[发明专利]直流变频空调压缩机的控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种直流变频空调，特别是一种直流变频空调压缩机的控制方法。

背景技术

永磁同步电机由于具备体积小、效率高、调速范围宽和运行可靠等优点，被广泛应用于需求高性能的电驱动控制系统的领域。直流变频空调目前在空调产品中已占据主导地位，其核心部件压缩机中的电机就是永磁同步电机，我们常说的压缩机控制实际就是对压缩机里面的电机进行控制。

为了实现永磁同步电机系统的高性能控制，获知永磁同步电机中的转子的位置信号是必不可少的。转子的位置信号信号通常采用光电编码器或旋转变压器来检测，由于光电编码器和旋转变压器为机械式传感器，而机械式传感器存在机械安装、电缆连接、容易出故障等问题，降低了系统的可靠性，而且增加了系统的体积和成本，这都限制了永磁同步电机的使用范围。为了解决机械式传感器带来的各种缺陷，无位置传感器的电机控制技术得到了广泛的研究和应用。

目前，无位置传感器的电机转子的位置信号获取控制方法主要有两大类，即基波激磁估算法和高频信号成份法。

基波激磁估算法是基于电机的基波动态模型，目前的主要估算法有：反电势估算法、磁链估算法、模型参考自适应估算法、扩展卡尔曼滤波估算法以及状态观测器估算法。这类方法具有良好的动态性能，但用于转子位置估算所需的基波参数与电机转速成正比，限制了其在零速和低速范围内的应用，只适用于电机在中、高速范围内的无位置传感器运行。

为了实现整个速度范围内都能精确估算转子的位置信号，克服基波激磁估算法的不足，高频信号成份法常常被采用。高频信号成份法就是利用电机转子的空间凸极效应估算出转子的位置信号，高频信号成份法主要应用在具有空间凸极性的永磁同步电机的无位置传感器的速度控制。高频信号成份法所需注入的高频信号主要有旋转高频信号、脉动高频信号、逆变器载波频率成份信号等。由于高频信号成份法是跟踪转子的空间凸极性，因此，高频信号成份法对电机参数的依赖性小，可以实现电机在低速甚至零速状态下的无位置传感器运行。

高频信号成份法的工作原理是利用电机转子的空间凸极效应估算转子的位置信号，但是，由于电机存在着磁饱和特性，即电机随着电流增大其空间凸极性会变弱，此时，高频信号成份法控制电机效果会变差甚至失效。基于这个原因，在电机控制中使用的高频信号成份法大都处于实验室理论研究阶段，基本没有应用到任何实际产品中。

发明内容

本发明的目的旨在提供一种操作灵活、节能性好、舒适性好的直流变频空调压缩机的控制方法，以克服现有技术中的不足之处。

按此目的设计的一种直流变频空调压缩机的控制方法，其特征是包含两种位置估算法：位置估算法A和位置估算法B，该两种位置估算法的使用和切换方法如下：

在压缩机启动和升速过程中，压缩机启动时采用位置估算法A，启动后压缩机开始升速，当压缩机的转速≤V1时仍然采用位置估算法A，当压缩机的转速＞V1时则采用位置估算法B；

当压缩机在中速或高速运行一段时间后，系统制冷或制热需求开始减少，此时压缩机开始降速，在降速过程中，当压缩机的转速≥V2时，采用位置估算法B，当压缩机的转速＜V2，则采用位置估算法A；

其中，360rpm≤V1≤1200rpm；180rpm≤V2≤600rpm，rpm为转/分钟。

所述位置估算法A是高频信号成份法中的任意一种，位置估算法B是基波激磁估算法中的任意一种。

所述位置估算法A为高频信号成份法中的旋转高频信号注入法。

所述位置估算法B为基波激磁估算法中的反电势估算法。

目前，永磁同步电机的控制策略主要有矢量控制和直接转矩控制两种，其中，矢量控制相比直接转矩控制具备转矩脉动小、调速范围宽、启动和低速性能好等优点，被广泛应用到直流变频空调压缩机的控制中。矢量控制的基本思想源于对直流电机的模拟，通过电机磁场定向将定子电流分为励磁分量和转矩分量，分别加以控制，从而获得良好的解耦特性，图1所示为矢量控制框图。

矢量控制中最为核心的部分是转子的位置估算，转子的位置估算有基波激磁估算法和高频信号成份法两大类。基波激磁估算法包括反电势估算法、磁链估算法、模型参考自适应估算法、扩展卡尔曼滤波估算法以及状态观测器估算法；高频信号成份法包括旋转高频信号注入法、脉动高频信号注入法和逆变器载波频率成份法。

本发明的基础是矢量控制，创新之处在于位置估算环节包含两种位置信号的获取方法，分别为位置估算法A和位置估算法B。其中，位置估算法A是高频信号成份法中的任意一种，位置估算法B是基波激磁估算法中任意一种。