無電解電容變頻空調壓縮機驅動技術

先進制造與自動化

新型的無電解電容驅動器

100Hz機械頻率實驗波形

研究成果包括完整的空調壓縮機驅動控制策略，核心包括機側電流單電阻采樣策略、q軸電流給定值計算、d軸電流給定值計算、諧振抑制以及無速度實現。其中，q軸電流給定值計算需要考慮逆變器輸入層功率跟蹤控制和轉矩補償；d軸電流給定值計算需要考慮電壓約束和交叉弱磁調節；諧振抑制需要考慮主動阻尼控制和電流補償；無速度實現需要考慮低速下的高頻信號注入方法、中高速下的滑模觀測器方法和二者的平滑切換。整個控制策略如下圖所示。

圖片系統控制策略框圖

項目成果具有多個技術特點，包括LC諧振抑制技術、網側電流諧波控制技術、功率穩定控制技術、高功率的系統穩定性控制、大電壓跳變下系統穩定性控制等。相比于現有方案，所研發產品所需電抗小，LC諧振抑制良好，網側電流諧波抑制性能優良，系統穩定性和功率穩定性優良，可以實現高功率運行，力矩補償區電流穩定且低頻運行效果好。

由于無電解電容驅動控制屬于高端技術，目前國外只有日本大金和印度三星空調在小批量生產和銷售；而在國內，只有美的和海信正在進行研發，其中美的與哈工大合作研發，海信則與日本進行技術合作。采用無電解電容驅動技術后，空調壓縮機控制器可以實現體積小、成本低和壽命長，可以幫助企業實現搶占市場，進一步擴大利潤。

與有電解電容變換器相比，無電解電容變換器可將電解電容替換成薄膜電容，并且網側輸入可以不用PFC電路，使得體積更小，成本更少壽命更長。具體體現在：

1、降低控制器成本在15%以上。

2、變頻空調產品的壽命提高至15年，有電容的壽命小于8年。

3、產品使用環境溫度范圍從－30℃~48℃擴展到－30℃~65℃。

4、節省控制器體積30%以上，減輕重量20%以上，便于變頻空調小型化設計。