一種直流變頻空調壓縮機的閉環啟動方法及控制系統技術方案

本發明專利技術公開了一種直流變頻空調壓縮機的閉環啟動方法。在該閉環啟動方法中，根據壓縮機的轉子的轉速，控制系統分別采用控制算法A和控制算法B對轉子的位置進行閉環控制。與采用了傳統位置估算算法的直流變頻空調壓縮機的啟動過程相比，本啟動方法省去了開環啟動的過程，從而避免壓縮機在啟動過程中產生大電流，壓縮機啟動迅速，啟動成功率高并可實現迅速重載啟動。本發明專利技術還公開了為實現上述啟動方法而采用的直流變頻空調壓縮機閉環啟動的控制系統。

Closed loop starting method and control system of DC inverter air conditioner compressor

The invention discloses a closed loop starting method of a DC inverter air conditioner compressor. According to the rotor speed of the compressor, the control system adopts the control algorithm A and the control algorithm B to control the position of the rotor. Compared with the traditional starting process of DC inverter air conditioner compressor position estimation algorithm, this method eliminates the need for a process to start the open loop start, so as to avoid the compressor produces large current during startup, the compressor starts rapidly, starting with high success rate and can achieve rapid load start. The invention also discloses a control system of a DC inverter air conditioner compressor which is used for realizing the starting method.

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種壓縮機的啟動方法，尤其是涉及一種直流變頻空調壓縮機的閉環啟動方法。本專利技術還涉及直流變頻空調壓縮機閉環啟動的控制系統。
技術介紹
目前，伴隨著技術的進步，越來越多的空調器開始采用直流變頻壓縮機。直流變頻壓縮機采用內置永磁體的轉子，運轉時不需要額外的勵磁電流，所以相對于傳統的定速壓縮機和交流變頻壓縮機，具有更高的效率，使空調器更加節能。在直流變頻壓縮機的驅動過程中，其控制算法一般都是矢量控制算法，也就是磁場定向控制算法(簡稱FOC)，見圖1所示。直流變頻壓縮機是無位置傳感器的電機，所以其轉子位置的估算顯得尤為重要。目前，常用的位置估算方法有：電壓積分提取磁鏈進行位置估算的方法、通過滑模變結構提取電動勢進行位置估算的方法、高頻信號注入位置估算法、模型自適應位置估算法等，而應用較為廣泛是前兩種方法。這兩種算法本質上都是求取轉子的電動勢進行位置估算，只不過一種是求取轉子的磁鏈(屬于間接電動勢法，磁鏈的導數就是電動勢)，一種是直接求取轉子的電動勢。對于采用通過轉子電動勢求位置信息的位置估算算法(即傳統位置估算算法)的直流變頻壓縮機，其啟動過程都是三段法：轉子定位階段、開環啟動階段、閉環運行階段，1.轉子定位階段：啟動前,壓縮機處于靜止狀態，壓縮機的轉子的位置是不確定的；為將轉子固定到一個預定的位置，控制系統需進行轉子定位控制；控制系統通過強行向壓縮機的電機繞組注入直流電流，迫使其電機軸停止在某一指定角度來識別電機初始角度，使轉子穩定在一個已知的給定的角度上；2.開環啟動階段：在定位結束后，控制系統的電流環進入閉環控制模式，而速度環則屬于開環模式；控制系統通過電流環施加固定力矩電流，使轉子以一定的加速度轉動至設定的給定轉速；3.閉環運行階段：在壓縮機的轉子轉動到給定轉速后，壓縮機已經可以產生足夠高的反電動勢。控制系統根據檢測到的壓縮機電流、直流母線電壓等信息，可以推算出轉子的實際位置，控制系統的速度環隨即進入閉環控制模式，從而完成啟動階段的控制，轉為通常運轉階段的控制，此時，如圖1所示，用戶設定的給定轉速(Ref_Spd)經斜坡限制函數(RAMP)轉換成參考轉速(Reg_Spd)后，方可輸入至控制系統的速度環內。然而，上述啟動過程中，壓縮機在開環啟動階段會產生大電流，而且，壓縮機在啟動過程中出現啟動重載的情況，關機重啟往往需要等待3分鐘，時間較長。因此，有必要對直流變頻空調壓縮機的啟動過程進行改進。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種直流變頻空調壓縮機的閉環啟動方法。為了實現上述目的，本專利技術采用如下技術方案：一種直流變頻空調壓縮機的閉環啟動方法，特別的，包括以下步驟：A)控制系統對壓縮機轉子進行定位控制，使轉子轉動至預定的位置；B)定位結束后，控制系統采用控制算法A，對轉子位置進行閉環控制；在控制算法A中，給定轉速v輸入至控制系統的速度環，控制轉子的轉速；該給定轉速v為常數；C)壓縮機啟動成功后，控制系統采用控制算法B，對轉子位置進行閉環控制。為實現上述啟動方法，本專利技術提出一種直流變頻空調壓縮機閉環啟動的控制系統，該控制系統包括定位模塊，該定位模塊用于對壓縮機進行轉子定位以獲取壓縮機的轉子的當前位置；給定模塊，該給定模塊用于設定壓縮機的轉子的給定轉速；轉速估算模塊，該轉速估算模塊用于根據壓縮機的轉子的當前位置估算壓縮機的轉子的當前轉速；斜坡函數啟閉模塊，該斜坡函數啟閉模塊用于調用斜坡限制函數；控制模塊，該控制模塊用于獲取壓縮機的轉子的當前轉速，并判斷壓縮機的轉子的當前轉速是否達到給定轉速，其中，若控制模塊判斷壓縮機的轉子的當前轉速未達到給定轉速，則控制模塊控制斜坡函數啟閉模塊關閉，控制系統采用控制算法A對壓縮機進行控制；若控制模塊判斷壓縮機的轉子的當前轉速達到給定轉速，則控制模塊控制斜坡函數啟閉模塊開啟，控制系統采用控制算法B對壓縮機進行控制。定位模塊與轉速估算模塊通信連接，給定模塊、轉速估算模塊、斜坡函數啟閉模塊均與控制模塊通信連接。上述控制算法A是指閉環啟動估算算法，即在傳統位置估算算法的基礎上，斜坡函數啟閉模塊關閉，在速度環的閉環控制中并不會調用斜坡限制函數。在控制算法A中，輸入至速度環的給定轉速v，無需經過斜坡限制函數，即可直接輸入至速度環內。上述控制算法B是指傳統位置估算算法。在控制算法B中，輸入至速度環的給定轉速v，需經過斜坡限制函數轉變成參考轉速v'后，才可輸入至速度環內。在本直流變頻空調壓縮機的閉環啟動方法中，控制系統通過強行向壓縮機的電機繞組注入直流電流，迫使其電機軸停止在某一指定角度來識別電機初始角度，使轉子穩定在一個已知的給定的角度上，實現轉子的定位；在定位結束后，控制系統的電流環和速度環均進入閉環控制模式，此時，斜坡限制函數啟閉模塊關閉，控制系統采用控制算法A，給定轉速v不經斜坡限制函數，直接輸入至速度環內，由速度環提供轉子轉動所需的定力距。隨著轉子轉速的提升，控制系統即可推算出轉子的實際位置。在轉子定位結束至壓縮機啟動成功這一時間段內，即步驟B中，速度環控制轉子的轉速繼續提升，控制系統實時估算轉子的當前轉速。在本閉環啟動方法中，一般認為控制系統所估算的轉子當前轉速v當前達到給定轉速v的90％，即可視為壓縮機啟動成功。壓縮機啟動成功后，斜坡限制函數啟閉模塊開啟，控制系統切換至控制算法B，對轉子位置進行閉環控制，完成壓縮機的啟動過程。在轉子轉動的起步階段，控制系統所估算的位置與轉子的實際位置會有所出入，而隨著轉子速度逐漸增大，控制系統根據檢測到的壓縮機電流、直流母線電壓等信息，即可推算出轉子的實際位置。壓縮機的啟動時間，即控制系統從開始估算轉子的位置至推算出轉子的實際位置的時間，一般需要0.1～1個周期。該周期是指轉子轉動的周期，根據各壓縮機的參數差異，各壓縮機的啟動時間亦有所不同。與采用了傳統位置估算算法的直流變頻空調壓縮機的啟動過程相比，本啟動方法省去了開環啟動的過程，從而避免壓縮機在啟動過程中產生大電流，壓縮機啟動迅速，啟動成功率高并可實現迅速重載啟動。在本直流變頻空調壓縮機閉環啟動的控制系統中，定位模塊對壓縮機進行轉子定位以獲取壓縮機的轉子的當前位置，實現轉子的定位；在定位結束后，控制系統的電流環和速度環均進入閉環控制模式，用戶通過給定模塊設定壓縮機的轉子的給定轉速v后，轉子開始轉動，而轉速估算模塊則即時估算壓縮機的轉子的當前轉速，將估算所得的轉子當前轉速傳輸至控制模塊，由控制模塊判斷壓縮機的轉子的當前轉速是否達到給定轉速；若控制模塊判斷壓縮機的轉子的當前轉速未達到給定轉速，控制斜坡函數啟閉模塊關閉，使控制系統采用控制算法A對壓縮機進行控制，此時，輸入至速度環的給定轉速v，無需經過斜坡限制函數，即可直接輸入至速度環內；若控制模塊判斷壓縮機的轉子的當前轉速達到給定轉速，則控制斜坡函數啟閉模塊開啟，使控制系統采用控制算法B對壓縮機進行控制，此時，輸入至速度環的給定轉速v，需經過斜坡限制函數轉變成參考轉速v'后，才可輸入至速度環內，而壓縮機啟動成功。由本控制系統啟動的壓縮機，其啟動過程并不會產生大電流，壓縮機啟動迅速，啟動成功率高并可實現迅速重載啟動。本專利技術具有壓縮機啟動迅速，啟動成功率高并可實現迅速重載啟動等優點。附圖說明圖1是磁場定向控制算法的控制算法示意圖本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種直流變頻空調壓縮機的閉環啟動方法，其特征在于：包括以下步驟：A)控制系統對壓縮機轉子進行定位控制，使轉子轉動至預定的位置；B)定位結束后，控制系統采用控制算法A，對轉子位置進行閉環控制；在控制算法A中，給定轉速v輸入至控制系統的速度環，控制轉子的轉速；該給定轉速v為常數；C)壓縮機啟動成功后，控制系統采用控制算法B，對轉子位置進行閉環控制。

【技術特征摘要】
1.一種直流變頻空調壓縮機的閉環啟動方法，其特征在于：包括以下步驟：A)控制系統對壓縮機轉子進行定位控制，使轉子轉動至預定的位置；B)定位結束后，控制系統采用控制算法A，對轉子位置進行閉環控制；在控制算法A中，給定轉速v輸入至控制系統的速度環，控制轉子的轉速；該給定轉速v為常數；C)壓縮機啟動成功后，控制系統采用控制算法B，對轉子位置進行閉環控制。2.根據權利要求1所述的直流變頻空調壓縮機的閉環啟動方法，其特征在于：在步驟B中，控制系統實時估算轉子的當前轉速v當前；在步驟C中，當v當前≥0.9v時，壓縮機啟動成功。3.根據權利要求1所述的直流變頻空調壓縮機的閉環啟動方法，其特征在于：給定轉速v在600rpm～1500rpm范圍內。4.根據權利要求1所述的直流變頻空調壓縮機的閉環啟動方法，其特征在于：所述控制算法A是指閉環啟動估算算法。5.根據權利要求1所述的直流變頻空調壓縮機的閉環啟動方法，其特征在于：所述控制算法B是指傳統位置估算算法。6.一種直流變頻空調壓縮機閉環啟動的控制系統，其...

【專利技術屬性】
技術研發人員：孫路風，
申請(專利權)人：佛山市順德區和而泰電子科技有限公司，
類型：發明
國別省市：廣東;44