ES2953118T3 - Procedimiento para controlar la fluctuación de la velocidad de rotación de un compresor - Google Patents

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Juke Liu
Yongfu Cheng
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Abstract

Se divulga un método para controlar la fluctuación de la velocidad de rotación de un compresor. El método comprende procesos de control del compresor según una velocidad angular en tiempo real y según un par. El proceso de controlar el compresor según la velocidad angular en tiempo real implica: realizar un procesamiento de filtrado en un error de eje para obtener una cantidad de compensación de velocidad angular; compensar la cantidad de compensación de velocidad angular con una velocidad angular de salida de un ajustador de bucle de bloqueo de fase, para obtener una cantidad de salida de velocidad angular compensada; y corregir la velocidad angular en tiempo real de acuerdo con la cantidad de salida de velocidad angular compensada, y controlar el compresor de acuerdo con la velocidad angular en tiempo real corregida. El proceso de controlar el compresor según el par implica: calcular la diferencia entre una cantidad de fluctuación de velocidad angular objetivo y la velocidad angular de salida del ajustador de bucle de bloqueo de fase, para obtener un primer valor de diferencia de velocidad angular; llevar a cabo un procesamiento de filtrado en el primer valor de diferencia de velocidad angular para obtener una velocidad angular filtrada; introducir la velocidad angular filtrada en un ajustador de bucle de velocidad para obtener un par de salida; y controlar el compresor según el par de salida. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Procedimiento para controlar la fluctuación de la velocidad de rotación de un compresor
Sector técnico
La presente invención pertenece al sector de la tecnología de control de motores, específicamente, se refiere a la tecnología de control de compresores y, más específicamente, se refiere a un procedimiento para controlar la fluctuación de la velocidad de un compresor.
Estado de la técnica anterior
Puede ocurrir una fluctuación importante de la velocidad del compresor cuando el par de torsión de la carga del compresor se encuentra en un estado extremadamente inestable. Esto es debido, en parte, a un fallo en el sistema de refrigerante o a un error en el diseño del procedimiento de control y, eventualmente, resulta en un funcionamiento inestable del acondicionador de aire y en diversos efectos adversos adicionales. El funcionamiento inestable produce, además, un ruido mucho más alto que el umbral del sistema para el que fue diseñado, incluso supera los estándares relevantes y deteriora aún más la experiencia del usuario. El problema es especialmente obvio para compresores de un solo rotor.
La técnica anterior, tal como la Patente CN103967794A, da a conocer procedimientos para controlar la fluctuación de la velocidad del compresor, pero los efectos están lejos de ser satisfactorios; prácticamente el problema de la fluctuación de la velocidad de rotación del compresor no está fundamentalmente resuelto.
Características de la invención
El objetivo de la presente invención es dar a conocer un procedimiento para controlar la fluctuación de la velocidad del compresor para mejorar la eficacia de la supresión de la fluctuación de la velocidad del compresor.
Para conseguir el propósito de la invención mencionado anteriormente, la presente invención adopta las siguientes soluciones técnicas para conseguir:
Un procedimiento para controlar la fluctuación de la velocidad del compresor incluye: un proceso para controlar el compresor, según la velocidad angular, en tiempo real, y un proceso para controlar el compresor según un par de torsión;
incluyendo el proceso para controlar el compresor, según la velocidad angular, en tiempo real:
obtener un error de eje Δθ, que refleja una desviación de la posición real del rotor de un compresor con respecto a la posición estimada del rotor de un compresor;
filtrar el error de eje Δθ para obtener un error de eje corregido Δθ’, en el que se elimina como mínimo una parte de la fluctuación del error de eje y obtener una cantidad de compensación de la velocidad angular P_salida correspondiente al error de eje corregido Δθ’;
compensar una velocidad angular de salida Δω_PLL del regulador de bucle de bloqueo de fase en el bucle de bloqueo de fase para el control del compresor con la cantidad de compensación de la velocidad angular P_salida para obtener una salida de la velocidad angular compensada Δω’; específicamente, la salida de la velocidad angular compensada Δω’ = P_salida Δω_PLL;
corregir la velocidad angular en tiempo real ω1 que se utiliza para el control del compresor según la salida de la velocidad angular compensada y controlar el compresor según la velocidad angular en tiempo real corregida ω1; la etapa para filtrar el error de eje Δθ comprende:
expandir el error de eje Δθ mediante series de Fourier para obtener una expresión funcional del error de eje con respecto a un ángulo mecánico θm;
multiplicar la expresión funcional del error de eje por cos(θmn + θdesplazamiento-Pn ) y -sen(θmn + θdesplazamiento-Pn ) respectivamente; extraer una componente del eje d del armónico de orden n de Δθ y una componente del eje q del armónico de orden n de Δθ mediante un filtro de paso bajo o un integrador; θ_mn es un ángulo mecánico del armónico de orden n y θdesplazamiento-Pn es un ángulo de compensación de fase del armónico de orden n;
una componente del eje d y una componente del eje q de uno o varios armónicos son eliminadas para completar un proceso de filtrado del error de eje Δθ;
incluyendo el proceso para controlar el compresor según un par de torsión:
calcular una diferencia entre la cantidad de fluctuación de la velocidad angular objetivo y la velocidad angular de salida, para obtener una primera diferencia de velocidad angular;
filtrar la primera diferencia de velocidad angular, para obtener una velocidad angular filtrada en la que como mínimo se elimina una parte de la fluctuación de la velocidad angular;
introducir la velocidad angular filtrada como entrada al regulador de bucle de velocidad en el bucle de velocidad para el control del compresor para obtener un par de torsión de salida del regulador de bucle de velocidad;
controlar el compresor según el par de torsión de salida.
En comparación con la técnica anterior, las ventajas y los efectos positivos de la presente invención son: en el bucle de bloqueo de fase, se elimina la fluctuación en el error de eje Δθ que refleja la desviación entre la posición real y la posición estimada del rotor del compresor y, por consiguiente, la cantidad de compensación de la velocidad angular, que corresponde al error de eje corregido en el que se filtra como mínimo parte de la fluctuación, se suma a la velocidad angular de salida del regulador de bucle de bloqueo de fase para obtener la salida de la velocidad angular compensada y, a continuación, la velocidad angular en tiempo real del compresor se corrige según la salida de la velocidad angular compensada; cuando el compresor es controlado por la velocidad angular en tiempo real corregida, podría aproximar una variación de la velocidad objetivo y una fase a la variación y a la fase de la velocidad real, por lo que la operación del compresor tiende a ser estable. Además, debido a que la fluctuación en el error de eje es una causa frontal directa de la fluctuación de la velocidad, la eliminación en la parte frontal podría reducir una fluctuación periódica en el error de eje, y la fluctuación de la velocidad podría ser suprimida más directa y rápidamente para mejorar la eficacia del control de la velocidad; mientras que, en el control del bucle de velocidad, se filtra la diferencia entre la velocidad angular de salida emitida por el regulador de bucle de bloqueo de fase y la cantidad de fluctuación de la velocidad angular objetivo; la velocidad angular filtrada, en la que se ha eliminado como mínimo una parte de la fluctuación de la velocidad angular, es introducida en el regulador de bucle de velocidad como una entrada, que es capaz de reducir la fluctuación del par de torsión de salida del regulador de bucle de velocidad; el compresor se controlará según el par de torsión de salida para que la fluctuación de la velocidad del compresor se reduzca y el funcionamiento sea más estable, lo que también es beneficioso para el ahorro de energía y la reducción de vibraciones.
Después de leer las realizaciones específicas de la presente invención junto con los dibujos adjuntos, otras características y ventajas de la presente invención resultarán más claras.
Descripción de los dibujos
La figura 1 es un diagrama de flujo parcial de un procedimiento para controlar la fluctuación de la velocidad del compresor, según un aspecto de la presente invención;
la figura 2 es un diagrama de flujo parcial de un procedimiento para controlar la fluctuación de la velocidad del compresor, según un aspecto de la presente invención;
la figura 3 es un diagrama de bloques de control basado en el procedimiento mostrado en la figura 1 y la figura 2; la figura 4 es un diagrama de bloques lógicos de un ejemplo específico de un algoritmo de filtrado de la fluctuación del error de eje en la figura 3;
la figura 5 es un diagrama de bloques lógicos de un ejemplo específico de un algoritmo de extracción de la fluctuación de la velocidad en la figura 3.
Descripción detallada
Con el fin de aclarar los objetivos, las soluciones técnicas y las ventajas de la presente invención, a continuación se describirá más detalladamente la presente invención haciendo referencia a los dibujos y realizaciones adjuntos. La figura 1 es un diagrama de flujo parcial de un procedimiento para controlar la fluctuación de la velocidad del compresor, según un aspecto de la presente invención, y la figura 2 es otro diagrama de flujo parcial del procedimiento para controlar la fluctuación de la velocidad del compresor mostrado en la figura 1. El procedimiento para controlar la fluctuación de la velocidad del compresor incluye un proceso para controlar el compresor, según la velocidad angular en tiempo real, que se muestra en la figura 1, y un proceso para controlar el compresor, según el par de torsión. Haciendo referencia a la figura 1 y la figura 2, y al diagrama de bloques de control mostrado en la figura 3, los dos procesos se describen en detalle a continuación.
La figura 1 es un diagrama de flujo parcial de una realización de un procedimiento para controlar la fluctuación de la velocidad del compresor, según un aspecto de la presente invención; para ser específicos, es un diagrama de flujo del proceso para controlar el compresor, según la velocidad angular en tiempo real. El proceso incluye las siguientes etapas:
Etapa 11, obtención de un error de eje Δθ que refleja una desviación de la posición real de un rotor de compresor con respecto a una posición estimada de un rotor de compresor.
Los procedimientos de control del compresor implican una tecnología de bucle de bloqueo de fase (Phase-Locked Loop, PLL) para bloquear una fase del compresor en una fase objetivo. En la figura 3 se muestra un diagrama de bloques de control de PLL. Un bucle de bloqueo de fase (PLL) habitual de compresor en la técnica anterior comprende un regulador de bucle de bloqueo de fase que es, preferentemente, un regulador integral proporcional marcado mediante KP_PLL y KI_PLL/S en la figura 3, donde KP_PLL y KI_PLL son parámetros de ganancia de bucle cerrado del bucle de bloqueo de fase. El error de eje Δθ se utiliza como parte de una entrada del regulador de bucle de bloqueo de fase. Para ser específicos, una diferencia entre el error de eje Δθ y la cantidad de fluctuación del ángulo objetivo (como ejemplo, la cantidad de fluctuación del ángulo objetivo se establece como 0 en la figura 3) se introduce en el regulador de bucle de bloqueo de fase y el regulador de bucle de bloqueo de fase emite una velocidad angular de salida Δω_PLL, que es utilizada por el bucle de bloqueo de fase para generar una velocidad angular en tiempo real ω1 para el control del compresor y, específicamente, para controlar la posición del rotor del compresor según la velocidad angular en tiempo real ω1.
El error de eje Δθ que refleja la desviación de la posición real del rotor del compresor con respecto a la posición estimada podría ser calculado mediante la siguiente fórmula:
Figure imgf000004_0001
donde Vd es un valor determinado de una tensión del eje d del compresor,
Figure imgf000004_0002
es un valor determinado de la tensión del eje q del compresor, Id es la corriente del eje d en tiempo real del compresor, Iq es la corriente del eje q en tiempo real del compresor, r* es la resistencia del motor del compresor,
Figure imgf000004_0003
es la inductancia del eje q del compresor, ω_1 es la frecuencia angular en tiempo real del compresor;
en donde los parámetros Id, Iq y ω1 son detectados en tiempo real por medios de detección conocidos en la técnica anterior, y los valores de los otros parámetros son valores conocidos.
Etapa 12: Filtrado del error de eje Δθ para obtener un error de eje corregido Δθ’, en el que como mínimo una parte de la fluctuación del error de eje ha sido eliminada.
Debido al hecho de que el error de eje se utiliza como parte de la entrada del bucle de bloqueo de fase, definitivamente tiene influencia en la velocidad angular en tiempo real del compresor emitida por el bucle de bloqueo de fase. Si el error de eje está sujeto a una fluctuación importante, la velocidad angular en tiempo real emitida por el bucle de bloqueo de fase variará, lo que además da como resultado el problema de que el rotor no podría mantenerse en la fase objetivo de manera estable, lo que conduce aún más a fallos del compresor, tales como sobrecorriente o desfase.
Después de obtener el error de eje Δθ en la etapa 11, se da a conocer la etapa para filtrar el error de eje Δθ para obtener un error de eje corregido Δθ’, en el que como mínimo una parte de la fluctuación del error de eje ha sido eliminada.
En donde el filtrado del error de eje Δθ incluye:
En primer lugar, el error de eje Δθ es expandido mediante series de Fourier para obtener una expresión funcional del error de eje con respecto a un ángulo mecánico θm.
A continuación, la expresión funcional del error de eje se multiplica por cos(θmn + θdesplazamiento-Pn ) y -sen(θmn + θdesplazamiento-Pn ), respectivamente; una componente del eje d del armónico de orden n de Δθ, y una componente del eje q del armónico de orden n de Δθ son extraídas por medio de un filtro de paso bajo o de un integrador; θ_mn es un ángulo mecánico del armónico de orden n de Δθ y θdesplazamiento-Pn es el ángulo de compensación de fase del armónico de orden n de Δθ.
Opcionalmente, las componentes del eje d y las componentes del eje q de uno o varios armónicos son eliminadas para terminar un proceso de filtrado del error de eje Δθ.
A continuación se incluye una descripción detallada del proceso de filtrado haciendo referencia a la figura 3.
Etapa 13: Obtención de una cantidad de compensación de la velocidad angular P_salida correspondiente al error de eje corregido Δθ’.
Esta etapa podría ser implementada mediante los procedimientos dados a conocer en la técnica anterior, que se utilizan para calcular una velocidad angular según un ángulo. Un procedimiento de procesamiento preferente podría hacer referencia a una descripción de la siguiente manera.
La etapa 12 y la etapa 13 se muestran en el diagrama de bloques de control de la figura 3, y se trata de adoptar un algoritmo de filtrado de fluctuaciones en el error de eje Δθ para obtener la cantidad de compensación de la velocidad angular P_salida.
Etapa 14: Compensación de la velocidad angular de salida Δω_PLL del regulador de bucle de bloqueo de fase en el bucle de bloqueo de fase para el control del compresor con la cantidad de compensación de la velocidad angular P_salida para obtener una salida de la velocidad angular compensada Δω’; específicamente, la salida de la velocidad angular compensada Δω’ = P_salida Δω_PLL.
Etapa 15: Corrección de la velocidad angular en tiempo real ω1 que se utiliza para el control del compresor según la salida de la velocidad angular compensada y control del compresor según la velocidad angular en tiempo real corregida ω1.
Para ser específicos, un procedimiento para determinar la velocidad angular en tiempo real correspondiente a una cantidad de fluctuación de la velocidad angular objetivo que es 0 de un control de bucle de velocidad, que se muestra a continuación, incluye: haciendo referencia a la figura 3, es específicamente sumar la salida de la velocidad angular compensada Δω’ a un comando de velocidad angular ω*_entrada para generar la velocidad angular en tiempo real ω1 que se utiliza para el control del compresor; en el que el comando de velocidad angular ω*_entrada es un valor de velocidad angular determinado por el sistema de control del compresor, y el procedimiento para determinar el valor del comando de velocidad angular w*_entrada determinado se implementa mediante procedimientos dados a conocer en la técnica anterior. El procedimiento para determinar la velocidad angular en tiempo real correspondiente a una cantidad de fluctuación de la velocidad angular objetivo que es 0 de un control de bucle de velocidad, y también sobre la base de la velocidad angular de salida Δω_PLL del regulador de bucle de bloqueo de fase y el comando de velocidad angular ω *_entrada determinado, el control del compresor es más preciso y estable.
La figura 2 es un diagrama de flujo parcial de una realización de un procedimiento para controlar la fluctuación de la velocidad del compresor, según un aspecto de la presente invención; para ser específicos, es un diagrama de flujo del proceso para controlar el compresor según un par de torsión. El proceso incluye las siguientes etapas:
Etapa 21: Cálculo de la diferencia entre la cantidad de fluctuación de la velocidad angular objetivo y la velocidad angular de salida, para obtener una primera diferencia de velocidad angular.
Los procedimientos de control del compresor implican una tecnología de bucle de velocidad (ASR: Automatic Speed Regulator, regulador automático de la velocidad) para controlar la velocidad del rotor del compresor, cuyo objetivo es ajustar la velocidad del compresor a una velocidad cercana a la establecida. Haciendo referencia al diagrama de bloques de la figura 3, el bucle de velocidad incluye un regulador de bucle de velocidad que es preferentemente un regulador integral proporcional marcado por KP_ASR y KI_ASR/S en la figura 3.
La etapa 21 incluye específicamente: obtener la velocidad angular de salida Δω_PLL del regulador de bucle de bloqueo de fase; calcular la diferencia entre la cantidad de fluctuación de la velocidad angular objetivo y la velocidad angular de salida Δω_PLL del regulador de bucle de bloqueo de fase, que es la primera diferencia de velocidad angular Δω2; en donde la cantidad de fluctuación de la velocidad angular objetivo es una cantidad de fluctuación de la velocidad angular deseada que es una cantidad de entrada conocida. En la presente realización, la cantidad de fluctuación de la velocidad angular objetivo es 0.
Etapa 22: Filtrado de la primera diferencia de velocidad angular para obtener una velocidad angular filtrada en la que como mínimo una parte de la fluctuación de la velocidad angular ha sido eliminada.
Debido al hecho de que la primera diferencia de velocidad angular se utiliza como parte de la entrada del regulador del bucle de velocidad, definitivamente tiene influencia en el par de torsión de salida emitido por el bucle de velocidad. Si la primera diferencia de velocidad angular está sujeta a una fluctuación importante, el par de torsión de salida variará, lo que, además, da como resultado el problema de que el rotor fluctúa mucho. Por lo tanto, después de obtener la primera diferencia de velocidad angular en la etapa 22, es preferente que la primera diferencia de velocidad angular se filtre en primer lugar para eliminar como mínimo una parte de la fluctuación de la velocidad angular y obtener la velocidad angular filtrada Δω_K. El filtrado de la velocidad angular podría ser implementado mediante algoritmos de filtrado dados a conocer en la técnica anterior. Un proceso de filtrado preferente podría hacer referencia a una descripción que se muestra a continuación.
Etapa 23: Introducción de la velocidad angular filtrada como entrada al regulador de bucle de velocidad en el bucle de velocidad para que el control del compresor obtenga un par de torsión de salida τM del regulador de bucle de velocidad.
Etapa 24: Control del compresor en el acondicionador de aire según el par de torsión de salida. El proceso de control específico podría hacer referencia a procedimientos dados a conocer por el estado de la técnica.
El procedimiento dado a conocer por la presente realización mostrado en la figura 1 y la figura 2, realiza un control de bucle doble, a saber, el bucle de velocidad y el bucle de bloqueo de fase en el compresor. Adicionalmente, en el bucle de bloqueo de fase, se elimina la fluctuación en el error de eje Δθ que refleja la desviación entre la posición real y la posición estimada del rotor del compresor y, a continuación, la cantidad de compensación de la velocidad angular, que corresponde al error de eje corregido en el que, como mínimo, una parte de la fluctuación está filtrada, se agrega a la velocidad angular de salida del regulador de bucle de bloqueo de fase para obtener la salida de la velocidad angular compensada y, a continuación, la velocidad angular en tiempo real del compresor es corregida según la salida de la velocidad angular compensada; cuando el compresor es controlado por la velocidad angular en tiempo real corregida, podría aproximar una variación de la velocidad objetivo y una fase a la variación y la fase de la velocidad real, por lo que el funcionamiento del compresor tiende a ser estable. Además, debido a que la fluctuación en el error de eje es una causa directa frontal de la fluctuación de la velocidad, la eliminación en la parte frontal podría reducir la fluctuación periódica en el error de eje, y la fluctuación de la velocidad podría ser suprimida más directa y rápida para mejorar la eficacia del control de la velocidad; mientras que en el control de bucle de velocidad, se filtra la diferencia entre la velocidad angular de salida emitida por el regulador de bucle de bloqueo de fase y la cantidad de fluctuación de la velocidad angular objetivo; la velocidad angular filtrada en la que se ha eliminado como mínimo una parte de la fluctuación de la velocidad angular es introducida en el regulador de bucle de velocidad como una entrada, que es capaz de reducir la fluctuación en el par de torsión de salida del regulador de bucle de velocidad; el compresor se controlará según el par de torsión de salida para que la fluctuación en la velocidad del compresor se reduzca y el funcionamiento sea más estable, lo que también es beneficioso para el ahorro de energía y la reducción de vibraciones.
En una realización preferente, la etapa para filtrar el error de eje Δθ para obtener el error de eje corregido Δθ’ en el que como mínimo una parte de la fluctuación del error de eje ha sido filtrada incluye, específicamente: filtrar el error de eje Δθ para eliminar como mínimo una componente del eje d y una componente del eje q del primer armónico para realizar el filtrado de la componente del primer armónico de Δθ y obtener el error de eje corregido Δθ’ en el que como mínimo se filtra la componente del primer armónico. Como realización más preferente, la etapa de filtrar el error de eje Δθ para obtener el error de eje corregido Δθ’ en el que se filtra como mínimo una parte de la fluctuación del error de eje, incluye, además: filtrar el error de eje Δθ para eliminar una componente del eje d y una componente del eje q del segundo armónico con el fin de realizar el filtrado de las componentes del primer y segundo armónicos de Δθ y obtener el error de eje corregido Δθ’ en el que como mínimo están filtradas las componentes del primer y segundo armónicos. Mediante el filtrado de la componente del primer armónico en Δθ, o mediante el filtrado de la componente del primer armónico y la componente del segundo armónico, la mayoría de las componentes de la fluctuación en Δθ podrían ser eliminadas, y la cantidad de cálculo es aceptable y la velocidad de filtrado es rápida.
La figura 4 es un diagrama de bloques lógicos específico de un ejemplo del algoritmo de filtrado de la fluctuación del error de eje mostrado en la figura 3 y, para ser específicos, es un diagrama de bloques lógicos para obtener la cantidad de compensación de la velocidad angular P_salida correspondiente a un error de eje corregido Δθ’ en el que la componente del primer armónico y la componente del segundo armónico del error de eje Δθ han sido eliminadas. Tal como se muestra en la figura 4, el proceso específico para obtener la cantidad de compensación de la velocidad angular P_salida corresponde a un error de eje corregido Δθ’, que se obtiene eliminando la componente del primer armónico y la componente del segundo armónico del error de eje Δθ, incluye:
En primer lugar, el error de eje Δθ es expandido mediante la serie de Fourier para obtener una expresión funcional del error de eje Δθ con respecto a un ángulo mecánico θm, incluye, especialmente:
Figure imgf000006_0001
en la que ΔθCC es una componente de corriente continua del error de eje,
Figure imgf000006_0002
Δθmáximo_n es una amplitud de la fluctuación en el armónico de orden n del error de eje;
θm1, θm2 son el ángulo mecánico del primer armónico y el ángulo mecánico del segundo armónico;
y el ángulo mecánico del segundo armónico θm2 se expresa como: θm2 = 2 θm1 .
La componente del primer armónico y la componente del segundo armónico se extraen de la expresión funcional, y se utiliza un integrador para eliminar la componente del primer armónico y la componente del segundo armónico para obtener el resultado del filtrado.
Para ser específicos, se podría utilizar un procedimiento de filtrado de paso bajo o un procedimiento de integración para extraer la componente del primer armónico y la componente del segundo armónico de la expresión funcional. Tal como se muestra en la figura 4, la expresión funcional se multiplica por cos(θm1 + θdesplazamiento-P1 ) y cos(θm2 + θdesplazamiento-P2 ) respectivamente, un resultado podría ser filtrado mediante un filtro de paso bajo o, alternativamente, ser introducido en un integrador para calcular un promedio de integrales dentro de un período preestablecido, para extraer la componente del eje d del primer armónico del error de eje Δθ y la componente del eje d del segundo armónico del error de eje Δθ; la expresión funcional se multiplica por - sen(θm1 + θdesplazamiento-P1 ) y -sen(θm2 + θdesplazamiento-P2 ), respectivamente, un resultado podría ser filtrado mediante un filtro de paso bajo o, alternativamente, ser introducido en un integrador para calcular un promedio de integrales dentro de un período predeterminado para extraer la componente del eje q del primer armónico del error de eje Δθ y la componente del eje q del segundo armónico del eje. La componente del eje d, la componente del eje q del primer armónico y la componente del eje d y la componente del eje q del segundo armónico son disminuidas, respectivamente, en 0, e introducidas, respectivamente en un integrador KI_P/S para que el integrador las filtre y elimine la componente del eje d, la componente del eje q del primer armónico y la componente del eje d y la componente del eje q del segundo armónico. Según ello se obtienen resultados de filtrado en los que la componente del primer armónico y la componente del segundo armónico han sido eliminadas, las cuales pasan a ser representadas por una velocidad angular, donde θdesplazamiento-P1 es un ángulo de compensación de fase del primer armónico y θdesplazamiento-P2 es un ángulo de compensación de fase del segundo armónico; θdesplazamiento-P1 y θdesplazamiento-P2 podrían ser un par de valores fijos preestablecidos iguales, o un par de valores diferentes preestablecidos o un par de valores de ángulo variables.
Como realización preferente, los dos ángulos de compensación de fase θdesplazamiento-P1 y θdesplazamiento-P2 son iguales, y se determinan según los parámetros de ganancia de bucle cerrado KP_PLL y KI_PLL y el comando de velocidad angular ω*_entrada del bucle de bloqueo de fase y satisfacen:
Figure imgf000007_0001
en la que a, b, c, d son coeficientes constantes, y para un sistema de control, los coeficientes constantes son fijos.
Cada resultado filtrado es sometido a la transformada inversa de Fourier para obtener la cantidad de compensación de la velocidad angular P_salida correspondiente al error de eje corregido Δθ’, en el que la componente del primer armónico y la componente del segundo armónico han sido eliminadas; para ser específicos, el resultado filtrado en el que la componente del eje d del primer armónico es sometida a la transformada inversa de Fourier para obtener un resultado, y el resultado filtrado en el que la componente del eje q del primer armónico también es sometida a la transformada inversa de Fourier para obtener otro resultado, y los dos resultados se suman para obtener la cantidad de compensación de la velocidad angular P_salida1 correspondiente al error de eje corregido en el que el primer armónico ha sido eliminado; el resultado filtrado en el que la componente del eje d del segundo armónico es sometida a la transformada inversa de Fourier para obtener un resultado y el resultado filtrado en el que la componente del eje q del segundo armónico también es sometida a la transformada de Fourier inversa para obtener otro resultado, y los dos resultados se suman para obtener la cantidad de compensación de la velocidad angular P_salida2 correspondiente al error de eje corregido en que el segundo armónico ha sido eliminado; la suma de la cantidad de compensación de la velocidad angular P_salida1 y la cantidad de compensación de la velocidad angular P_salida2 es la cantidad de compensación de la velocidad angular correspondiente al error de eje corregido en el que el primer armónico y el segundo armónico han sido eliminados, P_salida = P_salida1+P_salida2.
Como realización preferente, se agregan conmutadores de habilitación, que se utilizan para controlar el filtrado de las componentes de los armónicos. Para ser específico, tal como se muestra en la figura 4, Ganancia _1 y Ganancia_2 son conmutadores de habilitación configurados para iniciar o terminar el algoritmo de filtrado: cuando los conmutadores de habilitación Ganancia_1 y Ganancia_2 están en un estado para iniciar el algoritmo de filtrado del primer armónico y el algoritmo de filtrado del segundo armónico, se obtiene la cantidad de compensación de la velocidad angular P_salida = P_salida1 P_salida2 correspondiente al error de eje corregido Δθ’ en el que el primer armónico y el segundo armónico están eliminados; cuando los conmutadores de habilitación Ganancia_1 y Ganancia_2 están en un estado para terminar el algoritmo de filtrado del primer armónico y el algoritmo de filtrado del segundo armónico, la función para filtrar el error de eje se termina y la cantidad de compensación de la velocidad angular P_salida ya no se podría emitir; cuando un conmutador de habilitación está en un estado para iniciar el algoritmo de filtrado y el otro conmutador de habilitación está en un estado para terminar el algoritmo de filtrado, la cantidad de compensación de la velocidad angular P_salida obtenida es una cantidad de compensación de la velocidad angular en la que simplemente se ha eliminado el primer armónico (el conmutador de habilitación Ganancia_1 está en un estado para iniciar el algoritmo de filtrado, y el conmutador de habilitación Ganancia_2 está en un estado para terminar el algoritmo de filtrado) o una cantidad de compensación de la velocidad angular en la que solo se ha eliminado el segundo armónico (el conmutador de habilitación Ganancia_1 está en un estado para terminar el algoritmo de filtrado y el conmutador de habilitación Ganancia_2 está en un estado para iniciar el algoritmo de filtrado).
En una realización para eliminar simplemente la componente del primer armónico, se podría adoptar directamente el proceso dado a conocer en la figura 4 para extraer y eliminar la componente del primer armónico. Es indudable que, en la realización para simplemente eliminar la componente del primer armónico, se podría agregar un conmutador de habilitación para controlar el filtrado de la componente del primer armónico, y su implementación específica se muestra en la figura 4, que no se repite.
En una realización preferente, la etapa para filtrar la primera diferencia de velocidad angular Δω2 para obtener la velocidad angular filtrada Δω_K en la que se elimina como mínimo una parte de la fluctuación de la velocidad angular incluye específicamente: utilizar un algoritmo de extracción de la fluctuación de la velocidad para extraer una parte de la fluctuación angular K_salida de la primera diferencia de velocidad angular Δω2, y calcular una diferencia entre la primera diferencia de velocidad angular Δω2 y la parte de la fluctuación angular K_salida, y la diferencia se determina como la velocidad angular filtrada Δω_K.
En una realización preferente, las etapas que utilizan un algoritmo de extracción de la fluctuación de la velocidad para extraer una parte de la fluctuación angular de la primera diferencia de velocidad angular, y calcular la diferencia entre la primera diferencia de velocidad angular y la parte de fluctuación angular y la diferencia se determina como la velocidad angular filtrada, comprenden, específicamente: utilizar el algoritmo de extracción de la fluctuación de la velocidad para extraer como mínimo una componente del primer armónico en la primera diferencia de velocidad angular, y la componente del primer armónico se determina como parte de la fluctuación de la velocidad angular; calcular la diferencia entre la primera diferencia de velocidad angular y la componente del primer armónico, y la diferencia se determina como la velocidad angular filtrada en la que como mínimo se ha eliminado la componente del primer armónico. En otra realización preferente, las etapas que utilizan un algoritmo de extracción de la fluctuación de la velocidad para extraer una parte de la fluctuación angular de la primera diferencia de velocidad angular y calcular una diferencia entre la primera diferencia de velocidad angular y la parte de la fluctuación angular, y la diferencia se determina como la velocidad angular filtrada, comprenden específicamente: utilizar el algoritmo de extracción de la fluctuación de la velocidad para extraer una componente del primer armónico y una componente del segundo armónico en la primera diferencia de velocidad angular, y la suma de la componente del primer armónico y la componente del segundo armónico se determina como la parte de la fluctuación de la velocidad angular; calcular la diferencia entre la primera diferencia de velocidad angular y la suma de la componente del primer armónico y la componente del segundo armónico, y la diferencia se determina como la velocidad angular filtrada en la que la componente del primer armónico y la componente del segundo armónico han sido eliminadas. Mediante el filtrado de la componente del primer armónico en la primera velocidad angular, o el filtrado de la componente del primer armónico y la componente del segundo armónico, la mayoría de las componentes de fluctuación en la primera diferencia de velocidad angular se podrían eliminar, y la cantidad de cálculo es aceptable y la velocidad de filtrado es rápida.
La figura 5 es un diagrama de bloques lógicos de un ejemplo específico del algoritmo de extracción de la fluctuación de la velocidad mostrado en la figura 3. Específicamente, la figura 5 es un diagrama de bloques lógicos de un ejemplo específico en el que una componente del primer armónico y una componente del segundo armónico son extraídas de la primera diferencia de velocidad angular para obtener la parte de la fluctuación angular. Haciendo referencia a la figura 5, un procedimiento para obtener la parte de la fluctuación angular que incluye la componente del primer armónico y la componente del segundo armónico comprende:
Expansión de la primera diferencia de velocidad angular Δω2 mediante series de Fourier para obtener una expresión funcional de la primera diferencia de velocidad angular Δω2 con respecto a un ángulo mecánico θm; y este proceso podría ser implementado mediante procedimientos dados a conocer por la técnica anterior que ya no se ilustrarán. Extracción de la componente del primer armónico y la componente del segundo armónico de la expresión funcional;
Específicamente, tal como se muestra en la figura 5, la etapa incluye: multiplicar la expresión funcional por cosθm1;
filtrar el resultado mediante un filtro de paso bajo
Figure imgf000008_0001
; realizar la transformada inversa de Fourier sobre el resultado filtrado para obtener una componente del eje d de un primer armónico; multiplicar la expresión
funcional por -senθm1; filtrar el resultado mediante un filtro de paso bajo
Figure imgf000008_0002
; realizar la transformada inversa de Fourier sobre el resultado filtrado para obtener una componente del eje q de un primer armónico; sumar la componente del eje d del primer armónico y la componente del eje q del primer armónico para obtener una componente del primer armónico K_out1 de la primera diferencia de velocidad angular; de manera similar, multiplicar la expresión funcional por cosθm2; filtrar el resultado mediante un filtro de paso bajo
Figure imgf000008_0004
; realizar la transformada inversa de Fourier sobre el resultado filtrado para obtener una componente del eje d de un segundo armónico; multiplicar la expresión funcional por -senθm2; filtrar el resultado
mediante un filtro de paso bajo
Figure imgf000008_0003
; realizar la transformada inversa de Fourier sobre el resultado filtrado para obtener una componente del eje q de un segundo armónico; sumar la componente del eje d del segundo armónico y la componente del eje q del segundo armónico para obtener una componente del segundo armónico K_salida2 de la segunda diferencia de velocidad angular; finalmente sumar la componente del primer armónico K_salida1 y la componente del segundo armónico K_salida2 para obtener una suma que se determina como la parte de la fluctuación de la velocidad angular K_salida, donde θm1 es un ángulo mecánico del primer armónico en la expresión funcional de la expansión de la serie de Fourier, θm2 es un ángulo mecánico del segundo armónico en la expresión funcional de la expansión de la serie de Fourier, y θm2 = 2θm1, T_PD_filtro es una constante de tiempo del filtro de paso bajo.
Después de obtener la parte de la fluctuación de la velocidad angular K_salida en la que se incluyen la componente del primer armónico y la componente del segundo armónico, se calcula la diferencia entre la primera diferencia de velocidad angular Δω2 y la parte de la fluctuación de la velocidad angular K_salida, para que sirva como la velocidad angular filtrada Δω_K, y la velocidad angular filtrada Δω_K es la velocidad angular filtrada en la que la componente del primer armónico y la componente del segundo armónico han sido eliminadas.
Como realización preferente, se agregan conmutadores de habilitación, que se utilizan para controlar la extracción de las componentes de los armónicos. Para ser específicos, tal como se muestra en la figura 5, Ganancia_1 y Ganancia_2 son conmutadores de habilitación configurados para iniciar o terminar la función del algoritmo de extracción: cuando los conmutadores de habilitación Ganancia_1 y Ganancia_2 están en un estado para iniciar la función de extracción del primer armónico y la función de extracción del segundo armónico, se obtiene la parte de fluctuación de la velocidad angular constituida por la componente del primer armónico y la componente del segundo armónico: K_salida = K_salida1 K_salida2; cuando los conmutadores de habilitación Ganancia_1 y Ganancia_2 están en un estado para terminar la función de extracción del primer armónico y la función de extracción del segundo armónico, la función para extraer la fluctuación de la velocidad finaliza y la parte de la fluctuación de la velocidad angular K_salida es 0; cuando un conmutador de habilitación está en un estado para iniciar la función de extracción y el otro conmutador de habilitación está en un estado para terminar la función de extracción, la parte de la fluctuación de la velocidad angular K_salida obtenida es una componente del primer armónico en la primera diferencia de velocidad angular (el conmutador de habilitación Ganancia_1 está en un estado para iniciar la función de extracción del primer armónico y el conmutador de habilitación Ganancia_2 está en un estado para finalizar la función de extracción) o una componente del segundo armónico en la primera diferencia de velocidad angular (el conmutador de habilitación Ganancia_1 está en un estado para finalizar la función de extracción y el conmutador de habilitación Ganancia_2 está en un estado para iniciar la función de extracción).
En una realización en la que solo se extrae la componente del primer armónico, se puede adoptar directamente el proceso de extracción de la componente del primer armónico de la figura 5; y el control de la extracción del primer armónico también se puede realizar agregando un conmutador de habilitación, que podría referirse a la figura 5, y ya no se repite.
Las realizaciones anteriores se utilizan solamente para mostrar las soluciones técnicas de la presente invención, pero no para limitarlas; aunque la presente invención se ha descrito en detalle haciendo referencia a las realizaciones anteriores, para los expertos en la materia, las soluciones técnicas de las realizaciones anteriores aún se pueden describir. La invención está definida por las reivindicaciones adjuntas.

Claims (10)

REIVINDICACIONES
1. Procedimiento para controlar la fluctuación de la velocidad del compresor, caracterizado por que el procedimiento incluye: un proceso para controlar el compresor según la velocidad angular en tiempo real y un proceso para controlar el compresor según el par de torsión;
incluyendo el proceso para controlar el compresor según la velocidad angular en tiempo real:
obtener un error de eje Δθ que refleja una desviación de la posición real del rotor de un compresor con respecto a una posición estimada de un rotor de compresor (11);
filtrar el error de eje Δθ para obtener un error de eje corregido Δθ’ en el que como mínimo una parte del error de eje ha sido eliminada (12), y obtener una cantidad de compensación de la velocidad angular P_salida correspondiente al error de eje corregido Δθ’ (13);
compensar una velocidad angular de salida Δω_PLL de un regulador de bucle de bloqueo de fase en un bucle de bloqueo de fase para el control del compresor, con la cantidad de compensación de la velocidad angular P_salida para obtener una salida de la velocidad angular compensada Δω’ (14); la salida de la velocidad angular compensada Δω’ = P_salida Δω_PLL;
corregir la velocidad angular en tiempo real ω1 que se utiliza para el control del compresor según la salida de la velocidad angular compensada Δω’, y controlar el compresor según la velocidad angular en tiempo real corregida ω1 (15);
en el que la etapa para filtrar el error de eje Δθ (12) comprende:
expandir el error de eje Δθ mediante series de Fourier para obtener una expresión funcional del error de eje con respecto a un ángulo mecánico θm;
multiplicar la expresión funcional del error de eje por cos(θmn + θdesplazamiento-Pn ) y -sen(θmn + θdesplazamiento-Pn ) respectivamente; extraer una componente del eje d de un armónico de orden n de Δθ y una componente del eje q de un armónico de orden n de Δθ mediante un filtro de paso bajo o un integrador; donde θ_mn es un ángulo mecánico de un armónico de orden n y θdesplazamiento-Pn es un ángulo de compensación de fase de un armónico de orden n; y eliminar una componente del eje d y una componente del eje q de uno o varios armónicos para completar un proceso de filtrado del error de eje Δθ;
incluyendo el proceso para controlar el compresor según un par de torsión:
calcular la diferencia entre una cantidad de fluctuación de la velocidad angular objetivo y la velocidad angular de salida emitida por el regulador de bucle de bloqueo de fase para obtener una primera diferencia de velocidad angular (21);
filtrar la primera diferencia de velocidad angular para obtener una velocidad angular filtrada en la que se elimina como mínimo una parte de la fluctuación de la velocidad angular (22);
introducir la velocidad angular filtrada como entrada a un regulador de bucle de velocidad en un bucle de velocidad para el control del compresor para obtener un par de torsión de salida del regulador de bucle de velocidad (23); controlar el compresor según el par de torsión de salida (24).
2. Procedimiento, según la reivindicación 1, caracterizado por que, la etapa de filtrar el error de eje Δθ para obtener un error de eje corregido Δθ’ en el que se elimina como mínimo una parte de la fluctuación del error de eje (12), incluye, además:
filtrar el error de eje Δθ para eliminar como mínimo una componente del eje d de un primer armónico y una componente del eje q de un primer armónico, para realizar el filtrado de la componente del primer armónico de Δθ y obtener el error de eje corregido Δθ’ en el que como mínimo la componente del primer armónico ha sido eliminada.
3. Procedimiento, según la reivindicación 2, caracterizado por que la etapa de filtrar el error de eje Δθ para obtener un error de eje corregido Δθ’ en el que se elimina como mínimo una parte de la fluctuación del error de eje (12), incluye, además:
filtrar el error de eje Δθ para eliminar una componente del eje d de un segundo armónico y una componente del eje q de un segundo armónico para realizar el filtrado de la componente del primer armónico de Δθ y la componente del segundo armónico de Δθ, y obtener el error de eje corregido Δθ’ en el que la componente del primer armónico y la componente del segundo armónico han sido eliminadas.
4. Procedimiento, según la reivindicación 1, caracterizado por que la etapa que elimina una componente del eje d y una componente del eje q de uno o varios armónicos para completar un proceso de filtrado del error de eje Δθ, incluye, además:
extraer una componente del eje d de un armónico de orden n de Δθ y una componente del eje q de un armónico de orden n de Δθ mediante un integrador;
incluyendo el procedimiento, además:
cada resultado filtrado es sometido a la transformada de Fourier inversa para obtener la cantidad de compensación de la velocidad angular P_salida correspondiente al error de eje corregido Δθ’ en el que una o varias componentes armónicas han sido eliminadas.
5. Procedimiento, según la reivindicación 1, caracterizado por que se determina un ángulo de compensación de fase θdesplazamiento-Pn según los parámetros de ganancia de bucle cerrado KP_PLL y KI_PLL y un comando de velocidad angular ω*_entrada del bucle de bloqueo de fase, que satisface:
Figure imgf000011_0001
en la que a, b, c, d son coeficientes constantes.
6. Procedimiento, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado por que la etapa de filtrar la primera diferencia de velocidad angular para obtener una velocidad angular filtrada en la que se elimina como mínimo una parte de la fluctuación de la velocidad angular (22) incluye, además:
utilizar un algoritmo de extracción de fluctuación de la velocidad para extraer una parte de la fluctuación angular de la primera diferencia de velocidad angular; calcular la diferencia entre la primera diferencia de velocidad angular y la parte de la fluctuación angular, y la diferencia es determinada como la velocidad angular filtrada.
7. Procedimiento, según cualquiera de la reivindicación 6, caracterizado por que las etapas que utilizan un algoritmo de extracción de fluctuación de la velocidad para extraer una parte de la fluctuación angular de la primera diferencia de velocidad angular; calcular la diferencia entre la primera diferencia de velocidad angular y la parte de la fluctuación angular, y la diferencia se determina como la velocidad angular filtrada incluyen, además:
utilizar el algoritmo de extracción de fluctuación de la velocidad para extraer como mínimo una componente del primer armónico en la primera diferencia de velocidad angular, y la componente del primer armónico se determina como la parte de la fluctuación de la velocidad angular; calcular la diferencia entre la primera diferencia de velocidad angular y la componente del primer armónico y la diferencia se determina como la velocidad angular filtrada en la que como mínimo la componente del primer armónico ha sido eliminada.
8. Procedimiento, según cualquiera de la reivindicación 7, caracterizado por que la etapa que utiliza el algoritmo de extracción de fluctuación de la velocidad para extraer como mínimo una componente del primer armónico en la primera diferencia de velocidad angular incluye, además:
expandir la primera diferencia de velocidad angular mediante series de Fourier para obtener una expresión funcional de la primera diferencia de velocidad angular con respecto a un ángulo mecánico θm;
extraer una componente del eje d de un primer armónico y una componente del eje q de un primer armónico a partir de la expresión funcional;
sumar la componente del eje d del primer armónico y la componente del eje q del primer armónico para obtener la componente del primer armónico en la primera diferencia de velocidad angular.
9. Procedimiento, según cualquiera de la reivindicación 7, caracterizado por que la etapa que utiliza un algoritmo de extracción de fluctuación de la velocidad para extraer una parte de la fluctuación angular de la primera diferencia de velocidad angular incluye, además:
utilizar el algoritmo de extracción de la fluctuación de la velocidad para extraer una componente del segundo armónico en la primera diferencia de velocidad angular, y se determina la suma de la componente del primer armónico y la componente del segundo armónico como la parte de la fluctuación de la velocidad angular;
la etapa que calcula la diferencia entre la primera diferencia de velocidad angular y la parte de la fluctuación angular y se determina la diferencia como la velocidad angular filtrada incluye, además:
calcular una diferencia entre la primera diferencia de velocidad angular y la suma de la componente del primer armónico y la componente del segundo armónico y la diferencia se determina como la velocidad angular filtrada en la que la componente del primer armónico y la componente del segundo armónico han sido eliminadas.
10. Procedimiento, según cualquiera de la reivindicación 1, caracterizado por que la cantidad de fluctuación de la velocidad angular objetivo es 0; la etapa que corrige la velocidad angular en tiempo real ω1 que se utiliza para el control del compresor según la salida de la velocidad angular compensada Δω’ y que controla el compresor según la velocidad angular en tiempo real corregida ω1 (15) incluye, además:
sumar la salida de la velocidad angular compensada Δω’ a un comando de velocidad angular, y la suma se determina como la velocidad angular en tiempo real corregida ω1 que se utiliza para el control del compresor.
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