CN107463113B - 一种变频控制的方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例中公开了一种变频控制的方法及装置，该方法为获取电力设备的三相电压，并将三相电压进行两相旋转坐标正交分解，获得第一输入电压和第二输入电压；基于第一输入电压，按照预设的集结预测控制规则，确定第一控制电压增量，并基于第二输入电压，按照预设的调节控制规则，确定第二控制电压增量；将第一控制电压增量和第二控制电压增量进行坐标转换以及合成，获取三相控制电压；向变频器发送用于指示产生三相控制电压的控制指令。这样，降低了计算的复杂度，节约了计算的时间，避免了模型参数不精确造成的误差，提高了变频器的稳定性和精确度。
Description
技术领域
本申请涉及变频及逆变技术领域，尤其涉及一种变频控制的方法及装置。
背景技术
随着工业自动化程度的不断提高，以及电机产品的广泛应用，变频器的应用也随之增多。参阅图1a所示，为变频器内设置的逆变器的电路图，即三相系统。变频器基于终端发出的控制指令，通过控制逆变器中的各个电力半导体器件的连接与断开，将直流电压进行逆变，输出指定频率和幅值的三相控制电压，进而通过输出的三相控制电压控制相应的电力设备的工作状态。
现有技术下，终端进行变频控制主要采用以下方式：
参阅图1b所示，终端监测电力设备的三相电压，并基于获取的三相电压，采用模型预测控制规则，确定变频器需要输出的三相控制电压，并将包含上述三相控制电压的控制指令发送至变频器，从而控制变频器产生上述三相控制电压。
其中，所谓模型预测控制规则是基于变频器中各个电子器件的参数(如，电容的容量，电阻的阻值)，确定模型预测控制规则中相应的模型参数，以及通过获取的模型参数确定的控制规则。模型预测控制规则可以基于每一个采样瞬间，通过求解一个有限时域开环最优控制问题获得当前的控制动作，即将系统的当前状态作为初始状态，按照指定的有限时域目标函数，在线进行反复计算，优化过程性能，找出最优控制序列，并将该序列的第一个元素施加给被控对象。
但是，由于获取的电子器件的参数存在一定的误差，因此基于上述参数确定的模型预测控制规则的模型参数不精确，从而通过模型预测控制规则进行变频控制时存在控制抖动，稳态误差等问题，这降低了变频控制的稳定性以及精确性，进一步地，模型预测控制规则还存在设计复杂、计算量大、计算周期长的问题，这给用户带来了极大的不便。
发明内容
本申请实施例提供一种变频控制的方法及装置，用于在对变频器进行控制时，降低计算复杂度，节约计算时间，提高变频控制的稳定性和精确度。
本申请实施例提供的具体技术方案如下：
第一方面，一种变频控制的方法，包括：
获取电力设备的三相电压，并将三相电压进行两相旋转坐标正交分解，获得第一输入电压和第二输入电压；
基于第一输入电压，按照预设的集结预测控制规则，确定第一控制电压增量，并基于第二输入电压，按照预设的调节控制规则，确定第二控制电压增量，其中，集结预测控制规则用于通过预设的衰减系数计算相应的控制电压增量，调节控制规则用于通过比例、积分和微分计算相应的控制电压增量；
将第一控制电压增量和第二控制电压增量进行坐标转换以及合成，获取三相控制电压；
向变频器发送用于指示产生三相控制电压的控制指令。
较佳的，在获取电力设备的三相电压，并将三相电压进行两相旋转坐标正交分解，获得第一输入电压和第二输入电压之前，进一步包括：
基于三相系统中每一相的电阻、负载电阻、电感以及电容，以及预设的三相状态空间表达式和两相系统对应的状态空间表达式，确定两相系统中每一相的等效电阻、等效负载电阻、等效电感以及等效电容；
根据确定的两相系统中每一相的等效电阻、等效负载电阻、等效电感以及等效电容，以及预设的系统矩阵表达式，确定系统矩阵；
根据确定的系统矩阵，以及预设的电压增量解析解表达式，确定集结预测控制规则中的电压增量解析解。
较佳的，基于三相系统中每一相的电阻、负载电阻、电感以及电容，以及预设的三相状态空间表达式和两相系统对应的状态空间表达式，确定两相系统中每一相的等效电阻、等效负载电阻、等效电感以及等效电容，包括：
基于三相系统中每一相的电阻r1、负载电阻r2、电感l以及电容c，以及三相状态空间表达式：以及两相系统对应的状态空间表达式：确定两相系统每一相的等效电阻R1、等效负载电阻R2、等效电感L以及等效电容C，其中，U3表示三相系统中任一相的输入电压的值，I3表示三相系统中任一相的输入电流的值，Y3表示任一相的输出电压的值，u表示两相系统中任一相的输入电压的值，i表示两相系统中任一相的输入电流的值，y表示两相系统中任一相的输出电压的值，k为自然数，表示采样周期。
较佳的，根据确定的两相系统中每一相的等效电阻、等效负载电阻、等效电感以及等效电容，以及预设的系统矩阵表达式，确定系统矩阵，包括：
根据确定的两相系统每一相的等效电阻R1、等效负载电阻R2、等效电感L以及等效电容C，以及预设的系统矩阵表达式确定系统矩阵。
较佳的，获取电力设备的三相电压，并将三相电压进行两相旋转坐标正交分解，获得第一输入电压和第二输入电压，具体包括：
针对当前采样周期，获取电力设备的三相电压；
基于预设的坐标转换矩阵，对三相电压进行两相旋转坐标正交分解，获得两相电压；
基于两相电压，确定第一输入电压和第二输入电压。
较佳的，基于第一输入电压，按照预设的集结预测控制规则，确定第一控制电压增量，具体包括：
基于第一输入电压，以及预设的参考电压的差值，确定当前采样周期的误差；
基于第一输入电压，与获取的上一个采样周期的第三输入电压的差值，确定当前采样周期的输入电压增量；
获取第一输入电压对应的第一输入电流，以及第三输入电压对应的第二输入电流；
基于第一输入电压和第一输入电流，确定当前采样周期的第一状态向量，并基于第三输入电压和第二输入电流，确定上一个采样周期的第二状态向量，以及基于第一状态向量与第二状态向量的差值，确定当前采样周期的状态向量增量；
将当前采样周期的误差，当前采样周期的输入电压增量、以及当前采样周期的状态向量增量，带入电压增量解析解表达式，获得的无约束输入增量解析解；
基于无约束输入增量解析解，确定第一控制电压增量。
较佳的，基于无约束输入增量解析解，确定第一控制电压增量，包括：
基于第三输入电压，以及预设的约束条件，确定当前采样周期的最低电压门限值和当前采样周期的最高电压门限值；
确定无约束输入增量解析解高于最低电压门限值并低于最高电压门限值时，确定无约束输入增量解析解为第一控制电压增量；或者，
确定无约束输入增量解析解低于最低电压门限值时，确定最低电压门限值为第一控制电压增量；或者，
确定无约束输入增量解析解高于最高电压门限值时，确定最高电压门限值为第一控制电压增量。
第二方面，一种变频控制的装置，包括：
转换单元，用于获取电力设备的三相电压，并将三相电压进行两相旋转坐标正交分解，获得第一输入电压和第二输入电压；
确定单元，用于基于第一输入电压，按照预设的集结预测控制规则，确定第一控制电压增量，并基于第二输入电压，按照预设的调节控制规则，确定第二控制电压增量，其中，集结预测控制规则用于通过预设的衰减系数计算相应的控制电压增量，调节控制规则用于通过比例、积分和微分计算相应的控制电压增量；
合成单元，用于将第一控制电压增量和第二控制电压增量进行坐标转换以及合成，获取三相控制电压；
控制单元，用于向变频器发送用于指示产生三相控制电压的控制指令。
较佳的，在获取电力设备的三相电压，并将三相电压进行两相旋转坐标正交分解，获得第一输入电压和第二输入电压之前，转换单元还用于：
基于三相系统中每一相的电阻、负载电阻、电感以及电容，以及预设的三相状态空间表达式和两相系统对应的状态空间表达式，确定两相系统中每一相的等效电阻、等效负载电阻、等效电感以及等效电容；
根据确定的两相系统中每一相的等效电阻、等效负载电阻、等效电感以及等效电容，以及预设的系统矩阵表达式，确定系统矩阵；
根据确定的系统矩阵，以及预设的电压增量解析解表达式，确定集结预测控制规则中的电压增量解析解。
较佳的，基于三相系统中每一相的电阻、负载电阻、电感以及电容，以及预设的三相状态空间表达式和两相系统对应的状态空间表达式，确定两相系统中每一相的等效电阻、等效负载电阻、等效电感以及等效电容，转换单元还用于：
基于三相系统中每一相的电阻r1、负载电阻r2、电感l以及电容c，以及三相状态空间表达式：以及两相系统对应的状态空间表达式：确定两相系统每一相的等效电阻R1、等效负载电阻R2、等效电感L以及等效电容C，其中，U3表示三相系统中任一相的输入电压的值，I3表示三相系统中任一相的输入电流的值，Y3表示任一相的输出电压的值，u表示两相系统中任一相的输入电压的值，i表示两相系统中任一相的输入电流的值，y表示两相系统中任一相的输出电压的值，k为自然数，表示采样周期。
较佳的，根据确定的两相系统中每一相的等效电阻、等效负载电阻、等效电感以及等效电容，以及预设的系统矩阵表达式，确定系统矩阵，转换单元还用于：
根据确定的两相系统每一相的等效电阻R1、等效负载电阻R2、等效电感L以及等效电容C，以及预设的系统矩阵表达式确定系统矩阵。
较佳的，获取电力设备的三相电压，并将三相电压进行两相旋转坐标正交分解，获得第一输入电压和第二输入电压，转换单元具体用于：
针对当前采样周期，获取电力设备的三相电压；
基于预设的坐标转换矩阵，对三相电压进行两相旋转坐标正交分解，获得两相电压；
基于两相电压，确定第一输入电压和第二输入电压。
较佳的，基于第一输入电压，按照预设的集结预测控制规则，确定第一控制电压增量，确定单元具体用于：
基于第一输入电压，以及预设的参考电压的差值，确定当前采样周期的误差；
基于第一输入电压，与获取的上一个采样周期的第三输入电压的差值，确定当前采样周期的输入电压增量；
获取第一输入电压对应的第一输入电流，以及第三输入电压对应的第二输入电流；
基于第一输入电压和第一输入电流，确定当前采样周期的第一状态向量，并基于第三输入电压和第二输入电流，确定上一个采样周期的第二状态向量，以及基于第一状态向量与第二状态向量的差值，确定当前采样周期的状态向量增量；
将当前采样周期的误差，当前采样周期的输入电压增量、以及当前采样周期的状态向量增量，带入电压增量解析解表达式，获得的无约束输入增量解析解；
基于无约束输入增量解析解，确定第一控制电压增量。
较佳的，基于无约束输入增量解析解，确定第一控制电压增量，确定单元还用于：
基于第三输入电压，以及预设的约束条件，确定当前采样周期的最低电压门限值和当前采样周期的最高电压门限值；
确定无约束输入增量解析解高于最低电压门限值并低于最高电压门限值时，确定无约束输入增量解析解为第一控制电压增量；或者，
确定无约束输入增量解析解低于最低电压门限值时，确定最低电压门限值为第一控制电压增量；或者，
确定无约束输入增量解析解高于最高电压门限值时，确定最高电压门限值为第一控制电压增量。
第三方面，一种通信装置，包括：一个或多个处理器；以及
一个或多个计算机可读介质，可读介质上存储有用于变频控制的程序，其中，程序被一个或多个处理器执行时，使得装置执行上述第一方面中任一项的方法。
第四方面，一个或多个计算机可读介质，其特征在于，可读介质上存储有用于变频控制的程序，其中，程序被一个或多个处理器执行时，使得通信设备执行上述第一方面中任一项的方法。
本申请实施例中，获取电力设备的三相电压，并将三相电压进行两相旋转坐标正交分解，获得第一输入电压和第二输入电压；基于第一输入电压，按照预设的集结预测控制规则，确定第一控制电压增量，并基于第二输入电压，按照预设的调节控制规则，确定第二控制电压增量，其中，集结预测控制规则用于通过预设的衰减系数计算相应的控制电压增量，调节控制规则用于通过比例、积分和微分计算相应的控制电压增量；将第一控制电压增量和第二控制电压增量进行坐标转换以及合成，获取三相控制电压；向变频器发送用于指示产生三相控制电压的控制指令。这样，将三相电压正交分解为两个独立的第一输入电压和第二输入电压，以及通过衰减系数计算相应的控制电压增量，进一步地，基于各个控制电压增量，确定三相控制电压，以及基于三相控制电压对变频器进行控制，降低了计算的复杂度，节约了计算的时间，避免了模型参数不精确造成的误差，提高了变频器的稳定性和精确度。
附图说明
图1a为变频器的逆变器的电路示意图；
图1b为变频控制的控制示意图；
图2a为本申请实施例中建立集结预测控制规则的方法的流程图；
图2b为本申请实施例中两相系统包含的一个系统的电路示意图；
图3为本申请实施例中变频控制的方法的流程图；
图4为本申请实施例中变频控制的装置的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，并不是全部的实施例。基于本申请实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
为了在对变频器进行控制时，降低计算复杂度，节约计算时间，提高变频控制的稳定性和精确度，本申请实施例中，设计了一种变频控制的方法，该方法为将三相电压对应的三相电压向量进行两相旋转坐标正交分解，分别获得第一输入电压和第二输入电压，然后，分别采用集结预测控制规则和调节控制规则基于获取的每一个输入电压确定相应的控制电压增量，进一步地，将第一控制电压增量和第二控制电压增量进行合成，获得三相控制电压，实现对变频器的控制。
下面结合附图对本申请优选的实施方式进行详细说明。
参阅图2a所示，建立集结预测控制规则的方法的流程图，本申请实施例中，在进行变频控制之前，建立集结预测控制规则的具体流程如下：
步骤200：终端基于获取的三相系统的参数集合，确定三相系统对应的三相状态空间表达式。
具体的，三相系统输出幅值相等、频率相等以及相位互相差120°的三相电压(Ua，Ub，Uc)，终端基于获取的三相系统的参数集合，分别确定Ua，Ub，以及Uc对应的三相状态空间表达式。其中，Ua，Ub，以及Uc分别为三相系统中每一相相应的输出电压，并且每一相对应的三相状态空间表达式均相同。
其中，终端确定三相系统中任一相的三相状态空间表达式时，可以采用以下方式：
首先，终端获取三相系统中每一相的参数集合，其中，参数集合包括电阻、负载电阻、电感以及电容。
针对三相系统中每一相采用相同的处理方式，为了简便，下面以三相系统中的任一相进行说明。
参阅图1a所示，该相的参数集合中包含电阻r1，负载电阻r2，电容c，以及电感l。负载电阻在实际使用中指与三相系统连接的电力设备。
然后，终端基于电阻r1，负载电阻r2，电容c，以及电感l，确定三相系统矩阵为并基于电感l，确定三相输入矩阵为以及预先定义三相输出矩阵C为[10]。
其中，三相系统矩阵用于体现三相系统内部的特性，三相输入矩阵用于体现三相系统输入的的施加情况。
进一步地，终端基于三相系统矩阵、每一相的输入，以及预设的三相输出矩阵，建立三相状态空间表达式。
其中，针对三相系统中任一相的三相状态空间表达式为：
其中，r1为该相的电阻，r2为该相的负载电阻，c为该相的电容，l为该相的电感，U3为该相的输入电压的值，I3为该相的输入电流的值，Y3为该相的输出电压的值，k为自然数，表示采样周期。这样，终端就可以基于获取的三相系统中每一相的参数集合，分别确定三相系统每一相对应的三相状态空间表达式。
步骤210：终端基于预设的等效变换矩阵，将三相状态空间表达式进行等效变换，获得两相系统对应的状态空间表达式。
具体的，终端基于三相系统的每一相对应的三相状态空间表达式，与预设的等效变换矩阵的乘积，获得相应的两相系统的每一相对应的状态空间表达式。
其中，等效变换矩阵为已知矩阵。状态空间表达式用于表示：两相系统中各个采样周期对应的输入电压与相应的输出电压之间的关系。
其中，获得的两相系统的每一相对应的空间表达式均为：
接着，终端基于两相系统的每一相对应的空间表达式，获取两相系统中每一相对应的等效参数集合。
具体的，针对两相系统中的每一相，R1为该相的等效电阻，R2为该相的等效负载电阻，L为该相的等效电感，C为该相的等效电容，u为该相的输入电压的值，i为该相的输入电流的值，y为该相的输出电压的值，k为自然数，表示采样周期。
参阅图2b所示，终端基于上述等效参数集合，确定两相系统中任一相对应的电路示意图。
然后，终端基于两相系统每一相的状态空间表达式，可以确定每一相对应系统矩阵输入矩阵输出矩阵C＝[1 0]。
接着，终端针对两相系统中的每一相对应的状态空间表达式确定的u和i，确定相应的状态向量
进一步地，终端分别基于每一相对应的A、B、C以及x，确定每一相对应的状态空间表达式表示为：
其中，x为该相的状态向量，u为该相的输入电压，y为该相的输出电压，A为该相的系统矩阵，B为该相的输入矩阵，C为该相的输出矩阵，k为自然数，为采样周期。
其中，为状态方程，表示由系统的状态向量x构成的一阶微分方程组。状态向量x为包含该相的u以及该相的i的二维向量。
其中，y＝Cx为输出方程，表示在指定系统输出的情况下，该输出与状态向量之间的函数关系式。
这样，终端就可以将三相系统进行等效变换，获得相应的两相系统，并将两相系统分别看做独立运行的两个系统，从而简化了计算的复杂度，提高了计算的效率。
步骤220：终端基于状态空间表达式，确定输出增量方程。
具体的，首先，终端定义用于计算一个采样周期对应的状态向量的增量的状态增量方程为：
Δx(k+n)＝x(k+n)-x(k+n-1)
其中，k，n均为自然数，表示采样周期，x为状态向量，Δx为状态向量增量。
然后，终端基于状态空间表达式，以及状态增量方程，确定用于计算一个采样周期对应的输出电压的增量的输出增量方程。
其中，输出增量方程为：
Δy(k+n)＝CAnΔx(k)+C[An-1BΔu(k)+An-2BΔu(k+1)...+BΔu(k+n+1)]
其中，k，n均为自然数，表示采样周期，Δx为对应的采样周期的状态向量增量，Δu为对应的采样周期的输入电压增量，Δy为对应的采样周期的输出电压增量，A为系统矩阵，B为输入矩阵，C为输出矩阵。
步骤230：终端基于输出增量方程，以及预设的衰减系数，确定输出累积增量方程。
具体的，首先，终端基于状态增量方程，确定用于计算若干个连续采样周期的状态向量的增量的状态累积增量方程。
其中，状态累积增量方程为：
Δx(k+n|k)＝Δx(k+1)+Δx(k+2)...+Δx(k+n)
其中，k，n均为自然数，表示采样周期，Δx为对应的采样周期的状态向量增量，k+n|k表示从第k个采样周期连续累加至至第k+n个采样周期。
然后，终端基于状态累积增量方程，以及输出增量方程，确定初始输出累积增量方程。
其中，初始输出累积增量方程为：
Δy(k+n|k)＝CA(I-A)-1(I-An)Δx(k)+CA(I-A)-1(I-An)BΔu(k)+CA(I-A)-1(I-An -1)Δu(k+1)+...CA(I-A)-1(I-A2)BΔu(k+n-2+CBΔuk+n-1
其中，k，n均为自然数，表示采样周期，Δx为对应的采样周期的状态向量增量，Δu为对应的采样周期的输入电压增量，Δy为对应的采样周期的输出电压增量，k+n|k表示从第k个采样周期连续累加至至第k+n个采样周期，A为系统矩阵，B为输入矩阵，C为输出矩阵，I为单位矩阵。
进一步地，终端获取预设的衰减系数，通过衰减关联的方法建立初始输出累积增量方程中各个输入电压之间的联系。
其中，建立各个输入电压之间的联系时，采用以下公式：
Δu(k+n)＝pnΔu(k)
其中，k，n均为自然数，表示采样周期，Δu为对应的采样周期的输入电压增量，p为衰减系数。
最后，终端基于初始输出累积增量方程，以及初始输出累积增量方程中各个输入电压之间的联系，确定输出累积增量方程。其中，输出累积增量方程用于计算若干个连续采样周期的输出电压的增量的加和。
其中，输出累积增量方程为：
其中，k，n均为自然数，表示采样周期，Δx为对应的采样周期的状态向量增量，Δu为对应的采样周期的输入电压增量，Δy为对应的采样周期的输出电压增量，k+n|k表示从第k个采样周期连续累加至第k+n个采样周期，A为系统矩阵，B为输入矩阵，C为输出矩阵，I为单位矩阵。
这样，终端就可以通过衰减系数，建立各个输入电压之间的联系，减少了计算的复杂度和时间，提高了运算效率。
步骤240：终端基于输出累积增量方程，确定无穷远输出累积增量方程。
具体的，执行步骤240时，无穷远输出累积增量方程用于计算当前采样周期至无穷远采样周期的输出电压的增量。
其中，无穷远输出累积增量方程为：
Δy(k+∞|k)＝CA(I-A)-1Δx(k)+C(1-p)-1(I-A)-1BΔu(k)
其中，k为自然数，表示采样周期，Δx为对应的采样周期的状态向量增量，Δu为对应的采样周期的输入电压增量，Δy为对应的采样周期的输出电压增量，k+n|k表示从第k个采样周期连续累加至至第k+n个采样周期，A为系统矩阵，B为输入矩阵，C为输出矩阵，I为单位矩阵。
步骤250：终端基于输出累积增量方程、无穷远输出累积增量方程以及误差方程，建立目标方程，并对目标方程进行求解，获得电压增量解析解表达式。
具体的，首先，终端获取预设的误差方程，其中，误差方程用于基于当前采样周期的输入电压与预设的参考电压的差值计算当前采样周期的误差。
然后，终端基于输出累积增量方程，以及误差方程，获取当前采样周期至指定采样周期对应的输出电压的增量的加和与误差方程的差值，并计算差值的平方，获得第一平方。
接着，终端基于无穷远输出累积增量方程与误差方程的差值的平方，获得第二平方。
然后，终端确定输入电压增量方程，其中，输入电压增量方程用于计算一个采样周期的输入电压增量。
其中，输入电压增量方程为：
Δu(k)＝u(k)-u(k-1)
基于第一平方，第二平方，以及输入电压增量方程的平方，建立目标方程，其中，目标方程与第一平方，第二平方，以及输入电压增量方程的平方。
其中，目标方程为：
其中，J(k)为目标方程，k，n，i均为自然数，inf表示无穷远采样周期，e(k)为当前采样周期的误差，Q(i)，Q(inf)和Q(r)均为相应的权值，Δu为对应的采样周期的输入电压增量，Δy为对应的采样周期的输出电压增量。
然后，终端基于输出累积增量方程、无穷远输出累积增量方程以及误差方程，对目标方程进行求解，获得电压增量解析解表达式。其中，电压增量解析解表达式用于基于输入电压增量计算预测的控制电压增量。
其中，电压增量解析解表达式为：
其中，Δy(k+i|k)-e(k)＝S(i)+M(i)Δu(k)
S(i)＝CA(I-A)-1(I-Ai)Δx(k)-e(k)
其中，为输入增量解析解，k，n，i均为自然数，inf表示无穷远采样周期，e(k)为当前采样周期的误差，Q(i)，Q(inf)和Q(r)均为相应的权值，Δx为对应的采样周期的状态向量增量，Δu为对应的采样周期的输入电压增量，Δy为对应的采样周期的输出电压增量，k+i|k表示从第k个采样周期连续累加至第k+i个采样周期，A为系统矩阵，B为输入矩阵，C为输出矩阵，I为单位矩阵，p为衰减系数。
步骤260：终端基于电压增量解析解表达式，确定集结预测控制规则。
具体的，终端确定集结预测控制规则为：基于电压增量解析解表达式，确定无约束输入增量解析解，并基于预设的约束条件，确定第一控制电压增量。
其中，约束条件为：基于上一个采样周期的输入电压，确定当前采样周期的最低电压门限值和当前采样周期的最高电压门限值。约束条件用于对当前采样周期以及无穷远采样周期的输入电压进行限定。
其中，约束条件可以采用以下公式：
其中，Δu为输入电压增量，p为衰减系数，s.t.u为最低电压门限值，为最高电压门限值。
其中，终端通过约束条件，确定第一控制电压增量，可以采用以下几种方式：
第一种方式为：当无约束输入增量解析解高于相应的最低电压门限值并低于相应的最高电压门限值时，确定无约束输入增量解析解为第一控制电压增量。
第二种方式为：当无约束输入增量解析解低于相应的最低电压门限值时，确定最低电压门限值为第一控制电压增量。
第三种方式为：当无约束输入增量解析解高于相应的最高电压门限值时，确定最高电压门限值为第一控制电压增量。
这样，终端就可以根据实际系统确定的约束条件，对第一控制电压增量的取值范围进行限定。
当终端基于当前变频器的三相系统，确定了电压增量解析解表达式后，即可对该变频器进行控制。
参阅图3所示，变频控制的方法的流程图，本申请实施例中，变频控制的具体流程如下：
步骤300：终端对电力设备的运行状态进行监测，针对当前采样周期，获取电力设备的三相电压。
具体的，终端对电力设备的运行状态进行监测，针对当前采样周期，获取电力设备的三相电压，其中，三相电压可以表示为Uabc＝(Ua，Ub，Uc)。
其中，该采样周期的电力设备的三相电压可以是该采样周期内每相电压的平均值。该采样周期可以是预设的时间长度，例如可以是1s、2s等，也可以1min、2min等。
步骤310：终端对获取的三相电压进行两相旋转坐标正交分解，获得第一输入电压和第二输入电压。
具体的，终端基于预设的坐标转换矩阵，对三相电压进行两相旋转坐标正交分解，获得两相电压，并基于两相电压，确定第一输入电压和第二输入电压。
其中，计算两相电压时，可以采用以下公式：
Udq＝W*Uabc
其中，Udq为两相电压，Uabc为三相电压，W为坐标转换矩阵。
最后，终端基于两相电压，获取相应的第一输入电压和第二输入电压。
这样，终端就可以将三相电压进行坐标转换，分别获得第一输入电压和第二输入电压，从而在后续过程中，分别采用相应的控制规则，进行独立运算，获得相应的电压增量，简化了计算的复杂度。
步骤320：终端基于第一输入电压，按照预设的集结预测控制规则，获取第一控制电压增量。
具体的，首先，终端基于第一输入电压与预设的参考电压的差值，确定当前采样周期的误差。
然后，终端基于第一输入电压，与获取的上一个采样周期的第三输入电压的差值，确定当前采样周期的输入电压增量。
接着，终端获取第一输入电压对应的第一输入电流，以及第三输入电压对应的第二输入电流。
然后，终端基于第一输入电压和第一输入电流，确定当前采样周期的第一状态向量，并基于第三输入电压和第二输入电流，确定上一个采样周期的第二状态向量，以及基于第一状态向量与第二状态向量的差值，确定当前采样周期的状态向量增量。
最后，终端将当前采样周期的状态向量增量，当前采样周期的输入电压增量，以及当前采样周期的误差，带入电压增量解析解表达式，获得当前采样周期的无约束输入增量解析解，并基于预设的约束条件，确定第一控制电压增量。
步骤330：终端基于第二输入电压，按照预设的调节控制规则，获取第二控制电压增量。
具体的，执行步骤330时，调节控制规则用于通过比例、积分和微分计算第二控制电压增量。可选的，调节控制规则可以采用传统的比例、积分、微分(ProportionIntegration Differentiation，PID)控制。
其中，PID控制由比例单元P、积分单元I和微分单元D组成，为：
其中，y(t)为输出电压，u(t)为输入电压，积分的上下限分别是0和t，kp为比例系数，TI为积分时间常数，TD为微分时间常数。
终端基于第二输入电压，采用调节控制规则，获取相应的输出电压增量即第二控制电压增量。
步骤340：终端将第一控制电压增量和第二控制电压增量进行坐标转换以及合成，获取三相控制电压。
具体的，首先，终端基于第一控制电压增量和第二控制电压增量，获得包含第一控制电压增量和第二控制电压增量的两相控制电压。
然后，终端采用预设的坐标转换矩阵的逆矩阵，将获取的两相控制电压进行坐标转换，获得相应的三相电压增量，以及基于三相电压与三相电压增量的加和，获得三相控制电压。
其中，计算三相电压增量时，可以采用以下公式：
Uabc＝W-1Udq
其中，Udq表示两相电压，Uabc表示三相电压，W为坐标转换矩阵。
步骤350：终端将包含三相控制电压的控制指令发送至变频器，进行变频控制。
具体的，终端将控制指令发送至变频器，其中，控制指令用于指示变频器产生上述确定的三相控制电压。
进一步地，变频器接收终端的控制指令，并基于控制指令包含的三相控制电压，分别调节每一个电力半导体对应的电压在控制周期中的导通时间，产生上述三相控制电压，并将产生的三相控制电压输送至电力设备，从而保证电力设备的正常运行。
本申请实施例中，一种通信装置，包括：一个或多个处理器；以及
一个或多个计算机可读介质，可读介质上存储有用于变频控制的程序，其中，程序被一个或多个处理器执行时，使得装置可以执行上述实施例中的各个步骤。
本申请实施例中，一个或多个计算机可读介质，其特征在于，可读介质上存储有用于变频控制的程序，其中，程序被一个或多个处理器执行时，使得通信设备可以执行上述实施例中的各个步骤。
基于上述实施例，参阅图4所示，变频控制的装置的结构示意图，本申请实施例中，变频控制的装置具体包括：
转换单元40，用于获取电力设备的三相电压，并将三相电压进行两相旋转坐标正交分解，获得第一输入电压和第二输入电压；
确定单元41，用于基于第一输入电压，按照预设的集结预测控制规则，确定第一控制电压增量，并基于第二输入电压，按照预设的调节控制规则，确定第二控制电压增量，其中，集结预测控制规则用于通过预设的衰减系数计算相应的控制电压增量，调节控制规则用于通过比例、积分和微分计算相应的控制电压增量；
合成单元42，用于将第一控制电压增量和第二控制电压增量进行坐标转换以及合成，获取三相控制电压；
控制单元43，用于向变频器发送用于指示产生三相控制电压的控制指令。
较佳的，在获取电力设备的三相电压，并将三相电压进行两相旋转坐标正交分解，获得第一输入电压和第二输入电压之前，转换单元40还用于：
基于三相系统中每一相的电阻、负载电阻、电感以及电容，以及预设的三相状态空间表达式和两相系统对应的状态空间表达式，确定两相系统中每一相的等效电阻、等效负载电阻、等效电感以及等效电容；
根据确定的两相系统中每一相的等效电阻、等效负载电阻、等效电感以及等效电容，以及预设的系统矩阵表达式，确定系统矩阵；
根据确定的系统矩阵，以及预设的电压增量解析解表达式，确定集结预测控制规则中的电压增量解析解。
较佳的，基于三相系统中每一相的电阻、负载电阻、电感以及电容，以及预设的三相状态空间表达式和两相系统对应的状态空间表达式，确定两相系统中每一相的等效电阻、等效负载电阻、等效电感以及等效电容，转换单元40还用于：
基于三相系统中每一相的电阻r1、负载电阻r2、电感l以及电容c，以及三相状态空间表达式：以及两相系统对应的状态空间表达式：确定两相系统每一相的等效电阻R1、等效负载电阻R2、等效电感L以及等效电容C，其中，U3表示三相系统中任一相的输入电压的值，I3表示三相系统中任一相的输入电流的值，Y3表示任一相的输出电压的值，u表示两相系统中任一相的输入电压的值，i表示两相系统中任一相的输入电流的值，y表示两相系统中任一相的输出电压的值，k为自然数，表示采样周期。
较佳的，根据确定的两相系统中每一相的等效电阻、等效负载电阻、等效电感以及等效电容，以及预设的系统矩阵表达式，确定系统矩阵，转换单元40还用于：
根据确定的两相系统每一相的等效电阻R1、等效负载电阻R2、等效电感L以及等效电容C，以及预设的系统矩阵表达式确定系统矩阵。
较佳的，获取电力设备的三相电压，并将三相电压进行两相旋转坐标正交分解，获得第一输入电压和第二输入电压，转换单元40具体用于：
针对当前采样周期，获取电力设备的三相电压；
基于预设的坐标转换矩阵，对三相电压进行两相旋转坐标正交分解，获得两相电压；
基于两相电压，确定第一输入电压和第二输入电压。
较佳的，基于第一输入电压，按照预设的集结预测控制规则，确定第一控制电压增量，确定单元41具体用于：
基于第一输入电压，以及预设的参考电压的差值，确定当前采样周期的误差；
基于第一输入电压，与获取的上一个采样周期的第三输入电压的差值，确定当前采样周期的输入电压增量；
获取第一输入电压对应的第一输入电流，以及第三输入电压对应的第二输入电流；
基于第一输入电压和第一输入电流，确定当前采样周期的第一状态向量，并基于第三输入电压和第二输入电流，确定上一个采样周期的第二状态向量，以及基于第一状态向量与第二状态向量的差值，确定当前采样周期的状态向量增量；
将当前采样周期的误差，当前采样周期的输入电压增量、以及当前采样周期的状态向量增量，带入电压增量解析解表达式，获得的无约束输入增量解析解；
基于无约束输入增量解析解，确定第一控制电压增量。
较佳的，基于无约束输入增量解析解，确定第一控制电压增量，确定单元41还用于：
基于第三输入电压，以及预设的约束条件，确定当前采样周期的最低电压门限值和当前采样周期的最高电压门限值；
确定无约束输入增量解析解高于最低电压门限值并低于最高电压门限值时，确定无约束输入增量解析解为第一控制电压增量；或者，
确定无约束输入增量解析解低于最低电压门限值时，确定最低电压门限值为第一控制电压增量；或者，
确定无约束输入增量解析解高于最高电压门限值时，确定最高电压门限值为第一控制电压增量。
本申请实施例中，获取电力设备的三相电压，并将三相电压进行两相旋转坐标正交分解，获得第一输入电压和第二输入电压；基于第一输入电压，按照预设的集结预测控制规则，确定第一控制电压增量，并基于第二输入电压，按照预设的调节控制规则，确定第二控制电压增量，其中，集结预测控制规则用于通过预设的衰减系数计算相应的控制电压增量，调节控制规则用于通过比例、积分和微分计算相应的控制电压增量；将第一控制电压增量和第二控制电压增量进行坐标转换以及合成，获取三相控制电压；向变频器发送用于指示产生三相控制电压的控制指令。这样，将三相电压正交分解为两个独立的第一输入电压和第二输入电压，以及通过衰减系数计算相应的控制电压增量，进一步地，基于各个控制电压增量，确定三相控制电压，以及基于三相控制电压对变频器进行控制，降低了计算的复杂度，节约了计算的时间，避免了模型参数不精确造成的误差，提高了变频器的稳定性和精确度。
本领域内的技术人员应明白，本申请实施例中的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请实施例中可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请实施例中可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请实施例中是参照根据本申请实施例中实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
尽管已描述了本申请实施例中的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请实施例中范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本申请实施例中实施例进行各种改动和变型而不脱离本申请实施例中实施例的精神和范围。这样，倘若本申请实施例中实施例的这些修改和变型属于本申请实施例中权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请实施例中也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (14)
1.一种变频控制方法，其特征在于，包括：
获取电力设备的三相电压，并将所述三相电压进行两相旋转坐标正交分解，获得第一输入电压和第二输入电压；
基于所述第一输入电压，按照预设的集结预测控制规则，确定第一控制电压增量，并基于所述第二输入电压，按照预设的调节控制规则，确定第二控制电压增量，其中，所述集结预测控制规则用于通过预设的衰减系数计算相应的控制电压增量，所述调节控制规则用于通过比例、积分和微分计算相应的控制电压增量；
将所述第一控制电压增量和所述第二控制电压增量进行坐标转换以及合成，获取三相控制电压；
向变频器发送用于指示产生所述三相控制电压的控制指令；
在获取电力设备的三相电压，并将所述三相电压进行两相旋转坐标正交分解，获得第一输入电压和第二输入电压之前，进一步包括：基于三相系统中每一相的电阻、负载电阻、电感以及电容，以及预设的三相状态空间表达式和两相系统对应的状态空间表达式，确定两相系统中每一相的等效电阻、等效负载电阻、等效电感以及等效电容；根据确定的两相系统中每一相的等效电阻、等效负载电阻、等效电感以及等效电容，以及预设的系统矩阵表达式，确定系统矩阵；根据确定的系统矩阵，以及预设的电压增量解析解表达式，确定所述集结预测控制规则中的电压增量解析解。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于三相系统中每一相的电阻、负载电阻、电感以及电容，以及预设的三相状态空间表达式和两相系统对应的状态空间表达式，确定两相系统中每一相的等效电阻、等效负载电阻、等效电感以及等效电容，包括：
基于三相系统中每一相的电阻r1、负载电阻r2、电感l以及电容c，以及三相状态空间表达式：以及两相系统对应的状态空间表达式：确定两相系统每一相的等效电阻R1、等效负载电阻R2、等效电感L以及等效电容C，其中，U3表示三相系统中任一相的输入电压的值，I3表示三相系统中任一相的输入电流的值，Y3表示任一相的输出电压的值，u表示两相系统中任一相的输入电压的值，i表示两相系统中任一相的输入电流的值，y表示两相系统中任一相的输出电压的值，k为自然数，表示采样周期。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据确定的两相系统中每一相的等效电阻、等效负载电阻、等效电感以及等效电容，以及预设的系统矩阵表达式，确定系统矩阵，包括：
根据确定的两相系统每一相的等效电阻R1、等效负载电阻R2、等效电感L以及等效电容C，以及预设的系统矩阵表达式确定系统矩阵。
4.如权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，所述获取电力设备的三相电压，并将所述三相电压进行两相旋转坐标正交分解，获得第一输入电压和第二输入电压，具体包括：
针对当前采样周期，获取电力设备的三相电压；
基于预设的坐标转换矩阵，对所述三相电压进行两相旋转坐标正交分解，获得两相电压；
基于所述两相电压，确定第一输入电压和第二输入电压。
5.如权利要求2或3所述的方法，其特征在于，基于所述第一输入电压，按照预设的集结预测控制规则，确定第一控制电压增量，具体包括：
基于所述第一输入电压，以及预设的参考电压的差值，确定当前采样周期的误差；
基于所述第一输入电压，与获取的上一个采样周期的第三输入电压的差值，确定当前采样周期的输入电压增量；
获取所述第一输入电压对应的第一输入电流，以及所述第三输入电压对应的第二输入电流；
基于所述第一输入电压和所述第一输入电流，确定当前采样周期的第一状态向量，并基于所述第三输入电压和所述第二输入电流，确定上一个采样周期的第二状态向量，以及基于所述第一状态向量与所述第二状态向量的差值，确定当前采样周期的状态向量增量；
将所述当前采样周期的误差，所述当前采样周期的输入电压增量、以及所述当前采样周期的状态向量增量，带入所述电压增量解析解表达式，获得的无约束输入增量解析解；
基于所述无约束输入增量解析解，确定第一控制电压增量。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，基于所述无约束输入增量解析解，确定第一控制电压增量，包括：
基于所述第三输入电压，以及预设的约束条件，确定当前采样周期的最低电压门限值和当前采样周期的最高电压门限值；
确定所述无约束输入增量解析解高于所述最低电压门限值并低于所述最高电压门限值时，确定所述无约束输入增量解析解为所述第一控制电压增量；或者，
确定所述无约束输入增量解析解低于所述最低电压门限值时，确定所述最低电压门限值为所述第一控制电压增量；或者，
确定所述无约束输入增量解析解高于所述最高电压门限值时，确定所述最高电压门限值为所述第一控制电压增量。
7.一种变频控制的装置，其特征在于，包括：
转换单元，用于获取电力设备的三相电压，并将所述三相电压进行两相旋转坐标正交分解，获得第一输入电压和第二输入电压；
确定单元，用于基于所述第一输入电压，按照预设的集结预测控制规则，确定第一控制电压增量，并基于所述第二输入电压，按照预设的调节控制规则，确定第二控制电压增量，其中，所述集结预测控制规则用于通过预设的衰减系数计算相应的控制电压增量，所述调节控制规则用于通过比例、积分和微分计算相应的控制电压增量；
合成单元，用于将所述第一控制电压增量和所述第二控制电压增量进行坐标转换以及合成，获取三相控制电压；
控制单元，用于向变频器发送用于指示产生所述三相控制电压的控制指令；
所述转换单元还用于：基于三相系统中每一相的电阻、负载电阻、电感以及电容，以及预设的三相状态空间表达式和两相系统对应的状态空间表达式，确定两相系统中每一相的等效电阻、等效负载电阻、等效电感以及等效电容；根据确定的两相系统中每一相的等效电阻、等效负载电阻、等效电感以及等效电容，以及预设的系统矩阵表达式，确定系统矩阵；根据确定的系统矩阵，以及预设的电压增量解析解表达式，确定所述集结预测控制规则中的电压增量解析解。
8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述基于三相系统中每一相的电阻、负载电阻、电感以及电容，以及预设的三相状态空间表达式和两相系统对应的状态空间表达式，确定两相系统中每一相的等效电阻、等效负载电阻、等效电感以及等效电容，所述转换单元还用于：
基于三相系统中每一相的电阻r1、负载电阻r2、电感l以及电容c，以及三相状态空间表达式：以及两相系统对应的状态空间表达式：确定两相系统每一相的等效电阻R1、等效负载电阻R2、等效电感L以及等效电容C，其中，U3表示三相系统中任一相的输入电压的值，I3表示三相系统中任一相的输入电流的值，Y3表示任一相的输出电压的值，u表示两相系统中任一相的输入电压的值，i表示两相系统中任一相的输入电流的值，y表示两相系统中任一相的输出电压的值，k为自然数，表示采样周期。
9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述根据确定的两相系统中每一相的等效电阻、等效负载电阻、等效电感以及等效电容，以及预设的系统矩阵表达式，确定系统矩阵，所述转换单元还用于：
根据确定的两相系统每一相的等效电阻R1、等效负载电阻R2、等效电感L以及等效电容C，以及预设的系统矩阵表达式确定系统矩阵。
10.如权利要求7-9任一项所述的装置，其特征在于，所述获取电力设备的三相电压，并将所述三相电压进行两相旋转坐标正交分解，获得第一输入电压和第二输入电压，所述转换单元具体用于：
针对当前采样周期，获取电力设备的三相电压；
基于预设的坐标转换矩阵，对所述三相电压进行两相旋转坐标正交分解，获得两相电压；
基于所述两相电压，确定第一输入电压和第二输入电压。
11.如权利要求8或9所述的装置，其特征在于，基于所述第一输入电压，按照预设的集结预测控制规则，确定第一控制电压增量，所述确定单元具体用于：
基于所述第一输入电压，以及预设的参考电压的差值，确定当前采样周期的误差；
基于所述第一输入电压，与获取的上一个采样周期的第三输入电压的差值，确定当前采样周期的输入电压增量；
获取所述第一输入电压对应的第一输入电流，以及所述第三输入电压对应的第二输入电流；
基于所述第一输入电压和所述第一输入电流，确定当前采样周期的第一状态向量，并基于所述第三输入电压和所述第二输入电流，确定上一个采样周期的第二状态向量，以及基于所述第一状态向量与所述第二状态向量的差值，确定当前采样周期的状态向量增量；
将所述当前采样周期的误差，所述当前采样周期的输入电压增量、以及所述当前采样周期的状态向量增量，带入所述电压增量解析解表达式，获得的无约束输入增量解析解；
基于所述无约束输入增量解析解，确定第一控制电压增量。
12.如权利要求11所述的装置，其特征在于，基于所述无约束输入增量解析解，确定第一控制电压增量，所述确定单元还用于：
基于所述第三输入电压，以及预设的约束条件，确定当前采样周期的最低电压门限值和当前采样周期的最高电压门限值；
确定所述无约束输入增量解析解高于所述最低电压门限值并低于所述最高电压门限值时，确定所述无约束输入增量解析解为所述第一控制电压增量；或者，
确定所述无约束输入增量解析解低于所述最低电压门限值时，确定所述最低电压门限值为所述第一控制电压增量；或者，
确定所述无约束输入增量解析解高于所述最高电压门限值时，确定所述最高电压门限值为所述第一控制电压增量。
13.一种通信装置，其特征在于，包括：一个或多个处理器；以及
一个或多个计算机可读介质，所述可读介质上存储有用于变频控制的程序，其中，所述程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述装置执行如权利要求1至6中任一项所述的方法。
14.一个或多个计算机可读介质，其特征在于，所述可读介质上存储有用于变频控制的程序，其中，所述程序被一个或多个处理器执行时，使得通信设备执行如权利要求1至6中任一项所述的方法。
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