CN112787495A - 变频控制器及其控制方法、变频电器以及电子设备 - Google Patents

变频控制器及其控制方法、变频电器以及电子设备 Download PDF

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CN112787495A CN201911081296.3A CN201911081296A CN112787495A CN 112787495 A CN112787495 A CN 112787495A CN 201911081296 A CN201911081296 A CN 201911081296A CN 112787495 A CN112787495 A CN 112787495A
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Abstract

本发明公开了一种变频控制及其控制方法、变频电器以及电子设备，方法包括：获取电网输入电压相位角；根据电网输入电压相位角计算弱磁电流波形值；获取当前平均弱磁电流值；根据当前平均弱磁电流值和弱磁电流波形值得到目标弱磁电流值；根据目标弱磁电流值对变频负载进行弱磁控制。由此，通过得到目标弱磁电流值对变频负载进行弱磁控制，可有效提升变频***的控制稳定性，同时还可优化能效，便于工程化应用。

Description

变频控制器及其控制方法、变频电器以及电子设备
技术领域
本发明涉及家用电器技术领域，尤其涉及一种变频控制器的控制方法、一种变频控制器、一种变频电器、一种电子设备以及一种计算机可读存储介质。
背景技术
随着人们生活水平的不断提高，对电器例如空调***的性能要求也逐渐提升。相关技术中，采用无电解电容变频器***作为空调的变频器***。
但是，相关技术存在的问题在于，由于无电解电容变频器***去掉了PFC模块和大电解电容，直流母线电压具有大幅脉动的特点，过零点附近的最低电压值接近于零电压，电流控制环路饱和，电流波形严重畸变，反电势能量回馈到控制***，特别是在高速条件下，会产生一个大电流的发电效果，从而会降低***效率，并且会降低***控制的稳定性，
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的第一个目的在于提出一种变频控制器的控制方法，可有效提升变频***的控制稳定性，同时还可优化能效，便于工程化应用。
本发明的第二个目的在于提出一种变频控制器。
本发明的第三个目的在于提出一种变频电器。
本发明的第四个目的在于提出一种电子设备。
本发明的第五个目的在于提出一种计算机可读存储介质。
为达上述目的，本发明第一方面实施例提出一种变频控制器的控制方法，包括：获取电网输入电压相位角；根据所述电网输入电压相位角计算弱磁电流波形值；获取当前平均弱磁电流值；根据所述当前平均弱磁电流值和所述弱磁电流波形值得到目标弱磁电流值；根据所述目标弱磁电流值对变频负载进行弱磁控制。
根据本发明实施例的变频控制器的控制方法，首先获取电网输入电压相位角，根据电网输入电压相位角计算弱磁电流波形值，然后获取当前平均弱磁电流值，根据当前平均弱磁电流值和弱磁电流波形值得到目标弱磁电流值，最后根据目标弱磁电流值对变频负载进行弱磁控制。由此，本发明实施例的变频控制器的控制方法，通过得到目标弱磁电流值对变频负载进行弱磁控制，可有效提升变频***的控制稳定性，同时还可优化能效，便于工程化应用。
根据本发明的一个实施例，所述根据所述电网输入电压相位角计算弱磁电流波形值，包括：根据所述电网输入电压相位角、弱磁电流波形函数和弱磁电流补偿系数计算所述弱磁电流波形值。
根据本发明的一个实施例，所述弱磁电流补偿系数为直流母线电压下限值和直流母线电压峰值的比值。
根据本发明的一个实施例，
根据本发明的一个实施例，所述的控制方法还包括：对所述目标弱磁电流值进行限幅处理。
根据本发明的一个实施例，所述对所述目标弱磁电流值进行限幅处理，包括：所述目标弱磁电流值低于弱磁电流限幅值，则将所述目标弱磁电流值修正为所述弱磁电流限幅值。
为达上述目的，本发明第二方面实施例提出一种变频控制器，包括：获取模块，用于获取电网输入电压相位角，并获取当前平均弱磁电流值；控制模块，用于根据所述电网输入电压相位角计算弱磁电流波形值，并根据所述当前平均弱磁电流值和所述弱磁电流波形值得到目标弱磁电流值，以及根据所述目标弱磁电流值对变频负载进行弱磁控制。
根据本发明实施例提出的变频控制器，通过获取模块获取电网输入电压相位角，并获取当前平均弱磁电流值，控制模块根据电网输入电压相位角计算弱磁电流波形值，并根据当前平均弱磁电流值和弱磁电流波形值得到目标弱磁电流值，以及根据目标弱磁电流值对变频负载进行弱磁控制。由此，本发明实施例的变频控制器，通过得到目标弱磁电流值对变频负载进行弱磁控制，可有效提升变频***的控制稳定性，同时还可优化能效，便于工程化应用。
根据本发明的一个实施例，控制模块还用于根据所述电网输入电压相位角、弱磁电流波形函数和弱磁电流补偿系数计算所述弱磁电流波形值。
根据本发明的一个实施例，所述弱磁电流补偿系数为直流母线电压下限值和直流母线电压峰值的比值。
根据本发明的一个实施例，
根据本发明的一个实施例，控制模块还用于对所述目标弱磁电流值进行限幅处理。
根据本发明的一个实施例，控制模块用于在所述目标弱磁电流值低于弱磁电流限幅值时，将所述目标弱磁电流值修正为所述弱磁电流限幅值。
为达上述目的，本发明第三方面实施例提出一种变频电器，包括本发明第二方面实施例所述的变频控制器。
根据本发明实施例提出的变频电器，通过设置的变频控制器，可有效提升变频***的控制稳定性，同时还可优化能效，便于工程化应用。
为达上述目的，本发明第四方面实施例提出一种电子设备，包括：存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行程序时，实现如本发明第一方面实施例所述的变频控制器的控制方法。
根据本发明实施例提出的电子设备，在处理器执行程序时，可实现前述的变频控制器的控制方法，进而可有效提升变频***的控制稳定性，同时还可优化能效，便于工程化应用。
为达上述目的，本发明第五方面实施例提出一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如本发明第一方面实施例所述的变频控制器的控制方法。
附图说明
图1为根据本发明实施例的变频控制器的控制方法的流程示意图；
图2为根据本发明一个实施例的变频控制器的控制方法中直流母线电压波形图；
图3为根据本发明一个实施例的变频控制器的控制方法中获取当前平均弱磁电流值的方框示意图；
图4为根据本发明一个实施例的变频控制器的控制方法中目标弱磁电流的波形图；
图5为根据本发明一个实施例的变频控制器的控制方法的测试波形图；
图6为根据本发明实施例的变频控制器的方框示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
下面参考附图描述本发明实施例的变频控制器及其控制方法、变频电器以及电子设备。
图1为根据本发明实施例的变频控制器的控制方法的流程示意图。如图1所示，本发明实施例的变频控制器的控制方法包括以下步骤：
S1，获取电网输入电压相位角θge。
可理解，首先实时获取电网输入电压，例如可通过电压采样电路实时采集电网输入电压值，其中，电网输入电压为经过电路端口滤波后的实时网侧交流输入电压。然后通过锁相环模块实时捕获电网输入电压相位角θge，或者通过插值和过零点检测的方法实时获取电网输入电压相位角θge。
S2，根据电网输入电压相位角θge计算弱磁电流波形值
Figure BDA0002264046380000041
根据本发明的一个实施例，根据电网输入电压相位角θge计算弱磁电流波形值，包括：根据电网输入电压相位角θge、弱磁电流波形函数和弱磁电流补偿系数κ计算弱磁电流波形值
Figure BDA0002264046380000042
需要说明的是，弱磁电流波形值是指频率为电网输入电压频率二倍的脉动信号。弱磁电流波形函数可以是正弦波函数，或者方波函数，或者梯形波函数，本发明以正弦波函数为例，设计弱磁电流波形函数如下式所示：
Figure BDA0002264046380000043
其中，
Figure BDA0002264046380000044
表示弱磁电流波形值，θge表示电网输入电压相位角，κ表示弱磁电流补偿系数，由此，根据电网输入电压相位角θge、弱磁电流波形函数和弱磁电流补偿系数κ可计算得到弱磁电流波形值
Figure BDA0002264046380000045
根据本发明的一个实施例，弱磁电流补偿系数κ为直流母线电压下限值Udc_min和直流母线电压峰值Udc_max的比值。即κ＝Udc_min÷Udc_max，如图2所示，L1所对应的纵坐标即为直流母线电压下限值，A点的纵坐标表示直流母线电压峰值。
举例而言，可通过电压采样电路实时采集直流母线电压，其中，直流母线电压是指网侧交流电压经整流后提供给逆变器驱动电机的母线电压，即无电解电容变频控制器中薄膜电容或者陶瓷电容两端的电压。
可理解，在根据电网输入电压相位角θge、弱磁电流波形函数和弱磁电流补偿系数κ计算得到弱磁电流波形值
Figure BDA0002264046380000046
后，对弱磁电流波形值
Figure BDA0002264046380000047
进行归一化处理，以将弱磁电流波形值
Figure BDA0002264046380000048
限定在0～1的范围内。
S3，获取当前平均弱磁电流值
Figure BDA0002264046380000049
根据本发明的一个实施例，获取当前平均弱磁电流值
Figure BDA00022640463800000410
包括获取逆变器输出电压的幅值|us|；计算逆变器最大允许输出电压usmax和逆变器输出电压的幅值|us|的差值电压umg；对差值电压umg进行滤波处理；对滤波处理后的差值电压umg_av进行抗积分饱和的比例积分调节，得到当前平均弱磁电流值
Figure BDA0002264046380000051
可理解，在无电解电容的控制***中，直流母线电压是二倍于电网输入电压频率的脉动信号，因此考虑使用平均电压裕度的原则，即获得在一个完整的周期内保证平均电压裕度的平均弱磁电流值，实现在平均意义上的弱磁去电压饱和。具体地，如图3所示，逆变器最大允许输出电压usmax和逆变器输出电压的幅值|us|的差值电压umg进入低通滤波器，通过滤波器滤除无电解电容变频驱动***的母线电压周期性波动后得到滤波处理后的差值电压umg_av，然后滤波处理后的差值电压umg_av再经过抗积分饱和的PI闭环调节器模块调节后，得到当前平均弱磁电流值
Figure BDA0002264046380000052
其中，逆变器输出电压的幅值|us|可通过如下公式计算得到：
Figure BDA0002264046380000053
其中，ud表示d轴电压，uq表示q轴电压。
逆变器最大允许输出电压usmax可通过如下公式计算得到：
usmax＝udc*kmax*λ
其中，Udc表示直流母线电压，kmax表示调制系数，即逆变器最大输出电压与直流母线电压的比值，考虑线性调制的情况，kmax可取
Figure BDA0002264046380000054
λ表示直流母线电压弱磁裕度，其值可根据实际负载情况设定。需要说明的是，对于无电解电容变频驱动方案，由于直流母线电压过零点附近电压值很低，所以相对于有电解电容的方案，直流母线电压弱磁裕度需要加深。
S4，根据当前平均弱磁电流值
Figure BDA0002264046380000055
和弱磁电流波形值
Figure BDA0002264046380000056
得到目标弱磁电流值
Figure BDA0002264046380000057
可理解，可根据以下公式得到目标弱磁电流值
Figure BDA0002264046380000058
Figure BDA0002264046380000059
其中，
Figure BDA00022640463800000510
为弱磁电流波形值，
Figure BDA00022640463800000511
为当前平均弱磁电流值。如图4所示，L2表示直流母线电压波形，L3表示目标弱磁电流波形。
根据本发明的一个实施例，变频控制器的控制方法还包括：对目标弱磁电流值
Figure BDA00022640463800000512
进行限幅处理。
可理解，在根据当前平均弱磁电流值
Figure BDA0002264046380000061
和弱磁电流波形值
Figure BDA0002264046380000062
得到目标弱磁电流值
Figure BDA0002264046380000063
后，对目标弱磁电流值
Figure BDA0002264046380000064
进行限幅处理以得到最终目标弱磁电流值，即适合无电解电容变频控制***的目标弱磁电流值
Figure BDA0002264046380000065
具体地，根据本发明的一个实施例，对目标弱磁电流值
Figure BDA0002264046380000066
进行限幅处理，包括：目标弱磁电流值
Figure BDA0002264046380000067
低于弱磁电流限幅值，则将目标弱磁电流值
Figure BDA0002264046380000068
修正为弱磁电流限幅值。
可以理解的是，如果当前的目标弱磁电流值小于设定的弱磁电流限幅值，则将弱磁电流限幅值作为最终目标弱磁电流值，如果当前的目标弱磁电流值大于或等于设定的弱磁电流限幅值，则将当前的目标弱磁电流值作为最终目标弱磁电流值。
S5，根据目标弱磁电流值
Figure BDA0002264046380000069
对变频负载进行弱磁控制。
需要说明的是，变频负载可以是变频压缩机等。
可理解，在对目标弱磁电流值
Figure BDA00022640463800000610
进行限幅处理得到最终目标弱磁电流值后，根据最终目标弱磁电流值对变频负载例如变频压缩机进行弱磁控制。具体而言，可通过电流调节器对变频负载例如变频压缩机进行弱磁电流的控制，其中，电流调节器可以是PID结构的反馈闭环调节器，或者其他形势的反馈闭环调节器。
应用本发明实施例的变频控制器的控制方法进行无电解电容变频驱动***的控制后，得到的测试波形如图5所示，其中，L4表示电网输入电流波形，L5表示母线电压波形。由此可以看出，通过本发明实施例的变频控制器的控制方法对变频负载进行弱磁控制，可有效提升变频***的控制稳定性，同时还可优化能效，便于工程化应用。
综上，根据本发明实施例的变频控制器的控制方法，首先获取电网输入电压相位角，根据电网输入电压相位角计算弱磁电流波形值，然后获取当前平均弱磁电流值，根据当前平均弱磁电流值和弱磁电流波形值得到目标弱磁电流值，最后根据目标弱磁电流值对变频负载进行弱磁控制。由此，本发明实施例的变频控制器的控制方法，通过得到目标弱磁电流值对变频负载进行弱磁控制，可有效提升变频***的控制稳定性，同时还可优化能效，便于工程化应用。
基于上述实施例的变频控制器的控制方法，本发明实施例还提出一种变频控制器。
图6为根据本发明实施例的变频控制器的方框示意图，如图6所示，本发明实施例的变频控制器包括获取模块10和控制模块20。
其中，获取模块10用于获取电网输入电压相位角θge，并获取当前平均弱磁电流值
Figure BDA00022640463800000611
控制模块20用于根据电网输入电压相位角θge计算弱磁电流波形值
Figure BDA00022640463800000612
并根据当前平均弱磁电流值
Figure BDA0002264046380000071
和弱磁电流波形值
Figure BDA0002264046380000072
得到目标弱磁电流值
Figure BDA0002264046380000073
以及根据目标弱磁电流值
Figure BDA0002264046380000074
对变频负载进行弱磁控制。
进一步地，根据本发明的一个实施例，控制模块20还用于根据电网输入电压相位角θge、弱磁电流波形函数和弱磁电流补偿系数κ计算弱磁电流波形值
Figure BDA0002264046380000075
根据本发明的一个实施例，弱磁电流补偿系数κ为直流母线电压下限值Udc_min和直流母线电压峰值Udc_max的比值。
根据本发明的一个实施例，控制模块20用于获取逆变器输出电压的幅值|us|，计算逆变器最大允许输出电压usmax和逆变器输出电压的幅值|us|的差值电压umg，对差值电压umg进行滤波处理，并对滤波处理后的差值电压umg_av进行抗积分饱和的比例积分调节，得到当前平均弱磁电流值
Figure BDA0002264046380000076
根据本发明的一个实施例，控制模块20还用于对目标弱磁电流值
Figure BDA0002264046380000077
进行限幅处理。
具体地，根据本发明的一个实施例，控制模块20用于在目标弱磁电流值
Figure BDA0002264046380000078
低于弱磁电流限幅值时，将目标弱磁电流值
Figure BDA0002264046380000079
修正为弱磁电流限幅值。
需要说明的是，前述对变频控制器的控制方法实施例的解释说明也适用于本发明实施例的变频控制器，此处不再赘述。
综上，根据本发明实施例提出的变频控制器，通过获取模块获取电网输入电压相位角，并获取当前平均弱磁电流值，控制模块根据电网输入电压相位角计算弱磁电流波形值，并根据当前平均弱磁电流值和弱磁电流波形值得到目标弱磁电流值，以及根据目标弱磁电流值对变频负载进行弱磁控制。由此，本发明实施例的变频控制器，通过得到目标弱磁电流值对变频负载进行弱磁控制，可有效提升变频***的控制稳定性，同时还可优化能效，便于工程化应用。
基于上述实施例的变频控制器，本发明实施例还提出一种变频电器，包括前述的变频控制器。
需要说明的是，变频电器可以为变频冰箱、变频空调等。
根据本发明实施例的变频电器，通过设置的变频控制器，可有效提升变频***的控制稳定性，同时还可优化能效，便于工程化应用。
基于上述实施例的变频控制器的控制方法，本发明实施例还提出一种电子设备，包括：存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行程序时，实现前述的变频控制器的控制方法。
根据本发明实施例提出的电子设备，在处理器执行程序时，可实现前述的变频控制器的控制方法，进而可有效提升变频***的控制稳定性，同时还可优化能效，便于工程化应用。
基于上述实施例的变频控制器的控制方法，本发明实施例还提出一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现前述的变频控制器的控制方法。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (15)

1.一种变频控制器的控制方法，其特征在于，包括：
获取电网输入电压相位角；
根据所述电网输入电压相位角计算弱磁电流波形值；
获取当前平均弱磁电流值；
根据所述当前平均弱磁电流值和所述弱磁电流波形值得到目标弱磁电流值；
根据所述目标弱磁电流值对变频负载进行弱磁控制。
2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述根据所述电网输入电压相位角计算弱磁电流波形值，包括：
根据所述电网输入电压相位角、弱磁电流波形函数和弱磁电流补偿系数计算所述弱磁电流波形值。
3.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，所述弱磁电流补偿系数为直流母线电压下限值和直流母线电压峰值的比值。
4.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述获取当前平均弱磁电流值，包括：
获取逆变器输出电压的幅值；
计算所述逆变器最大允许输出电压和所述逆变器输出电压的幅值的差值电压；
对所述差值电压进行滤波处理；
对滤波处理后的差值电压进行抗积分饱和的比例积分调节，得到所述当前平均弱磁电流值。
5.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，还包括：
对所述目标弱磁电流值进行限幅处理。
6.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，所述对所述目标弱磁电流值进行限幅处理，包括：
所述目标弱磁电流值低于弱磁电流限幅值，则将所述目标弱磁电流值修正为所述弱磁电流限幅值。
7.一种变频控制器，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取电网输入电压相位角，并获取当前平均弱磁电流值；
控制模块，用于根据所述电网输入电压相位角计算弱磁电流波形值，并根据所述当前平均弱磁电流值和所述弱磁电流波形值得到目标弱磁电流值，以及根据所述目标弱磁电流值对变频负载进行弱磁控制。
8.根据权利要求7所述的变频控制器，其特征在于，控制模块还用于根据所述电网输入电压相位角、弱磁电流波形函数和弱磁电流补偿系数计算所述弱磁电流波形值。
9.根据权利要求8所述的变频控制器，其特征在于，所述弱磁电流补偿系数为直流母线电压下限值和直流母线电压峰值的比值。
10.根据权利要求7所述的变频控制器，其特征在于，控制模块用于获取逆变器输出电压的幅值，计算所述逆变器最大允许输出电压和所述逆变器输出电压的幅值的差值电压，对所述差值电压进行滤波处理，并对滤波处理后的差值电压进行抗积分饱和的比例积分调节，得到所述当前平均弱磁电流值。
11.根据权利要求7所述的变频控制器，其特征在于，控制模块还用于对所述目标弱磁电流值进行限幅处理。
12.根据权利要求11所述的变频控制器，其特征在于，控制模块用于在所述目标弱磁电流值低于弱磁电流限幅值时，将所述目标弱磁电流值修正为所述弱磁电流限幅值。
13.一种变频电器，其特征在于，包括：如权利要求7-12任一项所述的变频控制器。
14.一种电子设备，其特征在于，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时，实现如权利要求1-6中任一项所述的变频控制器的控制方法。
15.一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，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-6中任一项所述的变频控制器的控制方法。
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