一种空调的压缩机的控制方法和控制装置制造方法

xiaoxiao2020-7-22  2

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一种空调的压缩机的控制方法和控制装置制造方法
【专利摘要】本发明提出一种空调的压缩机的控制方法和控制装置,所述空调的压缩机的控制方法包括如下步骤:获得空调的工作模式,其中,工作模式包括第一工作模式和第二工作模式;实时检测压缩机的工作频率;在空调运行于第一工作模式,且压缩机的当前工作频率小于等于第一频率阈值时,控制空调以第一调制方式输出控制信号以控制压缩机的转速;在压缩机的当前工作频率大于第一频率阈值时,控制空调以第二调制方式输出控制信号以控制压缩机的转速。根据本发明的空调的压缩机的控制方法和控制装置,可以改善空调在低频率运行下的稳定性,可以最大限度降低空调压缩机运行频率同时降低能耗,可以提高空调压缩机的最大运行频率同时控制功率器件的温度在预设范围内。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本发明涉及压缩机控制【技术领域】,特别涉及一种空调的压缩机的控制方法和控制 装直。 一种空调的压缩机的控制方法和控制装置

【背景技术】
[0002] 目前,在空调产品中,直流变频空调因其节能和舒适性好等优点而占据主导地位。 在空调运行之后,空调最大能力的输出直接影响空调制冷的实际效果,一般可以通过提高 压缩机运行频率来提高空调的制冷效果,但是,提高压缩机的运行频率会使得功率器件的 温度急剧上升,为了保证功率器件的可靠性只能加大散热器或者设计额外的散热风道或散 热装置。
[0003] 另外,PWM (Pulse Width Modulation,脉宽调制)调制技术是空调压缩机控制常 用的方法,PWM调制技术中常用的调制方法包括:两相PWM调制方式和三相PWM调制方式。 其中,两相PWM调制方式在一个PWM调制周期内只有两相输出PWM电压,而第三相输出为高 电压或者低电压。三相PWM调制方式在一个PWM调制周期内,三相同时输出PWM波。理论 上,两相PWM调制方式比三相PWM调制方式减少33. 3%的开关次数,但是,两相PWM调制方 式在单电阻电流采样时,特别是低转速小电流下失真更为严重。三相PWM调制方式虽然能 够获得较为理想的电流重构效果,但是电机高速运转时开关损耗严重,并且散热器温度急 剧上升。而且为了控制上的方便,一般只采用两相PWM调制方式,或者只采用三相PWM调制 方式。
[0004] 但是,只采用两相PWM调制方式,在压缩机低频运行时压缩机的输出波形畸变很 严重,特别是为了提高节能效果需要降低压缩机的最低运行频率,因而限制了压缩机可运 行的最低运行频率,并且导致压缩机在低频运行时稳定性较低。另外,只采取三相PWM调制 方式,在压缩机高频运行时,功率器件在大电流情况下开关损耗剧增,特别是为了提高高温 制冷量而提高压缩机运行频率,压缩机的输入功率和电流随之增加,为了控制功率器件的 温度在预定范围内,需要降低压缩机的运行频率,所以三相PWM调制方式制约了压缩机可 运行的最商运行频率。


【发明内容】

[0005] 本发明的目的旨在至少在一定程度上解决上述的技术问题之一。
[0006] 为此,本发明的一个目的在于提出一种空调的压缩机的控制方法,该控制方法可 以保证压缩机低频运行时的稳定性以及高频运行时的可靠性,可以降低功率器件的温度, 延长功率器件的寿命。
[0007] 本发明的另一个目的在于提出一种空调的压缩机的控制装置。
[0008] 为达到上述目的,本发明一方面实施例提出一种空调的压缩机的控制方法,该控 制方法包括:获得所述空调的工作模式,其中,所述工作模式包括第一工作模式和第二工作 模式;实时检测所述压缩机的工作频率;在所述空调运行于所述第一工作模式,且所述压 缩机的当前工作频率小于等于第一频率阈值时,控制所述空调以第一调制方式输出控制信 号以控制所述压缩机的转速;在所述压缩机的当前工作频率大于所述第一频率阈值时,控 制所述空调以第二调制方式输出控制信号以控制所述压缩机的转速。
[0009] 根据本发明实施例的空调的压缩机的控制方法,同时采用第一调制方式和第二调 制方式,即在空调低频率运行时采用第一调制方式,可以最大限度降低压缩机的运行频率, 并保证稳定性,而在空调高频率运行下采用第二调制方式,可以提高压缩机的最大运行频 率,并且可以降低功率器件的温度,提高可靠性。此外,该控制方法可以降低成本,降低功 耗,提1?用户满意度。
[0010] 在本发明的一些实施例中,上述的空调的压缩机的控制方法还包括:在所述空调 运行于所述第二工作模式,且所述压缩机的当前工作频率大于第二频率阈值时,控制所述 空调以所述第二调制方式输出控制信号以控制所述压缩机的转速;在所述压缩机的当前工 作频率小于等于所述第二频率阈值时,控制所述空调以所述第一调制方式输出控制信号以 控制所述压缩机的转速。
[0011] 在本发明的一些实施例中,所述第一调制方式为三相调制方式,所述第二调制方 式为两相调制方式。
[0012] 在本发明的一些具体实施例中,所述第一频率阈值可以为40Hz,所述第二频率阈 值可以为30Hz。
[0013] 在本发明的一些实施例中,所述第一工作模式为所述压缩机的转速从零到预设转 速时所述空调的工作模式,所述第二工作模式为所述压缩机的转速从所述预设转速到零时 所述空调的工作模式。
[0014] 为达到上述目的,本发明另一方面实施例提出一种空调的压缩机的控制装置,该 控制装置包括:检测模块,用于检测所述空调的工作模式和所述压缩机的工作频率,其中, 所述工作模式包括第一工作模式和第二工作模式;三相逆变器,所述三相逆变器与所述压 缩机相连;控制器,所述控制器分别与所述检测模块和所述三相逆变器相连,在所述空调运 行于所述第一工作模式,且所述压缩机的当前工作频率小于等于第一频率阈值时所述控制 器控制所述三相逆变器以第一调制方式输出控制信号以控制所述压缩机的转速,以及在所 述压缩机的当前工作频率大于所述第一频率阈值时所述控制器控制所述三相逆变器以第 二调制方式输出控制信号以控制所述压缩机的转速。
[0015] 根据本发明实施例的空调的压缩机的控制装置,控制器根据检测模块检测的空调 的工作模式及压缩机的当前工作频率,控制三相逆变器的开关状态以不同的调制方式对压 缩机进行控制,在空调低频率运行时采用第一调制方式,可以最大限度降低压缩机的运行 频率,并保证稳定性,而在空调高频率运行下采用第二调制方式,可以提高压缩机的最大运 行频率,并且可以降低功率器件的温度,提高可靠性。另外,该控制装置可以降低功耗,提高 用户的满意度。
[0016] 在本发明的一些实施例中,在所述空调运行于所述第二工作模式,且所述压缩机 的当前工作频率大于第二频率阈值时,所述控制器还用于控制所述三相逆变器以所述第二 调制方式输出控制信号以控制所述压缩机的转速,以及在所述压缩机的当前工作频率小于 等于所述第二频率阈值时控制所述三相逆变器以所述第一调制方式输出控制信号以控制 所述压缩机的转速。
[0017] 在本发明的一些实施例中,所述第一调制方式为三相调制方式,所述第二调制方 式为两相调制方式。
[0018] 在本发明的一些实施例中,所述第一频率阈值可以为40Hz,所述第二频率阈值可 以为30Hz。
[0019] 在本发明的一些实施例中,所述第一工作模式为所述压缩机的转速从零到预设转 速时所述空调的工作模式,所述第二工作模式为所述压缩机的转速从所述预设转速到零时 所述空调的工作模式。
[0020] 本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变 得明显,或通过本发明的实践了解到。

【专利附图】

【附图说明】
[0021] 本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变 得明显和容易理解,其中 :
[0022] 图1为根据本发明实施例的空调的压缩机的控制方法的流程图;
[0023] 图2为根据本发明一个实施例的空调的压缩机的控制方法中产生调制信号的三 相逆变器的结构示意图;
[0024] 图3为根据本发明一个实施例的空调的压缩机的控制方法中产生调制信号的三 相逆变器输出的电压空间矢量图;
[0025] 图4为根据本发明另一个实施例的空调的压缩机的控制方法中三相调制方式的 调制信号波形图;
[0026] 图5为根据本发明再一个实施例的空调的压缩机的控制方法中两相调制方式的 调制信号波形图;
[0027] 图6为根据本发明另一个实施例的空调的压缩机的控制方法的流程图;
[0028] 图7为根据本发明一个实施例的空调的压缩机的控制方法中根据实验获得调制 方式切换阈值的示意图;以及
[0029] 图8为根据本发明实施例的空调的压缩机的控制装置的方块示意图。
[0030] 附图标记:
[0031] 检测模块801、三相逆变器802和控制器803。

【具体实施方式】
[0032] 下面详细描述本发明的实施例,所述实施例的示例在附图中示出,其中自始至终 相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附 图描述的实施例是示例性的,仅用于解释本发明,而不能解释为对本发明的限制。
[0033] 下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简 化本发明的公开,下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然,它们仅仅为示例,并且 目的不在于限制本发明。此外,本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重 复是为了简化和清楚的目的,其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。此 夕卜,本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子,但是本领域普通技术人员可以意识到 其他工艺的可应用于性和/或其他材料的使用。另外,以下描述的第一特征在第二特征之 "上"的结构可以包括第一和第二特征形成为直接接触的实施例,也可以包括另外的特征形 成在第一和第二特征之间的实施例,这样第一和第二特征可能不是直接接触。
[0034] 在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有规定和限定,术语"安装"、"相连"、 "连接"应做广义理解,例如,可以是机械连接或电连接,也可以是两个元件内部的连通,可 以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,对于本领域的普通技术人员而言,可以根据 具体情况理解上述术语的具体含义。
[0035] 参照下面的描述和附图,将清楚本发明的实施例的这些和其他方面。在这些描述 和附图中,具体公开了本发明的实施例中的一些特定实施方式,来表示实施本发明的实施 例的原理的一些方式,但是应当理解,本发明的实施例的范围不受此限制。相反,本发明的 实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。
[0036] 下面参照附图描述根据本发明实施例的空调的压缩机的控制方法。
[0037] 如图1所示,本发明实施例的空调的压缩机的控制方法,包括以下步骤:
[0038] S101,获得空调的工作模式。
[0039] 在本发明的一个实施例中,空调的工作模式可以包括第一工作模式和第二工作模 式。在本发明的实施例中,第一工作模式可以为压缩机的转速从零到预设转速时空调的工 作模式即启动升速运行的工作模式,第二工作模式可以为压缩机的转速从预设转速到零时 空调的工作模式即降速至停止时的工作模式。在获得空调的工作模式即确定空调工作于第 一工作模式或者第二工作模式后,需要获得空调的压缩机的当前的工作频率,即进入步骤 S102。
[0040] S102,实时检测压缩机的工作频率。
[0041] 在确定空调的工作模式之后,实时检测压缩机的工作频率。并根据空调的工作模 式及压缩机的工作频率来控制压缩机的转速。
[0042] S103,在空调运行于第一工作模式,且压缩机的当前工作频率小于等于第一频率 阈值时,控制空调以第一调制方式输出控制信号以控制压缩机的转速。
[0043] 由步骤S101确定空调运行于第一工作模式,并且由步骤S102检测的压缩机的当 前工作频率小于等于第一频率阈值时,控制空调以第一调制方式输出控制信号以控制压缩 机的转速。在本发明的实施例中,第一频率阈值可以为40HZ,第一调制方式为三相调制方 式。即言,当空调开启,压缩机启动其转速从零到预设转速时,其工作频率上升至但小于等 于第一频率阈值即40HZ时,控制空调以三相调制方式输出控制信号以控制压缩机的转速。 下面详细说明以三相调制方式控制压缩机的转速的过程。
[0044] 在本发明的一个实施例中,三相调制方式是矢量控制的PWM调制方式,可以通过 三相逆变器的开关状态产生三相调制方式对应的空间电压矢量。在本发明的一个实施例 中,三相逆变器的电路结构图如图2所示,该电路结构可以是分立IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor,绝缘栅双极型晶体管)的形式也可以是IPM (Intelligent Power Module,智能功率模块)的形式,三相逆变器与压缩机的电机相连。定义图2中的三相逆变 器的三相,例如U、V、W中的任一相的上桥臂管导通下桥臂管关断时,开关状态为1,例如U 相的Q1导通,Q2关断时,U相输出为1,反之,即上桥臂管关断下桥臂管导通时,开关状态为 0,例如U相的Q1关断。Q2导通时,U相的输出为0。所以三相逆变器有八种可能的开关状 态即 VO (000)、V1 (100)、V2 (110)、V3 (010)、V4 (011)、V5 (001)、V6 (101)、V7 (111)。 通过控制三相逆变器802的6个IGBT的开关状态输出三相调制波形,在一个开关周期内的 调制波形合成所需的电压空间矢量如图3所示,电压矢量按照电压矢量空间图输出电压矢 量,电压矢量总是按照圆周循环输出,达到控制空调压缩机的要求,而任意一个电压矢量需 要调制波形来合成即调制波形实现空调压缩机的调制控制。图3中将矢量图分成了六个部 分,部分1至部分6, U、V、W三相分别相差120度,其中VI至V6为有效矢量,V0和V7为零 矢量,每个有效矢量即VI至V6的幅值为2/3Vdc,其中Vdc为压缩机的直流母线电压。在 本发明的一个实施例中,如图3中,如果要合成部分1部分中的U,则需要矢量V0、V1、V2和 V7共同作用,其各个矢量的作用时间为ΤΟ、ΤΙ、T2、T7,其中,T0和T7为补足作用时间,T1 和T2为有效矢量即VI和V2作用时间,每个开关周期的补足作用时间不完全相同,补足作 用时间等于一个开关周期时间减去有效矢量作用时间。此时,三相调制方式的U、V、W三相 的输出电压波形如图4所示,并且在一个开关周期内根据对应矢量状态划分了区间,其中 对应的矢量及矢量作用的时间以及开关状态一一对应,例如对应开关状态(〇〇〇),作用矢量 V0并且其作用时间为T0,三相调制方式的电压空间矢量的作用时间满足以下关系式:
[0045] TU=T0V0+T1V1+T2V2+T7V7
[0046] T0+T7=T-T1-T2
[0047] 其中,Τ为U的作用时间,U为一开关周期内需要合成的矢量,TO或Τ1或Τ2或Τ7 为一个开关周期内的矢量作用时间,所以分别对应图4中对称的两个TO或Τ1或Τ2或Τ7 的和。
[0048] 可以看出,三相调制方式的电压空间矢量在一个开关周期内具有以下特征:1、每 次有效矢量变化时,只有一个功率器件发生动作,并且变化在一个开关周期内是可以循环 的。2、在一个开关周期内电压空间矢量是对称的,如图4所示的左边部分和右边部分是对 称的。3、在一个开关周期内有两种零矢量补足作用时间例如V0和V7作用时间T0和T7。 [0049] 在本发明的一个实施例中,当空调开启,压缩机启动其转速从零到预设转速时,其 工作频率上升至但小于等于第一频率阈值例如40HZ时,一般认为空调压缩机的工作频率 在10HZ至40HZ范围时,压缩机处于低速运行阶段,可以控制空调以三相调制方式输出控制 信号即PWM波形信号,其PWM波形信号如图4所示,即按照图4的波形信号进行调制,控制 压缩机的转速。当由步骤S102检测的压缩机的当前频率大于第一频率阈值时,则进入步骤 S104。
[0050] S104,在压缩机的当前工作频率大于第一频率阈值时,控制空调以第二调制方式 输出控制信号以控制压缩机的转速。
[0051] 在本发明的一个实施例中,第一频率阈值可以为40HZ,即当由步骤S102检测的压 缩机的当前工作频率大于第一频率阈值即40HZ时,控制空调以第二调制方式输出控制信 号以控制压缩机的转速,其中,第二调制方式为两相调制方式。与三相调制方式相比,两相 调制方式的U、V、W三相中只有两相输出PWM电压,而另一相为高电平或者低电平,所以两相 调制方式有两种调制模式,例如如图3所示,如果要合成部分1的U矢量,则需要电压空间 矢量Vl、V2、V7,相应的作用时间为Tl、T2、T7。如图5a和图5b所示,图5a为U相为高电 平的两相调制方式的输出电压波形信号图,以及其对应的开关状态、电压空间矢量和矢量 的作用时间 对应,图5b为W向为低电平的两相调制方式的输出电压波形信号图。两相 调制方式的电压空间矢量的作用时间满足以下关系式:
[0052] TU=T1V1+T2V2+T7V7
[0053] T7=T-T1-T2
[0054] 其中,T为U的作用时间,U为一开关周期内需要合成的矢量,T1或T2或T7为一 个开关周期内的矢量作用时间,所以分别对应图5a中对称的两个Τ1或Τ2或Τ7的和。
[0055] 可以看出,两相调制方式的电压空间矢量在一个开关周期内具有以下特征:1、每 次有效矢量变化时,只有一个功率器件发生动作,并且变化在一个开关周期内是可以循环 的。2、在一个开关周期内电压空间矢量是对称的,如图5a所示的左边部分和右边部分是对 称的。3、在一个开关周期内有一种零矢量补足作用时间例如V7作用时间T7。
[0056] 在本发明的实施例中,当由步骤S102检测的压缩机的当前工作频率大于第一频 率阈值即40HZ时,控制空调以两相调制方式输出控制信号即PWM波形信号,其PWM波形信 号如图5a或图5b所示,即按照图5a或图5b所示的波形信号进行调制以控制压缩机的转 速。
[0057] 以上描述了当空调工作于第一工作模式即当压缩机的转速从零到预设转速时,且 当压缩机的工作频率小于等于第一频率阈值例如40HZ时,以三相调制方式对空调的压缩 机进行调制,当压缩机的工作频率大于第一频率阈值例如40HZ时,以两相调制方式对空调 的压缩机进行调制。在本发明的一个实施例中,如图6所示,当空调运行于第二工作模式 时,还包括以下步骤:
[0058] S105,在空调运行于第二工作模式,且压缩机的当前工作频率大于第二频率阈值 时,控制空调以第二调制方式输出控制信号以控制压缩机的转速。
[0059] 当由步骤S101确定空调运行于第二工作模式时,并由步骤S102检测压缩机的当 前工作频率大于第二频率阈值时,控制空调以第二调制方式即两相调制方式输出的PWM波 形信号进行调制,其中第二频率阈值可以为30HZ,PWM波形信号如图5a或者图5b所示,以 控制压缩机的转速。其中,第二工作模式可以为压缩机的转速从预设转速到零时例如停止 运行时空调的工作模式。例如,当压缩机即将停止运行时,压缩机的转速从最大转速下降, 当压缩机的转速大于第二频率阈值例如30HZ时,可以按照如图5a或5b所示的两相调制方 式的PWM波形信号对空调进行控制。当压缩机的转速下降至小于第二频率阈值时,则进入 步骤S106。
[0060] S106,在压缩机的当前工作频率小于等于第二频率阈值时,控制空调以第一调制 方式输出控制信号以控制压缩机的转速。
[0061] 由步骤S102检测压缩机的当前工作频率小于第二频率阈值例如30HZ时,控制空 调以第一调制方式即三相调制方式输出的PWM波形信号进行调制,PWM波形信号如图4所 示,以控制压缩机的转速。例如,当压缩机的即将停止运行时,压缩机的转速从最大转速下 降,当压缩机的转速下降至小于第二频率阈值例如30HZ时,可以按照如图4所示的三相调 制方式的PWM波形信号对空调进行控制。
[0062] 在本发明的一个实施例中,当压缩机在较低频率例如10?30HZ运行时可以以三 相调制方式进行调制,当压缩机在较高频率例如30HZ以上运行时可以以两相调制方式进 行调制。可以认为在压缩机的工作频率上升过程中由三相调制方式转变为两相调制方式, 而在压缩机的工作频率下降过程中由两相调制方式转变为三相调制方式,而压缩机的工作 频率上升和下降的过程中,三相调节方式转为两相调制方式或者两相调制方式转为三相调 制方式的切换阈值是不同的,并且为了避免在切换点两种调制方式来回切换导致系统不稳 定,一般选择10HZ左右的回差。其中,两种调制方式的切换阈值可以通过实验来确定,在进 行实验时将空调整机安装在工况实验室模拟实际环境,实验时需要考虑的因素有:功率源 器件的发热情况,压缩机在较低频率运行时的稳定性。例如,在压缩机低频率例如10HZ? 40HZ运行阶段要保证压缩机转速控制的精度,例如可以要求频率波动± 1HZ,在压缩机较 高频率例如40HZ以上运行时需要保证功率器件壳体温度不能高于功率元器件规格书的规 定值。如图7a和图7b所示,图7a为压缩机的运行频率上升过程中由三相调制方式转换 为两相调制方式的示意图,其中PWM2-Upper-Tim为由三相调制方式转换为两相调制方式 的切换阈值,图7b为压缩机的运行频率下降过程中由两相调制方式转换为三相调制方式 的示意图,其中,PWM2-L 〇Wer-Tim为由两相调制方式转换为三相调制方式的切换阈值。两 种调制方式的切换阈值可以是一个压缩机运行频率的绝对值,例如PWM2-Upper-Tim=40HZ, PWM2-L〇wer-Tim=30HZ。也可以是根据压缩机的最大频率和额定频率的相对比例值,例如 PWM2-Upper-Tim为压缩机最大频率的30%,PWM2-Lower-Tim为压缩机最大频率的20%。 [0063] 综上所述,根据本发明实施例的空调的压缩机的控制方法,同时采用三相调制方 式和两相调制方式,即在空调低频率运行时采用三相调制方式,可以保证稳定性,而在空调 高频率运行下采用两相调制方式,可以降低功率器件的温度,提高可靠性。另外,采用三相 调制方式进而可以最大限度地降低压缩机运行频率从而达到节能的目的,而采用两相调制 方式进而提高压缩机的最大运转频率而保证功率器件的温度控制规定范围内,延长了功率 器件的使用寿命。此外,该控制方法降低了成本,降低了功耗,提高了用户满意度。
[0064] 下面参照附图描述根据本发明实施例提出的一种空调的压缩机的控制装置。
[0065] 如图8所示,本发明实施例的空调的压缩机的控制装置包括:检测模块801、三相 逆变器802和控制器803。其中,检测模块801用于检测空调的工作模式和压缩机的工作频 率,其中,工作模式包括第一工作模式和第二工作模式,第一工作模式可以为压缩机的转速 从零到预设转速时空调的工作模式,第二工作模式为压缩机的转速从预设转速到零时空调 的工作模式。三相逆变器802与压缩机相连。控制器803分别与检测模块801和三相逆变 器802相连,在空调运行于第一工作模式,且压缩机的当前工作频率小于等于第一频率阈 值时,控制器803控制三相逆变器802以第一调制方式输出控制信号以控制压缩机的转速, 以及在压缩机的当前工作频率大于第一频率阈值时控制器803控制三相逆变器802以第二 调制方式输出控制信号以控制压缩机的转速。
[0066] 在本发明的一个实施例中,第一调制方式可以为三相调制方式,第二调制方式可 以为两相调制方式。三相调制方式和两相调制方式是矢量控制的PWM调制方式,可以通过 三相逆变器802的开关状态产生三相调制方式及两相调制方式对应的空间电压矢量。在本 发明的一个实施例中,三相逆变器802的电路结构图如图2所示,该电路结构可以是分立 IGBT的形式也可以是IPM的形式。定义图2中的三相逆变器802的三相,例如U、V、W中的 任一相的上桥臂管导通同时下桥臂管关断时,开关状态为1,反之,即上桥臂管关断同时下 桥臂管导通时,开关状态为0。所以逆变器有八种可能的开关状态即V0 (000)、VI (100)、 V2 (110)、V3 (010)、V4 (011)、V5 (001)、V6 (101)、V7 (111)。通过控制三相逆变器 802 的6个IGBT的开关状态输出三相调制波形,在一个开关周期内的调制波形合成所需的电压 空间矢量如图3所示,电压矢量按照电压矢量空间图输出电压矢量,电压矢量总是按照圆 周循环输出,达到控制空调压缩机的要求,而任意一个电压矢量需要调制波形来合成即调 制波形实现空调压缩机的调制控制。图3中将矢量图分成了六个部分,部分1至部分6,U、 V、W三相分别相差120度,其中VI至V6为有效矢量,VO和V7为零矢量,每个有效矢量即 VI至V6的幅值为2/3Vdc,其中Vdc为压缩机的直流母线电压。在本发明的一个实施例中, 如图3中,如果要合成部分1中的U,则需要矢量V0、VI、V2和V7共同作用,其各个矢量的 作用时间为!'0、1'1、了2、了7,其中,1'0和了7为补足作用时间,1'1和了2为有效矢量即¥1和¥2 作用时间,每个开关周期的补足作用时间不完全相同,补足作用时间等于一个开关周期时 间减去有效矢量作用时间。此时,三相调制方式的U、V、W三相的输出电压波形如图4所示, 并且在一个开关周期内根据对应矢量状态划分了区间,其中对应的矢量及矢量作用的时间 以及开关状态一一对应,例如对应开关状态(〇〇〇),作用矢量V0并且其作用时间为T0,三相 调制方式的电压空间矢量的作用时间满足以下关系式:
[0067] TU=T0V0+T1V1+T2V2+T7V7
[0068] T0+T7=T-T1-T2
[0069] 其中,Τ为U的作用时间,U为一开关周期内需要合成的矢量,TO或Τ1或Τ2或Τ7 为一个开关周期内的矢量作用时间,所以分别对应图4中对称的两个TO或Τ1或Τ2或Τ7 的和。
[0070] 可以看出,三相调制方式的电压空间矢量在一个开关周期内具有以下特征:1、每 次有效矢量变化时,只有一个功率器件发生动作,并且变化在一个开关周期内是可以循环 的。2、在一个开关周期内电压空间矢量是对称的,如图4所示的左边部分和右边部分是对 称的。3、在一个开关周期内有两种零矢量补足作用时间例如V0和V7作用时间T0和T7。
[0071] 在本发明的一个实施例中,当空调开启时,压缩机启动其转速从零到预设转速时, 当检测模块801检测空调的工作频率上升至但小于等于第一频率阈值时,第一频率阈值可 以为40HZ,一般认为空调压缩机的工作频率在10HZ至40HZ范围时,压缩机处于低速运行阶 段,控制器803以第一调制方式控制三相逆变器802输出控制信号即PWM波形信号以控制 压缩机的转速,其PWM波形信号如图4所示,即按照图4的波形信号进行调制,控制压缩机 的转速。
[0072] 在本发明的另一个实施例中,在检测模块801检测压缩机的当前工作频率大于第 一频率阈值例如40HZ时,控制器803以第二调制方式控制三相逆变器802输出控制信号以 控制压缩机的转速。第二调制方式为两相调制方式,与三相调制方式相比,两相调制方式时 三相逆变器802的U、V、W三相中只有两相输出PWM电压,而另一相为高电平或者低电平,所 以两相调制方式有两种调制模式,例如如图3所示,如果要合成部分1部分的U矢量,则需 要电压空间矢量VI、V2、V7,相应的作用时间为T1、T2、T7。如图5a和图5b所示,图5a为 U相为高电平的两相调制方式的输出电压波形信号图,以及其对应的开关状态、电压空间矢 量和矢量的作用时间 对应,图5b为W向为低电平的两相调制方式的输出电压波形信号 图。两相调制方式的电压空间矢量的作用时间满足以下关系式:
[0073] TU=T1V1+T2V2+T7V7
[0074] T7=T-T1-T2
[0075] 其中,Τ为U的作用时间,U为一开关周期内需要合成的矢量,Τ1或Τ2或Τ7为一 个开关周期内的矢量作用时间,所以分别对应图5a中对称的两个Τ1或Τ2或Τ7的和。
[0076] 可以看出,两相调制方式的电压空间矢量在一个开关周期内具有以下特征:1、每 次有效矢量变化时,只有一个功率器件发生动作,并且变化在一个开关周期内是可以循环 的。2、在一个开关周期内电压空间矢量是对称的,如图5a所示的左边部分和右边部分是对 称的。3、在一个开关周期内有一种零矢量补足作用时间例如V7作用时间T7。
[0077] 可以看出,当检测模块801检测空调工作于第一工作模式即当压缩机的转速从零 到预设转速时,且检测的压缩机的工作频率小于等于第一频率阈值例如40HZ时,控制器 803以三相调制方式控制三相逆变器802输出PWM控制信号以对空调的压缩机进行调制,当 检测模块801检测的压缩机的工作频率大于第一频率阈值例如40HZ时,控制器803以两相 调制方式控制三相逆变器802输出PWM控制信号以对空调的压缩机进行调制。
[0078] 在本发明的另一个实施例中,当检测模块801检测空调运行于第二工作模式,且 压缩机的当前工作频率大于第二频率阈值时,控制器803以第二调制方式控制三相逆变器 802输出控制信号以控制压缩机的转速,以及在压缩机的当前工作频率小于等于第二频率 阈值时,控制器803以第一调制方式控制三相逆变器802输出控制信号以控制压缩机的转 速。其中,第二频率阈值可以为30HZ。例如,当压缩机即将停止运行时,压缩机的转速从最 大转速下降,当检测模块801检测压缩机的转速大于第二频率阈值例如30HZ时,控制器803 可以按照如图5a或5b所示的两相调制方式的PWM波形信号对三相逆变器802进行控制以 控制空调的压缩机的转速。例如,当压缩机即将停止运行时,压缩机的转速从最大转速下 降,当压缩机的转速下降至小于第二频率阈值例如30HZ时,控制器803可以按照如图4所 示的三相调制方式的PWM波形信号对空调进行控制。
[0079] 综上所述,根据本发明实施例的空调的压缩机的控制装置,控制器根据检测模块 检测的空调的不同工作模式及压缩机的当前工作频率,控制三相逆变器的开关状态以不 同的调制方式对压缩机进行控制,可以保证空调的稳定性,降低功率器件的温度,提高可靠 性。另外,该控制装置可以降低功耗,提高用户的满意度。
[0080] 流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为,表示包括 一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部 分,并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现,其中可以不按所示出或讨论的顺 序,包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序,来执行功能,这应被本发明 的实施例所属【技术领域】的技术人员所理解。
[0081] 在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤,例如,可以被认为是 用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表,可以具体实现在任何计算机可读介质中,以 供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令 执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用,或结合这些指令执行系统、装置或 设备而使用。就本说明书而言,"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播 或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用 的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下:具有一个或多个布线 的电连接部(电子装置),便携式计算机盘盒(磁装置),随机存取存储器(RAM),只读存储器 (R0M),可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器),光纤装置,以及便携式光盘只读存 储器(⑶ROM)。另外,计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的 介质,因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描,接着进行编辑、解译或必要时以其 他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序,然后将其存储在计算机存储器中。
[0082] 应当理解,本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述 实施方式中,多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件 或固件来实现。例如,如果用硬件来实现,和在另一实施方式中一样,可用本领域公知的下 列技术中的任一项或他们的组合来实现:具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路 的离散逻辑电路,具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路,可编程门阵列(PGA),现场 可编程门阵列(FPGA)等。
[0083] 本【技术领域】的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步 骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成,所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介 质中,该程序在执行时,包括方法实施例的步骤之一或其组合。
[0084] 此外,在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中,也可以 是各个单元单独物理存在,也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模 块既可以采用硬件的形式实现,也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如 果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时,也可以存储在一个计算机 可读取存储介质中。
[0085] 上述提到的存储介质可以是只读存储器,磁盘或光盘等。
[0086] 在本说明书的描述中,参考术语"一个实施例"、"一些实施例"、"示例"、"具体示 例"、或"一些示例"等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特 点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不 一定指的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何 的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0087] 尽管已经示出和描述了本发明的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以 理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换 和变型,本发明的范围由所附权利要求及其等同限定。
【权利要求】
1. 一种空调的压缩机的控制方法,其特征在于,包括如下步骤: 获得所述空调的工作模式,其中,所述工作模式包括第一工作模式和第二工作模式; 实时检测所述压缩机的工作频率; 在所述空调运行于所述第一工作模式,且所述压缩机的当前工作频率小于等于第一频 率阈值时,控制所述空调以第一调制方式输出控制信号以控制所述压缩机的转速; 在所述压缩机的当前工作频率大于所述第一频率阈值时,控制所述空调以第二调制方 式输出控制信号以控制所述压缩机的转速。
2. 如权利要求1所述的控制方法,其特征在于,还包括: 在所述空调运行于所述第二工作模式,且所述压缩机的当前工作频率大于第二频率阈 值时,控制所述空调以所述第二调制方式输出控制信号以控制所述压缩机的转速; 在所述压缩机的当前工作频率小于等于所述第二频率阈值时,控制所述空调以所述第 一调制方式输出控制信号以控制所述压缩机的转速。
3. 如权利要求1或2所述的控制方法,其特征在于,所述第一调制方式为三相调制方 式,所述第二调制方式为两相调制方式。
4. 如权利要求2所述的控制方法,其特征在于,所述第一频率阈值为40Hz,所述第二频 率阈值为30Hz。
5. 如权利要求2所述的控制方法,其特征在于,所述第一工作模式为所述压缩机的转 速从零到预设转速时所述空调的工作模式,所述第二工作模式为所述压缩机的转速从所述 预设转速到零时所述空调的工作模式。
6. -种空调的压缩机的控制装置,其特征在于,包括: 检测模块,用于检测所述空调的工作模式和所述压缩机的工作频率,其中,所述工作模 式包括第一工作模式和第二工作模式; 三相逆变器,所述三相逆变器与所述压缩机相连; 控制器,所述控制器分别与所述检测模块和所述三相逆变器相连,在所述空调运行于 所述第一工作模式,且所述压缩机的当前工作频率小于等于第一频率阈值时所述控制器控 制所述三相逆变器以第一调制方式输出控制信号以控制所述压缩机的转速,以及在所述压 缩机的当前工作频率大于所述第一频率阈值时所述控制器控制所述三相逆变器以第二调 制方式输出控制信号以控制所述压缩机的转速。
7. 如权利要求6所述的控制装置,其特征在于,在所述空调运行于所述第二工作模式, 且所述压缩机的当前工作频率大于第二频率阈值时,所述控制器还用于控制所述三相逆变 器以所述第二调制方式输出控制信号以控制所述压缩机的转速,以及在所述压缩机的当前 工作频率小于等于所述第二频率阈值时控制所述三相逆变器以所述第一调制方式输出控 制信号以控制所述压缩机的转速。
8. 如权利要求6或7所述的控制装置,其特征在于,所述第一调制方式为三相调制方 式,所述第二调制方式为两相调制方式。
9. 如权利要求7所述的控制装置,其特征在于,所述第一频率阈值为40Hz,所述第二频 率阈值为30Hz。
10. 如权利要求7所述的控制装置,其特征在于,所述第一工作模式为所述压缩机的转 速从零到预设转速时所述空调的工作模式,所述第二工作模式为所述压缩机的转速从所述 预设转速到零时所述空调的工作模式。
【文档编号】F04B49/06GK104121173SQ201310144156
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2013年4月23日 优先权日:2013年4月23日
【发明者】苏立志, 梁汝锦, 李洪涛, 黄国超 申请人:广东美的制冷设备有限公司, 美的集团股份有限公司

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