空调器及其压缩机的空间电压矢量调制方法和装置的制造方法_3

文档序号:9813633阅读:来源:国知局
满足下述公式(4):

[0084] 其中,时为频率阔值,I化Imin为最小电压矢量幅值,A V为调节裕量,即压缩机闭环 调节时的电压波动幅值,P为压缩机的极对数,4为压缩机的永磁体磁链。
[0085] 根据本发明的一个具体示例,如果压缩机闭环调节时的电压波动幅度为30V,压缩 机的永磁体磁链4为〇. IVs,压缩机的极对数P为3对,则频率阔值扣二(42V+30V)/(23t X 3 X 0.1 Vs) a 3細Z。当压缩机的当前运行频率大于或等于3細Z时,采用两相调制方式控制压缩 机运行;当压缩机的当前运行频率小于38化,采用=相调制方式控制压缩机运行。由于高频 运行时两相调制方式的开关损耗低、效率高,因而可W有效降低压缩机高频运行时功率模 块的发热问题,提高压缩机工作效率,同时由于低频运行时=相调制方式对电压谐波的控 制效果比较好,因而可W保证压缩机低频运行时的稳定性和鲁棒性,从而提高空调器的性 能。
[0086] 综上所述,本发明实施例的空调器中压缩机的空间电压矢量调制方法,当电压矢 量幅值小于调制切换阔值,或者电压矢量的调制度大于或等于调制度阔值,或者压缩机的 当前运行频率大于或等于频率阔值,采用两相调制方式控制压缩机运行;当电压矢量幅值 大于或等于调制切换阔值,或者电压矢量的调制度小于调制度阔值,或者压缩机的当前运 行频率小于频率阔值,采用=相调制方式控制压缩机运行。由于高频运行时两相调制方式 的开关损耗低、效率高,因而可W有效降低压缩机高频运行时功率模块的发热问题,提高压 缩机工作效率,同时由于低频运行时=相调制方式对电压谐波的控制效果比较好,因而可 W保证压缩机低频运行时的稳定性和鲁棒性,从而提高空调器的性能。
[0087] 图10是根据本发明一个实施例的空调器中压缩机的空间电压矢量调制装置的方 框示意图。如图10所示,该空调器中压缩机的空间电压矢量调制装置包括:第一获取模块10 和控制模块20。
[0088] 其中,第一获取模块10用于实时获取压缩机的电压矢量幅值。控制模块20用于对 电压矢量幅值进行判断,并在电压矢量幅值小于调制切换阔值时,采用两相调制方式控制 压缩机运行,W及在电压矢量幅值大于或等于调制切换阔值时,采用=相调制方式控制压 缩机运行。
[0089] 具体地,两相调制方式可W包括最小相两相调制方式、最大相两相调制方式W及 最大最小相两相调制方式。由上述分析可知,当采用最大最小相两相调制方式时,可W保证 功率模块中的每个功率开关管的发热相同,因此,在本发明的实施例中,当电压矢量幅值小 于调制切换阔值时,优选最大最小相两相调制方式来控制压缩机运行。
[0090] 根据本发明的一个实施例,调制切换阔值满足上述公式(1)。
[0091] 也就是说,调制切换阔值可W根据直流母线电压Vdc、载波周期TsW及电流采样窗 口时间Tw确定。其中,压缩机的电压矢量的最大相PWM比较点时间与最小相PWM比较点时间 的差值(简称最大最小相比较点时间差值)需大于或等于电流采样窗口时间Tw的2倍。
[0092] 记工作在最大最小相比较点时间差值下限时的电压矢量为最小电压矢量Vrmin,则 根据直流母线电压Vdc、载波周期TsW及最大最小相比较点时间差值下限可W得到最小电 压矢量幅值I化I min。
[0093] 如图9所示,当电压矢量由相等幅值的相邻两个基本电压矢量合成时,则最小电压 矢量幅值I Vr Imin = Vdc*(最大最小相比较点时间差值下限/Ts)。由于最大最小比较点时间 差值不低于电流采样窗口时间Tw的2倍,因此,最小电压矢量幅值I化|min = Vdc*(Tw巧/Ts)。
[0094] 当电压矢量幅值大于或等于最小电压矢量幅值I Vr Imin时,可W满足电流检测窗口 时间Tw的要求,因而调制切换阔值Vh需大于或等于最小电压矢量幅值I化Imin。其中,电流采 样窗口时间Tw为电流检测电路的信号上升稳定时间与模数转换器的采样转换时间之和,在 图3所示的单电流传感器构成的电流检测电路和图4所示的两电流传感器或=电流传感器 构成的电流检测电路中,相电流检测需满足电流采样窗口时间。
[0095] 根据本发明的一个具体示例,当电流检测窗口时间Tw为IOus,载波频率为化化,直 流母线电压Vdc为350V,则调制切换阔值Vh = 350V*(2*10us)/167us - 42V。当第一获取模块 10获取的电压矢量幅值小于42V时,控制模块20采用两相调制方式控制压缩机运行;当第一 获取模块10获取的电压矢量幅值大于或等于42V时,控制模块20采用=相调制方式控制压 缩机运行。由于高频运行时两相调制方式的开关损耗低、效率高,因而可W有效降低压缩机 高频运行时功率模块的发热问题,提高压缩机工作效率,同时由于低频运行时=相调制方 式对电压谐波的控制效果比较好,因而可W保证压缩机低频运行时的稳定性和鲁棒性,从 而提高空调器的性能。
[0096] 根据本发明的一个实施例,如图11所示,上述的空调器中压缩机的空间电压矢量 调制装置还包括:计算模块30,计算模块30用于根据电压矢量幅值计算电压矢量的调制度, 其中,控制模块20还对调制度进行判断,并在调制度大于或等于调制度阔值时,采用两相调 制方式控制压缩机运行,W及在调制度小于调制度阔值时,采用=相调制方式控制压缩机 运行。其中,根据上述公式(2)计算电压矢量的调制度,并且调制度阔值满足上述公式(3)。
[0097] 具体地,如果W压缩机的相电压峰值为基准来计算电压矢量的调制度,即W直流 母线电压Vdc的l/V^为调制度单位l,则最小电压矢量的调制度为|Fr|mi。パF沁/^/?,由于 最小电压矢量的幅值I Vr |min = Vdc*(Tw*2/Ts),因此最小电压矢量的调制度为 2 *人* TV /打,即调制度阔值= 2 * * TV /扔。
[0098] 根据本发明的一个具体示例,当电流检测窗口时间Tw为IOus,载波频率为化化,贝U 调制度阔值二巧no胤/化7W ?21%。当计算模块30根据上述公式(2)计算的调制度 大于或等于21 %时,控制模块20采用两相调制方式控制压缩机运行;当调制度小于21 %时, 控制模块20采用=相调制方式控制压缩机运行。由于高频运行时两相调制方式的开关损耗 低、效率高,因而可W有效降低压缩机高频运行时功率模块的发热问题,提高压缩机工作效 率,同时由于低频运行时=相调制方式对电压谐波的控制效果比较好,因而可W保证压缩 机低频运行时的稳定性和鲁棒性,从而提高空调器的性能。
[0099] 根据本发明的一个实施例,如图12所示,上述的空调器中压缩机的空间电压矢量 调制装置还包括:第二获取模块40,第二获取模块40用于实时获取压缩机的当前运行频率, 其中,控制模块20还对当前运行频率进行判断,并在当前运行频率大于或等于频率阔值时, 采用两相调制方式控制压缩机运行,W及在当前运行频率小于频率阔值时,采用=相调制 方式控制压缩机运行。其中,频率阔值满足上述公式(4)。
[0100] 根据本发明的一个具体示例,如果压缩机闭环调节时的电压波动幅度为30V,压缩 机的永磁体磁链4为〇. IVs,压缩机的极对数P为3对,则频率阔值扣二(42V+30V)/(23t X 3 X 0.1 Vs) - 38化。当第二获取模块40获取的压缩机的当前运行频率大于或等于38化时,控制 模块20采用两相调制方式控制压缩机运行;当第二获取模块40获取的压缩机的当前运行频 率小于38化,控制模块20采用=相调制方式控制压缩机运行。由于高频运行时两相调制方 式的开关损耗低、效率高,因而可W有效降低压缩机高频运行时功率模块的发热问题,提高 压缩机工作效率,同时由于低频运行时=相调制方式对电压谐波的控制效果比较好,因而 可W保证压缩机低频运行时的稳定性和鲁棒性,从而提高空调器的性能。
[0101] 综上所述,本发明实施例的空调器中压缩机的空间电压矢量调制装置,当电压矢 量幅值小于调制切换阔值,或者电压矢量的调制度大于或等于调制度阔值,或者压缩机的 当前运行频率大于或等于频率阔值,采用两相调制方式控制压缩机运行;当电压矢量幅值 大于或等于调制切换阔值,或者电压矢量的调制度小于调制度阔值,或者压缩机的当前运 行频率小于频率阔值,采用=相调制方式控制压缩机运行。由于高频运行时两相调制方式 的开关损耗低、效率高,因而可W有效降低压缩机高频运行时功率模块的发热问题,提高压 缩机工作效率,同时由于低频运行时=相调制方式对电压谐波的控制效果比较好,因而可 W保证压缩机低频运行时的稳定
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