低速段控制技术在变频空调压缩机驱动方面的应用

发布时间：2020-11-21 15:21

　　 在当前家电市场,特别是用电量比较高的空调产品市场,用户对节能舒适的要求越来越高,市场上,变频空调的占有率日益升高,相对应的能效标准也逐步提高,空调成本压力增加。成本占比较高的压缩机,首当其冲成为降成本研究的对象。从最初的涡旋式,到后来的双转子压缩机,现在,越来越多的产品采用成本较低的单转子压缩机产品。但单转子压缩机在低频运行的频率波动和不稳定的问题一直困扰业界。目前空调用变频压缩机主要采用永磁同步电机,因此本文主要研究永磁同步电机在低速段的控制技术,目的是提高压缩机在低速运行阶段的控制效果,保证低速下稳定、低震动、省功率运行,同时延伸低速范围。另外,由于电流检测技术是压缩机驱动技术中的重要环节,本文介绍一种低成本的单电阻电流检测技术,对单电阻检测中存在的问题提出了相应的解决方案。本文主要从以下几个方面进行了讨论和分析:第一章分析了国内外研究现状及发展动态,从永磁同步电机的稳态特性进行分析,研究保障电机稳定运行的条件,并对国内外在稳定性运行,特别是低速段的稳定性运行方面进行的相关研究进行了对比分析。第二章对永磁同步电机的相关控制理论进行了介绍,基于其工作原理和稳态特性,分析了同步电机振动发生的原因,并介绍了同步电机的矢量控制技术。第三章针对永磁同步电机在低速段会由于负载波动引起的运行波动给系统带来不利影响,提出负载波动补偿的方案(Id-PLUS),该方案目的在于,当压缩机工作的低速段,负载波动对电机稳定运行的影响变大,容易脱离稳定区,造成振动距离甚至失步停止运行。采用Id-PLUS控制方案,对d轴参考电流增加一个补偿电流,通过补偿电流在q轴上的电流分量,改变负载角,使电机运行在稳定区。本部分对该方案进行了详细论述和试验验证,结合实际空调产品进行测试,验证了 Id-PLUS控制方案的有效性第四章介绍单电阻电流检测技术,并对存在的问题提出对应的方案对策。最后,对本文研究的技术进行了总结,并对后续的技术发展进行了展望。
【学位单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TM341;TB657.2
【部分图文】：

行各业需要压缩空气的场合得到广泛应用。但同样的，价格在三种压缩机里??面也是最高的，空调上一般在８Ｐ以上的机型上才会采用。双转子压缩机机??壳的底部是它的机械部分，而它的上部这是直流电动机，压缩机气缸的驱动??是通过上部的直流电动机实现的。变频空调采用的双转子压缩机，顾名思义，??其内部设计有两个气缸，针对压机内部偏心滚筒旋转产生的偏心力，这种结??构能起有平衡作用，使压缩机运行更平稳，另一方面压机内部的机械磨损会??由于降低了汽缸和滚筒之间的作用力而对应减少。从而双转子压缩机能实现??平稳可靠运行，振动噪音小。只有一个转子的压缩机被称为单转子压缩机，??它对制冷剂的压缩是通过偏心轴实现的，因此在制冷剂压缩过程会产生比较??大的转矩波动，并且当压缩机转速越低的时候，转矩波动越明显，从而产生??的振动就越大，振动会导致压缩机的配管产生应力疲劳和损伤，甚至会导致??配管断裂。运行中会产生振动。但相比涡轮和双转子压缩机，单转子压缩机??的成本优势非常突出。??

种是定子与凸极转子产生的。因为压缩机内部同步电机采用的是凸极转子，本部??分着重介绍定子绕组与凸极转子的作用力。??如图２－１所示，假设有两个轴线ｄ轴和ｑ轴，同步电机的转子铁心的磁场分??布在这两个轴线上，Ｑ１，Ｑ２两个端子，电流方向为正，另外ｄ轴绕组替换实际的??定子绕组。ｄ轴的磁通０ｄ是电流励磁产生，ｑ轴的磁通由ｉｑ励磁产生。又因??为定子与转子的作用力是相互的，所以分析定子的受力可以推导出转子的受力??｜２－５］。??作用力八由磁通Ｏｑ产生，作用力／２磁通产生，如式（２－１）所示：??ｆｌｅｅ?ａ?Ｂｑｉｄｌ?〇ｃ?Ｎ＾＾ｉｄｌ?＜ｘ?Ｌｑｉｑｉｄ?（２－１）??转子与定子绕组的受力方向相反，在图２－１中［２］，假设正方向为转子逆时针??方向旋转，转子受到的电磁转矩（气隙转矩）可以用式（２－２）简单描述为：??Ｔｅ?＝?Ｒ＾（ｊ２－ｆｉ）?＝?Ｋｘ（Ｌｄ－?Ｌｑ）?ｘ?ｉｄｉｑ?（２－２）??由于ｄ轴和ｑ轴的磁导不同，且ｄ轴的小于ｑ轴，所以，。当ｉｇ＞０??时

第二象眼Ｘ??０１，?＼?Ｉ?／?０１＂??图２－１定子磁场与凸极转子的作用示意图??２．２永磁同步电机矢置控制技术??根据运动学方程式，控制气隙转矩７；可以实现对电机的转速控制［２－３］，所??以调速系统的核心是对电机的转矩实施有效精准的控制。??重写永磁同步电机在ｄｑ转子坐标系中的转矩公式（２－３）：??Ｔｅ?＝?－?＼＼ｉｑｉｄ）?＝?ｌＳｒｉｐｉ＾ｆ?＋?｛Ｌｄ?－?Ｌｑ）ｉｄ）?＝?Ｔｅｌ?＋?Ｔｅ２?（２－３）??能看出，永磁转矩ｒｅｌ和磁阻转矩ｒｅ２组成了气隙转矩匕。磁链电流转矩分??量＆产生永磁转矩ｒｅｌ，由于转子的凸极结构，还会产生磁阻转矩ｒｅ２，是电流分量??与转矩分量Ｑ产生的，如式（２－４）所示。??Ｔｅｌ?＝?１．５ｎｐｉｑ＼＼ｉｆＴｅ２?＝?１．５ｎｐ（Ｌｄ?－?Ｌｑ）ｉｄｉｑ?（２－４）??根据上述转矩公式，式（２－３）和式（２－４）可以看出，转矩分量Ｇ与永磁转矩Ｔｅｉ??和磁阻转矩ｒｅ２成正比，也就是说，电机的转矩的控制可以通过控制ｑ的大小来实??现。说到底，这个电流对应电枢电流，因此电机的转矩控制可以通过对＆的控制??来实现。另外
【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 银豪;王腾飞;高超;汪慧明;;五相永磁同步电机容错控制仿真[J];机械制造与自动化;2019年06期

2 程义;柯宝平;潘岱松;吴先坤;;一种新能源汽车用永磁同步电机磁路优化分析[J];客车技术;2019年06期

3 周晓燕;孙立翔;王金平;;基于等效热网络法的永磁同步电机温升计算[J];微电机;2019年11期

4 朱明祥;孙红艳;;一种内置式永磁同步电机死区补偿方法的研究[J];微电机;2019年11期

5 齐春叶;;试析永磁同步电机在机车上的运用[J];内燃机与配件;2018年24期

6 王宾;张坤;石晓艳;;基于滑模变结构的永磁同步电机直接转矩控制[J];安徽理工大学学报(自然科学版);2019年05期

7 张光臻;;永磁同步电机数字控制延时模型及影响分析[J];中国汽车;2019年11期

8 陆刚;;透析永磁同步电机的应用技术[J];电源世界;2018年04期

9 闫荣妮;王瑞男;张伟;;永磁同步电机控制策略研究[J];防爆电机;2018年04期

10 杨立超;王赫;于海蒂;;内置式永磁同步电机结构与电磁耦合分析[J];内燃机与配件;2018年20期

相关博士学位论文 前10条

1 万援;脉冲发电机拖动用背绕式绕组高速永磁同步电机研究[D];哈尔滨工业大学;2019年

2 曾德鹏;多单元永磁同步电机无机械负荷间接测试方法研究[D];哈尔滨工业大学;2018年

3 于吉坤;高速永磁同步电机电磁分析与转子动力学研究[D];哈尔滨工业大学;2017年

4 胡耀华;电动汽车用内置式永磁同步电机的研究[D];南京航空航天大学;2017年

5 李福;永磁同步电机的改进型离散域电流控制策略研究[D];重庆大学;2018年

6 刘子剑;内嵌式永磁同步电机转子偏心故障诊断方法的研究[D];浙江大学;2018年

7 唐其鹏;永磁同步电机中低速无位置传感器控制技术研究[D];华中科技大学;2018年

8 刘莹;永磁同步电机模型预测控制策略研究[D];华中科技大学;2018年

9 林瑶瑶;永磁同步电机参数辨识方法与伺服控制技术研究[D];大连理工大学;2018年

10 于子淞;基于非线性补偿的永磁同步电机转矩脉动抑制方法研究[D];东北大学;2017年

相关硕士学位论文 前10条

1 赵爽;车用永磁同步电机弱磁控制调速系统研究[D];重庆邮电大学;2019年

2 焦石;基于精确子区域方法的表贴式永磁同步电机性能分析[D];湘潭大学;2019年

3 李洞湘;基于矢量控制的永磁同步电机无位置传感器控制研究[D];湘潭大学;2019年

4 马浴坤;基于高频信号的永磁同步电机模型预测控制研究[D];南京航空航天大学;2019年

5 钟钦洪;永磁同步电机速度伺服系统控制策略优化研究[D];南京航空航天大学;2019年

6 宗兆伦;基于谐波电流注入的五相永磁同步电机控制策略研究[D];南京航空航天大学;2019年

7 施艳萍;三级式无刷发电机的设计研究[D];南京航空航天大学;2019年

8 刘彦达;纯电动汽车永磁同步电机故障诊断研究及实现[D];安徽工业大学;2018年

9 关瑞明;航空泵用电机伺服系统的研制[D];哈尔滨工业大学;2019年

10 黄金金;基于注入法的电动汽车永磁同步电机故障诊断技术研究[D];哈尔滨工业大学;2019年

本文编号：2893205