一种变频空调单转子式压缩机的转速波动抑制方法技术

本发明专利技术公开了一种变频空调单转子式压缩机的转速波动抑制方法，包括以下步骤：S1、获取变频空调单转子式压缩机的设定转速、实际转速，计算得出转速误差和转速误差变化率；S2、将转速误差与转速误差变化率作为模糊控制器的输入，模糊控制器输出对应的比例参数与积分参数，对转速环原有的传统PI控制器的参数进行调整，将模糊控制器输出的比例参数和积分参数值赋值给PI控制器的比例系数和积分系数；S3、转速环在模糊PI控制器的处理下输出给定电流值到电流环。本发明专利技术在变频空调单转子式压缩机双闭环控制系统中，为转速环搭建模糊PI控制器，能够从抑制变频空调单转子式压缩机转速波动、减小振动、降低噪声、节能效果等方面影响空调压缩机的性能。压缩机的性能。压缩机的性能。

【技术实现步骤摘要】
一种变频空调单转子式压缩机的转速波动抑制方法


[0001]本专利技术属于变频空调
，具体涉及一种变频空调单转子式压缩机的转速波动抑制方法。

技术介绍

[0002]随着各种节能减排的政策与严格的新空调标准推出，众多空调厂商都在空调节能与能效提升上投入大量的研究，普通家庭消费者也更加关注空调能耗，在购买空调的时候更倾向于选择新一级能效的变频空调产品，变频空调的市场销量就开始快速上升，2022年空调线下市场销量中，变频空调占据了80％以上的份额，变频空调已经是销售市场的主流。定频空调与变频空调最主要的区别就在于压缩机，定频空调使用的压缩机在220V，50Hz的供电电压环境下工作，供电频率固定，压缩机的转速保持不变，定频空调在运行中压缩机频繁开启关停，不仅对压缩机的磨损很大，同时也比较耗电，能耗等级偏低。变频空调通过智能调节运行频率，当空调开启，设定温度与外部测量温度相差较大时，变频空调的压缩机会以较高频率运转，在短时间内使温度达到设定目标值，然后降低压缩机的运行频率，而不是像定频空调那样关停压缩机，始终维持温度在设定值附件，没有明显波动。
[0003]考虑到成本与能效，大部分家用变频空调所采用的压缩机为单转子式压缩机。变频空调中的单转子式压缩机核心部件为无刷直流电机，单转子式压缩机由于只有一个气缸，在进行吸气、压缩的工作过程中气体压力不平衡，压缩机泵体内的气体压力成周期性变化，压缩机的负载转矩也会呈现周期性变化，空调压缩机内部无刷直流电机的电磁转矩与单转子式压缩机负载转矩不平衡时，压缩机转速会发生变化，当电机的电磁转矩小于压缩机负载转矩时，压缩机运转速度减小，处于减速阶段；当电机的电磁转矩大于压缩机负载转矩时，压缩机运转速度增加，处于加速阶段。由于单转子式压缩机的负载转矩呈现一定的周期性变化，导致其与电机电磁转矩处于不平衡状态，单转子式压缩机的转速会出现波动，尤其是当压缩机运行在低频范围时转速波动明显，容易产生不必要的噪音，影响压缩机寿命，与压缩机联通的制冷剂管路也会有损坏漏液的风险，降低空调系统的稳定性。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种在转速环的PI控制中加入模糊控制，搭建模糊PI控制器，能够从抑制变频空调单转子式压缩机转速波动、减小振动、降低噪声、节能效果等方面影响空调压缩机的性能的变频空调单转子式压缩机的转速波动抑制方法。
[0005]本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：一种变频空调单转子式压缩机的转速波动抑制方法，包括以下步骤：
[0006]S1、获取变频空调单转子式压缩机的设定转速、实际转速，通过设定转速和实际转速计算得出转速误差和转速误差变化率；
[0007]S2、在转速、电流双闭环控制的转速环中搭建由模糊控制器与PI控制器结合的模
糊PI控制器，将转速误差与转速误差变化率作为模糊控制器的输入，模糊控制器输出对应的比例参数与积分参数，对转速环原有的传统PI控制器的参数进行调整，将模糊控制器输出的比例参数和积分参数值赋值给PI控制器的比例系数和积分系数；
[0008]S3、转速环在模糊PI控制器的处理下输出给定电流值到电流环，在转速、电流双闭环控制下，抑制单转子式压缩机的转速波动。
[0009]所述步骤S2中，搭建由模糊控制器与PI控制器结合的模糊PI控制器的具体方法为：
[0010]S21、利用量化因子对输入的转速误差和转速误差变化率进行量化处理，并通过隶属函数映射到模糊集合论域；
[0011]S22、建立模糊规则，为之后的推理提供依据：采用MAMDANI型模糊控制器，并使用IF
‑
THEN来表达规则；
[0012]S23、通过MAMDANI型模糊控制器进行模糊推理后得到一个模糊集合，通过反模糊化处理获得的模糊集合，得到控制器的输出值；反模糊化处理选用面积重心法；
[0013]S24、将模糊控制器输出的比例参数和积分参数值通过程序变量直接赋值给PI控制器的比例系数和积分系数。
[0014]本专利技术的有益效果是：在变频空调单转子式压缩机双闭环控制系统中，为转速环搭建模糊PI控制器，能够从抑制变频空调单转子式压缩机转速波动、减小振动、降低噪声、节能效果等方面影响空调压缩机的性能，具有工程实用性，能够提高空调压缩机的可靠性与使用寿命，提升变频空调能效等级。
附图说明
[0015]图1为变频空调单转子式压缩机泵体结构图；
[0016]图2为一个周期内滚动转子工作状态图；
[0017]图3为单转子式压缩机负载转矩与转子机械角度关系图；
[0018]图4为本专利技术控制方法的流程图。
具体实施方式
[0019]下面结合附图进一步说明本专利技术的技术方案。
[0020]图1是变频空调单转子式压缩机泵体结构图，它主要包括气缸、偏心轴、滚动转子、滑片、弹簧。气缸有两个开口，分别是进气口与出气口，进气口吸入制冷剂气体，出气口排出经过压缩后的制冷剂气体，其温度与压强都增大，排气口带有排气阀门，在进气口与出气口中间有一个槽，弹簧与滑片安装在槽中。滚动转子由偏心轴带动，在圆筒形的气缸里进行转动，偏心轴由无刷直流电机带动。在滚动转子运动时，弹簧与滑片也随之运动，滑片与滚动转子把气缸分隔为两个区域，分别进行吸气与压缩。在压缩机工作时，滚动转子在气缸内沿着气缸内壁进行旋转，转子的外壁与气缸的内壁形成一个类似月牙状的空间，弹簧使滑片紧贴着滚动转子，滑片把类似月牙的气缸空间分为两半，一半为吸气腔，一半为压缩腔，吸气腔有进气口，压缩腔有排气阀门和排气口，当滚动转子在无刷直流电机的驱动下，绕气缸中心旋转，月牙形的密闭腔体会随着滚动转子变化，吸气腔和压缩腔的容积大小开始周期性交替变换，腔内的气体压力会发生周期性的变化，从而实现对制冷剂的吸气、压缩和排
气。
[0021]图2是一个周期内滚动转子工作状态，当滚动转子从如图2(a)所示的位置开始旋转时，滑片开始从槽内伸出，吸气开始，吸气腔容积逐渐变大，压缩腔容积开始减小。滚动转子位于图2(b)所示的位置时，滑片伸到最长位置，此时吸气腔的容积与压缩腔的相等，压缩的过程继续。当滚动转子位于图2(c)时，压缩的制冷剂气体压力达到预定的值，排气阀门开启，气缸开始进行排气工作，当滚动转子位于图2(d)时，气缸内的压缩腔容积最小，制冷剂气体被排出，吸气腔的容积达到最大，下一个阶段将重复图2(a)的过程。滚动转子每围绕气缸中心旋转一周，压缩机便完成一次吸气与压缩，这是压缩机工作的一个周期。
[0022]在变频空调压缩机工作的一个周期内，不同时刻压缩机的负载转矩不同，主要的影响因素就在于气缸内的气体压强变化，在气缸中，滚动转子主要受到气体力和摩擦力的影响，其中气体力是指气缸中的制冷剂气体压力在滚动转子运动时，由于吸气腔与压缩腔的容积发生变化，两个腔之间产生压力差，滚动转子受到的作用力。摩擦力来源于滚动转子与气缸内壁之间、曲轴与滚动转子之间等。可以把压缩机负载转矩看作是气体力矩加上摩擦力矩。负载转矩与转子角本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种变频空调单转子式压缩机的转速波动抑制方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、获取变频空调单转子式压缩机的设定转速、实际转速，通过设定转速和实际转速计算得出转速误差和转速误差变化率；S2、在转速、电流双闭环控制的转速环中搭建由模糊控制器与PI控制器结合的模糊PI控制器，将转速误差与转速误差变化率作为模糊控制器的输入，模糊控制器输出对应的比例参数与积分参数，对转速环原有的传统PI控制器的参数进行调整，将模糊控制器输出的比例参数和积分参数值赋值给PI控制器的比例系数和积分系数；S3、转速环在模糊PI控制器的处理下输出给定电流值到电流环，在转速、电流双闭环控制下，抑制单转子式压缩机的转速波动。2.如权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨平，孙佳宁，王丛岭，邓幸妮，郝晓红，高翔，范俊飞，
申请(专利权)人：电子科技大学柳州津晶电器有限公司，
类型：发明
国别省市：