本發(fā)明涉及變頻驅(qū)動技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種功率變換控制裝置。

背景技術(shù)：

壓縮機(jī)是一種將低壓氣體提升為高壓氣體的從動的流體機(jī)械，而壓縮機(jī)工作需要電機(jī)的帶動。

在現(xiàn)有技術(shù)中，電機(jī)吸收的功率為恒定功率，交流電壓峰值處的功率和交流電壓過零點附近功率無差異，而在過零點附近因為交流電壓比較低，故過零點赴京電流會比較大，從而導(dǎo)致交流輸入電流不是正弦波形，功率因數(shù)較低，諧波電流比較大，致使壓縮機(jī)電機(jī)的工作效率低。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種功率變換控制裝置，以減小諧波電流，提高功率因數(shù)。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明實施例采用的技術(shù)方案如下：

本發(fā)明實施例提供了一種功率變換控制裝置，用于控制驅(qū)動電路以帶動電機(jī)運轉(zhuǎn)，所述功率變換控制裝置包括：

電路參數(shù)接收單元，用于接收一電路參數(shù)采集電路發(fā)送的電源電壓、母線電壓、輸入至電機(jī)的相電流；

q軸電壓指令值給定單元，用于依據(jù)所述電源電壓、所述相電流及預(yù)設(shè)定的電機(jī)轉(zhuǎn)速參考值計算q軸電壓指令值；

d軸電壓指令值給定單元，用于依據(jù)所述母線電壓、所述相電流計算d軸電壓指令值；

脈寬調(diào)制單元，用于依據(jù)所述q軸電壓指令值及所述d軸電壓指令值生成脈寬調(diào)制信號，并依據(jù)所述脈寬調(diào)制信號控制所述驅(qū)動電路驅(qū)動所述電機(jī)運轉(zhuǎn)。

進(jìn)一步地，所述q軸電壓指令值給定單元包括：平均功率參考值確定子單元，用于依據(jù)所述預(yù)設(shè)定的電機(jī)轉(zhuǎn)速參考值及所述相電流計算平均功率參考值；

功率參考值確定子單元，用于依據(jù)所述平均功率參考值及所述電源電壓計算功率參考值；

q軸電流參考值確定子單元，用于依據(jù)所述功率參考值及所述相電流計算q軸電流參考值；

q軸電壓指令值確定子單元，用于依據(jù)所述q軸電流參考值及所述相電流計算所述q軸電壓指令值。

進(jìn)一步地，所述平均功率參考值確定子單元用于依據(jù)所述相電流計算電機(jī)轉(zhuǎn)速實際值，并通過算式pavr_ref＝kp1*(ωr_ref-ωr)+ki1*∫(ωr_ref-ωr)dt計算所述平均功率參考值，其中，pavr_ref為平均功率參考值，ωr_ref為電機(jī)轉(zhuǎn)速參考值，ωr為電機(jī)轉(zhuǎn)速實際值，kp1為預(yù)設(shè)定的第一比例系數(shù)，ki1為預(yù)設(shè)定的第一積分系數(shù)。

進(jìn)一步地，所述功率參考值確定子單元用于通過將所述平均功率參考值與所述電源電壓的平方相乘，從而獲得所述功率參考值。

進(jìn)一步地，所述q軸電流參考值確定子單元用于通過算式計算所述q軸電流參考值，其中，iq_ref為q軸電流參考值，pref為功率參考值，ud為d軸當(dāng)前電壓，uq為q軸當(dāng)前電壓，id為d軸電流。

進(jìn)一步地，所述q軸電壓指令值確定子單元用于通過算式uq＝kp2*(iq_ref-iq)+ki2*∫(iq_ref-iq)dt計算所述q軸電壓指令值，其中，uq為q軸電壓指令值，iq_ref為q軸電流參考值，iq為q軸電流，kp2為預(yù)設(shè)定的第二比例系數(shù)，ki2為預(yù)設(shè)定的第二積分系數(shù)。

進(jìn)一步地，所述d軸電壓指令值給定單元包括：

d軸電流參考值確定子單元，用于依據(jù)所述相電流及所述母線電壓計算d軸電流參考值；

d軸電壓指令值確定子單元，用于依據(jù)所述d軸電流參考值及所述相電流計算所述d軸電壓指令值。

進(jìn)一步地，所述d軸電流參考值確定子單元用于通過算式計算所述d軸電流參考值，其中，η為預(yù)設(shè)定的電壓利用率，udc為母線電壓，iq為預(yù)設(shè)定的q軸電流給定量，ωr為電機(jī)轉(zhuǎn)速實際值，ψ為電機(jī)的轉(zhuǎn)子永磁磁鏈，ld為d軸電感。

進(jìn)一步地，通過算式對所述電機(jī)轉(zhuǎn)速實際值進(jìn)行計算，其中，所述θ為電機(jī)轉(zhuǎn)子永磁體磁鏈的角度。

進(jìn)一步地，所述d軸電壓指令值確定子單元用于通過算式ud＝kp3^*(id_ref-id)+ki3^*∫(id_ref-id)dt計算所述d軸電壓指令值，其中，ud為d軸電壓指令值，id_ref為d軸電流參考值，id為d軸電流，kp3為預(yù)設(shè)定的第三比例系數(shù)，ki3為預(yù)設(shè)定的第三積分系數(shù)。

本發(fā)明實施例提供的功率變換控制裝置，通過q軸電壓指令值給定單元及d軸電壓指令值給定單元分別依據(jù)電路參數(shù)接收單元接收的電源電壓、母線電壓、輸入至電機(jī)的相電流以及預(yù)設(shè)定的電機(jī)轉(zhuǎn)速參考值計算出q軸電壓指令值及d軸電壓指令值后，脈寬調(diào)制單元再依據(jù)q軸電壓指令值及d軸電壓指令值生成脈寬調(diào)制信號，以便在交流電壓峰值處，控制電機(jī)輸出較大的功率，而在交流電壓過零點附近，控制電機(jī)輸出較小功率，從而使得輸入電流波形在交流電壓過零點附近較小，減小了電流諧波，增大了功率因數(shù)，也使得電機(jī)的工作效率得以增強(qiáng)。

為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，并配合所附附圖，作詳細(xì)說明如下。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例的技術(shù)方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，應(yīng)當(dāng)理解，以下附圖僅示出了本發(fā)明的某些實施例，因此不應(yīng)被看作是對范圍的限定，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他相關(guān)的附圖。

圖1示出了可應(yīng)用本發(fā)明實施例提供的功率變換控制裝置的電路圖。

圖2示出了本發(fā)明實施例提供的功率變換控制裝置的功能模塊框圖。

圖3示出了本發(fā)明實施例提供的功率變換控制裝置的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖。

圖4示出了本發(fā)明實施例提供的q軸電壓指令值給定單元的功能模塊框圖。

圖5示出了本發(fā)明實施例提供的d軸電壓指令值給定單元的功能模塊框圖。

圖標(biāo)：100-功率變換控制裝置；110-電路參數(shù)接收單元；120-q軸電壓指令值給定單元；122-平均功率參考值確定子單元；124-功率參考值確定子單元；126-q軸電流參考值確定子單元；128-q軸電壓指令值確定子單元；130-d軸電壓指令值給定單元；132-d軸電流參考值確定子單元；134-d軸電壓指令值確定子單元；140-脈寬調(diào)制單元。

具體實施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。通常在此處附圖中描述和示出的本發(fā)明實施例的組件可以以各種不同的配置來布置和設(shè)計。因此，以下對在附圖中提供的本發(fā)明的實施例的詳細(xì)描述并非旨在限制要求保護(hù)的本發(fā)明的范圍，而是僅僅表示本發(fā)明的選定實施例。基于本發(fā)明的實施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

應(yīng)注意到：相似的標(biāo)號和字母在下面的附圖中表示類似項，因此，一旦某一項在一個附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對其進(jìn)行進(jìn)一步定義和解釋。同時，在本發(fā)明的描述中，術(shù)語“第一”、“第二”等僅用于區(qū)分描述，而不能理解為指示或暗示相對重要性。

實施例

本發(fā)明實施例提供了一種功率變換控制裝置100，用于控制驅(qū)動電路以帶動電機(jī)運轉(zhuǎn)，從而實現(xiàn)依據(jù)交流電壓的變化控制電機(jī)輸出功率的大小。請參閱圖1，示出了可應(yīng)用功率變換控制裝置100的電路圖?？梢岳斫獾?，控制模塊包含本發(fā)明實施例所提供的功率變換控制裝置100。

請參閱圖2，該功率變換控制裝置100包括電路參數(shù)接收單元110、q軸電壓指令值給定單元120、d軸電壓指令值給定單元130以及脈寬調(diào)制單元140。請參閱圖3，該功率變換控制裝置100用于通過如圖3所示的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖對電機(jī)進(jìn)行控制。

其中，電路參數(shù)接收單元110用于接收一電路參數(shù)采集電路發(fā)送的電源電壓、母線電壓、輸入至電機(jī)的相電流。

q軸電壓指令值給定單元120用于依據(jù)電源電壓、相電流及預(yù)設(shè)定的電機(jī)轉(zhuǎn)速參考值計算q軸電壓指令值。

具體地，請參閱圖4，q軸電壓指令值給定單元120包括平均功率參考值確定子單元122、功率參考值確定子單元124、q軸電流參考值確定子單元126以及q軸電壓指令值確定子單元128。

平功率參考值確定子單元122用于依據(jù)預(yù)設(shè)定的電機(jī)轉(zhuǎn)速參考值及相電流計算平均功率參考值。具體地，平均功率參考值確定子單元122依據(jù)預(yù)設(shè)定的電機(jī)轉(zhuǎn)速參考值及相電流計算平均功率參考值的過程如下：

首先，依據(jù)相電流計算電機(jī)轉(zhuǎn)速實際值，其過程如下：

通過u相電流iu以及v相電流iv計算w相電流iw：

iw＝-iu-iv

并通過u相電流iu、v相電流iv以及w相電流iw計算α軸電流及β軸電流，公式如下所示：

iα＝iu

則q軸電流的計算公式為：

iq＝iβcosθ-iαsinθ

d軸電流的計算公式為：

id＝iαcosθ+iβsinθ

其中，θ為電機(jī)轉(zhuǎn)子永磁體磁鏈的角度，可通過傳統(tǒng)的位置估算算法得出，其計算過程如下：

首先依據(jù)下述公式計算反電動勢的d軸分量和q軸分量：

其中，估算角度與實際角度的誤差

則電機(jī)轉(zhuǎn)子永磁體磁鏈的角度由以下算式計算：

θ(n)＝θ(n-1)+δθ

則，電機(jī)轉(zhuǎn)速實際值ωr為：

其次，依據(jù)預(yù)設(shè)定的電機(jī)轉(zhuǎn)速參考值及電機(jī)轉(zhuǎn)速實際值計算平均功率參考值pavr_ref，其計算公式如下：

pavr_ref＝kp1^*(ωr_ref-ωr)+ki1^*∫(ωr_ref-ωr)dt

其中，pavr_ref為平均功率參考值，ωr_ref為電機(jī)轉(zhuǎn)速參考值，ωr為電機(jī)轉(zhuǎn)速實際值，kp1為預(yù)設(shè)定的第一比例系數(shù)，ki1為預(yù)設(shè)定的第一積分系數(shù)。

功率參考值確定子單元124用于依據(jù)平均功率參考值及電源電壓計算功率參考值。具體地，功率參考值確定子單元124可通過以下算式對功率參考值進(jìn)行計算：

pref＝pavr_ref*uac*uac

其中，uac為電源電壓。

q軸電流參考值確定子單元126用于依據(jù)功率參考值及相電流計算q軸電流參考值。具體地，q軸電流參考值確定子單元126可通過以下算式對q軸電流參考值進(jìn)行計算：

其中，iq_ref為q軸電流參考值，pref為功率參考值，ud為d軸當(dāng)前電壓，uq為q軸當(dāng)前電壓，id為d軸電流。

q軸電壓指令值確定子單元128用于依據(jù)q軸電流參考值及相電流計算q軸電壓指令值。具體地，q軸電壓指令值確定子單元128可通過以下算式對q軸電壓指令值進(jìn)行計算：

uq＝kp2^*(iq_ref-iq)+ki2^*∫(iq_ref-iq)dt

其中，uq為q軸電壓指令值，iq_ref為q軸電流參考值，iq為q軸電流，kp2為預(yù)設(shè)定的第二比例系數(shù)，ki2為預(yù)設(shè)定的第二積分系數(shù)。

d軸電壓指令值給定單元130用于依據(jù)母線電壓、相電流計算d軸電壓指令值。具體地，請參閱圖5，d軸電流參考值確定子單元132以及d軸電壓指令值確定子單元134。

d軸電流參考值確定子單元132，用于依據(jù)q軸電流及母線電壓計算d軸電流參考值。具體地，d軸電流參考值確定子單元132可通過以下算式對d軸電流參考值進(jìn)行計算：

其中，η為預(yù)設(shè)定的電壓利用率，udc為母線電壓，iq為預(yù)設(shè)定的q軸電流給定量，ωr為電機(jī)轉(zhuǎn)速實際值，ψ為電機(jī)的轉(zhuǎn)子永磁磁鏈，ld為d軸電感。

d軸電壓指令值確定子單元134，用于依據(jù)d軸電流參考值及d軸電流計算d軸電壓指令值。具體地，d軸電壓指令值確定子單元134可通過以下算式對d軸電壓指令值進(jìn)行計算：

ud＝kp3^*(id_ref-id)+ki3^*∫(id_ref-id)dt

其中，ud為d軸電壓指令值，id_ref為d軸電流參考值，id為d軸電流，kp3為預(yù)設(shè)定的第三比例系數(shù)，ki3為預(yù)設(shè)定的第三積分系數(shù)。

脈寬調(diào)制單元140用于依據(jù)q軸電壓指令值及d軸電壓指令值生成脈寬調(diào)制信號，并依據(jù)脈寬調(diào)制信號控制驅(qū)動電路驅(qū)動電機(jī)運轉(zhuǎn)。

具體地，脈寬調(diào)制信號包含電機(jī)的三相上橋?qū)ㄕ伎毡刃畔?，逆變模塊依據(jù)占空比信息導(dǎo)通或關(guān)斷?？梢岳斫獾兀赏ㄟ^以下算式對占空比信息進(jìn)行計算：

首先，依據(jù)d軸電壓指令值及q軸電壓指令值計算電機(jī)的三相輸出脈寬。

uα＝udcosθ-uqsinθ

uβ＝udsinθ+uqcosθ

uu＝uα

依據(jù)三相輸出脈寬計算電機(jī)的三相上橋?qū)ㄕ伎毡取?/p>

綜上，本發(fā)明實施例提供的功率變換控制裝置，通過q軸電壓指令值給定單元及d軸電壓指令值給定單元分別依據(jù)電路參數(shù)接收單元接收的電源電壓、母線電壓、輸入至電機(jī)的相電流以及預(yù)設(shè)定的電機(jī)轉(zhuǎn)速參考值計算出q軸電壓指令值及d軸電壓指令值后，脈寬調(diào)制單元再依據(jù)q軸電壓指令值及d軸電壓指令值生成脈寬調(diào)制信號，以便在交流電壓峰值處，控制電機(jī)輸出較大的功率，而在交流電壓過零點附近，控制電機(jī)輸出較小功率，從而使得輸入電流波形在交流電壓過零點附近較小，減小了電流諧波，增大了功率因數(shù)，也使得電機(jī)的工作效率得以增強(qiáng)。

需要說明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關(guān)系術(shù)語僅僅用來將一個實體或者操作與另一個實體或操作區(qū)分開來，而不一定要求或者暗示這些實體或操作之間存在任何這種實際的關(guān)系或者順序。而且，術(shù)語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設(shè)備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設(shè)備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設(shè)備中還存在另外的相同要素。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。應(yīng)注意到：相似的標(biāo)號和字母在下面的附圖中表示類似項，因此，一旦某一項在一個附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對其進(jìn)行進(jìn)一步定義和解釋。