DE102020120173A1

DE102020120173A1 - Kompressor und Verfahren zur Steuerung des Kompressors

Info

Publication number: DE102020120173A1
Application number: DE102020120173.7A
Authority: DE
Inventors: Shizhong Ji; Li Yao; Wanzhen Liu
Original assignee: Danfoss Tianjin Ltd
Current assignee: Danfoss Tianjin Ltd
Priority date: 2019-07-30
Filing date: 2020-07-30
Publication date: 2021-02-04
Also published as: CN112332729B; US20210058019A1; US11699969B2; CN112332729A

Abstract

Ein Kompressor und ein Steuerungsverfahren für den Kompressor sind vorgesehen. Der Kompressor umfasst einen Motor mit einem Rotor aus einem Permanentmagneten. Das Verfahren zur Steuerung des Kompressors umfasst gemäß der Ausführungsbeispiele: Anlegen eines Messstroms an den Motor als Reaktion auf einen Befehl zum Starten des Kompressors; Erfassen, ob eine Entmagnetisierung des Permanentmagneten des Rotors vorliegt, gemäß einer Reaktion des Motors auf den angelegten Messstrom; Zurücksetzen eines Betriebsparameters des Kompressors, wenn die Entmagnetisierung vorliegt; und Starten des Kompressors gemäß den zurückgesetzten Betriebsparametern. Gemäß den Ausführungsbeispielen der vorliegenden Offenlegung wird beim Starten des Kompressors zuerst die Entmagnetisierung erkannt und es werden die Betriebsparameter entsprechend eingestellt, um einen Leistungsabfall aufgrund der Entmagnetisierung zu unterdrücken oder zu vermeiden.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenlegung bezieht sich im Allgemeinen auf den Bereich der Kompressor-Steuerung und insbesondere auf einen Kompressor zur Unterdrückung eines Leistungsabfalls aufgrund von Entmagnetisierung und auf ein Verfahren zur Steuerung des Kompressors.
TECHNISCHER HINTERGRUND
Ein Permanentmagnet eines Rotors in einem Kompressor kann durch verschiedene Faktoren entmagnetisiert werden, z.B. durch einen Überstrom während des Betriebs des Kompressors oder durch den Rost des Rotors aufgrund von Langzeitlagerung. In der Regel wird die Entmagnetisierung des Kompressors derzeit nicht erkannt, und die Regelung wird auch unter der Bedingung durchgeführt, dass der Kompressor keine Entmagnetisierung aufweist. Die Entmagnetisierung des Permanentmagneten des Rotors führt jedoch zu einer Änderung des Steuerungsmodells des Kompressors, verringert die Steuergenauigkeit, erhöht den Strom unter der gleichen Bedingung und macht es unmöglich, die maximale Leistung auszugeben.
KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
In Anbetracht dessen zielt die vorliegende Offenlegung darauf ab, einen Kompressor, der in der Lage ist, Leistungsabfall durch Entmagnetisierung zu unterdrücken, sowie ein Verfahren zur Steuerung des Kompressors bereitzustellen.
Ein Aspekt der vorliegenden Offenlegung stellt ein Verfahren zur Steuerung eines Kompressors vor, der einen Motor mit einem Rotor aus einem Permanentmagneten enthält. Das Verfahren umfasst: Anlegen eines Messstroms an den Motor als Reaktion auf einen Befehl zum Starten des Kompressors; Erfassen, ob eine Entmagnetisierung des Permanentmagneten des Rotors vorliegt oder nicht, gemäß einer Reaktion des Motors auf den angelegten Messstrom; Zurücksetzen eines Betriebsparameters des Kompressors, wenn die Entmagnetisierung vorliegt; und Starten des Kompressors gemäß dem zurückgesetzten Betriebsparameter. Indem zunächst die Entmagnetisierung erkannt und die Betriebsparameter beim Start entsprechend zurückgesetzt werden, ist es möglich, den Leistungsabfall aufgrund der Entmagnetisierung zu unterdrücken oder sogar zu vermeiden.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenlegung kann der Messstrom nur eine q-Achsen-Komponente aufweisen, mit einer d-Achsen-Komponente von Null. In diesem Fall ist es relativ einfach, den Parameter des Permanentmagneten zu bestimmen und damit festzustellen, ob eine Entmagnetisierung vorliegt oder nicht. Zum Beispiel kann ein Verkettungsfluss des Permanentmagneten berechnet werden, und der berechnete Verkettungsfluss des Permanentmagneten kann mit einem theoretischen Wert eines Verkettungsflusses des Permanentmagneten verglichen werden, um festzustellen, ob eine Entmagnetisierung vorliegt oder nicht.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenlegung kann die Erfassung, ob eine Entmagnetisierung des Permanentmagneten des Rotors vorliegt oder nicht, ferner die Bestimmung eines Entmagnetisierungsgrades umfassen, und die Rückstellung des Betriebsparameters des Kompressors kann ferner die Einstellung der Betriebsparameter auf der Grundlage des bestimmten Entmagnetisierungsgrades umfassen. Auf diese Weise kann der Betriebsparameter besser an den Zustand des Permanentmagneten angepasst werden.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenlegung kann bei der Erfassung, ob eine Entmagnetisierung des Permanentmagneten des Motors vorliegt oder nicht, ein Positionswinkel des Rotors, der durch Integration einer Drehzahl des Motors erhalten wird, in einem Regelkreis des Motors verwendet werden.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenlegung umfassen die zurückgesetzten Betriebsparameter mindestens einen von: einem maximalen Ausgangsstrom und einem Überstromschutzpunkt eines Frequenzumrichters, die zum Antrieb des Motors im Kompressor bedienbar sind. Auf diese Weise ist es auch bei einer Entmagnetisierung möglich, den Ausgangsstrom des Frequenzumrichters zu erhöhen, um die Anforderung der Ausgabe der maximalen Leistung zu erfüllen und eine weitere Entmagnetisierung zu vermeiden. Insbesondere wenn die Entmagnetisierung vorhanden ist und der Entmagnetisierungsgrad in einem bestimmten Bereich von z.B. 20% liegt, kann der maximale Ausgangsstrom des Frequenzumrichters ansteigen und der Überstromschutzpunkt mit zunehmendem Entmagnetisierungsgrad abnehmen. Beispielsweise kann der maximale Ausgangsstrom des Frequenzumrichters eine obere Grenze haben, die etwa 150% des Nennbetriebsstroms des Frequenzumrichters beträgt, und der Überstromschutzpunkt kann eine untere Grenze haben, die etwa 160% des Nennbetriebsstroms des Frequenzumrichters beträgt.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Offenlegung sieht einen Kompressor vor, der einen Motor mit einem Rotor aus einem Permanentmagneten und einen Regler enthält, der so konfiguriert ist, dass er beim Start einen Anlaufalgorithmus ausführt, um nach dem obigen Verfahren zu arbeiten.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenlegung kann der Kompressor ferner einen Winkelgenerator zum Gewinnen eines Positionswinkels des Rotors durch Integration einer Drehzahl des Motors aufweisen.
Figurenliste
Die obigen und andere Objekte, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenlegung werden durch die folgende Beschreibung von Ausführungsbeispielen der vorliegenden Offenlegung unter Bezugnahme auf die biegefügten Zeichnungen, verdeutlicht, wobei:

1 ein schematisches Blockdiagramm ist, das einen Regelkreis eines Kompressors gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenlegung veranschaulicht;
2 ein schematisches Flussdiagramm ist, das ein Verfahren zur Regelung eines Kompressors gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenlegung veranschaulicht;
3 ein schematisches Diagramm ist, das die Einstellung eines Betriebsparameters auf der Grundlage eines Entmagnetisierungsgrades gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenlegung veranschaulicht; und
4 ein schematisches Diagramm ist, das einen Kompressor und einen Frequenzumrichter zeigt, die nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenlegung miteinander verbunden sind.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Offenlegung unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben. Es sollte jedoch verstanden werden, dass diese Beschreibungen lediglich beispielhaft sind und nicht dazu dienen, den Umfang der vorliegenden Offenlegung einzuschränken. Darüber hinaus werden in der folgenden Beschreibung Beschreibungen bekannter Strukturen und Technologien weggelassen, um die Konzepte der vorliegenden Offenlegung nicht unnötig zu verdunkeln.
Die hier verwendete Terminologie dient nur der Beschreibung spezifischer Ausführungsbeispielen und ist nicht dazu gedacht, die Offenlegung einzuschränken. Die hier verwendeten Wörter „ein“ und „der“ sollten auch die Bedeutung von „einer Mehrzahl von“ und „mehreren“ einschließen, es sei denn, aus dem Kontext geht eindeutig etwas anderes hervor. Darüber hinaus weisen die Begriffe „aufweisen“, „umfassen“ und dergleichen auf das Vorhandensein von Merkmalen, Schritten, Operationen und/oder Komponenten hin, schließen aber das Vorhandensein oder die Hinzufügung von einem oder mehreren anderen Merkmalen, Schritten, Operationen oder Komponenten nicht aus.
Alle hier verwendeten Begriffe (einschließlich technischer und wissenschaftlicher Begriffe) haben die Bedeutung, die von Fachleuten allgemein verstanden wird, sofern sie nicht anders definiert sind. Es ist zu beachten, dass die hier verwendeten Begriffe so zu interpretieren sind, dass sie Bedeutungen haben, die mit dem Kontext der Beschreibung übereinstimmen, und nicht idealisiert oder zu starr ausgelegt werden sollten.
4 ist ein schematisches Diagramm, das einen Kompressor und einen Frequenzumrichter zeigt, die gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung miteinander verbunden sind.
Wie in 4 dargestellt, kann ein Kompressor 400A jede Art von Kompressor sein, wie z.B. ein Scroll-Kompressor, ein Kolben-Kompressor oder ähnliches. Der Kompressor 440A kann einen Mantel aus einem harten Material wie Stahl und einen in dem Mantel bereitgestellten Kompressorkörper umfassen und kann einen Durchgang haben, durch den ein Arbeitsmedium des Kompressors 440A strömt. Der Kompressorkörper kann verschiedene Komponenten aufweisen, wie z.B. einen Verdichtungsmechanismus (z.B. eine feststehende Spirale und eine umlaufende Spirale eines Scroll-Kompressors), der das darin strömende Arbeitsmedium verdichtet, einen Antriebsmechanismus (z.B. einen Motor), der die Bewegung des Verdichtungsmechanismus antreibt, um das Arbeitsmedium zu verdichten, und verschiedene Sensoren, die die Betriebsbedingungen des Kompressors überwachen.
Ein Frequenzumrichter 400B kann z.B. über ein Kabel elektrisch an den Kompressor 400A angeschlossen werden. Der Frequenzumrichter 400B kann z.B. Ausgangssignale von den verschiedenen Sensoren im Kompressor 400A empfangen und den Antrieb des Motors im Kompressor 400A auf der Grundlage der Ausgangssignale dieser Sensoren steuern. In diesem Zusammenhang kann der Frequenzumrichter 400B als „Steuerung“ des Kompressors 400A bezeichnet werden.
Obwohl der Kompressor 400A und der Frequenzumrichter 400B in 4 als getrennte, durch das Kabel verbundene Geräte dargestellt sind, ist die vorliegende Offenlegung nicht darauf beschränkt. Beispielsweise können der Kompressor 400A und der Frequenzumrichter 400B (und möglicherweise weitere Komponenten) in ein und dasselbe System integriert sein, z.B. im selben Gehäuse installiert werden und so ein Kompressorsystem (auch einfach als „Kompressor“ bezeichnet) bilden.
1 ist ein schematisches Blockschaltbild, das einen Regelkreis eines Kompressors nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenlegung darstellt. Der Regelkreis 100 kann z.B. in dem in 4 gezeigten Frequenzumrichter 400B implementiert werden, um den Kompressor 400A, insbesondere den darin befindlichen Motor, zu regeln (siehe M in 1).
In 1 wird der Regelkreis 100 des Kompressors am Beispiel einer feldorientierten Regelung (LWL) eines Permanentmagnet-Synchronmotors (PMSM) beschrieben. Die vorliegende Darstellung beschränkt sich jedoch nicht darauf. Die Technologie der vorliegenden Offenlegung ist auf andere Motoren mit einem Rotor aus einem Permanentmagneten und andere Regelverfahren von Motoren anwendbar.
Ein an den Kompressor angeschlossener Frequenzumrichter, genauer gesagt ein Stromdetektor im Frequenzumrichter, kann die dreiphasigen Stromwerte i_a, i_b und i_c (in einem dreiphasigen Stator-Koordinatensystem, d.h. einem a-b-c-Koordinatensystem) im Motor M abtasten. Die abgetasteten Stromwerte können durch ein Clarke-Transformationsmodul in zweiphasige Koordinaten i_α und i_β (in einem zweiphasigen stationären Koordinatensystem, d.h. in einem α-β-Koordinatensystem) umgewandelt werden, und dann durch ein Park-Transformationsmodul in ein zweiphasiges rotierendes Koordinatensystem (ein Rotor-Koordinatensystem, d.h. ein d-q-Koordinatensystem) umgewandelt werden, was zu einer d-Achsen-Strom i_d und einer q-Achsen-Strom i_q führt (dies sind Stromrückkopplungswerte). Im d-q-Koordinatensystem kann die d-Achse eine Achse eines Verkettungsflusses des Rotors darstellen (für den Synchronmotor kann es eine Achse eines Magnetpols des Rotors sein), und die q-Achse kann die d-Achse um 90° gegen den Uhrzeigersinn führen. Insbesondere kann die d-Achse einem Drehmoment entsprechen, das durch die Erregung erzeugt wird, und die q-Achse kann einem Drehmoment entsprechen, das durch den Permanentmagneten erzeugt wird. Die d-Achse und die q-Achse können sich im Raum mit einer Winkelgeschwindigkeit des Rotors drehen.
Eine Regelung kann auf der Grundlage der Stromrückkopplungswerte i_d und i_q zusammen mit den Strom-Sollwerten $i_{d}^{*}$
und $i_{q}^{*}$
von den Frequenzumrichtern durchgeführt werden $(\sqrt{i_{d}^{*}^{2} + i_{q}^{*}^{2}} \leq i_{m a x},$
wobei i_max einen maximalen Ausgangsstrom des Frequenzumrichters darstellt), um den Strom des Motors bei einem konstanten Strom zu regeln. Beispielsweise können die Stromsollwerte $i_{d}^{*}$
und $i_{q}^{*}$
in Bezug auf die Stromrückkopplungswerte i_d und i_q berechnet werden, um Abweichungswerte zu erhalten, die von PI (Proportional-Integral)-Modulen in Spannungswerte umgewandelt werden. Um eine genauere Regelung zu erreichen, kann ein Feedforward-Entkopplungsmodul verwendet werden, um auf der Grundlage der Stromrückkopplungswerte i_d und i_q über eine Spannungsmodellgleichung des Motors des Permanentmagneten Spannungsschätzungen U_de und U_qe zu erhalten. Die durch das PI-Modul erhaltenen Spannungswerte werden in Bezug auf die Spannungsschätzungen U_de und U_qe berechnet, um die Spannungssollwerte U_dref und U_qref zu erhalten, aus denen die Spannungssollwerte U_α und U_α im zweiphasigen stationären Koordinatensystem durch ein inverses Park-Transformationsmodul erhalten werden können. Ein Raumzeiger-Pulsbreitenmodulationsmodul (SVPWM-Modul) kann einen Raumzeiger auf der Grundlage der Spannungssollwerte U_α und U_β berechnen und Pulsbreitenmodulationssignale (PWM-Signale) erzeugen. Die PWM-Signale können an die Schaltvorrichtungen 101 im Frequenzwandler angelegt werden, wodurch die Schaltvorrichtungen entsprechend dem Steuerbefehl vom Controller ein- und ausgeschaltet werden können, wodurch eine gewünschte Spannung an den Motor M angelegt wird. Während die Spannung an den Motor M angelegt wird, kann der Frequenzwandler den Strom des Motors M bei einer Schaltfrequenz (normalerweise 2KHz-16KHz) für die Berechnung im nächsten Zyklus abtasten.
Im obigen Regelkreis muss ein Positionswinkel θ_g des Rotors des Motors im Park-Transformationsmodul und im inversen Park-Transformationsmodul verwendet werden. Während des normalen Betriebs des Kompressors kann der Positionswinkel θ_g durch einen Positionsgeber oder einen Winkelbeobachter erhalten werden.
Nach den Ausführungsbeispielen der vorliegenden Offenlegung kann eine Entmagnetisierung in einer Anlaufphase des Kompressors erkannt werden. Während der Erkennung der Entmagnetisierung kann der Positionswinkel des Rotors durch Drehzahlintegration erhalten werden, siehe Module „Drehzahl“, „Rampe“ und „Winkelgenerator“ in 1. Zum Beispiel kann das Drehzahlmodul Einstellungen für die Drehzahl erhalten, wie z.B. Benutzereingaben von außen. Das Rampenmodul kann eine Ausgabe erzeugen, die bei einer bestimmten Steigung (z.B. 1Hz/s) auf die eingestellte Geschwindigkeit ansteigt (was die Beschleunigung des Motors in der Anlaufphase simuliert). Der Winkelgenerator kann die Ausgabe des Rampenmoduls (über die Zeit) integrieren, um den Positionswinkel des Motors zu erhalten.
2 ist ein schematisches Flussdiagramm, das ein Verfahren zur Steuerung eines Kompressors gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenlegung veranschaulicht.
Wie in 2 dargestellt, ist das Kompressor-Steuerungsverfahren 200 gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenlegung hauptsächlich auf die Anfahrstufe des Kompressors gerichtet. Anders als bei der herkömmlichen Technologie, bei der der Kompressor auf der Grundlage normaler Bedingungen des Kompressors als Reaktion auf einen Startbefehl gestartet wird, erkennt das Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenlegung die Entmagnetisierung vor dem normalen Start und stellt dann als Reaktion auf ein Ergebnis der Entmagnetisierungserkennung einen Betriebsparameter des Kompressors entsprechend ein, wie z.B. einen maximalen Ausgangsstrom und/oder einen Überstromschutzpunkt eines Frequenzumrichters zum Antrieb eines Motors im Kompressor.
Insbesondere in Schritt 210 erhält der Kompressor einen Startbefehl. Beispielsweise erhält der Kompressor den Startbefehl als Reaktion auf das Einschalten.
In Schritt 220 kann der Kompressor als Reaktion auf den Startbefehl eine Entmagnetisierung erkennen.
Der Motor kann im Wesentlichen äquivalent zu einem Ersatzschaltungsmodell sein, und es gibt mehrere solcher Ersatzschaltungsmodelle in diesem Bereich. Ein Parameter über einen Rotor eines Permanentmagneten (z.B. ein Verkettungsfluss desselben) kann mit einem solchen Ersatzschaltungsmodell berechnet werden, um den Entmagnetisierungszustand des Permanentmagneten zu bestimmen. Um den Zustand des Permanentmagneten beim Start zu bestimmen, kann eine bestimmte Erregung an den Motor angelegt werden. Die Erregung kann z.B. ein Messstrom oder eine Messspannung sein, und dann wird eine Reaktion des Motors auf die Erregung erfasst. Wenn die angelegte Erregung z.B. ein Messstrom ist, kann die Antwort des Motors auf die Erregung eine Spannung im Motor sein, d.h. die Spannung im Motor kann in diesem Fall detektiert werden. Handelt es sich bei der angelegten Erregung dagegen um eine Detektionsspannung, kann die Antwort des Motors auf die Erregung ein Strom im Motor sein, d.h. der Strom im Motor kann in diesem Fall detektiert werden. Mit dem Erregungs-Ansprechverhalten können relevante Parameter des Rotors des Permanentmagneten zu diesem Zeitpunkt, wie z.B. ein Entmagnetisierungsgrad oder ein Rück-EMK-Wert des Permanentmagneten des Rotors, auf der Grundlage des Ersatzschaltungsmodells des Motors berechnet werden.
Je nach Ausführungsbeispiel der vorliegenden Anwendung kann ein Algorithmus zur Rück-EMK-Erkennung verwendet werden. Zur Vereinfachung der Berechnung kann der Messstrom so eingestellt werden, dass er nur eine q-Achsen-Komponente hat, mit einer d-Achsen-Komponente als Null, d.h. $i_{d}^{*}_{Erfassung} = 0, i_{q}^{*}_{Erfassung} = i_{s t a r t},$
wobei der Index „Erfassung“ anzeigt, dass dies in der Phase der Erfassung der Entmagnetisierung beim Start verwendet wird. Mit anderen Worten, der Erregerstrom ist Null, und der Statorstrom wird ausschließlich zur Erzeugung eines elektromagnetischen Drehmoments verwendet. i_start kann ein vorbestimmter Prozentsatz, z.B. etwa 60%, eines Nennbetriebsstroms des Kompressors sein. Beispielsweise können $i_{d}^{*}_{Erfassung} und i_{q}^{*}_{Erfassung}$
Erfassung vom Frequenzumrichter an den in 1 gezeigten Regelkreis ausgegeben werden. Mit dem oben beschriebenen Regelkreis kann der Motor M auf eine vorgegebene Drehzahl geschleppt werden, die i_start entspricht.
Nachdem der Betrieb des Motors M stabilisiert ist, kann der Verkettungsfluss des Permanentmagneten durch das Ersatzschaltungsmodell des Motors berechnet werden, wodurch bestimmt werden kann, ob eine Entmagnetisierung vorliegt oder nicht, und ein Niveau der Entmagnetisierung bestimmt werden kann, wenn eine Entmagnetisierung vorliegt.
Die folgende Gleichung (1) zeigt das Ersatzschaltbildmodell des Permanentmagnet-Synchronmotors im d-q-Koordinatensystem. ${\begin{matrix} u_{q} = R_{s} i_{q} + L_{q} \frac{d i_{q}}{d t} + ω_{r} L_{d} i_{d} + ω_{r} ψ_{f} \\ u_{d} = R_{s} i_{d} + L_{d} \frac{d i_{d}}{d t} - ω_{r} L_{q} i_{q} \end{matrix}$
Dabei sind u_d und u_q d- bzw. q-Achsen-Komponenten einer Statorspannung, i_d und i_q d-bzw. q-Achsen-Komponenten eines Statorstroms, L_d und L_q d- bzw. q-Achsen-Induktivitäten der Statorwicklung, R_s ein Statorwiderstand, ω_r eine Rotationsgeschwindigkeit des Rotors, ψ_f der durch den Permanentmagneten des Rotors erzeugte Verkettungsfluss und dx/dt ein Zeitdifferential von x.
Indem der Statorwiderstand ignoriert und lediglich der stabile Zustand berücksichtigt wird (es ist zu beachten, dass der Strom der d-Achse bei der Erkennung der Entmagnetisierung, wie oben beschrieben, null sein kann), kann Gleichung (1) zu der folgenden Gleichung (2) vereinfacht werden. ${\begin{matrix} u_{q} = ω_{r} ψ_{f} \\ u_{d} = - ω_{r} L_{q} i_{q} \end{matrix}$
Aus Gleichung (2) ist ersichtlich, dass die q-Achsen-Spannung u_q für die Drehzahl ω_r und den Verkettungsfluss ψ_f des Permanentmagneten relevant ist. Der Frequenzumrichter kann den aktuellen Verkettungsfluss ψf des Permanentmagneten des Kompressors auf der Grundlage der q-Achsen-Spannung u_q und der Drehzahl ω_r berechnen. Der berechnete Wert kann mit einem theoretischen Wert des Verkettungsflusses (einem Nenn-Verkettungsfluss des Permanentmagneten als ob keine Entmagnetisierung vorliegt) verglichen werden, um festzustellen, ob eine Entmagnetisierung des Permanentmagneten vorliegt oder nicht, und um den Grad der Entmagnetisierung zu bestimmen, falls ja.
In Schritt 230 können zumindest einige Betriebsparameter des Kompressors basierend auf dem Ergebnis der Entmagnetisierungserkennung zurückgesetzt werden. Die zurückgesetzten Betriebsparameter können Parameter aufweisen, die auf der Grundlage des Entmagnetisierungsgrades adaptiv eingestellt werden müssen, z.B. mindestens einer der Parameter maximaler Ausgangsstrom und Überstromschutzpunkt des Frequenzumrichters. Im Falle einer Entmagnetisierung kann z.B. der maximale Ausgangsstrom des Frequenzumrichters entsprechend erhöht werden. Wenn der Entmagnetisierungsgrad innerhalb eines bestimmten Bereichs von z.B. 20% liegt, kann der maximale Ausgangsstrom des Frequenzumrichters schrittweise mit zunehmendem Entmagnetisierungsgrad erhöht werden, um die Anforderung der Ausgabe der maximalen Leistung zu erfüllen. Der maximale Ausgangsstrom des Frequenzumrichters kann eine Obergrenze haben, z.B. etwa 150% des Nennbetriebsstroms des Frequenzumrichters. Wenn der Entmagnetisierungsgrad relativ groß ist, gibt es daher eine Leistungsgrenze. Darüber hinaus kann im Falle einer Entmagnetisierung der Überstromschutzpunkt entsprechend reduziert werden. Wenn der Entmagnetisierungsgrad innerhalb eines bestimmten Bereichs von z.B. 20% liegt, kann der Überstromschutzpunkt mit zunehmendem Entmagnetisierungsgrad allmählich abgesenkt werden, um zu verhindern, dass der entmagnetisierte Kompressor durch den zu hohen Überstrompunkt weiter entmagnetisiert wird. Der Überstromschutzpunkt kann eine untere Grenze haben, z.B. etwa 160% des Nennbetriebsstroms des Frequenzumrichters. 3 ist ein schematisches Diagramm, das die Einstellung der Betriebsparameter auf der Grundlage des Entmagnetisierungsgrades gemäß den Ausführungsbeispielen der vorliegenden Offenlegung veranschaulicht.
In Schritt 240 kann der Kompressor auf der Grundlage der zurückgesetzten Betriebsparameter gestartet werden.
Gemäß den Ausführungsbeispielen der vorliegenden Offenlegung kann die Erkennung der Entmagnetisierung durchgeführt werden, bevor der Kompressor normal gestartet wird. Auf diese Weise kann die Entmagnetisierung rechtzeitig entdeckt werden, und die relevanten Betriebsparameter des Kompressors können auf der Grundlage des Entmagnetisierungsgrades entsprechend eingestellt werden, was im Voraus die Abgabe der maximalen Leistung ohne eine Drosselung unter der Prämisse gewährleistet, den Kompressor nicht zu beschädigen, und auch verhindert, dass der Kompressor weiter entmagnetisiert wird.
Wie oben beschrieben, wird bei der Erkennung der Entmagnetisierung der Positionswinkel des Rotors durch Integration der Drehzahl ermittelt, und es handelt sich dabei nicht um einen echten Positionswinkel. Wenn der Kompressor normal arbeitet, kann der Positionswinkel z.B. durch einen Positionsgeber oder einen Winkelbeobachter erhalten werden. Daher kann im Kompressor ein Schaltmechanismus vorgesehen werden, um die Bereitstellung des Positionswinkels umzuschalten. Insbesondere in der Phase der Erkennung der Entmagnetisierung kann der vom Winkelgenerator erzeugte Winkel dem Park-Transformationsmodul und dem inversen Park-Transformationsmodul (und anderen Modulen, die den Positionswinkel benötigen) zur Verfügung gestellt werden; in der Phase des Normalbetriebs kann der vom Positionsgeber oder Winkelbeobachter bereitgestellte Positionswinkel dem Park-Transformationsmodul oder dem inversen Park-Transformationsmodul (und anderen Modulen, die den Positionswinkel benötigen) zur Verfügung gestellt werden.
Das obige Kompressorsteuerungsverfahren 200 kann durch die Steuerung (z.B. den in 4 gezeigten Frequenzumrichter 400B) des Kompressors durchgeführt werden. Die Steuerung kann z.B. ein Speichergerät aufweisen, in dem Befehlscodes für die Ausführung des Kompressorsteuerungsverfahrens 200 gespeichert sind. Beim Start kann die Steuerung diese Befehlscodes ausführen und das Kompressorsteuerungsverfahren 200 entsprechend ausführen.
Die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Offenlegung sind oben beschrieben worden. Diese Ausführungsbeispiele dienen jedoch lediglich der Veranschaulichung und sind nicht dazu gedacht, den Umfang der vorliegenden Offenlegung einzuschränken. Obwohl die Ausführungsbeispiele oben separat beschrieben wurden, bedeutet dies nicht, dass Maßnahmen in den jeweiligen Ausführungsbeispielen nicht in Kombination vorteilhaft eingesetzt werden können. Der Umfang der vorliegenden Offenlegung wird durch die beigefügten Ansprüche und ihre Äquivalente definiert. Ohne vom Anwendungsbereich der vorliegenden Offenbarung abzuweichen, können die Fachkräfte verschiedene Substitutionen und Modifikationen vornehmen, und diese Substitutionen und Modifikationen sollten alle in den Anwendungsbereich der vorliegenden Offenbarung fallen.

Claims

Verfahren zum Steuern eines Kompressors, der einen Motor mit einem Rotor aus einem Permanentmagneten umfasst, wobei das Verfahren umfasst: Anlegen eines Messstroms an den Motor als Reaktion auf einen Startbefehl des Kompressors; Erfassen, in Abhängigkeit von einer Reaktion des Motors auf den Messstrom, ob eine Entmagnetisierung des Permanentmagneten des Rotors vorliegt; Zurücksetzen eines Betriebsparameters des Kompressors, wenn eine Entmagnetisierung vorliegt; und Starten des Kompressors gemäß dem zurückgesetzten Betriebsparameter.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Messstrom eine q-Achsen-Komponente mit einer d-Achsen-Komponente von Null hat.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Erfassen, ob eine Entmagnetisierung des Permanentmagneten des Rotors vorliegt, umfasst: Berechnen ein Verkettungsfluss des Permanentmagneten; und Vergleich des berechneten Verkettungsflusses des Permanentmagneten mit einem theoretischen Wert eines Verkettungsflusses des Permanentmagneten, um festzustellen, ob eine Entmagnetisierung vorliegt oder nicht.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Erfassen, ob eine Entmagnetisierung des Permanentmagneten des Rotors vorliegt, umfasst: Bestimmen eines Entmagnetisierungsniveaus; wobei das Zurücksetzen eines Betriebsparameters des Kompressors umfasst: Einstellen des Betriebsparameters gemäß dem Entmagnetisierungsniveau.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei ein Positionswinkel des Rotors, der durch Integrieren einer Geschwindigkeit des Motors erhalten wird, in einem Regelkreis des Motors verwendet wird, wenn erfasst wird, ob eine Entmagnetisierung des Permanentmagneten des Motors vorliegt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Zurücksetzen der Betriebsparameter mindestens einen von einem maximalen Ausgangsstrom und einem Überstromschutzpunkt eines Frequenzumrichters umfasst, die zum Antrieb des Motors im Kompressor betreibbar sind.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei das Zurücksetzen des Betriebsparameters des Kompressors, wenn eine Entmagnetisierung vorliegt, umfasst: wenn die Entmagnetisierung vorhanden ist und ein Entmagnetisierungsniveau innerhalb von 20% liegt, Erhöhen des maximalen Ausgangsstroms des Frequenzumrichters und Verringern des Überstromschutzpunktes mit einer Erhöhung des Entmagnetisierungsniveaus.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei der maximale Ausgangsstrom des Frequenzumrichters eine obere Grenze hat, die 150% des Nennbetriebsstroms des Frequenzumrichters beträgt, und der Überstromschutzpunkt eine untere Grenze hat, die 160% des Nennbetriebsstroms des Frequenzumrichters beträgt.
Ein Kompressor, bestehend aus: einem Motor mit einem Rotor aus einem Permanentmagneten; und einer Steuerung, die ausgebildet ist, beim Start einen Startalgorithmus auszuführen, um nach dem Verfahren eines der Ansprüche 1 bis 8 zu arbeiten.
Der Kompressor nach Anspruch 9, ferner umfassend einen Winkelgenerator, der konfiguriert einen Positionswinkel des Rotors durch Integrieren der Drehzahl des Motors zu erhalten.