《一種直流變頻空調壓縮機的啟動控制方法及系統》是美的集團武漢製冷設備有限公司，廣東美的製冷設備有限公司，美的集團股份有限公司於2012年12月10日申請的發明專利，該專利的公布號為：CN103867424A，專利公布日：2014年06月18日，該專利申請號為2012105299839，發明人是朱良紅，梁國強，曾祥兵，陳建昌，付新，羅宇華。
《一種直流變頻空調壓縮機的啟動控制方法及系統》適用於製冷設備控制領域，提供了一種直流變頻空調壓縮機的啟動控制方法及系統。在《一種直流變頻空調壓縮機的啟動控制方法及系統》中，通過在直流變頻空調上電後，在預設啟動時間內向空調壓縮機的電機輸出相應的工作電流以使空調壓縮機的電機快速啟動工作，如果在預設啟動時間到來時，空調壓縮機的電機轉速小於目標平衡轉速，則根據預設電流頻率增量值調整工作電流以使空調壓縮機的電機的轉速達到目標平衡轉速，進而實現在短時間內將空調壓縮機的電機轉速提升至目標平衡轉速以完成空調壓縮機的快速啟動，達到提升開機製冷/制熱速度的目的。
2020年7月，《一種直流變頻空調壓縮機的啟動控制方法及系統》獲得第二十一屆中國專利優秀獎。
（概述圖為《一種直流變頻空調壓縮機的啟動控制方法及系統》摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：一種直流變頻空調壓縮機的啟動控制方法及系統
- 專利類型：發明專利
- 發明人：朱良紅，梁國強，曾祥兵，陳建昌，付新，羅宇華
- 申請號：CN201210529983.9
- 地址：廣東省佛山市順德區北滘鎮美的大道6號美的總部大樓B區26-28樓
- 申請日：2012年12月10日
- 公布號：CN103867424A
- 公布日：2014年06月18日
- Int. Cl.：F04B49/06(2006.01)I
- 申請人：美的集團股份有限公司
- 專利代理機構：深圳中一專利商標事務所
- 代理人：張全文
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,改善效果,附圖說明,技術領域,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
在空調製冷設備中，直流變頻空調因其具備能耗低和溫度控制性能強的優點而受到廣大消費者的認可和採用。而在炎熱的夏天或寒冷的冬天，空調上電開機後實現室內溫度下降或上升的速度快慢會直接影響製冷或制熱舒適度，所以開機製冷/制熱的速度是衡量空調產品溫度控制性能的重要指標之一。
在2012年的直流變頻空調中，普遍採用一種直流變頻空調壓縮機的啟動控制方法，其在上電啟動後，先在一特定時間內對壓縮機的電機轉子進行定位，定位完成後便開始以恆定轉速或從速度為零開始拖動電機轉子，但電機轉子在拖肯酷套動過程中的轉速保持在300轉/分鐘以下，速度閉環控制以後，逐步增大電機工作電流使電機轉子的轉速以1赫茲/秒或更小的加速度上升至3000轉/分鐘以上；前述的轉速的單位為轉/分鐘，1赫茲等於60轉/分鐘，赫茲/秒為電機轉子的旋轉加速度或減速度單位。雖然2012年技術能夠實現對壓縮機的啟動控制並使壓縮機達到預設的轉速，使開機製冷/制熱速度得到一定的提升，但電機轉子以1赫茲/秒的加速度從60轉/分鐘上升至3000轉/分鐘以上的時間需要50秒左右，所耗費的時間較長，從而使空調開機製冷/制熱的速度慢。
發明內容
專利目的
《一種直流變頻空調壓縮機的啟動控制方法及系統》的目的在於提供一種直流變頻空調壓縮機的啟動控制方法，旨在解決2012年的直流變頻空調所存在的開機製冷/制熱的速度慢的問題。
技術方案
《一種直流變頻空調壓縮機的啟動控制方法及系統》是這樣實現的，一種直流變頻空調壓縮機的啟動控制方法，所述啟動控制方法包括以下步驟：在預設啟動時間內向空調壓縮機輸出工作電流，並當所述空調壓縮機的電機轉速小於目標平衡轉速時，根據所述空調壓縮機的電機轉速與所述目標平衡轉速的差值獲取電流頻率增量值以持續調整所述工作電流使空調壓縮機的電機轉速達到所述目標平衡轉速；所述預設啟動時間的取值範圍為[1秒，15秒]，所述目標平衡轉速的取值範圍為[2400轉/分，6000轉/分]
《一種直流變頻空調壓縮機的啟動控制方法及系統》的另一目的還在於提供一種直流變頻空調壓縮機的啟動控制系統，所述啟動控制系統包括：電流供給模組與調整模組，用於在預設啟動時間內向空調壓縮機輸出工作電流，並當所述空調壓縮機汽永的電機轉速小於目標平衡轉速時，根據所述空調壓縮機的電機轉速與所述目標平衡轉速的差值獲取電流頻率增量鑽煮嬸連值以持續調整所述工作電流使空調壓縮機的電機轉速達到所述目標平衡轉速。在《企禁舟一種直流變頻空調壓縮機的啟動控制方法及系統》中，通過在直流變頻空調上電後，想套試在預設啟動時間內向空調壓縮機的電機輸出相應的工作電流以使空調壓縮機的電機快速啟動工作，如果在所述預設啟動時間到來時，所述空調壓縮機的電機轉速小於目標平衡轉速，則根據預設電流頻率增量值調整所述工作電流以使空調壓縮機的電機的轉速達到目標平衡轉速，進而實現在短時間內將空調壓縮機的電機轉速提升至目標平衡轉速以完成空調壓縮機的快速啟動，達到提升開機製冷/制熱速度的目的，從而解決了現有的直流變頻空調所存在的開機製冷/制熱的速度慢的問題。
改善效果
通過《一種槓霉碑直流變頻空調壓縮機的啟動控制方法及系統》所提供的技術方案，直流變頻空調壓縮機的轉速在啟動時可在5秒至15秒，甚至更短的時間內達到3000轉/分鐘，而2012年技術需要50秒至60秒的時間才能使壓縮機的電機轉速達到3000轉/分鐘，相比之下，《一種直流變頻空調壓縮機的啟動控制方法及系統》中直流變頻空調壓縮機在啟動階段可節約30秒至50秒的時間，從而實現快速的開機製冷/制熱，提高用戶的舒適性。
附圖說明
圖1是《一種直流變頻空調壓縮機的啟動控制方法及系統》實施例所提供的直流變頻空調壓縮機的啟動控制方法的實現流程圖；
圖2是《一種直流變頻空調壓縮機的啟動控制方法及系統》實施例所涉及的永磁同步電機的電流控制環路與速度控制環路的示意圖；
圖3是2012年技術的空調啟動控制方法所涉及的空調壓縮機啟動過程與工作電流波形示意圖；
圖4是《一種直流變頻空調壓縮機的啟動控制方法及系統》實施例所提供的啟動控制方法所涉及的空調壓縮機啟動過己晚歸朽程與工作電流波形示意圖；
圖5是與圖3和圖4對應的空調壓縮機的電機轉速的變化曲線圖。
圖6是《一種直流變頻空調壓縮機的啟動控制方法及系統》實施例所提供的直流變頻空調的啟動控制系統的結構圖。
技術領域
《一種直流變頻空調壓縮機的啟動控制方法及系統》屬於製冷設備控制領域，尤其涉及一種直流變頻空調壓縮機的啟動控制方法及系統。
權利要求
1.一種直流變頻空調壓縮機的啟動控制方法，其特徵在於，所述啟動控制方法包括以下步驟： 在預設啟動時間內向空調壓縮機輸出工作電流，並當所述空調壓縮機的電機轉速小於目標平衡轉速時，根據所述空調壓縮機的電機轉速與所述目標平衡轉速的差值獲取平衡電流頻率增量值以持續調整所述工作電流使空調壓縮機的電機轉速達到所述目標平衡轉速； 所述預設啟動時間的取值範圍為[1秒，15秒]，所述目標平衡轉速的取值範圍為[2400轉/分，6000轉/分]。
2.如權利要求1所述的啟動控制方法，其特徵在於，所述在預設啟動時間內向空調壓縮機輸出工作電流，並當所述空調壓縮機的電機轉速小於目標平衡轉速時，根據平衡電流頻率增量值調整所述工作電流的步驟具體包括以下步驟： 根據預設電流頻率值和預設電流幅值在預設啟動時間內向空調壓縮機的電機持續輸出相應的工作電流； 當所述空調壓縮機的電機轉速小於目標平衡轉速時，根據所述空調壓縮機的電機轉速與所述目標平衡轉速的差值獲取平衡電流頻率增量值以持續調整所述工作電流使空調壓縮機的電機轉速達到所述目標平衡轉速。
3.如權利要求1或2所述的啟動控制方法，其特徵在於，所述啟動控制方法還包括以下步驟： 當所述空調壓縮機的電機轉速大於或等於所述目標平衡轉速時，計時並在到達預設平衡運轉時間時將所述電機轉速與目標轉速進行比較； 當所述電機轉速小於所述目標轉速時，根據用戶的溫度設定以對應的電流頻率增量值調整所述工作電流使空調壓縮機的電機轉速達到所述目標轉速。
4.如權利要求2所述的啟動控制方法，其特徵在於，所述預設電流頻率值的取值範圍為[1赫茲，25赫茲]； 所述預設啟動時間的取值範圍為[1秒，8秒]；
所述預設電流幅值的取值範圍為I1為空調壓縮機的電機的額定工作電流值，I2為空調壓縮機的電機的最小退磁電流； 所述目標平衡轉速的取值範圍為[3000轉/分，4200轉/分]。
5.如權利要求3所述的啟動控制方法，其特徵在於，所述預設平衡運轉時間的取值範圍為[30秒，50秒]。
6.如權利要求4所述的啟動控制方法，其特徵在於，所述預設電流頻率值的取值範圍為[10赫茲，20赫茲]； 所述預設啟動時間的取值範圍為[2秒，3秒]。
7.如權利要求2所述的啟動控制方法，其特徵在於，所述根據預設電流頻率增量值調整所述工作電流的步驟具體為： 根據所述空調壓縮機的電機轉速與所述目標平衡轉速的差值獲取平衡電流頻率增量值，按照所述平衡電流頻率增量值增大當前輸出至空調壓縮機的電機的工作電流，並將增大後的工作電流輸出至空調壓縮機的電機使空調壓縮機的電機轉速達到所述目標平衡轉速。
8.如權利要求3所述的啟動控制方法，其特徵在於，所述根據用戶的溫度設定以對應的電流頻率增量值調整所述工作電流的步驟具體包括以下步驟： 根據用戶的溫度設定計算相應的電流頻率增量值； 按照所述電流頻率增量值增大當前輸出至空調壓縮機的電機的工作電流，並輸出增大後的工作電流至空調壓縮機的電機。
9.一種直流變頻空調壓縮機的啟動控制系統，其特徵在於，所述啟動控制系統包括： 電流供給模組與調整模組，用於在預設啟動時間內向空調壓縮機輸出工作電流，並當所述空調壓縮機的電機轉速小於目標平衡轉速時，根據所述空調壓縮機的電機轉速與所述目標平衡轉速的差值獲取平衡電流頻率增量值以持續調整所述工作電流使空調壓縮機的電機轉速達到所述目標平衡轉速。
10.如權利要求9所述的啟動控制系統，其特徵在於，所述電流供給與調整模組具體包括： 電流供給單元，用於根據預設電流頻率值和預設電流幅值在預設啟動時間內向空調壓縮機的電機持續輸出相應的工作電流； 工作電流調整單元，用於當空調壓縮機的電機轉速小於目標平衡轉速時，根據所述空調壓縮機的電機轉速與所述目標平衡轉速的差值獲取平衡電流頻率增量值以持續調整所述工作電流使空調壓縮機的電機轉速達到所述目標平衡轉速。
11.如權利要求9所述的啟動控制系統，其特徵在於，所述啟動控制系統還包括：計時與轉速比較模組，用於當空調壓縮機的電機轉速大於或等於目標平衡轉速時，計時並在到達預設平衡運轉時間時將所述電機轉速與目標轉速進行比較； 電流調整模組，用於當空調壓縮機的電機轉速小於目標轉速時，根據用戶的溫度設定以對應的電流頻率增量值調整所述工作電流使空調壓縮機的電機轉速達到所述目標轉速。
12.如權利要求10所述的啟動控制系統，其特徵在於，所述工作電流調整單元具體為： 根據所述空調壓縮機的電機轉速與所述目標平衡轉速的差值獲取平衡電流頻率增量值，按照所述平衡電流頻率增量值增大當前輸出至空調壓縮機的電機的工作電流，並將增大後的工作電流輸出至空調壓縮機的電機使空調壓縮機的電機轉速達到所述目標平衡轉速。
13.如權利要求11所述的啟動控制系統，其特徵在於，所述電流調整模組具體包括： 增量值計算單元，用於根據用戶的溫度設定計算相應的電流頻率增量值； 工作電流調節單元，用於按照所述電流頻率增量值增大當前輸出至空調壓縮機的電機的工作電流，並輸出增大後的工作電流至空調壓縮機的電機。
實施方式
為了使《一種直流變頻空調壓縮機的啟動控制方法及系統》的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對《一種直流變頻空調壓縮機的啟動控制方法及系統》進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋《一種直流變頻空調壓縮機的啟動控制方法及系統》，並不用於限定《一種直流變頻空調壓縮機的啟動控制方法及系統》。
在《一種直流變頻空調壓縮機的啟動控制方法及系統》實施例中，通過在直流變頻空調上電後，在預設啟動時間內向空調壓縮機的電機輸出相應的工作電流以使空調壓縮機的電機快速啟動工作，如果在預設啟動時間到來時，空調壓縮機的電機轉速小於目標平衡轉速，則根據預設電流頻率增量值調整工作電流以使空調壓縮機的電機的轉速達到目標平衡轉速，進而實現在短時間內將空調壓縮機的電機轉速提升至目標平衡轉速以完成空調壓縮機的快速啟動，達到提升開機製冷/制熱速度的目的。
圖1示出了《一種直流變頻空調壓縮機的啟動控制方法及系統》實施例所提供的直流變頻空調壓縮機的啟動控制方法的實現流程，為了便於說明，僅示出了與《一種直流變頻空調壓縮機的啟動控制方法及系統》相關的部分，詳述如下：在步驟S1中，在預設啟動時間內向空調壓縮機輸出工作電流，並當空調壓縮機的電機轉速小於目標平衡轉速時，根據空調壓縮機的電機轉速與目標平衡轉速的差值獲取平衡電流頻率增量值以持續調整所述工作電流使空調壓縮機的電機轉速達到目標平衡轉速。
其中，預設啟動時間的取值範圍為[1秒，15秒]，s為時間單位“秒”；目標平衡轉速是空調壓縮機快速啟動過程中從速度開環拖動切換到速度閉環時的目標轉速，同時也是空調壓縮機啟動後，系統平衡所需的電機轉速，其取值範圍為[2400轉/分，6000轉/分]；當空調壓縮機的電機的轉速達到該目標平衡轉速時，則表明空調壓縮機已經正常啟動並進入常規工作狀態。
在《一種直流變頻空調壓縮機的啟動控制方法及系統》實施例中，步驟S1具體包括以下步驟：
根據預設電流頻率值和預設電流幅值在預設啟動時間內向空調壓縮機的電機持續輸出相應的工作電流；
當空調壓縮機的電機轉速小於目標平衡轉速時，根據空調壓縮機的電機轉速與目標平衡轉速的差值獲取平衡電流頻率增量值以持續調整所述工作電流使空調壓縮機的電機轉速達到目標平衡轉速。對於上述根據預設電流頻率增量值調整所述工作電流的步驟，其還可具體為：根據空調壓縮機的電機轉速與目標平衡轉速的差值獲取平衡電流頻率增量值，按照該平衡電流頻率增量值增大當前輸出至空調壓縮機的電機的工作電流，並將增大後的工作電流輸出至空調壓縮機的電機使空調壓縮機的電機轉速達到所述目標平衡轉速。
其中，預設電流頻率值和預設電流幅值用於對空調壓縮機的電機在空調啟動初始時刻的工作電流進行限定，確定工作電流的目的就是使空調壓縮機的電機按照恆定轉速轉動。在《一種直流變頻空調壓縮機的啟動控制方法及系統》實施例中，預設電流頻率值的取值範圍為[1赫茲，25赫茲]；預設啟動時間的取值範圍為[1秒，8秒]，預設電流幅值的取值範圍為
，I1為空調壓縮機的電機的額定工作電流值，I2為空調壓縮機的電機的最小退磁電流，I1和I2在空調壓縮機出廠時就已確定，所以兩者均為定值，對電流幅值進行限定主要是為了確保空調壓縮機的電機轉子在啟動工作時能夠被電機定子的電流同步拖動，並保證電機轉子不因電機定子流過大電流而退磁。
在《一種直流變頻空調壓縮機的啟動控制方法及系統》其他實施例中，為了使空調壓縮機的電機在快速啟動階段能夠達到一個良好的平衡轉速，以保證電機不因轉速過快而損壞，目標平衡轉速的取值範圍優選為[3000轉/分，4200轉/分]。此外，預設電流頻率值的取值範圍可優選為[10赫茲，20赫茲]，且預設啟動時間的取值範圍也可相應地優選為[2秒，3秒]，這樣可以使空調壓縮機在2秒-3秒的時間內快速啟動並達到上述的目標平衡轉速，從而進一步地提升開機製冷/制熱速度。
在實際套用過程中，上述步驟S1中“當空調壓縮機的電機轉速小於目標平衡轉速時，根據空調壓縮機的電機轉速與目標平衡轉速的差值獲取平衡電流頻率增量值以持續調整所述工作電流使空調壓縮機的電機轉速達到目標平衡轉速”的實現可以通過PI調節方法（即比例和積分調節方法）進行，其通過比例調節方法獲得目標平衡轉速與轉速差值的比例，並根據該比例得到相應的平衡電流頻率增量值調整空調壓縮機的工作電流，由於比例調節過程中會出現穩態誤差，所以此時需要通過積分調節方法消除該穩態誤差以提高平衡電流頻率增量值的精度，從而對空調壓縮機的電機轉速實現動態調節，當電機轉速與目標平衡轉速之間的差值較大時，平衡電流頻率增量值會加大，反之，則平衡電流頻率增量值會減小。
在步驟S2中，當空調壓縮機的電機轉速大於或等於目標平衡轉速時，計時並在到達預設平衡運轉時間時將電機轉速與目標轉速進行比較。其中，預設平衡運轉時間是指空調壓縮機的電機正常啟動的初始時刻到可進入下一轉速調節進程的時間間隔，且預設平衡運轉時間的取值範圍為[30秒，50秒]。在《一種直流變頻空調壓縮機的啟動控制方法及系統》實施例中，上述的平衡電流頻率增量值是指在當前的空調壓縮機的電機轉速未達到目標平衡轉速時，對空調壓縮機的電機的旋轉加速度對應的電機工作電流進行動態調整所需要的電流頻率調整值，以2對極的永磁同步電機為例，其工作電流頻率等於電機轉子運轉頻率的2倍。如旋轉加速度為1赫茲/秒，對應的平衡電流頻率增量值為2赫茲/秒。例如，目標平衡轉速為3000轉/分，與該目標平衡轉速對應的空調壓縮機的電機的工作電流的頻率值為100赫茲，而當前的空調壓縮機的電機轉速為1200轉/分，當前空調壓縮機的電機的工作電流的頻率值為40赫茲，則系統可以設定平衡電流頻率增量值為30赫茲/秒（相應的空調壓縮機的電機的旋轉加速度為15赫茲/秒），則需要通過2秒便能達到使工作電流的頻率值達到100赫茲，空調壓縮機的電機轉速達到3000轉/分。
在步驟S3中，當電機轉速小於目標轉速時，根據用戶的溫度設定以對應的電流頻率增量值調整所述工作電流使空調壓縮機的電機轉速達到目標轉速。對於上述根據用戶的溫度設定以對應的電流頻率增量值調整所述工作電流的步驟，其具體包括以下步驟：
根據用戶的溫度設定計算相應的電流頻率增量值；按照電流頻率增量值增大當前輸出至空調壓縮機的電機的工作電流，並輸出增大後的工作電流至空調壓縮機的電機。
在《一種直流變頻空調壓縮機的啟動控制方法及系統》實施例中，上述的電流頻率增量值是指空調壓縮機的電機轉速在達到目標平衡轉速，但還未達到目標轉速時，對空調壓縮機的電機的旋轉加速度對應的電機工作電流進行動態調整所需要的電流頻率調整值，如每秒增大2赫茲。由於在《一種直流變頻空調壓縮機的啟動控制方法及系統》實施例中，空調壓縮機的電機的旋轉加速度的取值範圍為[0.5赫茲/秒，2赫茲/秒]，所以電流頻率增量值也應與該旋轉加速度相對應，則該電流頻率增量值的取值範圍應由與目標轉速對應的空調壓縮機的電機工作電流和空調壓縮機的電機轉速從目標平衡轉速達到目標轉速的時間確定。
在步驟S4中，當電機轉速大於或等於目標轉速時，結束啟動控制進程。以下結合具體實例對上述直流變頻空調壓縮機的啟動控制方法作進一步說明：假設空調壓縮機中的電機為永磁同步電機，由於永磁同步電機在三相靜止坐標繫上的數學模型是一個多變數、非線性且強耦合的複雜系統，在對處於該坐標系下的變數求解難度較大，所以需要通過矢量變換控制技術實現從靜止坐標繫到旋轉坐標系的變換，便能對電機的定子電流中的勵磁分量和轉矩分量實現解耦，從而使永磁同步電機能如直流電機那樣分別磁通量和轉矩進行獨立控制。其中，靜止坐標係為互成直角的α-β坐標系，旋轉坐標係為互成直角的d-q坐標系。
如圖2所示，永磁同步電機的工作原理主要包括電流控制環路10和速度控制環路20，兩者均是基於上述的矢量變換控制技術的。由於永磁同步電機中的轉子內嵌有永磁體，在磁場的作用下，電機轉子會跟隨電機定子線圈所產生的旋轉磁場轉動，在理想情況下，即電機轉子的負荷足夠小時，電機轉子的轉動會一直與電極定子線圈所產生的旋轉磁場同步；但在實際情況下，電機轉子卻總是滯後於電機定子線圈所產生的旋轉磁場，於是電機轉子的負荷越大，滯後也會越嚴重，為了能夠在電機負荷從小到大的過程中維持電機轉子的轉動與電極定子線圈所產生的旋轉磁場同步，可以通過採用上述電流控制環路10閉環工作和速度控制環路20開環工作來實現電機啟動初期對電機轉子的有效拖動。
當電流控制環路10閉環工作且速度控制環路20開環工作時，則空調壓縮機中的電機工作於《一種直流變頻空調壓縮機的啟動控制方法及系統》實施例所述的步驟S1所包括的根據預設電流頻率值和預設電流幅值在預設啟動時間內向空調壓縮機的電機持續輸出相應的工作電流的步驟中，即電機以具備預設電流頻率值和預設電流幅值的工作電流啟動。
當電流控制環路10和速度控制環路20均閉環工作時，則空調壓縮機中的電機工作於《一種直流變頻空調壓縮機的啟動控制方法及系統》實施例所述的步驟S1所包含的根據平衡電流頻率增量值調整輸出至空調壓縮機的電機的工作電流的步驟。
在電機已達到目標平衡轉速後，電流控制環路10和速度控制環路20繼續保持閉環工作，此時電機開始工作於《一種直流變頻空調壓縮機的啟動控制方法及系統》實施例所述的步驟S2和步驟S3，即電機在達到目標平衡轉速時，開始計時並在到達平衡運轉時間時將電機轉速與目標轉速進行比較，且當電機轉速小於目標轉速時，根據用戶的溫度設定以對應的電流頻率增量值調整輸出至空調壓縮機的電機的工作電流，從而使電機轉速達到目標轉速。
在上述的電流控制環路10和速度控制環路20中，三相靜止坐標系中的三相電流iu、iv、iw變換為二相靜止坐標系中的二相電流iα和iβ是通過Clarke變換方法實現的；二相靜止坐標系中的二相電壓Vα和Vβ變換為三相靜止坐標系中的三相電壓Vu、Vv、Vw是通過Clarke逆變換方法實現的；二相靜止坐標系中的二相電流iα和iβ變換為二相旋轉坐標系中的二相電流id和iq是通過Park變換方法實現的；二相旋轉坐標系中的二相電壓Vd和Vq變換為二相靜止坐標系中的二相電流Vα和Vβ是由通過Park變換方法實現的。
圖3和圖4分別是現有技術所提供的空調啟動控制方法和《一種直流變頻空調壓縮機的啟動控制方法及系統》實施例提供的啟動控制方法的空調壓縮機啟動過程與工作電流波形示意圖。
圖3的第一階段T1是空調壓縮機啟動初始時刻的轉子定位過程，耗時約2秒；第二階段T2是電流控制環路10閉環工作且速度控制環路20開環工作的過程，此過程是空調壓縮機的電機持續拖動3秒至5秒，使電機轉速提升至[10赫茲，20赫茲]的範圍內（此處1赫茲=60轉/分）；第三階段T3是電流控制環路10和速度控制環路20均閉環工作1秒至2秒的時間，電機轉速維持不變；第四階段T4是電流控制環路10和速度控制環路20繼續保持閉環工作，根據用戶的溫度設定以對應的電流頻率增量值調整輸出至空調壓縮機的電機的工作電流，從而使電機轉速達到目標轉速。由於在第三階段T3中，電機轉速維持不變，則電機在第四階段T4需要經歷達到目標平衡轉速和目標轉速兩個過程，耗時會大大增加。
圖4的第一階段T1是空調壓縮機啟動初始時刻的轉子定位過程，耗時約1秒至2秒；第二階段T2是電流控制環路10閉環工作且速度控制環路20開環工作的過程，此過程是空調壓縮機的電機持續拖動1秒至2秒，從而使電機轉速提升至[10赫茲,20赫茲]的範圍內（此處1赫茲=60轉/分）；第三階段T3是電流控制環路10和速度控制環路20均閉環工作1秒至2秒的時間，電機轉速在此時間內提升至57赫茲（此處1赫茲=60轉/分）；第四階段T4是電流控制環路10和速度控制環路20繼續保持閉環工作，根據用戶的溫度設定以對應的電流頻率增量值調整輸出至空調壓縮機的電機的工作電流，從而使電機轉速達到目標轉速。由於在第三階段T3中的1秒至2秒的時間內使電機轉速提升至57赫茲（即3420轉/分，屬於前述的目標平衡轉速的取值範圍），大大縮短了空調壓縮機的啟動時間，所以相比圖3的現有技術所採用的啟動控制方法更加快速高效。
圖5示出了圖3與圖4的啟動進程中空調壓縮機的電機轉速的變化曲線圖，曲線L1對應圖3所提及的啟動控制方法中電機的轉速變化，曲線L2對應圖4所提及的啟動控制方法中電機的轉速變化。
對於曲線L1，0-TB1（2秒時刻）的時間段是上述的第一階段T1；TB1-TB2（即2秒至3秒）的時間段是上述的第二階段T2，電機在TB2時刻的轉速FB1提升至[10赫茲，20赫茲]的範圍內；TB2-TB3（8秒的時間間隔）是上述的第三階段T3，電機轉速在此階段中維持在FB1不變；TB3-TB4（37秒的時間間隔）是上述的第四階段T4，電機轉速提升至目標平衡轉速FB2。
對於曲線L2，0-TA1（1秒時刻）的時間段是上述的第一階段T1；TA1-TA2（即2秒至3秒）的時間段是上述的第二階段T2，電機在TA2時刻的轉速FA1提升至[10赫茲，20赫茲]的範圍內；TA2-TA3（2秒至3秒的時間間隔）是上述的第三階段T3，電機轉速提升至目標平衡轉速FA2（即57赫茲）；而在曲線L1的第四階段T4的時間內，曲線L2所對應的電機轉速一直維持目標平衡轉速FA2，因此，曲線L2所對應的啟動控制方法相對於曲線L1的啟動控制方法大大縮短了啟動時間。
該領域普通技術人員可以理解實現上述實施例方法中的全部或部分步驟是可以通過程式以指令相關的硬體來完成，所述的程式可以存儲於一計算機可讀取存儲介質中，所述的存儲介質，如ROM/RAM、磁碟、光碟等。
圖6示出了《一種直流變頻空調壓縮機的啟動控制方法及系統》實施例所提供的直流變頻空調的啟動控制系統的結構，為了便於說明，僅示出了與《一種直流變頻空調壓縮機的啟動控制方法及系統》相關的部分，詳述如下：
直流變頻空調壓縮機的啟動控制系統包括：
電流供給與調整模組100，用於在預設啟動時間內向空調壓縮機輸出工作電流，並當空調壓縮機的電機轉速小於目標平衡轉速時，根據空調壓縮機的電機轉速與目標平衡轉速的差值獲取平衡電流頻率增量值以持續調整所述工作電流使空調壓縮機的電機轉速達到目標平衡轉速。
進一步地，電流供給與調整模組100具體包括：
電流供給單元101，用於根據預設電流頻率值和預設電流幅值在預設啟動時間內向空調壓縮機的電機持續輸出相應的工作電流；
工作電流調整單元102，用於當空調壓縮機的電機轉速小於目標平衡轉速時，根據空調壓縮機的電機轉速與目標平衡轉速的差值獲取平衡電流頻率增量值以持續調整所述工作電流使空調壓縮機的電機轉速達到目標平衡轉速。
在實際套用過程中，工作電流調整單元102可相當於PI調節器，其通過比例調節進程獲得目標平衡轉速與轉速差值的比例，並根據該比例得到相應的平衡電流頻率增量值調整空調壓縮機的工作電流，由於比例調節進程中會出現穩態誤差，所以此時需要通過積分調節進程消除該穩態誤差以提高平衡電流頻率增量值的精度，從而對空調壓縮機的電機轉速實現動態調節，當電機轉速與目標平衡轉速之間的差值較大時，平衡電流頻率增量值會加大，反之，則平衡電流頻率增量值會減小。進一步地，啟動控制系統還包括：
計時與轉速比較模組200，用於當空調壓縮機的電機轉速大於或等於目標平衡轉速時，計時並在到達預設平衡運轉時間時將空調壓縮機的電機轉速與目標轉速進行比較；電流調整模組300，用於當空調壓縮機的電機轉速小於目標轉速時，根據用戶的溫度設定以對應的電流頻率增量值調整所述工作電流使空調壓縮機的電機轉速達到所述目標轉速。進一步地，啟動控制系統還包括：進程結束控制模組400，用於當電機轉速大於或等於目標轉速時，結束啟動控制進程。更進一步地，工作電流調整單元102具體為：根據空調壓縮機的電機轉速與目標平衡轉速的差值獲取平衡電流頻率增量值，按照該平衡電流頻率增量值增大當前輸出至空調壓縮機的電機的工作電流，並將增大後的工作電流輸出至空調壓縮機的電機使空調壓縮機的電機轉速達到所述目標平衡轉速。更進一步地，電流調整模組300具體包括：增量值計算單元301，用於根據用戶的溫度設定計算相應的電流頻率增量值；工作電流調節單元302，用於按照所述電流頻率增量值增大當前輸出至空調壓縮機的電機的工作電流，並輸出增大後的工作電流至空調壓縮機的電機。
在實際套用中，上述的電流供給與調整模組100、計時與轉速比較單元200、電流調整模組300及進程結束控制模組400可集成於一控制器或控制晶片中。在《一種直流變頻空調壓縮機的啟動控制方法及系統》實施例中，通過在直流變頻空調上電後，在預設啟動時間內向空調壓縮機的電機輸出相應的工作電流以使空調壓縮機的電機快速啟動工作，如果在預設啟動時間到來時，空調壓縮機的電機轉速小於目標平衡轉速，則根據預設電流頻率增量值調整工作電流以使空調壓縮機的電機的轉速達到目標平衡轉速，進而實現在短時間內將空調壓縮機的電機轉速提升至目標平衡轉速以完成空調壓縮機的快速啟動，達到提升開機製冷/制熱速度的目的，從而解決了現有的直流變頻空調所存在的開機製冷/制熱的速度慢的問題。以上所述僅為《一種直流變頻空調壓縮機的啟動控制方法及系統》的較佳實施例而已，並不用以限制《一種直流變頻空調壓縮機的啟動控制方法及系統》，凡在《一種直流變頻空調壓縮機的啟動控制方法及系統》的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在《一種直流變頻空調壓縮機的啟動控制方法及系統》的保護範圍之內。
榮譽表彰
2020年7月14日，《一種直流變頻空調壓縮機的啟動控制方法及系統》獲得第二十一屆中國專利優秀獎。
《一種直流變頻空調壓縮機的啟動控制方法及系統》的另一目的還在於提供一種直流變頻空調壓縮機的啟動控制系統，所述啟動控制系統包括：電流供給模組與調整模組，用於在預設啟動時間內向空調壓縮機輸出工作電流，並當所述空調壓縮機的電機轉速小於目標平衡轉速時，根據所述空調壓縮機的電機轉速與所述目標平衡轉速的差值獲取電流頻率增量值以持續調整所述工作電流使空調壓縮機的電機轉速達到所述目標平衡轉速。在《一種直流變頻空調壓縮機的啟動控制方法及系統》中，通過在直流變頻空調上電後，在預設啟動時間內向空調壓縮機的電機輸出相應的工作電流以使空調壓縮機的電機快速啟動工作，如果在所述預設啟動時間到來時，所述空調壓縮機的電機轉速小於目標平衡轉速，則根據預設電流頻率增量值調整所述工作電流以使空調壓縮機的電機的轉速達到目標平衡轉速，進而實現在短時間內將空調壓縮機的電機轉速提升至目標平衡轉速以完成空調壓縮機的快速啟動，達到提升開機製冷/制熱速度的目的，從而解決了現有的直流變頻空調所存在的開機製冷/制熱的速度慢的問題。
改善效果
通過《一種直流變頻空調壓縮機的啟動控制方法及系統》所提供的技術方案，直流變頻空調壓縮機的轉速在啟動時可在5秒至15秒，甚至更短的時間內達到3000轉/分鐘，而2012年技術需要50秒至60秒的時間才能使壓縮機的電機轉速達到3000轉/分鐘，相比之下，《一種直流變頻空調壓縮機的啟動控制方法及系統》中直流變頻空調壓縮機在啟動階段可節約30秒至50秒的時間，從而實現快速的開機製冷/制熱，提高用戶的舒適性。
附圖說明
圖1是《一種直流變頻空調壓縮機的啟動控制方法及系統》實施例所提供的直流變頻空調壓縮機的啟動控制方法的實現流程圖；
圖2是《一種直流變頻空調壓縮機的啟動控制方法及系統》實施例所涉及的永磁同步電機的電流控制環路與速度控制環路的示意圖；
圖3是2012年技術的空調啟動控制方法所涉及的空調壓縮機啟動過程與工作電流波形示意圖；
圖4是《一種直流變頻空調壓縮機的啟動控制方法及系統》實施例所提供的啟動控制方法所涉及的空調壓縮機啟動過程與工作電流波形示意圖；
圖5是與圖3和圖4對應的空調壓縮機的電機轉速的變化曲線圖。
圖6是《一種直流變頻空調壓縮機的啟動控制方法及系統》實施例所提供的直流變頻空調的啟動控制系統的結構圖。
技術領域
《一種直流變頻空調壓縮機的啟動控制方法及系統》屬於製冷設備控制領域，尤其涉及一種直流變頻空調壓縮機的啟動控制方法及系統。
權利要求
1.一種直流變頻空調壓縮機的啟動控制方法，其特徵在於，所述啟動控制方法包括以下步驟： 在預設啟動時間內向空調壓縮機輸出工作電流，並當所述空調壓縮機的電機轉速小於目標平衡轉速時，根據所述空調壓縮機的電機轉速與所述目標平衡轉速的差值獲取平衡電流頻率增量值以持續調整所述工作電流使空調壓縮機的電機轉速達到所述目標平衡轉速； 所述預設啟動時間的取值範圍為[1秒，15秒]，所述目標平衡轉速的取值範圍為[2400轉/分，6000轉/分]。
2.如權利要求1所述的啟動控制方法，其特徵在於，所述在預設啟動時間內向空調壓縮機輸出工作電流，並當所述空調壓縮機的電機轉速小於目標平衡轉速時，根據平衡電流頻率增量值調整所述工作電流的步驟具體包括以下步驟： 根據預設電流頻率值和預設電流幅值在預設啟動時間內向空調壓縮機的電機持續輸出相應的工作電流； 當所述空調壓縮機的電機轉速小於目標平衡轉速時，根據所述空調壓縮機的電機轉速與所述目標平衡轉速的差值獲取平衡電流頻率增量值以持續調整所述工作電流使空調壓縮機的電機轉速達到所述目標平衡轉速。
3.如權利要求1或2所述的啟動控制方法，其特徵在於，所述啟動控制方法還包括以下步驟： 當所述空調壓縮機的電機轉速大於或等於所述目標平衡轉速時，計時並在到達預設平衡運轉時間時將所述電機轉速與目標轉速進行比較； 當所述電機轉速小於所述目標轉速時，根據用戶的溫度設定以對應的電流頻率增量值調整所述工作電流使空調壓縮機的電機轉速達到所述目標轉速。
4.如權利要求2所述的啟動控制方法，其特徵在於，所述預設電流頻率值的取值範圍為[1赫茲，25赫茲]； 所述預設啟動時間的取值範圍為[1秒，8秒]；
所述預設電流幅值的取值範圍為I1為空調壓縮機的電機的額定工作電流值，I2為空調壓縮機的電機的最小退磁電流； 所述目標平衡轉速的取值範圍為[3000轉/分，4200轉/分]。
5.如權利要求3所述的啟動控制方法，其特徵在於，所述預設平衡運轉時間的取值範圍為[30秒，50秒]。
6.如權利要求4所述的啟動控制方法，其特徵在於，所述預設電流頻率值的取值範圍為[10赫茲，20赫茲]； 所述預設啟動時間的取值範圍為[2秒，3秒]。
7.如權利要求2所述的啟動控制方法，其特徵在於，所述根據預設電流頻率增量值調整所述工作電流的步驟具體為： 根據所述空調壓縮機的電機轉速與所述目標平衡轉速的差值獲取平衡電流頻率增量值，按照所述平衡電流頻率增量值增大當前輸出至空調壓縮機的電機的工作電流，並將增大後的工作電流輸出至空調壓縮機的電機使空調壓縮機的電機轉速達到所述目標平衡轉速。
8.如權利要求3所述的啟動控制方法，其特徵在於，所述根據用戶的溫度設定以對應的電流頻率增量值調整所述工作電流的步驟具體包括以下步驟： 根據用戶的溫度設定計算相應的電流頻率增量值； 按照所述電流頻率增量值增大當前輸出至空調壓縮機的電機的工作電流，並輸出增大後的工作電流至空調壓縮機的電機。
9.一種直流變頻空調壓縮機的啟動控制系統，其特徵在於，所述啟動控制系統包括： 電流供給模組與調整模組，用於在預設啟動時間內向空調壓縮機輸出工作電流，並當所述空調壓縮機的電機轉速小於目標平衡轉速時，根據所述空調壓縮機的電機轉速與所述目標平衡轉速的差值獲取平衡電流頻率增量值以持續調整所述工作電流使空調壓縮機的電機轉速達到所述目標平衡轉速。
10.如權利要求9所述的啟動控制系統，其特徵在於，所述電流供給與調整模組具體包括： 電流供給單元，用於根據預設電流頻率值和預設電流幅值在預設啟動時間內向空調壓縮機的電機持續輸出相應的工作電流； 工作電流調整單元，用於當空調壓縮機的電機轉速小於目標平衡轉速時，根據所述空調壓縮機的電機轉速與所述目標平衡轉速的差值獲取平衡電流頻率增量值以持續調整所述工作電流使空調壓縮機的電機轉速達到所述目標平衡轉速。
11.如權利要求9所述的啟動控制系統，其特徵在於，所述啟動控制系統還包括：計時與轉速比較模組，用於當空調壓縮機的電機轉速大於或等於目標平衡轉速時，計時並在到達預設平衡運轉時間時將所述電機轉速與目標轉速進行比較； 電流調整模組，用於當空調壓縮機的電機轉速小於目標轉速時，根據用戶的溫度設定以對應的電流頻率增量值調整所述工作電流使空調壓縮機的電機轉速達到所述目標轉速。
12.如權利要求10所述的啟動控制系統，其特徵在於，所述工作電流調整單元具體為： 根據所述空調壓縮機的電機轉速與所述目標平衡轉速的差值獲取平衡電流頻率增量值，按照所述平衡電流頻率增量值增大當前輸出至空調壓縮機的電機的工作電流，並將增大後的工作電流輸出至空調壓縮機的電機使空調壓縮機的電機轉速達到所述目標平衡轉速。
13.如權利要求11所述的啟動控制系統，其特徵在於，所述電流調整模組具體包括： 增量值計算單元，用於根據用戶的溫度設定計算相應的電流頻率增量值； 工作電流調節單元，用於按照所述電流頻率增量值增大當前輸出至空調壓縮機的電機的工作電流，並輸出增大後的工作電流至空調壓縮機的電機。
實施方式
為了使《一種直流變頻空調壓縮機的啟動控制方法及系統》的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對《一種直流變頻空調壓縮機的啟動控制方法及系統》進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋《一種直流變頻空調壓縮機的啟動控制方法及系統》，並不用於限定《一種直流變頻空調壓縮機的啟動控制方法及系統》。
在《一種直流變頻空調壓縮機的啟動控制方法及系統》實施例中，通過在直流變頻空調上電後，在預設啟動時間內向空調壓縮機的電機輸出相應的工作電流以使空調壓縮機的電機快速啟動工作，如果在預設啟動時間到來時，空調壓縮機的電機轉速小於目標平衡轉速，則根據預設電流頻率增量值調整工作電流以使空調壓縮機的電機的轉速達到目標平衡轉速，進而實現在短時間內將空調壓縮機的電機轉速提升至目標平衡轉速以完成空調壓縮機的快速啟動，達到提升開機製冷/制熱速度的目的。
圖1示出了《一種直流變頻空調壓縮機的啟動控制方法及系統》實施例所提供的直流變頻空調壓縮機的啟動控制方法的實現流程，為了便於說明，僅示出了與《一種直流變頻空調壓縮機的啟動控制方法及系統》相關的部分，詳述如下：在步驟S1中，在預設啟動時間內向空調壓縮機輸出工作電流，並當空調壓縮機的電機轉速小於目標平衡轉速時，根據空調壓縮機的電機轉速與目標平衡轉速的差值獲取平衡電流頻率增量值以持續調整所述工作電流使空調壓縮機的電機轉速達到目標平衡轉速。
其中，預設啟動時間的取值範圍為[1秒，15秒]，s為時間單位“秒”；目標平衡轉速是空調壓縮機快速啟動過程中從速度開環拖動切換到速度閉環時的目標轉速，同時也是空調壓縮機啟動後，系統平衡所需的電機轉速，其取值範圍為[2400轉/分，6000轉/分]；當空調壓縮機的電機的轉速達到該目標平衡轉速時，則表明空調壓縮機已經正常啟動並進入常規工作狀態。
在《一種直流變頻空調壓縮機的啟動控制方法及系統》實施例中，步驟S1具體包括以下步驟：
根據預設電流頻率值和預設電流幅值在預設啟動時間內向空調壓縮機的電機持續輸出相應的工作電流；
當空調壓縮機的電機轉速小於目標平衡轉速時，根據空調壓縮機的電機轉速與目標平衡轉速的差值獲取平衡電流頻率增量值以持續調整所述工作電流使空調壓縮機的電機轉速達到目標平衡轉速。對於上述根據預設電流頻率增量值調整所述工作電流的步驟，其還可具體為：根據空調壓縮機的電機轉速與目標平衡轉速的差值獲取平衡電流頻率增量值，按照該平衡電流頻率增量值增大當前輸出至空調壓縮機的電機的工作電流，並將增大後的工作電流輸出至空調壓縮機的電機使空調壓縮機的電機轉速達到所述目標平衡轉速。
其中，預設電流頻率值和預設電流幅值用於對空調壓縮機的電機在空調啟動初始時刻的工作電流進行限定，確定工作電流的目的就是使空調壓縮機的電機按照恆定轉速轉動。在《一種直流變頻空調壓縮機的啟動控制方法及系統》實施例中，預設電流頻率值的取值範圍為[1赫茲，25赫茲]；預設啟動時間的取值範圍為[1秒，8秒]，預設電流幅值的取值範圍為
，I1為空調壓縮機的電機的額定工作電流值，I2為空調壓縮機的電機的最小退磁電流，I1和I2在空調壓縮機出廠時就已確定，所以兩者均為定值，對電流幅值進行限定主要是為了確保空調壓縮機的電機轉子在啟動工作時能夠被電機定子的電流同步拖動，並保證電機轉子不因電機定子流過大電流而退磁。
在《一種直流變頻空調壓縮機的啟動控制方法及系統》其他實施例中，為了使空調壓縮機的電機在快速啟動階段能夠達到一個良好的平衡轉速，以保證電機不因轉速過快而損壞，目標平衡轉速的取值範圍優選為[3000轉/分，4200轉/分]。此外，預設電流頻率值的取值範圍可優選為[10赫茲，20赫茲]，且預設啟動時間的取值範圍也可相應地優選為[2秒，3秒]，這樣可以使空調壓縮機在2秒-3秒的時間內快速啟動並達到上述的目標平衡轉速，從而進一步地提升開機製冷/制熱速度。
在實際套用過程中，上述步驟S1中“當空調壓縮機的電機轉速小於目標平衡轉速時，根據空調壓縮機的電機轉速與目標平衡轉速的差值獲取平衡電流頻率增量值以持續調整所述工作電流使空調壓縮機的電機轉速達到目標平衡轉速”的實現可以通過PI調節方法（即比例和積分調節方法）進行，其通過比例調節方法獲得目標平衡轉速與轉速差值的比例，並根據該比例得到相應的平衡電流頻率增量值調整空調壓縮機的工作電流，由於比例調節過程中會出現穩態誤差，所以此時需要通過積分調節方法消除該穩態誤差以提高平衡電流頻率增量值的精度，從而對空調壓縮機的電機轉速實現動態調節，當電機轉速與目標平衡轉速之間的差值較大時，平衡電流頻率增量值會加大，反之，則平衡電流頻率增量值會減小。
在步驟S2中，當空調壓縮機的電機轉速大於或等於目標平衡轉速時，計時並在到達預設平衡運轉時間時將電機轉速與目標轉速進行比較。其中，預設平衡運轉時間是指空調壓縮機的電機正常啟動的初始時刻到可進入下一轉速調節進程的時間間隔，且預設平衡運轉時間的取值範圍為[30秒，50秒]。在《一種直流變頻空調壓縮機的啟動控制方法及系統》實施例中，上述的平衡電流頻率增量值是指在當前的空調壓縮機的電機轉速未達到目標平衡轉速時，對空調壓縮機的電機的旋轉加速度對應的電機工作電流進行動態調整所需要的電流頻率調整值，以2對極的永磁同步電機為例，其工作電流頻率等於電機轉子運轉頻率的2倍。如旋轉加速度為1赫茲/秒，對應的平衡電流頻率增量值為2赫茲/秒。例如，目標平衡轉速為3000轉/分，與該目標平衡轉速對應的空調壓縮機的電機的工作電流的頻率值為100赫茲，而當前的空調壓縮機的電機轉速為1200轉/分，當前空調壓縮機的電機的工作電流的頻率值為40赫茲，則系統可以設定平衡電流頻率增量值為30赫茲/秒（相應的空調壓縮機的電機的旋轉加速度為15赫茲/秒），則需要通過2秒便能達到使工作電流的頻率值達到100赫茲，空調壓縮機的電機轉速達到3000轉/分。
在步驟S3中，當電機轉速小於目標轉速時，根據用戶的溫度設定以對應的電流頻率增量值調整所述工作電流使空調壓縮機的電機轉速達到目標轉速。對於上述根據用戶的溫度設定以對應的電流頻率增量值調整所述工作電流的步驟，其具體包括以下步驟：
根據用戶的溫度設定計算相應的電流頻率增量值；按照電流頻率增量值增大當前輸出至空調壓縮機的電機的工作電流，並輸出增大後的工作電流至空調壓縮機的電機。
在《一種直流變頻空調壓縮機的啟動控制方法及系統》實施例中，上述的電流頻率增量值是指空調壓縮機的電機轉速在達到目標平衡轉速，但還未達到目標轉速時，對空調壓縮機的電機的旋轉加速度對應的電機工作電流進行動態調整所需要的電流頻率調整值，如每秒增大2赫茲。由於在《一種直流變頻空調壓縮機的啟動控制方法及系統》實施例中，空調壓縮機的電機的旋轉加速度的取值範圍為[0.5赫茲/秒，2赫茲/秒]，所以電流頻率增量值也應與該旋轉加速度相對應，則該電流頻率增量值的取值範圍應由與目標轉速對應的空調壓縮機的電機工作電流和空調壓縮機的電機轉速從目標平衡轉速達到目標轉速的時間確定。
在步驟S4中，當電機轉速大於或等於目標轉速時，結束啟動控制進程。以下結合具體實例對上述直流變頻空調壓縮機的啟動控制方法作進一步說明：假設空調壓縮機中的電機為永磁同步電機，由於永磁同步電機在三相靜止坐標繫上的數學模型是一個多變數、非線性且強耦合的複雜系統，在對處於該坐標系下的變數求解難度較大，所以需要通過矢量變換控制技術實現從靜止坐標繫到旋轉坐標系的變換，便能對電機的定子電流中的勵磁分量和轉矩分量實現解耦，從而使永磁同步電機能如直流電機那樣分別磁通量和轉矩進行獨立控制。其中，靜止坐標係為互成直角的α-β坐標系，旋轉坐標係為互成直角的d-q坐標系。
如圖2所示，永磁同步電機的工作原理主要包括電流控制環路10和速度控制環路20，兩者均是基於上述的矢量變換控制技術的。由於永磁同步電機中的轉子內嵌有永磁體，在磁場的作用下，電機轉子會跟隨電機定子線圈所產生的旋轉磁場轉動，在理想情況下，即電機轉子的負荷足夠小時，電機轉子的轉動會一直與電極定子線圈所產生的旋轉磁場同步；但在實際情況下，電機轉子卻總是滯後於電機定子線圈所產生的旋轉磁場，於是電機轉子的負荷越大，滯後也會越嚴重，為了能夠在電機負荷從小到大的過程中維持電機轉子的轉動與電極定子線圈所產生的旋轉磁場同步，可以通過採用上述電流控制環路10閉環工作和速度控制環路20開環工作來實現電機啟動初期對電機轉子的有效拖動。
當電流控制環路10閉環工作且速度控制環路20開環工作時，則空調壓縮機中的電機工作於《一種直流變頻空調壓縮機的啟動控制方法及系統》實施例所述的步驟S1所包括的根據預設電流頻率值和預設電流幅值在預設啟動時間內向空調壓縮機的電機持續輸出相應的工作電流的步驟中，即電機以具備預設電流頻率值和預設電流幅值的工作電流啟動。
當電流控制環路10和速度控制環路20均閉環工作時，則空調壓縮機中的電機工作於《一種直流變頻空調壓縮機的啟動控制方法及系統》實施例所述的步驟S1所包含的根據平衡電流頻率增量值調整輸出至空調壓縮機的電機的工作電流的步驟。
在電機已達到目標平衡轉速後，電流控制環路10和速度控制環路20繼續保持閉環工作，此時電機開始工作於《一種直流變頻空調壓縮機的啟動控制方法及系統》實施例所述的步驟S2和步驟S3，即電機在達到目標平衡轉速時，開始計時並在到達平衡運轉時間時將電機轉速與目標轉速進行比較，且當電機轉速小於目標轉速時，根據用戶的溫度設定以對應的電流頻率增量值調整輸出至空調壓縮機的電機的工作電流，從而使電機轉速達到目標轉速。
在上述的電流控制環路10和速度控制環路20中，三相靜止坐標系中的三相電流iu、iv、iw變換為二相靜止坐標系中的二相電流iα和iβ是通過Clarke變換方法實現的；二相靜止坐標系中的二相電壓Vα和Vβ變換為三相靜止坐標系中的三相電壓Vu、Vv、Vw是通過Clarke逆變換方法實現的；二相靜止坐標系中的二相電流iα和iβ變換為二相旋轉坐標系中的二相電流id和iq是通過Park變換方法實現的；二相旋轉坐標系中的二相電壓Vd和Vq變換為二相靜止坐標系中的二相電流Vα和Vβ是由通過Park變換方法實現的。
圖3和圖4分別是現有技術所提供的空調啟動控制方法和《一種直流變頻空調壓縮機的啟動控制方法及系統》實施例提供的啟動控制方法的空調壓縮機啟動過程與工作電流波形示意圖。
圖3的第一階段T1是空調壓縮機啟動初始時刻的轉子定位過程，耗時約2秒；第二階段T2是電流控制環路10閉環工作且速度控制環路20開環工作的過程，此過程是空調壓縮機的電機持續拖動3秒至5秒，使電機轉速提升至[10赫茲，20赫茲]的範圍內（此處1赫茲=60轉/分）；第三階段T3是電流控制環路10和速度控制環路20均閉環工作1秒至2秒的時間，電機轉速維持不變；第四階段T4是電流控制環路10和速度控制環路20繼續保持閉環工作，根據用戶的溫度設定以對應的電流頻率增量值調整輸出至空調壓縮機的電機的工作電流，從而使電機轉速達到目標轉速。由於在第三階段T3中，電機轉速維持不變，則電機在第四階段T4需要經歷達到目標平衡轉速和目標轉速兩個過程，耗時會大大增加。
圖4的第一階段T1是空調壓縮機啟動初始時刻的轉子定位過程，耗時約1秒至2秒；第二階段T2是電流控制環路10閉環工作且速度控制環路20開環工作的過程，此過程是空調壓縮機的電機持續拖動1秒至2秒，從而使電機轉速提升至[10赫茲,20赫茲]的範圍內（此處1赫茲=60轉/分）；第三階段T3是電流控制環路10和速度控制環路20均閉環工作1秒至2秒的時間，電機轉速在此時間內提升至57赫茲（此處1赫茲=60轉/分）；第四階段T4是電流控制環路10和速度控制環路20繼續保持閉環工作，根據用戶的溫度設定以對應的電流頻率增量值調整輸出至空調壓縮機的電機的工作電流，從而使電機轉速達到目標轉速。由於在第三階段T3中的1秒至2秒的時間內使電機轉速提升至57赫茲（即3420轉/分，屬於前述的目標平衡轉速的取值範圍），大大縮短了空調壓縮機的啟動時間，所以相比圖3的現有技術所採用的啟動控制方法更加快速高效。
圖5示出了圖3與圖4的啟動進程中空調壓縮機的電機轉速的變化曲線圖，曲線L1對應圖3所提及的啟動控制方法中電機的轉速變化，曲線L2對應圖4所提及的啟動控制方法中電機的轉速變化。
對於曲線L1，0-TB1（2秒時刻）的時間段是上述的第一階段T1；TB1-TB2（即2秒至3秒）的時間段是上述的第二階段T2，電機在TB2時刻的轉速FB1提升至[10赫茲，20赫茲]的範圍內；TB2-TB3（8秒的時間間隔）是上述的第三階段T3，電機轉速在此階段中維持在FB1不變；TB3-TB4（37秒的時間間隔）是上述的第四階段T4，電機轉速提升至目標平衡轉速FB2。
對於曲線L2，0-TA1（1秒時刻）的時間段是上述的第一階段T1；TA1-TA2（即2秒至3秒）的時間段是上述的第二階段T2，電機在TA2時刻的轉速FA1提升至[10赫茲，20赫茲]的範圍內；TA2-TA3（2秒至3秒的時間間隔）是上述的第三階段T3，電機轉速提升至目標平衡轉速FA2（即57赫茲）；而在曲線L1的第四階段T4的時間內，曲線L2所對應的電機轉速一直維持目標平衡轉速FA2，因此，曲線L2所對應的啟動控制方法相對於曲線L1的啟動控制方法大大縮短了啟動時間。
該領域普通技術人員可以理解實現上述實施例方法中的全部或部分步驟是可以通過程式以指令相關的硬體來完成，所述的程式可以存儲於一計算機可讀取存儲介質中，所述的存儲介質，如ROM/RAM、磁碟、光碟等。
圖6示出了《一種直流變頻空調壓縮機的啟動控制方法及系統》實施例所提供的直流變頻空調的啟動控制系統的結構，為了便於說明，僅示出了與《一種直流變頻空調壓縮機的啟動控制方法及系統》相關的部分，詳述如下：
直流變頻空調壓縮機的啟動控制系統包括：
電流供給與調整模組100，用於在預設啟動時間內向空調壓縮機輸出工作電流，並當空調壓縮機的電機轉速小於目標平衡轉速時，根據空調壓縮機的電機轉速與目標平衡轉速的差值獲取平衡電流頻率增量值以持續調整所述工作電流使空調壓縮機的電機轉速達到目標平衡轉速。
進一步地，電流供給與調整模組100具體包括：
電流供給單元101，用於根據預設電流頻率值和預設電流幅值在預設啟動時間內向空調壓縮機的電機持續輸出相應的工作電流；
工作電流調整單元102，用於當空調壓縮機的電機轉速小於目標平衡轉速時，根據空調壓縮機的電機轉速與目標平衡轉速的差值獲取平衡電流頻率增量值以持續調整所述工作電流使空調壓縮機的電機轉速達到目標平衡轉速。
在實際套用過程中，工作電流調整單元102可相當於PI調節器，其通過比例調節進程獲得目標平衡轉速與轉速差值的比例，並根據該比例得到相應的平衡電流頻率增量值調整空調壓縮機的工作電流，由於比例調節進程中會出現穩態誤差，所以此時需要通過積分調節進程消除該穩態誤差以提高平衡電流頻率增量值的精度，從而對空調壓縮機的電機轉速實現動態調節，當電機轉速與目標平衡轉速之間的差值較大時，平衡電流頻率增量值會加大，反之，則平衡電流頻率增量值會減小。進一步地，啟動控制系統還包括：
計時與轉速比較模組200，用於當空調壓縮機的電機轉速大於或等於目標平衡轉速時，計時並在到達預設平衡運轉時間時將空調壓縮機的電機轉速與目標轉速進行比較；電流調整模組300，用於當空調壓縮機的電機轉速小於目標轉速時，根據用戶的溫度設定以對應的電流頻率增量值調整所述工作電流使空調壓縮機的電機轉速達到所述目標轉速。進一步地，啟動控制系統還包括：進程結束控制模組400，用於當電機轉速大於或等於目標轉速時，結束啟動控制進程。更進一步地，工作電流調整單元102具體為：根據空調壓縮機的電機轉速與目標平衡轉速的差值獲取平衡電流頻率增量值，按照該平衡電流頻率增量值增大當前輸出至空調壓縮機的電機的工作電流，並將增大後的工作電流輸出至空調壓縮機的電機使空調壓縮機的電機轉速達到所述目標平衡轉速。更進一步地，電流調整模組300具體包括：增量值計算單元301，用於根據用戶的溫度設定計算相應的電流頻率增量值；工作電流調節單元302，用於按照所述電流頻率增量值增大當前輸出至空調壓縮機的電機的工作電流，並輸出增大後的工作電流至空調壓縮機的電機。
在實際套用中，上述的電流供給與調整模組100、計時與轉速比較單元200、電流調整模組300及進程結束控制模組400可集成於一控制器或控制晶片中。在《一種直流變頻空調壓縮機的啟動控制方法及系統》實施例中，通過在直流變頻空調上電後，在預設啟動時間內向空調壓縮機的電機輸出相應的工作電流以使空調壓縮機的電機快速啟動工作，如果在預設啟動時間到來時，空調壓縮機的電機轉速小於目標平衡轉速，則根據預設電流頻率增量值調整工作電流以使空調壓縮機的電機的轉速達到目標平衡轉速，進而實現在短時間內將空調壓縮機的電機轉速提升至目標平衡轉速以完成空調壓縮機的快速啟動，達到提升開機製冷/制熱速度的目的，從而解決了現有的直流變頻空調所存在的開機製冷/制熱的速度慢的問題。以上所述僅為《一種直流變頻空調壓縮機的啟動控制方法及系統》的較佳實施例而已，並不用以限制《一種直流變頻空調壓縮機的啟動控制方法及系統》，凡在《一種直流變頻空調壓縮機的啟動控制方法及系統》的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在《一種直流變頻空調壓縮機的啟動控制方法及系統》的保護範圍之內。
榮譽表彰
2020年7月14日，《一種直流變頻空調壓縮機的啟動控制方法及系統》獲得第二十一屆中國專利優秀獎。
