【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及模块化盘式电机，特别是一种基于模块化盘式电机的制冷压缩机优化方法及系统。
技术介绍
1、随着全球对能源效率和环境保护要求的不断提高，制冷、制氮和制氢系统在各个行业中的应用日益广泛。这些系统在食品冷链、医疗冷藏、化工生产和能源储存等领域中起着至关重要的作用。然而，传统的压缩机系统虽然已经在工业、商业和家庭领域中取得了广泛应用，但仍然面临诸如能效低、噪音大、维护复杂等问题。传统压缩机的机械结构在工作过程中产生摩擦和热损失，导致能效低下，尤其在长时间运行和高负荷条件下更为显著。
2、随着对高效能和环保要求的不断提升，传统的单电机系统已无法满足现代制冷、制氮和制氢压缩机对高能效和大功率的需求。因此，研究的焦点逐渐转向模块化电机系统。模块化电机的每个子电机可以按照传统三相电机的控制方法进行控制，控制方式简单。在相同功率等级下，模块化电机的每个模块单元的每相绕组通过的电流更小，因此可以将功率等级较小但性能更好的功率器件应用于大功率设备中。此外，模块化电机具有冗余模块设计，当某个子模块发生故障时，可以切断故障子模块并控制其余正常子模块降额运行。结合这些优点，模块化电机必将成为大功率制冷、制氮和制氢压缩机的热门选择。
3、盘式电机具有多种显著优点，包括具有转矩密度高、空间设计灵活等优势。这些优点源自永磁同步电机的特性，同时，其转子和定子又具有轴向电机独特的扁平化结构，使其易于实现模块化。通过多个模块的叠加，可以获得更大的功率，并提高系统的安全性能。此外，盘式电机的控制方法与传统柱式永磁同步电机的控制方法基本
技术实现思路
1、本部分的目的在于概述本专利技术的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和专利技术名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和专利技术名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本专利技术的范围。
2、鉴于上述或现有技术中存在的问题，提出了本专利技术。
3、因此，本专利技术解决的技术问题是：随着对高效能和环保要求的不断提升，传统的单电机系统已无法满足现代制冷、制氮和制氢压缩机对高能效和大功率的需求。
4、为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：一种基于模块化盘式电机的制冷压缩机优化方法，其包括基于活塞在气缸内的往复运动完成气体的压缩过程，建立制冷压缩机数学模型；
5、采用无传感器控制技术，通过低速高频信号注入和中高速滑模观测器法实现全速域精确控制；
6、基于mopso算法的转矩协同优化控制策略，在不同转速和转矩下进行转矩最优分配。
7、作为本专利技术所述基于模块化盘式电机的制冷压缩机优化方法的一种优选方案，其中：所述往复运动包括每个阶段包括吸气、压缩和排气三个基本过程，过程组合在一起形成一个完整的循环；
8、所述建立制冷压缩机数学模型包括：
9、
10、λ＝λvλpλtλt
11、其中，λ为输气系数；q为制冷剂流量；λ为压缩机容积；vi为制冷压缩机入口比容值；v为压缩机容积输气量；
12、
13、其中，d为气缸直径；s为活塞路径；n为转速；z为压缩机气缸数；
14、
15、其中，c为相对余隙容积；m为多变指数；ε为压缩比；
16、
17、其中，λp为压力系数；λt为温度系数；
18、
19、其中，λt泄漏系数；t2压缩机排气温度；
20、
21、其中，t1吸气温度；pd排气压力；ps吸气压力；pi指示功率；
22、
23、其中，pm为输入功率；
24、
25、其中，ηm为机械效率；ηi为电效率；
26、q＝qm(he-hv)
27、其中，qm质量流量；he蒸发器出口焓值；hv蒸发器进口焓值；
28、
29、其中，cop为性能系数；q为制冷量。
30、作为本专利技术所述基于模块化盘式电机的制冷压缩机优化方法的一种优选方案，其中：所述吸气阶段包括活塞向后运动，气缸内的压力降低，导致进入气缸的气体通过吸气阀进入；
31、所述压缩阶段包括活塞向前运动，气缸内的气体被压缩，同时关闭吸气阀并打开排气阀，使气体压缩到高压状态；
32、所述排气阶段包括压缩完成后，气体通过排气阀排出气缸，向冷凝器输送，从而完成一个循环。
33、作为本专利技术所述基于模块化盘式电机的制冷压缩机优化方法的一种优选方案，其中：所述低速高频信号注入包括，
34、注入旋转高频信号频率ωh比电源基波角频率ωe大，同时给电机定子绕组注入对称三相高频旋转电压，变换成两相静止坐标系下注入相位差为90°的正弦波形并设定高频电压幅值为vinj，表示为：
35、
36、由于低速域电机交叉耦合项，反电动势影响小，等效模型为：
37、
38、写成矢量形式表示为：
39、
40、定义正向相序幅值icp和负向相序幅值icn；高频旋转电流的调制受到电机凸极位置信息的影响，而负相序分量之中蕴含了转子角度位置信息；因此滤波后对该分量使用外差法调制，表示为：
41、
42、采用luenberger观测器对转子位置进行估计。
43、作为本专利技术所述基于模块化盘式电机的制冷压缩机优化方法的一种优选方案，其中：所述中高速滑模观测器法包括，
44、将电压方程转换成电流状态方程，表示为：
45、
46、构建改进的积分滑模面，表示为：
47、
48、根据等效控制原理：
49、
50、设计改进滑模趋近率，调整k1和k2的权值，表示为：
51、
52、对滑模面微分并代入zeq得改进控制率，表示为：
53、
54、通过将锁相环应用于电机位置角和转速的观测中，利用其闭环控制特性，使得位置角估算值快速收敛至实际值；
55、得出的电机转角相关量ε，采用luenberger观测器对转子位置进行估计。
56、作为本专利技术所述基于模块化盘式电机的制冷压缩机优化方法的一种优选方案，其中：所述基于mopso算法的转矩协同优化控制策略，在不同转速和转矩下进行转矩最优分配包括，
57、基于双定子单转子的盘式电机，总的输出转矩为t，其中两个电机模块的输出转矩分别为t1、t2；制冷剂流量q和压缩比r与电机转矩t之间存在一定的关系，建立进气压力、排气压力和电机转矩的关系模型：
58、pd＝k·t·ps
59、其中，k是一个常数，表示转矩与压缩比之间的比例系数；
60、基于本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于模块化盘式电机的制冷压缩机优化方法，其特征在于：包括，
2.如权利要求1所述的基于模块化盘式电机的制冷压缩机优化方法，其特征在于：所述往复运动包括每个阶段包括吸气、压缩和排气三个基本过程，过程组合在一起形成一个完整的循环；
3.如权利要求2所述的基于模块化盘式电机的制冷压缩机优化方法，其特征在于：所述吸气阶段包括活塞向后运动，气缸内的压力降低，导致进入气缸的气体通过吸气阀进入；
4.如权利要求3所述的基于模块化盘式电机的制冷压缩机优化方法，其特征在于：所述低速高频信号注入包括，
5.如权利要求4所述的基于模块化盘式电机的制冷压缩机优化方法，其特征在于：所述中高速滑模观测器法包括，
6.如权利要求5所述的基于模块化盘式电机的制冷压缩机优化方法，其特征在于：所述基于MOPSO算法的转矩协同优化控制策略，在不同转速和转矩下进行转矩最优分配包括，
7.一种采用如权利要求1～6任一所述的基于模块化盘式电机的制冷压缩机优化方法的系统，其特征在于：包括建立模块，控制模块，分配模块；
8.一种计算机设
9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至6中任一项所述的基于模块化盘式电机的制冷压缩机优化方法的步骤。
...【技术特征摘要】
1.一种基于模块化盘式电机的制冷压缩机优化方法，其特征在于：包括，
2.如权利要求1所述的基于模块化盘式电机的制冷压缩机优化方法，其特征在于：所述往复运动包括每个阶段包括吸气、压缩和排气三个基本过程，过程组合在一起形成一个完整的循环；
3.如权利要求2所述的基于模块化盘式电机的制冷压缩机优化方法，其特征在于：所述吸气阶段包括活塞向后运动，气缸内的压力降低，导致进入气缸的气体通过吸气阀进入；
4.如权利要求3所述的基于模块化盘式电机的制冷压缩机优化方法，其特征在于：所述低速高频信号注入包括，
5.如权利要求4所述的基于模块化盘式电机的制冷压缩机优化方法，其特征在于：所述中高速滑模观测器法包括，
6.如权利要求...
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