CN110022052B - 驱动系统、空调设备、控制方法和控制器 - Google Patents
驱动系统、空调设备、控制方法和控制器 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110022052B CN110022052B CN201910437837.5A CN201910437837A CN110022052B CN 110022052 B CN110022052 B CN 110022052B CN 201910437837 A CN201910437837 A CN 201910437837A CN 110022052 B CN110022052 B CN 110022052B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- capacitor
- capacitance value
- switching device
- bus
- circuit
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 42
- 238000004378 air conditioning Methods 0.000 title claims abstract description 22
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims abstract description 126
- 238000004590 computer program Methods 0.000 claims description 10
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 claims description 8
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 claims description 6
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims description 5
- 239000004576 sand Substances 0.000 claims description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 23
- 230000006870 function Effects 0.000 description 4
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- NAWXUBYGYWOOIX-SFHVURJKSA-N (2s)-2-[[4-[2-(2,4-diaminoquinazolin-6-yl)ethyl]benzoyl]amino]-4-methylidenepentanedioic acid Chemical compound C1=CC2=NC(N)=NC(N)=C2C=C1CCC1=CC=C(C(=O)N[C@@H](CC(=C)C(O)=O)C(O)=O)C=C1 NAWXUBYGYWOOIX-SFHVURJKSA-N 0.000 description 1
- 238000009795 derivation Methods 0.000 description 1
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 230000005669 field effect Effects 0.000 description 1
- 239000010408 film Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M1/00—Details of apparatus for conversion
- H02M1/14—Arrangements for reducing ripples from dc input or output
- H02M1/15—Arrangements for reducing ripples from dc input or output using active elements
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M5/00—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases
- H02M5/40—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc
- H02M5/42—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters
- H02M5/44—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate dc into ac
- H02M5/453—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate dc into ac using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
- H02M5/458—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate dc into ac using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P23/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by a control method other than vector control
- H02P23/26—Power factor control [PFC]
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
Abstract
本公开提供了一种驱动系统、空调设备、控制方法和控制器。该驱动系统包括整流电路、逆变电路和电连接在该整流电路与该逆变电路之间的直流母线电路。整流电路包括第一输出端和第二输出端，逆变电路包括第一输入端和第二输入端。直流母线电路包括第一支路、第二支路和多个第三支路。第一支路电连接在第一输出端与第一输入端之间。第二支路电连接在第二输出端与第二输入端之间。在第一支路或第二支路上设置有电感器。多个第三支路并联地设置在第一支路与第二支路之间。每个第三支路包括串联的电容器和开关器件。本公开可以提高直流母线电压的稳定性和驱动系统的可靠性。
Description
技术领域
本公开涉及电路技术领域，特别涉及一种驱动系统、空调设备、控制方法和控制器。
背景技术
传统驱动系统中，在直流母线上使用电解电容以保证直流母线电压稳定。但是，电解电容具有昂贵的价格和较大的体积，这会增加驱动系统的成本和重量。不仅如此，电解电容的容量受外界环境及系统状态的影响较大，尤其当环境温度较高的时候，电解电容里面的电解液会挥发，造成电容量降低，严重影响系统可靠性。而无电解电容的驱动系统具备结构简单、尺寸小、成本低等优点，是行业的发展趋势。
发明内容
本公开的发明人发现，在相关技术中，在将直流母线的电解电容换成薄膜电容后，系统的稳定性较低。
鉴于此，本公开的实施例提供了一种驱动系统，以提高直流母线电压的稳定性和驱动系统的可靠性。
根据本公开实施例的一个方面，提供了一种驱动系统，包括：整流电路、逆变电路和电连接在所述整流电路与所述逆变电路之间的直流母线电路；所述整流电路包括第一输出端和第二输出端，所述逆变电路包括第一输入端和第二输入端；所述直流母线电路包括：第一支路，电连接在所述第一输出端与所述第一输入端之间；第二支路，电连接在所述第二输出端与所述第二输入端之间；其中，在所述第一支路或所述第二支路上设置有电感器；以及多个第三支路，并联地设置在所述第一支路与所述第二支路之间，每个第三支路包括串联的电容器和开关器件。
在一些实施例中，所述驱动系统还包括：控制器，与每个第三支路的开关器件电连接，被配置为控制每个开关器件的导通和关断。
在一些实施例中，所述控制器被配置为获得所述直流母线电路的母线电压、当前母线电容值和与所述逆变电路电连接的负载的当前功率，根据所述母线电压和所述当前功率计算得到临界电容值，比较所述临界电容值与所述当前母线电容值的大小关系，并根据比较结果判断每个开关器件是否需要切换开关状态。
在一些实施例中，计算所述临界电容值Climit的关系式为：
其中，PL为所述负载的当前功率，vdc为所述直流母线电路的母线电压，Ls为所述电感器的感抗，Rs为与所述整流电路电连接的输入电源的等效阻抗，所述Ls和Rs为已知参数。
在一些实施例中，所述控制器被配置为在所述临界电容值大于所述当前母线电容值的情况下，控制开关器件导通以增加导通的开关器件的数量，从而增加母线电容值。
在一些实施例中，所述多个第三支路包括两个第三支路，其中，所述两个第三支路中的一个包括串联的第一电容器和第一开关器件，所述两个第三支路中的另一个包括串联的第二电容器和第二开关器件。
在一些实施例中，所述第一电容器的电容值小于所述第二电容器的电容值。
在一些实施例中，所述电容器的电容值的范围为10μF至85μF。
在一些实施例中，所述电容器包括薄膜电容器。
在一些实施例中，所述开关器件包括：继电器、绝缘栅双极型晶体管或开关晶体管。
根据本公开实施例的另一个方面，提供了一种空调设备，包括：如前所述的驱动系统。
根据本公开实施例的另一个方面，提供了一种用于如前所述的驱动系统的控制方法，包括：获得直流母线电路的母线电压、当前母线电容值和与所述逆变电路电连接的负载的当前功率；根据所述母线电压和所述当前功率计算得到临界电容值；比较所述临界电容值与所述当前母线电容值的大小关系；以及根据比较结果判断每个开关器件是否需要切换开关状态。
在一些实施例中，根据比较结果判断每个开关器件是否需要切换开关状态的步骤包括：在所述临界电容值大于所述当前母线电容值的情况下，控制开关器件导通以增加导通的开关器件的数量，从而增加母线电容值。
在一些实施例中，所述多个第三支路包括两个第三支路，所述两个第三支路中的一个包括串联的第一电容器和第一开关器件，所述两个第三支路中的另一个包括串联的第二电容器和第二开关器件；在获得所述母线电压、所述当前母线电容值和所述当前功率之前，所述控制方法还包括：在空调设备启动时，将第一开关器件导通以对所述第一电容器充电；判断所述第一电容器是否充电完毕；如果所述第一电容器充电完毕，则将所述第二开关器件导通以对所述第二电容器充电，否则继续对所述第一电容器充电；判断所述第二电容器是否充电完毕；以及如果所述第二电容器充电完毕，则关断所述第二开关器件，否则继续对所述第二电容器充电。
在一些实施例中，根据比较结果判断每个开关器件是否需要切换开关状态的步骤包括：在所述临界电容值大于所述当前母线电容值的情况下，将所述第二开关器件导通，以增加母线电容值。
根据本公开实施例的另一个方面，提供了一种控制器，包括：存储器；以及耦接至所述存储器的处理器，所述处理器被配置为基于存储在所述存储器的指令执行如前所述的方法。
根据本公开实施例的另一个方面，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，该指令被处理器执行时实现如前所述的方法的步骤。
在上述实施例中，在驱动系统的直流母线电路的第一支路与第二支路之间并联地设置多个第三支路，每个第三支路包括串联的电容器和开关器件。通过控制每个开关器件的开关状态，可以改变并联的电容器的数量，即改变直流母线电路中的母线电容的大小，这有利于降低直流母线电压的纹波幅值，从而提高直流母线电压的稳定性和驱动系统的可靠性。
通过以下参照附图对本公开的示例性实施例的详细描述，本公开的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
构成说明书的一部分的附图描述了本公开的实施例，并且连同说明书一起用于解释本公开的原理。
参照附图，根据下面的详细描述，可以更加清楚地理解本公开，其中：
图1是示出根据本公开一些实施例的驱动系统的电路结构示意图；
图2是示出根据本公开另一些实施例的驱动系统的电路结构示意图；
图3是示出根据本公开另一些实施例的驱动系统的电路结构示意图；
图4是示出根据本公开一些实施例的驱动系统的简化模型示意图；
图5A是示出根据本公开一些实施例的驱动系统的电容被改变后的实验波形图；
图5B是示出根据本公开一些实施例的驱动系统的电容被改变前的实验波形图；
图6是示出根据本公开一些实施例的用于驱动系统的控制方法的流程图；
图7是示出根据本公开另一些实施例的用于驱动系统的控制方法的流程图；
图8是示出根据本公开一些实施例的控制器的结构图；
图9是示出根据本公开另一些实施例的控制器的结构图。
应当明白，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。此外，相同或类似的参考标号表示相同或类似的构件。
具体实施方式
现在将参照附图来详细描述本公开的各种示例性实施例。对示例性实施例的描述仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。本公开可以以许多不同的形式实现，不限于这里所述的实施例。提供这些实施例是为了使本公开透彻且完整，并且向本领域技术人员充分表达本公开的范围。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、材料的组分、数字表达式和数值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。
本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指在该词前的要素涵盖在该词后列举的要素，并不排除也涵盖其他要素的可能。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
在本公开中，当描述到特定器件位于第一器件和第二器件之间时，在该特定器件与第一器件或第二器件之间可以存在居间器件，也可以不存在居间器件。当描述到特定器件电连接其它器件时，该特定器件可以与所述其它器件直接电连接而不具有居间器件，也可以不与所述其它器件直接电连接而具有居间器件。
本公开使用的所有术语(包括技术术语或者科学术语)与本公开所属领域的普通技术人员理解的含义相同，除非另外特别定义。还应当理解，在诸如通用字典中定义的术语应当被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义相一致的含义，而不应用理想化或极度形式化的意义来解释，除非这里明确地这样定义。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
本公开的发明人发现，在相关技术中，在将直流母线的电解电容换成容量更小、寿命更长的薄膜电容后，直流母线电压纹波幅值更大、变化更快，特别是输入电源电压比较低的时候，系统难以满足稳定性的要求。
鉴于此，本公开的实施例提供了一种驱动系统，以提高直流母线电压的稳定性和驱动系统的可靠性。
图1是示出根据本公开一些实施例的驱动系统的电路结构示意图。在一些实施例中，该驱动系统可以为空调驱动系统。例如，该驱动系统可以为三相无电解电容的空调驱动系统。
如图1所示，该驱动系统可以包括整流电路110、逆变电路120和直流母线电路130。该直流母线电路130电连接在整流电路110与逆变电路120之间。
该整流电路110可以包括第一输出端1101和第二输出端1102。该逆变电路120可以包括第一输入端1201和第二输入端1202。
该直流母线电路130可以包括第一支路131、第二支路132和多个第三支路133。该第一支路131电连接在第一输出端1101与第一输入端1201之间。该第二支路132电连接在第二输出端1102与第二输入端1202之间。其中，在第一支路131或第二支路132上设置有电感器L。
例如，如图1所示，电感器L可以设置在第一支路131上。如图1所示，该电感器L的第一端电连接至第一输出端1101，该电感器L的第二端电连接至第一输入端1201。又例如，电感器L可以设置在第二支路132(图1中未示出)。在这样的情况下，该电感器L的第一端电连接至第二输出端1102，该电感器L的第二端电连接至第二输入端1202。
该多个第三支路133并联地设置在第一支路131与第二支路132之间。每个第三支路133可以包括串联的电容器和开关器件。
例如，如图1所示，该多个第三支路可以包括两个第三支路133。该两个第三支路133中的一个包括串联的第一电容器C1和第一开关器件S1，该两个第三支路133中的另一个包括串联的第二电容器C2和第二开关器件S2。例如，该第一电容器C1的第一端电连接至第二支路132，该第一电容器C1的第二端电连接至第一开关器件S1的第一端，该第一开关器件S1的第二端电连接至第一支路131。又例如，该第二电容器C2的第一端电连接至第二支路132，该第二电容器C2的第二端电连接至第二开关器件S2的第一端，该第二开关器件S2的第二端电连接至第一支路131。
需要说明的是，虽然图1中示出了两个第三支路，但是第三支路的数量并不限于两个，还可以是三个或者更多个。
还需要说明的是，图1中示出了开关器件设置在相应的电容器与第一支路之间。例如，第一开关器件设置在第一电容器与第一支路之间，第二开关器件设置在第二电容器与第二支路之间。但是，本公开实施例的范围并不仅限于此。例如，开关器件还可以设置在相应的电容器与第二支路之间。例如，第一开关器件设置在第一电容器与第二支路之间，第二开关器件设置在第二电容器与第二支路之间。
在该实施例中，在驱动系统的直流母线电路的第一支路与第二支路之间并联地设置多个第三支路，每个第三支路包括串联的电容器和开关器件。通过控制每个开关器件的开关状态，可以改变并联的电容器的数量，即改变直流母线电路中的母线电容的大小，这有利于降低直流母线电压的纹波幅值，从而提高直流母线电压的稳定性和驱动系统(例如空调驱动系统)的可靠性。
在相关技术中，开关器件(例如继电器)可以串联在直流母线上，与直流母线上的电阻器并联；在上电时断开开关器件，电流通过该电阻器从而给母线电容充电，充电完成后开启开关器件(即，使得开关器件导通)，从而使得该电阻器短路，避免运行时的功率损耗。由于系统正常运行时母线电流较大，因此需要的开关器件也得较大。而本公开实施例中，开关器件和电容器串联后，再并联到母线两端，在正常运行时几乎没有电流流过开关器件，因此可以使用较小尺寸或型号的开关器件，从而降低成本。
在一些实施例中，电容器可以包括薄膜电容器。与相关技术中采用电解电容的驱动系统相比，本公开实施例的驱动系统的电容器采用薄膜电容器，可以降低成本。
在一些实施例中，电容器的电容值的范围为10μF至85μF。例如，该电容器的电容值可以为30μF、50μF或70μF等。该电容器的电容值比较小，可以减少成本。
在一些实施例中，第一电容器C1的电容值小于第二电容器C2的电容值。这样可以使得直流母线电路的母线电容能有较多的可选择的电容值，更有利于提高直流母线电压的稳定性和驱动系统的可靠性。
在一些实施例中，开关器件可以包括：继电器、绝缘栅双极型晶体管(InsulatedGate Bipolar Transistor，简称为IGBT)或开关晶体管等。当然，本领域技术人员能够理解，本公开实施例的开关器件还可以其他类型的开关器件，因此，本公开实施例的范围并不仅限于此。
图2是示出根据本公开另一些实施例的驱动系统的电路结构示意图。与图1所示的驱动系统相类似，图2所示的驱动系统也包括整流电路110、逆变电路120和直流母线电路130。图2中还示出了与逆变电路120电连接的负载250。例如，该负载250与逆变电路120的用于输出三相电信号的输出端电连接。例如该负载可以包括电机。另外，图2还示出了与整流电路电连接的输入电源260。该输入电源260用于向整流电路110输出三相电信号。
在一些实施例中，如图2所示，该驱动系统还可以包括控制器240。该控制器240与每个第三支路133的开关器件电连接。例如，该控制器240分别与第一开关器件S1的控制端和第二开关器件S2的控制端电连接。该控制器240可以被配置为控制每个开关器件的导通和关断。在该实施例中，通过设置控制器来控制每个开关器件的导通和关断，从而可以改变直流母线电路中的母线电容的大小，提高直流母线电压的稳定性和驱动系统的可靠性。
在一些实施例中，该控制器240可以被配置为获得直流母线电路的母线电压、当前母线电容值和与逆变电路电连接的负载的当前功率，根据该母线电压和该当前功率计算得到临界电容值，比较临界电容值与当前母线电容值的大小关系，并根据比较结果判断每个开关器件是否需要切换开关状态。这实现了根据负载功率控制母线电容大小的目的，从而提高直流母线电压的稳定性和驱动系统的可靠性。
这里，直流母线电路的母线电压可以是直流母线等效电容器的两端之间的电压。例如，在第一开关器件和第二开关器件均导通的情况下，该直流母线等效电容器是第一电容器与第二电容器并联后的等效电容器；在第一开关器件导通且第二开关器件关断的情况下，该直流母线等效电容器是第一电容器；在第一开关器件关断且第二开关器件导通的情况下，该直流母线等效电容器是第二电容器。该直流母线等效电容器的两端之间的电压可以包括直流分量电压和交流分量电压。另外，当前母线电容值即为当前的直流母线等效电容器的电容值。
在一些实施例中，如图2所示，该控制器240还可以与负载250电连接。该控制器240可以用于(例如通过采集电路)获得输入到负载的电流和电压，并根据该电流和电压计算得到负载的当前功率。
在一些实施例中，计算临界电容值Climit的关系式为：
其中，PL为负载的当前功率，vdc为直流母线电路的母线电压，Ls为电感器的感抗，Rs为与整流电路电连接的输入电源的等效阻抗，该Ls和Rs为已知参数。关于该关系式(1)的由来，后面将详细描述。
在一些实施例中，该控制器240可以被配置为在临界电容值大于当前母线电容值的情况下，控制开关器件导通以增加导通的开关器件的数量，从而增加母线电容值。例如，开始只有第一开关器件导通，即当前母线电容值为第一电容器的电容值，在所计算的临界电容值大于该当前母线电容值的情况下，控制第二开关器件导通，使得第一电容器和第二电容器并联，即将母线电容值变为第一电容器的电容值与第二电容器的电容值的和，这样增加了母线电容值。这可以提高直流母线电压的稳定性和驱动系统的可靠性。
图3是示出根据本公开另一些实施例的驱动系统的电路结构示意图。该图3示出了整流电路110的一种具体实施方式和逆变电路120的一种具体实施方式。下面结合图3详细描述该整流电路110和逆变电路120的结构。
例如，该整流电路可以包括三相二极管整流桥。如图3所示，该整流电路110可以包括第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4、第五二极管D5和第六二极管D6。
如图3所示，第一二极管D1的阴极端电连接至整流电路的第一输出端1101。该第一二极管D1的阳极端电连接至第二二极管D2的阴极端。该第二二极管D2的阳极端电连接至整流电路的第二输出端1102。第三二极管D3的阴极端电连接至该第一输出端1101。该第三二极管D3的阳极端电连接至第四二极管D4的阴极端。该第四二极管D4的阳极端电连接至该第二输出端1102。第五二极管D5的阴极端电连接至该第一输出端1101。该第五二极管D5的阳极端电连接至第六二极管D6的阴极端。该第六二极管D6的阳极端电连接至该第二输出端1102。
该整流电路110被配置为接收三相电信号。例如，如图3所示，第一二极管D1的阳极端可以接收来自于输入电源260的三相电信号中的第一相电信号U，第三二极管D3的阳极端可以接收来自于输入电源260的三相电信号中的第二相电信号V，第五二极管D5的阳极端可以接收来自于输入电源260的三相电信号中的第三相电信号W。，该整流电路110还被配置为将该三相电信号整流成直流电信号并将该直流电信号输出到直流母线电路130。
这里，输入电源260可以看作一个电压源，并串联等效阻抗。该输入电源260输出三相电信号。该三相电信号流过整流电路。由于三相交流电是有时序的交流电，因此该三相交流电可以使得该整流电路在任何时刻只有两个二极管导通，其他二极管由于承受反向电压而截止。在这样的情况下，电压源实际上可以看作一个类直流电源。
如图3所示，该逆变电路120可以包括第三开关器件Q3、第四开关器件Q4、第五开关器件Q5、第六开关器件Q6、第七开关器件Q7、第八开关器件Q8、第一电阻器R1和第二电阻器R2。例如，这些开关器件Q3至Q8可以为开关晶体管或场效应晶体管等。
如图3所示，第三开关器件Q3的第一电极端电连接至逆变电路的第一输入端1201。第三开关器件Q3的第二电极端电连接至第四开关器件Q4的第一电极端。该第四开关器件Q4的第二电极端电连接至第一电阻器R1的第一端。该第一电阻器R1的第二端电连接至逆变电路的第二输入端1202。
如图3所示，第五开关器件Q5的第一电极端电连接至逆变电路的第一输入端1201。第五开关器件Q5的第二电极端电连接至第六开关器件Q6的第一电极端。该第六开关器件Q6的第二电极端电连接至第二电阻器R2的第一端。该第二电阻器R2的第二端电连接至逆变电路的第二输入端1202。
如图3所示，第七开关器件Q7的第一电极端电连接至逆变电路的第一输入端1201。第七开关器件Q7的第二电极端电连接至第八开关器件Q8的第一电极端。该第八开关器件Q8的第二电极端电连接至逆变电路的第二输入端1202。
此外，如图3所示，第三开关器件Q3的第二电极端、第五开关器件Q5的第二电极端和第七开关器件Q7的第二电极端分别电连接至负载250。
该逆变电路120被配置为将从直流母线电路130接收的直流电信号转化为三相电信号，并将该三相电信号传输到负载(例如电机)250，以驱动该负载运行。例如，可以利用控制器向开关器件Q3至Q8的控制端输入控制信号，以控制这些开关器件Q3至Q8的导通和关断，从而可以将直流电信号转化为三相电信号。这里，输入到开关器件Q3至Q8的控制信号可以是已知技术中的时序信号，这里不再详细描述。
逆变电路和负载可以看作电流源。该电流源的电流为在一个PWM(Pulse WidthModulation，脉冲宽度调制)周期内从直流母线流入逆变电路的平均电流。
至此，提供了根据本公开另一些实施例的驱动系统。该驱动系统实现了空调压缩机的变频效果。另外，通过控制直流母线电路的开关器件的导通与关断，可以实现直流母线电容的及时更换，保证系统稳定性。
在本公开的实施例中，通过直流母线侧的电容的变换，可以使得整流电路(例如整流二极管)的导通角变大。这是因为直流母线侧电容增大后，电容放电时间更长，整流电路导通的时间就会更长，即导通角变大。这有助于降低输入电流的峰值，从而实现机组功率因数的提高，降低无功电流，机组使用的线材可以使用小电流的规格。
图4是示出根据本公开一些实施例的驱动系统的简化模型示意图。下面结合图4详细描述关系式(1)的推导过程。
根据图4所示的简化模型，其状态方程为：
其中，Ls为电感器的感抗，Vs为等效的输入电源的电压，Rs为与整流电路电连接的输入电源的等效阻抗，is为流过电感器的电流，vdc为直流母线电路的母线电压，该母线电压包括直流分量电压和交流分量电压，Cdc为直流母线等效电容器的电容值，idc为流过电流源的电流(即流过逆变电路的电流)。
假设负载的功率(即压缩机功率)恒为PL，且忽略逆变电路开关损耗，那么直流母线电流为：
其中，Vdc是母线电压直流分量，
是母线电压交流分量。由于
因此可以将
忽略，则关系式(4)可以为：
综合关系式(2)～(5)，并对其进行小信号分析可得：
其中，
为is的小信号。
根据关系式(6)和(7)，可得状态方程矩阵：
令|sI-A|＝0，其中I为单位矩阵，则可以得到特征方程为：
即，
根据式关系式(10)可知，当
时，即
时，系统处于稳态。
这里，由于Cdc不是固定的，随着开关器件的动作而变换。当第一开关器件和第二开关器件全部关断时，Cdc为零，这是对应空调设备没有开机或者停机的状态；当第一开关器件导通，第二开关器件关断时，Cdc为C1(即第一电容器的电容值)；当第一开关器件关断，第二开关器件导通时，Cdc为C2(即第二电容器的电容值)；当第一开关器件和第二开关器件均导通时，Cdc为C1+C2，此时电容器达到最大值，一般空调设备运行最大功率，输入电源比较低的时候会出现这种情况。
图5A是示出根据本公开一些实施例的驱动系统的电容被改变后的实验波形图。图5A示出了在电容被改变后的检测得到的直流母线电压波形L1、压缩机电流波形L2和输入电源电流波形L3。图5B是示出根据本公开一些实施例的驱动系统的电容被改变前的实验波形图。图5B示出了在电容被改变前的检测得到的直流母线电压波形L1'、压缩机电流波形L2'和输入电源电流波形L3'。
这里，直流母线电压波形即为上述vdc的波形，压缩机电流波形即为流过负载的电流的波形，输入电源电流波形即为上述is的波形。
需要说明的是，“电容被改变前”的上述三种参数的波形是指在检测到临界电容值大于当前母线电容值但是还没有增加该当前母线电容的情况下的上述三种参数的波形。“电容被改变后”的上述三种参数的波形是指通过增加母线电容使得改变后的母线电容值大于或等于临界电容值的情况下的上述三种参数的波形。
从图5A和图5B比较来看，利用本公开实施例的驱动系统，在改变了母线电容(例如增加母线电容)后，直流母线电压、压缩机电流和输入电源电流均更加稳定。因此，本公开实施例的驱动系统可以根据空调设备运行能力的大小，改变母线电容的大小，进而改善空调设备输入电源电流的波形。
在本公开的一些实施例中，还提供了一种空调设备。该空调设备可以包括如前所述的驱动系统(例如空调驱动系统)。
图6是示出根据本公开一些实施例的用于驱动系统的控制方法的流程图。如图6所示，该控制方法可以包括步骤S602至S608。
在步骤S602，获得直流母线电路的母线电压、当前母线电容值和与逆变电路电连接的负载的当前功率。
在步骤S604，根据母线电压和当前功率计算得到临界电容值。
在步骤S606，比较临界电容值与当前母线电容值的大小关系。
在步骤S608，根据比较结果判断每个开关器件是否需要切换开关状态。
在一些实施例中，该步骤S608可以包括：在临界电容值大于当前母线电容值的情况下，控制开关器件导通以增加导通的开关器件的数量，从而增加母线电容值。
至此，提供了根据本公开一些实施例的用于驱动系统的控制方法。在该控制方法中，通过计算临界电容值，并比较临界电容值与当前母线电容值的大小关系，来控制每个开关器件的开关状态。这样可以改变并联的电容器的数量，即改变直流母线电路中的母线电容的大小。这有利于降低直流母线电压的纹波幅值，从而提高直流母线电压的稳定性和驱动系统(例如空调驱动系统)的可靠性。
图7是示出根据本公开另一些实施例的用于驱动系统的控制方法的流程图。可以结合图1详细描述该图7所示的控制方法。如图1所示，多个第三支路包括两个第三支路。该两个第三支路中的一个包括串联的第一电容器C1和第一开关器件S1，该两个第三支路中的另一个包括串联的第二电容器C2和第二开关器件S2。如图7所示，该控制方法可以包括步骤S702至S718。
在步骤S702，在空调设备启动时，将第一开关器件导通以对第一电容器充电。
在步骤S704，判断第一电容器是否充电完毕。如果是(即如果第一电容器充电完毕)，则过程进入步骤S706；否则返回步骤S702，即继续对第一电容器充电。
在步骤S706，将第二开关器件导通以对第二电容器充电。
在步骤S708，判断第二电容器是否充电完毕。如果是(即如果第二电容器充电完毕)，则过程进入步骤S710；否则返回步骤S706，即继续对第二电容器充电。
在步骤S710，关断第二开关器件。
在步骤S712，获得直流母线电路的母线电压、当前母线电容值和与逆变电路电连接的负载的当前功率。
在步骤S714，根据母线电压和当前功率计算得到临界电容值。
在步骤S716，比较临界电容值与当前母线电容值的大小关系。
在步骤S718，根据比较结果判断每个开关器件是否需要切换开关状态。例如，该步骤S718可以包括：在临界电容值大于当前母线电容值的情况下，将第二开关器件导通，以增加母线电容值。
至此，提供了根据本公开另一些实施例的用于驱动系统的控制方法。在上述实施例中，在空调设备(例如空调压缩机)刚上电启动时，母线电压可能不稳定，因此可以增加开启第二电容器使得母线电压稳定。在一般情况下控制设备运行时，可能不需要使用第二电容器，因此可以在第二电容器充电完成(此时空调设备启动完成)后关断第二电容器即可。在控制设备功率运行较大时将开启第二开关器件，使得第二开关器件导通，这样系统中的母线电容为第一电容器和第二电容器的电容之和。该控制方法可以使得空调设备在启动和运行过程中都可以尽量保持母线电压稳定，从而提高空调设备的可靠性。
在一些实施例中，上述两个电容器的选取，除了考虑稳定性的需求，还可以考虑充电回路的影响。为此，上电的时候，可以先开启第一开关器件，给第一电容器(例如该第一电容器的电容值小于第二电容器的电容值)充电；等到该第一电容器的电压比较高的时候，再开启第二开关器件，最后完成上电过程。另外，在第一开关器件和第二开关器件采用继电器的情况下，为了避免作为第二开关器件的继电器的电放掉，可以每隔预定时间(例如一分钟)检测一次该继电器的电压。
在一些实施例中，在驱动系统存在多个第三支路的情况下，在上电的过程中，逐渐开启各个第三支路中的开关器件，可以降低出现冲击电流的可能性，减小冲击电流对电容器的冲击，从而防止击穿电容器。
图8是示出根据本公开一些实施例的控制器的结构图。该控制器包括存储器810和处理器820。其中：
存储器810可以是磁盘、闪存或其它任何非易失性存储介质。存储器用于存储图6和/或图7所对应实施例中的指令。
处理器820耦接至存储器810，可以作为一个或多个集成电路来实施，例如微处理器或微控制器。该处理器820用于执行存储器中存储的指令，从而实现了根据负载功率控制母线电容大小的目的，从而提高了直流母线电压的稳定性和驱动系统(例如空调驱动系统)的可靠性。
在一个实施例中，还可以如图9所示，该控制器900包括存储器910和处理器920。处理器920通过BUS总线930耦合至存储器910。该控制器900还可以通过存储接口940连接至外部存储装置950以便调用外部数据，还可以通过网络接口960连接至网络或者另外一台计算机系统(未标出)，此处不再进行详细介绍。
在该实施例中，通过存储器存储数据指令，再通过处理器处理上述指令，从而实现了根据负载功率控制母线电容大小的目的，从而提高了直流母线电压的稳定性和驱动系统(例如空调驱动系统)的可靠性。
在另一些实施例中，本发明还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，该指令被处理器执行时实现图6和/或图7所对应实施例中的方法的步骤。本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、装置、或计算机程序产品。因此，本发明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，本发明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非瞬时性存储介质(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。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、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。
至此，已经详细描述了本公开的各实施例。为了避免遮蔽本公开的构思，没有描述本领域所公知的一些细节。本领域技术人员根据上面的描述，完全可以明白如何实施这里公开的技术方案。
虽然已经通过示例对本公开的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本公开的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本公开的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改或者对部分技术特征进行等同替换。本公开的范围由所附权利要求来限定。
Claims (14)
1.一种驱动系统，包括：
整流电路、逆变电路和电连接在所述整流电路与所述逆变电路之间的直流母线电路；
所述整流电路包括第一输出端和第二输出端，所述逆变电路包括第一输入端和第二输入端；
所述直流母线电路包括：
第一支路，电连接在所述第一输出端与所述第一输入端之间；
第二支路，电连接在所述第二输出端与所述第二输入端之间；其中，在所述第一支路或所述第二支路上设置有电感器；以及
多个第三支路，并联地设置在所述第一支路与所述第二支路之间，每个第三支路包括串联的电容器和开关器件；
所述驱动系统还包括：控制器，与每个第三支路的开关器件电连接，被配置为控制每个开关器件的导通和关断；所述控制器被配置为获得所述直流母线电路的母线电压、当前母线电容值和与所述逆变电路的输出端电连接的负载的当前功率，根据所述母线电压、所述当前功率、所述电感器的感抗和与所述整流电路电连接的输入电源的等效阻抗计算得到临界电容值，比较所述临界电容值与所述当前母线电容值的大小关系，并根据比较结果判断每个开关器件是否需要切换开关状态，其中，所述母线电压为直流母线等效电容器的两端之间的电压，当前母线电容值为当前的直流母线等效电容器的电容值；
所述控制器被配置为在所述临界电容值大于所述当前母线电容值且在所述多个第三支路的开关器件中的部分开关器件未导通的情况下，控制未导通的所述部分开关器件中的至少一个开关器件导通以增加导通的开关器件的数量，从而增加母线电容值。
2.根据权利要求1所述的驱动系统，其中，计算所述临界电容值Climit的关系式为：
其中，PL为所述负载的当前功率，vdc为所述直流母线电路的母线电压，Ls为所述电感器的感抗，Rs为与所述整流电路电连接的输入电源的等效阻抗，所述Ls和Rs为已知参数。
3.根据权利要求1所述的驱动系统，其中，
所述多个第三支路包括两个第三支路，
其中，所述两个第三支路中的一个包括串联的第一电容器和第一开关器件，所述两个第三支路中的另一个包括串联的第二电容器和第二开关器件。
4.根据权利要求3所述的驱动系统，其中，
所述第一电容器的电容值小于所述第二电容器的电容值。
5.根据权利要求1所述的驱动系统，其中，
所述电容器的电容值的范围为10μF至85μF。
6.根据权利要求1所述的驱动系统，其中，
所述电容器包括薄膜电容器。
7.根据权利要求1所述的驱动系统，其中，
所述开关器件包括：继电器或开关晶体管。
8.一种空调设备，包括：如权利要求1至7任意一项所述的驱动系统。
9.一种用于如权利要求1所述的驱动系统的控制方法，包括：
获得直流母线电路的母线电压、当前母线电容值和与所述逆变电路的输出端电连接的负载的当前功率；
根据所述母线电压、所述当前功率、所述电感器的感抗和与所述整流电路电连接的输入电源的等效阻抗计算得到临界电容值；
比较所述临界电容值与所述当前母线电容值的大小关系；以及
根据比较结果判断每个开关器件是否需要切换开关状态。
10.根据权利要求9所述的控制方法，其中，根据比较结果判断每个开关器件是否需要切换开关状态的步骤包括：
在所述临界电容值大于所述当前母线电容值且在所述多个第三支路的开关器件中的部分开关器件未导通的情况下，控制未导通的所述部分开关器件中的至少一个开关器件导通以增加导通的开关器件的数量，从而增加母线电容值。
11.根据权利要求9所述的控制方法，其中，
所述多个第三支路包括两个第三支路，所述两个第三支路中的一个包括串联的第一电容器和第一开关器件，所述两个第三支路中的另一个包括串联的第二电容器和第二开关器件；
在获得所述母线电压、所述当前母线电容值和所述当前功率之前，所述控制方法还包括：
在空调设备启动时，将第一开关器件导通以对所述第一电容器充电；
判断所述第一电容器是否充电完毕；
如果所述第一电容器充电完毕，则将所述第二开关器件导通以对所述第二电容器充电，否则继续对所述第一电容器充电；
判断所述第二电容器是否充电完毕；以及
如果所述第二电容器充电完毕，则关断所述第二开关器件，否则继续对所述第二电容器充电。
12.根据权利要求11所述的控制方法，其中，根据比较结果判断每个开关器件是否需要切换开关状态的步骤包括：
在所述临界电容值大于所述当前母线电容值的情况下，将所述第二开关器件导通，以增加母线电容值。
13.一种控制器，包括：
存储器；以及
耦接至所述存储器的处理器，所述处理器被配置为基于存储在所述存储器的指令执行如权利要求9至12任意一项所述的方法。
14.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，该指令被处理器执行时实现如权利要求9至12任意一项所述的方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910437837.5A CN110022052B (zh) | 2019-05-24 | 2019-05-24 | 驱动系统、空调设备、控制方法和控制器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910437837.5A CN110022052B (zh) | 2019-05-24 | 2019-05-24 | 驱动系统、空调设备、控制方法和控制器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN110022052A CN110022052A (zh) | 2019-07-16 |
| CN110022052B true CN110022052B (zh) | 2020-07-10 |
Family
ID=67194336
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910437837.5A Active CN110022052B (zh) | 2019-05-24 | 2019-05-24 | 驱动系统、空调设备、控制方法和控制器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN110022052B (zh) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110299829B (zh) * | 2019-08-06 | 2022-02-15 | 珠海格力电器股份有限公司 | 控制变流器的直流母线电容放电的方法、控制器和系统 |
| CN110912491A (zh) * | 2019-10-08 | 2020-03-24 | 珠海格力电器股份有限公司 | 基于电容控制的伺服电机控制系统、方法及伺服驱动器 |
| WO2022193574A1 (zh) * | 2021-03-15 | 2022-09-22 | 广东威灵电机制造有限公司 | 控制装置和衣物处理装置 |
| CN112981860A (zh) * | 2021-03-15 | 2021-06-18 | 广东威灵电机制造有限公司 | 控制装置和衣物处理装置 |
| CN112981861B (zh) * | 2021-03-15 | 2022-11-08 | 广东威灵电机制造有限公司 | 控制装置和衣物处理装置 |
| CN113890336B (zh) * | 2021-12-07 | 2022-04-15 | 深圳易能时代科技有限公司 | 一种调压控制电路、系统及方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107221934A (zh) * | 2017-06-08 | 2017-09-29 | 国网江苏省电力公司 | 一种upfc直流侧等效电容的选取分析方法 |
| CN108282097A (zh) * | 2017-12-15 | 2018-07-13 | 哈尔滨工业大学深圳研究生院 | 背靠背式无电解电容变频调速系统及方法 |
| CN109039184A (zh) * | 2018-09-03 | 2018-12-18 | 中国商用飞机有限责任公司北京民用飞机技术研究中心 | 一种基于虚拟电阻补偿直流供电系统稳定性的装置及方法 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA3022128C (en) * | 2016-04-25 | 2021-04-06 | Lutron Electronics Co., Inc. | Load control device for a light-emitting diode light source |
| CN108111022A (zh) * | 2018-01-11 | 2018-06-01 | 东南大学 | 新能源汽车用电机驱动和车载发电集成系统及其控制方法 |
| CN207910688U (zh) * | 2018-03-14 | 2018-09-25 | 江西源能电气技术有限公司 | 一种可调节功率型变频器 |
| CN109617423B (zh) * | 2018-10-25 | 2019-12-31 | 武汉船舶通信研究所（中国船舶重工集团公司第七二二研究所） | 大功率极低频电源及其次谐波抑制装置 |
-
2019
- 2019-05-24 CN CN201910437837.5A patent/CN110022052B/zh active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107221934A (zh) * | 2017-06-08 | 2017-09-29 | 国网江苏省电力公司 | 一种upfc直流侧等效电容的选取分析方法 |
| CN108282097A (zh) * | 2017-12-15 | 2018-07-13 | 哈尔滨工业大学深圳研究生院 | 背靠背式无电解电容变频调速系统及方法 |
| CN109039184A (zh) * | 2018-09-03 | 2018-12-18 | 中国商用飞机有限责任公司北京民用飞机技术研究中心 | 一种基于虚拟电阻补偿直流供电系统稳定性的装置及方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN110022052A (zh) | 2019-07-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN110022052B (zh) | 驱动系统、空调设备、控制方法和控制器 | |
| MX2018012624A (es) | Circuitos con correccion de factor de potencia y metodos que incluyen operacion con correccion parcial de factor de potencia para convertidores de potencia maxima y minima. | |
| CN103328987B (zh) | 极性检测电路 | |
| CN109889073B (zh) | 驱动控制电路和家电设备 | |
| KR101457569B1 (ko) | 정류 회로 및 그것을 이용한 모터 구동 장치 | |
| US9490705B2 (en) | Inverter device and air conditioner | |
| US10084383B2 (en) | Booster device and converter device | |
| JP2017225280A (ja) | 電力変換システム | |
| CN109687795B (zh) | Pfc电路控制方法、装置、pfc电路及电机驱动电路 | |
| CN106716807A (zh) | 电力转换装置 | |
| EP4258539A3 (en) | Multilevel motor drive with integrated battery charger | |
| CN108847803B (zh) | 变频控制电路、变频空调器控制电路及变频空调器 | |
| CN115250075A (zh) | 一种三相电源变换电路、家电设备、控制方法及装置 | |
| EP2755309A1 (en) | Power-factor correction circuit and power circuit | |
| CN105531915A (zh) | 开关装置、电力转换装置、电动机驱动装置、鼓风机、压缩机、空调机、冰箱以及制冷机 | |
| CN107529348B (zh) | 沿面放电元件驱动用电源电路 | |
| CN104057181A (zh) | 用于逆变焊机的缺相保护电路 | |
| CN109450243B (zh) | Pfc电路、电机控制系统及空调器 | |
| CN108023471A (zh) | 一种软上电系统、设备及其软上电方法 | |
| CN110165873B (zh) | 驱动电路、空调驱动系统、空调设备、控制方法和控制器 | |
| CN113328532B (zh) | 一种基于电场感应的取能电源及取能方法 | |
| CN203944975U (zh) | 用于逆变焊机的缺相保护电路 | |
| CN112019025B (zh) | 运行控制方法、装置、电路、家电设备和计算机存储介质 | |
| JP2019531689A (ja) | 電気またはハイブリッド車両の車載充電装置用の三相整流器を制御する方法 | |
| CN212086071U (zh) | 一种电机控制电路及空调设备 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |