阅读说明：本技术 通用化压缩机启动方法、装置及电器设备 (Universal compressor starting method and device and electrical equipment ) 是由 唐婷婷 涂小平 王声纲 王璠 杨正 朱绯 任艳华 于 2020-05-21 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种通用化压缩机启动方法、装置及电器设备,通过在压缩机的进气管和排气管之间设置管道、阀门,电机在停机时,控制阀门开启,压缩机的进气管和排气管之间通过管道连通,从而使得压缩机内的压力释放为零,在电机启动过程中,由于压缩机内压力为零,因此负载很小,电机可以按照通用的方式获取电流环对应的第一控制参数以及预先设定速度环对应的第二控制参数,可以实现电机快速启动,在电机带动压缩机稳定运行后,启动成功后,控制阀门关闭,当负载变化时,用模糊控制方式控制速度环参数。因此,无需针对不同型号的压缩机配置不同的控制参数,利用该通用方式即可实现压缩机的快速成功启动,降低了管理难度。(The invention provides a universal compressor starting method, a universal compressor starting device and electrical equipment, wherein a pipeline and a valve are arranged between an air inlet pipe and an air outlet pipe of a compressor, when a motor is stopped, the valve is controlled to be opened, the air inlet pipe and the air outlet pipe of the compressor are communicated through the pipeline, so that the pressure in the compressor is released to be zero, in the starting process of the motor, the pressure in the compressor is zero, the load is small, the motor can obtain a first control parameter corresponding to a current ring and a second control parameter corresponding to a preset speed ring according to a universal mode, the motor can be started quickly, after the motor drives the compressor to run stably, the valve is controlled to be closed, and when the load changes, the speed ring parameters are controlled in a fuzzy control mode. Therefore, different control parameters do not need to be configured for compressors of different models, the compressors can be started successfully and quickly by the universal mode, and the management difficulty is reduced.)

通用化压缩机启动方法、装置及电器设备

技术领域

本发明涉及电机驱动技术领域，特别涉及一种通用化压缩机启动方法、装置及电器设备。

背景技术

对于冰箱、空调等具有电机设备的家用电器来说，其控制系统的核心是压缩机。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，是制冷系统的心脏，它从吸气管吸入低温低压的制冷剂气体，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。

压缩机在启动时，由于其内部压力很大，负载较重，容易造成启动失败，这种情况下对电机进行驱动的控制参数较为重要，在压缩机型号不同时，需要使用不同的控制参数对对应电机进行驱动，以实现压缩机的启动。目前，通过将对应不同型号压缩机的控制参数存放在一个存储介质eeprom中，在人工确定了压缩机型号后，在存储介质中匹配与该压缩机型号对应的控制参数，以在启动时利用该对应的控制参数驱动电机以启动压缩机。

然而现有技术中，为匹配压缩机型号，需要对各种型号的控制参数进行维护，且生产和售后维修需要的驱动板需要按压缩机型号进行配套，在管理时难度较大。

发明内容

本发明实施例提供了一种通用化压缩机启动方法、装置及电器设备，以实现以通用化方法启动不同型号的压缩机。

第一方面，本发明实施例提供了一种电器设备，至少包括电机和压缩机；其中，

所述压缩机的进气管和排气管之间设置有管道，且管道上设置有阀门；在所述阀门处于开启状态时，所述进气管与所述排气管之间通过管道处于连通状态，所述压缩机中的压力为零；在所述阀门处于关闭状态时，所述进气管与所述排气管之间通过所述压缩机内部实现连通状态；

所述电机在启动状态下，用于通过活塞带动所述压缩机实现压缩功能。

优选地，还包括：冷凝器、干燥过滤器、毛细管和蒸发器；其中，所述压缩机、所述冷凝器、所述干燥过滤器依次首尾连通，且所述压缩机的进气管与所述干燥过滤器的出口的连通处同时与所述毛细管的一端连通，所述毛细管的另一端与所述蒸发器连通；

制冷剂气体从所述压缩机的进气管输入，由所述压缩机压缩为高温高压热蒸气，从所述压缩机的排气管输出到所述冷凝器中，所述冷凝器将所述高温高压热蒸气冷凝为高温中压液体，流入所述干燥过滤器中，由所述干燥过滤器过滤后进入所述毛细管，经所述毛细管节流降压后变为低温低压液体，所述低温低压液体在所述蒸发器中吸入热量汽化为饱和蒸气，以实现制冷，所述饱和蒸汽经所述毛细管输出到所述压缩机的进气管，并被所述压缩机吸入以进行下一次循环。

第二方面，本发明实施例还提供了一种基于所述电器设备的通用化压缩机启动方法，包括：

在所述电机处于停机状态时，控制所述阀门开启，以将所述压缩机内的压力释放为零，并保持所述阀门的开启状态；

在电机启动时，对电机参数进行辨识；

根据辨识到的所述电机参数，确定电流环对应的第一控制参数，并利用所述第一控制参数对电流环进行控制；

利用预设的第二控制参数对速度环进行控制；

在所述电机通过活塞带动所述压缩机稳定运行后，控制所述阀门关闭；其中，在控制所述阀门关闭的过程中以及所述阀门保持关闭状态的过程中，采用模糊控制方式对速度环的控制参数进行调整，并采用调整后的第三控制参数对速度环进行控制。

优选地，所述控制所述阀门关闭，包括：

模拟在控制所述阀门关闭过程中所述压缩机对应的负载值；

控制所述阀门的关闭速度，以使所述负载值的增长率小于设定值。

优选地，所述第二控制参数为经验值。

第三方面，本发明实施例还提供了一种基于所述电器设备的通用化压缩机启动装置，包括：

阀门控制模块，用于在所述电机处于停机状态时，控制所述阀门开启，以将所述压缩机内的压力释放为零，并保持所述阀门的开启状态；在所述电机通过活塞带动所述压缩机稳定运行后，控制所述阀门关闭；

参数辨识模块，用于在电机启动时，对电机参数进行辨识；

参数确定模块，用于根据辨识到的所述电机参数，确定电流环对应的第一控制参数；

电机控制模块，用于利用所述第一控制参数对电流环进行控制，以及利用预设的第二控制参数对速度环进行控制；

参数调整模块，用于在所述阀门控制模块控制所述阀门关闭的过程中以及所述阀门保持关闭状态的过程中，采用模糊控制方式对速度环的控制参数进行调整，并将调整后的第三控制参数发送所述电机控制模块，以使所述电机控制模块采用调整后的所述第三控制参数对速度环进行控制。

优选地，所述阀门控制模块在控制所述阀门关闭时，具体包括：模拟在控制所述阀门关闭过程中所述压缩机对应的负载值；控制所述阀门的关闭速度，以使所述负载值的增长率小于设定值。

优选地，所述第二控制参数为经验值。

第三方面，本发明实施例还提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述任一项所述通用化压缩机启动方法的步骤。

第四方面，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其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任一项所述通用化压缩机启动方法的步骤。

本发明实施例提供了一种通用化压缩机启动方法、装置及电器设备，通过在压缩机的进气管和排气管之间设置管道，管道上设置阀门，电机在停机时，控制阀门开启，压缩机的进气管和排气管之间通过管道连通，从而使得压缩机内的压力释放为零，在电机启动过程中，由于压缩机内压力为零，因此负载很小，电机可以按照通用的方式获取电流环对应的第一控制参数以及预先设定速度环对应的第二控制参数，可以实现电机快速启动，在电机带动压缩机稳定运行后，表明压缩机启动成功，此时控制阀门关闭，由于在阀门关闭过程中，负载逐渐增加，此时可以采用模糊控制方式对速度环控制参数进行调整，以利用调整后的控制参数对速度环进行控制，因此，无需针对不同型号的压缩机配置不同的控制参数，利用该通用方式即可实现压缩机的快速成功启动，降低了管理难度。

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。

图1是本发明一实施例提供的一种电器设备结构示意图；

图2是本发明一实施例提供的另一种电器设备结构示意图；

图3是本发明一实施例提供的一种通用化压缩机启动方法流程图；

图4是本发明一实施例提供的一种电机参数辨识框图；

图5是本发明一实施例提供的一种通用化压缩机启动装置结构示意图；

图6是本发明一实施例提供的一种计算机设备的硬件架构图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

对于包括电机和压缩机的电器设备，例如，电冰箱、空调等，在启动时，需要控制电机启动运转，以使电机通过活塞带动压缩机运转，在压缩机运转时会通过压缩功能以实现制冷。由于压缩机内压力较大，从而导致启动开始时的负载很大，在启动时，容易造成启动失败，因而现有技术中需要为不同型号的压缩机配置不同的控制参数，以实现电机的启动进而驱动压缩机启动，在对这些控制参数进行管理时，管理难度较大。然而压缩机一旦启动成功，在惯性的作用下，其负载也会变小，启动成功后，一般情况不会导致压缩机的停机，因此，本发明的目的是无需按照压缩机型号配置控制参数，即可使用通用化方法将电机和压缩机启动起来，且具体非常高的启动成功率。

请参考图1，本发明实施例提供了一种电器设备，该电器设备至少包括电机101和压缩机102；其中，

所述压缩机102的进气管和排气管之间设置有管道，且管道上设置有阀门103；在所述阀门103处于开启状态时，所述进气管与所述排气管之间通过管道处于连通状态，所述压缩机102中的压力为零；在所述阀门103处于关闭状态时，所述进气管与所述排气管之间通过所述压缩机102内部实现连通状态；

所述电机101在启动状态下，用于通过活塞带动所述压缩机102实现压缩功能。

由于压缩机在实现制冷功能时，需要将从进气管吸入的制冷剂气体进行压缩并通过排气管排出，压缩机内部压力较大，尤其是在启动时，压力对应的负载会更大，容易造成启动失败，本实施例中，通过在压缩机的进气管和排气管之间设置管道，并在管道上设置阀门，在阀门开启后，进气管与排气管之间通过管道连通，如此会将压缩机中的压力释放为零，在压缩机中压力为零时，不管压缩机型号是怎样的，在启动电机时，负载都会非常小，如此可以快速且高成功率的将压缩机启动。

为了实现电器设备的制冷功能，在本发明一个实施例中，请参考图2(图中电机未示出)，该电器设备还可以包括：冷凝器104、干燥过滤器105、毛细管106和蒸发器107；其中，所述压缩机102、所述冷凝器104、所述干燥过滤器105依次首尾连通，且所述压缩机102的进气管与所述干燥过滤器105的出口的连通处同时与所述毛细管106的一端连通，所述毛细管106的另一端与所述蒸发器107连通；

在压缩机启动之后，阀门处于关闭状态时，制冷功能通过如下过程实现：制冷剂气体从所述压缩机102的进气管输入，由所述压缩机102压缩为高温高压热蒸气，从所述压缩机102的排气管输出到所述冷凝器104中，所述冷凝器104将所述高温高压热蒸气冷凝为高温中压液体，流入所述干燥过滤器105中，由所述干燥过滤器105过滤后进入所述毛细管106，经所述毛细管106节流降压后变为低温低压液体，所述低温低压液体在所述蒸发器107中吸入热量汽化为饱和蒸气，以实现制冷，所述饱和蒸汽经所述毛细管106输出到所述压缩机102的进气管，并被所述压缩机102吸入以进行下一次循环。

请参考图3，基于电器设备，本发明提供了一种通用化压缩机启动方法，该方法可以包括以下内容：

步骤301：在所述电机处于停机状态时，控制所述阀门开启，以将所述压缩机内的压力释放为零，并保持所述阀门的开启状态。

电机由启动状态转换为停机状态后，此时压缩机内具有非常大的压力，为了下一次启动过程能够快速且高成功率，控制阀门开启，此时压缩机的进气管和排气管之间通过管道连通，压缩机内的压力进行释放，且最终压力为零，保持阀门的开启状态。

由于压缩机内压力为零，因此在启动时无需考虑压缩机型号，只需按照通用的方式对电机进行启动即可。

步骤302：在电机启动时，对电机参数进行辨识。

其中，电机参数包括交轴电感参数Lq、直轴电感参数Ld、相电阻R和反电动势系数KE。

对电机参数进行辨识可以采用目前任一能够辨识的方式，在本发明一个实施例中，可以采用如下方式辨识：

图4是根据本发明实施例的电机参数辨识框图。电机A、B相电流通过Clarke变换和Park变换得到直轴电流id和交轴电流iq；直轴电流id、交轴电流iq、直轴电流参考值id’和交轴电流参考值iq’通过电流环控制器得到交轴电压ud和直轴电压uq；利用id、iq、ud、uq和电机转速ωre搭建基于最小二乘法的参数辨识模型。为便于数字化实现基于最小二乘法的PMSM参数在线辨识，首先需要对PMSM数学模型进行数字化处理。假设系统采样时间ΔT足够小，可以认为当前采样周期电流变化率与下一采样周期相等，其中，id、iq、ud、uq与ωre是已知量。通过推导公式1，得到电流模型(公式4)，从而得到应用于最小二乘法的输出矩阵、参数矩阵和输入矩阵(公式5)；具体如下：

公式1是离散化的电压方程；p是微分算子，公式1乘以ΔT，得到公式2：

公式2的两行分别除以Ld、Lq，得到公式3：

将公式3重新排列，得到idn+1、iqn+1的电流模型计算公式4：

公式中，下标n代表当前采样时刻，n+1代表下一采样时刻。

上述公式中，vd为定子电压直轴分量、vq为定子电压交轴分量；id为定子直轴电流、iq为交轴电流；Ld是直轴电感，Lq是交轴电感；ωre为电机电角速度；通过传感器得到；R为定子相电阻；KE为反电动势系数。

基于以上分析，y作为输出量矩阵，θ作为参数矩阵，作为输入矩阵，利用基于最小二乘法实现电机参数的在线辨识，将y、θ、带入最小二乘法的表达式，令：

其中，

结合最小二乘法辨识结果(首先利用最小二乘法辨识出a11、a22、b11、b22和c2，再利用公式9计算出电机参数Ld、Lq、R、KE)，通过式(9)即可得到电机交轴电感、电机直轴电感、电机相电阻和反电动势系数在线辨识结果。

将a11、a22、b11、b22和c2代入公式9，计算出电机参数Ld、Lq、R、KE。

步骤303：根据辨识到的所述电机参数，确定电流环对应的第一控制参数，并利用所述第一控制参数对电流环进行控制。

在确定出电机参数后，即可以通过现有的公式计算出电流环对应的第一控制参数，其中可以利用如下公式10和公式11计算第一控制参数Kp、Ki：

Kp＝0.5Lq/Ts-0.25R (10)

Ki＝0.5R (11)

其中，Ts为时间常数。

步骤304：利用预设的第二控制参数对速度环进行控制。

在本发明一个实施例中，该速度环的第二控制参数可以选用一组通用的经验值，利用该经验值对速度环进行控制。

步骤305：在所述电机通过活塞带动所述压缩机稳定运行后，控制所述阀门关闭；其中，在控制所述阀门关闭的过程中以及所述阀门保持关闭状态的过程中，采用模糊控制方式对速度环的控制参数进行调整，并采用调整后的第三控制参数对速度环进行控制。

在压缩机稳定运行后，由于阀门处于开启状态，因此压缩机内无法实现对制冷剂气体进行压缩，为了实现电器设备的制冷功能，需要将阀门关闭，而压缩机稳定运行后，一般情况下不会导致压缩机停机，只需控制阀门关闭即可以使得压缩机实现压缩功能。

在本发明一个实施例中，由于在快速将阀门关闭时，可能会导致负载突然增大，此时电机运行会造成抖动，为了减小电机抖动，需要缓慢的关闭阀门，具体地，可以通过如下一种方式控制阀门进行关闭：模拟在控制所述阀门关闭过程中所述压缩机对应的负载值，控制所述阀门的关闭速度，以使所述负载值的增长率小于设定值。其中，该设定值可以根据实际情况设定，例如，该设定值为1，那么负载值的增长率需要小于1时，以此来保证电机的正常运行。

优选地，还可以通过控制阀门关闭的时间段，来防止负载值的快速增长，例如，按照一个设定的固定速度控制阀门关闭，从开始控制阀门关闭到完全关闭使用的时间段为目标时间段，例如该目标时间段为3s。

由于在阀门关闭过程中，负载值会增加，该过程会影响电机的运行速度，为了保证电机的正常运行，此时可以采用模糊控制的方式对速度环的控制参数进行调整，并采用调整后的第三控制参数对速度环进行控制，在阀门完全关闭后，继续采用模糊控制方式对速度环的控制参数进行调整，直到电机带动压缩机稳定运行为止。

本发明上述实施例中，通过在压缩机的进气管和排气管之间设置管道，管道上设置阀门，电机在停机时，控制阀门开启，压缩机的进气管和排气管之间通过管道连通，从而使得压缩机内的压力释放为零，在电机启动过程中，由于压缩机内压力为零，因此负载很小，电机可以按照通用的方式获取电流环对应的第一控制参数以及预先设定速度环对应的第二控制参数，可以实现电机快速启动，在电机带动压缩机稳定运行后，表明压缩机启动成功，此时控制阀门关闭，由于在阀门关闭过程中，负载逐渐增加，此时可以采用模糊控制方式对速度环控制参数进行调整，以利用调整后的控制参数对速度环进行控制，因此，无需针对不同型号的压缩机配置不同的控制参数，利用该通用方式即可实现压缩机的快速成功启动，降低了管理难度。

请参考图5，本发明实施例还提供了一种基于所述电器设备的通用化压缩机启动装置，包括：

阀门控制模块501，用于在所述电机处于停机状态时，控制所述阀门开启，以将所述压缩机内的压力释放为零，并保持所述阀门的开启状态；在所述电机通过活塞带动所述压缩机稳定运行后，控制所述阀门关闭；

参数辨识模块502，用于在电机启动时，对电机参数进行辨识；

参数确定模块503，用于根据辨识到的所述电机参数，确定电流环对应的第一控制参数；

电机控制模块504，用于利用所述第一控制参数对电流环进行控制，以及利用预设的第二控制参数对速度环进行控制；

参数调整模块505，用于在所述阀门控制模块控制所述阀门关闭的过程中以及所述阀门保持关闭状态的过程中，采用模糊控制方式对速度环的控制参数进行调整，并将调整后的第三控制参数发送所述电机控制模块，以使所述电机控制模块采用调整后的所述第三控制参数对速度环进行控制。

在本发明一个实施例中，所述阀门控制模块501在控制所述阀门关闭时，具体包括：模拟在控制所述阀门关闭过程中所述压缩机对应的负载值；控制所述阀门的关闭速度，以使所述负载值的增长率小于设定值。

在本发明一个实施例中，所述第二控制参数为经验值。

可以理解的是，本发明实施例示意的结构并不构成对通用化压缩机启动装置的具体限定。在本发明的另一些实施例中，通用化压缩机启动装置可以包括比图示更多或者更少的部件，或者组合某些部件，或者拆分某些部件，或者不同的部件布置。图示的部件可以以硬件、软件或者软件和硬件的组合来实现。

上述装置内的各单元之间的信息交互、执行过程等内容，由于与本发明方法实施例基于同一构思，具体内容可参见本发明方法实施例中的叙述，此处不再赘述。

本实施例还提供一种计算机设备，如可以执行程序的智能手机、平板电脑、笔记本电脑、台式计算机、机架式服务器、刀片式服务器、塔式服务器或机柜式服务器(包括独立的服务器，或者多个服务器所组成的服务器集群)等。本实施例的计算机设备20至少包括但不限于：可通过系统总线相互通信连接的存储器21、处理器22，如图6所示。需要指出的是，图6仅示出了具有组件21-22的计算机设备20，但是应理解的是，并不要求实施所有示出的组件，可以替代的实施更多或者更少的组件。

本实施例中，存储器21(即可读存储介质)包括闪存、硬盘、多媒体卡、卡型存储器(例如，SD或DX存储器等)、随机访问存储器(RAM)、静态随机访问存储器(SRAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、可编程只读存储器(PROM)、磁性存储器、磁盘、光盘等。在一些实施例中，存储器21可以是计算机设备20的内部存储单元，例如该计算机设备20的硬盘或内存。在另一些实施例中，存储器21也可以是计算机设备20的外部存储设备，例如该计算机设备20上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(Secure Digital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。当然，存储器21还可以既包括计算机设备20的内部存储单元也包括其外部存储设备。本实施例中，存储器21通常用于存储安装于计算机设备20的操作系统和各类应用软件，例如上述实施例通用化压缩机启动装置的程序代码等。此外，存储器21还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的各类数据。

处理器22在一些实施例中可以是中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、控制器、微控制器、微处理器、或其他数据处理芯片。该处理器22通常用于控制计算机设备20的总体操作。本实施例中，处理器22用于运行存储器21中存储的程序代码或者处理数据，例如运行通用化压缩机启动装置，以实现上述实施例的通用化压缩机启动方法。

本实施例还提供一种计算机可读存储介质，如闪存、硬盘、多媒体卡、卡型存储器(例如，SD或DX存储器等)、随机访问存储器(RAM)、静态随机访问存储器(SRAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、可编程只读存储器(PROM)、磁性存储器、磁盘、光盘、服务器、App应用商城等等，其上存储有计算机程序，程序被处理器执行时实现相应功能。本实施例的计算机可读存储介质用于存储通用化压缩机启动装置，被处理器执行时上述实施例的通用化压缩机启动方法。

上文通过附图和优选实施例对本发明进行了详细展示和说明，然而本发明不限于这些已揭示的实施例，基与上述多个实施例本领域技术人员可以知晓，可以组合上述不同实施例中的代码审核手段得到本发明更多的实施例，这些实施例也在本发明的保护范围之内。