本申请公开了一种压缩机补偿装置和方法，涉及空调领域，用于对单转子压缩机的转矩补偿中的起始相位和幅值进行补偿。压缩机补偿装置包括第一PI调节单元、第二PI调节单元、PARK反变换单元、SVPWM单元、三相逆变器、CLARKE变换单元、PARK变换单元、角速度估计单元、负载计算单元、相位幅值补偿调节单元。本申请实施例应用于单转子压缩机的转矩补偿。
1.一种压缩机补偿装置，其特征在于，应用于单转子压缩机，所述装置包括：第一PI调节单元、第二PI调节单元、派克PARK反变换单元、空间矢量脉宽调制SVPWM单元、三相逆变器、克拉克CLARKE变换单元、PARK变换单元、角速度估计单元、负载计算单元、相位幅值补偿调节单元；
所述第一PI调节单元的输入为参考角速度及作为负反馈的所述角速度估计单元的输出信号；所述第二PI调节单元的输入为所述第一PI调节单元的输入信号、所述相位幅值补偿调节单元的输出信号以及作为负反馈的所述PARK变换单元的输出信号；所述PARK反变换单元的第一输入为所述第二PI调节单元的输出信号，所述PARK反变换单元的第二输入为所述角速度估计单元的输出信号；所述SVPWM单元的输入为所述PARK反变换的输出信号；所述三相逆变器的输入为所述SVPWM单元的输出信号，所述三相逆变器的输出控制所述单转子压缩机的三相供电电路；所述CLARKE变换单元的输入连接所述三相供电电路；所述PARK变换单元的第一输入为所述CLARKE变换单元的输出信号，所述PARK变换单元的第二输入为所述角速度估计单元的输出信号；所述角速度估计单元的输入为所述PARK变换单元的输出信号；所述负载计算单元的输入为所述PARK变换单元的输出信号；所述相位幅值补偿调节单元的输入为所述负载计算单元的输出信号、所述参考角速度以及作为负反馈的所述角速度估计单元的输出信号；
其中，所述角速度估计单元用于根据所述PARK变换单元的输出信号估计所述单转子压缩机的角速度；所述负载计算单元用于根据PARK变换单元的输出信号计算所述单转子压缩机的负载；所述相位幅值补偿调节单元用于根据所述参考角速度、所述角速度以及所述负载计算对所述单转子压缩机的相位补偿和幅值补偿。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述角速度估计单元具体用于根据所述PARK变换单元的输出电流信号估计所述单转子压缩机在一段时间内位置之差，对所述位置之差做微分得到所述单转子压缩机的角速度。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述相位幅值补偿调节单元具体用于：
如果所述负载小于门限，则在Φ±ΔΦ范围内不断调节相位补偿，根据所述参考角速度与所述角速度之差最小确定最佳相位补偿；采用所述最佳相位补偿，不断调节第一幅值补偿参数，根据所述参考角速度与所述角速度之差最小确定最佳幅值补偿，其中，Φ为补偿相位的起始点；
如果所述负载大于或等于所述门限，则在Φ±ΔΦ范围内不断调节相位补偿，根据所述参考角速度与所述角速度之差最小确定最佳相位补偿；采用所述最佳相位补偿，不断调节第二幅值补偿参数，根据所述参考角速度与所述角速度之差最小确定最佳幅值补偿。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述相位幅值补偿调节单元具体用于：
如果所述负载小于门限，则不断调节第一幅值补偿参数，根据所述参考角速度与所述角速度之差最小确定最佳幅值补偿；采用所述最佳幅值补偿，在Φ±ΔΦ范围内不断调节相位补偿，根据所述参考角速度与所述角速度之差最小确定最佳相位补偿，其中，Φ为补偿相位的起始点；
如果所述负载大于或等于门限，则不断调节第二幅值补偿参数，根据所述参考角速度与所述角速度之差最小确定最佳幅值补偿；采用所述最佳幅值补偿，在Φ±ΔΦ范围内不断调节相位补偿，根据所述参考角速度与所述角速度之差最小确定最佳相位补偿。
5.一种压缩机补偿方法，其特征在于，应用于如权利要求1-4任一项所述的压缩机补偿装置，所述方法包括：
根据PARK变换单元的输出信号估计单转子压缩机的角速度；
根据所述PARK变换单元的输出信号计算所述单转子压缩机的负载；
根据参考角速度、所述角速度以及所述负载计算对所述单转子压缩机的相位补偿和幅值补偿。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据PARK变换单元的输出信号估计单转子压缩机的角速度，包括：根据所述PARK变换单元的输出电流信号估计所述单转子压缩机在一段时间内位置之差，对所述位置之差做微分得到所述单转子压缩机的角速度。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据参考角速度、所述角速度以及所述负载计算对所述单转子压缩机的相位补偿和幅值补偿，包括：如果所述负载小于门限，则在Φ±ΔΦ范围内不断调节相位补偿，根据所述参考角速度与所述角速度之差最小确定最佳相位补偿；采用所述最佳相位补偿，不断调节第一幅值补偿参数，根据所述参考角速度与所述角速度之差最小确定最佳幅值补偿，其中，Φ为补偿相位的起始点；
如果所述负载大于或等于所述门限，则在Φ±ΔΦ范围内不断调节相位补偿，根据所述参考角速度与所述角速度之差最小确定最佳相位补偿；采用所述最佳相位补偿，不断调节第二幅值补偿参数，根据所述参考角速度与所述角速度之差最小确定最佳幅值补偿。
8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据参考角速度、所述角速度以及所述负载计算对所述单转子压缩机的相位补偿和幅值补偿，包括：如果所述负载小于门限，则不断调节第一幅值补偿参数，根据所述参考角速度与所述角速度之差最小确定最佳幅值补偿；采用所述最佳幅值补偿，在Φ±ΔΦ范围内不断调节相位补偿，根据所述参考角速度与所述角速度之差最小确定最佳相位补偿，其中，Φ为补偿相位的起始点；
如果所述负载大于或等于门限，则不断调节第二幅值补偿参数，根据所述参考角速度与所述角速度之差最小确定最佳幅值补偿；采用所述最佳幅值补偿，在Φ±ΔΦ范围内不断调节相位补偿，根据所述参考角速度与所述角速度之差最小确定最佳相位补偿。
9.一种存储一个或多个程序的计算机可读存储介质，其特征在于，所述一个或多个程序包括指令，所述指令当被计算机执行时使所述计算机执行如权利要求5-8任一项所述的方法。
压缩机补偿装置和方法
技术领域
[0001] 本发明涉及空调领域，尤其涉及一种压缩机补偿装置和方法。
背景技术
[0002] 目前变频空调单转子压缩机的转矩补偿是最难实现，一直寻找最优的控制算法，以使得转矩补偿适应性更好，压缩机的振动更小。
[0003] 变频空调转矩补偿策略目前主要采用补偿的起始相位固定，幅值可变的方式，以减少转矩波动。但是由于压缩机的制造存在机械偏差，或者，无位置估计条件下的压缩机转子位置或角度存在偏差，在不同工况不同负载下的压缩机特性是不同的，这些偏差会导致实际的补偿相位发生偏移。
发明内容
[0004] 本申请的实施例提供一种压缩机补偿装置和方法，用于对单转子压缩机的转矩补偿中的起始相位和幅值进行补偿。
[0005] 为达到上述目的，本申请的实施例采用如下技术方案：
[0006] 第一方面，提供了一种压缩机补偿装置，应用于单转子压缩机，所述装置包括：第一比例积分PI调节单元、第二PI调节单元、派克PARK反变换单元、空间矢量脉宽调制SVPWM单元、三相逆变器、克拉克CLARKE变换单元、PARK变换单元、角速度估计单元、负载计算单元、相位幅值补偿调节单元；
[0007] 所述第一PI调节单元的输入为参考角速度及作为负反馈的所述角速度估计单元的输出信号；所述第二PI调节单元的输入为所述第一PI调节单元的输入信号、所述相位幅值补偿调节单元的输出信号以及作为负反馈的所述PARK变换单元的输出信号；所述PARK反变换单元的第一输入为所述第二PI调节单元的输出信号，所述PARK反变换单元的第二输入为所述角速度估计单元的输出信号；所述SVPWM单元的输入为所述PARK反变换的输出信号；所述三相逆变器的输入为所述SVPWM单元的输出信号，所述三相逆变器的输出控制所述单转子压缩机的三相供电电路；所述CLARKE变换单元的输入连接所述三相供电电路；所述PARK变换单元的第一输入为所述CLARKE变换单元的输出信号，所述PARK变换单元的第二输入为所述角速度估计单元的输出信号；所述角速度估计单元的输入为所述PARK变换单元的输出信号；所述负载计算单元的输入为所述PARK变换单元的输出信号；所述相位幅值补偿调节单元的输入为所述负载计算单元的输出信号、所述参考角速度以及作为负反馈的所述角速度估计单元的输出信号；
[0008] 其中，所述角速度估计单元用于根据所述PARK变换单元的输出信号估计所述单转子压缩机的角速度；所述负载计算单元用于根据PARK变换单元的输出信号计算所述单转子压缩机的负载；所述相位幅值补偿调节单元用于根据所述参考角速度、所述角速度以及所述负载计算对所述单转子压缩机的相位补偿和幅值补偿。
[0009] 第二方面，提供了一种压缩机补偿方法，应用于如第一方面所述的压缩机补偿装置，所述方法包括：
[0010] 根据PARK变换单元的输出信号估计单转子压缩机的角速度；
[0011] 根据所述PARK变换单元的输出信号计算所述单转子压缩机的负载；
[0012] 根据参考角速度、所述角速度以及所述负载计算对所述单转子压缩机的相位补偿和幅值补偿。
[0013] 第三方面，提供了一种存储一个或多个程序的计算机可读存储介质，所述一个或多个程序包括指令，所述指令当被计算机执行时使所述计算机执行如第二方面所述的方法。
[0014] 本申请的实施例提供的压缩机补偿装置和方法，通过检测压缩机旋转一周的角速度波动，定义补偿相位的起始点，通过不同的速度波动进行预估补偿幅值，通过快速的前馈反馈直接影响转动力矩，形成动平衡，让压缩机转子在旋转过程中加速度维持在零，从而减小压缩机的振动。实现了对单转子压缩机的转矩补偿中的起始相位和幅值进行补偿。
附图说明
[0015] 图1为本申请的实施例提供的压缩机补偿装置的结构示意图；
[0016] 图2为本申请的实施例提供的一种压缩机补偿方法的流程示意图一；
[0017] 图3为本申请的实施例提供的一种压缩机补偿方法的流程示意图二；
[0018] 图4为本申请的实施例提供的一种压缩机补偿方法的流程示意图三；
[0019] 图5为本申请的实施例提供的一种压缩机补偿方法的流程示意图四。
具体实施方式
[0020] 本申请所述的压缩机的角速度指压缩机转子旋转的角速度。
[0021] 实施例1、
[0022] 本申请提供了一种压缩机补偿装置，应用于单转子压缩机补偿装置，参照图1中所示，该装置包括：第一比例积分(Proportional Integral，PI)调节单元101、第二PI调节单元102、派克(PARK)反变换单元103、空间矢量脉宽调制(Space Vector Pulse Width Modulation，SVPWM)单元104、三相逆变器105、克拉克(CLARKE)变换单元106、PARK变换单元107、角速度估计单元108、负载计算单元109、相位幅值补偿调节单元110。
[0023] 第一PI调节单元101的输入为参考角速度及作为负反馈的角速度估计单元108的输出信号。第二PI调节单元102的输入为第一PI调节单元101的输入信号、相位幅值补偿调节单元110的输出信号以及作为负反馈的PARK变换单元107的输出信号。PARK反变换单元103的第一输入为第二PI调节单元102的输出信号，PARK反变换单元103的第二输入为角速度估计单元108的输出信号。SVPWM单元104的输入为PARK反变换103的输出信号。三相逆变器105的输入为SVPWM单元104的输出信号，三相逆变器105的输出控制单转子压缩机20的三相供电电路。CLARKE变换单元106的输入连接三相供电电路。PARK变换单元107的第一输入为CLARKE变换单元106的输出信号，PARK变换单元107的第二输入为角速度估计单元108的输出信号。角速度估计单元108的输入为PARK变换单元107的输出信号。负载计算单元109的输入为PARK变换单元107的输出信号。相位幅值补偿调节单元110的输入为负载计算单元
109的输出信号、参考角速度以及作为负反馈的角速度估计单元108的输出信号。
[0024] 其中，角速度估计单元108用于根据PARK变换单元107的输出信号估计单转子压缩机20的角速度。负载计算单元109用于根据PARK变换单元107的输出信号计算单转子压缩机的20负载。相位幅值补偿调节单元110用于根据参考角速度、估计的单转子压缩机的角速度以及负载计算对单转子压缩机20的相位补偿和幅值补偿。
[0025] 具体的，角速度估计单元108根据PARK变换单元107的输出电流信号估计单转子压缩机20在一段时间内位置之差，对位置之差做微分得到单转子压缩机的角速度。其中，电流与位置不是线性关系。
[0026] 负载计算单元109根据PARK变换单元107的输出电流信号计算单转子压缩机的20负载。其中，电流与负载是线性关系，
[0027] 具体的，如果负载计算单元109计算的单转子压缩机的负载小于门限，则相位幅值补偿调节单元110在Φ±ΔΦ范围内不断调节相位补偿，根据参考角速度与估计的单转子压缩机的角速度之差(也称速度纹波σ)最小确定最佳相位补偿。然后采用确定的最佳相位补偿，不断调节第一幅值补偿参数，根据参考角速度与估计的单转子压缩机的角速度之差最小确定最佳幅值补偿(即幅值系数A，其为可变量，该幅值与原幅值相乘以进行补偿)。其中，Φ为补偿相位的起始点。如果负载计算单元109计算的单转子压缩机的负载大于或等于门限，则相位幅值补偿调节单元110在Φ±ΔΦ范围内不断调节相位补偿，根据参考角速度与估计的单转子压缩机的角速度之差最小确定最佳相位补偿。然后采用确定的最佳相位补偿，不断调节第二幅值补偿参数，根据参考角速度与估计的单转子压缩机的角速度之差最小确定最佳幅值补偿。也就是说，在负载较轻时，采用第一幅值补偿参数来对幅值进行补偿，在负载较重时，采用第二幅值补偿参数来对幅值进行补偿，即幅值补偿参数可以根据负载的轻重状态不同而具有不同的值，而对相位的补偿采用相同策略和参数。
[0028] 另外，本申请并不限定必须先补偿相位后补偿幅值，也可以先补偿幅值后补偿相位。具体的，如果负载计算单元109计算的单转子压缩机的负载小于门限，则相位幅值补偿调节单元110不断调节第一幅值补偿参数，根据参考角速度与估计的单转子压缩机的角速度之差最小确定最佳幅值补偿。然后采用确定的最佳幅值补偿，在Φ±ΔΦ范围内不断调节相位补偿，根据参考角速度与估计的单转子压缩机的角速度之差最小确定最佳相位补偿。其中，Φ为补偿相位的起始点。如果负载计算单元109计算的单转子压缩机的负载大于或等于门限，则相位幅值补偿调节单元不断调节第二幅值补偿参数，根据参考角速度与估计的单转子压缩机的角速度之差最小确定最佳幅值补偿。然后采用确定的最佳幅值补偿，在Φ±ΔΦ范围内不断调节相位补偿，根据参考角速度与估计的单转子压缩机的角速度之差最小确定最佳相位补偿。
[0029] 本申请提供的压缩机补偿装置和方法，通过检测压缩机旋转一周的角速度波动，定义补偿相位的起始点，通过不同的速度波动进行预估补偿幅值，通过快速的前馈反馈直接影响转动力矩，形成动平衡，让压缩机转子在旋转过程中加速度维持在零，从而减小压缩机的振动。实现了对单转子压缩机的转矩补偿中的起始相位和幅值进行补偿。
[0030] 实施例2、
[0031] 本申请提供了一种压缩机补偿方法，应用于上述装置，参照图2中所示，该方法包括：
[0032] S101、根据PARK变换单元的输出信号估计单转子压缩机的角速度。
[0033] S102、根据PARK变换单元的输出信号计算单转子压缩机的负载。
[0034] S103、根据参考角速度、角速度以及负载计算对单转子压缩机的相位补偿和幅值补偿。
[0035] 可选的，参照图3中所示，步骤S101可以包括：
[0036] S1011、根据PARK变换单元的输出电流信号估计单转子压缩机在一段时间内位置之差，对位置之差做微分得到单转子压缩机的角速度。
[0037] 可选的，参照图4中所示，步骤S103可以包括：
[0038] S1031、如果负载小于门限，则在Φ±ΔΦ范围内不断调节相位补偿，根据参考角速度与角速度之差最小确定最佳相位补偿。
[0039] S1032、采用最佳相位补偿，不断调节第一幅值补偿参数，根据参考角速度与角速度之差最小确定最佳幅值补偿，其中，Φ为补偿相位的起始点。
[0040] S1033、如果负载大于或等于门限，则在Φ±ΔΦ范围内不断调节相位补偿，根据参考角速度与角速度之差最小确定最佳相位补偿。
[0041] S1034、采用最佳相位补偿，不断调节第二幅值补偿参数，根据参考角速度与角速度之差最小确定最佳幅值补偿。
[0042] 可选的，参照图5中所示，步骤S103可以包括：
[0043] S1035、如果负载小于门限，则不断调节第一幅值补偿参数，根据参考角速度与角速度之差最小确定最佳幅值补偿。
[0044] S1036、采用最佳幅值补偿，在Φ±ΔΦ范围内不断调节相位补偿，根据参考角速度与角速度之差最小确定最佳相位补偿，其中，Φ为补偿相位的起始点。
[0045] S1037、如果负载大于或等于门限，则不断调节第二幅值补偿参数，根据参考角速度与角速度之差最小确定最佳幅值补偿。
[0046] S1038、采用最佳幅值补偿，在Φ±ΔΦ范围内不断调节相位补偿，根据参考角速度与角速度之差最小确定最佳相位补偿。
[0047] 由于本申请实施例中的方法可以应用于上述装置，因此，其所能获得的技术效果也可参考上述方法实施例，本申请实施例在此不再赘述。
[0048] 本发明实施例提供一种存储一个或多个程序的计算机可读存储介质，一个或多个程序包括指令，指令当被计算机执行时使计算机执行如图2-5中所述的方法。
[0049] 需要说明的是，上述各单元可以为单独设立的处理器，也可以集成在控制器的某一个处理器中实现，此外，也可以以程序代码的形式存储于控制器的存储器中，由控制器的某一个处理器调用并执行以上各单元的功能。这里所述的处理器可以是一个中央处理器(Central Processing Unit，CPU)，或者是特定集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)，或者是被配置成实施本申请实施例的一个或多个集成电路。
[0050] 应理解，在本申请的各种实施例中，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。
[0051] 本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。
[0052] 所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
[0053] 在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，设备或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
[0054] 所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
[0055] 另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
[0056] 在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、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来实现。该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计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本申请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，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或者数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(Digital Subscriber Line，DSL))或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。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以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)、或者半导体介质(例如固态硬盘(Solid State Disk，SSD))等。
[0057] 以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请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申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
