本發(fā)明涉及壓縮機控制領(lǐng)域，特別是涉及一種壓縮機控制方法及裝置。

背景技術(shù)：

壓縮機凸極電機的輸出轉(zhuǎn)矩公式為：

Te＝1.5P(Ψm*Iq+(Ld-Lq)*Id*Iq) (1)

其中：P為電機極數(shù)、Ψm為永磁體的磁鏈、Id、Iq為直軸電流和交軸電流以及Ld、Lq為直軸電感和交軸電感。由公式(1)可以看出，電機力矩由兩部分組成，1.5P*Ψm*Iq是勵磁轉(zhuǎn)矩，1.5P*(Ld-Lq)*Id*Iq是磁阻轉(zhuǎn)矩。當注入負向的Id時，可以使輸出轉(zhuǎn)矩增大，如圖1所示。

用定子電流的幅值Im和該電流超前Id的相位角β來表示公式(1)，Id＝Im*cosβ(2)，Iq＝Im*sinβ(3)，得到公式如下：

Te＝1.5P(Ψm*Im*sinβ+(Ld-Lq)*Im*cosβ*Im*sinβ)＝1.5P(Ψm*Im*sinβ+(Ld-Lq)*Im²*sin2β/2) (4)

將上述公式(4)進行微分，得

Teˊ＝1.5P(Ψm*Im*cosβ+(Ld-Lq)*Im²*cos2β) (5)

當Teˊ＝0時，Te在0-180區(qū)間有最大值，可以得到：

Ψm*cosβ+(Ld-Lq)*Im*cos2β＝0 (6)

求解上述方程，可得：

公式(7)中的β,即為最優(yōu)轉(zhuǎn)矩角。

將公式(7)代入公式(2)，有將Im＝Iq/sinβ(9)代入(8),有

通過公式(10)，直接計算Id值，從而實現(xiàn)MTPA(maximum torque per ampere,MTPA，最大轉(zhuǎn)矩電流比)的算法控制。顯而易見，Ψm、Ld、Lq為壓縮電機的固有參數(shù)，Iq為算法中的控制量。該種實現(xiàn)方式由于依賴于壓縮機的參數(shù)，在實際空調(diào)系統(tǒng)中，不同電流情況下Ld和Lq都是變化的，因此，這種方法控制精度較低；在壓縮的驅(qū)動算法中，壓縮機轉(zhuǎn)子的位置估算是基于反電動勢的PLL(Phase Locked Loop，為鎖相回路或鎖相環(huán)算法)實現(xiàn)。在該算法中，由于高通濾波器的使用，使得Id基準角度跟實際的轉(zhuǎn)子角度會存在一定的誤差，尤其是在壓縮機中低頻運行時，Id角度估算誤差相對較大，這就使得基于轉(zhuǎn)子位置估算的變量都存在一定的誤差，這也使得MTPA算法精度降低，影響整機的效率。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種壓縮機控制方法及裝置，用以解決目前壓縮機控制算法精度較低的問題。

根據(jù)本發(fā)明的第一個方面，提供了一種壓縮機控制方法，包括：確定壓縮機以第一預(yù)設(shè)頻率運行時使壓縮機輸入功率最小的第一最優(yōu)轉(zhuǎn)矩角；確定壓縮機以第二預(yù)設(shè)頻率運行時使壓縮機輸入功率最小的第二最優(yōu)轉(zhuǎn)矩角；根據(jù)壓縮機實際運行頻率與第一預(yù)設(shè)頻率和/或第二預(yù)設(shè)頻率的大小關(guān)系確定壓縮機實際運行頻率對應(yīng)的第三最優(yōu)轉(zhuǎn)矩角；使用第三最優(yōu)轉(zhuǎn)矩角對壓縮機進行矢量旋轉(zhuǎn)控制。

其中，第一預(yù)設(shè)頻率屬于壓縮機運行的低頻段，第二預(yù)設(shè)頻率屬于壓縮機運行的高頻段。

其中，根據(jù)壓縮機實際運行頻率與第一預(yù)設(shè)頻率和/或第二預(yù)設(shè)頻率的大小關(guān)系確定壓縮機實際運行頻率對應(yīng)的第三最優(yōu)轉(zhuǎn)矩角，包括：根據(jù)第一預(yù)設(shè)頻率與第一最優(yōu)轉(zhuǎn)矩角的對應(yīng)關(guān)系，和/或，第二預(yù)設(shè)頻率與第二最優(yōu)轉(zhuǎn)矩角的對應(yīng)關(guān)系，生成最優(yōu)轉(zhuǎn)矩角控制曲線；根據(jù)壓縮機的實際運行頻率值基于控制曲線得到與該實際運行頻率值對應(yīng)的最優(yōu)轉(zhuǎn)矩角的角度值。

其中，控制曲線包括：低頻段、中頻段以及高頻段；低頻段對應(yīng)的轉(zhuǎn)矩角的角度值為第一最優(yōu)轉(zhuǎn)矩角的角度值、高頻段對應(yīng)的轉(zhuǎn)矩角的角度值為第二最優(yōu)轉(zhuǎn)矩角的角度值，中頻段對應(yīng)的轉(zhuǎn)矩角的角度值與頻率線性相關(guān)。

其中，根據(jù)壓縮機實際運行頻率與第一預(yù)設(shè)頻率和/或第二預(yù)設(shè)頻率的大小關(guān)系確定壓縮機實際運行頻率對應(yīng)的第三最優(yōu)轉(zhuǎn)矩角，包括：如果壓縮機的實際運行頻率小于第一預(yù)設(shè)頻率，則確定第三最優(yōu)轉(zhuǎn)矩角的角度值等于第一最優(yōu)轉(zhuǎn)矩角的角度值；如果壓縮機的實際運行頻率大于第二預(yù)設(shè)頻率，則確定第三最優(yōu)轉(zhuǎn)矩角的角度值等于第二最優(yōu)轉(zhuǎn)矩角的角度值；如果壓縮機的實際運行頻率大于第一預(yù)設(shè)頻率且小于第二預(yù)設(shè)頻率，則根據(jù)第一預(yù)設(shè)頻率、第二預(yù)設(shè)頻率、第一最優(yōu)轉(zhuǎn)矩角以及第二最優(yōu)轉(zhuǎn)矩角按照如下公式計算得到第三最優(yōu)轉(zhuǎn)矩角：β＝k*Fre+b，其中，k＝(β₂-β₁)/(F₂-F₁)，b＝(β₁*F₂-β₂*F₁)/(F₂-F₁)，β為第三最優(yōu)轉(zhuǎn)矩角，F(xiàn)re為壓縮機實際運行頻率，β₁為第一最優(yōu)轉(zhuǎn)矩角，β₂為第二最優(yōu)轉(zhuǎn)矩角，F(xiàn)₁為第一預(yù)設(shè)頻率以及F₂為第二預(yù)設(shè)頻率。

根據(jù)本發(fā)明的第二個方面，提供了一種壓縮機控制裝置，包括：第一確定模塊，用于確定壓縮機以第一預(yù)設(shè)頻率運行時使壓縮機輸入功率最小的第一最優(yōu)轉(zhuǎn)矩角；第二確定模塊，用于確定壓縮機以第二預(yù)設(shè)頻率運行時使壓縮機輸入功率最小的第二最優(yōu)轉(zhuǎn)矩角；第三確定模塊，用于根據(jù)壓縮機實際運行頻率與第一預(yù)設(shè)頻率和/或第二預(yù)設(shè)頻率的大小關(guān)系確定壓縮機實際運行頻率對應(yīng)的第三最優(yōu)轉(zhuǎn)矩角；控制模塊，用于使用第三最優(yōu)轉(zhuǎn)矩角對壓縮機進行矢量旋轉(zhuǎn)控制。

其中，第一預(yù)設(shè)頻率屬于壓縮機運行的低頻段，第二預(yù)設(shè)頻率屬于壓縮機運行的高頻段。

其中，上述第三確定模塊，包括：生成單元，用于根據(jù)第一預(yù)設(shè)頻率與第一最優(yōu)轉(zhuǎn)矩角的對應(yīng)關(guān)系，和/或，第二預(yù)設(shè)頻率與第二最優(yōu)轉(zhuǎn)矩角的對應(yīng)關(guān)系，生成最優(yōu)轉(zhuǎn)矩角控制曲線；第一確定單元，用于根據(jù)壓縮機的實際運行頻率值基于控制曲線得到與該實際運行頻率值對應(yīng)的最優(yōu)轉(zhuǎn)矩角的角度值。

其中，控制曲線包括：低頻段、中頻段以及高頻段；低頻段對應(yīng)的轉(zhuǎn)矩角的角度值為第一最優(yōu)轉(zhuǎn)矩角的角度值、高頻段對應(yīng)的轉(zhuǎn)矩角的角度值為第二最優(yōu)轉(zhuǎn)矩角的角度值，中頻段對應(yīng)的轉(zhuǎn)矩角的角度值與頻率線性相關(guān)。

其中，第三確定模塊，包括：第二確定單元，用于如果壓縮機的實際運行頻率小于第一預(yù)設(shè)頻率，則確定第三最優(yōu)轉(zhuǎn)矩角的角度值等于第一最優(yōu)轉(zhuǎn)矩角的角度值；第三確定單元，用于如果壓縮機的實際運行頻率大于第二預(yù)設(shè)頻率，則確定第三最優(yōu)轉(zhuǎn)矩角的角度值等于第二最優(yōu)轉(zhuǎn)矩角的角度值；計算單元，用于如果壓縮機的實際運行頻率大于第一預(yù)設(shè)頻率且小于第二預(yù)設(shè)頻率，則根據(jù)第一預(yù)設(shè)頻率、第二預(yù)設(shè)頻率、第一最優(yōu)轉(zhuǎn)矩角以及第二最優(yōu)轉(zhuǎn)矩角按照如下公式計算得到第三最優(yōu)轉(zhuǎn)矩角：β＝k*Fre+b，其中，k＝(β₂-β₁)/(F₂-F₁)，b＝(β₁*F₂-β₂*F₁)/(F₂-F₁)，β為第三最優(yōu)轉(zhuǎn)矩角，F(xiàn)re為壓縮機實際運行頻率，β₁為第一最優(yōu)轉(zhuǎn)矩角，β₂為第二最優(yōu)轉(zhuǎn)矩角，F(xiàn)₁為第一預(yù)設(shè)頻率以及F₂為第二預(yù)設(shè)頻率。本發(fā)明實施例提供的方案根據(jù)壓縮機實際運行的頻率確定最優(yōu)轉(zhuǎn)矩角，最大化提高了MTPA算法中直軸電流超前角的精度，進而實現(xiàn)了MTPA的高精度控制。

附圖說明

圖1是相關(guān)技術(shù)中壓縮機定子電流的幅值與直軸電流以及交軸電流的關(guān)系示意圖；

圖2是本發(fā)明第一實施例中提供的壓縮機控制方法的流程圖；

圖3是本發(fā)明第一實施例中提供的最優(yōu)轉(zhuǎn)矩角的控制曲線的示意圖；

圖4是本發(fā)明第一實施例中壓縮機矢量旋轉(zhuǎn)控制算法示意圖；

圖5是本發(fā)明第三實施例提供的壓縮機控制方法的應(yīng)用流程示意圖；

圖6是本發(fā)明第四實施例提供的壓縮機控制裝置的結(jié)構(gòu)框圖。

具體實施方式

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中目前壓縮機控制算法精度較低的問題，本發(fā)明提供了一種壓縮機控制方法及裝置，以下結(jié)合附圖以及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應(yīng)當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不限定本發(fā)明。

第一實施例

本實施例提供了一種壓縮機控制方法，圖2是該方法的流程圖，如圖2所示，該方法包括如下處理：

步驟201：確定壓縮機以第一預(yù)設(shè)頻率運行時使壓縮機輸入功率最小的第一最優(yōu)轉(zhuǎn)矩角；

低頻點Id(直軸電流)超前角β₁(即上述第一最優(yōu)轉(zhuǎn)矩角)的測定方法具體可以包括：在壓縮機運行的低頻段選取一個頻率點F₁，例如30Hz，在該頻率點調(diào)整超前角β₁的值，找出在相同試驗工況下輸入功率最小時對應(yīng)的角度值，并將該角度值確定為低頻點的最優(yōu)轉(zhuǎn)矩角β₁，即第一最優(yōu)轉(zhuǎn)矩角。

該第一預(yù)設(shè)頻率屬于壓縮機運行的低頻段，該頻率值可以是一個經(jīng)驗值，在本實施例中，壓縮機運行的低頻段具體可以是10赫茲至40赫茲。

步驟202：確定壓縮機以第二預(yù)設(shè)頻率運行時使壓縮機輸入功率最小的第二最優(yōu)轉(zhuǎn)矩角；

高頻Id超前角β₂的測定方法具體可以包括：在壓縮機運行的高頻段選取一個頻率點F₂，例如80Hz，在該頻率點調(diào)整償角β₂的值，找出在相同試驗工況下輸入功率最小時對應(yīng)的角度值，并將該角度值確定為高頻點的最優(yōu)轉(zhuǎn)矩角β₂，即第二最優(yōu)轉(zhuǎn)矩角。

其中，該第二預(yù)設(shè)頻率屬于壓縮機運行的高頻段，可以是一個經(jīng)驗值，壓縮機運行的高頻段具體可以是70赫茲至120赫茲。

步驟203：根據(jù)壓縮機實際運行頻率與第一預(yù)設(shè)頻率和/或第二預(yù)設(shè)頻率的大小關(guān)系確定壓縮機實際運行頻率對應(yīng)的第三最優(yōu)轉(zhuǎn)矩角；

其中，根據(jù)壓縮機實際運行頻率與第一預(yù)設(shè)頻率和/或第二預(yù)設(shè)頻率的大小關(guān)系確定壓縮機實際運行頻率對應(yīng)的第三最優(yōu)轉(zhuǎn)矩角，具體可以包括：

根據(jù)第一預(yù)設(shè)頻率與第一最優(yōu)轉(zhuǎn)矩角的對應(yīng)關(guān)系，和/或第二預(yù)設(shè)頻率與第二最優(yōu)轉(zhuǎn)矩角的對應(yīng)關(guān)系，生成最優(yōu)轉(zhuǎn)矩角控制曲線；

根據(jù)壓縮機的實際運行頻率值基于控制曲線得到與該實際運行頻率值對應(yīng)的最優(yōu)轉(zhuǎn)矩角的角度值。

如圖3所示，該控制曲線具體可以包括：低頻段、中頻段(壓縮機中頻段具體可以是40赫茲至70赫茲)以及高頻段，其中，0～F₁為低頻段，F(xiàn)₁～F₂為中頻段，F(xiàn)₂之后為高頻段，低頻段(小于F₁的頻率)對應(yīng)的轉(zhuǎn)矩角的角度值為第一最優(yōu)轉(zhuǎn)矩角的角度值β₁、高頻段(大于F₂的頻率)對應(yīng)的轉(zhuǎn)矩角的角度值為第二最優(yōu)轉(zhuǎn)矩角的角度值β₂，中頻段(大于F₁且小于的F₂頻率)對應(yīng)的轉(zhuǎn)矩角的角度值與頻率線性相關(guān)。

步驟204：使用第三最優(yōu)轉(zhuǎn)矩角對壓縮機進行矢量旋轉(zhuǎn)控制。

如圖4所示，將第三最優(yōu)轉(zhuǎn)矩角作為輸入量應(yīng)用于壓縮機的矢量旋轉(zhuǎn)控制過程中，輸出直軸電流到直軸解耦器(Id Decoupler)以及交軸電流參考(Iq Ref)，以完成MTPA的算法控制。

需要說明的是，本實施例中的壓縮機可以是應(yīng)用于空調(diào)中的壓縮機，更進一步的可以是應(yīng)用于帶凸極比的永磁同步壓縮機的驅(qū)動效率優(yōu)算法MTPA，即本實施例中的壓縮機可以是帶凸極比的壓縮機。

本實施例提供的控制方法基于壓縮機實際運行的頻率得出最優(yōu)轉(zhuǎn)矩角，最大化的提高了MTPA算法中Id超前角的精度，實現(xiàn)了MTPA的高精度控制，提高了壓縮機的效率，達到高效節(jié)能的效果，同時，該方法測試點少，實現(xiàn)簡單，可以明顯的縮短壓縮機的調(diào)試時間。

第二實施例

本實施例提供了一種壓縮機控制方法，該方法與上述第一實施例提供的方法大致相同，其區(qū)別在于，本實施例采用如下方式實現(xiàn)根據(jù)壓縮機實際運行頻率與第一頻率和/或第二頻率的大小關(guān)系確定壓縮機實際運行頻率對應(yīng)的第三最優(yōu)轉(zhuǎn)矩角的操作：

如果壓縮機的實際運行頻率小于第一預(yù)設(shè)頻率，則確定第三最優(yōu)轉(zhuǎn)矩角的角度值等于第一最優(yōu)轉(zhuǎn)矩角的角度值；

如果壓縮機的實際運行頻率大于第二預(yù)設(shè)頻率，則確定第三最優(yōu)轉(zhuǎn)矩角的角度值等于第二最優(yōu)轉(zhuǎn)矩角的角度值；

如果壓縮機的實際運行頻率大于第一預(yù)設(shè)頻率且小于第二預(yù)設(shè)頻率，則根據(jù)第一預(yù)設(shè)頻率、第二預(yù)設(shè)頻率、第一最優(yōu)轉(zhuǎn)矩角以及第二最優(yōu)轉(zhuǎn)矩角按照如下公式計算得到第三最優(yōu)轉(zhuǎn)矩角：

β＝k*Fre+b，其中，k＝(β₂-β₁)/(F₂-F₁)，b＝(β₁*F₂-β₂*F₁)/(F₂-F₁)，β為第三最優(yōu)轉(zhuǎn)矩角，F(xiàn)re為壓縮機實際運行頻率，β₁為第一最優(yōu)轉(zhuǎn)矩角，β₂為第二最優(yōu)轉(zhuǎn)矩角，F(xiàn)₁為第一預(yù)設(shè)頻率以及F₂為第二預(yù)設(shè)頻率。

第三實施例

本實施例主要對壓縮機控制方法的應(yīng)用流程進行說明，圖5是本實施例提供的壓縮機控制方法的流程圖，如圖5所示，該流程包括如下處理：

步驟501：確定低頻段對應(yīng)的第一最優(yōu)轉(zhuǎn)矩角；

步驟502：確定高頻段對應(yīng)的第二最優(yōu)轉(zhuǎn)矩角；

步驟503：擬定最優(yōu)轉(zhuǎn)矩角控制曲線，β＝k*Fre+b；

步驟504：根據(jù)最優(yōu)轉(zhuǎn)矩角控制曲線得到壓縮機實際運行的最優(yōu)轉(zhuǎn)矩角，將該轉(zhuǎn)矩角應(yīng)用與矢量旋轉(zhuǎn)，生成后續(xù)的電流環(huán)參考。

第四實施例

本實施例提供了一種壓縮機控制裝置，圖6是該裝置的結(jié)構(gòu)框圖，如圖6所示，該裝置60包括如下組成部分：

第一確定模塊61，用于確定壓縮機以第一預(yù)設(shè)頻率運行時使壓縮機輸入功率最小的第一最優(yōu)轉(zhuǎn)矩角；

第二確定模塊62，用于確定壓縮機以第二預(yù)設(shè)頻率運行時使壓縮機輸入功率最小的第二最優(yōu)轉(zhuǎn)矩角；

第三確定模塊63，用于根據(jù)壓縮機實際運行頻率與第一預(yù)設(shè)頻率和/或第二預(yù)設(shè)頻率的大小關(guān)系確定壓縮機實際運行頻率對應(yīng)的第三最優(yōu)轉(zhuǎn)矩角；

控制模塊64，用于使用第三最優(yōu)轉(zhuǎn)矩角對壓縮機進行矢量旋轉(zhuǎn)控制。

其中，第一預(yù)設(shè)頻率屬于壓縮機運行的低頻段，第二預(yù)設(shè)頻率屬于壓縮機運行的高頻段。

其中，上述第三確定模塊63，具體可以包括：生成單元，用于根據(jù)第一預(yù)設(shè)頻率與第一最優(yōu)轉(zhuǎn)矩角的對應(yīng)關(guān)系，和/或第二預(yù)設(shè)頻率與第二最優(yōu)轉(zhuǎn)矩角的對應(yīng)關(guān)系，生成最優(yōu)轉(zhuǎn)矩角控制曲線；第一確定單元，用于根據(jù)壓縮機的實際運行頻率值基于控制曲線得到與該實際運行頻率值對應(yīng)的最優(yōu)轉(zhuǎn)矩角的角度值。

其中，控制曲線包括：低頻段、中頻段以及高頻段；低頻段對應(yīng)的轉(zhuǎn)矩角的角度值為第一最優(yōu)轉(zhuǎn)矩角的角度值、高頻段對應(yīng)的轉(zhuǎn)矩角的角度值為第二最優(yōu)轉(zhuǎn)矩角的角度值，中頻段對應(yīng)的轉(zhuǎn)矩角的角度值與頻率線性相關(guān)。

其中，上述第三確定模塊63，具體可以包括：第二確定單元，用于如果壓縮機的實際運行頻率小于第一預(yù)設(shè)頻率，則確定第三最優(yōu)轉(zhuǎn)矩角的角度值等于第一最優(yōu)轉(zhuǎn)矩角的角度值；第三確定單元，用于如果壓縮機的實際運行頻率大于第二預(yù)設(shè)頻率，則確定第三最優(yōu)轉(zhuǎn)矩角的角度值等于第二最優(yōu)轉(zhuǎn)矩角的角度值；計算單元，用于如果壓縮機的實際運行頻率大于第一預(yù)設(shè)頻率且小于第二預(yù)設(shè)頻率，則根據(jù)第一預(yù)設(shè)頻率、第二預(yù)設(shè)頻率、第一最優(yōu)轉(zhuǎn)矩角以及第二最優(yōu)轉(zhuǎn)矩角按照如下公式計算得到第三最優(yōu)轉(zhuǎn)矩角：β＝k*Fre+b，其中，k＝(β₂-β₁)/(F₂-F₁)，b＝(β₁*F₂-β₂*F₁)/(F₂-F₁)，β為第三最優(yōu)轉(zhuǎn)矩角，F(xiàn)re為壓縮機實際運行頻率，β₁為第一最優(yōu)轉(zhuǎn)矩角，β₂為第二最優(yōu)轉(zhuǎn)矩角，F(xiàn)₁為第一預(yù)設(shè)頻率以及F₂為第二預(yù)設(shè)頻率。

盡管為示例目的，已經(jīng)公開了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將意識到各種改進、增加和取代也是可能的，因此，本發(fā)明的范圍應(yīng)當不限于上述實施例。