CN109386999A - 高效智能化二氧化碳压缩机控制器的控制方法 - Google Patents

高效智能化二氧化碳压缩机控制器的控制方法 Download PDF

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李刚
尚宏芳
杨旭
马金波
张广礼
李建伟
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    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B49/00—Arrangement or mounting of control or safety devices
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    • F25B49/022—Compressor control arrangements

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Abstract

高效智能化二氧化碳压缩机控制器的控制方法，属于CO2压缩机控制器的实验与使用领域，为了解决压缩机控制适用于二氧化碳压缩的问题，技术要点是：所述压缩机的驱动方式是正弦波转矩控制，所述压缩机的型号是单转子压缩机，所述压缩机的通电角是180度，所述压缩机的载波频率是15KHz，所述压缩机的进角控制是固定控制方式，所述压缩机的位置检出方式是无传感器方式，所述压缩机的变调方式是三相变调方式。

Description

高效智能化二氧化碳压缩机控制器的控制方法
技术领域
本发明属于CO2压缩机控制器的实验与使用领域，涉及一种高效智能化二氧化碳压缩机控制器的控制方法。
背景技术
CO2压缩机由于其本身固有的优势在制冷及制热领域有着较为广泛的应用，目前市场上面的CO2压缩机驱动器在控制精度、控制效率以及***功能完整性和售价高昂等诸多方面有的不足，导致大多数的CO2压缩机的使用没有得到广泛的推广，且大多以定速的控制方式来驱动压缩机，控制器的功能相对单一，而使得压缩机控制能够适用于二氧化碳压缩，对其控制方式作出创造，显得非常重要。
发明内容
为了解决压缩机控制适用于二氧化碳压缩的问题，本发明提出如下技术方案。
一种高效智能化二氧化碳压缩机控制器的控制方法，所述压缩机的驱动方式是正弦波转矩控制，所述压缩机的型号是单转子压缩机，所述压缩机的通电角是180度，所述压缩机的载波频率是15KHz，所述压缩机的进角控制是固定控制方式，所述压缩机的位置检出方式是无传感器方式，所述压缩机的变调方式是三相变调方式。
所述压缩机的运转优先顺序是：制冷运转；制冷防冻结控制；强制运行；除霜运行；电压保护控制；过负荷控制；压缩机温度保护控制；压缩机电流异常控制；压缩机启动控制；转速max/min限制；压缩机运转异常；压缩机再起动禁止。
所述压缩机的运转控制电压过载保护/控制电流过载保护方法是：压缩机运转过程中限制施加到压缩机端子上的最大电压和电流以防止变频器输出的电压和电流超出硬件***的电压电流供给能力，本方法通过限制和降低压缩机运转频率来限制变频器输出的最大电压和电流。
使用180度无位置传感器正弦波驱动进行永久磁铁同步电机的控制，在软件方面，进行速度指令值的设定，并控制速度，同时使用扭矩控制与速度控制，将速度控制的输出作为q轴电流指令值进行电流控制，通过检出1shunt电流进行电机电流检出，在PWM调制方式方面使用空间矢量调制，BL/DC电机的转子位置及角速度使用磁通量观测器进行推定。
该控制方法还包括对风扇的控制方法，所述风扇的电动机动作模式包括压缩机CMP停止状态、压缩机起动状态、GC风扇停止延迟状态、压缩机CMP运转状态；
压缩机CMP停止状态时，GC风扇停机；EVA风扇运转FCO分钟，停止FCF分钟，并循环操作；
压缩机起动时，EVA风扇开机运行10s后，GC风扇开机运行，GC风扇运行10s后压缩机CMP起动；如果接收到压缩机起动命令时EVA风扇已经运行超过10s，那么GC风扇直接开机运转；
GC风扇停止延迟状态时，正常情况下，压缩机CMP停机后GC风扇继续运行1分钟；异常停机时，GC风扇持续运行直到压缩机重新起动；
压缩机CMP运转状态时，GC风扇运行，EVA风扇运行，当柜门打开，内部温度上升到FSP以上时，EVA风扇停止运转。
该控制方法还包括数码管显示控制方法：LED灯动作：LE1-LE4动作定义为：运行时：点灯；无操作：熄灯；
LE1：除霜运行时点亮；LE2：GCFAN或者EVAFAN运行时点亮；LE3：压缩机CMP运行时点亮；LE4:信息接收过程总，传感器检测标志；其中：LE1-LE4:LED灯；
该控制方法还包括按键操作控制方法，按键操作规则如下：强制运转；强制除霜；操作模式转换。
该控制方法还包括蜂鸣器控制方法：(a)ISW操作时，蜂鸣器鸣响；(b)柜门打开后没有关闭，蜂鸣器持续鸣响。
该控制方法还包括LED照明设置方法：(1)LED照明为PWM控制调光，控制变量为LT、SLT，Duty设置范围为1-100％；(2)照明操作；(a)正常运行时已LT％Duty的亮度照明；(b)待机状态时LED熄灭。
有益效果:本发明使得该控制方法适用于二氧化碳压缩。
附图说明
图1是压缩机运转优先顺序图；
图2是压缩技术频率变化速度图；
图3是压缩机起动控制图；
图4是压缩机动作模式图；
图5是压缩机正常制冷运转曲线图；
图6是显示板分布图；
图7是配置图。
具体实施方式
本发明涉及的控制器描述为，长度和宽度为240mm*160mm，高度为50mm，双面环氧树脂型基材，控制器包含过压保护回路，短路包含回路，滤波回路，两路整流回路，开关电源回路，分别输出24v，15v，12v，5v，3.3v，PowerRelay回路，IPM驱动回路，电流检知回路，显示驱动回路，按键输入回路，人体感应回路，蓝牙通讯回路，RTC回路，数据存储回路，直流风机控制回路，交流风机控制回路，LED调光回路，故障显示回路，温度采集回路，调试仿真回路，主控芯片回路，继电器输出回路。
面对现有控制器没有相关外部设备的扩展输出接口。本实施例中描述的CO2压缩机控制器除了具有压缩机驱动功能外，还具有丰富的外部输入输出接口，具有控制精度高、优化的启动算法、振动噪音控制、转矩及弱磁控制等功能模块与控制算法，同时具有宽电压输入、***压力超限压保护、温度采集、风机控制、参数设定与显示、运行数据记忆，LED照明、人体感应、蓝牙通讯、RTC、PI调节运算等控制功能模块，可实现多元化的运算与控制功能。
1.压缩机***控制实现
(1)概要：
驱动方式 正弦波转矩控制
压缩机 单转子
通电角 180度
载波频率 15KHz
进角控制 固定
位置检出 无传感器
变调方式 三相变调
(2)压缩机运转优先顺序如图1所示；
(3)压缩技术频率变化速度如图2所示；
(4)压缩机起动控制如图3所示；
压缩机起动时间为STM分钟；
压缩机起动过程最大运行频率为RRVr/s。
(5)压缩机温度保护控制
通过排气温度传感器反馈信号进行压缩机温度保护，压缩机动作模式如图4所示。
(6)压缩机正常制冷运转曲线如图5；
(7)压缩机运转控制电压过载保护/控制电流过载保护
压缩机运转过程中需要限制施加到压缩机端子上的最大电压和电流以防止变频器输出的电压和电流超出硬件***的电压电流供给能力。***中通过限制和降低压缩机运转频率的方法来限制变频器输出的最大电压和电流。电压电流限制和解除值
2.压缩机驱动实现软件
利用180度无位置传感器正弦波驱动进行永久磁铁同步电机(BL/DC)的控制。软件已经结合本公司开发的变频器进行了调整。因此硬件环境变更时，需要再次结合环境进行调整。
在软件方面，要进行速度指令值的设定，并控制速度。此外，为了应用于压缩机的控制，将同时使用扭矩(抑制振动)控制与速度控制。将速度控制的输出作为q轴电流指令值进行电流控制。在这里将通过检出1shunt电流进行电机电流检出。在PWM调制方式方面，使用了空间矢量调制。BL/DC电机的转子位置及角速度使用磁通量观测器进行推定。
3.风扇控制：风扇电动机动作模式：
(1)压缩机CMP停止状态时：GC风扇停机；EVA风扇运转FCO分钟，停止FCF分钟，并循环操作；
(2)压缩机起动时：EVA风扇开机运行10s后，GC风扇开机运行，GC风扇运行10s后压缩机CMP起动；如果接收到压缩机起动命令时EVA风扇已经运行超过10s,那么GC风扇直接开机运转；
(3)GC风扇停止延迟：一般情况下，压缩机CMP停机后GC风扇继续运行1分钟；异常停机时，GC风扇持续运行直到压缩机重新起动；
(4)压缩机CMP运转时：GC风扇运行，EVA风扇运行，当柜门打开，内部温度上升到FSP以上时，EVA风扇停止运转；
4.数码管显示
(1)显示板分布图如图6所示；图中：LE1-LE4:LED灯；ISW1-ISW4：按键；SEG：3行7段数码管；
(2)LED灯动作：LE1-LE4动作定义为：运行时：点灯；无操作：熄灯；LE1：除霜运行时点亮；LE2：GCFAN或者EVAFAN运行时点亮；LE3：压缩机CMP运行时点亮；LE4:信息接收过程总，传感器检测标志；
5.按键操作：按键操作规则如下：强制运转；强制除霜；操作模式转换。
6.蜂鸣器控制(a)ISW操作时，蜂鸣器鸣响；(b)柜门打开后没有关闭，蜂鸣器持续鸣响。
7.LED照明设置:(1)LED照明为PWM控制调光；控制变量为LT，SLT，Duty设置范围为1-100％；(2)照明操作(a)正常运行时已LT％Duty的亮度照明；(b)待机状态时LED熄灭。
配置图如图7所示。
以上所述，仅为本发明创造较佳的具体实施方式，但本发明创造的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明创造披露的技术范围内，根据本发明创造的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明创造的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种高效智能化二氧化碳压缩机控制器的控制方法，其特征在于：所述压缩机的驱动方式是正弦波转矩控制，所述压缩机的型号是单转子压缩机，所述压缩机的通电角是180度，所述压缩机的载波频率是15KHz，所述压缩机的进角控制是固定控制方式，所述压缩机的位置检出方式是无传感器方式，所述压缩机的变调方式是三相变调方式。
2.如权利要求1所述的高效智能化二氧化碳压缩机控制器的控制方法，其特征在于，所述压缩机的运转优先顺序是：
制冷运转；
制冷防冻结控制；
强制运行；
除霜运行；
电压保护控制；
过负荷控制；
压缩机温度保护控制；
压缩机电流异常控制；
压缩机启动控制；
转速max/min限制；
压缩机运转异常；
压缩机再起动禁止。
3.如权利要求1所述的高效智能化二氧化碳压缩机控制器的控制方法，其特征在于，所述压缩机的运转控制电压过载保护/控制电流过载保护方法是：压缩机运转过程中限制施加到压缩机端子上的最大电压和电流以防止变频器输出的电压和电流超出硬件***的电压电流供给能力，本方法通过限制和降低压缩机运转频率来限制变频器输出的最大电压和电流。
4.如权利要求1所述的高效智能化二氧化碳压缩机控制器的控制方法，其特征在于，使用180度无位置传感器正弦波驱动进行永久磁铁同步电机的控制，在软件方面，进行速度指令值的设定，并控制速度，同时使用扭矩控制与速度控制，将速度控制的输出作为q轴电流指令值进行电流控制，通过检出1shunt电流进行电机电流检出，在PWM调制方式方面使用空间矢量调制，BL/DC电机的转子位置及角速度使用磁通量观测器进行推定。
5.如权利要求1所述的高效智能化二氧化碳压缩机控制器的控制方法，其特征在于，还包括对风扇的控制方法，所述风扇的电动机动作模式包括压缩机CMP停止状态、压缩机起动状态、GC风扇停止延迟状态、压缩机CMP运转状态；
压缩机CMP停止状态时，GC风扇停机；EVA风扇运转FCO分钟，停止FCF分钟，并循环操作；
压缩机起动时，EVA风扇开机运行10s后，GC风扇开机运行，GC风扇运行10s后压缩机CMP起动；如果接收到压缩机起动命令时EVA风扇已经运行超过10s，那么GC风扇直接开机运转；
GC风扇停止延迟状态时，正常情况下，压缩机CMP停机后GC风扇继续运行1分钟；异常停机时，GC风扇持续运行直到压缩机重新起动；
压缩机CMP运转状态时，GC风扇运行，EVA风扇运行，当柜门打开，内部温度上升到FSP以上时，EVA风扇停止运转。
6.如权利要求1所述的高效智能化二氧化碳压缩机控制器的控制方法，其特征在于，还包括数码管显示控制方法：
LED灯动作：
LE1-LE4动作定义为：
运行时：点灯；
无操作：熄灯；
LE1：除霜运行时点亮；
LE2：GCFAN或者EVAFAN运行时点亮；
LE3：压缩机CMP运行时点亮；
LE4:信息接收过程总，传感器检测标志；
其中：LE1-LE4:LED灯。
7.如权利要求1所述的高效智能化二氧化碳压缩机控制器的控制方法，其特征在于，还包括按键操作控制方法，按键操作规则如下：
强制运转；
强制除霜；
操作模式转换。
8.如权利要求1所述的高效智能化二氧化碳压缩机控制器的控制方法，其特征在于，还包括蜂鸣器控制方法：
(a)ISW操作时，蜂鸣器鸣响；
(b)柜门打开后没有关闭，蜂鸣器持续鸣响。
9.如权利要求1所述的高效智能化二氧化碳压缩机控制器的控制方法，其特征在于，还包括LED照明设置方法：
(1)LED照明为PWM控制调光，控制变量为LT、SLT，Duty设置范围为1-100％；
(2)照明操作；
(a)正常运行时已LT％Duty的亮度照明；
(b)待机状态时LED熄灭。
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