[发明专利]一种空调变频压缩机全频域恒力矩控制系统及方法

说明书

技术领域

本发明属于空调压缩机变频驱动控制技术领域，具体地说，是涉及一种空调变频压缩机在全频域的恒力矩控制方法。

背景技术

空调已经成为全球性产品，然而，空调在家用电器的耗能占比达到23%，节能技术一直是空调企业重点研究的课题。

目前直流变频压缩机高效率化方法有：

1）采用高性能磁铁增加磁通量；

2）在线圈的缠绕方法上改进，提高狭缝占有率，使用粗的铜线，增加缠绕圈数等；

3）减少电感，提高电机电压利用率；

以上提高变频压缩机效率的方式增加了材料成本，压缩机企业为节省成本，把压缩机的惯量减小，但压缩机惯量减小，导致压缩机在高频运行过程中，压缩机电流每个周期的波峰和波峰值波动差异大，在高负荷下，容易导致压缩机电流达到压缩机退磁或功率模块的电流保护值而停机。如图1所示，为高频无力矩补偿控制的马达电流波形图，可以看出压缩机电流每个周期的波峰和波峰值波动差异很大。

现有恒力矩控制方法只能够应用于低频领域，用于抑制低频振动。如图2所示，恒力矩控制部通过检测一旋转中的电机电流IM的脉动成分，通过脉动电流计算单元计算出脉动电流ΔIM，与0值的差通过电压补偿指令声场单元进行积分，计算出降低电流脉动的电压指令ΔVM*。根据电机电流IM计算出让速度变恒定的电流控制指令IM*，电流矢量控制部对(IM*-IM)进行比例积分后得到电压指令VM*，将VM*与ΔVM*作和形成的VM**作为电压控制指令控制压缩机。而恒力矩控制方法不能够应用于高频领域，原因是，控制压缩机的电压指令VM**是由VM*与ΔVM*作和形成的，而，VM*是由让速度变恒定作成电流指令IM*而变动的电压指令，而力矩控制系统是为了恒定电流而变动的电压指令ΔVM*。控制压缩机的电压指令VM**的两个要因中，其中一个是为了变动电流，另外一个是为了恒定电流，因而，两个要因互相干涉，控制系统不安定，在速度变高时就不能控制了。

发明内容

本发明的目的在于提供一种空调变频压缩机全频域恒力矩控制方法，解决了现有空调压缩机在高频运行过程中，电流每个周期的波峰和波峰值波动差异大，在高负荷下，导致压缩机电流达到压缩机退磁或功率模块的电流保护值而停机的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种空调变频压缩机全频域恒力矩控制系统，包括电流矢量控制部和恒力矩控制部，恒力矩控制部输出电流脉动降低用的电流指令，将电流脉动降低用的电流指令与电流矢量控制部的输入信号相加作为电流矢量控制部的输入，电流矢量控制部输出电压控制指令控制压缩机。

其中，恒力矩控制部包括脉动电流计算单元和电流补偿指令生成单元，脉动电流计算单元根据电机电流计算脉动电流，将0与脉动电流的差通过电流补偿指令生成单元后形成电流脉动降低用的电流指令。

电流矢量控制部的输入信号为根据电机电流计算的使电机速度变恒定的电流控制指令。

电流矢量控制部包括比例积分器，电流矢量控制部的输入与电机电流的差通过比例积分器后输出电压控制指令。

控制系统包括电流采样部，电流采样部对压缩机母线电流进行采样，电机电流包括通过母线电流与电机参数计算得到的力矩电流和励磁电流。

基于上述空调变频压缩机全频域恒力矩控制系统的设计，本发明还提出了一种空调变频压缩机全频域恒力矩控制方法，对电机母线电流进行采样，并根据电机母线电流和电机参数计算电机电流；根据电机电流计算脉动电流，将0与脉动电流的差通过电流补偿指令生成单元后形成电流脉动降低用的电流指令；根据电机电流计算使电机速度变恒定的电流控制指令，电流控制指令加电流脉动降低用电流指令作为电流矢量控制部的输入，经过电流矢量控制部输出的电压控制指令控制压缩机。

优选的，电流矢量控制部的输入与采样电流的差通过比例积分器后输出电压控制指令。

其中，电机电流包括通过母线电流与电机参数计算得到的力矩电流和励磁电流。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：本发明改进的恒力矩补偿控制方法，能够应用于压缩机的全频域，恒力矩控制部通过补偿电流至电流矢量控制部的输入端，压缩机在高频段运行过程中，电流更加稳定，每个周期的波峰值均匀分布，压缩机运行平稳，电流不容易达到功率模块的保护值以及压缩机的退磁电流，不会导致压缩机停机，并且可以降低压缩机的功耗以及产生的谐波，提高了变频压缩机的可靠性。

结合附图阅读本发明实施方式的详细描述后，本发明的其他特点和优点将变得更加清楚。