一种功率变换电路以及纹波电流抑制方法技术

本发明专利技术公开了一种功率变换电路，所述功率变换电路的控制模块分别与交流电源模块、滤波模块、逆变电路模块和电机模块通信连接，还包括纹波电流抑制模块，与滤波模块和控制模块连接，所述接收来自滤波模块的纹波抑制参数，并根据所述纹波抑制参数计算生成转矩电流补偿值Iq_Ref_comp；并将所述转矩电流补偿值Iq_Ref_comp叠加进q轴转矩电流参考值Iq_Ref中，以控制电机的运行功率。

【技术实现步骤摘要】
一种功率变换电路以及纹波电流抑制方法
本专利技术涉及空调电路领域，具体的涉及一种功率变换电路以及纹波电流抑制方法。
技术介绍
现有技术中，很多情况下采用磁场定向控制技术(FieldOrientatedControl，FOC)来控制电机的转速，采用FOC进行电机转速控制的功率变换电路工作框图如图2所示，其控制流程如下：1)电机控制模块接收来自逆变电路输出的三相交流电流中的两相交流电流iu和iv，接收来自电机上位置传感器检测到的电机转子位置角θ，以及接收交流电源的电压信号uac；2)电机控制模块自身保存有电机转速参考值ωr_ref，根据公式组(1)，计算q轴转矩电流参考值Iq_Ref和d轴电流参考值Id_Ref：其中，Kp1、Ki1、a、b为现场调试的参数。3)电流控制模块接收电机控制模块发送的q轴转矩电流参考值Iq_Ref、d轴电流参考值Id_Ref，并且接收两相交流电流iu、iv和接收来自电机上位置传感器检测到的电机转子位置角θ，根据公式组(2)，计算q轴电压uq和d轴电压ud：其中，Kp2、Ki2为现场调试的参数。4)PWM发生器根据接收到的q轴电压uq、d轴电压ud、来自电机上位置传感器检测到的电机转子位置角θ和母线电容电压udc，根据公式组(3)，计算逆变电路三个上桥IGBT开闭的占空比pu、pv和pw，使逆变电路三个上桥IGBT分别按照pu、pv和pw的占空比开关，下桥IGBT与上桥IGBT的开关状态相反：在实际使用磁场定向控制技术时，应当根据工程应用条件调节Kp1、Kp2、Kp3、Ki1、Ki2、Ki3、a和b的值，以使电机稳定可靠运行。磁场定向控制技术(FieldOrientatedControl，FOC)为现有技术，相关原理本专利技术不再赘述，相关技术原理及参数定义可参考但不限于论文《磁场定向控制原理及特性分析》，作者：孟严家、赵广社，以及论文《永磁同步电动机磁场定向控制的研究》，作者：尚喆。现有技术中，取消大电解电容可以使得控制电路体积更小，质量更轻，其电路如图3所示，但是同时会带来新的问题，在图3中，电感器L和电容器Cdc之间很容易发生谐振，进而使输入的电流iac谐波电流增大。谐波对电网的危害很大，许多国家地区对谐波电流提出了严格的标准要求，比如国家标准GB17625.1及IEC61000-3-2对电器设备40次以内谐波电流幅值做出了明确的规定。对于图3中的功率变换电路，其上产生的谐波与纹波电流相关，其谐振频率f可以由公式唯一确定。通常L和Cdc取值使得f落在40次谐波以内，但是纹波的幅值确难以达到上述标准的要求，进而对电网产生危害。
技术实现思路
本专利技术的一个目的在于提供一种功率变换电路以及纹波电流抑制方法，使得功率变换电路的纹波最大程度的消除。具体地，本专利技术是通过如下技术方案实现的：一种功率变换电路，所述功率变换电路的交流电源模块、整流模块、滤波模块、逆变电路模块和电机模块依次连接，所述功率变换电路的控制模块分别与交流电源模块、滤波模块、逆变电路模块和电机模块通信连接，所述功率变换电路还包括纹波电流抑制模块，所述纹波电流抑制模块与滤波模块和控制模块连接，所述纹波电流抑制模块接收来自滤波模块的纹波抑制参数，并根据所述纹波抑制参数计算生成转矩电流补偿值Iq_Ref_comp；所述控制模块接收纹波电流抑制模块生成的所述转矩电流补偿值Iq_Ref_comp，并将所述转矩电流补偿值Iq_Ref_comp叠加进q轴转矩电流参考值Iq_Ref中，以控制电机的运行功率。较佳的，所述纹波电流抑制模块包括纹波电流抑制器；所述滤波模块包括电感器、电容器、与电容器并联设置的第一电压传感器、并联设置在电感器上的第二电压传感器，以及与整流电路串联的第一电流传感器；所述第一电流传感器和第二电压传感器与纹波电流抑制器通信连接；所述第一电压传感器与控制模块中的PWM调制模块通信连接；所述纹波抑制参数包括由第一电流传感器检测到的输入电流iac和由第二电压传感器检测到的电感器实际电压uL。较佳的，所述纹波电流抑制模块包括纹波电流抑制器；所述滤波模块包括电感器、电容器、与电容器并联设置的第一电压传感器、与电容器串联的第四电流传感器；所述第四电流传感器和第一电压传感器与纹波电流抑制器通信连接；所述第一电压传感器与控制模块中的PWM调制模块通信连接；所述纹波抑制参数包括由第四电流传感器检测到的电容器实际电流iC和由第一电压传感器检测到的母线电压udc。较佳的，所述滤波模块还包括与整流电路串联的第一电流传感器，以及并联设置在电感器上的第二电压传感器；所述第一电流传感器和第二电压传感器与纹波电流抑制器通信连接；所述纹波抑制参数还包括由第一电流传感器检测到的输入电流iac和由第二电压传感器检测到的电感器实际电压uL。一种纹波电流抑制方法，前述的功率变换电路，所述方法包括步骤：步骤1：纹波电流抑制器接收第一电流传感器检测到的输入电流iac；步骤2：将基波电流iac_base从所述输入电流iac中分离出来；步骤3：对基波电流iac_base取绝对值，得到基波电流绝对值|iac_base|；步骤4：根据公式得到电感器上的理论电压u'L；步骤5：纹波电流抑制器接收第二电压传感器测得的电感器实际电压uL；步骤6：纹波电流抑制器计算电感器实际电压uL与理论电压u'L的差值，将所述差值作为纹波电压uL_Ripple；步骤7：对所述纹波电压uL_Ripple进行PI运算，得到第一转矩电流补偿值Iq_Ref_comp_1，作为转矩电流补偿值Iq_Ref_comp；步骤8：根据所述转矩电流补偿值Iq_Ref_comp，控制PWM调制模块输出符合要求的PWM波形，所述PWM波形调节电机的运行功率，以通过电机的运行功率抑制电流纹波。一种纹波电流抑制方法，使用之前所述的功率变换电路，所述方法包括步骤：步骤1’：纹波电流抑制器接收第一电压传感器检测到的母线电压udc；步骤2’：将基波电压udc_base从所述母线电压udc中分离出来；步骤3’：根据公式计算得到电容器上的理论电流i'C；步骤4’：纹波电流抑制器接收第四电流传感器测得的电容器实际电流iC；步骤5’：纹波电流抑制器计算电容器实际电流iC与理论电流i'C的差值，将所述差值作为纹波电流iC_Ripple；步骤6’：对所述纹波电流iC_Ripple进行PI运算，得到第二转矩电流补偿值Iq_Ref_comp_2，作为转矩电流补偿值Iq_Ref_comp；步骤7’：根据所述转矩电流补偿值Iq_Ref_comp，控制PWM调制模块输出符合要求的PWM波形，所述PWM波形调节电机的运行功率，以通过电机的运行功率抑制电流纹波。一种纹波电流抑制方法，使用之前所述的功率变换电路，所述方法包括步骤：步骤1”：纹波电流抑制器接收第一电流传感器检测到的输入电流iac；步骤2”：将基波电流iac_base从所述输入电流iac中分离出来；步骤3”：对基波电流iac_base取绝对值，得到基波电流绝对值|iac_base|；步骤4”：根据公式得到电感器上的理论电压u'L；步骤5”：纹波电流抑制器接收第二电压传感器测得的电感器实际电压uL；步骤6”：纹波电流抑制器计算电感器实际电压uL与理论电压u'L的差值，将所述差值作为纹波本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种功率变换电路，所述功率变换电路的交流电源模块、整流模块、滤波模块、逆变电路模块和电机模块依次连接，所述功率变换电路的控制模块分别与交流电源模块、滤波模块、逆变电路模块和电机模块通信连接，其特征在于，所述功率变换电路还包括纹波电流抑制模块，所述纹波电流抑制模块与滤波模块和控制模块连接，所述纹波电流抑制模块接收来自滤波模块的纹波抑制参数，并根据所述纹波抑制参数计算生成转矩电流补偿值Iq_Ref_comp；所述控制模块接收纹波电流抑制模块生成的所述转矩电流补偿值Iq_Ref_comp，并将所述转矩电流补偿值Iq_Ref_comp叠加进q轴转矩电流参考值Iq_Ref中，以控制电机的运行功率。

【技术特征摘要】
1.一种功率变换电路，所述功率变换电路的交流电源模块、整流模块、滤波模块、逆变电路模块和电机模块依次连接，所述功率变换电路的控制模块分别与交流电源模块、滤波模块、逆变电路模块和电机模块通信连接，其特征在于，所述功率变换电路还包括纹波电流抑制模块，所述纹波电流抑制模块与滤波模块和控制模块连接，所述纹波电流抑制模块接收来自滤波模块的纹波抑制参数，并根据所述纹波抑制参数计算生成转矩电流补偿值Iq_Ref_comp；所述控制模块接收纹波电流抑制模块生成的所述转矩电流补偿值Iq_Ref_comp，并将所述转矩电流补偿值Iq_Ref_comp叠加进q轴转矩电流参考值Iq_Ref中，以控制电机的运行功率。2.根据权利要求1所述的功率变换电路，其特征在于，所述纹波电流抑制模块包括纹波电流抑制器(10)；所述滤波模块包括电感器(2)、电容器(3)、与电容器(3)并联设置的第一电压传感器(51)、并联设置在电感器(2)上的第二电压传感器(52)，以及与整流电路(1)串联的第一电流传感器(81)；所述第一电流传感器(81)和第二电压传感器(52)与纹波电流抑制器(10)通信连接；所述第一电压传感器(51)与控制模块中的PWM调制模块(14)通信连接；所述纹波抑制参数包括由第一电流传感器(81)检测到的输入电流iac和由第二电压传感器(52)检测到的电感器实际电压uL。3.根据权利要求1所述的功率变换电路，其特征在于，所述纹波电流抑制模块包括纹波电流抑制器(10)；所述滤波模块包括电感器(2)、电容器(3)、与电容器(3)并联设置的第一电压传感器(51)、与电容器(3)串联的第四电流传感器(84)；所述第四电流传感器(84)和第一电压传感器(51)与纹波电流抑制器(10)通信连接；所述第一电压传感器(51)与控制模块中的PWM调制模块(14)通信连接；所述纹波抑制参数包括由第四电流传感器(84)检测到的电容器实际电流iC和由第一电压传感器(51)检测到的母线电压udc。4.根据权利要求3所述的功率变换电路，其特征在于，所述滤波模块还包括与整流电路(1)串联的第一电流传感器(81)，以及并联设置在电感器(2)上的第二电压传感器(52)；所述第一电流传感器(81)和第二电压传感器(52)与纹波电流抑制器(10)通信连接；所述纹波抑制参数还包括由第一电流传感器(81)检测到的输入电流iac和由第二电压传感器(52)检测到的电感器实际电压uL。5.一种纹波电流抑制方法，使用权利要求2所述的功率变换电路，其特征在于，所述方法包括步骤：步骤1：纹波电流抑制器接收第一电流传感器检测到的输入电流iac；步骤2：将基波电流iac_base从所述输入电流iac中分离出来；步骤3：对基波电流iac_base取绝对值，得到基波电流绝对值|iac_base|；步骤4：根据公式得到电感器上的理论电压u'L；步骤5：纹波电流抑制器接收第二电压传感器测得的电感器实际电压uL；步骤6：纹波电流抑制器计算电感器实际电压uL与理论电压u'L的差值，将所述差值作为纹波电压uL_Ripple；步骤7：对所述纹波电压uL_Ripple进行PI运算，得到第一转矩电流补偿值Iq_Ref_comp_1，作为转矩电流补偿值Iq_Ref_comp；步骤8：根据所述转矩电流补偿值Iq_Ref_comp，控制PWM调制模块输出符合要求的PWM波形，所述PWM波形调节电机的运行功率，以通过电机的运行功率抑制电流纹波。6.一种纹波电流抑制方法，使用权利要求3所述的功率变换电路，其特征在于，所述方法包括步骤：步骤1’：纹波电流抑制器接收第一电压传感器检测到的母线电压udc...

【专利技术属性】
技术研发人员：卓森庆，
申请(专利权)人：奥克斯空调股份有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33