CN112910357B - 用于电机驱动的控制方法、装置、电路和变频空调器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于电机驱动的控制方法、装置、电路和变频空调器，通过获取对控制电路进行供电的交流电压，并根据交流电压确定交流电压对应的电网电流相位，接着根据电网电流相位确定补偿系数，并根据补偿系数对控制器生成的q轴给定电流和d轴给定电流进行校准，最后根据校准后的q轴给定电流、d轴给定电流以及控制器生成的q轴电流和d轴电流进行计算，最终生成对用于驱动逆变器的调制信号，以控制所述变频空调器的电机运行。本发明的控制方法能较好的减少直流母线侧的电解电容的低次谐波，以此减小其发热，并可以采用较少的电解电容进行替代，从而减小了整个控制器的体积和成本，并提升控制器中元器件的寿命。

Description

用于电机驱动的控制方法、装置、电路和变频空调器
技术领域
本发明涉及一种用于电机驱动的控制方法、装置、电路和变频空调器，属于空调器技术领域。
背景技术
变频空调中普遍使用交-直-交电压型变频器，中间存在直流储能滤波环节，一般采用大容量电解电容以对直流母线电压进行滤波，大容量的电解电容工作时容易产生文波电流，为解决此问题，采用多个小容量的电解电容并联的方式以减少单个大电解电容产生的纹波电流，但是这种方案会增加控制器的体积，导致增加安装难度等问题。
发明内容
具体地，本发明公开一种用于电机驱动的控制方法、装置、电路和变频空调器，以解决电解电容工作时产生的纹波电流问题。
本发明提出一种用于电机驱动的控制方法，电机驱动的控制电路包括控制器和逆变器，控制方法包括：
获取对控制电路进行供电的交流电压；
根据交流电压确定交流电压对应的电网电流相位；
根据电网电流相位确定补偿系数；
根据补偿系数对控制器生成的q轴给定电流和d轴给定电流进行校准；
根据校准后的q轴给定电流、d轴给定电流以及控制器生成的q轴电流和d轴电流进行计算，最终生成对用于驱动逆变器的调制信号，以控制变频空调器的电机运行。
可选地，根据交流电压确定交流电压对应的电网电流相位包括：
对交流电压进行比例放大得到第一计算值；
对已确定的前次电网电流相位进行余弦计算得到第二计算值，并将第二计算值和第一计算值进行乘法计算得到第三计算值；
对第三计算值进行低通滤波得到相位差；
对相位差进行PI计算得到电网电角频率；
对电网电角频率进行积分计算得到电网电流相位。
可选地，在对电网电角频率进行积分计算得到电网电流相位之前，控制方法还包括：
对电网电角频率进行限幅。
可选地，根据电网电流相位确定补偿系数包括：
对电网电流相位进行正弦计算得到第四计算值；
确定第一计算系数和第二计算系数；
对第四计算值进行绝对值处理得到第五计算值；
将1与第一计算系数相减后进行与第二计算系数相乘并进行比例放大得到第六计算值，并将第六计算值与第五计算值进行乘法处理得到第七计算值；
对第七计算值与第一计算系数进行加法运算得到补偿系数。
本发明还提出一种用于电机驱动的控制装置，控制装置包括：
逆变器，用于将输入的直流电转换成三相交流电，以驱动电机运行；
交流电压采样模块，用于采集为控制装置进行供电的交流电压；
控制器被配置成：
根据交流电压确定交流电压对应的交流电流的电网电流相位；
根据电网电流相位确定补偿系数；
根据补偿系数对控制器生成的q轴给定电流和d轴给定电流进行校准；
根据校准后的q轴给定电流、d轴给定电流以及控制器生成的q轴电流和d轴电流进行计算，最终生成对用于驱动逆变器的调制信号，以控制变频空调器的电机运行。
可选地，控制器还被配置成：
对交流电压进行比例放大得到第一计算值；
对已确定的前次电网电流相位进行余弦计算得到第二计算值，并将第二计算值和第一计算进行乘法计算得到第三计算值；
对第三计算值进行低通滤波得到相位差；
对相位差进行PI计算得到电网电角频率；
对电网电角频率进行积分计算得到电网电流相位。
可选地，在对电网电角频率进行积分计算得到电网电流相位之前，控制器还被配置成：
对电网电角频率进行限幅。
可选地，控制器还被配置成：
对电网电流相位进行正弦计算得到第四计算值；
确定第一计算系数和第二计算系数；
对第四计算值进行绝对值处理得到第五计算值；
将1与第一计算系数相减后进行与第二计算系数相乘并进行比例放大得到第六计算值，并将第六计算值与第五计算值进行乘法处理得到第七计算值；
对第七计算值与第一计算系数进行加法运算得到补偿系数。
本发明还提出一种用于变频空调器的控制电路，控制电路包括整流模块、PFC模块和滤波模块，其特征在于，控制电路还包括上述的用于电机驱动的控制装置；
整流模块用于对输入到电机驱动电路的交流电进行整流输出脉动直流电；
PFC模块连接整流模块，以对脉动直流电进行功率因素校正；
滤波模块连接PFC模块，用于对FC模块输出的直流电进行滤波，输出平滑直流电，滤波模块连接直流母线，并通过直流母线为控制装置进行供电。
本发明还提出一种变频空调器，其特征在于，变频空调器设置有上述的用于变频空调器的控制电路。
通过上述技术方案，本发明的用于电机驱动的控制方法，通过获取对控制电路进行供电的交流电压，并根据交流电压确定交流电压对应的电网电流相位，接着根据电网电流相位确定补偿系数，并根据补偿系数对控制器生成的q轴给定电流和d轴给定电流进行校准，最后根据校准后的q轴给定电流、d轴给定电流以及控制器生成的q轴电流和d轴电流进行计算，最终生成对用于驱动逆变器的调制信号，以控制变频空调器的电机运行。由于将入网侧的交流电压电压生成电网电流相位，并根据电网电流相位确定的补偿系数λ来调整后续的电机控制的矢量变换算法中的计算过程，以最终影响到电机矢量控制算法，从而使得根据入网侧的电流波动来调整最终输出逆变器的PWM调制信号，以此能较好的减少直流母线侧的电解电容的低次谐波，以此减小其发热，并可以采用较少的电解电容进行替代，从而减小了整个控制器的体积和成本，并提升控制器中元器件的寿命。
附图说明
图1为本发明实施例的电机驱动电路的电路和框图；
图2为图1中锁相环处理模块的内部框图；
图3为图1中电容谐波补偿模块的内部框图；
图4为本发明实施例的用于电机驱动的控制方法的流程图。
具体实施方式
需要说明的是，在结构或功能不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面根据实例来详细说明本发明。
本发明提出一种用于电机驱动的控制方法。如图1所示，该电机驱动电路包括整流模块8、滤波模块9、PFC模块7、控制器1、逆变器3，其中整流模块8将输入的交流电整流成脉动直流电，该电路可以是图中的桥式整流电路；PFC模块7用于对整流模块8输出的脉动直流电进行功率因素校正，滤波模块9对整流模块8输出的脉动直流电进行滤波，转换成平滑直流电，该滤波模块9主要由大容量的电解电容(如400uF/450V)，并通过连接直流母线对逆变器3进行供电；还可进一步包括母线电压采样模块6，用于采集上述直流母线电压Vdc输出到控制器1，电流采样模块5，串联于逆变器3的直流供电回路中，用于采集逆变器3的工作电流并输出到控制器1，控制器1通过计算生成该逆变器3驱动电机4三相绕组的三相电流；控制器1根据上述直流母线电压Vdc和相电流进行矢量控制，最终生成驱动逆变器3的六路开关管的PWM信号，以控制逆变器3驱动电机4运行。
其中控制器1的内部的一些处理模块为现有技术，如速度调节器10、电流调节器20、速度/位置观测器70、各坐标变换器包括Clarke变换器60、Park变换器50和Park逆变换器30，以及SVPWM电压调制器40都为现有技术。
具体上述的各个处理模块作用如下：
位置/速度观测器70，用于对电机4的转子位置进行估计以获得电机4的转子角度估计值θr和电机速度估计值ωr；
速度调节器10，用于根据电机目标转速值ωr*、电机速度估计值ωr计算Q轴给定电流值Iq*和D轴给定电流值Id*；
电流调节器20，用于根据电机速度估计值ωr、Q轴给定电流值Iq*、D轴给定电流值Id*、电流值Id和Iq生成Q轴给定电压初始值Vq0和D轴给定电压值Vd；
各坐标变换器包括：
Clarke变换器60：用于对输入的三相电流进行Clarke变换以生成基于两相静止坐标系的电流值Iα和Iβ；
Park变换器50，用于根据电流值Iα和Iβ进行Park变换以生成基于两相旋转坐标系的电流值Id和Iq；
Park逆变换器30，用于根据转子角度估计值θr、Q轴给定电压值Vq和D轴给定电压值Vd进行Park逆变换以生成基于静止坐标系的电压值Vα和Vβ。
SVPWM电压调制器40，用于根据基于静止坐标系的电压值Vα和Vβ和电压采样模块2采样得到的直流母线电压Vdc进行电压空间矢量脉宽调制转换，以生成驱动逆变器3的六路开关管的PWM的调制信号。
图4示出了的本发明实施例的用于电机驱动的控制方法的流程图，控制方法包括：
步骤S100，获取对控制电路进行供电的交流电压；
步骤S200，根据交流电压确定交流电压对应的电网电流相位；
步骤S300，根据电网电流相位确定补偿系数；
步骤S400，根据补偿系数对控制器生成的q轴给定电流和d轴给定电流进行校准；
步骤S500，根据校准后的q轴给定电流、d轴给定电流以及控制器生成的q轴电流和d轴电流进行计算，最终生成对用于驱动逆变器的调制信号，以控制变频空调器的电机运行。
其中在步骤S100中，可通过交流电压采样模块2采集交流输入侧的交流电压Vac。其交流电压Vac可通过下列公式表达：
Vac＝Vmsinθac＝Vmsin(ωt+θ0)
在步骤S200中，为确定电网电流相位，可通过如下步骤实现：
步骤S210，对交流电压经过进行比例放大得到第一计算值；
步骤S220，对已确定的前次电网电流相位进行余弦计算得到第二计算值，并将第二计算值和第一计算进行乘法计算得到第三计算值；
步骤S230，对第三计算值进行低通滤波得到相位差；
步骤S240，对相位差进行PI计算得到电网电角频率；
步骤S250，对电网电角频率进行积分计算得到电网电流相位。
如图1和2所示，将交流电Vac通过锁相环处理模块80进行处理以得到电网电流相位。其中在步骤S210中，将交流侧电压Vac通过比例放大器801得到幅值为0～1的波动曲线即第一计算值sinθac，其中k1为交流侧电压Vac幅值的倒数，如一般用电设备的电源电压有效值为220V，幅值为311V，所以k1＝1/311。
在步骤S220中，预设锁相环观测得到的交流侧电压角度为
Figure GDA0004097424830000061
对已确定的前次电网电流相位
Figure GDA0004097424830000062
通过余弦函数计数器808进行余弦计算得到余弦值
Figure GDA0004097424830000063
即第二计算值，并将第一计算值和第二计算值通过第一乘法器802相乘得到第三计算值：
Figure GDA0004097424830000064
其中第一项为锁相环估计的电压相位
Figure GDA0004097424830000065
与实际的电压相位θac之差，为常数值；第二项为2倍电网电压频率波动的正弦函数。
在步骤S230中，第三计算值通过第一低通滤波器803进行滤波可以得到相位差Δθ。
在步骤S240和步骤S250中，将相位差Δθ通过PI调节器804进行PI计算可以得到电网电角频率ω，由于电网频率一般为50Hz，为了加快PI调节器804收敛，可以将PI调节器804输出值通过第一加法器805加上2*50*π＝100π，以得到电网电角频率ω，该计算的传递函数可以表示为：
Figure GDA0004097424830000066
为保证锁相环快速收敛得到实际电压相位，同时因为电网频率不可能偏离50Hz太多，可以对计算的电网电角频率ω通过第一限幅器806进行限幅。使得电角频率ω处于以下范围：
90π≤ω≤110π
在将电网电角频率ω通过积分器807进行积分计算可得到观测的电网电流相位
Figure GDA0004097424830000067
在步骤S300中，如图1和图3所示，对电网电流相位通过电容谐波补偿模块90进行处理，以得到补偿系数，具体可通过如下步骤实现：
步骤S310，对电网电流相位进行正弦计算得到第四计算值；
步骤S320，确定第一计算系数和第二计算系数；
步骤S330，对第四计算值进行绝对值处理得到第五计算值；
步骤S340，将1与第一计算系数相减后进行与第二计算系数相乘并进行比例放大得到第六计算值，并将第六计算值与第五计算值进行乘法处理得到第七计算值；
步骤S350，对第七计算值与第一计算系数进行加法运算得到补偿系数。
如图3所示，在上述步骤S310至步骤S350中，对电网电流相位
Figure GDA0004097424830000071
通过正弦函数计数器901进行计算得到第四计算值
Figure GDA0004097424830000072
并对该值通过绝对值处理器902进行绝对值处理得到第五计算值
Figure GDA0004097424830000073
同时确定第一计算系数k2和第二计算系数k3，第一计算系数k2和第二计算系数k3可根据经验取值在0～1之间。接着将1与第一计算系数k2通过减法器905相减后，并通过比例放大器906以进行比例放大得到第六计算值k3(1-k2)，并将第六计算值与第五计算值通过第二乘法器903进行乘法处理得到第七计算值
Figure GDA0004097424830000074
最后对第七计算值与第一计算系数通过第二加法器904进行加法运算得到补偿系数，最终的公式如下：
Figure GDA0004097424830000075
进一步地，将1与第一计算系数k2通过减法器905相减之前，还可将第一计算系数k2通过第二限幅器907进行限幅，以将该值限定在预设的范围之内。
在步骤S400和S500中，如图1所示，根据补偿系数对控制器1生成的q轴给定电流和d轴给定电流进行校准具体包括：对q轴给定电流iq*与补偿系数相乘得到q轴给定电流值补偿值λ*iq，并对d轴给定电流与补偿系数相乘得到d轴给定电流补偿值λ*id，最后将q轴给定电流值补偿值λ*iq和d轴给定电流补偿值λ*id、q轴电流iq和d轴电流id输入到电流调节器20进行计算，得到d轴给定电压Vd和q轴给定电压Vq，并将转子角度估计值θr、d轴给定电压Vd和q轴给定电压Vq输入到Park逆变换器30以得到基于静止坐标系的电压值Vα和Vβ，最后将电压值Vα和Vβ以及直流母线电压Udc输入到SVPWM电压调制器40进行电压空间矢量脉宽调制转换，以生成驱动逆变器3的六路开关管的PWM的调制信号。
本发明的用于电机驱动的控制方法，通过获取对控制电路进行供电的交流电压Vac，并根据交流电压确定交流电压对应的电网电流相位
Figure GDA0004097424830000076
接着根据电网电流相位确定补偿系数λ，并根据补偿系数λ对控制器1生成的q轴给定电流和d轴给定电流进行校准，最后根据校准后的q轴给定电流、d轴给定电流以及控制器1生成的q轴电流和d轴电流进行计算，最终生成对用于驱动逆变器3的调制信号，以控制变频空调器的电机运行。由于将入网侧的交流电压电压生成电网电流相位
Figure GDA0004097424830000077
并根据电网电流相位确定的补偿系数λ来调整后续的电机控制的矢量变换算法中的计算过程，以最终影响到电机矢量控制算法，从而使得根据入网侧的电流波动来调整最终输出逆变器3的PWM调制信号，以此能较好的减少直流母线侧的电解电容的低次谐波，以此减小其发热，并可以采用较少的电解电容进行替代，从而减小了整个控制器的体积和成本，并提升控制器中元器件的寿命。
本发明还提出一种用于电机驱动的控制装置，其中该电机为永磁同步电机，如具体可以是内置式的永磁同步电机(IPMSM)，其控制电路如图1所示，电机驱动控制装置包括：
逆变器3，用于将输入的直流电转换成三相交流电，以驱动电机4运行；
电流采样模块5，用于采集为逆变器3供电的直流母线电流并转换成电机的三相电流；
交流电压采样模块2，用于采集为控制装置进行供电的交流电压；
母线电压采样模块6，用于采集为逆变器3进行供电的直流母线电压；
其中控制器1输出六路PWM信号到逆变器3，以控制逆变器3的三路上下桥臂的开关管工作，实现将输入给上下桥臂的直流母线电压转换成频率可控的交流信号以驱动电机4运行，同时，控制器1获取母线电压采样模块采集的直流母线电压值Vdc，并从电流采样模块获取到期采集的三相电流值，并根据电机的目标转速值ωr*进行计算以生成六路PWM信号输入到逆变器3。
控制器1还被配置成：
获取对控制电路进行供电的交流电压，根据交流电压确定交流电压对应的电网电流相位，根据电网电流相位确定补偿系数，根据补偿系数对控制器1生成的q轴给定电流和d轴给定电流进行校准，根据校准后的q轴给定电流、d轴给定电流以及控制器1生成的q轴电流和d轴电流进行计算，以最终生成对用于驱动逆变器3的调制信号，以控制变频空调器的电机运行。
其中控制器11的内部的一些处理模块为现有技术，如速度调节器10、电流调节器20、速度/位置观测器70、各坐标变换器包括Clarke变换器60、Park变换器50和Park逆变换器30，以及SVPWM电压调制器40都为现有技术。
具体上述的各个处理模块作用如下：
位置/速度观测器70，用于对电机4的转子位置进行估计以获得电机4的转子角度估计值θr和电机速度估计值ωr；
速度调节器10，用于根据电机目标转速值ωr*、电机速度估计值ωr计算Q轴给定电流值Iq*和D轴给定电流值Id*；
电流调节器20，用于根据电机速度估计值ωr、Q轴给定电流值Iq*、D轴给定电流值Id*、电流值Id和Iq生成Q轴给定电压初始值Vq0和D轴给定电压值Vd；
各坐标变换器包括：
Clarke变换器60：用于对输入的三相电流进行Clarke变换以生成基于两相静止坐标系的电流值Iα和Iβ；
Park变换器50，用于根据电流值Iα和Iβ进行Park变换以生成基于两相旋转坐标系的电流值Id和Iq；
Park逆变换器30，用于根据转子角度估计值θr、Q轴给定电压值Vq和D轴给定电压值Vd进行Park逆变换以生成基于静止坐标系的电压值Vα和Vβ。
SVPWM电压调制器40，用于根据基于静止坐标系的电压值Vα和Vβ和电压采样模块2采样得到的直流母线电压Udc进行电压空间矢量脉宽调制转换，以生成驱动逆变器3的六路开关管的PWM的调制信号。
其中控制器1为获取对控制电路进行供电的交流电压Vac，可通过交流电压采样模块2采集交流输入侧的交流电压Vac。其交流电压Vac可通过下列公式表达：
Vac＝Vmsinθac＝Vmsin(ωt+θ0)
为确定电网电流相位，将交流电Vac通过控制器1内的锁相环处理模块80进行处理以得到电网电流相位，此时控制器1还被配置成：对交流电压经过进行比例放大得到第一计算值，对已确定的前次电网电流相位进行余弦计算得到第二计算值，并将第二计算值和第一计算进行乘法计算得到第三计算值，对第三计算值进行低通滤波得到相位差，对相位差进行PI计算得到电网电角频率，对电网电角频率进行积分计算得到电网电流相位。
具体地，将交流侧电压Vac通过比例放大器801得到幅值为0～1的波动曲线即第一计算值sinθac，其中k1为交流侧电压Vac幅值的倒数，如一般用电设备的电源电压有效值为220V，幅值为311V，所以k1＝1/311。
预设锁相环观测得到的交流侧电压角度为
Figure GDA0004097424830000091
对已确定的前次电网电流相位
Figure GDA0004097424830000092
通过余弦函数计数器808进行余弦计算得到余弦值
Figure GDA0004097424830000093
即第二计算值，并将第一计算值和第二计算值通过第一乘法器802相乘得到第三计算值：
Figure GDA0004097424830000101
其中第一项为锁相环估计的电压相位
Figure GDA0004097424830000102
与实际的电压相位θac之差，为常数值；第二项为2倍电网电压频率波动的正弦函数。
第三计算值通过第一低通滤波器803进行滤波可以得到相位差Δθ。
将相位差Δθ通过PI调节器804进行PI计算可以得到电网电角频率ω，由于电网频率一般为50Hz，为了加快PI调节器804收敛，可以将PI调节器804输出值通过第一加法器805加上2*50*π＝100π，以得到电网电角频率ω，该计算的传递函数可以表示为：
Figure GDA0004097424830000103
为保证锁相环快速收敛得到实际电压相位，同时因为电网频率不可能偏离50Hz太多，可以对计算的电网电角频率ω通过第一限幅器806进行限幅。使得电角频率ω处于以下范围：
90π≤ω≤110π
在将电网电角频率ω通过积分器807进行积分计算可得到观测的电网电流相位
Figure GDA0004097424830000104
在根据电网电流相位确定补偿系数时，对电网电流相位通过控制器1内部的电容谐波补偿模块90进行处理，以得到补偿系数，此时控制器1还被配置成：对电网电流相位进行正弦计算得到第四计算值，确定第一计算系数和第二计算系数，对第四计算值进行绝对值处理得到第五计算值，将1与第一计算系数相减后进行与第二计算系数相乘，并进行比例放大得到第六计算值，并将第六计算值与第五计算值进行乘法处理得到第七计算值，对第七计算值与第一计算系数进行加法运算得到补偿系数。
具体地，对电网电流相位
Figure GDA0004097424830000105
通过正弦函数计数器901进行计算得到第四计算值
Figure GDA0004097424830000106
并对该值通过绝对值处理器902进行绝对值处理得到第五计算值
Figure GDA0004097424830000107
同时确定第一计算系数k2和第二计算系数k3，第一计算系数k2和第二计算系数k3可根据经验取值在0～1之间。接着将1与第一计算系数k2通过减法器905相减后，并通过比例放大器906以进行比例放大得到第六计算值k3(1-k2)，并将第六计算值与第五计算值通过第二乘法器903进行乘法处理得到第七计算值
Figure GDA0004097424830000111
最后对第七计算值与第一计算系数通过第二加法器904进行加法运算得到补偿系数，最终的公式如下：
Figure GDA0004097424830000112
进一步地，将1与第一计算系数k2通过减法器905相减之前，还可将第一计算系数k2通过第二限幅器907进行限幅，以将该值限定在预设的范围之内。
根据补偿系数对控制器1生成的q轴给定电流和d轴给定电流进行校准时，处理器被配置成：对q轴给定电流iq*与补偿系数相乘得到q轴给定电流值补偿值λ*iq，并对d轴给定电流与补偿系数相乘得到d轴给定电流补偿值λ*id，最后将q轴给定电流值补偿值λ*iq和d轴给定电流补偿值λ*id、q轴电流iq和d轴电流id输入到电流调节器20进行计算，得到d轴给定电压Vd和q轴给定电压Vq，并将转子角度估计值θr、d轴给定电压Vd和q轴给定电压Vq输入到Park逆变换器以得到基于静止坐标系的电压值Vα和Vβ，最后将电压值Vα和Vβ以及直流母线电压Udc输入到SVPWM电压调制器进行电压空间矢量脉宽调制转换，以生成驱动逆变器33的六路开关管的PWM的调制信号。
本发明的用于电机驱动的控制装置，控制器1通过获取对控制电路进行供电的交流电压Vac，并根据交流电压确定交流电压对应的电网电流相位
Figure GDA0004097424830000113
接着根据电网电流相位确定补偿系数λ，并根据补偿系数λ对控制器1生成的q轴给定电流和d轴给定电流进行校准，最后根据校准后的q轴给定电流、d轴给定电流以及控制器1生成的q轴电流和d轴电流进行计算，最终生成对用于驱动逆变器3的调制信号，以控制变频空调器的电机运行。由于将入网侧的交流电压电压生成电网电流相位
Figure GDA0004097424830000114
并根据电网电流相位确定的补偿系数λ来调整后续的电机控制的矢量变换算法中的计算过程，以最终影响到电机矢量控制算法，从而使得根据入网侧的电流波动来调整最终输出逆变器3的PWM调制信号，以此能较好的减少直流母线侧的电解电容的低次谐波，以此减小其发热，并可以采用较少的电解电容进行替代，从而减小了整个控制器的体积和成本，并提升控制器中元器件的寿命
本发明还提出一种用于变频空调器的控制电路，如图1所示，控制电路包括整流模块8、PFC模块7和滤波模块9，控制电路还包括上述实施例中提到的用于电机驱动的控制装置。
其中整流模块8用于对输入到电机驱动电路的交流电进行整流输出脉动直流电；
PFC模块7连接整流模块8，以对脉动直流电进行功率因素校正；
滤波模块9连接PFC模块7，用于对FC模块输出的直流电进行滤波，输出平滑直流电，滤波模块9连接直流母线，并通过直流母线为控制装置进行供电。
本发明还提出一种变频空调器，变频空调器设置有上述实施例提到的用于变频空调器的控制电路。
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一定指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何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
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。
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 (6)

1.一种用于电机驱动的控制方法，所述电机驱动的控制电路包括控制器和逆变器，其特征在于，所述控制方法包括：
获取对所述控制电路进行供电的交流电压；
根据所述交流电压确定所述交流电压对应的电网电流相位；
对所述电网电流相位进行正弦计算得到第四计算值；
确定第一计算系数和第二计算系数；
对所述第四计算值进行绝对值处理得到第五计算值；
将1与所述第一计算系数相减后进行与所述第二计算系数相乘并进行比例放大得到第六计算值，并将所述第六计算值与所述第五计算值进行乘法处理得到第七计算值；
对所述第七计算值与所述第一计算系数进行加法运算得到补偿系数；
根据所述补偿系数对所述控制器生成的q轴给定电流和d轴给定电流进行校准；
根据校准后的所述q轴给定电流、d轴给定电流以及控制器生成的q轴电流和d轴电流进行计算，最终生成对用于驱动所述逆变器的调制信号，以控制变频空调器的电机运行；
所述根据所述交流电压确定所述交流电压对应的电网电流相位包括：
对所述交流电压进行比例放大得到第一计算值；
对已确定的前次电网电流相位进行余弦计算得到第二计算值，并将所述第二计算值和所述第一计算值进行乘法计算得到第三计算值；
对所述第三计算值进行低通滤波得到相位差；
对所述相位差进行PI计算得到电网电角频率；
对所述电网电角频率进行积分计算得到所述电网电流相位。
2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，在对所述电网电角频率进行积分计算得到所述电网电流相位之前，所述控制方法还包括：
对所述电网电角频率进行限幅。
3.一种用于电机驱动的控制装置，其特征在于，所述控制装置包括：
逆变器，用于将输入的直流电转换成三相交流电，以驱动所述电机运行；
交流电压采样模块，用于采集为所述控制装置进行供电的交流电压；
控制器被配置成：
根据所述交流电压确定所述交流电压对应的交流电流的电网电流相位；
对所述电网电流相位进行正弦计算得到第四计算值；
确定第一计算系数和第二计算系数；
对所述第四计算值进行绝对值处理得到第五计算值；
将1与所述第一计算系数相减后进行与所述第二计算系数相乘并进行比例放大得到第六计算值，并将所述第六计算值与所述第五计算值进行乘法处理得到第七计算值；
对所述第七计算值与所述第一计算系数进行加法运算得到补偿系数；
根据所述补偿系数对所述控制器生成的q轴给定电流和d轴给定电流进行校准；
根据校准后的所述q轴给定电流、d轴给定电流以及控制器生成的q轴电流和d轴电流进行计算，最终生成对用于驱动所述逆变器的调制信号，以控制变频空调器的电机运行；
所述控制器还被配置成：
对所述交流电压进行比例放大得到第一计算值；
对已确定的前次电网电流相位进行余弦计算得到第二计算值，并将所述第二计算值和所述第一计算值进行乘法计算得到第三计算值；
对所述第三计算值进行低通滤波得到相位差；
对所述相位差进行PI计算得到电网电角频率；
对所述电网电角频率进行积分计算得到所述电网电流相位。
4.根据权利要求3所述的控制装置，其特征在于，在对所述电网电角频率进行积分计算得到所述电网电流相位之前，所述控制器还被配置成：
对所述电网电角频率进行限幅。
5.一种用于变频空调器的控制电路，所述控制电路包括整流模块、PFC模块和滤波模块，其特征在于，所述控制电路还包括权利要求3至4任意一项所述的用于电机驱动的控制装置；
所述整流模块用于对输入到所述电机驱动电路的交流电进行整流输出脉动直流电；
所述PFC模块连接所述整流模块，以对所述脉动直流电进行功率因素校正；
所述滤波模块连接所述PFC模块，用于对所述PFC模块输出的直流电进行滤波，输出平滑直流电，所述滤波模块连接直流母线，并通过所述直流母线为所述控制装置进行供电。
6.一种变频空调器，其特征在于，所述变频空调器设置有如权利要求5所述的用于变频空调器的控制电路。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115395851B (zh) * 2022-09-21 2023-06-13 哈尔滨工业大学 无电解电容永磁同步电机驱动***线性调制区扩展方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106208868A (zh) * 2016-07-13 2016-12-07 广东美的制冷设备有限公司 无电解电容电机驱动***及其控制方法、装置

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3832443B2 (ja) * 2003-03-28 2006-10-11 株式会社日立製作所 交流電動機の制御装置
JP5212491B2 (ja) * 2011-01-18 2013-06-19 ダイキン工業株式会社 電力変換装置
JP5664589B2 (ja) * 2012-04-20 2015-02-04 株式会社安川電機 電源回生コンバータおよび電力変換装置
CN106208869B (zh) * 2016-07-13 2018-11-27 广东美的制冷设备有限公司 无电解电容电机驱动***及其控制方法、装置
CN106655947B (zh) * 2016-10-24 2018-10-02 东南大学 一种提高小容量直流母线电容电压暂态稳定性的永磁同步电机控制算法
CN107204727B (zh) * 2017-06-05 2019-10-11 东南大学 一种小容量薄膜电容永磁同步电机直轴电流给定控制方法
CN109962659B (zh) * 2019-03-23 2023-05-23 广东希塔变频技术有限公司 电机驱动控制方法、装置、电路及变频空调器

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106208868A (zh) * 2016-07-13 2016-12-07 广东美的制冷设备有限公司 无电解电容电机驱动***及其控制方法、装置

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