压缩机的力矩输入控制方法、装置、设备和冰箱与流程

本发明涉及电子技术领域，尤其涉及一种压缩机的力矩输入控制方法、装置、设备和冰箱。

背景技术：

目前冰箱压缩机大多采用传统的变频控制方法，整流后需要大容值的电解电容来支撑直流母线电压，并为逆变器提供足够高的斩波电压，此方法虽然较为稳定，但电解电容的成本相对较高，不利于降成本。近年来，因无电解电容技术在可靠性、成本等方面的优越性，无电解电容压缩机驱动系统已成为国内外专家的研究热点。

现阶段无电解电容冰箱压缩机控制方法，主要是加入输出功率调节策略，采用准比例谐振(quasiproportionresonant，qpr)控制器，使功率输出具有脉动效果，间接抵消直流母线的波动，但是这种方法控制较为复杂，需要辅助电路、并且采集信号的准确性要求高，可控性较差。

技术实现要素：

本发明实施例提供一种压缩机的力矩输入控制方法、装置、设备和冰箱，可以提升压缩机在高速运转时的稳定性，并且降低成本。

一种压缩机的力矩输入控制方法，应用于压缩机控制系统，所述系统包括逆变器，用于向压缩机输出电能；所述方法包括：

对接入的市电进行锁相，以获取所述市电的相位信息；

获取所述压缩机控制系统的速度环输出，根据所述速度环输出结合所述市电的相位信息形成力矩输入信号；

根据所述力矩输入信号结合所述速度环输出调节所述逆变器的输出，以控制所述压缩机的运行。

可选的，在其中一个实施例中，所述根据所述速度环输出结合所述市电的相位信息形成力矩输入信号，包括：

根据所述速度环输出与所述市电的相位信息构成的正弦比例函数，确定所述力矩输入信号。

可选的，在其中一个实施例中，所述根据所述速度环输出与所述市电的相位信息构成的正弦比例函数，确定所述力矩输入信号，包括：

根据公式：

m＝asin²(ωint+γ)

确定所述力矩输入信号，其中，m为力矩输入信号，a为速度环输出增益，ωint+γ为市电的相位信息，ωin为电网电压角频率，γ为初相。

可选的，在其中一个实施例中，所述压缩机控制系统还包括控制器；

所述根据所述力矩输入信号结合所述速度环输出调节所述逆变器的输出，包括：

将所述力矩输入信号输入至所述控制器，基于所述控制器将所述速度环输出与所述力矩输入信号进行耦合，以作为电流环的力矩给定，并依次经过电流环运算、逆变换运算以及空间矢量脉宽调制来控制逆变器的输出，以控制所述压缩机的运行。

可选的，在其中一个实施例中，所述方法还包括：

将所述市电经过整流电路后转换为直流电压；

根据所述直流电压结合负载形成母线电压，所述母线电压用于为所述逆变器提供斩波电压。

一种压缩机的力矩输入控制装置，包括：

相位获取模块，用于对接入的市电进行锁相，获取所述市电的相位信息；

力矩形成模块，用于获取压缩机控制系统的速度环输出，根据所述速度环输出结合所述市电的相位信息形成力矩输入信号；

输出调节模块，用于根据所述力矩输入信号结合速度环输出调节逆变器的输出，以控制所述压缩机的运行。

可选的，在其中一个实施例中，所述输出调节模块具体用于：

将所述力矩输入信号输入至所述控制器，基于所述控制器将所述速度环输出与所述力矩输入信号进行耦合，以作为电流环的力矩给定，并依次经过电流环运算、逆变换运算以及空间矢量脉宽调制来控制逆变器的输出，以控制所述压缩机的运行。

一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的方法的步骤。

一种压缩机的力矩输入控制设备，包括控制器，所述控制器中储存有计算机程序，所述计算机程序被所述控制器执行时，使得所述控制器执行上述的方法的步骤。

一种冰箱，包括上述的压缩机的力矩输入控制设备。

实施本发明实施例，将具有如下有益效果：

上述压缩机的力矩输入控制方法、装置、设备和冰箱，通过对接入的市电进行锁相，获取所述市电的相位信息；获取所述压缩机控制系统的速度环输出，根据所述速度环输出结合所述市电的相位信息形成力矩输入信号；根据所述力矩输入信号结合速度环输出调节所述逆变器的输出，以控制所述压缩机的运行。上述方法通过向压缩机控制系统输入力矩输入信号，使功率输出具有脉动效果，在没有大容值的电解电容的情况下也能够使压缩机处于稳定可靠的高转速状态，从而保证压缩机的工作稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

其中：

图1为一个实施例中压缩机的力矩输入控制方法的流程图；

图2为一个实施例中母线电容大小对母线电压作用大小示意图；

图3为一个实施例中压缩机控制系统的结构示意图；

图4为一个实施例中力矩注入控制框图；

图5为一个实施例中压缩机的力矩输入控制装置的结构框图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在限制本申请。可以理解，本申请所使用的术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种元件，但这些元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个元件与另一个元件区分。举例来说，在不脱离本申请的范围的情况下，可以将第一应用程序称为第二应用程序，且类似地，可将第二进应用程序为第一应用程序。第一应用程序和第二应用程序两者都是应用程序，但其不是同一应用程序。

图1为一个实施例中压缩机的力矩输入控制方法的流程图，该方法应用于压缩机控制系统，更具体的，该方法应用于无电解电容的压缩机控制系统。例如可以为冰箱的压缩机控制系统，可以理解的是，在一些实施例中还可以应用于其他电器的压缩机控制系统，如空调的压缩机控制系统。该系统包括逆变器，用于向所述压缩机输出电能，具体的，逆变器可以把直流电能转换为交流电能，可以向压缩机提供三相交流电。本实施例提供的压缩机的力矩输入控制方法，可以提升压缩机在高速运转时的稳定性，并且降低成本。如图1所示，该方法包括以下步骤102～步骤106：

步骤102：对接入的市电进行锁相，获取所述市电的相位信息。

具体的，市电指的是工频交流电，可以用交流电的常用三个量来表征：电压、电流、频率；本实施的市电指的是220v/50hz的交流电。锁相指的是使被控振荡器的相位受标准信号或外来信号控制的一种技术，用来实现与外来信号相位同步，或跟踪外来信号的频率或相位。本实施例通过锁相技术来获取市电的频率、相位等信息，通过对市电进行锁相，获取市电有用的相位信息，以便于进行力矩的构造。

步骤104：获取所述压缩机控制系统的速度环输出，根据所述速度环输出结合所述市电的相位信息形成力矩输入信号。

其中，压缩机是一种将低压气体提升为高压气体的从动的流体机械，通过电机运转带动活塞对其进行压缩后，向排气管排出高温高压的制冷剂气体，为制冷循环提供动力。速度环指的是压缩机机控制系统中的伺服电机运动控制的一环，速度环通过将输入值和速度环反馈值进行比较后的差值在速度环做比例微分积分(proportionintegrationdifferentiation，pid)调节后输出到压缩机控制系统的电流环。

本实施例根据所述速度环输出结合所述市电的相位信息形成力矩输入信号。具体的，可以根据速度环输出与所述市电的相位信息构成的正弦比例函数，确定所述力矩输入信号。例如，将速度环输出作为正弦比例函数的增益，将市电的相位信息作为正弦比例函数的相位，通过该正弦比例函数计算得到力矩输入信号。

步骤106：根据所述力矩输入信号结合速度环输出调节所述逆变器的输出，以控制所述压缩机的运行。

具体的，由于速度环经pid调节后输出至电流环，电流环的输入值和电流环的反馈值进行比较后的差值在电流环内做pid调节输出给电机，本实施例通过将力矩输入信号增加至速度环与电流环中间，给定速度与反馈速度的误差经过速度环，速度环输出与力矩注入信号耦合作为电流环的力矩给定，依次经过电流环运算、逆变换运算以及空间矢量脉宽调制(spacevectorpulsewidthmodulation，svpwm)来控制逆变器的输出，以控制所述压缩机的运行。

上述压缩机的力矩输入控制方法，通过对接入的市电进行锁相，获取所述市电的相位信息；获取所述压缩机控制系统的速度环输出，根据所述速度环输出结合所述市电的相位信息形成力矩输入信号；根据所述力矩输入信号结合速度环输出调节所述逆变器的输出，以控制所述压缩机的运行。上述方法通过向无电解电容的压缩机控制系统输入力矩输入信号，使功率输出具有脉动效果，在没有大容值的电解电容的情况下也能够使压缩机处于稳定可靠的高转速状态，从而保证压缩机的工作稳定性。

在一个实施例中，该压缩机的力矩输入控制方法还包括：将所述市电经过整流电路后转换为直流电压；根据所述直流电压结合负载形成母线电压，所述母线电压用于提供给所述逆变器进行斩波。

其中斩波指的是将直流电变为另一固定电压或可调电压的直流电的过程。具体的，市电通过整流电路，将交流电转换为直流电，并且在带载后形成母线电压，该母线电压用于给逆变器提供斩波电压。

由于没有大电解电容，所以带载后形成母线电压具有脉动特征，如图2所示，当电机运转后，没有大容量电解电容的支撑，母线电压会以2倍频的工频频率波动，随着母线电容的容值的变小，母线的这种脉动幅度就会越明显。本实施例通过增加力矩输入信号对输出进行调节，控制电机输出转矩脉动来补偿母线电压的脉动，使功率输出具有脉动效果，间接抵消直流母线的波动。

在一个实施例中，所述获取压缩机控制系统的速度环输出，根据所述速度环输出结合所述市电的相位信息形成力矩输入信号，也即步骤104包括：根据速度环输出与所述市电的相位信息构成的正弦比例函数，确定所述力矩输入信号。

具体的，由于母线电压具有脉动特征，假设功率因数为1的条件下，可以对输入功率、直流母线电容功率、逆变输出功率进行推导。

其中，输入功率可以表示为：

pin＝uin*iin＝uinsinωint*iinsinωint＝uiniinsin²ωint

其中，pin表示输入功率，uin表示输入电压，uin表示输入电压幅值，iin表示输入电流，iin表示输入电流幅值，ωin表示电网电压角频率。

直流母线电容功率可以表示为：

pdc＝udc*idc＝uinsinωint*ωincdcuincosωint＝0.5ωincdcuin²sin²ωint

其中，pdc表示直流母线电容功率，udc表示直流母线电压，idc表示直流母线电流，uin表示输入电压幅值，ωin表示电网电压角频率，cdc表示母线电容容值。

逆变输出功率可以表示为：

pinv＝pin-pdc＝(uiniin-0.5ωincdcuin²)sin²ωint

其中，pinv表示逆变输出功率，pin表示输入功率，pdc表示直流母线电容功率，uin表示输入电压幅值，iin表示输入电流幅值，ωin表示电网电压角频率，cdc表示母线电容容值。

由上述公式可知，逆变输出功率为2倍频功率的频率波动，为了减少辅助电路、简化软件流程以及方便产品应用开发，可以按照上述规律构造力矩，具体可以根据以下公式构造力矩：

m＝asin²(ωint+γ)

其中，m为力矩输入信号，a为速度环输出增益，ωint+γ为市电的相位信息，ωin为电网电压角频率，γ为初相。

在一个实施例中，所述根据所述力矩输入信号结合速度环输出调节所述逆变器的输出，也即步骤106还包括：将所述力矩输入信号输入至控制器，基于所述控制器将所述速度环输出与所述力矩输入信号进行耦合作为电流环的力矩给定，并经过电流环运算后控制所述压缩机的运行。

具体的，如图3所示，为一个实施例中压缩机控制系统的结构示意图，压缩机控制系统还包括无感磁场定向控制(field-orientedcontrol，foc)控制器，也称矢量变频，可用于控制无刷直流电机(bldc)和永磁同步电机(pmsm)，foc可以精确地控制磁场大小与方向，使得电机转矩平稳、噪声小、效率高，并且具有高速的动态响应。本实施例通过将所述力矩输入信号输入至所述无感foc控制器，基于所述无感foc控制器将所述速度环输出与所述力矩输入信号进行耦合作为电流环的力矩给定，并经过电流环运算后控制所述压缩机的运行。

进一步的，控制器通过对三相电流采样、速度环、电流环、力矩注入综合控制输出pwm信号，控制逆变器开关管的通断进而控制压缩机的运行。

其中，电流环指的是电流反馈系统，是将输出电流采用正反馈或负反馈的方式接入处理环节的方法，用于通过提高电流的稳定性能来提高系统的性能。逆变换指的是通过把象点变为原象点，相对于一个变换转换为另一个与之特殊相关的变换的过程。svpwm指的是以三相对称正弦波电压供电时三相对称电动机定子理想磁链圆为参考标准，以三相逆变器不同开关模式作适当的切换，从而形成pwm波，以所形成的实际磁链矢量来追踪其准确磁链圆。

举例来说，如图4所示，为一个实施例中力矩注入控制框图，本实施例中双环采用pi控制器，力矩注入的位置是在速度环与电流环中间，给定速度与反馈速度的误差经过速度环，速度环输出与力矩注入信号耦合作为电流环的力矩给定，依次经过电流环、逆变换、svpwm几个环节来控制逆变器的输出。

上述压缩机的力矩输入控制方法，通过向无电解电容的压缩机控制系统输入力矩输入信号，使功率输出具有脉动效果，能够使压缩机处于稳定可靠的高转速状态，并且通过采用无电解电容的控制方式，可以大大节约变频板的成本，提升了产品应用价值。

如图5所示，在一个实施例中，提供了一种压缩机的力矩输入控制装置，该装置包括相位获取模块510、力矩形成模块520、输出调节模块530。

相位获取模块510，用于对接入的市电进行锁相，获取所述市电的相位信息。

力矩形成模块520，用于获取压缩机控制系统的速度环输出，根据所述速度环输出结合所述市电的相位信息形成力矩输入信号。

输出调节模块530，用于根据所述力矩输入信号结合速度环输出调节逆变器的输出，以控制所述压缩机的运行。

上述压缩机的力矩输入控制装置，通过对接入的市电进行锁相，获取所述市电的相位信息；获取所述压缩机控制系统的速度环输出，根据所述速度环输出结合所述市电的相位信息形成力矩输入信号；根据所述力矩输入信号结合速度环输出调节所述逆变器的输出，以控制所述压缩机的运行。通过上述装置，向无电解电容的压缩机控制系统输入力矩输入信号，使功率输出具有脉动效果，在没有大容值的电解电容的情况下也能够使压缩机处于稳定可靠的高转速状态，从而保证压缩机的工作稳定性。

关于基于压缩机的力矩输入控制装置的具体限定可以参见上文中对于压缩机的力矩输入控制方法的限定，在此不再赘述。上述基于压缩机的力矩输入控制装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。

本申请实施例中提供的基于压缩机的力矩输入控制装置中的各个模块的实现可为计算机程序的形式。该计算机程序可在终端或服务器上运行。该计算机程序构成的程序模块可存储在终端或服务器的存储器上。该计算机程序被处理器执行时，实现本申请实施例中所描述的压缩机的力矩输入控制方法的步骤。

本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质。一个或多个包含计算机可执行指令的非易失性计算机可读存储介质，当所述计算机可执行指令被一个或多个处理器执行时，使得所述处理器执行如上述各实施例中所描述的压缩机的力矩输入控制方法。

本申请实施例还提供了一种计算机程序产品。一种包含指令的计算机程序产品，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述各实施例中所描述的压缩机的力矩输入控制方法。

本申请实施例还提供了一种压缩机的力矩输入控制设备，该设备包括控制器，所述控制器中储存有计算机程序，所述计算机程序被所述控制器执行时，使得所述控制器执行如上述各实施例中所描述的压缩机的力矩输入控制方法。

本申请实施例还提供了一种冰箱，该冰箱包括压缩机的力矩输入控制设备，该冰箱在运行时通过该压缩机的力矩输入控制设备执行如上述各实施例中所描述的压缩机的力矩输入控制方法。

在上述实施例中，可以全部或部分的通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件程序实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本发明实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，dvd)、或半导体介质(例如固态硬盘solidstatedisk(ssd))等。

以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。