CN220605792U - 启动控制装置及压缩机 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例提供一种启动控制装置及压缩机，涉及永磁同步电机控制技术领域。该装置包括速度处理单元、位置估计单元、速度调节单元、补偿q轴电流输入单元、电流调节单元、开环速度处理单元、计算单元、第一空间矢量调制单元和PWM调制单元，本实用新型实施例在压缩机电机启动阶段从开环控制切换到无感控制时，无需增大q轴电流控制系增益或设置增益表等即可确保开环控制切换到无感控制正常。

Description

启动控制装置及压缩机

技术领域

本实用新型涉及永磁同步电机控制技术领域，具体而言，涉及一种启动控制装置及压缩机。

背景技术

近年来空调器多应用热泵系统，并使用压缩机作为其冷媒系统的驱动源。在控制压缩机工作时，由于在压缩机内部安装位置传感器较难，因此多采用无感控制方式控制压缩机电机工作。无感控制是一种无需使用旋转变压器、编码器、霍尔传感器等位置检测传感器进行电机驱动的控制方式。但是，由于启动时压缩机电机的转子位置不明，通常通过对齐定位使电机轴和控制轴的轴误差为0，使用开环控制进行驱动，再将开环控制切换至无感控制来实现。

针对往复式压缩机、转子压缩机中惯量较小、负荷变动较大的压缩机电机，从开环控制阶跃切换到无感控制时，可能存在负荷变动和无感控制q轴电流的上升时间冲突，导致压缩机电机启动时失步的情况。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种启动控制装置，以在压缩机电机启动阶段从开环控制切换到无感控制时，无需增大q轴电流控制系增益或设置增益表等即可确保开环控制切换到无感控制正常。

为了实现上述目的，本实用新型实施例采用的技术方案如下：

第一方面，本实用新型实施例提供一种启动控制装置，包括速度处理单元、位置估计单元、速度调节单元、补偿q轴电流输入单元、电流调节单元、开环速度处理单元、计算单元、第一空间矢量调制单元和PWM调制单元；

所述速度处理单元通过第一开关与位置估计单元、速度调节单元连接，用于获取预设角速度并通过所述第一开关将所述预设角速度输出于速度调节单元；所述位置估计单元用于获取预设电流和预设电压，根据所述预设电流和预设电压得到估计角速度并将所述估计角速度输出于所述速度调节单元；所述速度调节单元通过第二开关与电流调节单元的输入端连接，用于在获取所述预设角速度和估计角速度后，通过所述第二开关将得到的第一q轴电流输出于电流调节单元；所述补偿q轴电流输入单元通过第三开关与电流调节单元的输入端连接，用于通过所述第三开关输出补偿q轴电流于电流调节单元；所述电流调节单元的输出端与第一空间矢量调制单元连接，用于输出d轴电压、q轴电压于所述第一空间矢量调制单元；

所述开环速度处理单元通过第四开关与第一空间矢量调制单元的输入端连接，用于根据获取到的预设开环角速度得到预设开环角度，并通过所述第四开关将所述预设开环角度输出于所述第一空间矢量调制单元；所述计算单元的输入端与位置估计单元连接，其输出端通过第五开关与第一空间矢量调制单元连接，用于根据获取到的所述估计角速度得到估计角度并将所述估计角度输出于所述第一空间矢量调制单元；

所述第一空间矢量调制单元的输出端与PWM调制单元连接，用于根据获取到的所述d轴电压、q轴电压和/或预设开环角度和/或估计角度得到三相电压并输出于PWM调制单元；所述PWM调制单元的输入端与第一空间矢量调制单元连接，其输出端与压缩机电机连接，用于根据所述三相电压产生PWM控制信号控制所述压缩机电机工作。

在可选的实施方式中，所述启动控制装置还包括反馈单元，所述反馈单元包括电流检测单元和第二空间矢量调制单元；

所述电流检测单元的输入端与所述压缩机电机连接，其输出端与所述第二空间矢量调制单元的输入端连接，用于检测所述压缩机电机的三相绕组中的电流并将所述三相绕组中的电流输出于所述第二空间矢量调制单元；

所述第二空间矢量调制单元与所述电流调节单元的输入端、第一空间矢量调制单元的输入端连接，用于根据获取到的所述三相绕组中的电流得到反馈d轴电流和反馈q轴电流并将所述反馈q轴电流输出于所述电流调节单元，还用于将所述反馈q轴电流输出于所述第一空间矢量调制单元。

在可选的实施方式中，所述启动控制装置还包括开环电流处理单元，所述开环电流处理单元与所述电流调节单元的输入端连接，用于获取预设开环电流并输出于所述电流调节单元。

在可选的实施方式中，所述启动控制装置还包括时序控制单元，所述时序控制单元与所述第一开关、第二开关、第三开关、第四开关、第五开关、补偿q轴电流输入单元、开环电流处理单元以及压缩机电机连接；

所述时序控制单元用于获取所述预设开环电流和反馈d轴电流，在所述预设开环电流小于所述反馈d轴电流的情况下，控制所述第四开关闭合，以使所述开环速度处理单元将所述预设开环角度输出于第一空间矢量调制单元，使所述第一空间矢量调制单元根据所述d轴电压、q轴电压和预设开环角度得到三相电压并输出于PWM调制单元后，所述PWM调制单元根据所述三相电压产生PWM控制信号控制所述压缩机电机启动。

在可选的实施方式中，所述时序控制单元还用于获取所述压缩机电机启动后的实际角速度、实际q轴电流和预设开环角速度，在所述实际角速度大于所述预设开环角速度的情况下，控制所述第三开关闭合并获取所述补偿q轴电流；

在所述实际q轴电流大于所述补偿q轴电流的情况下，控制所述第一开关、第二开关闭合并获取所述第一q轴电流，以使所述电流调节单元将所述第一q轴电流与补偿q轴电流叠加后得到的第二q轴电流输出于第一空间矢量调制单元，使所述第一空间矢量调制单元根据所述d轴电压、q轴电压和预设开环角度得到三相电压并输出于PWM调制单元后，所述PWM调制单元根据所述三相电压产生PWM控制信号控制所述压缩机电机工作。

在可选的实施方式中，所述时序控制单元还用于在所述第一q轴电流大于所述补偿q轴电流的情况下，控制所述第三开关、第四开关断开，控制所述第五开关闭合，以使所述计算单元将所述估计角度输出于第一空间矢量调制单元，使所述第一空间矢量调制单元根据所述d轴电压、q轴电压和估计角度得到三相电压并输出于PWM调制单元后，所述PWM调制单元根据所述三相电压产生PWM控制信号控制所述压缩机电机工作。

在可选的实施方式中，所述补偿q轴电流输入单元还用于根据所述预设开环角速度得到所述补偿q轴电流。

在可选的实施方式中，所述位置估计单元为锁相环。

第二方面，本实用新型实施例提供一种压缩机，包括压缩机电机和如上述第一方面实施例和/或结合上述第一方面实施例可能的实施方式提供的启动控制装置；

所述启动控制装置和所述压缩机电机连接，用于控制所述压缩机电机工作。

在可选的实施方式中，所述压缩机电机为内置式永磁同步电机或表贴式永磁同步电机。

本实用新型实施例的有益效果包括，例如：

本实用新型实施例提供的启动控制装置及压缩机，通过该装置中各个单元搭配对应开关的设置，使启动控制装置对压缩机电机的控制可以从开环控制切换为无感控制，且通过设置补偿q轴电流输入单元输入补偿q轴电流，可以实现当第一开关、第二开关和第三开关闭合时补偿q轴电流和速度调节单元输出的第一q轴电流叠加来实现连续电流，消除即使仅一瞬间的q轴电流变为0A现象，以抑制压缩机电机启动时扭矩不足的情况，即解决了压缩机电机启动时失步的问题。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，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实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1示出了本实用新型实施例提供的一种传统开环控制切换至无感控制启动压缩机电机的启动时序仿真结果示意图；

图2示出了本实用新型实施例提供的一种传统开环控制切换至无感控制启动压缩机电机的启动时序仿真结果示意图之二；

图3示出了本实用新型实施例提供的一种启动控制装置的示例性结构框图；

图4示出了本实用新型实施例提供的一种启动控制装置中压缩机电机启动至工作时的时序图；

图5示出了本实用新型实施例提供的一种启动控制装置中压缩机电机启动至工作时的时序图之二；

图6示出了本实用新型实施例提供的一种启动控制装置中压缩机电机启动至工作时的U相电流波形；

图7示出了本实用新型实施例提供的一种使用启动控制装置开环控制切换至无感控制启动压缩机电机的启动时序仿真结果示意图。

图标：10-启动控制装置；110-位置估计单元；111-速度调节单元；112-补偿q轴电流输入单元；113-电流调节单元；114-开环速度处理单元；115-计算单元；116-第一空间矢量调制单元；117-PWM调制单元；118-压缩机电机；119-电流检测单元；120-第二空间矢量调制单元。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型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实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型的实施例中的特征可以相互结合。

近年来空调器多应用热泵系统，并使用压缩机作为其冷媒系统的驱动源。在控制压缩机工作时，由于在压缩机内部安装位置传感器较难，因此多采用无感控制方式控制压缩机电机工作。无感控制是一种无需使用旋转变压器、编码器、霍尔传感器等位置检测传感器进行电机驱动的控制方式。但是，由于启动时压缩机电机的转子位置不明，通常通过对齐定位使电机轴和控制轴的轴误差为0，使用开环控制进行驱动，再将开环控制切换至无感控制来实现。

具体地，请参阅图1，图1示出了本实用新型实施例提供的一种传统开环控制切换至无感控制启动压缩机电机的启动时序仿真结果示意图，如图1所示，该启动时序由STOP，Alignment，开环控制，无感控制构成，开环控制与无感控制的切换通过q轴电流的阶跃输入施加，由于压缩机电机的初始位置不明，且启动负荷不明。而开环控制切换到无感控制时，为了提高无感控制位置推定精度，可以通过开环控制，且相对额定转速加速1/10左右后，再切换到无感控制。

进一步地，在开环控制切换到无感控制的过程中，例如风机或涡旋压缩机中惯量较大的压缩机电机或负荷变动较小的压缩机电机，即使阶跃切换，仅会产生一点速度下降，但也可实现切换。例如，如图1所示，该启动时序仿真结果示意图表明在无负荷的情况下，开环控制和无感控制切换时不会出现扭矩不足，即使存在负荷，针对上述惯量较大的压缩机电机或负荷变动较小的压缩机电机，在惯性力作用下，也不存在紊乱的波形，压缩机电机正常启动。

而针对往复式压缩机、转子压缩机中惯量较小、负荷变动较大的压缩机电机，具体地，请参阅图2，图2示出了本实用新型实施例提供的一种传统开环控制切换至无感控制启动压缩机电机的启动时序仿真结果示意图之二，如图2所示，该启动时序仿真结果示意图表明在存在负荷的情况下，开环控制和无感控制切换时，会出现较大波形紊乱的情况。

上述情况的出现是由于开环控制切换到无感控制时，扭矩主要受q轴电流影响。现有技术中，q轴电流的输入为阶跃输入，会出现瞬间0A，且到达驱动所需电流响应会有数百msec左右的延迟。因此，会出现扭矩不足，即负荷变动较大的压缩机电机可能会出现失步现象。

基于此，本实用新型提出一种启动控制装置，以解决上述问题。

下面对本实用新型实施例提供的一种启动控制装置进行示例性说明，请参阅图3，图3示出了本实用新型实施例提供的一种启动控制装置10的示例性结构框图。

如图3所示，该启动控制装置10包括速度处理单元、位置估计单元110、速度调节单元111、补偿q轴电流输入单元112、电流调节单元113、开环速度处理单元114、计算单元115、第一空间矢量调制单元116和PWM调制单元117。

其中，速度处理单元(图中未示出)通过第一开关(即，图3所示的SW1)与位置估计单元110、速度调节单元111连接，用于获取预设角速度(即，图3所示的ω_ref)并通过第一开关将预设角速度输出于速度调节单元111。

位置估计单元110用于获取预设电流和预设电压，根据预设电流和预设电压得到估计角速度(即，图3所示的ω^)并将估计角速度输出于速度调节单元111。

速度调节单元111通过第二开关(即，图3所示的SW2)与电流调节单元113的输入端连接，用于在获取预设角速度和估计角速度后，通过第二开关将得到的第一q轴电流(即，图3所示的i_qef1)输出于电流调节单元113。

补偿q轴电流输入单元112通过第三开关(即，图3所示的SW3)与电流调节单元113的输入端连接，用于通过第三开关输出补偿q轴电流(即，图3所示的i_qef ^*)于电流调节单元113。

电流调节单元113的输出端与第一空间矢量调制单元116连接，用于输出d轴电压(即，图3所示的vd_ref)、q轴电压(即，图3所示的vq_ref)于第一空间矢量调制单元116。

开环速度处理单元114通过第四开关(即，图3所示的SW4)与第一空间矢量调制单元116的输入端连接，用于根据获取到的预设开环角速度(即，图3所示的ω_{ref_open})得到预设开环角度(即，图3所示的θ_{_open})，并通过第四开关将预设开环角度输出于第一空间矢量调制单元116。

计算单元115的输入端与位置估计单元110连接，其输出端通过第五开关(即，图3所示的SW5)与第一空间矢量调制单元116连接，用于根据获取到的估计角速度得到估计角度(即，图3所示的θ^)并将估计角度输出于第一空间矢量调制单元116。

第一空间矢量调制单元116的输出端与PWM调制单元117连接，用于根据获取到的d轴电压、q轴电压和/或预设开环角度和/或估计角度得到三相电压(即，图3所示的u相电压vu_ref、v相电压vv_ref、w相电压vw_ref)并输出于PWM调制单元117。

PWM调制单元117的输入端与第一空间矢量调制单元116连接，其输出端与压缩机电机118连接，用于根据三相电压产生PWM控制信号控制压缩机电机118工作。

需要说明的是，上述启动控制装置还可以设置反馈单元，例如，图3所示的电流检测单元119和第二空间矢量调制单元120组成的反馈单元，该反馈单元可以检测压缩机电机118的三相绕组中的电流并将三相绕组中的电流输出于第二空间矢量调制单元120，以使第二空间矢量调制单元120根据获取到的三相绕组中的电流得到反馈d轴电流(即，图3所示的i_{def_FB})和反馈q轴电流(即，图3所示的i_{qef_FB})并将反馈q轴电流输出于电流调节单元113，第二空间矢量调制单元120还可以将反馈q轴电流输出于第一空间矢量调制单元116。

通过上述反馈单元的设置，可以更新第一空间矢量调制单元116输出于PWM调制单元117的相关参数，以达到PWM调制单元117产生的PWM控制信号能够更准确的控制压缩机电机118工作。

进一步地，上述启动控制装置还可以设置开环电流处理单元(图中未示出)，开环电流处理单元可以获取预设开环电流(即，图3所示的预设开环d轴电流i_{def_OPEN})并输出于电流调节单元113，将该预设开环电流输入电流调节单元113，并将启动控制装置中的开环速度处理单元114得到的预设开环角度输第一空间矢量调制单元116入，以实现基于预设开环电流和预设开环角度进行开环控制压缩机电机118启动。

基于上述设置，可以在该启动控制装置设置时序控制单元(图中未示出)，该时序控制单元可以控制上述启动控制装置10中各开关的断开或关闭，以实现由开环控制压缩机电机118启动至无感控制压缩机电机118工作的过程。

例如，在前文的预设开环电流小于反馈d轴电流的情况下，控制第四开关闭合，以使开环速度处理单元114将预设开环角度输出于第一空间矢量调制单元116，使第一空间矢量调制单元116根据d轴电压、q轴电压和预设开环角度得到三相电压并输出于PWM调制单元117后，PWM调制单元117根据所述三相电压产生PWM控制信号控制所述压缩机电机118启动。

在本实用新型实施例中，压缩机电机118启动后，该时序控制单元还可以获取压缩机电机118启动后的实际角速度、实际q轴电流，在实际q轴电流大于补偿q轴电流的情况下，控制第一开关、第二开关闭合并获取第一q轴电流，以使电流调节单元113将第一q轴电流与补偿q轴电流叠加后得到的第二q轴电流输出于第一空间矢量调制单元116，使第一空间矢量调制单元116根据d轴电压、q轴电压和预设开环角度得到三相电压并输出于PWM调制单元117后，PWM调制单元117根据所述三相电压产生PWM控制信号控制所述压缩机电机118工作。

在本实用新型实施例中，通过在开环控制中另施加一条q轴电流(即，补偿q轴电流)，可以确保从开环控制切换到无感控制时，q轴电流从非连续性转变为连续性，以防止开环控制切换到无感控制时压缩机电机118扭矩不足问题，且压缩机电机118工作过程中不会受q轴电流响应性(上升速度)影响。

进一步地，在第一q轴电流大于补偿q轴电流的情况下，该时序控制单元还可以控制第三开关、第四开关断开，控制第五开关闭合，以使计算单元115将估计角度输出于第一空间矢量调制单元116，使第一空间矢量调制单元116根据所述d轴电压、q轴电压和估计角度得到三相电压并输出于PWM调制单元117后，所述PWM调制单元117根据所述三相电压产生PWM控制信号控制所述压缩机电机118工作，该过程即为开环控制完全切换至无感控制的过程。

本实用新型实施例提供的启动控制装置，通过该装置中各个单元搭配对应开关的设置，使启动控制装置对压缩机电机118的控制可以从开环控制切换为无感控制，且通过设置补偿q轴电流输入单元112输入补偿q轴电流，可以实现当第一开关、第二开关和第三开关闭合时补偿q轴电流和速度调节单元111输出的第一q轴电流叠加来实现连续电流，消除即使仅一瞬间的q轴电流变为0A现象，以抑制压缩机电机118启动时扭矩不足的情况，即解决了压缩机电机118启动时失步的问题。

请参阅图3，可选地，启动控制装置还包括反馈单元，反馈单元包括电流检测单元119和第二空间矢量调制单元120。

其中，电流检测单元119的输入端与压缩机电机118连接，其输出端与第二空间矢量调制单元120的输入端连接，用于检测压缩机电机118的三相绕组中的电流并将三相绕组中的电流输出于第二空间矢量调制单元120。

第二空间矢量调制单元120与电流调节单元113的输入端、第一空间矢量调制单元116的输入端连接，用于根据获取到的三相绕组中的电流得到反馈q轴电流并将反馈q轴电流输出于电流调节单元113，还用于将反馈q轴电流输出于第一空间矢量调制单元116。

请参阅图3，可选地，启动控制装置还包括开环电流处理单元，开环电流处理单元与电流调节单元113的输入端连接，用于获取预设开环电流并输出于电流调节单元113。

可选地，启动控制装置还包括时序控制单元，时序控制单元与第一开关、第二开关、第三开关、第四开关、第五开关、补偿q轴电流输入单元112、开环电流处理单元以及压缩机电机118连接。

其中，时序控制单元用于获取预设开环电流和反馈d轴电流，在预设开环电流小于反馈d轴电流的情况下，控制第四开关闭合，以使开环速度处理单元114将预设开环角度输出于第一空间矢量调制单元116，使所述第一空间矢量调制单元116根据d轴电压、q轴电压和预设开环角度得到三相电压并输出于PWM调制单元117后，PWM调制单元117根据三相电压产生PWM控制信号控制压缩机电机118启动。

可选地，时序控制单元还用于获取压缩机电机118启动后的实际角速度、实际q轴电流和预设开环角速度，在实际角速度大于预设开环角速度的情况下，控制第三开关闭合并获取补偿q轴电流。

进一步地，在实际q轴电流大于补偿q轴电流的情况下，控制第一开关、第二开关闭合并获取第一q轴电流，以使电流调节单元113将第一q轴电流与补偿q轴电流叠加后得到的第二q轴电流输出于第一空间矢量调制单元116，使第一空间矢量调制单元116根据d轴电压、q轴电压和预设开环角度得到三相电压并输出于PWM调制单元117后，PWM调制单元117根据三相电压产生PWM控制信号控制压缩机电机118工作。

可选地，时序控制单元还用于在第一q轴电流大于补偿q轴电流的情况下，控制第三开关、第四开关断开，控制第五开关闭合，以使计算单元115将估计角度输出于第一空间矢量调制单元116，使第一空间矢量调制单元116根据d轴电压、q轴电压和估计角度得到三相电压并输出于PWM调制单元117后，PWM调制单元117根据三相电压产生PWM控制信号控制压缩机电机118工作。

在本实用新型实施例中，通过进行补偿q轴电流和实际q轴电流的大小比较演算，进而继续进行开环控制直到第一q轴电流足够大(即，第一q轴电流大于补偿q轴电流)，此时可基于第一q轴电流实现压缩机电机118的正常驱动，实现了开环控制正常切换至无感控制的过程。

基于上述启动控制装置各单元的设置，对压缩机电机118从开环控制切换至无感控制的过程可以具体举例描述如下：

在本实用新型实施例中，设定启动控制装置中PWM调制单元117无SVM(SpaceVector Modulation，空间矢量调制)、二相调制和三倍谐波调制等限制，同时，启动控制装置中电流检测单元119无1-shunt、2-shunt、3-shunt等限制。

进一步地，设定各驱动阶段分别为DRIVE MODE①、DRIVE MODE②、DRIVE MODE③、DRIVE MODE④，DRIVE MODE①阶段为压缩机电机118停机阶段、DRIVE MODE②阶段为初始驱动阶段，DRIVE MODE③阶段为开环控制驱动阶段，DRIVE MODE④阶段为无感控制驱动阶段。

步骤一，DRIVE MODE①阶段至DRIVE MODE②阶段，时序控制单元控制第一开关至第五开关均断开，由于压缩机电机118在DRIVE MODE①阶段前处于工作的状态，在进行压缩机电机118停机时，反馈单元可以检测到压缩机电机118的三相绕组中的电流并将三相绕组中的电流输出于第二空间矢量调制单元120，以使第二空间矢量调制单元120根据获取到的三相绕组中的电流得到反馈d轴电流(即，图3所示的i_{def_FB})。时序控制单元获取预设开环电流(即，图3所示的预设开环d轴电流i_{def_OPEN})和反馈d轴电流，并判断预设开环电流是否小于反馈d轴电流。

需要说明的是，上述预设开环d轴电流i_{def_OPEN}的值由于压缩机电机118不同负荷扭矩以及负荷变动有所不同，因此可以设定为任意值，且该开环d轴电流i_{def_OPEN}并非根据时间sec设置，而是根据压缩机电机118的实际转速rpm或rad/s设置。

步骤二，DRIVE MODE③阶段，进入开环控制驱动阶段，在预设开环电流小于反馈d轴电流的情况下，时序控制单元控制第四开关闭合，以使开环速度处理单元114将预设开环角度输出于第一空间矢量调制单元116，使第一空间矢量调制单元116根据d轴电压、q轴电压和预设开环角度得到三相电压并输出于PWM调制单元117后，PWM调制单元117根据三相电压产生PWM控制信号控制压缩机电机118启动。

进一步地，时序控制单元还可以获取压缩机电机118启动后的实际角速度、实际q轴电流和预设开环角速度，并判断实际角速度是否大于预设开环角速度，在实际角速度大于预设开环角速度的情况下，控制第三开关闭合并获取补偿q轴电流。

进一步地，在实际q轴电流大于补偿q轴电流的情况下，时序控制单元控制第一开关、第二开关闭合并获取第一q轴电流，以使电流调节单元113将第一q轴电流与补偿q轴电流叠加后得到的第二q轴电流输出于第一空间矢量调制单元116，使第一空间矢量调制单元116根据d轴电压、q轴电压和预设开环角度得到三相电压并输出于PWM调制单元117后，PWM调制单元117根据三相电压产生PWM控制信号控制压缩机电机118工作，时序控制单元判断第一q轴电流是否大于补偿q轴电流。

步骤三，DRIVE MODE④阶段，在第一q轴电流大于补偿q轴电流的情况下，时序控制单元控制第三开关、第四开关断开，控制第五开关闭合，以使计算单元115将估计角度输出于第一空间矢量调制单元116，使第一空间矢量调制单元116根据d轴电压、q轴电压和估计角度得到三相电压并输出于PWM调制单元117后，PWM调制单元117根据三相电压产生PWM控制信号控制压缩机电机118工作，至此，压缩机电机118的驱动由开环控制驱动阶段正常切换至无感控制阶段。

基于上述DRIVE MODE①阶段至DRIVE MODE④阶段，各参数设定以及各开关断开闭合以实现的控制驱动阶段可以如下表一和表二所示：

(表一)

(表二)

基于表一设置的各项参数，以及时序控制单元基于表二控制相应开关的断开与闭合，实现的压缩机电机118启动至工作时的时间流程图可以如图4和图5所示。其中，图4为预设角速度ω_ref和预设开环角速度ω_{ref_open}在表一中不同参数设置下控制压缩机电机118启动至工作时的时序图，图5为预设开环d轴电流i_{def_OPEN}、补偿q轴电流i_qef ^*、以及第一q轴电流i_qef1在表一中不同参数设置下控制压缩机电机118启动至工作时的时序图。

进一步地，基于图4和图5的时序图，以及时序控制单元基于表二控制相应开关的断开与闭合，以实现DRIVE MODE①阶段至DRIVE MODE④阶段的U相电流波形可以如图6所示。

可选地，补偿q轴电流输入单元112还用于根据预设开环角速度得到补偿q轴电流。

在本实用新型实施例中，还用于根据预设开环角速度得到补偿q轴电流，即该补偿q轴电流可以根据如下公式一和公式二得到，该补偿q轴电流iqref*可以合理补偿因第一q轴电流iqref1的上升延迟引起的压缩机电机118启动时扭矩不足的情况：

ω＝2*π*f_e

(公式一)

iqref*_open＝1/f_e＝ω_{ref_open}/2π

(公式二)

其中，ω为压缩机电机118的电气角(一次旋转)的角频率，单位为rad/s，f_e为压缩机电机118的电气角的频率，单位为Hz，π近似取值可以为：3.141592。

可选地，位置估计单元110为锁相环。

基于上述启动控制装置，下面给出一种压缩机，该压缩机包括压缩机电机118和如上述实用新型实施例可能的实施方式提供的启动控制装置。

其中，启动控制装置和压缩机电机118连接，用于控制压缩机电机118工作。

可选地，压缩机电机118为内置式永磁同步电机IPM(Interior Permanent MagnetMotor)或表贴式永磁同步电机SPM(Surface Permanent Magnet Motor)。

基于上述启动控制装置，实现开环控制切换至无感控制启动压缩机电机118的启动时序仿真结果示意图可以如图7所示，开环控制切换至无感控制时(例如，图7所示的切换点A)，不会产生较大波形紊乱，同现有技术(例如，图2所示的传统开环控制切换至无感控制启动压缩机电机118的启动时序仿真结果示意图)相比，通过叠加补偿q轴电流iqref*，开环控制切换到无感控制时，q轴电流的输入为非阶跃输入，q轴电流不会变为0A，且到切换无感控制前持续进行开环控制，因此不会出现压缩机电机118的扭矩不足现象，实现了开环控制和无感控制切换时的稳定性。

进一步地，本实用新型实施例仅通过时序控制即可实现压缩机电机118的无感控制，整个过程简单可靠。

需要说明的是，上述启动控制装置10还可以应用于空调器的室外机风机的电机控制上，本实用新型实施例对此不再赘述。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型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实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种启动控制装置，其特征在于，包括速度处理单元、位置估计单元、速度调节单元、补偿q轴电流输入单元、电流调节单元、开环速度处理单元、计算单元、第一空间矢量调制单元和PWM调制单元；

所述速度处理单元通过第一开关与位置估计单元、速度调节单元连接，用于获取预设角速度并通过所述第一开关将所述预设角速度输出于速度调节单元；所述位置估计单元用于获取预设电流和预设电压，根据所述预设电流和预设电压得到估计角速度并将所述估计角速度输出于所述速度调节单元；所述速度调节单元通过第二开关与电流调节单元的输入端连接，用于在获取所述预设角速度和估计角速度后，通过所述第二开关将得到的第一q轴电流输出于电流调节单元；所述补偿q轴电流输入单元通过第三开关与电流调节单元的输入端连接，用于通过所述第三开关输出补偿q轴电流于电流调节单元；所述电流调节单元的输出端与第一空间矢量调制单元连接，用于输出d轴电压、q轴电压于所述第一空间矢量调制单元；

所述开环速度处理单元通过第四开关与第一空间矢量调制单元的输入端连接，用于根据获取到的预设开环角速度得到预设开环角度，并通过所述第四开关将所述预设开环角度输出于所述第一空间矢量调制单元；所述计算单元的输入端与位置估计单元连接，其输出端通过第五开关与第一空间矢量调制单元连接，用于根据获取到的所述估计角速度得到估计角度并将所述估计角度输出于所述第一空间矢量调制单元；

所述第一空间矢量调制单元的输出端与PWM调制单元连接，用于根据获取到的所述d轴电压、q轴电压和/或预设开环角度和/或估计角度得到三相电压并输出于PWM调制单元；所述PWM调制单元的输入端与第一空间矢量调制单元连接，其输出端与压缩机电机连接，用于根据所述三相电压产生PWM控制信号控制所述压缩机电机工作。

2.根据权利要求1所述的启动控制装置，其特征在于，所述压缩机电机包括三相绕组，所述启动控制装置还包括反馈单元，所述反馈单元包括电流检测单元和第二空间矢量调制单元；

所述电流检测单元的输入端与所述压缩机电机连接，其输出端与所述第二空间矢量调制单元的输入端连接，用于检测所述压缩机电机的三相绕组中的电流并将所述三相绕组中的电流输出于所述第二空间矢量调制单元；

所述第二空间矢量调制单元与所述电流调节单元的输入端、第一空间矢量调制单元的输入端连接，用于根据获取到的所述三相绕组中的电流得到反馈d轴电流和反馈q轴电流并将所述反馈q轴电流输出于所述电流调节单元，还用于将所述反馈q轴电流输出于所述第一空间矢量调制单元。

3.根据权利要求2所述的启动控制装置，其特征在于，所述启动控制装置还包括开环电流处理单元，所述开环电流处理单元与所述电流调节单元的输入端连接，用于获取预设开环电流并输出于所述电流调节单元。

4.根据权利要求3所述的启动控制装置，其特征在于，所述启动控制装置还包括时序控制单元，所述时序控制单元与所述第一开关、第二开关、第三开关、第四开关、第五开关、补偿q轴电流输入单元、开环电流处理单元以及压缩机电机连接；

所述时序控制单元用于获取所述预设开环电流和反馈d轴电流，在所述预设开环电流小于所述反馈d轴电流的情况下，控制所述第四开关闭合，以使所述开环速度处理单元将所述预设开环角度输出于第一空间矢量调制单元，使所述第一空间矢量调制单元根据所述d轴电压、q轴电压和预设开环角度得到三相电压并输出于PWM调制单元后，所述PWM调制单元根据所述三相电压产生PWM控制信号控制所述压缩机电机启动。

5.根据权利要求4所述的启动控制装置，其特征在于，所述时序控制单元还用于获取所述压缩机电机启动后的实际角速度、实际q轴电流和预设开环角速度，在所述实际角速度大于所述预设开环角速度的情况下，控制所述第三开关闭合并获取所述补偿q轴电流；

在所述实际q轴电流大于所述补偿q轴电流的情况下，控制所述第一开关、第二开关闭合并获取所述第一q轴电流，以使所述电流调节单元将所述第一q轴电流与补偿q轴电流叠加后得到的第二q轴电流输出于第一空间矢量调制单元，使所述第一空间矢量调制单元根据所述d轴电压、q轴电压和预设开环角度得到三相电压并输出于PWM调制单元后，所述PWM调制单元根据所述三相电压产生PWM控制信号控制所述压缩机电机工作。

6.根据权利要求5所述的启动控制装置，其特征在于，所述时序控制单元还用于在所述第一q轴电流大于所述补偿q轴电流的情况下，控制所述第三开关、第四开关断开，控制所述第五开关闭合，以使所述计算单元将所述估计角度输出于第一空间矢量调制单元，使所述第一空间矢量调制单元根据所述d轴电压、q轴电压和估计角度得到三相电压并输出于PWM调制单元后，所述PWM调制单元根据所述三相电压产生PWM控制信号控制所述压缩机电机工作。

7.根据权利要求1所述的启动控制装置，其特征在于，所述补偿q轴电流输入单元还用于根据所述预设开环角速度得到所述补偿q轴电流。

8.根据权利要求1所述的启动控制装置，其特征在于，所述位置估计单元为锁相环。

9.一种压缩机，其特征在于，包括压缩机电机和如权利要求1-8任一项所述的启动控制装置；

所述启动控制装置和所述压缩机电机连接，用于控制所述压缩机电机工作。

10.根据权利要求9所述的压缩机，其特征在于，所述压缩机电机为内置式永磁同步电机或表贴式永磁同步电机。