WO2015096090A1 - 压缩机力矩自动补偿方法、装置和压缩机及其控制方法 - Google Patents

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向卫民
喻继江
郭宏
杨泾涛
张�诚
廖四清
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    • F04B2203/0209—Rotational speed

Definitions

  • the present invention relates to the field of compressor control technology, and in particular, to a compressor torque automatic compensation method, a compressor control method, and a compressor torque automatic compensation device and a compressor having the same. Background technique
  • inverter air conditioners achieves the purpose of controlling the room temperature by changing the power supply frequency of the compressor and adjusting the speed of the compressor, so that the room temperature fluctuation is small, the electric energy consumption is small, and the comfort is greatly improved.
  • the high-efficiency inverter air conditioners on the market use DC inverter compressors, and the internals are based on permanent magnet synchronous motors.
  • Permanent magnet synchronous motors have the advantages of small size, low loss, and high efficiency.
  • the DC inverter single-cylinder compressor below 2HP is the mainstream product, but the single-cylinder compressor has the characteristics of uneven load.
  • the speed loop bandwidth is low, resulting in the electromagnetic torque tracking not being the actual load. Torque, so the vibration is large at low frequencies.
  • Single-cylinder compressors need to add torque compensation to run stably at low frequency, but ordinary sinusoidal torque compensation needs to find the best angle value and the best amplitude value according to the vibration in the air-conditioning system in real time, which takes a lot of time and effort.
  • Debug torque compensation, and the compensation effect is general. There is only one angle at each frequency of the compressor operation and only one amplitude is given at the same frequency. The amplitude and angle cannot be changed according to the load. In the actual process, the fundamental angle of the load torque and the load are changed in real time. As a result, the torque compensation may be over-compensated or under-compensated or the compensation angle is greatly different, resulting in a large vibration of the compressor.
  • the object of the present invention is to at least solve the above technical drawbacks.
  • the first object of the present invention is to provide a method for automatically compensating the torque of a compressor, which can track the load torque angle and the load torque amplitude in real time, greatly reduce the debugging time of the torque compensation, and fully work on the compressor.
  • the optimal compensation effect is achieved within the scope of the situation.
  • a second object of the present invention is to provide a method of controlling a compressor.
  • a third object of the present invention is to provide an automatic compensation device for a compressor torque.
  • a fourth object of the present invention is to provide a compressor having the same.
  • a compressor torque automatic compensation method includes the following steps: acquiring a target speed and a feedback speed; generating a wave speed according to the target speed and the feedback speed; generating a torque compensation angle by using a phase locked loop PLL according to the target speed and the wave speed; acquiring a load torque reference value, and Generating a torque compensation amplitude according to the load torque reference value; and generating a feedforward torque compensation value according to the target speed, the torque compensation angle, and the torque compensation amplitude.
  • the torque compensation angle is generated by the phase locked loop PLL, and the torque compensation amplitude is generated by the load torque reference value outputted by the speed loop, so that the load torque angle can be tracked in real time.
  • the vibration ensures stable operation of the compressor.
  • generating a torque compensation angle by using a phase locked loop PLL according to the target speed and the fluctuation speed further comprising: generating a mechanical angle according to the target speed; and compensating the torque according to the mechanical angle and the feedback Generating a first reference value according to the angle; generating a second reference value according to the first reference value; generating a third reference value according to the fluctuation speed and the second reference value; and performing proportional integration PI on the third reference value Processing to generate the torque compensation angle.
  • the method further comprises: filtering the fluctuation speed and the second reference value by using the same cutoff frequency.
  • the generating the second reference value according to the first reference value specifically includes: performing a cosine function calculation on the first reference value to generate a fourth reference value; generating a coefficient parameter according to the wave speed; and according to the fourth The reference value and the coefficient parameter generate the second reference value.
  • the third reference value is calculated according to the following formula:
  • C ( ⁇ x BCos(( ⁇ + Q) where C is the third reference value, ⁇ is the wave speed, ⁇ is the target speed, ⁇ is the coefficient parameter, and ⁇ is the mechanical angle , 9 is the torque compensation angle of the feedback.
  • the method before the third reference value is processed to generate the torque compensation angle, the method further includes: performing low-pass filtering processing on the third reference value.
  • generating the torque compensation amplitude according to the load torque reference value further comprises: generating a fifth reference value according to the load torque reference value and the torque compensation coefficient parameter; and generating according to the fifth reference value The torque compensates for the amplitude.
  • the generating the torque compensation amplitude according to the fifth reference value further includes: when the fifth reference When the value is greater than the torque compensation limit value, the torque compensation limit value is used as the torque compensation amplitude; and when the fifth reference value is less than or equal to the torque compensation limit value, the fifth reference value is used. As the torque compensation amplitude.
  • the compressor is a rare earth compressor, generating a feedforward torque compensation value according to the target speed, the torque compensation angle, and the torque compensation amplitude, further comprising:
  • the first reference value performs a sinusoidal function calculation to generate a sixth reference value; and generates the feedforward torque compensation value according to the sixth reference value and the torque compensation amplitude.
  • generating a feedforward torque compensation value according to the target speed, the torque compensation angle, and the torque compensation amplitude further includes: The first reference value performs a sinusoidal function calculation to generate a sixth reference value; generates a seventh reference value according to the target speed and the electromechanical time constant; generates an eighth reference according to the sixth reference value and the seventh reference value a value: generating the feedforward torque compensation value according to the eighth reference value and the torque compensation amplitude.
  • a control method of a compressor includes the following steps: acquiring a target speed and a feedback speed, and generating a fluctuation speed according to the target speed and the feedback speed; a speed loop control is performed to generate a load torque reference value; the feed forward torque compensation value is generated according to the compressor torque automatic compensation method; and the load torque reference value and the feedforward torque compensation value are The compressor is controlled.
  • the feedforward torque compensation value is generated by the above-described compressor torque automatic compensation method, and the compressor is controlled according to the load torque reference value and the feedforward torque compensation value, such that It can track the load torque angle and load torque amplitude in real time, realize real-time online adjustment of angle and amplitude, greatly reduce the debugging time of torque compensation, and achieve optimal compensation effect in the whole working condition of compressor, especially reduce The vibration of the compressor at low frequency operation ensures stable operation of the compressor.
  • a compressor torque automatic compensating device includes: a speed acquiring module for acquiring a target speed and a feedback speed; and a speed generating module, configured to And a feedback speed generating a wave speed; a torque compensation angle generating module, configured to generate a torque compensation angle by using a phase locked loop PLL for the target speed and the wave speed; and a torque compensation amplitude generating module, configured to obtain a load torque reference value, and Generating a torque compensation amplitude according to the load torque reference value; and a feedforward torque compensation generation module, configured to generate a feedforward torque compensation value according to the target speed, the torque compensation angle, and the torque compensation amplitude.
  • the torque compensation angle generating module generates a torque compensation angle by means of a phase locked loop PLL, and the torque compensating amplitude generating module outputs a load torque through the speed loop.
  • the reference value generates a torque compensation amplitude.
  • the torque compensation angle generating module is configured to generate a mechanical angle according to the target speed, and generate a first reference value according to the mechanical angle and the feedback torque compensation angle, according to the first reference The value generates a second reference value, and generates a third reference value based on the fluctuation speed and the second reference value, and performs proportional integral PI processing on the third reference value to generate the torque compensation angle.
  • the torque compensation angle generation module is further configured to filter the fluctuation speed and the second reference value with the same cutoff frequency before generating the third reference value.
  • the torque compensation angle generating module is further configured to perform a cosine function calculation on the first reference value to generate a fourth reference value, and generate a coefficient parameter according to the wave speed, and according to the fourth reference value and The coefficient parameter generates the second reference value.
  • the torque compensation angle generation module calculates the third reference value according to the following formula:
  • C ( ⁇ x BCos(( ⁇ t + Q) where C is the third reference value, ⁇ is the wave speed, ⁇ is the target speed, ⁇ is the coefficient parameter, and ⁇ is the machine Angle, 9 is the torque compensation angle of the feedback.
  • the torque compensation angle generating module is further configured to perform low-pass filtering processing on the third reference value before performing the ⁇ processing on the third reference value.
  • the torque compensation amplitude generating module is further configured to generate a fifth reference value according to the load torque reference value and the torque compensation coefficient parameter, and generate the torque compensation according to the fifth reference value. Amplitude.
  • the torque compensation amplitude generating module uses the torque compensation limit value as the torque compensation amplitude; and when the fifth reference value is less than or equal to When the torque compensation limit value is described, the torque compensation amplitude generating module uses the fifth reference value as the torque compensation amplitude.
  • the feedforward torque compensation generating module when the compressor is a rare earth compressor, performs a sinusoidal function calculation on the first reference value to generate a sixth reference value, and according to the first Six reference values and The torque compensation amplitude generates the feedforward torque compensation value.
  • the feedforward torque compensation generating module when the compressor is a ferrite compressor, performs a sinusoidal function calculation on the first reference value to generate a sixth reference value, and according to Generating a seventh reference value according to the target speed and the electromechanical time constant, generating an eighth reference value according to the sixth reference value and the seventh reference value, and generating according to the eighth reference value and the torque compensation amplitude The feedforward torque compensation value.
  • a fourth aspect of the present invention provides a compressor including the above-described compressor torque automatic compensating device.
  • the compressor of the embodiment of the invention can generate the feedforward torque compensation value by the above-mentioned compressor torque automatic compensating device, so that the load torque angle and the load torque amplitude can be tracked in real time, and the angle and amplitude real-time online adjustment can be realized greatly.
  • the debugging time of the torque compensation is reduced, and the optimal compensation effect is achieved in the whole working condition range, in particular, the vibration can be reduced at the low frequency operation to ensure stable operation.
  • FIG. 1 is a flow chart of a method for automatically compensating a torque of a compressor according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a block diagram showing the control principle of a compressor according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a block diagram showing the principle of automatic torque compensation of a rare earth compressor according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 4 is a block diagram showing the principle of automatic torque compensation of a ferrite compressor according to another embodiment of the present invention
  • FIG. 5 is a block diagram showing the principle of a PLL angle observer according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 6 is a flow chart of a control method of a compressor according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a block schematic diagram of a compressor torque automatic compensating device in accordance with an embodiment of the present invention. detailed description
  • the following disclosure provides many different embodiments or examples for implementing different structures of the present invention.
  • the components and arrangements of the specific examples are described below. Of course, they are just examples. And the purpose is not to limit the invention.
  • the present invention may repeat reference numerals and/or letters in different examples. This repetition is for the purpose of brevity and clarity and does not in itself indicate the relationship between the various embodiments and/or arrangements discussed.
  • the present invention provides examples of various specific processes and materials, but one of ordinary skill in the art will recognize the applicability of other processes and/or the use of other materials.
  • the structure of the first feature described below "on" the second feature may include embodiments in which the first and second features are formed in direct contact, and may include additional features formed between the first and second features. The embodiment, such that the first and second features may not be in direct contact.
  • the terms “installation”, “connected”, and “connected” are to be understood broadly, and may be, for example, mechanical or electrical, or both.
  • the internal communication of the components may be directly connected or indirectly connected through an intermediate medium.
  • the specific meanings of the above terms may be understood according to specific situations.
  • FIG. 1 is a flow chart of a method for automatically compensating for torque of a compressor according to an embodiment of the present invention. As shown in Fig. 1, the compressor torque automatic compensation method comprises the following steps:
  • a speed error Speederror that is, a fluctuation speed, between the feedback speed w_fbk and the target speed w_ref.
  • the torque compensation angle is generated by using a PLL (Phase Locked Loop) according to the target speed and the fluctuation speed.
  • PLL Phase Locked Loop
  • the fluctuation speed is large for the compressor load, and the phase of the speed waveform is tracked by the PLL method, and the speed phase of the torque waveform phase tracking needs to be controlled.
  • the torque compensation is performed using the fundamental torque compensation method.
  • the Fourier expansion series of the periodic load of the compressor is as follows:
  • ⁇ ⁇ is the constant compressor load torque constant
  • T Ln is the component of the load torque of each order compressor, which is the torque compensation angle.
  • m ⁇ is the electromechanical time constant.
  • J is the moment of inertia
  • R is the phase resistance
  • ⁇ ⁇ is the electromechanical time constant.
  • J moment coefficient, which is back electromotive force, is the pole logarithm, 6> x is the torque compensation angle.
  • the average speed is the target speed w_ref, and the fluctuation speed is the speed error Speederror.
  • step S3 further includes: generating a mechanical angle CO t according to the target speed, that is, the average speed ⁇ ; generating a first reference value + 6 according to the mechanical angle and the feedback torque compensation angle 6> Generating a second reference value e cos(w + ⁇ ) according to the first reference value + ;; generating a third reference value w fi cos(w + ⁇ according to the fluctuation speed w and the second reference value fi cos(w + ⁇ ) And on the third reference value 008 (6 ⁇ + 6>)? 1 (proportional integral) processing to generate the torque compensation angle 6> x .
  • the method further includes: filtering the fluctuation speed and the second reference value by using the same cutoff frequency. And generating the second reference value according to the first reference value, specifically: performing a cosine function calculation on the first reference value w+ to generate a fourth reference value COS(W+6>); generating a coefficient parameter according to the fluctuation speed, that is, the speed error Speederror B; and generating a second reference value according to the fourth reference value COS (W + and coefficient parameter B)
  • the third reference value C is calculated according to the following formula: Where C is the third reference value, ⁇ is the fluctuation speed, ⁇ is the target speed, and ⁇ is the coefficient parameter, that is, ⁇ is obtained by taking the absolute value of the fluctuation speed and then low-pass filtering, ⁇ is the mechanical angle, and 9 is the feedback.
  • the torque compensation angle As shown in FIG. 3, in the embodiment of the present invention, before performing the PI processing on the third reference value we cos(w + 6>) to generate the torque compensation angle, the method further includes: The value is low pass filtered.
  • the load torque reference value Trqref is obtained by performing PI speed loop processing on the fluctuation speed, that is, the speed error Speederror.
  • step S4 generating the torque compensation amplitude according to the load torque reference value further includes: generating a fifth reference value according to the load torque reference value Trqref and the torque compensation coefficient parameter Trqcoefficient
  • Trqref X Trqcoefficient Trqref Trqcoefficient
  • the torque compensation limiting processing is performed on the fifth reference value Trqref X Trqcoefficient, and generating the torque compensation amplitude according to the fifth reference value further includes: when the fifth reference value When the torque compensation limit value is greater than the torque compensation limit value, the torque compensation limit value is used as the torque compensation amplitude value; and when the fifth reference value is less than or equal to the torque compensation limit value, the fifth reference value is used as the torque compensation amplitude value.
  • the speed phase can be obtained by tracking the rotational phase according to the PLL method using the PLL angle observer, and thus the torque compensation angle is obtained. among them,
  • the torque compensation amplitude needs to be superimposed on the Trqref after the speed loop output Trqref.
  • Trqcofficient In order to prevent the system from being unstable or the compressor demagnetizing due to excessive compensation torque, add the torque compensation coefficient Trqcofficient. An amplitude limit.
  • B lowpass ( ⁇ ⁇ ⁇ ) is required for the value, where the filtering is very deep, that is, the speed error
  • the amplitude of the signal is taken in real time and the low-pass filtering is obtained.
  • the PLL torque compensation for the compressor torque automatic compensation method in the embodiment of the present invention is implemented based on the sine wave fundamental wave compensation method, wherein the angle value of the automatic torque compensation is obtained by the PLL method.
  • the speed loop output torque reference value is required to automatically control the sine amplitude of the compressor. In this way, the angle and amplitude are adjusted in real time, which greatly reduces the debugging time of the torque compensation, and achieves the optimal compensation effect in the full working condition range.
  • the torque compensation angle is generated by the phase locked loop PLL, and the torque compensation amplitude is generated by the load torque reference value outputted by the speed loop, so that the load torque angle can be tracked in real time.
  • the vibration ensures stable operation of the compressor.
  • FIG. 6 is a flow chart of a control method of a compressor according to an embodiment of the present invention. As shown in Fig. 6, the control method of the compressor includes the following steps:
  • Speederror is the fluctuation speed ⁇ control to obtain the load torque reference value Trqref.
  • Tcomp is generated by the above-mentioned compressor torque automatic compensation method, so that Tcomp and speed are generated.
  • the Trqref feedforward superposition of the loop output participates in the input process of the current loop, and finally realizes SVPWM (Space Vector Pulse Width Modulation, space vector) Volume pulse width modulation) VA, VB, VC three-phase compressor motor voltage output, to achieve control of the compressor.
  • SVPWM Space Vector Pulse Width Modulation, space vector
  • the feedforward torque compensation value is generated by the above-described compressor torque automatic compensation method, and the compressor is controlled according to the load torque reference value and the feedforward torque compensation value, such that It can track the load torque angle and load torque amplitude in real time, realize real-time online adjustment of angle and amplitude, greatly reduce the debugging time of torque compensation, and achieve optimal compensation effect in the whole working condition of compressor, especially reduce The vibration of the compressor at low frequency operation ensures stable operation of the compressor.
  • FIG. 7 is a block schematic diagram of a compressor torque automatic compensating device in accordance with an embodiment of the present invention.
  • the compressor torque automatic compensation device includes a speed acquisition module 10, a speed generation module 20, a torque compensation angle generation module 30, a torque compensation amplitude generation module 40, and a feedforward torque compensation generation module 50.
  • the speed obtaining module 10 is configured to acquire a target speed and a feedback speed
  • the speed generating module 20 is configured to generate a wave speed according to the target speed and the feedback speed
  • the torque compensation angle generating module 30 uses the lock for the target speed and the wave speed.
  • the phase loop PLL generates a torque compensation angle
  • the torque compensation amplitude generating module 40 is configured to obtain a load torque reference value, and generate a torque compensation amplitude according to the load torque reference value
  • the feedforward torque compensation generating module 50 is configured to use the target speed
  • the torque compensation angle and the torque compensation amplitude generate a feedforward torque compensation value.
  • the torque compensation angle generating module 30 is configured to generate a mechanical angle according to the target speed, and generate a first reference value according to the mechanical angle and the feedback torque compensation angle. Generating a second reference value according to the first reference value, and generating a third reference value according to the fluctuation speed and the second reference value, and performing proportional integral PI processing on the third reference value to generate a torque compensation angle.
  • the torque compensation angle generation module 30 is further configured to filter the fluctuation speed and the second reference value at the same cutoff frequency before generating the third reference value.
  • the torque compensation angle generating module 30 is further configured to perform a cosine function calculation on the first reference value to generate a fourth reference value, generate a coefficient parameter B according to the wave speed, and generate a second reference value according to the fourth reference value and the coefficient parameter. .
  • the torque compensation angle generation module 30 calculates the third reference value according to the following formula:
  • the torque compensation angle generating module 30 is further used for the third before performing the third reference value processing.
  • the reference value is subjected to low pass filtering.
  • the torque compensation amplitude generating module 40 is further configured to generate a fifth reference value according to the load torque reference value and the torque compensation coefficient parameter, and generate a torque compensation amplitude according to the fifth reference value.
  • the torque compensation amplitude generating module uses the torque compensation limit value as the torque compensation amplitude; when the fifth reference value is less than or equal to the torque compensation limit value, the torque compensation amplitude The generation module uses the fifth reference value as the torque compensation amplitude.
  • the feedforward torque compensation generation module 50 performs a sinusoidal function calculation on the first reference value to generate a sixth reference value, and according to the sixth reference value and the torque compensation amplitude. The value generates a feedforward torque compensation value.
  • the feedforward torque compensation generation module 50 performs a sinusoidal function calculation on the first reference value to generate a sixth reference value, and according to the target speed and the electromechanical time constant. Generating a seventh reference value, generating an eighth reference value according to the sixth reference value and the seventh reference value, and generating a feedforward torque compensation value according to the eighth reference value and the torque compensation amplitude.
  • the torque compensation angle generation module generates a torque compensation angle by means of a phase locked loop PLL
  • the torque compensation amplitude generation module generates a torque compensation amplitude by using a load torque reference value output by the speed loop. value.
  • the embodiment of the present invention also proposes a compressor including the above-described compressor torque automatic compensating device.
  • the compressor of the embodiment of the invention can generate the feedforward torque compensation value by the above-mentioned compressor torque automatic compensating device, so that the load torque angle and the load torque amplitude can be tracked in real time, and the angle and amplitude real-time online adjustment can be realized greatly.
  • the debugging time of the torque compensation is reduced, and the optimal compensation effect is achieved in the whole working condition range, in particular, the vibration can be reduced at the low frequency operation to ensure stable operation.
  • An ordered sequence of executable instructions for implementing logical functions may be embodied in any computer readable medium for use in an instruction execution system, apparatus, or device (eg, a computer-based system, a system including a processor, or other A system that executes a system, device, or device to fetch instructions and execute instructions. Use, or use in conjunction with such instructions to execute a system, device, or device.
  • a "computer-readable medium" can be any apparatus that can contain, store, communicate, propagate, or transport the program for use by the instruction execution system, apparatus, or device, or in conjunction with the instruction execution system, apparatus, or device.
  • computer readable media include the following: electrical connections (electronic devices) having one or more wires, portable computer disk cartridges (magnetic devices), random access memory (RAM), Read-only memory (ROM), erasable and editable read-only memory (EPROM or flash memory), fiber optic devices, and portable compact disk read-only memory (CDROM).
  • the computer readable medium may even be a paper or other suitable medium on which the program can be printed, as it may be optically scanned, for example by paper or other medium, followed by editing, interpretation or, if appropriate, other suitable The method proceeds to obtain the program electronically and then store it in computer memory.
  • portions of the invention may be implemented in hardware, software, firmware or a combination thereof.
  • multiple steps or methods may be implemented in software or firmware stored in a memory and executed by a suitable instruction execution system.
  • a suitable instruction execution system For example, if implemented in hardware, as in another embodiment, it can be implemented with any one or combination of the following techniques well known in the art: having logic gates for implementing logic functions on data signals Discrete logic circuits, application specific integrated circuits with suitable combinational logic gates, programmable gate arrays (PGAs), field programmable gate arrays (FPGAs), etc.
  • each functional unit in each embodiment of the present invention may be integrated into one processing module, or each unit may exist physically separately, or two or more units may be integrated into one module.
  • the above integrated modules can be implemented in the form of hardware or in the form of software functional modules.
  • the integrated modules, if implemented in the form of software functional modules and sold or used as stand-alone products, may also be stored in a computer readable storage medium.
  • the above-mentioned storage medium may be a read only memory, a magnetic disk or an optical disk or the like.

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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Control Of Positive-Displacement Pumps (AREA)
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Abstract

一种压缩机力矩自动补偿方法，包括以下步骤：获取目标速度和反馈速度；根据目标速度和反馈速度生成波动速度；根据目标速度和波动速度利用锁相环的方式生成力矩补偿角度；获取负载力矩参考值，并根据负载力矩参考值生成力矩补偿幅值；根据目标速度、力矩补偿角度和力矩补偿幅值生成前馈力矩补偿值。该压缩机力矩自动补偿方法能够实时跟踪负载力矩角度和负载力矩幅值，大大降低了力矩补偿的调试时间，并且在压缩机全工况范围内实现最优补偿效果。以及一种压缩机的控制方法、一种压缩机力矩自动补偿装置和一种具有该装置的压缩机。

Description

压缩机力矩自动补偿方法、 装置和压缩机及其控制方法
技术领域
本发明涉及压縮机控制技术领域， 特别涉及一种压縮机力矩自动补偿方法、 一种 压縮机的控制方法以及一种压縮机力矩自动补偿装置和具有该装置的压縮机。 背景技术
近年来， 随着变频控制技术的快速发展和高效节能概念的推广， 变频空调得到迅 速的推广应用。 变频空调通过改变压縮机供电频率， 调节压縮机转速的快慢达到控制 室温的目的， 使得室温波动小、 电能消耗少， 大大提高了舒适度。
目前， 市面上高能效的变频空调均使用直流变频压縮机， 其内部以永磁同步电机 为动力核心。 永磁同步电动机具有体积小、 损耗低、 效率高等优点。 其中， 2HP 以下 的直流变频单缸压縮机是主流产品， 然而单缸压縮机具有不均匀负载的特点， 在空调 矢量控制系统中速度环带宽较低， 导致电磁转矩跟踪不上实际负载转矩， 所以在低频 时振动较大。 单缸压縮机在低频运行时需要加入力矩补偿才能稳定运行， 但是普通的 正弦力矩补偿需要实时在空调系统中根据振动寻找最佳角度值和最佳幅度值， 这需要 花费大量时间和精力去调试力矩补偿， 而且补偿效果一般。 在压縮机运行各个频率下 只有一个角度和在同一频率下只有一个幅值给定， 幅值和角度不能根据负载进行变化， 而在实际过程负载力矩基波角度和负载是实时变化的， 这就导致了力矩补偿会出现过 补偿或欠补偿状态或者补偿角度差异较大， 导致压縮机振动较大。
因此， 现有技术中对压縮机力矩进行补偿的技术需要进行改进。 发明内容
本发明的目的旨在至少解决上述的技术缺陷。
为此， 本发明的第一个目的在于提出一种压縮机力矩自动补偿方法， 能够实时跟 踪负载力矩角度和负载力矩幅值， 大大降低了力矩补偿的调试时间， 并且在压縮机全 工况范围内实现最优补偿效果。
本发明的第二目的在于提出了一种压縮机的控制方法。 本发明第三个目的在于提 出了一种压縮机力矩自动补偿装置。 本发明第四个目的在于提出了一种具有该装置的 压縮机。
为达到上述目的， 本发明第一方面实施例提出的一种压縮机力矩自动补偿方法， 包括以下步骤： 获取目标速度和反馈速度； 根据所述目标速度和反馈速度生成波动速 度； 根据所述目标速度和波动速度利用锁相环 PLL的方式生成力矩补偿角度； 获取负 载力矩参考值， 并根据所述负载力矩参考值生成力矩补偿幅值； 以及根据所述目标速 度、 所述力矩补偿角度和所述力矩补偿幅值生成前馈力矩补偿值。
根据本发明实施例的压縮机力矩自动补偿方法， 通过锁相环 PLL的方式生成力矩 补偿角度， 并通过速度环输出的负载力矩参考值生成力矩补偿幅值， 这样能够实时跟 踪负载力矩角度和负载力矩幅值， 实现角度和幅值实时在线调整， 大大降低了力矩补 偿的调试时间， 并且在压縮机全工况范围内实现最优补偿效果， 尤其能够减小压縮机 在低频运行时的振动， 保证压縮机稳定运行。
根据本发明的一个实施例， 根据所述目标速度和波动速度利用锁相环 PLL的方式 生成力矩补偿角度， 进一步包括： 根据所述目标速度生成机械角度； 根据所述机械角 度和反馈的力矩补偿角度生成第一参考值； 根据所述第一参考值生成第二参考值； 根 据所述波动速度和所述第二参考值生成第三参考值； 以及对所述第三参考值进行比例 积分 PI处理以生成所述力矩补偿角度。
并且， 在根据所述波动速度和所述第二参考值生成第三参考值之前， 还包括： 以 相同的截止频率对所述波动速度和所述第二参考值进行滤波。
其中， 根据所述第一参考值生成第二参考值具体包括： 对所述第一参考值进行余 弦函数计算以生成第四参考值； 根据所述波动速度生成系数参数； 以及根据所述第四 参考值和所述系数参数生成所述第二参考值。
根据本发明的一个实施例， 所述第三参考值根据以下公式计算得到：
C = (^ x BCos((^ + Q) 其中， C为所述第三参考值， ω为所述波动速度， ω 为所述目标速度， Β为所述 系数参数， ω 为所述机械角度， 9为所述反馈的力矩补偿角度。
根据本发明的一个实施例， 在对所述第三参考值进行 ΡΙ处理以生成所述力矩补偿 角度之前， 还包括： 对所述第三参考值进行低通滤波处理。
根据本发明的一个实施例， 根据所述负载力矩参考值生成力矩补偿幅值进一步包 括： 根据所述负载力矩参考值和力矩补偿系数参数生成第五参考值； 以及根据所述第 五参考值生成所述力矩补偿幅值。
其中， 根据所述第五参考值生成所述力矩补偿幅值进一步包括： 当所述第五参考 值大于力矩补偿限制值时， 则将所述力矩补偿限制值作为所述力矩补偿幅值； 以及当 所述第五参考值小于等于所述力矩补偿限制值时， 则将所述第五参考值作为所述力矩 补偿幅值。
根据本发明的一个实施例， 如果压縮机为稀土压縮机， 则根据所述目标速度、 所 述力矩补偿角度和所述力矩补偿幅值生成前馈力矩补偿值， 进一步包括： 对所述第一 参考值进行正弦函数计算以生成第六参考值； 以及根据所述第六参考值和所述力矩补 偿幅值生成所述前馈力矩补偿值。
根据本发明的另一个实施例， 如果压縮机为铁氧体压縮机， 则根据所述目标速度、 所述力矩补偿角度和所述力矩补偿幅值生成前馈力矩补偿值进一步包括： 对所述第一 参考值进行正弦函数计算以生成第六参考值； 根据所述目标速度和机电时间常数生成 第七参考值； 根据所述第六参考值和所述第七参考值生成第八参考值； 根据所述第八 参考值和所述力矩补偿幅值生成所述前馈力矩补偿值。
为达到上述目的， 本发明第二方面实施例提出的一种压縮机的控制方法， 包括以 下步骤： 获取目标速度和反馈速度， 并根据所述目标速度和反馈速度生成波动速度； 对所述波动速度进行速度环控制以生成负载力矩参考值； 根据上述的压縮机力矩自动 补偿方法生成所述前馈力矩补偿值； 根据所述负载力矩参考值和所述前馈力矩补偿值 对所述压縮机进行控制。
根据本发明实施例的压縮机的控制方法， 通过上述的压縮机力矩自动补偿方法生 成前馈力矩补偿值， 并根据负载力矩参考值和前馈力矩补偿值对压縮机进行控制， 这 样能够实时跟踪负载力矩角度和负载力矩幅值， 实现角度和幅值实时在线调整， 大大 降低了力矩补偿的调试时间， 并且在压縮机全工况范围内实现最优补偿效果， 尤其能 够减小压縮机在低频运行时的振动， 保证压縮机稳定运行。
为达到上述目的， 本发明第三方面实施例提出的一种压縮机力矩自动补偿装置， 包括： 速度获取模块， 用于获取目标速度和反馈速度； 速度生成模块， 用于根据所述 目标速度和反馈速度生成波动速度； 力矩补偿角度生成模块， 用于所述目标速度和波 动速度利用锁相环 PLL的方式生成力矩补偿角度； 力矩补偿幅值生成模块， 用于获取 负载力矩参考值， 并根据所述负载力矩参考值生成力矩补偿幅值； 以及前馈力矩补偿 生成模块， 用于根据所述目标速度、 所述力矩补偿角度和所述力矩补偿幅值生成前馈 力矩补偿值。
根据本发明实施例的压縮机力矩自动补偿装置， 力矩补偿角度生成模块通过锁相 环 PLL的方式生成力矩补偿角度， 力矩补偿幅值生成模块通过速度环输出的负载力矩 参考值生成力矩补偿幅值。 这样， 本发明实施例的压縮机力矩自动补偿装置能够实时 跟踪负载力矩角度和负载力矩幅值， 实现角度和幅值实时在线调整， 从而大大降低了 力矩补偿的调试时间， 并且在压縮机全工况范围内实现最优补偿效果， 尤其能够减小 压縮机在低频运行时的振动， 保证压縮机稳定运行。
根据本发明的一个实施例， 所述力矩补偿角度生成模块用于根据所述目标速度生 成机械角度， 并根据所述机械角度和反馈的力矩补偿角度生成第一参考值， 根据所述 第一参考值生成第二参考值， 以及根据所述波动速度和所述第二参考值生成第三参考 值， 并对所述第三参考值进行比例积分 PI处理以生成所述力矩补偿角度。
其中， 所述力矩补偿角度生成模块在生成所述第三参考值之前， 还用于以相同的 截止频率对所述波动速度和所述第二参考值进行滤波。
并且， 所述力矩补偿角度生成模块还用于对所述第一参考值进行余弦函数计算以 生成第四参考值， 并根据所述波动速度生成系数参数， 以及根据所述第四参考值和所 述系数参数生成所述第二参考值。
根据本发明的一个实施例， 所述力矩补偿角度生成模块根据以下公式计算所述第 三参考值：
C = (^ x BCos((^t + Q) 其中， C为所述第三参考值， ω为所述波动速度， ω 为所述目标速度， Β为所述 系数参数， ω 为所述机械角度， 9为所述反馈的力矩补偿角度。
根据本发明的一个实施例， 所述力矩补偿角度生成模块在对所述第三参考值进行 ΡΙ处理之前还用于对所述第三参考值进行低通滤波处理。
根据本发明的一个实施例， 所述力矩补偿幅值生成模块还用于根据所述负载力矩 参考值和力矩补偿系数参数生成第五参考值， 并根据所述第五参考值生成所述力矩补 偿幅值。
其中， 当所述第五参考值大于力矩补偿限制值时， 所述力矩补偿幅值生成模块将 所述力矩补偿限制值作为所述力矩补偿幅值； 以及当所述第五参考值小于等于所述力 矩补偿限制值时， 所述力矩补偿幅值生成模块将所述第五参考值作为所述力矩补偿幅 值。
根据本发明的一个实施例， 当压縮机为稀土压縮机时， 所述前馈力矩补偿生成模 块对所述第一参考值进行正弦函数计算以生成第六参考值， 并根据所述第六参考值和 所述力矩补偿幅值生成所述前馈力矩补偿值。
根据本发明的另一个实施例， 当压縮机为铁氧体压縮机时， 所述前馈力矩补偿生 成模块对所述第一参考值进行正弦函数计算以生成第六参考值， 并根据所述目标速度 和机电时间常数生成第七参考值， 根据所述第六参考值和所述第七参考值生成第八参 考值， 以及根据所述第八参考值和所述力矩补偿幅值生成所述前馈力矩补偿值。
本发明第四方面实施例提出了一种压縮机， 该压縮机包括上述的压縮机力矩自动 补偿装置。
本发明实施例的压縮机， 能够通过上述的压縮机力矩自动补偿装置生成前馈力矩 补偿值， 从而能够实时跟踪负载力矩角度和负载力矩幅值， 实现角度和幅值实时在线 调整， 大大降低了力矩补偿的调试时间， 并且在全工况范围内实现最优补偿效果， 尤 其能够在低频运行时减小振动， 保证运行稳定。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出， 部分将从下面的描述中变 得明显， 或通过本发明的实践了解到。 附图说明
本发明上述的和 /或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明 显和容易理解， 其中：
图 1为根据本发明实施例的压縮机力矩自动补偿方法的流程图；
图 2为根据本发明一个实施例的压縮机的控制原理框图；
图 3为根据本发明一个实施例的稀土压縮机的力矩自动补偿原理框图；
图 4为根据本发明另一个实施例的铁氧体压縮机的力矩自动补偿原理框图； 图 5为根据本发明一个实施例的 PLL角度观测器的原理框图；
图 6为根据本发明实施例的压縮机的控制方法的流程图； 以及
图 7为根据本发明实施例的压縮机力矩自动补偿装置的方框示意图。 具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例， 所述实施例的示例在附图中示出， 其中自始至终 相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。 下面通过参 考附图描述的实施例是示例性的， 仅用于解释本发明， 而不能解释为对本发明的限制。
下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。 为了简 化本发明的公开， 下文中对特定例子的部件和设置进行描述。 当然， 它们仅仅为示例， 并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和 /或字母。 这种重复是为了简化和清楚的目的， 其本身不指示所讨论各种实施例和 /或设置之间的 关系。 此外， 本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子， 但是本领域普通技术人 员可以意识到其他工艺的可应用于性和 /或其他材料的使用。 另外， 以下描述的第一特 征在第二特征之"上"的结构可以包括第一和第二特征形成为直接接触的实施例， 也可 以包括另外的特征形成在第一和第二特征之间的实施例， 这样第一和第二特征可能不 是直接接触。
在本发明的描述中， 需要说明的是， 除非另有规定和限定， 术语"安装"、 "相连"、 "连接 "应做广义理解， 例如， 可以是机械连接或电连接， 也可以是两个元件内部的连 通， 可以是直接相连， 也可以通过中间媒介间接相连， 对于本领域的普通技术人员而 言， 可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
下面参照附图来描述根据本发明实施例提出的压縮机力矩自动补偿方法、 压縮机 的控制方法以及压縮机力矩自动补偿装置和压縮机。
图 1为根据本发明实施例的压縮机力矩自动补偿方法的流程图。 如图 1所示， 该 压縮机力矩自动补偿方法包括以下步骤：
51 , 获取目标速度和反馈速度。
52, 根据目标速度和反馈速度生成波动速度。
其中，如图 2所示，反馈速度 w_fbk与目标速度 w_ref之间存在速度误差 Speederror 即波动速度 。
S3， 根据目标速度和波动速度利用 PLL ( Phase Locked Loop, 锁相环） 的方式生 成力矩补偿角度。
在本发明的实施例中， 针对压縮机负载导致波动速度较大， 通过 PLL方式对速度 波形相位进行跟踪， 需要控制力矩波形相位跟踪上速度相位即可。 并且， 力矩补偿使 用基波力矩补偿方式进行。 其中， 压縮机周期性负载的傅里叶展开级数如下：
Figure imgf000008_0001
公式 （1 ) 中， Τω为恒定压縮机负载力矩常量， TLn为各阶次压縮机负载力矩的分 量， 为力矩补偿角度。
将压縮机每个机械周期的速度分解为平均速度和波动速度， 即 ω = ω + ω ( 2) 其中， 为平均速度， 为波动速度。 除了速度环 PI环调节滞后外，波动速度本来就滞后于负载波动，其中 tan—1 (G) τ™)为 滞后的角度， 那么， 波动速度的公式为： ω = ~a" SHc t + - tan-1 (ω )) ( 3 )
小
τ - JR
其中， m ^^^为机电时间常数。 = ^， J为转动惯量， R为相电阻， ^ ^为
J 力矩系数， 为反电动势， 为极对数， 6>x为力矩补偿角度。 在本发明的实施例中， 平均速度 即为目标速度 w_ref， 波动速度 即为速度误 差 Speederror。
根据本发明的一个实施例， 如图 3所示， 步骤 S3进一步包括： 根据目标速度即平 均速度 ω生成机械角度 CO t； 根据机械角度 和反馈的力矩补偿角度 6>生成第一参考 值 + 6>；根据第一参考值 + Θ生成第二参考值 e cos(w + Θ)；根据波动速度 w 和第二参考值 fi cos(w + Θ)生成第三参考值 w fi cos(w + Θ) 以及对第三参考值 008(6^ + 6>)进行？1 (比例积分） 处理以生成力矩补偿角度 6>x。 其中， 在根据波动速度和第二参考值生成第三参考值之前， 还包括： 以相同的截 止频率对波动速度和第二参考值进行滤波。 并且， 根据第一参考值生成第二参考值具体包括： 对第一参考值 w + 进行余弦 函数计算以生成第四参考值 COS(W + 6>)； 根据波动速度即速度误差 Speederror 生成 系数参数 B ; 以及根据第四参考值 COS(W + 和系数参数 B 生成第二参考值
B co^{ t + Θ)。 从而， 在本发明的实施例中， 第三参考值 C根据以下公式计算得到：
Figure imgf000010_0001
其中， C为第三参考值， ω为波动速度， ω 为目标速度， Β为系数参数， 即 Β为 为对波动速度 "取绝对值后再低通滤波得到， ω 为机械角度， 9为反馈的力矩补偿角 度。 如图 3所示， 在本发明的实施例中， 在对第三参考值 we cos(w + 6>)进行 PI处 理以生成力矩补偿角度之前， 还包括： 对第三参考值进行低通滤波处理。
S4， 获取负载力矩参考值， 并根据负载力矩参考值生成力矩补偿幅值。
其中， 如图 2所示， 负载力矩参考值 Trqref通过对波动速度即速度误差 Speederror 进行 PI速度环处理而获得。
并且， 在步骤 S4中， 如图 3所示， 根据负载力矩参考值生成力矩补偿幅值进一步 包括： 根据负载力矩参考值 Trqref和力矩补偿系数参数 Trqcoefficient生成第五参考值
Trqref X Trqcoefficient; 以及根据第五参考值 Trqref X Trqcoefficient生成力矩补偿幅值
M。
具体而言， 在本发明的实施例中， 需要对第五参考值 Trqref X Trqcoefficient进行 力矩补偿限制处理即限幅处理， 则根据第五参考值生成力矩补偿幅值进一步包括： 当 第五参考值大于力矩补偿限制值时， 则将力矩补偿限制值作为力矩补偿幅值； 以及当 第五参考值小于等于力矩补偿限制值时， 则将第五参考值作为力矩补偿幅值。
S5， 根据目标速度、 力矩补偿角度和力矩补偿幅值生成前馈力矩补偿值。
根据本发明的一个实施例， 如图 3所示， 如果压縮机为稀土压縮机， 则步骤 S5进 一步包括： 对第一参考值 co t + 6>进行正弦函数计算以生成第六参考值 sin(w + Θ)； 以及根据第六参考值 sin(w + 6>)和力矩补偿幅值 M 生成前馈力矩补偿值 = M si + 。 根据本发明的另一个实施例， 如图 4所示， 如果压縮机为铁氧体压縮机， 则步骤 S5 进一步包括： 对第一参考值 W + 6>进行正弦函数计算以生成第六参考值 ήη(ωί + θ)； 根据目标速度 ω和机电时间常数 生成第七参考值； 根据第六参考值 和第七参考值生成第八参考值； 根据第八参考值和力矩补偿幅值生成前馈力矩补偿值 = + 。 也就是说， 以基波负载进行分析， 在稀土压縮机中， 由于转子积厚较低， 相应的 转动惯量 J很小， 导致 （机电时间常数） 很小， 并且力矩补偿都在低频下进行， 因 此一般可以在单缸稀土压縮机中忽视 tan— 1(ωΤ™)所带来的角度延迟，这样可以得出波动 速度 ω = Α¾ι(ωί + θχ)与压縮机基波力矩负载 rlSin( + ）含有相同的相位信息， 其 中， A= ~a" 。 而在铁氧体压縮机中， 由于转动惯量 J很大， 导致 机电时间常
+ω 2 数很大， 所造成的延迟不能忽略， 所以需要补偿 tan— 1(ωΤ™)角度。 在压縮机确定时 tan— 1(ωΤ™)只随转速变化而变化。
由于波动速度是可以观测的， 如图 5所示， 通过使用 PLL角度观测器根据 PLL方 式跟踪转速相位就可以求出速度相位 ， 这样也就求出了力矩补偿角度 。 其中，
C = ω X BCos( x) t + Q ) = Α¾ ω t + Qx) BCos{^ ί + θ ) (5) = 0.5Λβ(Λ«(2ω ί + θ +9J + Sin(Qx - θ)) 将 c通过一个低通滤波器进行低通滤波， 滤掉高频分量 5Α ¥2ω +θ +( ， 通过一个 PI环反馈回来即可求出补偿角度 9 = ， 即将 0作为 PI环的参考输入， 只有 当 θχ=θ时才能调节到参考量， 具体如图 5所示。 因此， 在本发明的实施例中， 如图 2所示， 矢量控制系统的速度环输出负载力矩 参考值 Trqref 时增加一个前馈正弦基波力矩补偿值 7；。 =Μύη{ωί + θχ), 其中 Μ 和 在前述可以计算出相应值， (即转子角度） 和 Trqref可以在矢量控制系统直接 提取使用， 不需要其他计算过程。 由于速度采样信号具有较多的高次谐波在里面， 因此需要将波动速度信号 ω进行 一阶低通滤波处理， 但是滤波会有一定的延迟存在， 为此将 ;进行同样延 迟的一阶低通滤波处理， 即两个一阶低通滤波器的截止频率相同。 即言， 以相同的截 止频率对波动速度和第二参考值进行滤波。
力矩补偿幅值在速度环输出 Trqref 后， 需要在 Trqref 上叠加正弦波幅值大小为 M=Trqref*Trqcofficiento为了防止补偿力矩过大导致系统不稳定或压縮机退磁，在力矩 补偿系数 Trqcofficient后面加入一个幅值限制。
由于不加力矩补偿和加入正确力矩补偿后速度信号变化明显， 如果 A与 B的差异 过大会导致 PLL失效， 因此需要 B=lowpass ( Ι ω Ι ) 进行取值， 其中滤波很深， 即将速 度误差信号幅值大小实时取正后低通滤波得到 Β。
综上所述， 本发明实施例的压縮机力矩自动补偿方法中 PLL力矩补偿为前馈控制 是基于正弦波基波补偿方式实现， 其中通过 PLL方式求出自动力矩补偿的角度值， 通 过所需速度环输出力矩参考值自动控制压縮机的正弦值幅值。 这样角度和幅值实时在 线调整， 大大降低了力矩补偿的调试时间， 并且在全工况范围内实现了最优补偿效果。
根据本发明实施例的压縮机力矩自动补偿方法， 通过锁相环 PLL的方式生成力矩 补偿角度， 并通过速度环输出的负载力矩参考值生成力矩补偿幅值， 这样能够实时跟 踪负载力矩角度和负载力矩幅值， 实现角度和幅值实时在线调整， 大大降低了力矩补 偿的调试时间， 并且在压縮机全工况范围内实现最优补偿效果， 尤其能够减小压縮机 在低频运行时的振动， 保证压縮机稳定运行。
图 6为根据本发明实施例的压縮机的控制方法的流程图。 如图 6所示， 该压縮机 的控制方法包括以下步骤：
5601 , 获取目标速度和反馈速度， 并根据目标速度和反馈速度生成波动速度。
5602, 对波动速度进行速度环控制以生成负载力矩参考值；
5603, 根据上述的压縮机力矩自动补偿方法生成前馈力矩补偿值。
5604, 根据负载力矩参考值和前馈力矩补偿值对压縮机进行控制。
具体地， 如图 2 所示， 对反馈速度 w_fbk 与目标速度 w_ref 之间的速度误差
Speederror即波动速度 进行 ΡΙ控制以获得负载力矩参考值 Trqref, 根据负载力矩参 考值 Trqref、 反馈速度 w_fbk、 目标速度 w_ref 以及机电时间常数 通过上述的压縮机 力矩自动补偿方法生成 Tcomp, 使 Tcomp与速度环输出的 Trqref前馈叠加， 参与到电 流环的输入过程中， 最终实现 SVPWM ( Space Vector Pulse Width Modulation, 空间矢 量脉宽调制） 的 VA、 VB、 VC三相压縮机电机电压输出， 实现对压縮机的控制。 根据本发明实施例的压縮机的控制方法， 通过上述的压縮机力矩自动补偿方法生 成前馈力矩补偿值， 并根据负载力矩参考值和前馈力矩补偿值对压縮机进行控制， 这 样能够实时跟踪负载力矩角度和负载力矩幅值， 实现角度和幅值实时在线调整， 大大 降低了力矩补偿的调试时间， 并且在压縮机全工况范围内实现最优补偿效果， 尤其能 够减小压縮机在低频运行时的振动， 保证压縮机稳定运行。
图 7为根据本发明实施例的压縮机力矩自动补偿装置的方框示意图。 如图 7所示， 该压縮机力矩自动补偿装置包括速度获取模块 10、 速度生成模块 20、 力矩补偿角度生 成模块 30、 力矩补偿幅值生成模块 40和前馈力矩补偿生成模块 50。
其中， 速度获取模块 10用于获取目标速度和反馈速度， 速度生成模块 20用于根 据所述目标速度和反馈速度生成波动速度， 力矩补偿角度生成模块 30用于所述目标速 度和波动速度利用锁相环 PLL 的方式生成力矩补偿角度， 力矩补偿幅值生成模块 40 用于获取负载力矩参考值， 并根据负载力矩参考值生成力矩补偿幅值， 前馈力矩补偿 生成模块 50用于根据目标速度、 力矩补偿角度和力矩补偿幅值生成前馈力矩补偿值。
其中， 根据本发明的一个实施例， 如图 3或图 4所示， 力矩补偿角度生成模块 30 用于根据目标速度生成机械角度， 并根据机械角度和反馈的力矩补偿角度生成第一参 考值， 根据第一参考值生成第二参考值， 以及根据波动速度和第二参考值生成第三参 考值， 并对第三参考值进行比例积分 PI处理以生成力矩补偿角度。
并且， 力矩补偿角度生成模块 30在生成所述第三参考值之前， 还用于以相同的截 止频率对波动速度和第二参考值进行滤波。
其中， 力矩补偿角度生成模块 30还用于对第一参考值进行余弦函数计算以生成第 四参考值， 并根据波动速度生成系数参数 B， 以及根据第四参考值和系数参数生成第 二参考值。
根据本发明的一个实施例， 力矩补偿角度生成模块 30根据以下公式计算所述第三 参考值：
C = c x BCos(c t + Q) 其中， C为第三参考值， ω为波动速度， ω 为目标速度， Β为系数参数且 B=lowpaSS
( Ι ω ΐ ) ， ω 为机械角度， 9为反馈的力矩补偿角度。
并且， 力矩补偿角度生成模块 30在对第三参考值进行 ΡΙ处理之前还用于对第三 参考值进行低通滤波处理。
如图 3或图 4所示， 力矩补偿幅值生成模块 40还用于根据负载力矩参考值和力矩 补偿系数参数生成第五参考值， 并根据第五参考值生成力矩补偿幅值。
其中， 当第五参考值大于力矩补偿限制值时， 力矩补偿幅值生成模块将力矩补偿 限制值作为所述力矩补偿幅值； 当第五参考值小于等于力矩补偿限制值时， 力矩补偿 幅值生成模块将第五参考值作为力矩补偿幅值。
如图 3所示， 当压縮机为稀土压縮机时， 前馈力矩补偿生成模块 50对第一参考值 进行正弦函数计算以生成第六参考值， 并根据第六参考值和力矩补偿幅值生成前馈力 矩补偿值。
如图 4所示， 当压縮机为铁氧体压縮机时， 前馈力矩补偿生成模块 50对第一参考 值进行正弦函数计算以生成第六参考值， 并根据目标速度和机电时间常数生成第七参 考值， 根据第六参考值和第七参考值生成第八参考值， 以及根据第八参考值和力矩补 偿幅值生成前馈力矩补偿值。
根据本发明实施例的压縮机力矩自动补偿装置， 力矩补偿角度生成模块通过锁相 环 PLL的方式生成力矩补偿角度， 力矩补偿幅值生成模块通过速度环输出的负载力矩 参考值生成力矩补偿幅值。 这样， 本发明实施例的压縮机力矩自动补偿装置能够实时 跟踪负载力矩角度和负载力矩幅值， 实现角度和幅值实时在线调整， 从而大大降低了 力矩补偿的调试时间， 并且在压縮机全工况范围内实现最优补偿效果， 尤其能够减小 压縮机在低频运行时的振动， 保证压縮机稳定运行。
此外， 本发明实施例还提出了一种压縮机， 该压縮机包括上述的压縮机力矩自动 补偿装置。
本发明实施例的压縮机， 能够通过上述的压縮机力矩自动补偿装置生成前馈力矩 补偿值， 从而能够实时跟踪负载力矩角度和负载力矩幅值， 实现角度和幅值实时在线 调整， 大大降低了力矩补偿的调试时间， 并且在全工况范围内实现最优补偿效果， 尤 其能够在低频运行时减小振动， 保证运行稳定。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为， 表示包括 一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、 片段 或部分， 并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现， 其中可以不按所示出或 讨论的顺序， 包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序， 来执行功能， 这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和 /或步骤， 例如， 可以被认为是用 于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表， 可以具体实现在任何计算机可读介质中， 以供指令执行系统、 装置或设备 （如基于计算机的系统、 包括处理器的系统或其他可 以从指令执行系统、 装置或设备取指令并执行指令的系统） 使用， 或结合这些指令执 行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言， "计算机可读介质"可以是任何可以包含、 存储、 通信、 传播或传输程序以供指令执行系统、 装置或设备或结合这些指令执行系 统、 装置或设备而使用的装置。 计算机可读介质的更具体的示例 （非穷尽性列表） 包 括以下： 具有一个或多个布线的电连接部（电子装置）， 便携式计算机盘盒（磁装置）， 随机存取存储器 （RAM) ， 只读存储器 （ROM) ， 可擦除可编辑只读存储器 （EPROM 或闪速存储器） ， 光纤装置， 以及便携式光盘只读存储器 （CDROM) 。 另外， 计算机 可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质， 因为可以例如通 过对纸或其他介质进行光学扫描， 接着进行编辑、 解译或必要时以其他合适方式进行 处理来以电子方式获得所述程序， 然后将其存储在计算机存储器中。
应当理解， 本发明的各部分可以用硬件、 软件、 固件或它们的组合来实现。 在上 述实施方式中， 多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行 的软件或固件来实现。 例如， 如果用硬件来实现， 和在另一实施方式中一样， 可用本 领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现： 具有用于对数据信号实现逻辑 功能的逻辑门电路的离散逻辑电路， 具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路， 可 编程门阵列 （PGA) ， 现场可编程门阵列 （FPGA) 等。
本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤 是可以通过程序来指令相关的硬件完成， 所述的程序可以存储于一种计算机可读存储 介质中， 该程序在执行时， 包括方法实施例的步骤之一或其组合。
此外， 在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中， 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模块中。 上述集成 的模块既可以采用硬件的形式实现， 也可以采用软件功能模块的形式实现。 所述集成 的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时， 也可以存储 在一个计算机可读取存储介质中。
上述提到的存储介质可以是只读存储器， 磁盘或光盘等。
在本说明书的描述中， 参考术语"一个实施例"、 "一些实施例"、 "示例"、 "具体示 例"、 或"一些示例"等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、 结构、 材料或 者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。 在本说明书中， 对上述术语的示意 性表述不一定指的是相同的实施例或示例。 而且， 描述的具体特征、 结构、 材料或者 特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例， 对于本领域的普通技术人员而言， 可以 理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、 修改、 替换和变型， 本发明的范围由所附权利要求及其等同限定。

Claims

权利要求书
1、 一种压縮机力矩自动补偿方法， 其特征在于， 包括以下步骤：
获取目标速度和反馈速度；
根据所述目标速度和反馈速度生成波动速度；
根据所述目标速度和波动速度利用锁相环 PLL的方式生成力矩补偿角度； 获取负载力矩参考值， 并根据所述负载力矩参考值生成力矩补偿幅值； 以及 根据所述目标速度、所述力矩补偿角度和所述力矩补偿幅值生成前馈力矩补偿值。
2、 如权利要求 1所述的压縮机力矩自动补偿方法， 其特征在于， 根据所述目标速 度和波动速度利用锁相环 PLL的方式生成力矩补偿角度， 进一步包括：
根据所述目标速度生成机械角度；
根据所述机械角度和反馈的力矩补偿角度生成第一参考值；
根据所述第一参考值生成第二参考值；
根据所述波动速度和所述第二参考值生成第三参考值； 以及
对所述第三参考值进行比例积分 PI处理以生成所述力矩补偿角度。
3、 如权利要求 2所述的压縮机力矩自动补偿方法， 其特征在于， 在根据所述波动 速度和所述第二参考值生成第三参考值之前， 还包括：
以相同的截止频率对所述波动速度和所述第二参考值进行滤波。
4、 如权利要求 2所述的压縮机力矩自动补偿方法， 其特征在于， 根据所述第一参 考值生成第二参考值具体包括：
对所述第一参考值进行余弦函数计算以生成第四参考值；
根据所述波动速度生成系数参数； 以及
根据所述第四参考值和所述系数参数生成所述第二参考值。
5、 如权利要求 4所述的压縮机力矩自动补偿方法， 其特征在于， 所述第三参考值 根据以下公式计算得到：
C = c x BCos(c t + Q) 其中， C为所述第三参考值， ω为所述波动速度， ω 为所述目标速度， Β为所述 系数参数， ω 为所述机械角度， 9为所述反馈的力矩补偿角度。
6、 如权利要求 2所述的压縮机力矩自动补偿方法， 其特征在于， 在对所述第三参 考值进行 PI处理以生成所述力矩补偿角度之前， 还包括：
对所述第三参考值进行低通滤波处理。
7、 如权利要求 1所述的压縮机力矩自动补偿方法， 其特征在于， 根据所述负载力 矩参考值生成力矩补偿幅值进一步包括：
根据所述负载力矩参考值和力矩补偿系数参数生成第五参考值； 以及
根据所述第五参考值生成所述力矩补偿幅值。
8、 如权利要求 7所述的压縮机力矩自动补偿方法， 其特征在于， 根据所述第五参 考值生成所述力矩补偿幅值进一步包括：
当所述第五参考值大于力矩补偿限制值时， 则将所述力矩补偿限制值作为所述力 矩补偿幅值； 以及
当所述第五参考值小于等于所述力矩补偿限制值时， 则将所述第五参考值作为所 述力矩补偿幅值。
9、 如权利要求 2所述的压縮机力矩自动补偿方法， 其特征在于， 如果压縮机为稀 土压縮机， 则根据所述目标速度、 所述力矩补偿角度和所述力矩补偿幅值生成前馈力 矩补偿值， 进一步包括：
对所述第一参考值进行正弦函数计算以生成第六参考值； 以及
根据所述第六参考值和所述力矩补偿幅值生成所述前馈力矩补偿值。
10、 如权利要求 2所述的压縮机力矩自动补偿方法， 其特征在于， 如果压縮机为 铁氧体压縮机， 则根据所述目标速度、 所述力矩补偿角度和所述力矩补偿幅值生成前 馈力矩补偿值进一步包括：
对所述第一参考值进行正弦函数计算以生成第六参考值；
根据所述目标速度和机电时间常数生成第七参考值；
根据所述第六参考值和所述第七参考值生成第八参考值；
根据所述第八参考值和所述力矩补偿幅值生成所述前馈力矩补偿值。
11、 一种压縮机的控制方法， 其特征在于， 包括以下步骤：
获取目标速度和反馈速度， 并根据所述目标速度和反馈速度生成波动速度； 对所述波动速度进行速度环控制以生成负载力矩参考值；
根据如权利要求 1-10中任一项所述的压縮机力矩自动补偿方法生成所述前馈力矩 补偿值；
根据所述负载力矩参考值和所述前馈力矩补偿值对所述压縮机进行控制。
12、 一种压縮机力矩自动补偿装置， 其特征在于， 包括： 速度获取模块， 用于获取目标速度和反馈速度；
速度生成模块， 用于根据所述目标速度和反馈速度生成波动速度；
力矩补偿角度生成模块， 用于所述目标速度和波动速度利用锁相环 PLL的方式生 成力矩补偿角度；
力矩补偿幅值生成模块， 用于获取负载力矩参考值， 并根据所述负载力矩参考值 生成力矩补偿幅值； 以及
前馈力矩补偿生成模块， 用于根据所述目标速度、 所述力矩补偿角度和所述力矩 补偿幅值生成前馈力矩补偿值。
13、 如权利要求 12所述的压縮机力矩自动补偿装置， 其特征在于， 所述力矩补偿 角度生成模块用于根据所述目标速度生成机械角度， 并根据所述机械角度和反馈的力 矩补偿角度生成第一参考值， 根据所述第一参考值生成第二参考值， 以及根据所述波 动速度和所述第二参考值生成第三参考值， 并对所述第三参考值进行比例积分 PI处理 以生成所述力矩补偿角度。
14、 如权利要求 13所述的压縮机力矩自动补偿装置， 其特征在于， 所述力矩补偿 角度生成模块在生成所述第三参考值之前， 还用于以相同的截止频率对所述波动速度 和所述第二参考值进行滤波。
15、 如权利要求 13所述的压縮机力矩自动补偿装置， 其特征在于， 所述力矩补偿 角度生成模块还用于对所述第一参考值进行余弦函数计算以生成第四参考值， 并根据 所述波动速度生成系数参数， 以及根据所述第四参考值和所述系数参数生成所述第二 参考值。
16、 如权利要求 15所述的压縮机力矩自动补偿装置， 其特征在于， 所述力矩补偿 角度生成模块根据以下公式计算所述第三参考值：
其中， C为所述第三参考值， ω为所述波动速度， ω 为所述目标速度， Β为所述 系数参数， ω 为所述机械角度， 9为所述反馈的力矩补偿角度。
17、 如权利要求 13所述的压縮机力矩自动补偿装置， 其特征在于， 所述力矩补偿 角度生成模块在对所述第三参考值进行 ΡΙ处理之前还用于对所述第三参考值进行低通 滤波处理。
18、 如权利要求 12所述的压縮机力矩自动补偿装置， 其特征在于， 所述力矩补偿 幅值生成模块还用于根据所述负载力矩参考值和力矩补偿系数参数生成第五参考值， 并根据所述第五参考值生成所述力矩补偿幅值。
19、 如权利要求 18所述的压縮机力矩自动补偿装置， 其特征在于，
当所述第五参考值大于力矩补偿限制值时， 所述力矩补偿幅值生成模块将所述力 矩补偿限制值作为所述力矩补偿幅值； 以及
当所述第五参考值小于等于所述力矩补偿限制值时， 所述力矩补偿幅值生成模块 将所述第五参考值作为所述力矩补偿幅值。
20、 如权利要求 13所述的压縮机力矩自动补偿装置， 其特征在于， 当压縮机为稀 土压縮机时， 所述前馈力矩补偿生成模块对所述第一参考值进行正弦函数计算以生成 第六参考值， 并根据所述第六参考值和所述力矩补偿幅值生成所述前馈力矩补偿值。
21、 如权利要求 13所述的压縮机力矩自动补偿装置， 其特征在于， 当压縮机为铁 氧体压縮机时， 所述前馈力矩补偿生成模块对所述第一参考值进行正弦函数计算以生 成第六参考值， 并根据所述目标速度和机电时间常数生成第七参考值， 根据所述第六 参考值和所述第七参考值生成第八参考值， 以及根据所述第八参考值和所述力矩补偿 幅值生成所述前馈力矩补偿值。
22、一种压縮机， 其特征在于， 包括如权利要求 12-21中任一项所述的压縮机力矩 自动补偿装置。
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