用于控制壓縮機(jī)的系統(tǒng)和壓縮機(jī)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種用于控制壓縮機(jī)的系統(tǒng)和壓縮機(jī)。其中，該方法包括：諧波注入電路，與交流電源連接，用于在交流電源輸入的輸入電流的基波上注入諧波分量，其中，諧波分量至少包括：三次諧波分量和/或五次諧波分量；PFC變換器，與諧波注入電路連接，用于獲取注入了諧波分量的輸入電流；PFC控制電路，與PFC變換器連接，用于通過控制PFC變換器中可控開關(guān)管的通斷來調(diào)節(jié)PFC變換器的輸出功率。本實(shí)用新型解決了現(xiàn)有技術(shù)中采用無電解電容電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的電壓紋波高的技術(shù)問題。
【專利說明】
用于控制壓縮機(jī)的系統(tǒng)和壓縮機(jī)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實(shí)用新型涉及壓縮機(jī)控制領(lǐng)域，具體而言，涉及一種用于控制壓縮機(jī)的系統(tǒng)和 壓縮機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002] 為了使用體積小、成本低的薄膜電容代替電解電容，現(xiàn)有技術(shù)中無電解電容電機(jī) 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)具有以下缺點(diǎn)：
[0003] 1、雖然可以實(shí)現(xiàn)過壓保護(hù)的目的，但是由于要對(duì)Q軸電流補(bǔ)償值進(jìn)行判斷，計(jì)算繁 雜，增加了處理器的運(yùn)行時(shí)間，降低了系統(tǒng)的響應(yīng)速度。
[0004] 2、雖然可以將電子電路裝在電動(dòng)機(jī)內(nèi)部實(shí)現(xiàn)了機(jī)電一體化，但是不利于后期電路 元器件和電機(jī)零部件的檢修，且由于壓縮機(jī)內(nèi)部的腐蝕性，不能在空調(diào)外機(jī)變頻驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 上得以應(yīng)用。
[0005] 3、雖然可以通過控制d軸電流和q軸電流來控制逆變器的輸出功率，進(jìn)而控制網(wǎng)側(cè) 電流波形，從而達(dá)到功率因數(shù)的目的。但是，無法解決采用薄膜電容取代電解電容所帶來的 母線電壓下降的問題，不能保證電機(jī)平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)。
[0006] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中采用無電解電容電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的電壓紋波高的技術(shù)問題，目前尚 未提出有效的解決方案。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0007] 本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種用于控制壓縮機(jī)的系統(tǒng)和壓縮機(jī)，以至少解決現(xiàn)有 技術(shù)中采用無電解電容電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的電壓紋波高的技術(shù)問題。
[0008] 根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的一個(gè)方面，提供了一種用于控制壓縮機(jī)的系統(tǒng)，包括:諧 波注入電路，與交流電源連接，用于在交流電源輸入的輸入電流的基波上注入諧波分量，其 中，諧波分量至少包括:三次諧波分量和/或五次諧波分量;PFC變換器，與諧波注入電路連 接，用于獲取注入了諧波分量的輸入電流;PFC控制電路，與PFC變換器連接，用于通過控制 PFC變換器中可控開關(guān)管的通斷來調(diào)節(jié)PFC變換器的輸出功率。
[0009] 根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的另一方面，還提供了一種壓縮機(jī)，包括:上述實(shí)施例中的 用于控制壓縮機(jī)的系統(tǒng)。
[0010] 在本實(shí)用新型實(shí)施例中，諧波注入電路獲取交流電源的輸入電流，并在輸入電流 中增加諧波分量，將注入了諧波分量的輸入電流輸出至PFC變換器，PFC控制電路可以根據(jù) 輸入功率控制可控開關(guān)管的通斷來調(diào)節(jié)PFC變換器的輸出功率。因此，由于在輸入電路中注 入了三次諧波和五次諧波，使得PFC變換器的輸入功率脈動(dòng)減小，并且可以通過PFC控制電 路調(diào)節(jié)PFC變換器的輸出功率，從而所需儲(chǔ)能電容也相應(yīng)減小，可以使用體積小、價(jià)格低的 薄膜電容取代短壽命的電解電容，實(shí)現(xiàn)無電解電容驅(qū)動(dòng)，從而解決現(xiàn)有技術(shù)中采用無電解 電容電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的電壓紋波高的技術(shù)問題，提高用于控制壓縮機(jī)的系統(tǒng)的可靠性，和系 統(tǒng)的整體壽命。
【附圖說明】
[0011] 此處所說明的附圖用來提供對(duì)本實(shí)用新型的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分， 本實(shí)用新型的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本實(shí)用新型，并不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型的不當(dāng) 限定。在附圖中：
[0012] 圖1是根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的一種用于控制壓縮機(jī)的系統(tǒng)的示意圖；
[0013] 圖2是根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的一種可選的用于控制壓縮機(jī)的系統(tǒng)的示意圖；
[0014] 圖3(a)是根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的一種可選的輸入電壓的示意圖；
[0015] 圖3(b)是根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的一種可選的基波電流的示意圖；
[0016] 圖3(c)是根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的一種可選的基波輸入功率和輸出功率的示意 圖；
[0017] 圖3(d)是根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的一種可選的三次諧波電流的示意圖；
[0018] 圖3(e)是根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的一種可選的三次諧波瞬時(shí)輸入功率的示意圖；
[0019] 圖3(f)是根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的一種可選的五次諧波電流的示意圖；
[0020] 圖3(g)是根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的一種可選的五次諧波瞬時(shí)輸入功率的示意圖； [0021 ]圖4是根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的一種可選的PFC控制電路的不意圖；以及
[0022]圖5是根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的一種可選的逆變器控制電路的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本實(shí)用新型方案，下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí) 施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)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(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分的實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí) 施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都應(yīng) 當(dāng)屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
[0024]需要說明的是，本實(shí)用新型的說明書和權(quán)利要求書及上述附圖中的術(shù)語"第一"、 "第二"等是用于區(qū)別類似的對(duì)象，而不必用于描述特定的順序或先后次序。應(yīng)該理解這樣 使用的數(shù)據(jù)在適當(dāng)情況下可以互換，以便這里描述的本實(shí)用新型的實(shí)施例能夠以除了在這 里圖示或描述的那些以外的順序?qū)嵤?。此外，術(shù)語"包括"和"具有"以及他們的任何變形，意 圖在于覆蓋不排他的包含，例如，包含了一系列步驟或單元的過程、方法、系統(tǒng)、產(chǎn)品或設(shè)備 不必限于清楚地列出的那些步驟或單元，而是可包括沒有清楚地列出的或?qū)τ谶@些過程、 方法、產(chǎn)品或設(shè)備固有的其它步驟或單元。
[0025] 實(shí)施例1
[0026] 根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例，提供了一種用于控制壓縮機(jī)的系統(tǒng)實(shí)施例。圖1是根據(jù)本 實(shí)用新型實(shí)施例的一種用于控制壓縮機(jī)的系統(tǒng)的示意圖，如圖1所示，該系統(tǒng)包括:諧波注 入電路11，PFC變換器13，PFC控制電路15和交流電源17。
[0027] 其中，諧波注入電路11，與交流電源17連接，用于在交流電源輸入的輸入電流的基 波上注入諧波分量，其中，諧波分量至少包括:三次諧波分量和/或五次諧波分量。
[0028] PFC變換器13,與諧波注入電路11連接，用于獲取注入了諧波分量的輸入電流。 [0029] 具體地，上述PFC變換器可以是為Boost型APFC(有源功率因數(shù)校正)的變換器。
[0030] PFC控制電路15,與PFC變換器13連接，用于通過控制PFC變換器中可控開關(guān)管的通 斷來調(diào)節(jié)PFC變換器的輸出功率。
[0031] 圖2是根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的一種可選的用于控制壓縮機(jī)的系統(tǒng)的示意圖，如 圖2所示，在一種可選的方案中，用于控制壓縮機(jī)的系統(tǒng)可以包括交流輸入，諧波注入電路， 整流電路，PFC變換器，PFC控制電路，逆變電路，逆變器控制電路和壓縮機(jī)?？梢圆捎肈SPS 片來實(shí)現(xiàn)PFC控制算法電路和逆變器控制電路。交流電源為整個(gè)系統(tǒng)提供動(dòng)力源，在只有單 相電源輸入的電路中，通常指的是市電，即電壓有效值為220V，頻率為50Hz。諧波注入電路 接在交流電源之后，采用一定的控制方法，在輸入電流中注入三次諧波分量和五次諧波分 量，將注入了諧波分量的輸入電流輸出至PFC變換器。注入了諧波分量的輸入電流輸入至 PFC變換器之后，PFC變換器可以對(duì)輸入電壓進(jìn)行濾波、升壓，提高系統(tǒng)的功率因數(shù)。PFC控制 電路可以通過控制諧波注入量來驅(qū)動(dòng)PFC變換器中可控開關(guān)管IGBT的通斷，調(diào)節(jié)PFC變換器 的輸出功率，從而平衡PFC變換器的瞬時(shí)輸入功率和輸出功率。
[0032] 本申請(qǐng)上述實(shí)施例提供了一種方案，諧波注入電路獲取交流電源的輸入電流，并 在輸入電流中增加諧波分量，將注入了諧波分量的輸入電流輸出至PFC變換器，PFC控制電 路可以根據(jù)輸入功率控制可控開關(guān)管的通斷來調(diào)節(jié)PFC變換器的輸出功率。因此，由于在輸 入電路中注入了三次諧波和五次諧波，使得PFC變換器的輸入功率脈動(dòng)減小，并且可以通過 PFC控制電路調(diào)節(jié)PFC變換器的輸出功率，從而所需儲(chǔ)能電容也相應(yīng)減小，可以使用體積小、 價(jià)格低的薄膜電容取代短壽命的電解電容，實(shí)現(xiàn)無電解電容驅(qū)動(dòng)，從而解決現(xiàn)有技術(shù)中采 用無電解電容電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的電壓紋波高的技術(shù)問題，提高用于控制壓縮機(jī)的系統(tǒng)的可靠 性，和系統(tǒng)的整體壽命。
[0033] 可選地，在本申請(qǐng)上述實(shí)施例中，三次諧波分量為與基波的初始相位相同的諧波， 五次諧波分量為與基波的初始相位的相位差為η的諧波。
[0034] 在一種可選的方案中，諧波注入電路可以采用一定的控制方法，在輸入電流中注 入與基波的初始相位相同的三次諧波和與基波的初始相位差為π的五次諧波。例如，輸入電 流的基波為Ιι · sin( ω t)，則三次諧波為13 · sin(3 ω t)，五次諧波為15 · sin(5 ω t-π)。如 圖3 (a)至圖3 (g)所示，在Τ/8-3Τ/8中，電容C充電，輸入功率大于輸出功率，輸入功率的脈動(dòng) 較大，當(dāng)向輸入電流中注入與一定量的3次、5次諧波電流后，輸入功率的脈動(dòng)會(huì)減小，從而 所需的儲(chǔ)能電容也相應(yīng)減小，因此，可以用小體積的薄膜電容取代短壽命的電解電容。
[0035] 具體地，可以通過如下計(jì)算公式計(jì)算得到輸入該輸入電流的基波時(shí)得到的輸入功 率：
[0036] pini = Vin · iini = Vm · Ιι · sin2( ω t),
[0037] 其中，Vin = Vm · sin( ω t)是交流電源輸入的輸入電壓，Vm是輸入電壓的幅值， ? = ￥是輸入電壓的角頻率，T為輸入電壓的周期，iinl = h· sin(cot)是輸入電流的基波， T Ιι是基波的幅值。
[0038] 在基波上注入的諧波分量為三次諧波分量的情況下，可以通過如下計(jì)算公式計(jì)算 得到三次諧波分量輸入至PFC變換器的瞬時(shí)輸入功率：
[0039] pin3 = Vin · iin3 = Vm · sin( ω t) · 13 · sin(3 ω t)，
[0040] 其中，iin3 = I3 · sin(3c〇t)是三次諧波分量，I3 = I/ · I!是三次諧波分量的幅值， I3*是三次諧波分量的標(biāo)幺值；
[0041] 在基波上注入的諧波分量為五次諧波分量的情況下，可以通過如下計(jì)算公式計(jì)算 得到五次諧波分量輸入至PFC變換器的瞬時(shí)輸入功率：
[0042] pin5 = vin · iin5 = Vm · sin( ω t) · 15 · sin(5 ω t-π)，
[0043] 其中，iin5 = l5 · sin(5 ω t-π)是五次諧波分量，I5 = I5* · Ii是五次諧波分量的幅 值，I，是五次諧波分量的標(biāo)幺值；
[0044] 可以通過如下計(jì)算公式組計(jì)算得到三次諧波分量的標(biāo)幺值1/和五次諧波分量的 標(biāo)幺值15'
[0045]
[0046] PF > 0.95,
[0047] I3*2+l5*2< 0.108,
[0048] 其中，PF為PFC變換器的功率因數(shù)。
[0049] 根據(jù)實(shí)際需求功率因數(shù)PF2 0.95,從而可以令I(lǐng)3* = 0.328cos γ，I5* = 0.328sin γ，〇 < γ < jt/2。
[0050] 當(dāng)變換器的效率為100%，輸出功率Ρ〇等于平均輸入功率Pin，即
當(dāng)瞬時(shí)輸入功率大于輸出功率時(shí)，電解電容C進(jìn)行充電，充電能量△ E i為
電容C的儲(chǔ)能公式戈
其中，V_x為電解 電容C兩端電壓最大值，Vc^in為電解電容C兩端電壓最小值。從而，得到電容的容值：
，其中，Δ V。= V_x = VMin為電解電容上電壓紋波的峰峰值。瞬時(shí)輸 入功率與輸出功率相等時(shí)的時(shí)間點(diǎn)L為
求極限值，即只注入三次諧波時(shí)，I3* = 0.328，I5* = 0，則有te = 0.095T;只注入五次諧波時(shí)， 15* = 0.328，13*=0，則有= 0.1122T。因此，當(dāng)注入3次、5次諧波，電容儲(chǔ)能：
[0051]
[0052]其中，電網(wǎng)輸入工頻電壓有效值為220V，頻率為50Hz，令te = 0.1T，代入上式，取較 小值時(shí)，γ =〇.6457rad，ΔΕ1+3+5 = 0.682 ΔΕ，通過計(jì)算，此時(shí)功率因數(shù)大于0.95。當(dāng)電壓紋 波大小確定時(shí)，電容容值與儲(chǔ)能大小成正比。當(dāng)注入3次、5次諧波后，電容儲(chǔ)能量下降為原 來的68.2%，則電容減小為原來的68.2%，從而可以用小體積的薄膜電容替代壽命短的電 解電容。
[0053]通過上述方案，在與有電解電容電路輸出電壓紋波相同的情況下，可以使無電解 電容驅(qū)動(dòng)電路的儲(chǔ)能電容減少為原來的68.2 %左右，功率因數(shù)保證在0.95以上。
[0054] 可選地，在本申請(qǐng)上述實(shí)施例中，上述PFC控制電路包括：
[0055] PFC控制算法電路，用于根據(jù)檢測(cè)到的PFC變換器的輸入電壓和輸出電壓，生成PFC 變換器的占空比。
[0056]具體地，上述占空比可以為可控開關(guān)管IGBT的占空比。
[0057]圖4是根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的一種可選的PFC控制電路的示意圖，在一種可選的 方案中，如圖4所示，PFC變換器可以包括電感L，可控開關(guān)管V和電容C，從公式中可以看出， 得到占空比的計(jì)算公式比較復(fù)雜，需要采用多個(gè)乘法器、觸發(fā)器和開方電路，因此需要簡(jiǎn) 化，可以通過如下計(jì)算公式組計(jì)算得到PFC變換器的占空比D yJlt，從而，控制PFC的輸入和輸 出電壓，即可獲得滿意的占空比：
[0058]
[0059]
[0060]
[0061]
[0062]
[0063]其中
a = Vm/V〇，y= | sin( ω t) |，L為PFC變換器的電感值，fv 為可控開關(guān)管的開關(guān)頻率，Vo為輸出電壓，Pin_fit為PFC變換器的輸入平均功率，Po為PFC變換 器的輸出功率，iinl+3+5_fit為擬合后的輸入電流，k與第二電壓相關(guān)，kl~k4均為非零常數(shù)。 [0064] 驅(qū)動(dòng)芯片，用于放大PFC變換器的占空比來控制PFC變換器中可控開關(guān)管的通斷。 [0065] 在一種可選的方案中，PFC控制電路可以檢測(cè)PFC變換器的輸入電壓和輸出電壓， 根據(jù)輸入和輸入電壓計(jì)算得到可控開關(guān)管IGBT的占空比，并根據(jù)該占空比調(diào)節(jié)可控開關(guān)管 IGBT的通斷，由于PFC控制算法電路計(jì)算得到的占空比幅值較小，驅(qū)動(dòng)芯片將占空比幅值進(jìn) 行放大，滿足驅(qū)動(dòng)可控開關(guān)管IGBT的通斷的目的。
[0066] 可選地，在本申請(qǐng)上述實(shí)施例中，上述PFC控制算法電路包括：
[0067]電壓采樣電路，連接于PFC變換器的輸入端，用于采集PFC變換器的輸入電壓，得到 米樣電壓。
[0068]電壓反饋電路，連接于PFC變換器的輸出端，用于采集PFC變換器的輸出電壓，得到 反饋電壓。
[0069] 電壓調(diào)節(jié)器，與電壓采樣電路和電壓反饋電路連接，用于計(jì)算采樣電壓和反饋電 壓的差值，得到第一電壓。
[0070] 誤差調(diào)節(jié)器，與電壓反饋電路連接，用于計(jì)算預(yù)先設(shè)定的母線參考電壓和反饋電 壓的差值，得到第二電壓。
[0071] 模擬乘法器，與電壓調(diào)節(jié)器和誤差調(diào)節(jié)器連接，用于計(jì)算第一電壓和第二電壓的 乘積，得到乘積電壓。
[0072] 比較器，與模擬乘法器連接，用于將乘積電壓與比較器中生成的載波進(jìn)行比較，獲 得擬合后的占空比。
[0073] 在一種可選的方案中，如圖4所示，PFC控制算法電路還可以包括電壓采樣電路，電 壓反饋電路，電壓調(diào)節(jié)器，乘法器和比較器，此處需要說明的是，PFC控制算法電路可以屬于 軟件部分，不涉及具體的元器件，在DSP芯片中完成計(jì)算。PFC變換器可以包括可控開關(guān)管 IGBT和電容C，電壓采樣電路可以采集輸入PFC變換器的輸入電壓Vg，電壓反饋電路可以采 集PFC變換器的輸出電壓，即PFC變換器中電容C兩端的電壓Vo，可以根據(jù)需要預(yù)先設(shè)定母線 參考電壓 Vref，電壓調(diào)節(jié)器將采樣到的電壓與Vgg饋回來的電壓Vo進(jìn)行比較后輸出給乘法 器，乘法器的另一輸入為設(shè)定的直流母線參考電壓V ref與反饋電壓Vo的誤差，模擬乘法器的 輸出電壓與占空比成線性相關(guān)，比較器將模擬乘法器的輸出電壓與DSP芯片生成的載波進(jìn) 行比較，可以獲得所需要的擬合占空比。
[0074] 通過上述方案，可以通過PFC控制電路中的電壓采樣電路，電壓反饋電路，電壓調(diào) 節(jié)器、誤差調(diào)節(jié)器、模擬乘法器和比較器計(jì)算得到PFC變換器的占空比，從而進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)對(duì) PFC變換器的調(diào)節(jié)。
[0075] 可選地，在本申請(qǐng)上述實(shí)施例中，上述系統(tǒng)還包括：
[0076]逆變電路，連接于PFC變換器和壓縮機(jī)之間，用于將PFC變換器輸出的直流電壓逆 變?yōu)槿嘟涣麟妷骸?br>[0077] 具體地，上述逆變電路可以為三相電壓型橋式逆變電路，每橋臂由兩個(gè)IGBT和兩 個(gè)與之反相并聯(lián)的二極管組成。壓縮機(jī)是主電路的最后一級(jí)，是整個(gè)電路的控制目標(biāo)。通 常，對(duì)壓縮機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制轉(zhuǎn)化為對(duì)壓縮機(jī)內(nèi)部永磁同步電機(jī)(PMSM)的驅(qū)動(dòng)控制。
[0078] 逆變器控制電路，連接于PFC變換器和壓縮機(jī)之間，用于根據(jù)壓縮機(jī)的電流值和電 壓值，生成脈寬調(diào)制信號(hào)。
[0079] 逆變器控制電路還用于根據(jù)脈寬調(diào)制信號(hào)控制逆變電路中開關(guān)的通斷。
[0080] 在一種可選的方案中，如圖2所示，用于控制壓縮機(jī)的系統(tǒng)還可以包括連接在PFC 變換器輸出端的逆變電路，可以將經(jīng)過PFC變換器之后的被濾波后的直流電壓逆變成供給 壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的三相交流電，壓縮機(jī)在三相電的驅(qū)動(dòng)下運(yùn)轉(zhuǎn)，根據(jù)外部輸入的控制指令的不 同，轉(zhuǎn)速、頻率等指標(biāo)也會(huì)作相應(yīng)的改變。逆變器控制電路可以通過獲取六路脈寬調(diào)制PWM 信號(hào)來驅(qū)動(dòng)三相橋式逆變電路開關(guān)管IGBT的通斷。
[0081] 可選地，在本申請(qǐng)上述實(shí)施例中，上述逆變器控制電路包括：
[0082] 位置觀測(cè)器，與壓縮機(jī)連接，用于根據(jù)壓縮機(jī)的電流值和電壓值，得到壓縮機(jī)內(nèi)電 機(jī)轉(zhuǎn)子的角度。
[0083] 在一種可選的方案中，可以根據(jù)位置觀測(cè)器中的電流觀測(cè)器(Current observe) 的狀態(tài)方程和反電勢(shì)觀測(cè)器(EMF observe)的狀態(tài)方程得到電機(jī)轉(zhuǎn)子的角速度和角度。 [0084]例如，可以通過如下計(jì)算公式計(jì)算得到壓縮機(jī)內(nèi)電機(jī)轉(zhuǎn)子的角度Θ:

id、iq為電流傳感器測(cè)量后經(jīng)過坐標(biāo)變換得到的d、q軸電流，ω η是位 置觀測(cè)器的截止頻率，Ld、Lq為壓縮機(jī)內(nèi)部電機(jī)的d、q軸電感，Rs是壓縮機(jī)內(nèi)部電機(jī)的定子內(nèi) 阻
[0091] 控制算法電路，連接于逆變電路和位置觀測(cè)器之間，用于根據(jù)采樣得到的第一電 流和位置觀測(cè)器反饋的角度，生成脈寬調(diào)制信號(hào)。
[0092] 在一種可選的方案中，如圖2所示，逆變器控制電路可以包括控制算法電路和位置 觀測(cè)器，位置觀測(cè)器可以根據(jù)控制電路中的電壓量、電流量對(duì)壓縮機(jī)的位置和速度進(jìn)行估 計(jì)，反饋給控制算法電路，控制算法電路可以根據(jù)輸出至壓縮機(jī)的三相電流通過計(jì)算得到 脈寬調(diào)制信號(hào)，進(jìn)一步驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。
[0093] 此處需要說明的是，控制算法電路和位置觀測(cè)器都可以屬于軟件部分，不涉及具 體的元器件，均可以在DSP芯片中完成計(jì)算。
[0094] 通過上述方案，由于壓縮機(jī)內(nèi)部不能安裝位置傳感器，可以采用全階位置觀測(cè)器 來估測(cè)壓縮機(jī)內(nèi)部電機(jī)轉(zhuǎn)子的位置和速度，并反饋給控制電路，控制壓縮機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，從而對(duì) 壓縮機(jī)控制系統(tǒng)實(shí)行閉環(huán)控制，保證壓縮機(jī)穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。
[0095] 可選地，在本申請(qǐng)上述實(shí)施例中，上述控制算法電路包括：
[0096] 電流傳感器，連接于逆變電路的輸出端，用于采樣輸出至壓縮機(jī)的電流值；
[0097] 坐標(biāo)變換器，與電流傳感器和位置觀測(cè)器連接，用于將采樣得到的電流值進(jìn)行 Clark變換和Park變換，得到旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的電流。
[0098] 微分電路，與位置觀測(cè)器電連接，用于將角度進(jìn)行微分，得到角速度。
[0099] 速度控制器，與微分電路電連接，用于獲取角速度與預(yù)設(shè)角速度的差值，得到電流 參考。
[0100] 第一電流控制器，與速度控制器和坐標(biāo)變換器連接，用于獲取電流參考與旋轉(zhuǎn)坐 標(biāo)系下的電流值的差值，得到第一電壓指令。
[0101] 第二電流控制器，與坐標(biāo)變換器連接，用于獲取預(yù)設(shè)電流與旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的電流 的差值，調(diào)節(jié)得到第二電壓指令。
[0102] 坐標(biāo)逆變換器，與第一電流控制器，第二電流控制器和位置觀測(cè)器連接，用于將第 一電壓指令和第二電壓指令進(jìn)行Park逆變換和Clark逆變換得到三相電壓瞬時(shí)指令值。
[0103] 脈寬調(diào)制器，連接于坐標(biāo)逆變換器和逆變電路之間，用于將三相電壓瞬時(shí)指令值 與脈寬調(diào)制器中存儲(chǔ)的載波進(jìn)行比較，得到脈寬調(diào)制信號(hào)。
[0104] 圖5是根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的一種可選的逆變器控制電路的示意圖，在一種可 選的方案中，如圖5所示，控制算法電路中的電流傳感器可以對(duì)輸出至壓縮機(jī)的三相電流值 進(jìn)行采樣，獲得三相靜止坐標(biāo)系下的電流1^1。，經(jīng)過(^4變換后，得到兩相靜止坐標(biāo)系 下的電流ihie，結(jié)合位置觀測(cè)器所估計(jì)的壓縮機(jī)內(nèi)電機(jī)轉(zhuǎn)子的角度Θ，運(yùn)用Park變換，得到 兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的電流id、i q。在本申請(qǐng)中，采用i/ = 0控制，即d軸的給定為零。位置觀測(cè) 器對(duì)壓縮機(jī)內(nèi)電機(jī)轉(zhuǎn)子的角度進(jìn)行觀測(cè)，微分后得到角速度，控制算法電路可以根據(jù)角速 度，兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的電流id、i q，預(yù)設(shè)電流i/和預(yù)設(shè)角速度ω%通過計(jì)算得到六路脈寬 調(diào)制HVM信號(hào)，可以將給定的角速度ω $與微分后得到的角速度作差，將誤差輸給速度ΡΙ控 制器，速度ΡΙ控制器的輸出為電流參考值i，，與反饋過來的電流iq作差，將誤差輸給電流ΡΙ 控制器（即上述的第一電流控制器），得到第一電壓指令iC，將兩個(gè)電流PI控制器輸出的電 壓指令Ud'Uq*進(jìn)行Park逆變換和Clark逆變換，得到的三相電壓瞬時(shí)指令值uu'uv*和u/作 為SVPWM器的輸入，利用PWM技術(shù)與SVPWM器內(nèi)的載波進(jìn)行比較，產(chǎn)生六路脈寬調(diào)制PWM信號(hào)， 從而控制逆變電路中開關(guān)管IGBT的通斷。
[0105] 例如，可以通過如下計(jì)算公式計(jì)算得到旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的電流：
[0106]
[0107]
[0108] 其中，ia為輸出至壓縮機(jī)的A相電流，ib為輸出至壓縮機(jī)的B相電流，ic為輸出至壓 縮機(jī)的C相電流，ia為靜止坐標(biāo)系下的α軸電流，為靜止坐標(biāo)系下的軸電流，Θ為角度，。為 旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的d軸電流，i q為旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的q軸電流。
[0109] 可以通過如下計(jì)算公式組計(jì)算得到三相電壓瞬時(shí)指令值：
[0110]
[0111]
[0112] 其中，iC為第一電壓指令，u/為第二電壓指令，u/為靜止坐標(biāo)系下的α軸電壓指 令，u/為靜止坐標(biāo)系下的β軸電壓指令，Θ為角度， uu$為輸出至脈寬調(diào)制器的U相電壓瞬時(shí)指 令值，u/為輸出至脈寬調(diào)制器的V相電壓瞬時(shí)指令值，u/為輸出至脈寬調(diào)制器的W相電壓瞬 時(shí)指令值。
[0113] 可選地，在本申請(qǐng)上述實(shí)施例中，上述系統(tǒng)還包括：
[0114] 整流電路，連接于諧波注入電路和PFC變換器之間，用于將注入了諧波分量的輸入 電流轉(zhuǎn)換為直流電流。
[0115] 在一種可選的方案中，如圖2所示，用于控制壓縮機(jī)的系統(tǒng)還可以包括整流電路， 接在諧波注入電路之后，該電路采用單相橋式連接，將輸入的220V交流市電整流成310V的 直流電供后級(jí)電路使用，可以將該輸入電壓整流成類似于"慢頭"波的脈動(dòng)直流電壓。
[0116] 此處需要說明的是，上述PFC變換器和逆變電路中的有源開關(guān)器件均可以用其它 可控開關(guān)管替代。但是替代之后，開關(guān)管的耐壓和通流能力會(huì)降低。諧波注入電路可以在輸 入電流中僅注入三次諧波來實(shí)現(xiàn)PFC變換器的瞬時(shí)輸入功率和輸出功率的平衡，但是由于 輸入電流中含有不可忽視的5次、7次諧波，功率因數(shù)低，達(dá)不到驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的要求。諧波 注入電路也可以在輸入電流中注入3次、5次和7次諧波，實(shí)現(xiàn)PFC變換器的瞬時(shí)輸入功率和 輸出功率的平衡，但是由于加入7次諧波導(dǎo)致占空比計(jì)算過于復(fù)雜，影響系統(tǒng)的響應(yīng)速度， 實(shí)時(shí)性差。
[0117] 可選地，在本申請(qǐng)上述實(shí)施例中，上述PFC變換器為Boost型APFC變換器。
[0118] 可選地，在本申請(qǐng)上述實(shí)施例中，上述壓縮機(jī)內(nèi)電機(jī)為永磁同步電機(jī)。
[0119] 可選地，在本申請(qǐng)上述實(shí)施例中，上述逆變電路為三相電壓型橋式逆變電路。
[0120] 可選地，在本申請(qǐng)上述實(shí)施例中，上述脈寬調(diào)制器為空間矢量脈寬調(diào)制器。
[0121] 實(shí)施例2
[0122] 根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例，提供了一種時(shí)鐘信號(hào)的控制設(shè)備實(shí)施例，該控制設(shè)備包 括圖2所示的用于控制壓縮機(jī)的系統(tǒng)。
[0123] 本申請(qǐng)上述實(shí)施例提供了一種方案，諧波注入電路獲取交流電源的輸入電流，并 在輸入電流中增加諧波分量，將注入了諧波分量的輸入電流輸出至PFC變換器，PFC控制電 路可以根據(jù)輸入功率控制可控開關(guān)管的通斷來調(diào)節(jié)PFC變換器的輸出功率。因此，由于在輸 入電路中注入了三次諧波和五次諧波，使得PFC變換器的輸入功率脈動(dòng)減小，并且可以通過 PFC控制電路調(diào)節(jié)PFC變換器的輸出功率，從而所需儲(chǔ)能電容也相應(yīng)減小，可以實(shí)用體積小、 價(jià)格低的薄膜電容取代短壽命的電解電容，實(shí)現(xiàn)無電解電容驅(qū)動(dòng)，從而解決現(xiàn)有技術(shù)中采 用無電解電容電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的電壓紋波高的技術(shù)問題，提高用于控制壓縮機(jī)的系統(tǒng)的可靠 性，和系統(tǒng)的整體壽命。
[0124] 上述本實(shí)用新型實(shí)施例序號(hào)僅僅為了描述，不代表實(shí)施例的優(yōu)劣。
[0125] 在本實(shí)用新型的上述實(shí)施例中，對(duì)各個(gè)實(shí)施例的描述都各有側(cè)重，某個(gè)實(shí)施例中 沒有詳述的部分，可以參見其他實(shí)施例的相關(guān)描述。
[0126] 以上所述僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技 術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和 潤飾也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種用于控制壓縮機(jī)的系統(tǒng)，其特征在于，包括： 諧波注入電路，與交流電源連接，用于在所述交流電源輸入的輸入電流的基波上注入 諧波分量，其中，所述諧波分量至少包括:三次諧波分量和/或五次諧波分量； PFC變換器，與所述諧波注入電路連接，用于獲取注入了所述諧波分量的輸入電流； PFC控制電路，與所述PFC變換器連接，用于通過控制所述PFC變換器中可控開關(guān)管的通 斷來調(diào)節(jié)所述PFC變換器的輸出功率。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述三次諧波分量為與所述基波的初始相 位相同的諧波，所述五次諧波分量為與所述基波的初始相位的相位差為31的諧波。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述PFC控制電路包括： PFC控制算法電路，用于根據(jù)檢測(cè)到的所述PFC變換器的輸入電壓和輸出電壓，生成所 述PFC變換器的占空比； 驅(qū)動(dòng)芯片，用于放大所述PFC變換器的占空比來控制所述PFC變換器中可控開關(guān)管的通 斷。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述PFC控制算法電路包括： 電壓采樣電路，連接于所述PFC變換器的輸入端，用于采集所述PFC變換器的所述輸入 電壓，得到采樣電壓； 電壓反饋電路，連接于所述PFC變換器的輸出端，用于采集所述PFC變換器的所述輸出 電壓，得到反饋電壓； 電壓調(diào)節(jié)器，與所述電壓采樣電路和所述電壓反饋電路連接，用于計(jì)算所述采樣電壓 和所述反饋電壓的差值，得到第一電壓； 誤差調(diào)節(jié)器，與所述電壓反饋電路連接，用于計(jì)算預(yù)先設(shè)定的母線參考電壓和所述反 饋電壓的差值，得到第二電壓； 模擬乘法器，與所述電壓調(diào)節(jié)器和所述誤差調(diào)節(jié)器連接，用于計(jì)算所述第一電壓和所 述第二電壓的乘積，得到乘積電壓； 比較器，與所述模擬乘法器連接，用于將所述乘積電壓與所述比較器中生成的載波進(jìn) 行比較，獲得擬合后的所述占空比。5. 根據(jù)權(quán)利要求1至4中任意一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括： 逆變電路，連接于所述PFC變換器和壓縮機(jī)之間，用于將所述PFC變換器輸出的直流電 壓逆變?yōu)槿嘟涣麟妷海? 逆變器控制電路，連接于所述PFC變換器和所述壓縮機(jī)之間，用于根據(jù)所述壓縮機(jī)的電 流值和電壓值，生成脈寬調(diào)制信號(hào)； 所述逆變器控制電路還用于根據(jù)所述脈寬調(diào)制信號(hào)控制逆變電路中開關(guān)的通斷。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述逆變器控制電路包括： 位置觀測(cè)器，與所述壓縮機(jī)連接，用于根據(jù)所述壓縮機(jī)的電流值和電壓值，得到所述壓 縮機(jī)內(nèi)電機(jī)轉(zhuǎn)子的角度； 控制算法電路，連接于所述逆變電路和所述位置觀測(cè)器之間，用于根據(jù)采樣得到的第 一電流和所述位置觀測(cè)器反饋的所述角度，生成所述脈寬調(diào)制信號(hào)。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述控制算法電路包括： 電流傳感器，連接于所述逆變電路的輸出端，用于采樣輸出至所述壓縮機(jī)的電流值； 坐標(biāo)變換器，與所述電流傳感器和所述位置觀測(cè)器連接，用于將采樣得到的所述電流 值進(jìn)行Clark變換和Park變換，得到旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的電流； 微分電路，與所述位置觀測(cè)器電連接，用于將所述角度進(jìn)行微分，得到角速度； 速度控制器，與所述微分電路電連接，用于獲取所述角速度與預(yù)設(shè)角速度的差值，得到 電流參考； 第一電流控制器，與所述速度控制器和所述坐標(biāo)變換器連接，用于獲取所述電流參考 與所述旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的電流值的差值，得到第一電壓指令； 第二電流控制器，與所述坐標(biāo)變換器連接，用于獲取預(yù)設(shè)電流與所述旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的 電流的差值，調(diào)節(jié)得到第二電壓指令； 坐標(biāo)逆變換器，與所述第一電流控制器，所述第二電流傳感器和所述位置觀測(cè)器連接， 用于將所述第一電壓指令和所述第二電壓指令進(jìn)行Park逆變換和Clark逆變換得到三相電 壓瞬時(shí)指令值； 脈寬調(diào)制器，連接于所述坐標(biāo)逆變換器和所述逆變電路之間，用于將所述三相電壓瞬 時(shí)指令值與所述脈寬調(diào)制器中存儲(chǔ)的載波進(jìn)行比較，得到所述脈寬調(diào)制信號(hào)。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括： 整流電路，連接于所述諧波注入電路和所述PFC變換器之間，用于將所述注入了所述諧 波分量的輸入電流轉(zhuǎn)換為直流電流。9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述PFC變換器為Boost型APFC變換器。10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述壓縮機(jī)內(nèi)電機(jī)為永磁同步電機(jī)。11. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述逆變電路為三相電壓型橋式逆變電 路。12. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述脈寬調(diào)制器為空間矢量脈寬調(diào)制器。13. -種壓縮機(jī)，其特征在于，包括:權(quán)利要求1至12中任意一項(xiàng)所述的用于控制壓縮機(jī) 的系統(tǒng)。
【文檔編號(hào)】H02P27/00GK205622493SQ201620064592
【公開日】2016年10月5日
【申請(qǐng)日】2016年1月22日
【發(fā)明人】劉玲, 張東盛, 劉亞祥, 程海珍, 蘇勇雪, 區(qū)均灌, 王長(zhǎng)愷
【申請(qǐng)人】珠海格力節(jié)能環(huán)保制冷技術(shù)研究中心有限公司