基于永磁同步电机的单转子变频压缩机控制技术探讨

时间：2024-05-04

梅立雪

(景德镇学院，江西景德镇 333000)

1 变频压缩机的驱动控制系统

1.1 系统构成

在变频压缩机的众多零件中，最为主要的是驱动控制系统，主要作用在于通过一定的操作，对压缩机的行为进行控制，确保可以准确、无误地完成工作。驱动控制系统主要由多个部分组成，分别为对变频进行控制的仪器、变频压缩仪器以及制冷系统等。压缩机想要实现变频以及调整速度的功能，主要是需要相应部分配合。系统可以通过多种方式，使气体的体积发生一定的变化，气体的膨胀或收缩会产生不同的脉动转矩负载，随即带动压缩机对速度进行调整。除此以外，系统还具有硬件平台，主要包括电路模块等；在控制电路模块中也包含其他的电路。

1.2 数字模型

永磁电机需要一定的模型构建，在模型构建过程中，方程中的每个字母表达了不同的变量，有一些变量会随着工作过程中的不同情况进行改变，也有一些变量是固定不动的。例如，在方程的表达式中，B代表年制摩擦系数，p代表微分算子等。

1.3 矢量控制

对矢量进行控制主要可以分为3类，其中，被使用次数最多的为转子磁场，在不同的场合中数值具有不同的要求，当值为零，表达式与之前的标准表达式具有一定的区别，永磁电机表达出来的状态相当于直流电机，但也存在一定的漏洞，漏洞出现的原因在于没有考虑到磁阻转矩。磁阻转矩的作用是不可以忽视的，否则会导致电磁转矩的数值没有达到合适的范围内，导致电机在工作过程中只能按照额定的转速进行，会带来一定的麻烦，但也存在优势，主要表现在操作手法较为简单，可以人为地对速度进行调整，利于在工程应用中发挥良好的效能[1]。

2 永磁同步电机变频压缩机控制技术

2.1 对低频转矩脉动的抑制效果

在对永磁电机系统进行分析的过程中，首先，要提升系统的抗干扰能力，可采取构建负载转矩观测器的方式来实现。其次，低频转矩脉动对抗干扰性能提升有一定的作用，需要在合理的范围内对其进行控制。负载转矩情况及动态可以使用观测仪器进行实时观测。除此之外，对转矩电流也有积极的影响，转矩发生瞬间变化会对控制产生的效能造成一定的影响，因此，可以在一定程度上减少负面效应，使系统可以更快地对控制做出反应。对转速波动的情况进行抑制时，也可使用其他的方法，例如谐振控制器，在对频率进行响应的过程中更加对称，或者当频率无限大时，相位主要展现在零的位置[2]。

2.2 无传感器控制技术

2.2.1 主要原理

无传感器控制技术主要是在其他效应的基础上演变而来的，基本原理主要可分为两种类型：(1)高频脉动注入的方法；(2)高频旋转电压式注入方法。这两种原理都具有各自的优缺点，都能表达出不同的效能。其中，高频旋转电压式注入方法的基本原理主要在于，向电机中加入一个激励信号，信号的主要特点在于电压值较为稳定，不会受到其他影响而发生变化。除此之外，也可以对其他方面进行检测，包括在工作过程中高频电流发生了怎样的变化等。再经过其他较为固定的环节来确定转子的主要位置，并将获得的信息传达给相应的系统。

2.2.2 控制技术的具体应用

根据原理可以知晓，使用相应的技术对永磁电机的各种性能进行检测的过程中，电流信号会从无到有，同时，也会发生相应的改变。在获得的电流信号中，均可以显示转子所在位置拥有的信息。想要了解转子的具体位置，最有效的方式是对与其相关的信号进行采集，采集后，对信号展现的信息进行筛选和分析。在信号提取的过程中，可能会受到多种不良因素的干扰，导致采集过程存在一定的复杂性，为此，应该采取相应的措施对干扰因素进行抑制或将其控制在合理范围内，以利于加强采集的效果与提高采集速度[3]。

2.3 电机弱磁控制技术

在对电机技术进行控制的过程中，可以采用多种方法，其中，最为常见的对弱磁进行控制的技术为变电流相位角，其主要原理在于：首先，需要在矢量控制系统的前提下，了解电压闭环对于此项控制技术的重要作用，将其放置到对弱磁进行控制的环节，不断地根据标准对电压的差异大小进行适当调整。其次，需要定子电压有一个数值，并在一定程度的调整后，产生可以对弱磁进行控制的合理角度。

在应用电机弱磁控制技术时，首先，需要确定角度值的大小；其次，要较为准确地掌握此角大小的范围，如果角度不够适合，可以通过对电压的调节进行改善，从而对角度进行适当调整。调整时，需要参照其他参数，并基本上做到与电机中参数的运行状态较为贴合。也可以使用仿真分析的方法，加强对角度的明确，起到一定的辅助作用。

3 永磁变频空压机的优点和缺点

与较为传统的电机相比，永磁变频空压机的主要优点在于对机器的控制更加准确。两种机器的基本原理存在差异。在市场上，绝大部分的空压机主要为变量负载原理，但是永磁类型的空压机主要是根据用户的不同需求不断进行改善，通过气体体积的变化来对速度进行调整，可以在很大程度上减少损耗。

这种较为新型的空压机在使用过程中也需要选择合适的工况，并不是在任何环境下，其节能效果都是可以保证的；有小部分的工作场合更加倾向于使用传统空压机，因为使用永磁变频空压机可能会消耗更多的能源，因此，对于空压机的选择需要因地制宜，以免造成不必要的损坏。永磁变频空压机的优势具体体现在以下方面。

3.1 运行过程中更加可靠

永磁变频空压机运行的特点主要在于启动过程较为平缓，运行更加稳定。在空压机运行过程中，可能出现电流峰值，会对仪器造成损害，变频机起到了良好的作用。变频机的变频作用主要发生在启动的整个过程中，在启动过程中，若出现较为高的电压，变频机可以逐渐将其转化为规定好的标准电压。

仪器中，气体体积若发生变化，主要是通过相应仪器对压力的变化进行识别。所产生的气体体积主要与用户的需求相关，一般要保证压力处在稳定不变的状态。永磁变频空压机有利于减少能量的消耗，在一定程度上避免了机器在启动过程中产生的冲击力。

3.2 恒压省电

对于运行的机器来说，将其工作压力控制在较为稳定的状态，可以在很大程度上节省电量的消耗。与传统的空压机相比，变频空压机存在的优势在于，运行过程中，两者在机器对压力的控制能力上存在不同。普通的空压机可以将压力控制在规定压力范围内的上下0.7 bar，与其相比，变频空压机波动范围为普通空压机的1/7，可以节省更多的能耗。

在卸载运行时，节省能耗方面表现得更加突出。变频空压机对于供气带来的品质提升也是不可忽视的，可以使得空压机设备的运行状态更加稳定，且不容易被损害，有利于机器的后期维护和修理。