CN104734575B - 电机的控制方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电机的控制方法和装置。其中,该方法包括:获取电机当前的工作参数,其中,工作参数包括以下至少之一:负载需求电压、直流母线电压、负载运行频率,负载转速;选择与电机当前的工作参数对应的调制模式;采用选择的调制模式对电机进行控制。本发明解决了由于电机的直流母线电压大范围的上升、下降及波动导致电机不能稳定运行的技术问题,达到了在保证了电机的稳定运行的同时,也使电机较宽范围的直流母线电压得到充分利用的技术效果。
Description
技术领域
本发明涉及电机领域,具体而言,涉及一种电机的控制方法和装置。
背景技术
目前,永磁同步电机是利用变频器/逆变器从直流母线直接取电经过逆变后进行驱动的。通常,直流母线电压值为一固定值,为保证永磁同步电机快速变化的电压需求,保证变频器/逆变器的有效稳定输出,通常采用脉冲宽度调制PWM(Pulse Width Modulation)调制方式,通过改变变频器/逆变器输出脉冲宽度,确保永磁同步电机的稳定运行。
传统的PWM变频技术能够有效抑制低次谐波分量,使永磁同步电机PMSM(Permanent Magnet Synchronous Motor)在近似正弦波的交变电压下运行,减小了转矩脉冲,提高了调速范围。但当转速大于一定值时,PWM调制方式将会增加IGBT的开关损耗,产生严重的谐波分量;此时需要采用脉冲振幅调制(Pulse Amplitude Modulation)PAM调制技术,通过改变直流电压的幅值来控制电机,将输出电流的波形进行整形,降低逆变器的功率损耗,有效抑制高次谐波,具有较强的抗干扰能力,但其控制电路复杂,难以实施。
在现有技术中通常仅采用固定的一种调制方式对电机进行控制,例如,PAM或PWM,但是在运行的过程中,直流母线电压并不是一直维持恒定,使得之前采用的调制方式不适合变化后的工作参数,从而导致电机的运行出现不稳定,尤其是光伏直流并网系统中,宽范围的直流电压得不到有效利用,并受限于负载系统的工作电压。因此,单纯的调制方式已经不能满足系统要求,根据需求实时调整电机的调制方式变得迫在眉睫。
针对上述的问题,目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
本发明实施例提供了一种电机的控制方法和装置,以至少解决由于电机的直流母线电压大范围的上升、下降及波动导致电机不能稳定运行的技术问题。
根据本发明实施例的一个方面,提供了一种电机的控制方法,包括:获取电机当前的工作参数,其中,工作参数包括以下至少之一:负载需求电压、直流母线电压、负载运行频率,负载转速;选择与电机当前的工作参数对应的调制模式;采用选择的调制模式对电机进行控制。
可选地,选择与电机当前的工作参数对应的调制模式包括:判断工作参数是否满足第一预定条件,其中,第一预定条件包括;直流母线电压的变化率等于第一预定阈值;或者,直流母线电压等于负载需求电压;若判断得出工作参数满足第一预定条件,则选择用于对电机进行控制的第一调制模式,其中,第一调制模式为在第一个计数周期内对直流母线电压同时执行脉冲振幅调制PAM和脉冲宽度调制PWM,当直流母线电压满足预定的振幅条件后,在每个计数周期内只执行PWM。
可选地,选择与电机当前的工作参数对应的调制模式包括:判断工作参数是否满足第二预定条件,其中,第二预定条件包括;直流母线电压的变化率恒等于第二预定阈值;若工作参数不满足第二预定条件,则选择用于对电机进行控制的第二调制模式,其中,第二调制模式为在每个计数周期内对直流母线电压同时执行PAM和PWM。
可选地,选择与电机当前的工作参数对应的调制模式包括:对工作参数执行以下比较操作:比较直流母线电压的变化率与第三预定阈值,比较负载运行频率的变化率与第四预定阈值,以及,比较直流母线电压与负载需求电压;根据比较操作的结果选择用于对电机进行控制的第三调制模式或第四调制模式,其中,第三调制模式为在每个计数周期内对直流母线电压执行PWM,每隔一个计数周期在对直流母线电压执行PWM时还同时对直流母线电压执行PAM,其中,在第一个计数周期内对直流母线电压同时执行PAM及PWM,或者,第四调制模式为在每个计数周期内直流母线电压执行PWM,每隔一个计数周期在对直流母线电压执行PWM时还同时对直流母线电压执行PAM,其中,在第一个计数周期内对直流母线电压执行PWM。
可选地,根据比较操作的结果选择用于对电机进行控制的第三调制模式或第四调制模式包括:当直流母线电压的变化率大于第三预定阈值、负载运行频率的变化率大于第四预定阈值、直流母线电压大于负载需求电压时,选择第四调制模式;当直流母线电压的变化率大于第三预定阈值、负载运行频率的变化率大于第四预定阈值、直流母线电压小于负载需求电压时,选择第三调制模式;当直流母线电压的变化率大于第三预定阈值、负载运行频率的变化率小于第四预定阈值、直流母线电压大于负载需求电压时,选择第三调制模式;当直流母线电压的变化率大于第三预定阈值、负载运行频率的变化率小于第四预定阈值、直流母线电压小于负载需求电压时,选择第四调制模式;当直流母线电压的变化率小于第三预定阈值、负载运行频率的变化率大于第四预定阈值、直流母线电压大于负载需求电压时,选择第四调制模式;当直流母线电压的变化率小于第三预定阈值、负载运行频率的变化率大于第四预定阈值、直流母线电压小于负载需求电压时,选择第三调制模式;当直流母线电压的变化率小于第三预定阈值、负载运行频率的变化率小于第四预定阈值、直流母线电压大于负载需求电压时,选择第三调制模式;当的直流母线电压的变化率小于第三预定阈值、负载运行频率的变化率小于第四预定阈值、直流母线电压小于负载需求电压时,选择第四调制模式。
可选地,在采用选择的调制模式对电机进行控制之后,包括:实时判断电机当前的工作参数是否发生更新;若判断出电机当前的工作参数发生更新,则选择与更新后的电机当前的工作参数对应的调制模式;采用更新后的调制模式对电机进行控制。
根据本发明实施例的另一方面,还提供了一种电机的控制装置,包括:获取单元,用于获取电机当前的工作参数,其中,工作参数包括以下至少之一:负载需求电压、直流母线电压、负载运行频率,负载转速;第一选择单元,用于选择与电机当前的工作参数对应的调制模式;第一控制单元,用于采用选择的调制模式对电机进行控制。
可选地,第一选择单元包括:第一判断模块,用于判断工作参数是否满足第一预定条件,其中,第一预定条件包括;直流母线电压的变化率等于第一预定阈值;或者,直流母线电压等于负载需求电压;第一选择模块,用于在第一判断模块判断的出工作参数满足第一预定条件,则选择用于对电机进行控制的第一调制模式,其中,第一调制模式为在第一个计数周期内对直流母线电压同时执行脉冲振幅调制PAM和脉冲宽度调制PWM,当直流母线电压满足预定的振幅条件后,在每个计数周期内只执行PWM。
可选地,第一选择单元包括:第二判断模块,用于判断工作参数是否满足第二预定条件,其中,第二预定条件包括;直流母线电压的变化率恒等于第二预定阈值;第二选择模块,用于在第二判断模块判断得出工作参数不满足第二预定条件,则选择用于对电机进行控制的第二调制模式,其中,第二调制模式为在每个计数周期内对直流母线电压同时执行PAM和PWM。
可选地,第一选择单元包括:第一比较模块,用于比较直流母线电压的变化率与第三预定阈值;第二比较模块,用于比较负载运行频率的变化率与第四预定阈值;第三比较模块,用于比较直流母线电压与负载需求电压;第三选择模块,用于根据第一比较模块、第二比较模块和第三比较模块的比较结果选择用于对电机进行控制的第三调制模式或第四调制模式,其中,第三调制模式为在每个计数周期内对直流母线电压执行PWM,每隔一个计数周期在对直流母线电压执行PWM时还同时对直流母线电压执行PAM,其中,在第一个计数周期内对直流母线电压同时执行PAM及PWM,或者,第四调制模式为在每个计数周期内直流母线电压执行PWM,每隔一个计数周期在对直流母线电压执行PWM时还同时对直流母线电压执行PAM,其中,在第一个计数周期内对直流母线电压执行PWM。
可选地,第三选择模块包括第一选择子模块,用于当所述直流母线电压的变化率大于第三预定阈值、所述负载运行频率的变化率大于第四预定阈值、所述直流母线电压大于所述负载需求电压时,选择所述第四调制模式;第二选择子模块,用于当所述直流母线电压的变化率大于第三预定阈值、所述负载运行频率的变化率大于第四预定阈值、所述直流母线电压小于所述负载需求电压时,选择所述第三调制模式;第三选择子模块,用于当所述直流母线电压的变化率大于第三预定阈值、所述负载运行频率的变化率小于第四预定阈值、所述直流母线电压大于所述负载需求电压时,选择所述第三调制模式对;第四选择子模块,用于当所述直流母线电压的变化率大于第三预定阈值、所述负载运行频率的变化率小于第四预定阈值、所述直流母线电压小于所述负载需求电压时,选择所述第四调制模式;第五选择子模块,用于当所述直流母线电压的变化率小于第三预定阈值、所述负载运行频率的变化率大于第四预定阈值、所述直流母线电压大于所述负载需求电压时,选择所述第四调制模式;第六选择子模块,用于当所述直流母线电压的变化率小于第三预定阈值、所述负载运行频率的变化率大于第四预定阈值、所述直流母线电压小于所述负载需求电压时,选择所述第三调制模式;第七选择子模块,用于当所述直流母线电压的变化率小于第三预定阈值、所述负载运行频率的变化率小于第四预定阈值、所述直流母线电压大于所述负载需求电压时,选择所述第三调制模式;第八选择子模块,用于当所述的直流母线电压的变化率小于第三预定阈值、所述负载运行频率的变化率小于第四预定阈值、所述直流母线电压小于所述负载需求电压时,选择所述第四调制模式。
可选地,该装置还包括:判断单元,用于实时判断电机当前的工作参数是否发生更新;第二选择单元,用于在判断出电机当前的工作参数发生更新时,选择与更新后的电机当前的工作参数对应的调制模式;第二控制单元,用于采用更新后的调制模式对电机进行控制。
在本发明实施例中,采用交错调制的方式,通过对电机当前的工作参数进行判断比较,实时选择与上述电机的当前状态相适应的调制模式,达到了为电机寻求更合适的调制方式的目的,从而在保证了电机的稳定运行的同时,也使电机较宽范围的直流母线电压得到充分利用的技术效果,进而解决了由于电机的直流母线电压大范围的上升、下降及波动导致电机不能稳定运行的技术问题。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解,构成本申请的一部分,本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明,并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
图1是根据本发明实施例的一种可选的电机控制方法的流程图;
图2是根据本发明实施例的一种可选的PWM调制的波形图;
图3是根据本发明实施例的一种可选的PAM调制的波形图;
图4是根据本发明实施例的一种可选的PAM&PWM调制的波形图;
图5是根据本发明实施例的另一种可选的电机控制方法的流程图;
图6是根据本发明实施例的又一种可选的电机控制方法的流程图;
图7是根据本发明实施例的一种可选的电机控制装置的示意图;以及
图8是根据本发明实施例的另一种可选的电机控制装置的示意图。
具体实施方式
下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
实施例1
根据本发明实施例,提供了一种电机的控制方法,如图1所示,该方法包括:
S102,获取电机当前的工作参数;
可选地,在本实施例中上述电机的控制方法可以应用于光伏发用电一体的并网系统。当然,上述举例只是一种示例,本申请对此不做限定。
可选地,在本实施例中工作参数包括以下至少之一:负载需求电压、直流母线电压、负载运行频率,负载转速。其中,在本实施例中的负载可以为但不限于电机。
可选地,在本实施例中调制的方式包括但不限于:脉冲振幅调制PAM,脉冲宽度调制PWM。例如,如图2所示,PWM的调制波形的计数周期为T1,每个计数周期上的幅值为A,每个计数周期上的占空比可以按需进行调整,例如,每个计数周期上的占空比可以不同;如图3所示,PAM的调制波形的计数周期为T2,每个计数周期上的占空比为固定值,每个计数周期上的幅值可以按需进行调整,例如,每个计数周期上的幅值可以不同,如图2所示波形的幅值可以为B1、B2、B3、B4。其中,上述两种调制方式可以以不同的方式结合,本申请对此不作限定。
例如,获取上述电机当前的负载需求电压为Vreq、直流母线电压为Vdc、负载运行频率为f,负载转速为v。
S104,选择与电机当前的工作参数对应的调制模式;
可选地,在本实施例中调制模式包括但不限于以下至少之一:PWM、PAM/PWM、PAM-PWM、PWM-PAM、PAM&PWM。其中,上述调制模式为脉冲振幅调制PAM与脉冲宽度调制PWM两种方式的合理结合。
需要进一步说明的是,上述五种调制模式具体包括:
1)PWM:电机转速为中低速,电压稳定且满足中低速区域电压要求,在该模式下,每个计数周期内均对直流母线电压执行PWM;例如,如图5所示,直流母线电压Vdc恒定,且运行频率满足中低频段的条件,则选择PWM调制模式。
2)PAM/PWM:电机转速为高速,电压稳定且大于需求电压时,可以先利用PAM和PWM调制电压,使其满足工作的条件,然后,在采用PWM对电压进行调制;例如,在该调制模式下,在第一个计数周期内对直流母线电压同时执行脉冲振幅调制PAM和脉冲宽度调制PWM,当直流母线电压满足预定的振幅条件后,则对直流母线电压只执行PWM。
可选地,在本实施例中预定的振幅条件包括但不限于:直流母线电压与负载工作电压的差值小于等于预定阈值。例如,该预定阈值为S。
3)PAM-PWM:每个计数周期内均执行PWM,每隔一个计数周期在对直流母线电压执行PWM时还同时对直流母线电压执行PAM,其中,在第一个计数周期内同时对直流母线电压执行PAM和PWM。该模式可以但不限于适用于直流母线电压需要较大幅度调整的情况;例如,在第一个计数周期内对直流母线电压执行PAM和PWM,在第二个计数周期内对直流母线电压执行PWM,在第三个计数周期内对直流母线电压执行PAM和PWM,在第四个计数周期内对直流母线电压执行PWM,以此类推。
4)PWM-PAM:每个计数周期内对直流母线电压执行PWM,每隔一个计数周期在对直流母线电压执行PWM时还同时对直流母线电压执行PAM,其中,第一个计数周期对直流母线电压执行PWM。该模式可以但不限于适用于对直流母线电压进行微调,在该模式下,执行完PWM调制后,再对直流母线电压的振幅及宽度进行微调;例如,在第一个计数周期内对直流母线电压执行PWM,在第二个计数周期内对直流母线电压执行PAM和PWM,在第三个计数周期内对直流母线电压执行PWM,在第四个计数周期内对直流母线电压执行PAM和PWM,以此类推。
5)PAM&PWM:在每个计数周期内,对电压同时执行PAM和PWM。
S106,采用选择的调制模式对电机进行控制。
可选地,在本实施例中列举的数据仅作为一种示例用以解释说明。
例如,当获取电机当前的工作参数进过比较判断后符合条件,则选择对应的调制模式PAM&PWM,并采用该模式对电机进行控制。例如,如图4所示为PAM&PWM的调制结果,4个调制后的波形的幅值分别为200V、250V、300V、350V;占空比分别为3/4、1/2、1/4、1/2。
通过本申请提供的实施例,根据电机当前的工作参数,选择相适应的调制模式,使选择后的调制模式更适合当前电机的运行状态,保证了电机的稳定运行,避免了调制方式不匹配造成的直流电压利用率低的问题。
可选地,在本实施例中的情景应用于负载运行频率大于额定频率的高速运转的情况下,该情景仅作为一种示例,本申请对此不作限定,以下结合附图对五种调制模式的判定进行进一步说明。
作为一种可选的方案,选择与电机当前的工作参数对应的调制模式包括:
S1,判断工作参数是否满足第一预定条件,其中,第一预定条件包括;直流母线电压的变化率等于第一预定阈值;或者,直流母线电压等于负载需求电压;
可选地,在本实施例中的第一预定阈值为0。
例如,结合图5所示,在步骤S102中获取了当前的负载需求电压Vreq、直流母线电压Vdc、负载运行频率f,负载转速v,判断直流母线电压的变化率d(Vdc)/dt是否等于第一预定阈值(例如,第一预定阈值为0),或者,判断直流母线电压Vdc等于负载需求电压Vreq。
S2,若判断得出工作参数满足第一预定条件,则选择用于对电机进行控制的第一调制模式;
可选地,第一调制模式为在第一个计数周期内对直流母线电压同时执行脉冲振幅调制PAM和脉冲宽度调制PWM,当直流母线电压满足预定的振幅条件后,在每个计数周期内只执行PWM。
例如,结合图5所示,若满足第一预定条件(例如,直流母线电压Vdc等于负载需求电压Vreq),则选择用于对电机进行控制的第一调制模式。在这里,第一调制模式为PAM/PWM,在开始的第一计数周期内,先利用PAM和PWM调制直流母线电压Vdc,通过对直流母线电压Vdc进行升压或降压操作,使其数值在负载工作电压范围内,例如,直流母线电压Vdc与负载工作电压V0的差值小于预定阈值S,然后在每个计数周期内只执行PWM,使得输出电压满足负载需求电压。
通过本申请提供的实施例,经比较判断后执行第一调制模式,实现了经PAM调制满足预定的振幅条件后,再继续执行PWM,使得电机的直流母线电压在上升、下降及波动时,能够维持负载系统的稳定运行。
作为一种可选的方案,选择与电机当前的工作参数对应的调制模式包括:
S1,判断工作参数是否满足第二预定条件,其中,第二预定条件包括;直流母线电压的变化率恒等于第二预定阈值;
可选地,在本实施例中第二预定阈值为但不限于:非0的常数。
例如,结合图5所示,在步骤S102中获取了当前的负载需求电压Vreq、直流母线电压Vdc、负载运行频率f,负载转速v,判断直流母线电压的变化率d(Vdc)/dt是否恒等于第二预定阈值(例如,B),也就是说,判断直流母线电压是否有上升、下降及波动的变化。例如,若直流母线电压的变化率恒等于B,且B>0,则判断得知直流母线电压上升,若直流母线电压的变化率恒等于B,且B<0,则判断得知直流母线电压下降;若直流母线电压的变化率恒等于B,且B=0,则判断得知直流母线电压恒定不变,也就是上述方案中描述的直流母线电压的变化率恒等于第一预定阈值的情况,在这种情况下,执行第一调制模式PAM/PWM。若直流母线电压的变化率不为上述三种情况,而是在几个计数周期内不规则变化,则判断得知直流母线电压在波动变化。
S2,若工作参数不满足第二预定条件,则选择用于对电机进行控制的第二调制模式,其中,第二调制模式为在每个计数周期内对直流母线电压同时执行PAM和PWM。
例如,结合图5所示,若直流母线电压的变化率在几个计数周期内不规则变化,判断得知直流母线电压在波动变化,进而选择用于对电机进行控制的第二调制模式,其中,第二调制模式为PAM&PWM,该模式在每个计数周期内对直流母线电压同时执行PAM和PWM。
通过本申请提供的实施例,通过判断直流母线电压的变化率不为恒定值,得知直流母线电压波动变化,并针对该情形选择相适应的第二调制模式PAM&PWM,同时执行PAM和PWM,以实现维持负载系统的稳定运行的效果。
作为一种可选的方案,选择与电机当前的工作参数对应的调制模式包括:
S1,对工作参数执行以下比较操作:
1)比较直流母线电压的变化率与第三预定阈值,可选地,在本实施例中的第三预定阈值为0;
2)比较负载运行频率的变化率与第四预定阈值,可选地,在本实施例中的第四预定阈值为0;
3)比较直流母线电压与负载需求电压,可选地,在本实施例中可以实时检测获取直流母线电压与负载需求电压的取值,对检测到的两个数值进行实时比较。
S2,根据比较操作的结果选择用于对电机进行控制的第三调制模式或第四调制模式对电机进行控制,其中,第三调制模式为在每个计数周期内对直流母线电压执行PWM,每隔一个计数周期在对直流母线电压执行PWM时还同时对直流母线电压执行PAM,其中,在第一个计数周期内对直流母线电压同时执行PAM及PWM,或者,第四调制模式为在每个计数周期内直流母线电压执行PWM,每隔一个计数周期在对直流母线电压执行PWM时还同时对直流母线电压执行PAM,其中,在第一个计数周期内对直流母线电压执行PWM。
例如,结合图5所示,当直流母线电压的变化率大于第三预定阈值(例如,第三预定阈值为0),也就是Vdc呈上升状态,又判断得知负载运行频率的变化率大于第四预定阈值(例如,第四预定阈值为0),也就是f呈上升状态,再比较直流母线电压Vdc与负载需求电压Vreq,比较结果如下:
1)比较后的结果为Vdc>Vreq:则选择执行第四调制模式,其中第四调制模式为PWM-PAM,该模式在每个计数周期内对直流母线电压执行PWM,每隔一个计数周期对直流母线电压执行PWM时还同时对直流母线电压执行PAM,该模式可以但不限于适用于对直流母线电压进行微调的情况(例如,直流母线电压与负载需求电压的差值小于阈值N)。在该模式下,执行完PWM调制后,再对直流母线电压的振幅及宽度进行微调;例如,在第一个计数周期内对直流母线电压执行PWM,在第二个计数周期内对直流母线电压执行PAM和PWM,在第三个计数周期内对直流母线电压执行PWM,在第四个计数周期内对直流母线电压执行PAM和PWM,以此类推。
2)比较后的结果为Vdc<Vreq:则选择执行第三调制模式,其中第三调制模式为PAM-PWM,该模式在每个计数周期内对直流母线电压执行PWM,每隔一个计数周期对直流母线电压执行PWM时还同时对直流母线电压执行PAM,该模式可以但不限于适用于直流母线电压需要较大幅度调整的情况(例如,直流母线电压与负载需求电压的差值大于阈值M)。例如,在第一个计数周期内对直流母线电压执行PAM和PWM,在第二个计数周期内对直流母线电压执行PWM,在第三个计数周期内对直流母线电压执行PAM和PWM,在第四个计数周期内对直流母线电压执行PWM,以此类推。
通过本申请提供的实施例,通过直流母线电压的变化率,负载运行频率的变化率,判断得知直流母线电压需要执行第三调制模式PAM-PWM或第四调制模式PWM-PAM,再由直流母线电压与负载需求电压的比较结果,做出进一步判断,并针对该情形选择相适应的第三调制模式PAM-PWM,或第四调制模式PWM-PAM,以实现维持负载系统的稳定运行的效果,同时PAM调制的融合使得系统的功率因数也大大提高。
作为一种可选的方案,根据比较操作的结果选择用于对电机进行控制的第三调制模式或第四调制模式对电机进行控制包括:
1)当直流母线电压的变化率大于第三预定阈值、负载运行频率的变化率大于第四预定阈值、直流母线电压大于负载需求电压时,选择第四调制模式;
例如,结合图5所示,当直流母线电压的变化率大于第三预定阈值(例如,第三预定阈值为0),也就是Vdc呈上升状态,又判断得知负载运行频率的变化率大于第四预定阈值(例如,第四预定阈值为0),也就是f呈上升状态,再比较直流母线电压Vdc与负载需求电压Vreq,得出Vdc>Vreq,则选择执行第四调制模式,其中第四调制模式为PWM-PAM,该模式在每个计数周期内对直流母线电压执行PWM,每隔一个计数周期对直流母线电压执行PWM时还同时对直流母线电压执行PAM,该模式可以但不限于适用于对直流母线电压进行微调的情况(例如,直流母线电压与负载需求电压的差值小于阈值N)。
2)当直流母线电压的变化率大于第三预定阈值、负载运行频率的变化率大于第四预定阈值、直流母线电压小于负载需求电压时,选择第三调制模式;
例如,结合图5所示,当直流母线电压的变化率大于第三预定阈值(例如,第三预定阈值为0),也就是Vdc呈上升状态,又判断得知负载运行频率的变化率大于第四预定阈值(例如,第四预定阈值为0),也就是f呈上升状态,再比较直流母线电压Vdc与负载需求电压Vreq,得出Vdc<Vreq,则选择执行第三调制模式,其中,第三调制模式为PAM-PWM,该模式在每个计数周期内对直流母线电压执行PWM,每隔一个计数周期对直流母线电压执行PWM时还同时对直流母线电压执行PAM,该模式可以但不限于适用于直流母线电压需要较大幅度调整的情况(例如,直流母线电压与负载需求电压的差值大于阈值M)。
3)当直流母线电压的变化率大于第三预定阈值、负载运行频率的变化率小于第四预定阈值、直流母线电压大于负载需求电压时,选择第三调制模式;
例如,结合图5所示,当直流母线电压的变化率大于第三预定阈值(例如,第三预定阈值为0),也就是Vdc呈上升状态,又判断得知负载运行频率的变化率小于第四预定阈值(例如,第四预定阈值为0),也就是f呈下降状态,再比较直流母线电压Vdc与负载需求电压Vreq,得出Vdc>Vreq,则选择执行第三调制模式,其中第三调制模式为PAM-PWM,该模式在每个计数周期内对直流母线电压执行PWM,每隔一个计数周期对直流母线电压执行PWM时还同时对直流母线电压执行PAM,该模式可以但不限于适用于直流母线电压需要较大幅度调整的情况(例如,例如,直流母线电压与负载需求电压的差值大于阈值M)。
4)当直流母线电压的变化率大于第三预定阈值、负载运行频率的变化率小于第四预定阈值、直流母线电压小于负载需求电压时,选择第四调制模式;
例如,结合图5所示,当直流母线电压的变化率大于第三预定阈值(例如,第三预定阈值为0),也就是Vdc呈上升状态,又判断得知负载运行频率的变化率小于第四预定阈值(例如,第四预定阈值为0),也就是f呈下降状态,再比较直流母线电压Vdc与负载需求电压Vreq,得出Vdc<Vreq,则选择执行第四调制模式,其中第四调制模式为PWM-PAM,该模式在每个计数周期内对直流母线电压执行PWM,每隔一个计数周期对直流母线电压执行PWM时还同时对直流母线电压执行PAM,该模式可以但不限于适用于对直流母线电压进行微调的情况(例如,直流母线电压与负载需求电压的差值小于阈值N)。
5)当直流母线电压的变化率小于第三预定阈值、负载运行频率的变化率大于第四预定阈值、直流母线电压大于负载需求电压时,选择第四调制模式;
例如,结合图5所示,当直流母线电压的变化率小于第三预定阈值(例如,第三预定阈值为0),也就是Vdc呈下降状态,又判断得知负载运行频率的变化率大于第四预定阈值(例如,第四预定阈值为0),也就是f呈上升状态,再比较直流母线电压Vdc与负载需求电压Vreq,得出Vdc>Vreq,则选择执行第四调制模式,其中第四调制模式为PWM-PAM,该模式在每个计数周期内对直流母线电压执行PWM,每隔一个计数周期对直流母线电压执行PWM时还同时对直流母线电压执行PAM,该模式可以但不限于适用于对直流母线电压进行微调的情况(例如,直流母线电压与负载需求电压的差值小于阈值N)。
6)当直流母线电压的变化率小于第三预定阈值、负载运行频率的变化率大于第四预定阈值、直流母线电压小于负载需求电压时,选择第三调制模式;
例如,结合图5所示,当直流母线电压的变化率小于第三预定阈值(例如,第三预定阈值为0),也就是Vdc呈下降状态,又判断得知负载运行频率的变化率大于第四预定阈值(例如,第四预定阈值为0),也就是f呈上升状态,再比较直流母线电压Vdc与负载需求电压Vreq,得出Vdc<Vreq,则选择执行第三调制模式,其中第三调制模式为PAM-PWM,该模式在每个计数周期内对直流母线电压执行PWM,每隔一个计数周期对直流母线电压执行PWM时还同时对直流母线电压执行PAM,该模式可以但不限于适用于直流母线电压需要较大幅度调整的情况(例如,直流母线电压与负载需求电压的差值大于阈值M)。
7)当直流母线电压的变化率小于第三预定阈值、负载运行频率的变化率小于第四预定阈值、直流母线电压大于负载需求电压时,选择第三调制模式;
例如,结合图5所示,当直流母线电压的变化率小于第三预定阈值(例如,第三预定阈值为0),也就是Vdc呈下降状态,又判断得知负载运行频率的变化率小于第四预定阈值(例如,第四预定阈值为0),也就是f呈下降状态,再比较直流母线电压Vdc与负载需求电压Vreq,得出Vdc>Vreq,则选择执行第三调制模式,其中第三调制模式为PAM-PWM,该模式在每个计数周期内对直流母线电压执行PWM,每隔一个计数周期对直流母线电压执行PWM时还同时对直流母线电压执行PAM,该模式可以但不限于适用于直流母线电压需要较大幅度调整的情况(例如,直流母线电压与负载需求电压的差值大于阈值M)。
8)当的直流母线电压的变化率小于第三预定阈值、负载运行频率的变化率小于第四预定阈值、直流母线电压小于负载需求电压时,选择第四调制模式。
例如,结合图5所示,当直流母线电压的变化率小于第三预定阈值(例如,第三预定阈值为0),也就是Vdc呈下降状态,又判断得知负载运行频率的变化率小于第四预定阈值(例如,第四预定阈值为0),也就是f呈下降状态,再比较直流母线电压Vdc与负载需求电压Vreq,得出Vdc<Vreq,则选择执行第四调制模式,其中第四调制模式为PWM-PAM,该模式在每个计数周期内对直流母线电压执行PWM,每隔一个计数周期对直流母线电压执行PWM时还同时对直流母线电压执行PAM,该模式可以但不限于适用于对直流母线电压进行微调的情况(例如,直流母线电压与负载需求电压的差值小于阈值N)。
通过本申请提供的实施例,通过直流母线电压的变化率,负载运行频率的变化率,判断得知直流母线电压需要执行第三调制模式PAM-PWM或第四调制模式PWM-PAM,再由直流母线电压与负载需求电压的比较结果,做出进一步判断,并针对该情形选择相适应的第三调制模式PAM-PWM,或第四调制模式PWM-PAM,以实现维持负载系统的稳定运行的效果,同时PAM调制的融合使得系统的功率因数也大大提高。
作为一种可选的方案,在采用选择的调制模式对电机进行控制之后,本实施例中的电机的控制方法还包括:
S602,实时判断电机当前的工作参数是否发生更新;
可选地,在本实施例中工作参数包括以下至少之一:负载需求电压、直流母线电压、负载运行频率,负载转速。
例如,实时更新检测到的负载需求电压为Vreq’、直流母线电压为Vdc’、负载运行频率为f’,负载转速为v’。
S604,若判断出电机当前的工作参数发生更新,则选择与更新后的电机当前的工作参数对应的调制模式;
可选地,在本实施例中调制模式包括但不限于以下至少之一:PWM、PAM/PWM、PAM-PWM、PWM-PAM、PAM&PWM。其中,上述调制模式为脉冲振幅调制PAM与脉冲宽度调制PWM两种方式的合理结合。
S606,采用更新后的调制模式对电机进行控制。
例如,电机更新后的工作参数有变化,则将调整到与更新后的参数相对应的调制模式对电机进行控制。例如,由调制模式PAM-PWM调整到调制模式PWM-PAM。
通过本申请提供的实施例,实时获取检测到的电极的工作参数,对其进行判断后,选择与更新后的参数相应的调制模式,实现了维持负载系统的稳定运行,尤其是高速段还大大提高了系统的功率因数。
本发明提供了一种优选的实施例来进一步对本发明进行解释,但是值得注意的是,该优选实施例只是为了更好的描述本发明,并不构成对本发明不当的限定。
实施例2
根据本发明实施例,还提供了一种电机的控制装置,如图7所示,本实施例中的电机的控制装置包括:
(1)获取单元702,用于获取电机当前的工作参数;
可选地,在本实施例中上述电机的控制方法可以应用于光伏发用电一体的并网系统。当然,上述举例只是一种示例,本申请对此不做限定。
可选地,在本实施例中工作参数包括以下至少之一:负载需求电压、直流母线电压、负载运行频率,负载转速。其中,在本实施例中的负载可以为但不限于电机。
可选地,在本实施例中调制的方式包括但不限于:脉冲振幅调制PAM,脉冲宽度调制PWM。例如,如图2所示,PWM的调制波形的计数周期为T1,每个计数周期上的幅值为A,每个计数周期上的占空比可以按需进行调整,例如,每个计数周期上的占空比可以不同;如图3所示,PAM的调制波形的计数周期为T2,每个计数周期上的占空比为固定值,每个计数周期上的幅值可以按需进行调整,例如,每个计数周期上的幅值可以不同,如图2所示波形的幅值可以为B1、B2、B3、B4。其中,上述两种调制方式可以以不同的方式结合,本申请对此不作限定。
例如,获取上述电机当前的负载需求电压为Vreq、直流母线电压为Vdc、负载运行频率为f,负载转速为v。
(2)第一选择单元704,用于选择与电机当前的工作参数对应的调制模式;
可选地,在本实施例中调制模式包括但不限于以下至少之一:PWM、PAM/PWM、PAM-PWM、PWM-PAM、PAM&PWM。其中,上述调制模式为脉冲振幅调制PAM与脉冲宽度调制PWM两种方式的合理结合。
需要进一步说明的是,上述五种调制模式具体包括:
1)PWM:电机转速为中低速,电压稳定且满足中低速区域电压要求,在该模式下,每个计数周期内均对直流母线电压执行PWM;例如,如图5所示,直流母线电压Vdc恒定,且运行频率满足中低频段的条件,则选择PWM调制模式。
2)PAM/PWM:电机转速为高速,电压稳定且大于需求电压时,可以先利用PAM和PWM调制电压,使其满足工作的条件,然后,在采用PWM对电压进行调制;例如,在该调制模式下,在第一个计数周期内对直流母线电压同时执行脉冲振幅调制PAM和脉冲宽度调制PWM,当直流母线电压满足预定的振幅条件后,则对直流母线电压只执行PWM。
可选地,在本实施例中预定的振幅条件包括但不限于:直流母线电压与负载工作电压的差值小于等于预定阈值。例如,该预定阈值为S。
3)PAM-PWM:每个计数周期内均执行PWM,每隔一个计数周期在对直流母线电压执行PWM时还同时对直流母线电压执行PAM,其中,在第一个计数周期内同时对直流母线电压执行PAM和PWM。该模式可以但不限于适用于直流母线电压需要较大幅度调整的情况;例如,在第一个计数周期内对直流母线电压执行PAM和PWM,在第二个计数周期内对直流母线电压执行PWM,在第三个计数周期内对直流母线电压执行PAM和PWM,在第四个计数周期内对直流母线电压执行PWM,以此类推。
4)PWM-PAM:每个计数周期内对直流母线电压执行PWM,每隔一个计数周期在对直流母线电压执行PWM时还同时对直流母线电压执行PAM,其中,第一个计数周期对直流母线电压执行PWM。该模式可以但不限于适用于对直流母线电压进行微调,在该模式下,执行完PWM调制后,再对直流母线电压的振幅及宽度进行微调;例如,在第一个计数周期内对直流母线电压执行PWM,在第二个计数周期内对直流母线电压执行PAM和PWM,在第三个计数周期内对直流母线电压执行PWM,在第四个计数周期内对直流母线电压执行PAM和PWM,以此类推。
5)PAM&PWM:在每个计数周期内,对电压同时执行PAM和PWM。
(3)第一控制单元706,用于采用选择的调制模式对电机进行控制。
可选地,在本实施例中列举的数据仅作为一种示例用以解释说明。
例如,当获取电机当前的工作参数进过比较判断后符合条件,则选择对应的调制模式PAM&PWM,并采用该模式对电机进行控制。例如,如图4所示为PAM&PWM的调制结果,4个调制后的波形的幅值分别为200V、250V、300V、350V;占空比分别为3/4、1/2、1/4、1/2。
通过本申请提供的实施例,根据电机当前的工作参数,选择相适应的调制模式,使选择后的调制模式更适合当前电机的运行状态,保证了电机的稳定运行,避免了调制方式不匹配造成的直流电压利用率低的问题。
可选地,在本实施例中的情景应用于负载运行频率大于额定频率的高速运转的情况下,该情景仅作为一种示例,本申请对此不作限定,以下结合附图对五种调制模式的判定进行进一步说明。
作为一种可选的方案,第一选择单元704包括:
(1)第一判断模块,用于判断工作参数是否满足第一预定条件,其中,第一预定条件包括;直流母线电压的变化率等于第一预定阈值;或者,直流母线电压等于负载需求电压;
可选地,在本实施例中的第一预定阈值为0。
例如,结合图5所示,在步骤S102中获取了当前的负载需求电压Vreq、直流母线电压Vdc、负载运行频率f,负载转速v,判断直流母线电压的变化率d(Vdc)/dt是否等于第一预定阈值(例如,第一预定阈值为0),或者,判断直流母线电压Vdc等于负载需求电压Vreq。
(2)第一选择模块,用于在第一判断模块判断的出工作参数满足第一预定条件,则选择用于对电机进行控制的第一调制模式;
可选地,第一调制模式为在第一个计数周期内对直流母线电压同时执行脉冲振幅调制PAM和脉冲宽度调制PWM,当直流母线电压满足预定的振幅条件后,在每个计数周期内只执行PWM。
例如,结合图5所示,若满足第一预定条件(例如,直流母线电压Vdc等于负载需求电压Vreq),则选择用于对电机进行控制的第一调制模式。在这里,第一调制模式为PAM/PWM,在开始的第一计数周期内,先利用PAM和PWM调制直流母线电压Vdc,通过对直流母线电压Vdc进行升压或降压操作,使其数值在负载工作电压范围内,例如,直流母线电压Vdc与负载工作电压V0的差值小于预定阈值S,然后在每个计数周期内只执行PWM,使得输出电压满足负载需求电压。
通过本申请提供的实施例,经比较判断后执行第一调制模式,实现了经PAM调制满足预定的振幅条件后,再继续执行PWM,使得电机的直流母线电压在上升、下降及波动时,能够维持负载系统的稳定运行。
作为一种可选的方案,第一选择单元704包括:
(1)第二判断模块,用于判断工作参数是否满足第二预定条件,其中,第二预定条件包括;直流母线电压的变化率是否恒等于第二预定阈值;
可选地,在本实施例中第二预定阈值为但不限于:非0的常数。
例如,结合图5所示,获取了当前的负载需求电压Vreq、直流母线电压Vdc、负载运行频率f,负载转速v,判断直流母线电压的变化率d(Vdc)/dt是否恒等于第二预定阈值(例如,B),也就是说,判断直流母线电压是否有上升、下降及波动的变化。例如,若直流母线电压的变化率恒等于B,且B>0,则判断得知直流母线电压上升,若直流母线电压的变化率恒等于B,且B<0,则判断得知直流母线电压下降;若直流母线电压的变化率恒等于B,且B=0,则判断得知直流母线电压恒定不变,也就是上述方案中描述的直流母线电压的变化率恒等于第一预定阈值的情况,在这种情况下,执行第一调制模式PAM/PWM。若直流母线电压的变化率不为上述三种情况,而是在几个计数周期内不规则变化,则判断得知直流母线电压在波动变化。
(2)第二选择模块,用于在第二判断模块判断得出工作参数不满足第二预定条件,则选择用于对电机进行控制的第二调制模式,其中,第二调制模式为在每个计数周期内对直流母线电压同时执行PAM和PWM。
例如,结合图5所示,若直流母线电压的变化率在几个计数周期内不规则变化,判断得知直流母线电压在波动变化,进而选择用于对电机进行控制的第二调制模式,其中,第二调制模式为PAM&PWM,该模式在每个计数周期内对直流母线电压同时执行PAM和PWM。
通过本申请提供的实施例,通过判断直流母线电压的变化率不为恒定值,得知直流母线电压波动变化,并针对该情形选择相适应的第二调制模式PAM&PWM,同时执行PAM和PWM,以实现维持负载系统的稳定运行的效果。
作为一种可选的方案,第一选择单元704包括:
(1)第一比较模块,用于比较直流母线电压的变化率与第三预定阈值,可选地,在本实施例中的第三预定阈值为0;
(2)第二比较模块,用于比较负载运行频率的变化率与第四预定阈值,可选地,在本实施例中的第四预定阈值为0;
(3)第三比较模块,用于比较直流母线电压与负载需求电压,可选地,在本实施例中可以实时检测获取直流母线电压与负载需求电压的取值,对检测到的两个数值进行实时比较。
(4)第三选择模块,用于根据第一比较模块、第二比较模块和第三比较模块的比较结果选择用于对电机进行控制的第三调制模式或第四调制模式对电机进行控制,其中,第三调制模式为在每个计数周期内对直流母线电压执行PWM,每隔一个计数周期在对直流母线电压执行PWM时还同时对直流母线电压执行PAM,其中,在第一个计数周期内对直流母线电压同时执行PAM及PWM,或者,第四调制模式为在每个计数周期内直流母线电压执行PWM,每隔一个计数周期在对直流母线电压执行PWM时还同时对直流母线电压执行PAM其中,在第一个计数周期内对直流母线电压执行PWM。
例如,结合图5所示,当直流母线电压的变化率大于第三预定阈值(例如,第三预定阈值为0),也就是Vdc呈上升状态,又判断得知负载运行频率的变化率大于第四预定阈值(例如,第四预定阈值为0),也就是f呈上升状态,再比较直流母线电压Vdc与负载需求电压Vreq,比较结果如下:
1)比较后的结果为Vdc>Vreq:则选择执行第四调制模式,其中第四调制模式为PWM-PAM,该模式在每个计数周期内对直流母线电压执行PWM,每隔一个计数周期对直流母线电压执行PWM时还同时对直流母线电压执行PAM,该模式可以但不限于适用于对直流母线电压进行微调的情况(例如,直流母线电压与负载需求电压的差值小于阈值N)。在该模式下,执行完PWM调制后,再对直流母线电压的振幅及宽度进行微调;例如,在第一个计数周期内对直流母线电压执行PWM,在第二个计数周期内对直流母线电压执行PAM和PWM,在第三个计数周期内对直流母线电压执行PWM,在第四个计数周期内对直流母线电压执行PAM和PWM,以此类推。
2)比较后的结果为Vdc<Vreq:则选择执行第三调制模式,其中第三调制模式为PAM-PWM,该模式在每个计数周期内对直流母线电压执行PWM,每隔一个计数周期对直流母线电压执行PWM时还同时对直流母线电压执行PAM,该模式可以但不限于适用于直流母线电压需要较大幅度调整的情况(例如,直流母线电压与负载需求电压的差值大于阈值M)。例如,在第一个计数周期内对直流母线电压执行PAM和PWM,在第二个计数周期内对直流母线电压执行PWM,在第三个计数周期内对直流母线电压执行PAM和PWM,在第四个计数周期内对直流母线电压执行PWM,以此类推。
通过本申请提供的实施例,通过直流母线电压的变化率,负载运行频率的变化率,判断得知直流母线电压需要执行第三调制模式PAM-PWM或第四调制模式PWM-PAM,再由直流母线电压与负载需求电压的比较结果,做出进一步判断,并针对该情形选择相适应的第三调制模式PAM-PWM,或第四调制模式PWM-PAM,以实现维持负载系统的稳定运行的效果,同时PAM调制的融合使得系统的功率因数也大大提高。
作为一种可选的方案,第三选择模块包括:
1)第一选择子模块,用于当直流母线电压的变化率大于第三预定阈值、负载运行频率的变化率大于第四预定阈值、直流母线电压大于负载需求电压时,选择第四调制模式;
例如,结合图5所示,当直流母线电压的变化率大于第三预定阈值(例如,第三预定阈值为0),也就是Vdc呈上升状态,又判断得知负载运行频率的变化率大于第四预定阈值(例如,第四预定阈值为0),也就是f呈上升状态,再比较直流母线电压Vdc与负载需求电压Vreq,得出Vdc>Vreq,则选择执行第四调制模式,其中第四调制模式为PWM-PAM,该模式在每个计数周期内对直流母线电压执行PWM,每隔一个计数周期对直流母线电压执行PWM时还同时对直流母线电压执行PAM,该模式可以但不限于适用于对直流母线电压进行微调的情况(例如,直流母线电压与负载需求电压的差值小于阈值N)。
2)第二选择子模块,用于当直流母线电压的变化率大于第三预定阈值、负载运行频率的变化率大于第四预定阈值、直流母线电压小于负载需求电压时,选择第三调制模式;
例如,结合图5所示,当直流母线电压的变化率大于第三预定阈值(例如,第三预定阈值为0)),也就是Vdc呈上升状态,又判断得知负载运行频率的变化率大于第四预定阈值(例如,第四预定阈值为0)),也就是f呈上升状态,再比较直流母线电压Vdc与负载需求电压Vreq,得出Vdc<Vreq,则选择执行第三调制模式,其中,第三调制模式为PAM-PWM,该模式在每个计数周期内对直流母线电压执行PWM,每隔一个计数周期对直流母线电压执行PWM时还同时对直流母线电压执行PAM,该模式可以但不限于适用于直流母线电压需要较大幅度调整的情况(例如,直流母线电压与负载需求电压的差值大于阈值M)。
3)第三选择子模块,用于当直流母线电压的变化率大于第三预定阈值、负载运行频率的变化率小于第四预定阈值、直流母线电压大于负载需求电压时,选择第三调制模式对;
例如,结合图5所示,当直流母线电压的变化率大于第三预定阈值(例如,第三预定阈值为0),也就是Vdc呈上升状态,又判断得知负载运行频率的变化率小于第四预定阈值(例如,第四预定阈值为0),也就是f呈下降状态,再比较直流母线电压Vdc与负载需求电压Vreq,得出Vdc>Vreq,则选择执行第三调制模式,其中第三调制模式为PAM-PWM,该模式在每个计数周期内对直流母线电压执行PWM,每隔一个计数周期对直流母线电压执行PWM时还同时对直流母线电压执行PAM,该模式可以但不限于适用于直流母线电压需要较大幅度调整的情况(例如,直流母线电压与负载需求电压的差值大于阈值M)。
4)第四选择子模块,用于当直流母线电压的变化率大于第三预定阈值、负载运行频率的变化率小于第四预定阈值、直流母线电压大于负载需求电压时,选择第三调制模式对;
例如,结合图5所示,当直流母线电压的变化率大于第三预定阈值(例如,第三预定阈值为0),也就是Vdc呈上升状态,又判断得知负载运行频率的变化率小于第四预定阈值(例如,第四预定阈值为0),也就是f呈下降状态,再比较直流母线电压Vdc与负载需求电压Vreq,得出Vdc<Vreq,则选择执行第四调制模式,其中第四调制模式为PWM-PAM,该模式在每个计数周期内对直流母线电压执行PWM,每隔一个计数周期对直流母线电压执行PWM时还同时对直流母线电压执行PAM,该模式可以但不限于适用于对直流母线电压进行微调的情况(例如,直流母线电压与负载需求电压的差值小于阈值N)。
5)第五选择子模块,用于当直流母线电压的变化率小于第三预定阈值、负载运行频率的变化率大于第四预定阈值、直流母线电压大于负载需求电压时,选择第四调制模式;
例如,结合图5所示,当直流母线电压的变化率小于第三预定阈值(例如,第三预定阈值为0),也就是Vdc呈下降状态,又判断得知负载运行频率的变化率大于第四预定阈值(例如,第四预定阈值为0),也就是f呈上升状态,再比较直流母线电压Vdc与负载需求电压Vreq,得出Vdc>Vreq,则选择执行第四调制模式,其中第四调制模式为PWM-PAM,该模式在每个计数周期内对直流母线电压执行PWM,每隔一个计数周期对直流母线电压执行PWM时还同时对直流母线电压执行PAM,该模式可以但不限于适用于对直流母线电压进行微调的情况(例如,直流母线电压与负载需求电压的差值小于阈值N)。
6)第六选择子模块,用于当直流母线电压的变化率小于第三预定阈值、负载运行频率的变化率大于第四预定阈值、直流母线电压小于负载需求电压时,选择第三调制模式;
例如,结合图5所示,当直流母线电压的变化率小于第三预定阈值(例如,第三预定阈值为0),也就是Vdc呈下降状态,又判断得知负载运行频率的变化率大于第四预定阈值(例如,第四预定阈值为0),也就是f呈上升状态,再比较直流母线电压Vdc与负载需求电压Vreq,得出Vdc<Vreq,则选择执行第三调制模式,其中第三调制模式为PAM-PWM,该模式在每个计数周期内对直流母线电压执行PWM,每隔一个计数周期对直流母线电压执行PWM时还同时对直流母线电压执行PAM,该模式可以但不限于适用于直流母线电压需要较大幅度调整的情况(例如,直流母线电压与负载需求电压的差值大于阈值M)。
7)第七选择子模块,用于当直流母线电压的变化率小于第三预定阈值、负载运行频率的变化率小于第四预定阈值、直流母线电压大于负载需求电压时,选择第三调制模式;
例如,结合图5所示,当直流母线电压的变化率小于第三预定阈值(例如,第三预定阈值为0),也就是Vdc呈下降状态,又判断得知负载运行频率的变化率小于第四预定阈值(例如,第四预定阈值为0),也就是f呈下降状态,再比较直流母线电压Vdc与负载需求电压Vreq,得出Vdc>Vreq,则选择执行第三调制模式,其中第三调制模式为PAM-PWM,该模式在每个计数周期内对直流母线电压执行PWM,每隔一个计数周期对直流母线电压执行PWM时还同时对直流母线电压执行PAM,该模式可以但不限于适用于直流母线电压需要较大幅度调整的情况(例如,直流母线电压与负载需求电压的差值大于阈值M)。
8)第八选择子模块,用于当的直流母线电压的变化率小于第三预定阈值、负载运行频率的变化率小于第四预定阈值、直流母线电压小于负载需求电压时,选择第四调制模式。
例如,结合图5所示,当直流母线电压的变化率小于第三预定阈值(例如,第三预定阈值为0),也就是Vdc呈下降状态,又判断得知负载运行频率的变化率小于第四预定阈值(例如,第四预定阈值为0),也就是f呈下降状态,再比较直流母线电压Vdc与负载需求电压Vreq,得出Vdc<Vreq,则选择执行第四调制模式,其中第四调制模式为PWM-PAM,该模式在每个计数周期内对直流母线电压执行PWM,每隔一个计数周期对直流母线电压执行PWM时还同时对直流母线电压执行PAM,该模式可以但不限于适用于对直流母线电压进行微调的情况(例如,直流母线电压与负载需求电压的差值小于阈值N)。
通过本申请提供的实施例,通过直流母线电压的变化率,负载运行频率的变化率,判断得知直流母线电压需要执行第三调制模式PAM-PWM或第四调制模式PWM-PAM,再由直流母线电压与负载需求电压的比较结果,做出进一步判断,并针对该情形选择相适应的第三调制模式PAM-PWM,或第四调制模式PWM-PAM,以实现维持负载系统的稳定运行的效果,同时PAM调制的融合使得系统的功率因数也大大提高。
作为一种可选的方案,如图8所示,本实施例中的电机的控制装置还包括:
1)判断单元802,用于实时判断电机当前的工作参数是否发生更新;
可选地,在本实施例中工作参数包括以下至少之一:负载需求电压、直流母线电压、负载运行频率,负载转速。
例如,实时更新检测到的负载需求电压为Vreq’、直流母线电压为Vdc’、负载运行频率为f’,负载转速为v’。
2)第二选择单元804,用于在判断出电机当前的工作参数发生更新时,选择与更新后的电机当前的工作参数对应的调制模式;
可选地,在本实施例中调制模式包括但不限于以下至少之一:PWM、PAM/PWM、PAM-PWM、PWM-PAM、PAM&PWM。其中,上述调制模式为脉冲振幅调制PAM与脉冲宽度调制PWM两种方式的合理结合。
3)第二控制单元806,用于采用更新后的调制模式对电机进行控制。
例如,,电机更新后的工作参数有变化,则将调整到与更新后的参数相对应的调制模式对电机进行控制。例如,由调制模式PAM-PWM调整到调制模式PWM-PAM。
通过本申请提供的实施例,实时获取检测到的电极的工作参数,对其进行判断后,选择与更新后的参数相应的调制模式,实现了维持负载系统的稳定运行,尤其是高速段还大大提高了系统的功率因数。
本发明提供了一种优选的实施例来进一步对本发明进行解释,但是值得注意的是,该优选实施例只是为了更好的描述本发明,并不构成对本发明不当的限定。
从以上的描述中,可以看出,本发明实现了如下技术效果:
1)通过PAM与PWM的交错调制,保证了电机无论是在低速段还是高速段,都可以在合适的调制模式后稳定运行,并且使得较宽范围的母线电压得到有效利用。
2)大大提高了系统的功率因数,尤其是在高速段,PAM调制的融合使得系统的功率因数得到很大改善。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种电机的控制方法,其特征在于,包括:
获取电机当前的工作参数,其中,所述工作参数包括以下至少之一:负载需求电压、直流母线电压、负载运行频率,负载转速;
选择与所述电机当前的工作参数对应的调制模式;
采用选择的所述调制模式对所述电机进行控制;
其中,所述选择与所述电机当前的工作参数对应的调制模式包括:
判断所述工作参数是否满足第一预定条件,其中,所述第一预定条件包括;所述直流母线电压的变化率等于第一预定阈值;或者,所述直流母线电压等于所述负载需求电压;
若判断得出所述工作参数满足所述第一预定条件,则选择用于对所述电机进行控制的第一调制模式,其中,所述第一调制模式为在第一个计数周期内对所述直流母线电压同时执行脉冲振幅调制PAM和脉冲宽度调制PWM,当所述直流母线电压满足预定的振幅条件后,在每个所述计数周期内只执行所述PWM。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述选择与所述电机当前的工作参数对应的调制模式包括:
判断所述工作参数是否满足第二预定条件,其中,所述第二预定条件包括;所述直流母线电压的变化率恒等于第二预定阈值;
若所述工作参数不满足所述第二预定条件,则选择用于对所述电机进行控制的第二调制模式,其中,所述第二调制模式为在每个计数周期内对所述直流母线电压同时执行所述PAM和所述PWM。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述选择与所述电机当前的工作参数对应的调制模式包括:
对所述工作参数执行以下比较操作:比较所述直流母线电压的变化率与第三预定阈值,比较所述负载运行频率的变化率与第四预定阈值,以及,比较所述直流母线电压与所述负载需求电压;
根据所述比较操作的结果选择用于对所述电机进行控制的第三调制模式或第四调制模式,其中,所述第三调制模式为在每个计数周期内对所述直流母线电压执行所述PWM,每隔一个所述计数周期在对所述直流母线电压执行所述PWM时还同时对所述直流母线电压执行所述PAM,其中,在第一个所述计数周期内对所述直流母线电压同时执行所述PAM及所述PWM,或者,所述第四调制模式为在每个计数周期内所述直流母线电压执行 所述PWM,每隔一个所述计数周期在对所述直流母线电压执行所述PWM时还同时对所述直流母线电压执行所述PAM,其中,在第一个所述计数周期内对所述直流母线电压执行所述PWM。
4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,所述根据所述比较操作的结果选择用于对所述电机进行控制的第三调制模式或第四调制模式包括:
当所述直流母线电压的变化率大于第三预定阈值、所述负载运行频率的变化率大于第四预定阈值、所述直流母线电压大于所述负载需求电压时,选择所述第四调制模式;
当所述直流母线电压的变化率大于第三预定阈值、所述负载运行频率的变化率大于第四预定阈值、所述直流母线电压小于所述负载需求电压时,选择所述第三调制模式;
当所述直流母线电压的变化率大于第三预定阈值、所述负载运行频率的变化率小于第四预定阈值、所述直流母线电压大于所述负载需求电压时,选择所述第三调制模式;
当所述直流母线电压的变化率大于第三预定阈值、所述负载运行频率的变化率小于第四预定阈值、所述直流母线电压小于所述负载需求电压时,选择所述第四调制模式;
当所述直流母线电压的变化率小于第三预定阈值、所述负载运行频率的变化率大于第四预定阈值、所述直流母线电压大于所述负载需求电压时,选择所述第四调制模式;
当所述直流母线电压的变化率小于第三预定阈值、所述负载运行频率的变化率大于第四预定阈值、所述直流母线电压小于所述负载需求电压时,选择所述第三调制模式;
当所述直流母线电压的变化率小于第三预定阈值、所述负载运行频率的变化率小于第四预定阈值、所述直流母线电压大于所述负载需求电压时,选择所述第三调制模式;
当所述的直流母线电压的变化率小于第三预定阈值、所述负载运行频率的变化率小于第四预定阈值、所述直流母线电压小于所述负载需求电压时,选择所述第四调制模式。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法,其特征在于,在采用选择的所述调制模式对所述电机进行控制之后,包括:
实时判断所述电机当前的工作参数是否发生更新;
若判断出所述电机当前的工作参数发生更新,则选择与更新后的所述电机当前的工作参数对应的调制模式;
采用所述更新后的调制模式对所述电机进行控制。
6.一种电机的控制装置,其特征在于,包括:
获取单元,用于获取电机当前的工作参数,其中,所述工作参数包括以下至少之一:负载需求电压、直流母线电压、负载运行频率,负载转速;
第一选择单元,用于选择与所述电机当前的工作参数对应的调制模式;
第一控制单元,用于采用选择的所述调制模式对所述电机进行控制;
其中,所述第一选择单元包括:
第一判断模块,用于判断所述工作参数是否满足第一预定条件,其中,所述第一预定条件包括;所述直流母线电压的变化率等于第一预定阈值;或者,所述直流母线电压等于所述负载需求电压;
第一选择模块,用于在第一判断模块判断的出所述工作参数满足所述第一预定条件,则选择用于对所述电机进行控制的第一调制模式,其中,所述第一调制模式为在第一个计数周期内对所述直流母线电压同时执行脉冲振幅调制PAM和脉冲宽度调制PWM,当所述直流母线电压满足预定的振幅条件后,在每个所述计数周期内只执行所述PWM。
7.根据权利要求6所述的装置,其特征在于,所述第一选择单元包括:
第二判断模块,用于判断所述工作参数是否满足第二预定条件,其中,所述第二预定条件包括;所述直流母线电压的变化率恒等于第二预定阈值;
第二选择模块,用于在第二判断模块判断得出所述工作参数不满足所述第二预定条件,则选择用于对所述电机进行控制的第二调制模式,其中,所述第二调制模式为在每个计数周期内对所述直流母线电压同时执行所述PAM和所述PWM。
8.根据权利要求6所述的装置,其特征在于,所述第一选择单元包括:
第一比较模块,用于比较所述直流母线电压的变化率与第三预定阈值;
第二比较模块,用于比较所述负载运行频率的变化率与第四预定阈值;
第三比较模块,用于比较所述直流母线电压与所述负载需求电压;
第三选择模块,用于根据所述第一比较模块、所述第二比较模块和所述第三比较模块的比较结果选择用于对所述电机进行控制的第三调制模式或第四调制模式,其中,所述第三调制模式为在每个计数周期内对所述直流母线电压执行所述PWM,每隔一个所述计数周期在对所述直流母线电压执行所述PWM时还同时对所述直流母线电压执行所述PAM,其中,在第一个所述计数周期内对所述直流母线电压同时执行所述PAM及所述PWM,或者,所述第四调制模式为在每个计数周期内所述直流母线电压执行所述PWM, 每隔一个所述计数周期在对所述直流母线电压执行所述PWM时还同时对所述直流母线电压执行所述PAM,其中,在第一个所述计数周期内对所述直流母线电压执行所述PWM。
9.根据权利要求8所述的装置,其特征在于,所述第三选择模块包括:
第一选择子模块,用于当所述直流母线电压的变化率大于第三预定阈值、所述负载运行频率的变化率大于第四预定阈值、所述直流母线电压大于所述负载需求电压时,选择所述第四调制模式;
第二选择子模块,用于当所述直流母线电压的变化率大于第三预定阈值、所述负载运行频率的变化率大于第四预定阈值、所述直流母线电压小于所述负载需求电压时,选择所述第三调制模式;
第三选择子模块,用于当所述直流母线电压的变化率大于第三预定阈值、所述负载运行频率的变化率小于第四预定阈值、所述直流母线电压大于所述负载需求电压时,选择所述第三调制模式对;
第四选择子模块,用于当所述直流母线电压的变化率大于第三预定阈值、所述负载运行频率的变化率小于第四预定阈值、所述直流母线电压大于所述负载需求电压时,选择所述第三调制模式对;
第五选择子模块,用于当所述直流母线电压的变化率小于第三预定阈值、所述负载运行频率的变化率大于第四预定阈值、所述直流母线电压大于所述负载需求电压时,选择所述第四调制模式;
第六选择子模块,用于当所述直流母线电压的变化率小于第三预定阈值、所述负载运行频率的变化率大于第四预定阈值、所述直流母线电压小于所述负载需求电压时,选择所述第三调制模式;
第七选择子模块,用于当所述直流母线电压的变化率小于第三预定阈值、所述负载运行频率的变化率小于第四预定阈值、所述直流母线电压大于所述负载需求电压时,选择所述第三调制模式;
第八选择子模块,用于当所述的直流母线电压的变化率小于第三预定阈值、所述负载运行频率的变化率小于第四预定阈值、所述直流母线电压小于所述负载需求电压时,选择所述第四调制模式。
10.根据权利要求6至9中任一项所述的装置,其特征在于,还包括:
判断单元,用于实时判断所述电机当前的工作参数是否发生更新;
第二选择单元,用于在判断出所述电机当前的工作参数发生更新时,选择与更新后的所述电机当前的工作参数对应的调制模式;
第二控制单元,用于采用所述更新后的调制模式对所述电机进行控制。
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