分参数；
其中，PI控制器的比例参数和积分参数按如下计算公式确定：
其中，Ls表示压缩机的定子电感，Rs表示压缩机的定子电阻，Ts表示控制周期，Ub表示电压定标系数，Ib表示电流定标系数。
步骤S130、基于所述调整电压及预置电压标定系数，根据预置补偿函数对PWM三相比较值进行计算，得到PWM三相比较值的PWM调节值。
本实施例中，为了进一步提升保护的快速性，还要调整PWM定时器的PWM三相比较值，基于调整电压按以下补偿函数对PWM三相比较值进行计算，得到所需调整的PWM调节值：
其中，Cmin(n)、Cmid(n)和Cmax(n)分别表示原始输出的PWM三相比较值的最小值、平均值和最大值，C′min(n)、C′mid(n)和C′max(n)分别表示PWM调节值的最小值、平均值和最大值。
参照图3和图4所示，图3为未使用本发明压缩机相电流峰值抑制方法的压缩机相电流测试数据图，图4为使用本发明压缩机相电流峰值抑制方法的压缩机相电流测试数据图，经过对比，使用本发明压缩机相电流峰值抑制方法后的压缩机相电流正峰值由2.58A降低到1.84A，改善明显。其中，图中的Max表示相电流最大值，Min表示相电流最小值，Rms表示相电流均方根。
该方法实时检测压缩机相电流峰值电流，并在相电流峰值电流超过阈值时调整压缩机控制电压，据此抑制压缩机相电流的尖峰。同时，为了提升保护的快速性，根据PWM调节值修正PWM定时器三相的发波比较值，充分利用矢量控制中必须要计算的物理量，增加少许开销就可以完成相电流尖峰的抑制。
本发明实施例还提供一种压缩机相电流峰值抑制系统，该压缩机相电流峰值抑制系统用于执行前述压缩机相电流峰值抑制方法的任一实施例。具体地，请参阅图2，图2是本发明实施例提供的系统的示意性框图。该压缩机相电流峰值抑制装置100可以配置于服务器中。
如图2所示，压缩机相电流峰值抑制系统100包括相电流峰值电流计算模块110、电流截止负反馈控制模块120、PWM三相比较值补偿模块130。
相电流峰值电流计算模块110，用于实时监测压缩机的母线电流，并根据所述母线电流计算压缩机三相电流的峰值电流；
电流截止负反馈控制模块120，用于基于所述峰值电流和预置相电流保护阈值，根据预设电压调整量函数对压缩机控制电压的调整量进行计算，得到调整电压；
PWM三相比较值补偿模块130，用于基于所述调整电压及预置电压标定系数，根据预置补偿函数对PWM三相比较值进行计算，得到PWM三相比较值的PWM调节值。
本发明实施例还提供一种压缩机装置，包括控制回路和压缩机，所述控制回路中设置有如上所述的压缩机相电流峰值抑制系统；
所述控制回路通过所述调整电压以及PWM调节值分别调整压缩机的控制电压和PWM三相比较值。
本实施例中，压缩机装置由控制回路和压缩机组成，控制回路可以是单片机等微型计算机，控制回路内设有压缩机相电流峰值抑制系统，通过压缩机相电流峰值抑制系统计算出调整电压和PWM调节值，最后控制回路根据调整电压和PWM调节值对应调整压缩机的控制电压和PWM三相比较值，从而实现压缩机相电流尖峰的抑制。
本发明实施例还提供一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其中，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上所述的压缩机相电流峰值抑制方法。
在本发明的另一实施例中提供计算机可读存储介质。该计算机可读存储介质可以为非易失性的计算机可读存储介质。该计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序当被处理器执行时使所述处理器执行如上所述的压缩机相电流峰值抑制法。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，上述描述的设备、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的设备、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，也可以将具有相同功能的单元集合成一个单元，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口、装置或单元的间接耦合或通信连接，也可以是电的，机械的或其它的形式连接。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本发明实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以是两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分，或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
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，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改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 (5)

1.一种压缩机相电流峰值抑制方法，其特征在于，包括：
实时监测压缩机的母线电流，并根据所述母线电流计算压缩机三相电流的峰值电流；
基于所述峰值电流和预置相电流保护阈值，根据预设电压调整量函数对压缩机控制电压的调整量进行计算，得到调整电压；
基于所述调整电压及预置电压标定系数，根据预置补偿函数对PWM三相比较值进行计算，得到PWM三相比较值的PWM调节值；
按如下公式计算压缩机三相电流的峰值电流：
其中，Isp(n)表示压缩机三相电流的峰值电流，Is1(n)和Is2(n)表示压缩机三相电流其中两相的电流AD采集值，abs表示取绝对值运算，max表示取最大值运算；
所述电压调整量函数如下：
其中，Ith表示所述相电流保护阈值，ΔU(n)表示所述调整电压，Kp和Ki分别表示线性控制器的比例参数和积分参数；
所述Kp和Ki按以下公式计算：
其中，Ls表示压缩机的定子电感，Rs表示压缩机的定子电阻，Ts表示控制周期，Ub表示电压定标系数，Ib表示电流定标系数；
所述补偿函数如下：
其中，Cmin(n)、Cmid(n)和Cmax(n)分别表示原始输出的PWM三相比较值的最小值、平均值和最大值，C′min(n)、C′mid(n)和C′max(n)分别表示PWM调节值的最小值、平均值和最大值。
2.一种压缩机相电流峰值抑制系统，其特征在于，包括：
相电流峰值电流计算模块，用于实时监测压缩机的母线电流，并根据所述母线电流计算压缩机三相电流的峰值电流；
电流截止负反馈控制模块，用于基于所述峰值电流和预置相电流保护阈值，根据预设电压调整量函数对压缩机控制电压的调整量进行计算，得到调整电压；
PWM三相比较值补偿模块，用于基于所述调整电压及预置电压标定系数，根据预置补偿函数对PWM三相比较值进行计算，得到PWM三相比较值的PWM调节值；
所述相电流峰值电流计算模块按如下公式计算压缩机三相电流的峰值电流：
其中，Isp(n)表示压缩机三相电流的峰值电流，Is1(n)和Is2(n)表示压缩机三相电流其中两相的电流AD采集值，abs表示取绝对值运算，max表示取最大值运算；
所述电流截止负反馈控制模块按以下公式计算调整电压：
其中，Ith表示所述相电流保护阈值，ΔU(n)表示所述调整电压，Kp和Ki分别表示线性控制器的比例参数和积分参数；
所述电流截止负反馈控制模块按以下公式计算Kp和Ki：
其中，Ls表示压缩机的定子电感，Rs表示压缩机的定子电阻，Ts表示控制周期，Ub表示电压定标系数，Ib表示电流定标系数；
所述PWM三相比较值补偿模块按如下公式计算PWM调节值：
其中，Cmin(n)、Cmid(n)和Cmax(n)分别表示原始输出的PWM三相比较值的最小值、平均值和最大值，C′min(n)、C′mid(n)和C′max(n)分别表示PWM调节值的最小值、平均值和最大值，ΔU(n)表示所述调整电压，Ub表示电压定标系数。
3.一种压缩机装置，其特征在于，包括控制回路和压缩机，所述控制回路中设置有如权利要求2所述的压缩机相电流峰值抑制系统；
所述控制回路通过所述调整电压以及PWM调节值分别调整压缩机的控制电压和PWM三相比较值。
4.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1所述的压缩机相电流峰值抑制方法。
5.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序当被处理器执行时使所述处理器执行如权利要求1所述的压缩机相电流峰值抑制方法。
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