本發(fā)明涉及變頻驅(qū)動(dòng)技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種變頻驅(qū)動(dòng)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(dòng)的流體機(jī)械，而壓縮機(jī)工作需要電機(jī)的帶動(dòng)。

而在現(xiàn)有的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中，直流母線電壓通常會(huì)有波動(dòng)，而為保證電機(jī)可以穩(wěn)定運(yùn)行，大多是通過采用在直流端并聯(lián)較大的電解電容的方案，而這會(huì)導(dǎo)致變頻外機(jī)主板體積大，重量大，由于電解電容使用壽命短，導(dǎo)致控制整體壽命縮短，成本高；此外，由于使用大電解電容，導(dǎo)致上電瞬間存在較大的充電電流，需要設(shè)計(jì)充電控制電路，造成外機(jī)主板零部件多，成本高。

同時(shí)，為了保持輸入電流諧波滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，必須使用功率因數(shù)校正電路，造成整個(gè)電路器件偏多，損耗偏大，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種變頻驅(qū)動(dòng)控制裝置，以實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)功率到電機(jī)的直接功率變換，使得電機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行。

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

本發(fā)明實(shí)施例提供了一種變頻驅(qū)動(dòng)控制裝置，用于控制驅(qū)動(dòng)電路以帶動(dòng)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，所述變頻驅(qū)動(dòng)控制裝置包括：

電路參數(shù)接收模塊，用于接收一電路參數(shù)接收模塊發(fā)送的電源輸入電流、電源輸入電壓、母線電壓以及輸入至所述電機(jī)的相電流；

電壓給定模塊，用于依據(jù)所述電源輸入電流、所述電源輸入電壓、所述母線電壓、所述相電流及預(yù)設(shè)定的電機(jī)轉(zhuǎn)速參考值計(jì)算q軸電壓給定量及d軸電壓給定量；

脈寬調(diào)制模塊，用于依據(jù)所述q軸電壓給定量及所述d軸電壓給定量生成脈寬調(diào)制信號(hào)，并依據(jù)所述脈寬調(diào)制信號(hào)控制所述驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)所述電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。

本發(fā)明實(shí)施例提供的變頻驅(qū)動(dòng)控制裝置，通過電路參數(shù)接收模塊采集電源輸入電流、電源輸入電壓、母線電壓、輸入至電機(jī)的相電流等參數(shù)，并通過電壓給定模塊依據(jù)上述參數(shù)計(jì)算出q軸電壓給定量及d軸電壓給定量，接著脈寬調(diào)制模塊依據(jù)q軸電壓給定量及d軸電壓給定量生成脈寬調(diào)制信號(hào)，從而可以根據(jù)相電流及電機(jī)轉(zhuǎn)速實(shí)際值對(duì)輸出至電機(jī)的三相電壓進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)功率到電機(jī)功率的直接變換；同時(shí)通過精確控制電源輸入電流，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)功率因數(shù)的控制，使得電機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行。

為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉較佳實(shí)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(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)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(shí)施例，因此不應(yīng)被看作是對(duì)范圍的限定，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)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示出了本發(fā)明實(shí)施例提供的變頻驅(qū)動(dòng)裝置的功能模塊框圖。

圖2示出了本發(fā)明實(shí)施例提供的電壓給定模塊的功能模塊框圖。

圖3示出了本發(fā)明實(shí)施例提供的d軸電壓給定單元的功能模塊框圖。

圖4示出了本發(fā)明實(shí)施例提供的q軸電壓給定單元的功能模塊框圖。

圖標(biāo)：100-變頻驅(qū)動(dòng)控制裝置；110-電路參數(shù)接收模塊；120-電壓給定模塊；122-d軸電壓給定單元；1222-d軸轉(zhuǎn)矩電流確定子單元；1224-d軸電壓給定量確定子單元；124-q軸電壓給定單元；1241-電機(jī)轉(zhuǎn)速實(shí)際值計(jì)算子單元；1242-交流輸入電流峰值參考值確定子單元；1243-輸入電流參考波形值確定子單元；1244-交流電參考值確定子單元；1245-電感電壓參考值確定子單元；1246-母線電壓參考值確定子單元；1247-q軸轉(zhuǎn)矩電流參考量確定子單元；1248-前饋補(bǔ)償量確定子單元；1249-q軸轉(zhuǎn)矩電流給定量確定子單元；1250-q軸電壓給定量確定子單元；130-脈寬調(diào)制模塊。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中附圖，對(duì)本發(fā)明實(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)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。通常在此處附圖中描述和示出的本發(fā)明實(shí)施例的組件可以以各種不同的配置來布置和設(shè)計(jì)。因此，以下對(duì)在附圖中提供的本發(fā)明的實(shí)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(shí)施例?；诒景l(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其他實(shí)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(hào)和字母在下面的附圖中表示類似項(xiàng)，因此，一旦某一項(xiàng)在一個(gè)附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步定義和解釋。同時(shí)，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(duì)重要性。

實(shí)施例

本實(shí)施例提供了一種變頻驅(qū)動(dòng)控制裝置100，用于控制通過驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)的電機(jī)。請(qǐng)參閱圖1，該變頻驅(qū)動(dòng)控制裝置100包括電路參數(shù)接收模塊110、脈寬調(diào)制模塊130以及電壓給定模塊120。

其中，電路參數(shù)接收模塊110用于接收一電路參數(shù)接收模塊110發(fā)送的電源輸入電流、電源輸入電壓、母線電壓以及輸入至所述電機(jī)的相電流。

電壓給定模塊120用于依據(jù)電源輸入電流、電源輸入電壓、母線電壓、相電流及預(yù)設(shè)定的電機(jī)轉(zhuǎn)速參考值計(jì)算q軸電壓給定量及d軸電壓給定量。

請(qǐng)參閱圖2，電壓給定模塊120包括d軸電壓給定單元122及q軸電壓給定單元124。其中，d軸電壓給定單元122用于依據(jù)相電流及預(yù)設(shè)定的d軸電流給定量計(jì)算d軸電壓給定量。

具體地，請(qǐng)參閱圖3，d軸電壓給定單元122包括d軸轉(zhuǎn)矩電流確定子單元1222及d軸電壓給定量確定子單元1224。

其中，d軸轉(zhuǎn)矩電流確定子單元1222用于依據(jù)相電流計(jì)算d軸轉(zhuǎn)矩電流。具體地，d軸轉(zhuǎn)矩電流確定子單元1222依據(jù)相電流計(jì)算d軸轉(zhuǎn)矩電流的方法如下：

首先通過u相電流iu以及v相電流iv計(jì)算w相電流iw：

iw＝-iu-iv

接著通過u相電流iu、v相電流iv以及w相電流iw計(jì)算α軸電流及β軸電流，公式如下所示：

iα＝iu

則q軸轉(zhuǎn)矩電流的計(jì)算公式為：

iq＝iβcosθ-iαsinθ

d軸轉(zhuǎn)矩電流的計(jì)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(jì)算過程如下：

首先依據(jù)下述公式計(jì)算反電動(dòng)勢(shì)的d軸分量和q軸分量：

其中，估算角度與實(shí)際角度的誤差的計(jì)算公式如下：

則電機(jī)轉(zhuǎn)子永磁體磁鏈的角度由以下算式計(jì)算：

θ(n)＝θ(n-1)+δθ

d軸電壓給定量確定子單元1224用于依據(jù)d軸轉(zhuǎn)矩電流及預(yù)設(shè)定的d軸電流給定量計(jì)算d軸電壓給定量。

具體地，d軸電壓給定量確定子單元1224可通過以下算式對(duì)d軸電壓給定量進(jìn)行計(jì)算：

ud＝kp1*(id_ref-id)+ki1*∫(id_ref-id)dt

其中，id_ref為預(yù)設(shè)定的d軸轉(zhuǎn)矩電流參考量，id為d軸轉(zhuǎn)矩電流，ud為d軸電壓給定量，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)。

q軸電壓給定單元124用于依據(jù)電源輸入電流、電源輸入電壓、母線電壓、相電流及預(yù)設(shè)定的電機(jī)轉(zhuǎn)速參考值計(jì)算q軸電壓給定量。

具體地，請(qǐng)參閱圖4，q軸電壓給定單元124包括電機(jī)轉(zhuǎn)速實(shí)際值計(jì)算子單元1241、交流輸入電流峰值參考值確定子單元1242、輸入電流參考波形值確定子單元1243、交流電參考值確定子單元1244、電感電壓參考值確定子單元1245、母線電壓參考值確定子單元1246、q軸轉(zhuǎn)矩電流參考量確定子單元1247、前饋補(bǔ)償量確定子單元1248、q軸轉(zhuǎn)矩電流給定量確定子單元1249以及q軸電壓給定量確定子單元1250。

電機(jī)轉(zhuǎn)速實(shí)際值計(jì)算子單元1241用于依據(jù)相電流計(jì)算電機(jī)轉(zhuǎn)速實(shí)際值。

具體地，電機(jī)轉(zhuǎn)速實(shí)際值計(jì)算子單元1241相電流計(jì)算電機(jī)轉(zhuǎn)速實(shí)際值的方法如下：

在之前的論述中，已經(jīng)說明了如何通過相電流計(jì)算轉(zhuǎn)子永磁體磁鏈的角度θ，因此電機(jī)轉(zhuǎn)速實(shí)際值計(jì)算子單元1241可通過下述公式對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速實(shí)際值ωr進(jìn)行計(jì)算：

交流輸入電流峰值參考值確定子單元1242用于依據(jù)電機(jī)轉(zhuǎn)速實(shí)際值及預(yù)設(shè)定的電機(jī)轉(zhuǎn)速參考值計(jì)算交流輸入電流峰值參考值。

具體地，交流輸入電流峰值參考值確定子單元1242可通過以下公式對(duì)交流輸入電流峰值參考值iac_ref_peak進(jìn)行計(jì)算：

iac_ref_peak＝kp2*(ωr_ref-ωr)+ki2*∫(ωr_ref-ωr)dt

其中，ωr_ref預(yù)設(shè)定的為電機(jī)轉(zhuǎn)速參考值，ωr為電機(jī)轉(zhuǎn)速實(shí)際值，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)。

輸入電流參考波形值確定子單元1243用于依據(jù)電源輸入電流計(jì)算輸入電流參考波形值。

具體地，輸入電流參考波形值確定子單元1243可通過以下公式對(duì)輸入電流參考波形值iac_waveform_ref進(jìn)行計(jì)算：

iac_waveform_ref＝|iac|

其中，iac為電源輸入電流。

可以理解地，通過對(duì)電源輸入電流取絕對(duì)值便可以得到輸入電流參考波形值iac_waveform_ref。

交流電參考值確定子單元1244用于依據(jù)交流輸入電流峰值參考值及輸入電流參考波形值計(jì)算交流電參考值。

具體地，交流電參考值確定子單元1244可通過以下公式對(duì)交流電參考值iac_ref進(jìn)行計(jì)算：

iac_ref＝iac_ref_peak*iac_waveform_ref

其中，iac_ref_peak為交流輸入電流峰值參考值，iac_waveform_ref為輸入電流參考波形值。

電感電壓參考值確定子單元1245用于依據(jù)交流電參考值及電源輸入電流計(jì)算電感電壓參考值。

具體地，電感電壓參考值確定子單元1245可通過以下公式對(duì)電感電壓參考值ul_ref進(jìn)行計(jì)算：

ul_ref＝kp3*(iac_ref-iac)+ki3*∫(iac_ref-iac)dt

其中，iac_ref為交流電參考值，iac為電源輸入電流，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)。

母線電壓參考值確定子單元1246用于依據(jù)電感電壓參考值及電源輸入電壓計(jì)算母線電壓參考值。

具體地，母線電壓參考值確定子單元1246可通過以下公式對(duì)母線電壓參考值udc_ref進(jìn)行計(jì)算：

udc_ref＝uac+ul_ref

其中，uac為所述電源輸入電壓，ul_ref為電感電壓參考值。

q軸轉(zhuǎn)矩電流參考量確定子單元1247用于依據(jù)母線電壓參考值及母線電壓計(jì)算q軸轉(zhuǎn)矩電流參考量。

具體地，q軸轉(zhuǎn)矩電流參考量確定子單元1247可通過以下公式對(duì)q軸轉(zhuǎn)矩電流參考量iq_ref_0進(jìn)行計(jì)算：

iq_ref_0＝kp4*(udc_ref-udc)+ki4*∫(udc_ref-udc)dt

其中，udc為母線電壓，kp4為預(yù)設(shè)定的第四比例系數(shù)，ki4為預(yù)設(shè)定的第四積分系數(shù)。

前饋補(bǔ)償量確定子單元1248用于依據(jù)交流電參考值計(jì)算前饋補(bǔ)償量。

具體地，前饋補(bǔ)償量確定子單元1248可通過以下公式對(duì)前饋補(bǔ)償量iq_comp進(jìn)行計(jì)算：

iq_comp＝kp6*iac_ref

其中，iac_ref為交流電參考值，kp6為預(yù)設(shè)定的第六比例系數(shù)。

q軸轉(zhuǎn)矩電流給定量確定子單元1249用于依據(jù)q軸轉(zhuǎn)矩電流參考量及前饋補(bǔ)償量計(jì)算q軸轉(zhuǎn)矩電流給定量。

具體地，q軸轉(zhuǎn)矩電流給定量確定子單元1249可通過以下公式對(duì)q軸轉(zhuǎn)矩電流給定量iq_ref進(jìn)行計(jì)算：

iq_ref＝iq_ref_0+iq_comp

其中，iq_comp為前饋補(bǔ)償量，iq_ref_0為q軸轉(zhuǎn)矩電流參考量。

q軸電壓給定量確定子單元1250用于依據(jù)q軸轉(zhuǎn)矩電流給定量及q軸轉(zhuǎn)矩電流計(jì)算q軸電壓給定量。

具體地，q軸電壓給定量確定子單元1250可通過以下公式對(duì)q軸電壓給定量uq進(jìn)行計(jì)算：

uq＝kp5*(iq_ref-iq)+ki5*∫(iq_ref-iq)dt

其中，iq為q軸轉(zhuǎn)矩電流，在計(jì)算d軸轉(zhuǎn)矩電流時(shí)對(duì)其進(jìn)行了描述；kp5為預(yù)設(shè)定的第五比例系數(shù)，ki5為預(yù)設(shè)定的第五積分系數(shù)，iq_ref為q軸轉(zhuǎn)矩電流給定量。

脈寬調(diào)制模塊130用于依據(jù)q軸電壓給定量及d軸電壓給定量生成脈寬調(diào)制信號(hào)，并將脈寬調(diào)制信號(hào)傳輸至驅(qū)動(dòng)電路。

具體地，脈寬調(diào)制模塊130實(shí)際上是通過控制輸出至驅(qū)動(dòng)電路的脈寬調(diào)制信號(hào)的脈沖寬度，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)于驅(qū)動(dòng)電路的控制，從而進(jìn)一步控制電機(jī)。

因而，首先依據(jù)d軸電壓給定量及q軸電壓給定量計(jì)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(jì)算電機(jī)的三相上橋?qū)ㄕ伎毡取?/p>

綜上所述，本發(fā)明實(shí)施例提供的變頻驅(qū)動(dòng)控制裝置，通過電路參數(shù)接收模塊接收電源輸入電流、電源輸入電壓、母線電壓、輸入至電機(jī)的相電流等參數(shù)，并通過電壓給定模塊依據(jù)上述參數(shù)計(jì)算出q軸電壓給定量及d軸電壓給定量，接著脈寬調(diào)制模塊依據(jù)q軸電壓給定量及d軸電壓給定量生成脈寬調(diào)制信號(hào)，從而可以根據(jù)相電流及電機(jī)轉(zhuǎn)速實(shí)際值對(duì)輸出至電機(jī)的三相電壓進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)功率到電機(jī)功率的直接變換；同時(shí)通過精確控制電源輸入電流，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)功率因數(shù)的控制，使得電機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行。

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(gè)實(shí)體或者操作與另一個(gè)實(shí)體或操作區(qū)分開來，而不一定要求或者暗示這些實(shí)體或操作之間存在任何這種實(shí)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(gè)……”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(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)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(hào)和字母在下面的附圖中表示類似項(xiàng)，因此，一旦某一項(xiàng)在一個(gè)附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步定義和解釋。