專利名稱：變頻空調用壓縮機的驅動裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及壓縮機技術領域，尤其是涉及一種變頻空調用壓縮機的驅動裝置。
背景技術：
目前，在家用變頻空調的壓縮機中普遍是采用單轉子機構，即由電動機的轉子帶動一個偏心輪的機構。這種單轉子機構可以提高壓縮機的性價比，降低制造成本。另外，隨著管路密封技術的提高，無效的冷媒泄露減少到了最小。但是這卻給壓縮機中電動機的驅動帶來了一種困難在電動機的轉子旋轉一周的過程中，負荷是不確定的，是隨著轉子位置變化而變化的，而因為前述管路密封技術的提高，冷媒泄露減少，更加劇了這種負荷的波動，降低了壓縮機的效率。其次，家用變頻空調的壓縮機廣泛采用永磁同步電動機作為熱能轉換的動力源，為了提高電動機的效率，隨著永磁同步材料技術的發展，永磁同步電動機的永磁體的磁通量變得越來越大。但是，用于驅動這個電動機的變頻裝置的供電電壓并未因此而成比例的提高。如果仍然使用傳統的單相供電功率因數校正方法，由于直流母線電壓是固定值，而無法隨著電動機的工作狀況的變化而變化，結果會導致實際變頻控制系統的綜合效率下降。
實用新型內容本實用新型實施例提供了一種變頻空調用壓縮機的驅動裝置，用于提高單轉子壓縮機的運行性能和效率。本實用新型實施例還提供了一種變頻空調用壓縮機的驅動裝置，包括速度調節器、q軸電流調節器、d軸電流調節器、第一轉矩控制單元、第二轉矩控制單元、第三轉矩控制單元、電壓坐標逆變換單元、電流坐標變換單元、轉速估計單元、弱磁控制單元和直流母線電壓控制單元，所述第一轉矩控制單元用于根據轉速估計單元所估計的實際轉速值得到用于抑制振動的轉矩補償指令值；所述第一轉矩控制單元輸出的轉矩補償指令值和所述速度調節器輸出的轉矩值相加后，通過轉矩和q軸電流的換算得到q軸電流值作為所述q軸電流調節器的輸入值；所述第二轉矩控制單元用于根據所述電流轉換單元輸出的q軸實際電流值得到降低電流波動的q軸電壓補償指令值；所述第二轉矩控制單元輸出的q軸電壓補償指令值和所述q軸電流調節器的輸出值疊加后得到q軸電壓指令；所述第三轉矩控制單元用于根據所述電流轉換單元輸出的d軸實際電流值得到降低電流波動的d軸電壓補償指令值；所述第二轉矩控制單元輸出的d軸電壓補償指令值和所述d軸電流調節器的輸出值疊加后得到d軸電壓指令；所述電壓坐標逆變換單元用于對所述q軸電壓指令及所述d軸電壓指令進行坐標變換后輸出給電動機以驅動所述單轉子壓縮機；所述電流坐標變換單元用于將所述電動機檢測出的U、W相電流值轉換為d、q軸的實際電流值；所述轉速估計單元用于根據所述d、q軸的實際電流值估算出所述實際轉速值；所述弱磁控制單元用于對d軸電流指令值進行弱磁控制；所述直流母線電壓控制單元用于根據經過弱磁控制輸出的d軸電流指令值自動調節功率因數調節電路的升壓比；并將所述的升壓比用于功率因數調節電路，提升輸出的直流母線電壓值。優選地，本實用新型實施例中第一轉矩控制單元包括第一提取模塊，用于提取實際轉速值中的交流成分；第一積分調節模塊，用于對所述交流成分進行積分調節；相位確定模塊，用于提取所述實際轉速值波動的相位來決定電動機轉矩的相位；第一輸出模塊，用于輸出抑制振動的轉矩補償指令值。優選地，本實用新型實施例中第二轉矩控制單元包括第二提取模塊，用于提取q軸實際電流值中的交流成分；第二積分調節模塊，用于對q軸實際電流值中的交流成分進行積分調節以使所述交流成分為零；第二輸出模塊，用于輸出用于降低電流波動的q軸電壓補償指令值；所述第三轉矩控制單元包括第三提取模塊，用于提取d軸實際電流值中的交流成分；第三積分調節模塊，用于對d軸實際電流值中的交流成分進行積分調節以使所述交流成分為零；第三輸出模塊，用于輸出用于降低電流波動的d軸電壓補償指令值。優選地，本實用新型實施例中直流母線電壓控制單元具體用于，對d軸電流指令值的限制值與經過弱磁控制輸出的d軸電流指令值誤差進行積分調節，得到功率因數校正電路的升壓比指令。另一方面，本實用新型實施例還提供了一種空調機，包括如上所述的驅動裝置。本實用新型實施例可以使得電動機運行在低速域時抑制電動機的振動，且電動機運行在中速率時降低電流波動，從而降低了系統的損耗，最后本實用新型實施例電動機運行在高速率時還可以自動調整直流電壓，給系統提供最適當的電壓，進一步提高系統的綜合效率。
為了更清楚地說明本實用新型實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖I為本實用新型實施例提供的一種單轉子壓縮機的驅動裝置的結構示意圖；圖2為本實用新型實施例提供的直流母線電壓控制單元的控制流程圖；圖3為本實用新型實施例提供的一種第一轉矩控制單元的結構示意圖；圖4為本實用新型實施例提供的一種第二轉矩控制單元的結構示意圖；圖5為本實用新型實施例提供的一種第三轉矩控制單元的結構示意圖；圖6為本實用新型實施例提供的一種空調機的結構示意圖。
具體實施方式
下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。如圖I所示為本實用新型實施例提供的一種單轉子壓縮機的驅動裝置的結構示意圖，該驅動裝置包括速度調節器510、q軸電流調節器520、d軸電流調節器530、第一轉矩控制單元540、第二轉矩控制單元550、第三轉矩控制單元560、電壓坐標逆變換單元570、電流坐標變換單元580、轉速估計單元590、弱磁控制單元600和直流母線電壓控制單元610。速度調節器510用于控制實際轉速與轉速指令值一致，其輸入為轉速指令值和轉速估計單元590所輸出的實際轉速值O1，其輸出為。第一轉矩控制單元540用于根據轉速估計單元590所估計的實際轉速值《 得到用于抑制振動的轉矩補償指令值△ T %因此，第一轉矩控制單元540的輸入為轉速估計單元590所輸出的實際轉速值W1，而輸出為轉矩補償指令值△ t'在本實施例中，速度調節器510的輸出和第一轉矩控制單元540的輸出A ^疊加后得到再通過轉矩和q軸電流的換算(即單位電流最大輸出矩陣優化)得到q軸電流指令值<，再作為q軸電流調節器520的一個輸入，以此實現了在電動機運行在低速域時達到抑制振動的目的。在本實施例中轉矩和q軸電流的換算關系如下T*=|pfc+fc-I；)/)./；h \p{k>{L-L^yd)其中P :電動機極對數'k;:發電常數設定值-A IL*q : d軸/q軸電感設定值-J: . d軸電流指令值。q軸電流調節器520用于控制q軸實際電流和指令電流值保持一致，其一個輸入為速度調節器510和第一轉矩控制單元540輸出的疊加值并通過轉矩和q軸電流的換算得到的換算值<，另一個輸入為電流坐標變換單元580輸出的q軸實際電流值第二轉矩控制單元550用于根據電流坐標變換單元580輸出的q軸實際電流值I,得到降低電流波動的q軸電壓補償指令值AF:，因此，第二轉矩控制單元550的輸入為電
流坐標變換單元580輸出的q軸實際電流值Iqjb,而輸出為q軸電壓補償指令值。在本實施例中，q軸電流調節器520的輸出和第二轉矩控制單元550的輸出相加后得到q軸電壓指令<，并輸出給電壓坐標逆變換單元570。d軸電流調節器530用于控制d軸實際電流和指令電流值保持一致，其一個輸入為d軸電流指令值I〗，另一個輸入為電流坐標變換單元580輸出的d軸實際電流值Id fb。第三轉矩控制單元560用于根據電流坐標變換單元580輸出的d軸實際電流值Ida得到降低電流波動的d軸電壓補償指令值AFj ,因此，第三轉矩控制單元560的輸入為電流坐標變換單元580輸出的d軸實際電流值Idfb，而輸出為d軸電壓補償指令值AG。在本實施例中，d軸電流調節器530的輸出和第三轉矩控制單元560的輸出AF；疊加后得到d軸電壓指令:^，并輸出給電壓坐標逆變換單元570。電壓坐標逆變換單元570用于對q軸電壓指令^及d軸電壓指令FiJ進行坐標逆變換后輸出給電動機以驅動單轉子壓縮機。作為本實用新型的一個實施例，電壓坐標逆變換單元570是將(d，q)旋轉坐標系變換為(U，V, w)三相坐標系從而得到U、V、W三相輸出電壓指令，然后將該輸出電壓指令輸出給電動機。電流坐標變換單元580用于將根據電動機電流的檢測得到U、W相電流值Iu和Iw，然后坐標變換為d、q軸的實際電流值Idjb和I,—fb。轉速估計單元590用于根據d、q軸的實際電流值Id fb和估算出實際轉速值
W10弱磁控制單元600用于對d軸電流指令值進行弱磁控制，弱磁控制為現有技術，在此不再贅述。直流母線電壓控制單元610用于根據經過弱磁控制輸出的d軸電流指令值/I自動調節功率因數調節電路的升壓比，并將所述的升壓比用于功率因數調節電路，提升電動機 輸出的直流母線電壓值。作為本實用新型的一個實施例，如圖2所示為直流母線電壓控制單元的控制流程圖，直流母線電壓控制單元610具體用于，對d軸電流指令值的限制值/lmut與經過弱磁控制輸出的d軸電流指令值/誤差進行積分調節，得到功率因數校正電路的升壓比指令A\。本實用新型實施例可以使得電動機運行在低速域時抑制電動機的振動，且電動機運行在中速率時降低電流波動，從而降低了系統的損耗。如圖3所示為本實用新型實施例提供的一種第一轉矩控制單元的結構示意圖，該第一轉矩控制單兀540包括第一提取模塊541、第一積分調節模塊542、相位確定模塊543和第一輸出模塊544。第一提取模塊541用于提取實際轉速值中的交流成分。該交流成分的提取可以采用傅立葉變換來提取，具體可以參見圖2對應實施例中的描述。第一積分調節模塊542用于對所述交流成分進行積分調節。對實際轉速值中交流成分進行積分調節的目的是使轉動速度的波動成分為零。相位確定模塊543用于提取實際轉速值波動的相位來決定電動機轉矩的相位。第一輸出模塊544用于輸出抑制振動的轉矩補償指令值。如圖4所示為本實用新型實施例提供的一種第二轉矩控制單元的結構示意圖，該第二轉矩控制單元550包括第二提取模塊551、第二積分調節模塊552和第二輸出模塊553，其中第二提取模塊551用于提取q軸實際電流值中的交流成分。第二積分調節模塊552用于對q軸實際電流值中的交流成分進行積分調節以使所述交流成分為零。第二輸出模塊553用于輸出用于降低電流波動的q軸電壓補償指令值。如圖5所示為本實用新型實施例提供的一種第三轉矩控制單元的結構示意圖，該第三轉矩控制單元560包括第三提取模塊561、第三積分調節模塊562和第三輸出模塊563，其中第三提取模塊561用于提取d軸實際電流值中的交流成分。第三積分調節模塊562用于對d軸實際電流值中的交流成分進行積分調節以使所述交流成分為零。第三輸出模塊563用于輸出用于降低電流波動的d軸電壓補償指令值。如圖6為本實用新型實施例提供的一種空調機的結構示意圖，該空調機110包括如上所述的驅動裝置111，其它結構可以參見現有的空調機結構，在此不再贅述。本領域普通技術人員可以理解實現上述實施例中的全部或部分流程，可以通過計算機程序來指令相關的硬件來完成，所述的程序可存儲于一計算機可讀取存儲介質中，該程序在執行時，可包括如上述各的實施例的流程。其中，所述的存儲介質可為磁碟、光盤、只讀存儲記憶體( Read-Only Memory，ROM)或隨機存儲記憶體(Random Access Memory, RAM)
坐寸O以上所述的具體實施例，對本實用新型的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本實用新型的具體實施例而已，并不用于限定本實用新型的保護范圍，凡在本實用新型的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。
權利要求1.一種變頻空調用壓縮機的驅動裝置，其特征在于，包括速度調節器、q軸電流調節器、d軸電流調節器、第一轉矩控制單元、第二轉矩控制單元、第三轉矩控制單元、電壓坐標逆變換單元、電流坐標變換單元、轉速估計單元、弱磁控制單元和直流母線電壓控制單元， 所述第一轉矩控制單元用于根據轉速估計單元所估計的實際轉速值得到用于抑制振動的轉矩補償指令值； 所述第一轉矩控制單元輸出的轉矩補償指令值和所述速度調節器輸出的轉矩值相加后，通過轉矩和q軸電流的換算得到q軸電流值作為所述q軸電流調節器的輸入值； 所述第二轉矩控制單元用于根據所述電流轉換單元輸出的q軸實際電流值得到降低電流波動的q軸電壓補償指令值； 所述第二轉矩控制單元輸出的q軸電壓補償指令值和所述q軸電流調節器的輸出值疊加后得到q軸電壓指令； 所述第三轉矩控制單元用于根據所述電流轉換單元輸出的d軸實際電流值得到降低電流波動的d軸電壓補償指令值； 所述第二轉矩控制單元輸出的d軸電壓補償指令值和所述d軸電流調節器的輸出值疊加后得到d軸電壓指令； 所述電壓坐標逆變換單元用于對所述q軸電壓指令及所述d軸電壓指令進行坐標變換后輸出給電動機以驅動所述單轉子壓縮機； 所述電流坐標變換單元用于將所述電動機檢測出的U、W相電流值轉換為d、q軸的實際電流值； 所述轉速估計單元用于根據所述d、q軸的實際電流值估算出所述實際轉速值； 所述弱磁控制單元用于對d軸電流指令值進行弱磁控制； 所述直流母線電壓控制單元用于根據經過弱磁控制輸出的d軸電流指令值自動調節功率因數調節電路的升壓比；并將所述的升壓比用于功率因數調節電路，提升輸出的直流母線電壓值。
2.如權利要求I所述的變頻空調用壓縮機的驅動裝置，其特征在于，所述第一轉矩控制單元包括 第一提取模塊，用于提取實際轉速值中的交流成分； 第一積分調節模塊，用于對所述交流成分進行積分調節； 相位確定模塊，用于提取所述實際轉速值波動的相位來決定電動機轉矩的相位； 第一輸出模塊，用于輸出抑制振動的轉矩補償指令值。
3.如權利要求I所述的變頻空調用壓縮機的驅動裝置，其特征在于， 所述第二轉矩控制單元包括 第二提取模塊，用于提取q軸實際電流值中的交流成分； 第二積分調節模塊，用于對q軸實際電流值中的交流成分進行積分調節以使所述交流成分為零； 第二輸出模塊，用于輸出用于降低電流波動的q軸電壓補償指令值； 所述第三轉矩控制單元包括 第三提取模塊，用于提取d軸實際電流值中的交流成分； 第三積分調節模塊，用于對d軸實際電流值中的交流成分進行積分調節以使所述交流成分為零； 第三輸出模塊，用于輸出用于降低電流波動的d軸電壓補償指令值。
4.如權利要求I所述的變頻空調用壓縮機的驅動裝置，其特征在于， 所述直流母線電壓控制單元具體用于，對d軸電流指令值的限制值與經過弱磁控制輸出的d軸電流指令值誤差進行積分調節，得到功率因數校正電路的升壓比指令。
5.一種空調機，其特征在于，包括如權利要求1-4任一所述的驅動裝置。
專利摘要本實用新型實施例提供了一種變頻空調用壓縮機的驅動裝置，包括速度調節器、q軸電流調節器、d軸電流調節器、第一轉矩控制單元、第二轉矩控制單元、第三轉矩控制單元、電壓坐標逆變換單元、電流坐標變換單元、轉速估計單元、弱磁控制單元和直流母線電壓控制單元。本實用新型實施例可以抑制電動機在低速度時的振動，且降低電動機在中速度時的電流波動，還可以在電動機運行在高速度時自動調整直流電壓，給系統提供最適當的電壓，進一步提高系統的綜合效率。
文檔編號H02P21/05GK202535303SQ20122019438
公開日2012年11月14日 申請日期2012年4月28日 優先權日2012年4月28日
發明者汪韌冬, 顧晨宇 申請人:瑞薩電子(中國)有限公司