[发明专利]一种永磁同步压缩机转速脉动抑制方法及装置

说明书

本发明提供了一种永磁同步压缩机转速脉动抑制方法及装置，包括：获取压缩机当前转速，并根据所述当前转速确定施加前馈补偿电流的频率，将施加所述前馈补偿电流的时刻的相位确定为参考零相位；确定所述参考零相位和所述前馈补偿电流的最优补偿相位之间的相位关系；根据所述相位关系，选取两个用于二分迭代的起始相位；根据所述两个起始相位进行二分迭代查找，确定所述最优补偿相位；将所述最优补偿相位确定为所述前馈补偿电流的相位进行前馈补偿以抑制转速脉动。本发明通过施加前馈补偿正弦波电流，以补偿周期性变化的压缩机负载转矩，可有效抑制压缩机的转速脉动。且前馈补偿电流的最优补偿相位可通过二分法快速查找得到，加快了收敛速度。

技术领域

本发明涉及空调技术领域，具体而言，涉及一种永磁同步压缩机转速脉动抑制方法及装置。

背景技术

变频空调是家用空调节能的主要研究方向，从早期的定速驱动，经过交流异步电机驱动，再到现在广泛使用的永磁同步电机直流变频驱动，经历了几十年的发展历程。变频空调之所以具有节能的优势，是因为当室内温度达到预设温度附近时，变频空调可以在中低频运行，提供维持室内温度的较小的制冷量或制热量，而不是像早期定速驱动那样简单的起停式控制。由于在中低频状态下冷媒的流速较慢，冷媒可以和室内外空气进行充分的热交换，从而大幅提升制冷/制热效率。

现有的永磁同步电机的转速脉动本质上是由转矩的脉动引起的，而转矩脉动的成因可以分为两大类：第一类是电机本体结构导致的输出转矩脉动，包括磁链谐波、齿槽效应等，这一类转矩脉动问题可以通过转子斜极、定子斜槽、分数槽绕组等电机设计技巧加以改善，也可以借助数字处理器在控制策略上进行改进；第二类是外部负载转矩的变化，例如突然加减负载、转矩周期性变化等，这一类转矩脉动问题只能依靠针对性的控制策略加以跟踪或补偿。

空调器在运行过程中，由于压缩机周期性地吸入和排出冷媒，滚动转子所处的机械角位置不同，对应的冷媒压力不同，导致压缩机负载转矩呈现出随机械角位置周期性变化的特性，引起转速脉动。尤其在1800r/min的转速以下时脉动现象十分明显，会带来显著的振动和噪声，并影响系统运行的稳定性。由于变频空调的永磁同步压缩机需要在10Hz甚至更低的运行频率下工作，所以对压缩机较低运行频率下的转速脉动抑制方法的研究具有一定的实际意义。

现有的抑制转速脉动方法中，最直接的方法是安装转矩传感器测量转矩，但受到压缩机空间和工况的限制，无法安装，且成本高昂。目前常采用的方案是负载转矩前馈补偿策略，将估测或近似得到的负载转矩对应的补偿电流与矢量控制中转速控制器输出的给定电流叠加，其中估测的方法可以通过数学模型法和观测器法实现，但是两者均对参数比较敏感，并且涉及转速的微分项，会给补偿电流带来较大的噪声。

工程上通常将忽略负载转矩的谐波成分，仅对占负载转矩主要部分的基本成分使用正弦波补偿电流进行补偿，频率为当前转速对应的机械频率、幅值和相位通过查表得到。而表格需要在某一型号压缩机出厂前进行测试，确定不同工况下对应的最优补偿的幅值和相位，固化到处理器的闪存中，用于运行时查表。但是查表法也存在一些不足之处：（1）只能离散地给出特定转速下的补偿幅值和相位，对于表格中没有的转速，只能就近选取或者插值补偿；（2）由于实际工况中转速的波动、冷媒压力变化情况与建表时的略有不同，查表得到的幅值和相位用于补偿效果不尽如人意，需要微调幅值和相位以获得理想的转速脉动抑制效果；（3）每个机型均需要做一次表格，工作量大；（4）白色家电多使用低成本的数字处理器，表格会占用有限的存储空间。

发明内容

针对现有技术存在的上述技术缺陷，本发明提供了一种永磁同步压缩机转速脉动抑制方法，针对工程常用的正弦波前馈补偿方案，使用二分法对最优的补偿电流相位进行在线查找而无需查表，并且受益于二分法高效的时间复杂度，具有收敛速度快的特点。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种永磁同步压缩机转速脉动抑制方法，其包括：