CN116345957B - 压缩机控制器电压分段启动方法及其系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种压缩机控制器电压分段启动方法及其系统，方法包括：获取母线电压数据；根据母线电压数据从预设的电压电流匹配模板中提取出对应的电流数据；根据电流数据为压缩机提供启动电流；获取压缩机的开环时间，若开环时间达到预设的标准时间，则闭环控制压缩机；获取闭环控制前最新的所述母线电压数据；根据最新的母线电压数据从预设的电压增益匹配模板中提取出对应的启动增益；根据启动增益调整压缩机下一次启动时的电机拖动角度；本申请能使压缩机在不同的母线电压范围内，均能顺利得由开环运行切换至闭环运行的状态。

Description

压缩机控制器电压分段启动方法及其系统

技术领域

本申请涉及压缩机控制器的领域，尤其是涉及一种压缩机控制器电压分段启动方法及其系统。

背景技术

压缩机是一种将低压气体提升为高压气体的从动的流体机械，是制冷系统的心脏。它从吸气管吸入低温低压的制冷剂气体，通过电机运转带动活塞对其进行压缩后，向排气管排出高温高压的制冷剂气体，为制冷循环提供动力。

在新能源的场合，会使用新能源压缩机，该类型的压缩机会匹配有对应的控制器以及启动控制策略。目前，新能源压缩机控制器采用的是开环拖动压缩机启动后转为闭环运行的策略，从开环切换到闭环运行是该启动策略的关键步骤。

但是，现有的控制策略中，开环拖动给定一个固定的启动电流驱动压缩机运行，同样的电流在不同电压下启动情况会有所不同，而在启动前通过单次的修改启动电流数值无法保证在要求的母线电压范围内均能顺利得由开环运行切换至闭环运行的状态。

发明内容

为了让启动电流能使压缩机在不同的母线电压范围内均能顺利得由开环运行切换至闭环运行的状态，本申请提供一种压缩机控制器电压分段启动方法及其系统。

第一方面，本申请提供一种压缩机控制器电压分段启动方法，采用如下的技术方案：一种压缩机控制器电压分段启动方法，包括如下步骤：

获取母线电压数据；

根据所述母线电压数据从预设的电压电流匹配模板中提取出对应的电流数据；

根据所述电流数据为所述压缩机提供启动电流；

获取所述压缩机的开环时间，若所述开环时间达到预设的标准时间，则闭环控制所述压缩机；获取闭环控制前最新的所述母线电压数据；

根据最新的所述母线电压数据从预设的电压增益匹配模板中提取出对应的启动增益；

根据所述启动增益调整所述压缩机下一次启动时的电机拖动角度。

通过采用上述技术方案，母线电压数据是给压缩机供电的电压，匹配出对应的电流数据给压缩机先提供启动电流，使其进入使能状态，然后在压缩机启动的过程中，根据开环控制的时间，若是开环时间达到标准时间，则进入闭环控制，方法能根据不同的电压值匹配出不同的启动电流，实现开环启动电流的自动选择，直至压缩机进入闭环控制的状态；压缩机在进入闭环控制前，根据母线电压变化的情况选择出下次启动的启动增益，调整压缩机下一次启动时的电机拖动角度，调整后能够提升压缩机启动成功的概率，实现了让启动电流能使压缩机在不同的母线电压范围内，均能顺利得由开环运行切换至闭环运行的状态。

优选的，还包括如下步骤：

若所述压缩机的转速数据在预设的时间段内未能达到预设的标准转速，则计算所述压缩机从启动达到最高转速所需的启动时间值；

根据所述启动时间值正相关调整所述电压增益匹配模板中的所述启动增益；

重新启动所述压缩机。

通过采用上述技术方案，若是启动参数未能达到要求，则根据压缩机的转速数据，计算启动时间值，根据启动时间值来调整电压增益匹配模板，实现模板的更新，在重新启动后若压缩机还是启动未能达到要求，模板会再次被更新，直至压缩机启动达到要求。

优选的，所述根据所述启动增益调整所述压缩机下一次启动时的电机拖动角度的步骤中，还包括：

获取电压增益匹配模板，所述电压增益匹配模板记录有在所述压缩机启动成功的过程中，所述母线电压数据与所述启动增益之间的对应关系；

实时获取最新的所述压缩机的转速数据，根据最新的所述母线电压数据从预设的电压转速匹配模板中提取出对应的转速数据；

根据所述转速数据与所述压缩机的实际转速之间的差值调整所述启动增益，所述差值越大，所述启动增益的调整值越大，所述差值越小，所述启动增益的调整值越小。

通过采用上述技术方案，记录压缩机成功启动过程中的电压与启动增益之间的关系，然后用于后续启动或者其它压缩机启动过程中借鉴，利用转速数据与理论转速之间的差距调整启动增益，实现开环控制的调节。

优选的，所述根据所述转速数据与所述压缩机的实际转速之间的差值调整所述启动增益的步骤中，还包括：

根据所述转速数据绘制转速曲线；

获取所述转速曲线的斜率；

根据所述斜率调节所述启动增益的初始角度，所述斜率越大，所述初始角度越小，所述斜率越小，所述初始角度越大。

通过采用上述技术方案，斜率代表转速变化的快慢，转速变化越快，若是转速变化越快，压缩机启动成功的进度越快，且启动成功的概率越大，此时降低启动增益的初始角度，能够缩小调整幅度，稳定地进入闭环控制，若是转速变化越慢，压缩机启动成功的进度越慢，且启动成功的概率越小，此时增加启动增益的初始角度，从而调节下一次的开环控制参数，提升启动成功的概率或缩短进入闭环控制时压缩机的工作状态质量。

优选的，所述获取母线电压数据的步骤前，还包括：

低压上电并初始化控制器；

采集所述控制器的低压电压参数与低压电流参数；

若所述低压电压参数符合预设的控制器自检参数中的电压范围，且所述低压电流参数符合所述控制器自检参数中的电流范围，则进入待机状态。

通过采用上述技术方案，对控制器进行自检，能够提升压缩机启动成功的概率。

优选的，所述待机状态包括为所述压缩机提供使能电流。

通过采用上述技术方案，使能电流能够激活压缩机中的电力电子器件，还能让压缩机提前热机，提升压缩机启动时的响应速度。

优选的，所述提供使能电流后，还包括：

获取所述压缩机的电压值与内部温度值；

计算所述电压值的变化曲线与所述内部温度值的变化曲线之间的合围区域；

若所述合围区域的面积小于预设的标准面积，则代表所述压缩机产生故障，并发送故障停机信号。

通过采用上述技术方案，根据电压值与内部温度值的变化情况来判断压缩机的启动状态，实现故障判断。

优选的，计算合围区域后，还包括：

若所述合围区域的面积大小于预设的标准面积，则根据所述所述合围区域的面积数值调节所述启动增益；

若所述合围区域的面积越大，则控制所述启动增益越大，其中，根据所述电压值与所述内部温度值的差值闭环调节所述启动增益，达到并维持所述电压值的曲线与所述内部温度值的曲线对应平行或者对应重合。

通过采用上述技术方案，根据合围区域的面积来调节启动增益，进一步实现开环控制中参数的调节，电压值的曲线与部温度值的曲线对应平行或者对应重合，能利于压缩机在启动过程中稳定地工作，从开环控制稳定地过渡到闭环控制。

第二方面，本申请提供一种压缩机控制器电压分段启动系统，采用如下的技术方案：一种压缩机控制器电压分段启动系统，使用上述记载的压缩机控制器电压分段启动方法。

通过采用上述技术方案，压缩机在进入闭环控制前，根据母线电压变化的情况选择出下次启动的启动增益，调整压缩机下一次启动时的电机拖动角度，调整后能够提升压缩机启动成功的概率，实现了让启动电流能使压缩机在不同的母线电压范围内，均能顺利得由开环运行切换至闭环运行的状态。

本申请至少具有如下有益效果：

在压缩机启动的过程中，根据不同的电压值从模板中匹配出对应的启动电流，实现开环启动参数的自动选择；

根据压缩机的转速数据，计算启动时间值，根据启动时间值来调整电压增益匹配模板中的启动增益，实现模板的自适应更新；

根据压缩机的转速变化来调节启动增益的大小，能够让下一次开环控制的参数得到调节，能提升启动成功的概率或缩短进入闭环控制所需的时间。

附图说明

图1是控制器上电与初始化的方法流程示意图；

图2是压缩机控制器电压分段启动方法的方法流程示意图；

图3是根据电压增益匹配模板调节启动增益的方法流程示意图；

图4是根据启动时间值调节启动增益的方法流程示意图；

图5是根据转速曲线的斜率调节启动增益的方法流程示意图；

图6是根据合围区域的判断压缩机是否产生故障的方法流程示意图；

图7是根据合围区域调节启动增益的方法流程示意图；

图8是合围区域的在时域坐标系中的示意图。

具体实施方式

以下结合附图1-8对本申请作进一步详细说明。

下面结合说明书附图对本申请实施例作进一步详细描述。

本申请实施例公开了一种压缩机控制器电压分段启动方法，如图1所示，包括如下步骤：

低压上电并初始化控制器，控制器可采用PLC、单片机或者FPGA，采用的是24V直流、12V直流和5V直流的低压直流电，在压缩机启动前，需要先启动控制器，让控制器上电并进行初始化操作。

采集控制器的低压电压参数与低压电流参数，控制器中内置有电压检查模块与电流检测模块。电压检测模块可为控制器自带的AD模块与分压电阻，分压电阻将控制器的电源电压进行分压，AD模块采集分压后的电压形成低压电压参数。电流检测模块可为控制器自带的AD模块与采样电阻，采样电阻串联在控制器的供电回路中，供电回路中的电流则通过采样电阻两端的电压显示，AD模块采集采样电阻上的电压可形成低压电流参数。

若低压电压参数符合预设的控制器自检参数中的电压范围，且低压电流参数符合控制器自检参数中的电流范围，则进入待机状态，待机时可为压缩机提供使能电流。控制器自检参数为向控制器写入程序固件时，一起带入至控制器的存储模块中，也可以通过通信模块传输至控制器的存储模块中。控制器自检参数中包括电压范围与电流范围，电压范围与电流范围均为控制器正常工作时的电气参数集。通过控制器自检参数判断出控制器正常工作后，控制器让压缩机进入待机状态，使能电流能够让压缩机中的电子器件实现上电准备以及预热的工作。控制器正常工作后才能进入压缩机的启动步骤，而对控制器进行自检，确保控制器无故障，另外，控制器正常工作后提供的使能电流能够激活压缩机中的电力电子器件，还能让压缩机提前热机，提升压缩机启动时的响应速度，能够提升压缩机启动成功的概率。

如图2所示，控制器通过另一组分压电阻与AD模块获取母线电压数据，分压电阻对母线电压进行分压，例如采用阻值为100K的电阻与阻值为1K的电阻实现分压，将母线电压缩小百倍后供AD模块采集。

根据母线电压数据从预设的电压电流匹配模板中提取出对应的电流数据，电压电流匹配模板内置在控制器的程序中，记载了母线电压数据以及电流数据的对应关系，对应关系可为母线电压数据与电流数据一一对应，也可为一个母线电压数据对应多个电流数据。若是一个母线电压数据对应多个电流数据，则匹配出多个电流数据，从中选取一个最大的电流数据即可，也可以采用多个电流数据的平均值。然后，控制器根据电流数据为压缩机提供启动电流，其中，启动电流的数值远大于使能电流的数值。

在控制压缩机启动的过程中，控制器实时获取最新的母线电压数据，母线电压数据为闭环控制前最新的电压值，根据最新的母线电压数据从预先设置好的电压增益匹配模板中提取出对应的启动增益，启动增益的内容为压缩机中电机转子的启动角度，控制器可根据启动增益调整压缩机下一次启动时的电机拖动角度。在获取到启动角度后，可通过人工控制压缩机中电机转子的角度，也可通过额外设置的角度调整装置来控制或者调整电机转子的角度，角度调整装置可包括与电机转子啮合设置的步进电机，控制器可通过控制步进电机的转动角度来间接调整压缩机中电机转子的角度。还可将角度调整装置设置在气缸或者电缸的伸缩轴上，控制器控制伸缩轴的动作，在启动前，伸缩轴使步进电机与压缩机中转子啮合，在压缩机启动后，控制器通过控制伸缩轴动作使得步进电机与压缩机中转子脱离啮合的状态。

压缩机中的转子连接有编码器或者测速仪，能够输出转速数据至控制器，控制器能够实时获取最新的转速数据，可利用压缩机的转速来辅助衡量压缩机的启动情况，继而利于进一步调节启动增益。如图3所示，控制器获取传输过来的或者调取内置的电压增益匹配模板，电压增益匹配模板记录有在压缩机启动成功的过程中，母线电压数据与启动增益之间的对应关系。另外，控制器还获取传输过来的或者调取内置的电压转速匹配模板，电压转速匹配模板的内容是记录的压缩机成功启动过程中的电压与转速之间的关系，供后续启动或者其它压缩机启动过程中借鉴。控制器根据最新的母线电压数据从电压转速匹配模板中提取出对应的转速数据，再根据转速数据与压缩机的实际转速之间的差值调整启动增益，此处，调整的是启动增益的值或者启动增益的乘数因子，若是乘数因子大于1则是放大启动增益，若是乘数因子小于1则是缩小启动增益。正常情况下转速数据的值会比实际转速的值大，差值越大，启动增益的调整值越大，差值越小，启动增益的调整值越小。控制器利用转速数据与理论转速之间的差距调整启动增益，实现下次启动时开环控制的调节。若是转速数据的值小于实际转速的值，则代表压缩机大概率成功启动。最终，获取压缩机的开环时间，若开环时间达到预设的标准时间，则闭环控制压缩机，最终让压缩机成功启动。

除了根据转速的差值调节启动增益或者启动增益的乘数因子，还根据压缩机启动耗费的时间值来调节启动增益或者启动增益的乘数因子。如图4所示，若压缩机的转速数据在预设的时间段内未能达到预设的标准转速，则计算压缩机从启动达到最高转速所需的启动时间值，启动时间值越长，则压缩机启动过程越慢，启动时间值越短，则压缩机启动过程越快。据此，控制器根据启动时间值正相关调整电压增益匹配模板中的启动增益，并重新启动压缩机。此处的正相关调整则指的是根据启动时间值来调节启动增益或启动增益的乘数因子。具体地，如图5所示，控制器根据转速数据绘制转速曲线，并通过斜率计算公式计算出转速曲线的斜率，根据斜率调节启动增益的初始角度，斜率越大，初始角度越小，斜率越小，初始角度越大。斜率代表转速变化的快慢，转速变化越快，若是转速变化越快，压缩机启动成功的进度越快，且启动成功的概率越大，此时降低初始角度的调整值，能够更稳定地进入闭环控制，若是转速变化越慢，压缩机启动成功的进度越慢，且启动成功的概率越小，此时提高初始角度的调整值，能够让下一次启动时开环控制的参数得到调节，提升启动成功的概率或提升进入闭环控制时压缩机的工作状态质量。

参照图6，控制器提供使能电流给压缩机后，还通过另一电压检测模块获取压缩机的电压值，以及通过温度传感器获取压缩机的内部温度值，温度传感器可采用数字式的温度传感器DS18B20或者采用模拟式的温度传感器。如图7与图8所示，控制器在时域中计算电压值的变化曲线与内部温度值的变化曲线之间的合围区域，并计算合围区域的面积，若合围区域的面积小于预设的标准面积，则代表压缩机产生故障，并发送故障停机信号。而若合围区域的面积大小于预设的标准面积，则根据合围区域的面积数值调节启动增益或者启动增益的乘数因子。

标准面积为预先根据启动成功的压缩机设定好。若合围区域的面积越大，则增大乘数因子，让启动增益变大，同时，若合围区域的面积越小，则减小乘数因子，让启动增益变小。其中，根据电压值与内部温度值的差值闭环调节启动增益，达到并维持电压值的曲线与内部温度值的曲线对应平行或者对应重合，压缩机正常工作时，电压值的曲线会先下降再上升，内部温度值的曲线会逐步上升，最后电压与内部温度均能达到相对稳定地状态，从而让两个曲线对应平行或者对应重合，若是不稳定，则两个曲线之间的相对位置关系会打破稳定地状态，压缩机可能产生故障。根据电压值与内部温度值的变化情况来判断压缩机的启动状态，实现故障判断。根据合围区域的面积来调节启动增益的数值，进一步实现开环控制中参数的调节，电压值的曲线与部温度值的曲线对应平行或者对应重合，能利于压缩机在启动过程中稳定地工作，从开环控制更稳定地过渡到闭环控制。

母线电压数据是给压缩机供电的电压，匹配出对应的电流数据给压缩机先提供启动电流，使其进入使能状态，然后在压缩机启动后的下一次启动的过程中，再根据变化的电压值匹配出新的启动电流，实现开环启动的下一次参数的自动选择，直至压缩机以后电启动均能具有良好的启动过程。母线电压变化时，启动电流也能进行相应的变化，实现了让启动电流能使压缩机在不同的母线电压范围内，均能顺利得由开环运行切换至闭环运行的状态。若是启动失败，则根据压缩机的转速数据，计算启动时间值，根据启动时间值来调整电压增益匹配模板中对应的参数，实现模板的更新，在重新启动后若压缩机还是启动失败，模板会再次被更新，直至压缩机启动成功。

本申请实施例还公开了一种压缩机控制器电压分段启动系统，使用上述内容记载的压缩机控制器电压分段启动方法。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种压缩机控制器电压分段启动方法，其特征在于：包括如下步骤：

获取母线电压数据；

根据所述母线电压数据从预设的电压电流匹配模板中提取出对应的电流数据；

根据所述电流数据为所述压缩机提供启动电流；

获取所述压缩机的开环时间，若所述开环时间达到预设的标准时间，则闭环控制所述压缩机；获取闭环控制前最新的所述母线电压数据；

根据最新的所述母线电压数据从预设的电压增益匹配模板中提取出对应的启动增益；

根据所述启动增益调整所述压缩机下一次启动时的电机拖动角度；

其中，所述启动增益的内容为压缩机中电机转子的启动角度。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：还包括如下步骤：

若所述压缩机的转速数据在预设的时间段内未能达到预设的标准转速，则计算所述压缩机从启动达到最高转速所需的启动时间值；

根据所述启动时间值正相关调整所述电压增益匹配模板中的所述启动增益；

重新启动所述压缩机。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述根据所述启动增益调整所述压缩机下一次启动时的电机拖动角度的步骤中，还包括：

获取电压增益匹配模板，所述电压增益匹配模板记录有在所述压缩机启动成功的过程中，所述母线电压数据与所述启动增益之间的对应关系；

实时获取最新的所述压缩机的转速数据，根据最新的所述母线电压数据从预设的电压转速匹配模板中提取出对应的转速数据；

根据所述转速数据与所述压缩机的实际转速之间的差值调整所述启动增益，所述差值越大，所述启动增益的调整值越大，所述差值越小，所述启动增益的调整值越小。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述根据所述转速数据与所述压缩机的实际转速之间的差值调整所述启动增益的步骤中，还包括：

根据所述转速数据绘制转速曲线；

获取所述转速曲线的斜率；

根据所述斜率调节所述启动增益的初始角度，所述斜率越大，所述初始角度越小，所述斜率越小，所述初始角度越大。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述获取母线电压数据的步骤前，还包括：

低压上电并初始化控制器；

采集所述控制器的低压电压参数与低压电流参数；

若所述低压电压参数符合预设的控制器自检参数中的电压范围，且所述低压电流参数符合所述控制器自检参数中的电流范围，则进入待机状态。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述待机状态包括为所述压缩机提供使能电流。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：所述提供使能电流后，还包括：

获取所述压缩机的电压值与内部温度值；

计算所述电压值的变化曲线与所述内部温度值的变化曲线之间的合围区域；

若所述合围区域的面积小于预设的标准面积，则代表所述压缩机产生故障，并发送故障停机信号。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：计算合围区域后，还包括：

若所述合围区域的面积大于预设的标准面积，则根据所述合围区域的面积数值调节所述启动增益；

若所述合围区域的面积越大，则控制所述启动增益越大，其中，根据所述电压值与所述内部温度值的差值闭环调节所述启动增益，达到并维持所述电压值的曲线与所述内部温度值的曲线对应平行或者对应重合。

9.一种压缩机控制器电压分段启动系统，其特征在于：使用如权利要求1-8中任意一项所述的压缩机控制器电压分段启动方法。