CN102400917B - 一种降低封闭式永磁压缩机震动和噪音的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种降低封闭式永磁压缩机震动和噪音的方法，包括获取转子位置信息和对转子位置信息与标准位置的差值给予周期负载补偿的步骤。本发明公开的降低封闭式永磁压缩机震动和噪音的方法，通过在永磁压缩机的原调制系数上叠加一个周期性的扭矩调制函数并以该函数形成的调制系数反作用于压缩机，通过控制电扭矩，使电机转子的周期性加减速趋向零加速度，最终使电机转子周期性加速度趋于零，使得安装座与压缩机间的扭矩作用趋于零，从源头上减低了震动源和噪音源。

Description

一种降低封闭式永磁压缩机震动和噪音的方法

技术领域

本发明公开了一种降低封闭式永磁压缩机震动和噪音的方法，属于工业噪音控制领域。

背景技术

永磁压缩机是一种在工业上常见的设备，运动部件的质量分布主要集中在电机转子上，对于整个压缩机而言没有机械扭矩输出。压缩机内部交替进行吸气和压缩的过程循环，在常规变频控制下，压缩机的转子也呈对应的加速和减速过程循环，转子的这种周期性加速和减速会在压缩机安装座和压缩机之间发生交变的扭矩作用，从而产生震动和噪音。

由于永磁压缩机是一种广泛应用的工业设备，其噪音和震动问题对环境造成了很大的不良影响。长期以来本领域一直在探讨以何种合理的结构改进来降低其震动和噪音。过去数年来的研究主要集中于通过在压缩机中加入噪音消除部件或者噪音隔离板或者减震模块或者将压缩机中转子的位置进行移动以减少其震动和噪音，尽管此种结构改进在一定程度上减轻了压缩机的噪音和震动，但是在另一方面人们注意到这种结构改进明显增加了压缩机结构上的复杂程度，由于压缩机中加入了多余的组件，其制造成本和维护成本均明显上升。同时此类结构改进只能应用于新生产的永磁压缩机，对于已有的旧式压缩机无法应用。

基于上述原因，本领域急需一种可以在现有基础的永磁压缩机基础上降低其噪音和震动的方法。

发明内容

本发明公开了一种降低封闭式永磁压缩机震动和噪音的方法，针对现有技术的不足，通过对永磁压缩机转子工作控制方法的改进，降低了震动和噪音。

为实现上述目的，本发明是通过下述技术方案实现的：

包括获取转子位置信息和对转子位置信息与标准位置的差值给予周期负载补偿的步骤，具体的工程上的实现包括下述三个步骤：1.获取永磁压缩机中的转子位置信息，并将所得信息与标准位置相比较取差值Xn，n＝1，2，3……，；2.根据步骤1所得到的转子位置信息与标准位置相比较所得差值Xn作为变量建立数组Yn，n＝1，2，3….以对差值Xn进行循环更新；3.对数组Yn进行运算，生成一个时间上的连续函数Ft，将该函数作用在原调制系数F0上，至最后形成一个周期性调制系数F＝Ft*F0的调压波形作用于压缩机。

在上述方法中，有多种方式可以获得转子的位置信息，包括但不限于下述几种方法：①电机直接给出转子位置信息；②通过电机电流的过零点的时间点间接计算出转子的位置信息；③通过非驱动状态时定子线圈上的感应电压过零时间点间接计算出转子的位置信息；或者通过其他的外部装置或计数器等获得转子的位置信息等，本发明并不限制获得转子位置信息的方法，实际控制器根据情况使用其中的一种或一种以上的方法均可。

在本发明的方法中，标准位置是通过下述技术概念定义的：永磁电机的驱动均需要直接或间接的检测电机转子的位置信息，在一个电周期里通常有6个位置周期(6次电流过零点或6次感应电动势过零点)：对于二极电机而言，电机旋转一周有6个位置检测信息；对4极电机而言，电机旋转一周有12个位置检测信息；以此类推。在电机匀速转动时，这6或者12个位置信息在空间上处在一周(360度)的6或12等分位置上，称其为标准位置。在本发明中，步骤1的差值Xn为转子位置信息与标准位置的差且滞后标准位置时为正。然而本领域技术人员在领会本发明实质精神的基础上，采用其他的方式处理Xn数值也是可行的，例如以转子位置信息与标准位置的差绝对值进行计数等，这是本领域技术人员根据本发明可以理解的，属于本发明的保护范围。

在本发明的方法中，步骤2用于建立扭矩周期性调制数据组Yn，此数组中每一个变量的值均为通过对步骤1位置信息数据Xn进行处理得到，可以根据Xn的变化来循环更新Yn的值。

在上述基础上，为了避免对压缩机原调制系数的干扰，限定Yn中的最大值恒定为1；为了保证系统的稳定性，防止扭矩震荡，并保持控制方式的负载适应性，Yn的变更只采取三种方式：+Δ、+0、-Δ，其中，Δ是远小于1的数，例如0.05。此处Δ是根据需要自行定义取值的，只要其在Yn数组获得过程中保持恒定即可。

在步骤3中，连续函数Ft的具体形态并不受到特别限制，可以通过对Yn的值进行多种方式的拟合得到一连续的曲线；优选的，为了简化此处理步骤，提高本发明方法的工作效率，步骤3的连续函数Ft通过相邻Yn的值用直线连接起来的曲线获得。

在得到连续函数Ft以后，将该函数作用在永磁压缩机已有的原调制系数F0上，至最后形成一个周期性调制系数F＝Ft*F0的调压波形作用于压缩机即可。

通过本发明的处理方法，压缩机转子的电扭矩和阻力矩随时都是接近平衡的，电机转子接近匀速转动状态，从而显著降低了其震动和噪音。

本发明的方法，可以适用于任何类型的永磁压缩机，主要包括但不限于下述几类：封闭式变频永磁压缩机、运动质量主要分布在转子上的压缩机、负载变化缓慢的压缩机。其中封闭式变频永磁压缩机诸如冰箱风冷压缩机、工业空气制冷机等；运动质量主要分布在转子上的压缩机包括转子压缩机，诸如三角转子压缩机、双转子压缩机、滚动转子压缩机等；负载变化缓慢的压缩机主要为空调压缩机。

本发明公开的降低封闭式永磁压缩机震动和噪音的方法，通过对压缩机转子工作控制方法的改进在不需要修改永磁压缩机结构的基础上降低了其噪音和震动，具有成本低、结构简单、广泛适用的优势。

附图说明

图1为现有的压缩机未使用周期扭矩补偿功能时的扭矩状态图。

图2为现有的压缩机工作过程图；

图3为本发明的方法Ft连续函数图；

图4为应用了本发明的方法使用周期扭矩补偿的扭矩运行状态图；

图5为应用了本发明的方法的压缩机工作过程图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明方法的工作过程，申请人结合具体的永磁压缩机类型和附图对本发明的方法进行了解释。本领域技术人员应知，此具体实施方式并不对本发明构成限定，本领域技术人员在此基础上应用于其他类型的永磁压缩机亦可解决噪音和震动问题，依旧属于本发明的保护范围。

参考图1、2，已有的永磁压缩机，运动部件的质量分布主要集中在电机转子上，且没有机械扭矩输出(对整个压缩机而言)。由于压缩机内部交替进行吸气和压缩的过程循环，在常规变频控制下(可视为基本稳定的电扭矩)，压缩机的转子也呈对应的加速和减速过程循环。由角动量守恒定律可知，转子的这种周期性加速和减速会在压缩机安装座和压缩机之间发生交变的扭矩作用，从而产生震动和噪音。

下面以4极电机压缩机为例，说明本发明方法的过程和步骤：

1.对4极电机而言，电机旋转一周有12个位置检测信息n1、n2、n3……n11、n12，在电机匀速转动时，这12个位置信息空间上处在一周(360度)的12等分位置上，称为标准位置。定义：X1、X2、X3……X11、X12值为位置检测值与标准位置的差且滞后标准位置时为正。以下描述使用四极电机作为范例，其它极数电机类推。

2、建立扭矩周期性调制数据组：

建立一个由12个变量组成的数据组Y1、Y2、Y3……Y11、Y12，通过对位置信息数据X1、X2、X3……X11、X12的处理，来循环更新Y1、Y2、Y3……Y11、Y12的值，该组值最终与负载扭矩的周期性具有密切关系。其中，Y1、Y2、Y3……Y11、Y12的中最大的一个值永远为1，从而避免对原调制系数的干扰；考虑到系统的稳定性，防止扭矩震荡，和控制方式的负载适应性，Yn的变更只采取三种方式：+Δ、+0、-Δ，其中，Δ是远小于1的数，例如0.05；Y1、Y2、Y3……Y11、Y12值的变更规则：当最新的转子位置被检测出来后(例如X8)，依据X8-X7的值和X7-X6的值进行判断，当

{(X7-X6)＞0}and{(X8-X7)＞0}则Y7增加Δ；

{(X7-X6)＜0}and{(X8-X7)＜0}则Y7减少Δ；

其它情况Y7保持不变。

当Y7值大于1时，Y7值重置为1.

其余Yn以此类推

3、通过对数据Y1、Y2、Y3……Y11、Y12的运算，生成一个时间上的连续函数Ft，，该函数作用在原调制系数(表示为F0)上。最后形成一个周期性调制系数F＝Ft*F0的调压波形作用于压缩机。其中函数Ft如图3所示，将相邻Yn值用直线连接起来的曲线。

如图4所示，图中线条含义与图1对应，显示了采用本发明的方法作用于永磁压缩机以后使用周期扭矩补偿且经过运行后的扭矩状态图，可以看出电扭矩和阻力矩随时都是接近平衡的，电机转子接近匀速转动状态，从而降低了噪音和震动。

如图5所示，显示了本发明的方法是如何作用于压缩机的，本发明的方法作用于压缩机形成了周期负载补偿，从而降低了噪音和震动。

Claims (7)

1.一种降低封闭式永磁压缩机震动和噪音的方法，包括获取转子位置信息和对转子位置信息与标准位置的差值给予周期负载补偿的步骤，具体包括下述三个步骤：1.获取永磁压缩机变频控制中的转子位置信息，并将所得位置信息与标准位置相比较取差值Xn，n=1，2，3……；2.根据步骤1所得到的转子位置信息与标准位置相比较所得差值Xn作为变量建立数组Yn，n=1，2，3……；3.对数组Yn进行运算，生成一个时间上的连续函数Ft，将该函数作用在原调制系数F0上，至最后形成一个周期性调制系数F=Ft*F0的调压波形作用于压缩机。

2.根据权利要求1所述的降低封闭式永磁压缩机震动和噪音的方法，其特征在于所述步骤1的差值Xn为转子位置信息与标准位置的差且滞后标准位置时为正。

3.根据权利要求1所述的降低封闭式永磁压缩机震动和噪音的方法，其特征在于通过电机直接给出转子位置信息从而获得转子位置信息；或通过压缩机电机电流的过零点的时间点间接计算出转子的位置信息；或通过非驱动状态时定子线圈上的感应电压过零时间点间接计算出转子的位置信息。

4.根据权利要求1所述的降低封闭式永磁压缩机震动和噪音的方法，其特征在于步骤3的连续函数Ft通过相邻Yn的值用直线连接起来的曲线获得。

5.根据权利要求1所述的降低封闭式永磁压缩机震动和噪音的方法，其特征在于所述永磁压缩机包括封闭式变频永磁压缩机、运动质量主要分布在转子上的压缩机、负载变化缓慢的压缩机。

6.根据权利要求5所述的降低封闭式永磁压缩机震动和噪音的方法，其特征在于所述运动质量主要分布在转子上的压缩机为转子压缩机。

7.根据权利要求5所述的降低封闭式永磁压缩机震动和噪音的方法，其特征在于所述负载变化缓慢的压缩机为空调压缩机。

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