本發(fā)明涉及電機自動控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種抑制壓縮機電機比特效應(yīng)的控制方法。

背景技術(shù)：

變頻器是利用交流電動機的同步轉(zhuǎn)速隨電機定子頻率變化而變化的特性而實現(xiàn)電動機調(diào)速運行的裝置。在現(xiàn)有的壓縮機設(shè)備中，通常采用變頻器調(diào)整壓縮機電機的轉(zhuǎn)速。

常用的交-直-交型變頻器，通過整流電路將電網(wǎng)的交流電源變?yōu)橹绷麟?，再由逆變電路將直流電逆變?yōu)轭l率和幅值可變的交流電供給交流電機。由于整流電路本身的線路結(jié)構(gòu)限制，整流濾波的輸出總是存在著脈動，這種脈動會反映在變頻器的輸出電壓中，并進一步體現(xiàn)在電機的運行電壓波形中。當(dāng)電機的運行電壓的頻率和整流濾波輸出的脈動電壓的頻率接近時，電機運行電壓和脈動電壓之間的相位角周期性地變化，在電機一端形成周期變化的擾動電流，影響電機的工作。這種周期變化的擾動被定義為比特效應(yīng)。

現(xiàn)有技術(shù)中通常通過硬件結(jié)構(gòu)的改變降低擾動電流的影響，但是，這通常會增大電路的體積，使得整個變頻器變得笨重復(fù)雜。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種反饋控制方法，在不改變硬件結(jié)構(gòu)的條件下抑制比特效應(yīng)，降低比特效應(yīng)造成的擾動電流的影響。

本發(fā)明提供一種抑制壓縮機電機比特效應(yīng)的控制方法，包括以下步驟：檢測電機運行電流；

提取計算所述運行電流中的特定頻率成分；

根據(jù)所述運行電流的特定頻率成分計算補償電壓；

將所述補償電壓與變頻器整流電路輸出的直流母線電壓疊加，生成校正電壓；

所述校正電壓反饋輸入至變頻器逆變電路的直流輸入端；

所述特定頻率等于交流電壓脈動分量的頻率，所述交流電壓脈動分量的頻率與變頻器電源頻率正相關(guān)。

進一步的，所述電源為三相交流電，還包括以下步驟：

檢測電源相位；

檢測所述電機運行電流

提取計算其中一相電機運行電流中的特定頻率成分；

根據(jù)被測的一相電機運行電流中的特定頻率成分計算補償電壓。

進一步的，每一個第一周期檢測一次所述運行電流的其中一相的特定頻率成分。

進一步的，所述校正電壓反饋輸入至所述變頻器的控制電路的輸入端，所述校正電壓的峰值為載波電壓峰值；所述控制電路根據(jù)設(shè)定的PWM調(diào)制波峰值和校正電壓的峰值的比值計算電機相電壓的PWM調(diào)制比。

進一步的，所述運行電流的特定頻率成分在第一周期內(nèi)積分得到補償電壓；所述補償電壓延遲一個第一周期后與變頻器整流電路輸出的直流電壓疊加，生成校正電壓。

本發(fā)明所公開的抑制壓縮機電機比特效應(yīng)的控制方法，通過檢測電機運行電流，計算并分離出交流電壓脈動分量對電機運行電流的影響，通過提取計算運行電流的特定頻率成分，并根據(jù)運行電流的特定頻率成分計算針對比特效應(yīng)擾動的補償電壓，在逆變電路的輸入端進行補償校正，從而在不增加或改變硬件電路的條件下有效地實現(xiàn)了對比特效應(yīng)的抑制，優(yōu)化壓縮機電機運行狀態(tài)。

本發(fā)明同時公開了一種抑制壓縮機電機比特效應(yīng)的控制器，包括：

電流檢測模塊，所述電流檢測模塊用于檢測所述電機的運行電流并生成電機運行電流的波形；

電流提取模塊，所述電流提取模塊用于提取并計算所述運行電流中的特定頻率成分；

補償電壓計算模塊，所述補償電壓計算模塊用于根據(jù)所述運行電流的特定頻率成分計算補償電壓；

校正電壓生成模塊，所述校正電壓生成模塊用于疊加所述補償電壓和變頻器整流電路輸出的直流母線電壓，生成校正電壓；

控制模塊，所述控制模塊用于輸出控制所述電機的輸出電壓，所述控制模塊的輸入端輸入所述校正電壓；

所述特定頻率等于交流電壓脈動分量的頻率，所述交流電壓脈動分量的頻率與變頻器電源頻率正相關(guān)。

進一步的，還包括：

相位檢測模塊，所述相位檢測模塊用于檢測電源相位并生成電源相位的初相角。

進一步的，每一個第一周期內(nèi)，所述電流檢測模塊檢測一次所述運行電流的其中一相的特定頻率成分。

進一步的，還包括：

調(diào)制比生成模塊，所述調(diào)制比生成模塊用于根據(jù)設(shè)定的PWM調(diào)制波峰值和所述校正電壓的峰值計算PWM調(diào)制比。

進一步的，還包括：

延時模塊，所述延時模塊用于使得所述補償電壓延遲一個第一周期后與變頻器整流電路輸出的直流電壓疊加，生成校正電壓。

本發(fā)明所公開的抑制壓縮機電機比特效應(yīng)的控制器，通過電流檢測模塊檢測交流電壓脈動分量對電機運行電流的影響，通過電流提取模塊，提取計算運行電流的特定頻率成分，通過補償電壓計算模塊根據(jù)運行電流的特定頻率成分計算針對比特效應(yīng)擾動的補償電壓，在不增加或改變硬件電路的條件下有效地實現(xiàn)了對比特效應(yīng)的抑制，優(yōu)化壓縮機電機運行狀態(tài)。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作一簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明所公開的抑制壓縮機電機比特效應(yīng)的控制方法第一種實施例的流程圖；

圖2為本發(fā)明所公開的抑制壓縮機電機比特效應(yīng)的控制方法第二種實施例的流程圖；

圖3為本發(fā)明所公開的抑制壓縮機電機比特效應(yīng)的控制器第一種實施例的結(jié)構(gòu)示意框圖；

圖4為本發(fā)明所公開的抑制壓縮機電機比特效應(yīng)的控制器第二種實施例的結(jié)構(gòu)示意框圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

對于壓縮機電機控制所采用的交-直-交型變頻器來說，變頻器的直流母線電壓是由交流電源經(jīng)過整流濾波得到的，并進一步輸出至變頻器的逆變電路，作為逆變電路的輸入信號，由于整流濾波電路本身固有結(jié)構(gòu)的信號處理方式的影響，所以直流母線電壓不可避免地存在交流電壓脈動分量。這些交流電壓脈動分量自變頻器逆變電路的輸入端輸入，導(dǎo)致變頻器逆變電路的輸出用于驅(qū)動并控制壓縮機電機動作的相電壓中所包含類似的脈動分量，使得電機相電壓及相電流的諧波成分變得更為復(fù)雜。當(dāng)電機的定子頻率，即變頻器逆變電路的輸出頻率等于或接近于交流電壓脈動分量的頻率時，會在電子繞組中生成擾動的直流電流或者頻率非常低的擾動交變電流，也就形成了所謂的比特效應(yīng)。比特效應(yīng)會對電機特性造成影響。

為了解決上述問題，參見圖1所示，本實施例采用以下方法抑制比特效應(yīng)對電機運行的影響。當(dāng)電機處于運行狀態(tài)時，檢測電機運行狀態(tài)的電機運行電流。計算并提取電機運行電流中的特定頻率成分。根據(jù)運行電流的特定頻率成分計算補償電壓。將補償電壓與變頻器整流電路輸出的直流母線電壓疊加，生成校正電壓。將校正電壓反饋輸入至變頻器逆變電路的直流輸入端，通過反饋抑制比特效應(yīng)對電機運行的影響。

更具體一步來說，壓縮機所使用的電機，通常控制用的變頻器的電源頻率是單相50Hz交流電或者是50Hz三相交流電。對于單向交流電來說，變頻器整流電路全波整流后形成的交流電壓脈動分量的頻率是電源頻率的兩倍，即100Hz。類似的，對于三相交流電來說，變頻器整流電路全波整流后形成的交流電壓脈動分量的頻率是電源頻率的六倍。對于極少數(shù)在極限狀態(tài)或非標準狀態(tài)下使用非標準電源交流供電的壓縮機電機來說，交流電壓脈動分量的頻率也可能為電源供電頻率的非整數(shù)倍。交流電壓脈動分量的頻率與變頻器電源頻率正相關(guān)。所以，通過檢測電機運行電流提取計算的運行電流的特定頻率成分中所指的特定頻率等于交流電壓脈動分量的頻率，通常情況下，等于工頻交流電電源頻率的兩倍，即100Hz。需要說明的是，交流電壓脈動分量中其它高次諧波形成的電壓幅值非常小，所以交流電壓脈動分量中的高次諧波在此可以忽略不計。

進一步的，在壓縮機電機一端可以通過以下公式計算出含有比特效應(yīng)擾動的三相電機的電流值。

其中，I_m-mean代表電機電流的平均幅值；

I_m-pulsa代表電機一端交流電壓脈動分量引起的電流交流脈動成分的電流幅值；

ω_DCV代表交流電壓脈動分量的頻率；

α代表交流電壓脈動分量的相位角；

ω_INV代表變頻器的設(shè)定角頻率。

通過上述三個公式可以看出，壓縮機電機的三相相電流中均包括非擾動部分和擾動部分。其中擾動部分具體包括相電流中對應(yīng)變頻器頻率與交流電壓脈動分量頻率之差的部分，這一部分即是比特效應(yīng)對電流波形影響的直接體現(xiàn)。同時，通過在電機一端對電機實際運行相電流的檢測，也可以直觀的觀測到包含比特效應(yīng)擾動的壓縮機電機三相相電流的波形圖。

以采用單相交流電電源為例，由于通過對電機電流的檢測，已經(jīng)獲得含有比特效應(yīng)擾動的電機一端的三相相電流波形。同時，通過波形和對上式的分析，可以明確地得到是交流電壓脈動分量對相電壓的擾動進一步導(dǎo)致了壓縮機電機一端的相電流的擾動，因此根據(jù)檢測到的電機實際運行狀態(tài)下的檢測電流波形，以及交流電壓脈動分量的頻率，可以進一步分解計算出對應(yīng)交流電壓脈動分量頻率的特定頻率的電流成分。在得到對應(yīng)交流電壓脈動分量頻率的特定頻率的電流成分后，利用具有特定頻率的電流成分可以計算得到對應(yīng)交流電壓脈動分量頻率的補償電壓，并通過補償電壓對直流母線電壓進行補償。將補償電壓與變頻器整流電路輸出的直流母線電壓疊加生成校正電壓，通過反饋校正電壓至變頻器逆變電路的直流輸入端，降低交流電壓脈動分量在直流母線電壓中的所占比例，進一步對比特效應(yīng)形成的擾動在變頻器逆變電路的輸入端進行抑制。

通過以上的分析和說明可知，電機相電壓頻率接近并等于交流電壓脈動分量頻率時，還需要確定相位角α。所以，參見圖2所示當(dāng)變頻器電源為三相交流電時，首先檢測電源相位，計算得到電源相位的初相角，然后提取計算其中一相運行電流的特定頻率成分，根據(jù)被測一相電流的特定頻率成分計算補償電壓。

由于比特效應(yīng)是在多個周期內(nèi)疊加重復(fù)增大、減少形成對電機電壓、電機電流的擾動。定義電機相電流的正弦波的周期為第一周期。每一個第一周期檢測一次運行電流中其中一相的特定頻率成分。并根據(jù)在第一周期中檢測分離提出的運行電流的特定頻率成分計算的補償電壓電壓，并利用補償電壓在下一個周期中對變頻器的直流母線電壓進行補償，抑制比特效應(yīng)在下一個第一周期中疊加重復(fù)增大、減少形成對電機電壓、電流的擾動。

更具體一步的說，補償電壓具體優(yōu)選是利用在第一周期內(nèi)檢測、分離計算的第一周期內(nèi)的運行電流，在第一周期內(nèi)對時間積分，計算得出。將補償電壓反饋至變頻器的直流母線端，與變頻器整流電路輸出的直流母線電壓疊加，在變頻器逆變電路的輸入端對交流電壓脈動分量進行抑制，避免比特效應(yīng)對電機電流造成擾動。

在現(xiàn)有技術(shù)中，變頻器輸出電壓通過PWM技術(shù)調(diào)制生成。因此，優(yōu)選的，將所述校正電壓反饋輸入至變頻器的控制電路的輸入端。校正電壓的峰值為載波電壓峰值。控制電路根據(jù)設(shè)定的PWM調(diào)制波峰值和校正電壓的峰值計算PWM調(diào)制比?？刂齐娐穬?yōu)選為集成在變頻器中的PWM控制芯片。

本發(fā)明所公開的反饋控制方法，通過檢測電機運行電流，計算分離交流電壓脈動分量對電機運行電流的影響，通過提取計算運行電流的特定頻率成分，并根據(jù)運行電流的特定頻率成分計算針對比特效應(yīng)擾動的補償電壓，在逆變電路的輸入端進行補償校正，從而在不增加或改變硬件電路的條件下有效地實現(xiàn)了對比特效應(yīng)的抑制，優(yōu)化壓縮機電機運行狀態(tài)。

基于上述抑制壓縮機電機比特效應(yīng)的控制方法，本發(fā)明同時公開了一種抑制壓縮機電機比特效應(yīng)的控制器。參見圖3所示，控制器具體包括：

電流檢測模塊，所述電流檢測模塊用于檢測所述電機的運行電流并生成電機運行電流的波形。

電流提取模塊，所述電流提取模塊用于根據(jù)所述電機的運行電流和電機運行電流的波形提取并計算所述運行電流中的特定頻率成分。

補償電壓計算模塊，所述補償電壓計算模塊用于根據(jù)運行電流的特定頻率成分計算并生成補償電壓。

校正電壓生成模塊，所述校正電壓生成模塊用于疊加所述補償電壓和變頻器整流電路輸出的直流母線電壓，生成校正電壓；

以及控制模塊，所述控制模塊用于輸出控制所述電機的輸出電壓，控制模塊的輸入端輸入校正電壓；

所述特定頻率等于交流電壓脈動分量的頻率，所述交流電壓脈動分量的頻率與變頻器電源頻率正相關(guān)。

參見圖4所示，為了確定運行電流的相位，在本實施例所公開的抑制壓縮機電機比特效應(yīng)的控制器中還包括相位檢測模塊，所述相位檢測模塊用于檢測電源相位并生成電源相位的初相角。

本實施例所公開的控制器，還包括調(diào)制比生成模塊，所述調(diào)制比生成模塊用于根據(jù)設(shè)定的PWM調(diào)制波峰值和所述校正電壓的峰值計算PWM調(diào)制比，并輸入至所述控制模塊中的PWM調(diào)制單元的輸入端。

由于比特效應(yīng)會在多個周期內(nèi)疊加重復(fù)增大、或者重復(fù)減小形成對電機電壓、電機電流的擾動，所以，每一個第一周期內(nèi)，所述電流檢測模塊檢測依次所述運行電流的其中一相的特定頻率成分。進一步的，在本實施例中還包括延時模塊，所述延時模塊用于使得所述補償電壓延遲一個第一周期后與變頻器整流電路輸出的直流電壓疊加，生成校正電壓。以使得在連續(xù)的后一個第一周期中對比特效應(yīng)進行抑制，避免生成的擾動在多個連續(xù)第一周期中不斷迭代增大，形成對比特效應(yīng)的有效抑制。

本發(fā)明所公開的抑制壓縮機電機比特效應(yīng)的控制器，通過電流檢測模塊檢測交流電壓脈動分量對電機運行電流的影響，通過電流提取模塊，提取計算運行電流的特定頻率成分，通過補償電壓計算模塊根據(jù)運行電流的特定頻率成分計算針對比特效應(yīng)擾動的補償電壓，在不增加或改變硬件電路的條件下有效地實現(xiàn)了對比特效應(yīng)的抑制，優(yōu)化壓縮機電機運行狀態(tài)。

最后應(yīng)說明的是：以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術(shù)方案的精神和范圍。