CN116085295A - 压缩机启动状态检测方法、装置及离心压缩机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及压缩机控制领域，具体公开了一种压缩机启动状态检测方法、装置及离心压缩机，方法包括：在压缩机启动前，按照预设开关周期控制第一桥臂的开关管导通或关断，并获取第一桥臂对应的压缩机的相电流；其中，第一桥臂为逆变器的任一相桥臂；在相电流变化情况满足第一预设变化情况的情况下，确定压缩机初始转速、初始转向和初始转子位置中的一种或多种；其中，当开关管为下桥开关管时，第一预设变化情况为相电流由小于预设电流阈值变为大于预设电流阈值；当开关管为上桥开关管时，第一预设变化情况为相电流由大于预设电流阈值变为小于预设电流阈值。由此，既能准确检测压缩机的启动状态参数，又不影响压缩机运行，从而提高压缩机的可靠性。

Description

压缩机启动状态检测方法、装置及离心压缩机
技术领域
本发明涉及压缩机控制领域，尤其涉及一种压缩机启动状态检测方法、装置及离心压缩机。
背景技术
在压缩机控制领域中，控制系统控制压缩机启动前，需要首先确定压缩机启动时的初始转速、转速方向等初始信息，以便对压缩机进行合理控制，上述信息可通过速度/位置传感器获得，但由于传感器较为昂贵，因此，在实际设计中，通常会采用其他方式以获得压缩机的初始信息，例如，相关技术中采用零电流方法来计算永磁同步压缩机启动前的初始信息，即通过将同步旋转坐标下的dq轴给定电流设为零，再通过采样电压信息推测压缩机的启动状态，从而能够节省控制系统成本。
上述相关技术的弊端在于，当压缩机初始转速较高时，零电流方法会使压缩机的母线电压产生较大泵升，给控制系统带来严重的安全隐患；另外，零电压方法估算的启动状态也有一定的不准确概率，使所加电压矢量和实际反电动势的叠加方式错误，导致压缩机启动失败，使压缩机可靠性较低。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的第一个目的在于提出一种压缩机启动状态检测方法，通过在压缩机启动前，按照预设周期控制第一桥臂的开关管导通或关断，获取对应压缩机的相电流，并在所述相电流的变化情况满足第一预设变化情况时，确定压缩机的初始速度、初始转向和初始转子位置中的一种或多种，从而既能准确检测出压缩机的初始速度等启动状态参数，又不影响压缩机的正常运行，避免因启动状态检测流程引起压缩机母线电压泵升等问题，从而提高了压缩机的可靠性。
本发明的第二个目的在于提出一种压缩机启动状态检测装置。
本发明的第三个目的在于提出一种离心压缩机。
为达到上述目的，本发明第一方面实施例提出了一种压缩机启动状态检测方法，方法包括：在压缩机启动前，按照预设开关周期控制第一桥臂的开关管导通或关断，并获取第一桥臂对应的压缩机的相电流；其中，第一桥臂为逆变器的任一相桥臂；在相电流的变化情况满足第一预设变化情况的情况下，确定压缩机的初始转速、初始转向和初始转子位置中的一种或多种；其中，当开关管为下桥开关管时，第一预设变化情况为相电流由小于预设电流阈值变为大于预设电流阈值；当开关管为上桥开关管时，第一预设变化情况为相电流由大于预设电流阈值变为小于预设电流阈值。
根据本发明实施例的压缩机启动状态检测方法，通过在压缩机启动前，按照预设周期控制第一桥臂的开关管导通或关断，获取对应压缩机的相电流，并在所述相电流的变化情况满足第一预设变化情况时，来确定压缩机的初始速度、初始转向和初始转子位置中的一种或多种，从而既能准确检测出压缩机的初始速度等启动状态参数，又不影响压缩机的正常运行，避免因启动状态检测流程引起压缩机母线电压泵升等问题，从而提高了压缩机的可靠性。
可选的，确定压缩机的初始转速，包括：获取相邻两次相电流的变化情况满足第一预设变化情况之间的时间间隔；根据时间间隔确定压缩机的初始转速。
可选的，根据时间间隔确定压缩机的初始转速，包括：获取压缩机旋转一周的位移量与时间间隔的比值，得到初始转速。
可选的，确定压缩机的初始转速，包括：当相电流的变化情况满足第一预设变化情况时，记录第一时间，并按照预设开关周期控制第二桥臂的开关管导通或关断，以及控制第一桥臂关断；其中，第二桥臂为根据压缩机的初始转向确定的逆变器中的一相桥臂；当相电流的变化情况再次满足第一预设变化情况时，记录第二时间；根据第一时间和第二时间确定压缩机的初始转速。
可选的，根据第一时间和第二时间确定压缩机的初始转速，包括：获取第二时间与第一时间之间的时间差值；获取时间差值与第一系数的乘积得到第三时间；其中，第一系数为压缩机的相数；获取压缩机旋转一周的位移量与第三时间的比值，得到初始转速。
可选的，当逆变器包括U相桥臂、V相桥臂和W相桥臂、压缩机正转时对应的相序为UVW、且压缩机反转时对应的相序为UWV时，若第一桥臂为U相桥臂，则在压缩机的初始转向为正转时，第二桥臂为V相桥臂，以及在压缩机的初始转向为反转时，第二桥臂为W相桥臂。
可选的，确定压缩机的初始转子位置，包括：当相电流的变化情况满足第一预设变化情况时，根据第一桥臂和压缩机的初始转向确定压缩机的初始转子位置。
可选的，当逆变器包括U相桥臂、V相桥臂和W相桥臂、压缩机正转时对应的相序为UVW、且压缩机反转时对应的相序为UWV时，若第一桥臂为U相桥臂，则根据第一桥臂和压缩机的初始转向确定压缩机的初始转子位置，包括：当压缩机的初始转向为正转时，初始转子位置为150°；当压缩机的初始转向为反转时，初始转子位置为210°。
可选的，确定压缩机的初始转向，包括：当相电流的变化情况满足第一预设变化情况时，按照预设开关周期控制第三桥臂的开关管导通或关断，以及控制第一桥臂关断；其中，第三桥臂为逆变器中除第一桥臂之外的任一相桥臂；根据第三桥臂和相电流的变化情况，确定压缩机的初始转向。
可选的，当逆变器包括U相桥臂、V相桥臂和W相桥臂、压缩机正转时对应的相序为UVW、且压缩机反转时对应的相序为UWV时，若第一桥臂为U相桥臂，则根据第三桥臂和相电流的变化情况，确定压缩机的初始转向，包括：当第三桥臂为V相桥臂时，若相电流的变化情况满足第二预设变化情况，则确定压缩机正转，否则确定压缩机反转；其中，第二预设变化情况与第一预设变化情况相反；当第三桥臂为W相桥臂时，若相电流的变化情况满足第二预设变化情况，则确定压缩机反转，否则确定压缩机正转。
可选的，开关管为上桥开关管或下桥开关管，其中，当开关管为下桥开关管时，第二预设变化情况为相电流由大于预设电流阈值变为小于预设电流阈值；当开关管为上桥开关管时，第二预设变化情况为相电流由小于预设电流阈值变为大于预设电流阈值。
可选的，获取第一桥臂对应的压缩机的相电流，包括：获取逆变器的母线电流，得到第一桥臂对应的压缩机的相电流；或者，获取第一桥臂的下桥电流，得到第一桥臂对应的压缩机的相电流；或者，获取第一桥臂对应的压缩机的绕组电流，得到第一桥臂对应的压缩机的相电流。
为达到上述目的，本发明第二方面实施例提出一种压缩机启动状态检测装置，装置包括：控制模块，用于在压缩机启动前，按照预设开关周期控制第一桥臂的开关管导通或关断；其中，第一桥臂为逆变器的任一相桥臂；获取模块，用于获取第一桥臂对应的压缩机的相电流；控制模块，还用于在相电流的变化情况满足第一预设变化情况的情况下，确定压缩机的初始转速、初始转向和初始转子位置中的一种或多种；其中，当开关管为下桥开关管时，第一预设变化情况为相电流由小于预设电流阈值变为大于预设电流阈值；当开关管为上桥开关管时，第一预设变化情况为相电流由大于预设电流阈值变为小于预设电流阈值。
根据本发明实施例的压缩机启动状态检测装置，通过控制模块在压缩机启动前，按照预设周期控制第一桥臂的开关管导通或关断，再通过获取模块获取对应压缩机的相电流，随后通过控制模块根据相电流的变化情况，来确定压缩机的初始速度、初始转向和初始转子位置中的一种或多种，从而既能准确检测出压缩机的初始速度等启动状态参数，又不影响压缩机的正常运行，避免因启动状态检测流程引起压缩机母线电压泵升等问题，提高了压缩机的可靠性。
为达到上述目的，本发明第三方面实施例提出了一种离心压缩机，包括前述的压缩机启动状态检测装置。
根据本发明实施例的离心压缩机，通过前述的压缩机启动状态检测装置，既能准确检测出离心压缩机的初始速度等启动状态参数，又不影响离心压缩机的正常运行，避免因启动状态检测流程引起离心压缩机母线电压泵升等问题，提高了离心压缩机的可靠性。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
图1为根据本发明一个实施例的逆变器的电路图；
图2为根据本发明一个实施例的压缩机启动状态检测方法的流程图；
图3为根据本发明一个实施例的压缩机正转时的三相反电动势的变化示意图；
图4为根据本发明一个实施例的压缩机反转时三相反电动势的变化示意图；
图5a-图5f为根据本发明一些实施例的压缩机构成的续流电路的流向示意图；
图6为根据本发明一个实施例的压缩机的初始转速的确定方法的流程图；
图7为根据本发明一个实施例的压缩机启动状态检测装置的结构示意图；
图8为根据本发明一个实施例的离心压缩机的结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
下面参考附图描述本发明实施例提出的压缩机启动状态检测方法、装置、压缩机及离心压缩机。
需要说明的是，本发明实施例的压缩机启动状态检测方法可以应用在图1所示的逆变器中，参考图1所示，逆变器100分别与输入电源Vdc和压缩机200相连，逆变器100包括，母线采样电阻R、第一开关管Q1至第六开关管Q6。
其中，输入电源Vdc的正极分别与第一开关管Q1、第三开关管Q3和第五开关管Q5的第一端相连，输入电源Vdc的负极与母线采样电阻R的一端相连，母线采样电阻R的另一端分别与第二开关管Q2、第四开关管Q4和第六开关管Q6的第二端相连；第一开关管Q1的第二端分别与第二开关管Q2的第一端和压缩机200的U相相连，第三开关管Q3的第二端分别与第四开关管Q4的第一端和压缩机200的W相相连，第五开关管Q5的第二端分别与第六开关管Q6的第一端和压缩机的V相相连。
具体来说，参考图1所示，第一开关管Q1至第六开关管Q6均具有寄生二极管分别为第一二极管至第六二极管（D1～D6），这些二极管均具有单向导通特性，其中，第一开关管Q1和第二开关管Q2即为压缩机的U相桥臂，第三开关管Q3和第四开关管Q4即为压缩机的V相桥臂，第五开关管Q5和第六开关管Q6即为压缩机的W相桥臂，通过控制第一开关管Q1至第六开关管Q6的导通和关断，即可将输入电源Vdc逆变为交流电，以驱动压缩机200运行。另外，继续参考图1所示，压缩机200启动前，可将压缩机200每一相的电阻和电感以等效阻抗表示，压缩机200的UVW三相的阻抗分别为Zu，Zv，Zw，以流入压缩机电流方向为正，以流出压缩机电流方向为负，当压缩机200启动前，压缩机200的UWV三相会因初始速度产生反电动势，可将反电动势分别记为eu、ew、ev，压缩机200启动前，压缩机存在一定初始转速时，压缩机的U，V，W三相的反电动势的幅值相同，相位不同，互差120°；压缩机启动前，当压缩机静止时，压缩机的U，V，W三相感应出的反电动势为0。
图2为根据本发明一个实施例的压缩机启动状态检测方法的流程图，参考图2所示，该方法包括：
S11，在压缩机启动前，按照预设开关周期控制第一桥臂的开关管导通或关断，并获取第一桥臂对应的压缩机的相电流，其中，第一桥臂为逆变器的任一相桥臂。
具体来说，参考图1所示，第一桥臂可为压缩机的UVW三相桥臂的任一相桥臂，输入电源通常为容性负载，在压缩机启动前，输入电源可视为母线电容，可通过按照预设周期控制第一桥臂中的某个开关管导通或关断，使逆变器与压缩机构成续流回路，此时，如果压缩机存在初速度，压缩机三相中的反电动势会产生对应的相电流，可通过母线采样电阻获取此时的相电流，以此作为检测压缩机启动状态的依据。
在一些实施例中，S11中获取第一桥臂对应的压缩机的相电流，包括：获取逆变器的母线电流，得到第一桥臂对应的压缩机的相电流；或者，获取第一桥臂的下桥电流，得到第一桥臂对应的压缩机的相电流；或者，获取第一桥臂对应的压缩机的绕组电流，得到第一桥臂对应的压缩机的相电流。
具体来说，可通过多种采样方式获取第一桥臂对应的压缩机的相电流，例如，可通过图1所示的方式，在逆变器中设置母线采样电阻，并通过采集逆变器的母线电流的方式确定第一桥臂对应的压缩机的相电流；或者，可在三相桥臂的下桥串联电阻，以获取第一桥臂的下桥电流，确定第一桥臂对应的压缩机的相电流；或者，可通过霍尔感应的方式获得第一桥臂对应的压缩机的绕组电流，从而得到第一桥臂对应的压缩机的相电流。上述方式的相电流获取方式均适用于本发明实施例的压缩机启动状态检测方法，具体的相电流采样原理在此不作展开描述。
S12，在相电流的变化情况满足第一预设变化情况的情况下，确定压缩机的初始转速、初始转向和初始转子位置中的一种或多种，其中，当开关管为下桥开关管时，第一预设变化情况为相电流由小于预设电流阈值变为大于预设电流阈值；当开关管为上桥开关管时，第一预设变化情况为相电流由大于预设电流阈值变为小于预设电流阈值。
具体来说，压缩机开启前，当压缩机存在初始速度时，由于压缩机转动的方向、转子位置、初始速度的不同，压缩机的三相中会产生幅值相同，相位不同的反电动势，对应的，S11中将第一桥臂的开关管导通或关断时构成续流电路时，由于压缩机的三相的反电动势的瞬时值不同，第一桥臂的相电流也会产生相应的周期性变化，因此，可根据相电流的变化情况判断压缩机的启动状态，例如，可在相电流满足第一预设变化情况时，根据此时的相电流采样周期等参数确定压缩机的初始转速、初始转向和初始转子位置中的一种或多种，以完成对压缩机的启动状态检测。
其中，第一预设变化情况是指第一桥臂对应相的反电动势的瞬时值由压缩机的三相反电动势中的最小值变为三相反电动势中的中间值的情况，此时逆变器中构成的续流电路产生变化，对应的第一桥臂的相电流也会变化，因此，第一预设变化情况会表现为第一桥臂的相电流变化，需要说明的是，根据S11中控制导通或关断的开关管的不同，相电流变化情况也不同，当开关管为上桥开关管时，第一预设变化情况会表现为第一桥臂构成的续流电路消失，即第一桥臂的相电流由大于预设电流阈值变为小于预设电流阈值；当开关管为下桥开关管时，第一预设变化情况会表现为第一桥臂由未构成续流回路变为构成续流电路，即表现为第一桥臂的相电流由小于预设电流阈值变为大于预设电流阈值。
在一些实施例中，S12中确定压缩机的初始转速，包括：获取相邻两次相电流的变化情况满足第一预设变化情况之间的时间间隔；根据时间间隔确定压缩机的初始转速。
进一步的，根据时间间隔确定压缩机的初始转速，包括：获取压缩机旋转一周的位移量与时间间隔的比值，得到初始转速。
具体来说，参考图1所示，假设压缩机启动前，压缩机存在初始速度且压缩机正转，如果将U相桥臂作为第一桥臂，则压缩机的三相反电动势的变化情况如图3所示，参考图3所示，可在压缩机运行的一个电周期内，按照U相反电动势的大小变化将一个电周期分为三个阶段，分别定义为第一阶段至第三阶段，定义如下：在第一阶段，压缩机的转子处于【30°～150°】区间；在第二阶段，压缩机的转子处于【150°～210°】及【330°～30°】区间；在第三阶段，压缩机的转子处于【210°～330°】区间。相应的，当压缩机反转时，同样可根据U相的反电动势大小将一个电周期分为三个阶段，参考图4所示，在第一阶段，压缩机的转子处于【300°～210°】；在第二阶段，压缩机的转子处于【210°～150°】和【30°～330°】区间；在第三阶段，压缩机的转子处于【150°～30°】区间。
参考图3及图4所示，在第一阶段，U相反电动势为最小值；在第二阶段，U相反电动势在三相反电动势中为中间值；在第三阶段，U相反电动势为最大值，三个阶段中每个阶段均为120°。此时，如果控制压缩机的第二开关管按照预设周期（预设周期设置为远小于压缩机的电周期）导通和关断，则可得到下述分析：
在压缩机处于第一阶段，此时压缩机的三相反电动势的大小为：ev>ew>eu ，当第二开关管导通时，由于U相反电动势最小，寄生的二极管D4和二极管D6反向截止，因此压缩机的U相的相电流为零，当第二开关管关断时，电路中无法构成续流回路，压缩机的U相的相电流同样为零。
压缩机的第二阶段中，在压缩机处于正转时的【150°～210°】区间，或者反转时的【30°～330°】区间，此时压缩机的三相反电动势的大小为：ew>eu>ev ，因此，当第二开关管导通时，由于第四二极管的导通特性，逆变器中会构成图5a所示的续流电路，此时压缩机中会产生相电流，u相的相电流为负值（以流入压缩机方向为正），且u相的相电流等于负的v相的相电流，逆变器的母线电流为零；当第二开关管关断时，由于第一二极管和第四二极管的正向导通特性，逆变器中会构成图5b所示的续流电路，此时，逆变器的母线电流即为压缩机的相电流，且逆变器的母线电流等于负的U相的相电流。
压缩机的第二阶段中，在压缩机处于正转时的【330°～30°】区间，或者反转时的【210°～150°】区间时，压缩机的三相反电动势的大小为：ev>eu>ew ，因此，当第二开关管导通时，由于第六二极管的导通特性，逆变器中会构成图5c所示的续流电路，此时压缩机中会产生相电流，u相的相电流为负值，且u相的相电流等于负的w相的相电流，逆变器的母线电流为零；当第二开关管关断时，由于第一二极管和第六二极管的导通特性，逆变器中会构成图5d所示的续流电路，此时，逆变器的母线电流即为压缩机的相电流。
在压缩机处于第三阶段时，压缩机的U相反电动势最大，因此，当第二开关管导通时，由于第四二极管和第六二极管的导通特性，逆变器中会构成图5e所示的续流电路，此时压缩机中的三相均会产生相电流，且u相的相电流等于负的w相的相电流和负的v相的相电流之和，逆变器的母线电流为零；当第二开关管关断时，由于第一二极管、第四二极管和第六二极管的导通特性，逆变器中会构成图5f所示的续流电路，此时，逆变器的母线电流即为压缩机的相电流。
由此，通过在母线电路上设置母线采样电阻，并按照预设周期控制第二开关管导通和关断，在第二开关管关断期间获取母线电流，即可获取不同区间内第一桥臂对应的压缩机的相电流变化情况，由上述分析可知，压缩机的U相反电动势最小时，第二开关管开通或关断均不会产生相电流，当U相反电动势增加时，U相才会产生相电流，因此，可设置预设电流阈值，在相邻的第二开关管的通断周期中，当前一个周期获取的U相的相电流低于预设电流阈值，当前周期获取的U相的相电流大于预设电流阈值时，即可确定U相中产生了相电流，使U相的相电流由零上升到大于预设电流阈值，此时可确定当前时刻的相电流变化情况符合第一预设变化情况。
随后，由于在压缩机的每个电周期内，U相桥臂的相电流从零上升到大于预设电流阈值仅出现一次，因此可获取相邻两次的相电流变化情况符合第一预设变化情况的时刻，并计算两者之间的时间间隔，该时间间隔即表示压缩机旋转一周所需的时间，由于压缩机旋转一周的位移量为固定值，因此，通过计算压缩机旋转一周的位移量与时间间隔的比值，即可得到压缩机的初始转速。
需要说明的是，上述实施例中是通过获取母线电流的方式获取第一桥臂的相电流，因此需要第二开关管关断期间采集U相桥臂的相电流，当通过在三相桥臂的下桥串联电阻获取第一桥臂的下桥电流确定U相桥臂的相电流，或者通过霍尔感应直接获取压缩机的绕组电流方式获得U相桥臂的相电流时，可在第二开关管导通期间获取U相桥臂的相电流。
上述实施例中，通过获取相邻两次相电流的变化情况满足第一预设变化情况之间的时间间隔；并根据时间间隔确定压缩机的初始转速，实现了对压缩机初始速度的检测；同时，由于在检测过程中仅控制了第一桥臂中的开关管的导通或关断，不会构成有效的电压矢量，因此不会对母线电容进行持续充电导致母线电压的泵升问题，也不会因电压矢量产生移相，进而产生因移相导致的噪声，从而使检测方法不影响压缩机的正常工作，提高了压缩机的可靠性；其次，由于本发明实施例的检测方法不会对母线电容进行充电，因此可以适用于母线电容较小的逆变电路中，例如使用薄膜电路的逆变器中，适用范围较广，从而能够提高压缩机的适用性；再次，本发明实施例中，可在压缩机旋转的一个电周期内确定压缩机的初始速度，速度较快，且相比于相关技术中的零电流采样估计压缩机初始速度的方式，本发明实施例的初始速度计算无需估计，因此准确率也更高；最后，本发明实施例中，调试所需的调试参数较少，仅需调试一个预设电流阈值，且该阈值关联因数为控制器的硬件待机噪声，容易确定，因此本发明实施例的检测方法的工程实现难度较低。
在一些实施例中，参考图6所示，S12中确定压缩机的初始转速，包括：
S21，当相电流的变化情况满足第一预设变化情况时，记录第一时间，并按照预设开关周期控制第二桥臂的开关管导通或关断，以及控制第一桥臂关断，其中，第二桥臂为根据压缩机的初始转向确定的逆变器中的一相桥臂。
进一步的，当逆变器包括U相桥臂、V相桥臂和W相桥臂、压缩机正转时对应的相序为UVW、且压缩机反转时对应的相序为UWV时，若第一桥臂为U相桥臂，则在压缩机的初始转向为正转时，第二桥臂为V相桥臂，以及在压缩机的初始转向为反转时，第二桥臂为W相桥臂。
S22，当相电流的变化情况再次满足第一预设变化情况时，记录第二时间。
具体来说，当相电流的变化情况满足第一预设变化情况时，第一桥臂对应相的反电动势从最小值上升到中间值，此时，压缩机的三相中反电动势最小的一相对应的桥臂即为第二桥臂，例如，参考图3所示，如果压缩机正转且压缩机相序为UVW，第一桥臂为U相桥臂时，当相电流的变化情况满足第一预设情况时，此时U相的反电动势从最小值变为中间值，同时V相的反电动势从中间值变为最小值，此时可将V相桥臂确定为第二桥臂，且由图3可知，在压缩机的转子处于【150°～270°】区间内，V相的反电动势持续保持为最低值；或者，参考图4所示，如果压缩机反转且压缩机相序为UWV，第一桥臂为U相桥臂时，当相电流变化情况满足第一预设情况时，此时U相的反电动从最小值变为中间值，同时W相的反电动势从中间值变为最小值，此时可将W相桥臂确定为第二桥臂，且由图4可知，在压缩机的转子处于【210°～90°】区间内，W相的反电动势持续保持为最低值。
当相电流的变化情况满足第一预设变化情况时，记录第一时间，同时，按照预设开关周期控制第二桥臂的开关管导通或关断，并控制第一桥臂关断，此时逆变器内由于第二桥臂对应相的反电动势最小，电路中无法构成续流回路，母线电流为零。
随后，当相电流的变化情况再次满足第一预设变化情况，即母线电流再次从预设电流阈值之下上升到第一阈值电流之上时，表示第二桥臂对应相的反电动势从最小值上升到了中间值，记录此刻时间为第二时间，由上述可知，第一时间至第二时间的差值即为第二桥臂对应反电动势保持最小值的时间，且该时间差值内，压缩机转子持续旋转了120°。
S23，根据第一时间和第二时间确定压缩机的初始转速。
进一步的，S23根据第一时间和第二时间确定压缩机的初始转速，包括：获取第二时间与第一时间之间的时间差值；获取时间差值与第一系数的乘积得到第三时间；其中，第一系数为压缩机的相数；获取压缩机旋转一周的位移量与第三时间的比值，得到初始转速。
具体来说，由上述可知，当压缩机为三相压缩机时，第二桥臂对应相的反电动势保持最小值的时间内，压缩机转子将持续旋转120°，其中，持续的旋转度数与压缩机的相数有关，具体关系为：持续旋转度数与压缩机相数的乘积等于360°，例如，当压缩机为四相压缩机时，第二桥臂对应相的反电动势保持最小值的时间内，压缩机转子将持续旋转90°，因此，可首先获取第二时间和第一时间的差值，并将其与压缩机的相数相乘，以获得第三时间，第三时间即为压缩机旋转360°所需的时间，因此，可计算压缩机旋转一周的位移量与第三时间的比值，该比值即为压缩机的初始速度。
相比于前述实施例的检测方法，本发明实施例的初始速度检测方法准确率相似而耗时更短，例如，当压缩机为三相压缩机时，仅需三分之一周期即可确定压缩机的初始速度，因此本发明实施例对压缩机初始速度的检测速度更快。
在一些实施例中，S12中确定压缩机的初始转子位置，包括：当相电流的变化情况满足第一预设变化情况时，根据第一桥臂和压缩机的初始转向确定压缩机的初始转子位置。
进一步的，当逆变器包括U相桥臂、V相桥臂和W相桥臂、压缩机正转时对应的相序为UVW、且压缩机反转时对应的相序为UWV时，若第一桥臂为U相桥臂，则根据第一桥臂和压缩机的初始转向确定压缩机的初始转子位置，包括：当压缩机的初始转向为正转时，初始转子位置为150°；当压缩机的初始转向为反转时，初始转子位置为210°。
具体来说，相电流的变化情况满足第一预设变化情况，表示压缩机的U相电流从零上升到大于预设电流阈值，即压缩机的第一桥臂对应相的反电动势从最小值上升到中间值的时刻。因此，在逆变器包括U相桥臂、V相桥臂和W相桥臂、压缩机正转时对应的相序为UVW、且压缩机反转时对应的相序为UWV，第一桥臂为U相桥臂的条件下，此时压缩机的反电动势变化波形参考图3或图4所示，当相电流的变化情况满足第一预设变化情况时，表示压缩机初始转子位置处于第一阶段和第二阶段的之间的临界点，因此，若压缩机初始方向为正转，则参考图3所示，压缩机的初始转子位置为150°；或者，若压缩机初始方向为反转，参考图4所示，则压缩机初始转子位置为210°
在一些实施例中，S12中确定压缩机的初始转向，包括：当相电流的变化情况满足第一预设变化情况时，按照预设开关周期控制第三桥臂的开关管导通或关断，以及控制第一桥臂关断；其中，第三桥臂为逆变器中除第一桥臂之外的任一相桥臂；根据第三桥臂和相电流的变化情况，确定压缩机的初始转向。
进一步的，当逆变器包括U相桥臂、V相桥臂和W相桥臂、压缩机正转时对应的相序为UVW、且压缩机反转时对应的相序为UWV时，若第一桥臂为U相桥臂，则根据第三桥臂和相电流的变化情况，确定压缩机的初始转向，包括：当第三桥臂为V相桥臂时，若相电流的变化情况满足第二预设变化情况，则确定压缩机正转，否则确定压缩机反转；其中，第二预设变化情况与第一预设变化情况相反；当第三桥臂为W相桥臂时，若相电流的变化情况满足第二预设变化情况，则确定压缩机反转，否则确定压缩机正转。
具体来说，以压缩机为三相压缩机，U相为第一桥臂为例，参考图3及图4所示，当相电流的变化情况满足第一预设变化情况时，U相的反电动势从最小值变为中间值，此时，可通过控制U相桥臂关断，并按照预设开关周期控制V相或W相桥臂导通或关断，当第三桥臂为V相桥臂时，假设压缩机正转，则根据图3可知，在相电流的变化情况满足第一预设变化情况时，V相的反电动势应当从中间值变为最小值且保持为最小值，压缩机的相电流应在下一个采样周期变为零，也就是大于预设电流阈值变为小于预设电流阈值，即相电流的变化情况应当满足第二预设情况；反之，如果压缩机反转，则参考图4所示，此时V相的反电动势为最大值，因此，此时获得的母线电流应当持续上升，不会出现第二预设情况。
当第三桥臂为W相桥臂时，假设压缩机反转，参考图4所示，此时W相的反电动势为最小值，因此压缩机的相电流应该在下一个采样周期变为零，即相电流的变化情况应当满足第二预设情况；反之，如果压缩机正转，参考图3所示，W相的反电动势为最大值，压缩机的相电流应该持续上升，不会出现第二预设情况。
由此，通过在相电流的变化情况满足第一预设变化情况时，按照预设开关周期控制第三桥臂的开关管导通或关断，以及控制第一桥臂关断，并根据第三桥臂和相电流的变化情况是否为第二预设情况，确定了压缩机的初始转向，且确定时间极短，检测速度较快。
在一些实施例中，开关管为上桥开关管或下桥开关管，其中，当开关管为下桥开关管时，第二预设变化情况为相电流由大于预设电流阈值变为小于预设电流阈值；当开关管为上桥开关管时，第二预设变化情况为相电流由小于预设电流阈值变为大于预设电流阈值。
具体来说，由于第二预设变化情况与第一预设变化情况相反，因此，当S11中控制导通或关断的开关管不同时，第二预设变化情况的表现形式也会不同，当开关管为下桥开关管时，第二预设变化情况为相电流由大于预设电流阈值变为小于预设电流阈值，当开关管为上桥开关管时，第二预设变化情况构成的续流电路与上述实施例中的续流电路不同，因此，第二预设变化情况变成了相电流由小于预设电流阈值变为大于预设电流阈值，具体原理请参考前述的关于第一预设变化情况的原理描述，在此不作赘述；需要说明的是，当选用上桥开关管作为S11中控制导通或关断的开关管时，本发明实施例的启动状态检测方法同样能够实现对压缩机启动状态的检测，从而使第一桥臂的开关管选取更为灵活，提高检测方法的灵活性。
综上所述，根据本发明实施例的压缩机启动状态检测方法，通过在在压缩机启动前，按照预设周期控制第一桥臂的开关管导通或关断，并获取第一桥臂对应的压缩机的相电流，当相电流的变化情况满足第一预设变化情况时，关断第一桥臂开关管，并控制其他桥臂中的某个桥臂开关管导通或关断，根据第三桥臂和相电流的变化情况确定压缩机的转向；再根据压缩机的转向和第一桥臂确定压缩机的初始转子位置；随后，获取相邻两次相电流的变化情况满足第一预设变化情况之间的时间间隔，并根据时间间隔确定压缩机的初始转速，从而实现了对压缩机的转向、初始转子位置和初始速度的快速准确检测，且检测过程中不会影响压缩机的工作状态，提高了压缩机的可靠性和适用性；另外，检测过程中产生的噪声较少，且调试难度较低，使检测方法更容易工程实现，从而实现了对压缩机启动状态检测方法的全面优化。
对应上述实施例，本发明实施例还提供了一种压缩机启动状态检测装置，参考图7所示，该装置300包括：控制模块310和获取模块320。
其中，控制模块310用于在压缩机启动前，按照预设开关周期控制第一桥臂的开关管导通或关断；其中，第一桥臂为逆变器的任一相桥臂；获取模块320用于获取第一桥臂对应的压缩机的相电流；控制模块310还用于在相电流的变化情况满足第一预设变化情况的情况下，确定压缩机的初始转速、初始转向和初始转子位置中的一种或多种；其中，当开关管为下桥开关管时，第一预设变化情况为相电流由小于预设电流阈值变为大于预设电流阈值；当开关管为上桥开关管时，第一预设变化情况为相电流由大于预设电流阈值变为小于预设电流阈值。
根据本发明的一个实施例，控制模块310还用于：获取相邻两次相电流的变化情况满足第一预设变化情况之间的时间间隔；根据时间间隔确定压缩机的初始转速。
根据本发明的一个实施例，控制模块310还用于：获取压缩机旋转一周的位移量与时间间隔的比值，得到初始转速。
根据本发明的一个实施例，控制模块310还用于：当相电流的变化情况满足第一预设变化情况时，记录第一时间，并按照预设开关周期控制第二桥臂的开关管导通或关断，以及控制第一桥臂关断；其中，第二桥臂为根据压缩机的初始转向确定的逆变器中的一相桥臂；当相电流的变化情况再次满足第一预设变化情况时，记录第二时间；根据第一时间和第二时间确定压缩机的初始转速。
根据本发明的一个实施例，控制模块310还用于：获取第二时间与第一时间之间的时间差值；获取时间差值与第一系数的乘积得到第三时间；其中，第一系数为压缩机的相数；获取压缩机旋转一周的位移量与第三时间的比值，得到初始转速。
根据本发明的一个实施例，当逆变器包括U相桥臂、V相桥臂和W相桥臂、压缩机正转时对应的相序为UVW、且压缩机反转时对应的相序为UWV时，若第一桥臂为U相桥臂，则在压缩机的初始转向为正转时，第二桥臂为V相桥臂，以及在压缩机的初始转向为反转时，第二桥臂为W相桥臂。
根据本发明的一个实施例，控制模块310还用于：当相电流的变化情况满足第一预设变化情况时，根据第一桥臂和压缩机的初始转向确定压缩机的初始转子位置。
根据本发明的一个实施例，当逆变器包括U相桥臂、V相桥臂和W相桥臂、压缩机正转时对应的相序为UVW、且压缩机反转时对应的相序为UWV时，若第一桥臂为U相桥臂，则控制模块310还用于：当压缩机的初始转向为正转时，确定初始转子位置为150°；当压缩机的初始转向为反转时，确定初始转子位置为210°。
根据本发明的一个实施例，控制模块310还用于：当相电流的变化情况满足第一预设变化情况时，按照预设开关周期控制第三桥臂的开关管导通或关断，以及控制第一桥臂关断；其中，第三桥臂为逆变器中除第一桥臂之外的任一相桥臂；根据第三桥臂和相电流的变化情况，确定压缩机的初始转向。
根据本发明的一个实施例，当逆变器包括U相桥臂、V相桥臂和W相桥臂、压缩机正转时对应的相序为UVW、且压缩机反转时对应的相序为UWV时，若第一桥臂为U相桥臂，控制模块310还用于：当第三桥臂为V相桥臂时，若相电流的变化情况满足第二预设变化情况，则确定压缩机正转，否则确定压缩机反转；其中，第二预设变化情况与第一预设变化情况相反；当第三桥臂为W相桥臂时，若相电流的变化情况满足第二预设变化情况，则确定压缩机反转，否则确定压缩机正转。
根据本发明的一个实施例，开关管为上桥开关管或下桥开关管，其中，当开关管为下桥开关管时，第二预设变化情况为相电流由大于预设电流阈值变为小于预设电流阈值；当开关管为上桥开关管时，第二预设变化情况为相电流由小于预设电流阈值变为大于预设电流阈值。
根据本发明的一个实施例，获取模块还用于：获取逆变器的母线电流，得到第一桥臂对应的压缩机的相电流；或者，获取第一桥臂的下桥电流，得到第一桥臂对应的压缩机的相电流；或者，获取第一桥臂对应的压缩机的绕组电流，得到第一桥臂对应的压缩机的相电流。
需要说明的是，关于本申请中压缩机启动状态检测装置的描述，请参考本申请中关于压缩机启动状态检测方法的描述，具体这里不再赘述。
根据本发明实施例的压缩机启动状态检测装置，通过在在压缩机启动前，使用控制模块按照预设周期控制第一桥臂的开关管导通或关断，并通过获取获取模块获取第一桥臂对应的压缩机的相电流，在通过控制模块在相电流的变化情况满足第一预设变化情况时，关断第一桥臂开关管，并控制其他桥臂中的某个桥臂开关管导通或关断，根据第三桥臂和相电流的变化情况；再根据压缩机的转向和第一桥臂确定压缩机的初始转子位置；随后，获取相邻两次相电流的变化情况满足第一预设变化情况之间的时间间隔，并根据时间间隔确定压缩机的初始转速，从而实现了对压缩机的转向、初始位置、初始速度的快速准确检测，且检测过程中不会影响压缩机的工作状态，提高了压缩机的可靠性和适用性；另外，检测过程中产生的噪声较少，且调试难度较低，使检测装置更容易工程实现，从而实现了对压缩机启动状态检测装置的全面优化。
对应上述实施例，本发明还提供了一种离心压缩机，参考图8所示，该离心压缩机1000包括前述的压缩机启动状态检测装置300。
根据本发明实施例的离心压缩机，通过前述的压缩机启动状态检测装置，能够快速、准确检测出离心压缩机的初始速度等启动状态参数，不影响离心压缩机的正常运行，且检测过程产生的噪声较少，从而提高了离心压缩机的可靠性和适用性。
需要说明的是，在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备（如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统）使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例（非穷尽性列表）包括以下：具有一个或多个布线的电连接部（电子装置），便携式计算机盘盒（磁装置），随机存取存储器（RAM），只读存储器（ROM），可擦除可编辑只读存储器（EPROM或闪速存储器），光纤装置，以及便携式光盘只读存储器（CDROM）。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。
应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列（PGA），现场可编程门阵列（FPGA）等。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、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。
此外，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至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (14)

1.一种压缩机启动状态检测方法，其特征在于，所述方法包括：
在压缩机启动前，按照预设开关周期控制第一桥臂的开关管导通或关断，并获取所述第一桥臂对应的所述压缩机的相电流；其中，所述第一桥臂为逆变器的任一相桥臂；
在所述相电流的变化情况满足第一预设变化情况的情况下，确定所述压缩机的初始转速、初始转向和初始转子位置中的一种或多种；
其中，当所述开关管为下桥开关管时，所述第一预设变化情况为所述相电流由小于预设电流阈值变为大于所述预设电流阈值；当所述开关管为上桥开关管时，所述第一预设变化情况为所述相电流由大于所述预设电流阈值变为小于所述预设电流阈值。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，确定所述压缩机的初始转速，包括：
获取相邻两次所述相电流的变化情况满足所述第一预设变化情况之间的时间间隔；
根据所述时间间隔确定所述压缩机的初始转速。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述时间间隔确定所述压缩机的初始转速，包括：
获取所述压缩机旋转一周的位移量与所述时间间隔的比值，得到所述初始转速。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，确定所述压缩机的初始转速，包括：
当所述相电流的变化情况满足所述第一预设变化情况时，记录第一时间，并按照所述预设开关周期控制第二桥臂的开关管导通或关断，以及控制所述第一桥臂关断，其中，所述第二桥臂为根据所述压缩机的初始转向确定的所述逆变器中的一相桥臂；
当所述相电流的变化情况再次满足所述第一预设变化情况时，记录第二时间；
根据所述第一时间和所述第二时间确定所述压缩机的初始转速。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一时间和所述第二时间确定所述压缩机的初始转速，包括：
获取所述第二时间与所述第一时间之间的时间差值；
获取所述时间差值与第一系数的乘积得到第三时间；其中，所述第一系数为所述压缩机的相数；
获取所述压缩机旋转一周的位移量与所述第三时间的比值，得到所述初始转速。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，当所述逆变器包括U相桥臂、V相桥臂和W相桥臂、所述压缩机正转时对应的相序为UVW、且所述压缩机反转时对应的相序为UWV时，若所述第一桥臂为U相桥臂，则在所述压缩机的初始转向为正转时，所述第二桥臂为V相桥臂，以及在所述压缩机的初始转向为反转时，所述第二桥臂为W相桥臂。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，确定所述压缩机的初始转子位置，包括：
当所述相电流的变化情况满足所述第一预设变化情况时，根据所述第一桥臂和所述压缩机的初始转向确定所述压缩机的初始转子位置。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，当所述逆变器包括U相桥臂、V相桥臂和W相桥臂、所述压缩机正转时对应的相序为UVW、且所述压缩机反转时对应的相序为UWV时，若所述第一桥臂为U相桥臂，则根据所述第一桥臂和所述压缩机的初始转向确定所述压缩机的初始转子位置，包括：
当所述压缩机的初始转向为正转时，所述初始转子位置为150°；
当所述压缩机的初始转向为反转时，所述初始转子位置为210°。
9.根据权利要求1-8任一项所述的方法，其特征在于，确定所述压缩机的初始转向，包括：
当所述相电流的变化情况满足所述第一预设变化情况时，按照所述预设开关周期控制第三桥臂的开关管导通或关断，以及控制所述第一桥臂关断；其中，所述第三桥臂为所述逆变器中除所述第一桥臂之外的任一相桥臂；
根据所述第三桥臂和所述相电流的变化情况，确定所述压缩机的初始转向。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，当所述逆变器包括U相桥臂、V相桥臂和W相桥臂、所述压缩机正转时对应的相序为UVW、且所述压缩机反转时对应的相序为UWV时，若所述第一桥臂为U相桥臂，则根据所述第三桥臂和所述相电流的变化情况，确定所述压缩机的初始转向，包括：
当所述第三桥臂为V相桥臂时，若所述相电流的变化情况满足第二预设变化情况，则确定所述压缩机正转，否则确定所述压缩机反转；其中，所述第二预设变化情况与所述第一预设变化情况相反；
当所述第三桥臂为W相桥臂时，若所述相电流的变化情况满足所述第二预设变化情况，则确定所述压缩机反转，否则确定所述压缩机正转。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，
当所述开关管为所述下桥开关管时，所述第二预设变化情况为所述相电流由大于所述预设电流阈值变为小于所述预设电流阈值；
当所述开关管为所述上桥开关管时，所述第二预设变化情况为所述相电流由小于所述预设电流阈值变为大于所述预设电流阈值。
12.根据权利要求1-8任一项所述的方法，其特征在于，获取所述第一桥臂对应的所述压缩机的相电流，包括：
获取所述逆变器的母线电流，得到所述第一桥臂对应的所述压缩机的相电流；或者，
获取所述第一桥臂的下桥电流，得到所述第一桥臂对应的所述压缩机的相电流；或者，
获取所述第一桥臂对应的所述压缩机的绕组电流，得到所述第一桥臂对应的所述压缩机的相电流。
13.一种压缩机启动状态检测装置，其特征在于，所述装置包括：
控制模块，用于在压缩机启动前，按照预设开关周期控制第一桥臂的开关管导通或关断；其中，所述第一桥臂为逆变器的任一相桥臂；
获取模块，用于获取所述第一桥臂对应的所述压缩机的相电流；
所述控制模块，还用于在所述相电流的变化情况满足第一预设变化情况的情况下，确定所述压缩机的初始转速、初始转向和初始转子位置中的一种或多种；其中，当所述开关管为下桥开关管时，所述第一预设变化情况为所述相电流由小于预设电流阈值变为大于所述预设电流阈值；当所述开关管为上桥开关管时，所述第一预设变化情况为所述相电流由大于所述预设电流阈值变为小于所述预设电流阈值。
14.一种离心压缩机，其特征在于，包括根据权利要求13所述的压缩机启动状态检测装置。
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