CN111277198B - 用于变频电机驱动的控制装置和家电设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及变频电机控制领域，公开了一种用于变频电机驱动的控制装置和家电设备。针对现有的无PFC电路的方案其直流母线电压会产生周期性的纹波的情况，处理器通过直流母线电压检测设备获取直流母线电压，以此确定周期性纹波电压的波动情况，具体包括确定纹波电压的最低电压点以此确定每个波动周期的起始点，然后确定在一个波动周期内每个PWM信号的校正值，并根据波动的起始点和结束点以此对每个PWM信号进行校正并输出到逆变器，以控制逆变器的开关管工作，以此实现了逆变器驱动变频电机运行。相对现有的对PWM信号无校正的方案，能避免由于直流母线电压周期性波动引起的共振，进而出现驱动变频电机运行时的失步，以此提升了变频电机运行的稳定性和可靠性。

Description

用于变频电机驱动的控制装置和家电设备
技术领域
本发明涉及变频电机控制领域，具体地涉及一种用于变频电机驱动的控制装置和家电设备。
背景技术
目前小功率变频电机(一般功率在300W以下)的驱动电路，为了节省成本一般不包含PFC电路，其交流电经整流器和滤波电路进行滤波后的直流母线电压还包含两倍于交流电压频率的纹波。处理器根据直流母线电压参与计算生成的驱动逆变器工作的PWM信号时，没有考虑此纹波电压的波动情况，从而使得逆变器输出的驱动变频电机工作的三相电压也会载入上述纹波的波动情况，当电机的三相电流频率与交流电压频率接近时，就会出现频率共振，从而使得这种周期性的波动被剧烈放大，可导致变频电机工作出现失步的不正常状态。
发明内容
本发明的目的是为了解决由于现有的小功率变频电机出现由于母线电压的波动导致电机工作失步问题，提出一种用于变频电机驱动的控制设备和家电设备。
为了实现上述目的，本发明第一方面，提供一种用于变频电机驱动的控制装置，控制装置包括：
整流设备，用于对输入的交流电进行整流输出脉动直流电；
滤波设备，用于对脉动直流电进行平滑滤波；
直流电压检测设备，用于检测滤波设备输出的直流母线电压；
逆变器，用于将滤波设备输出的直流电转换成三相频率可变电压，以为变频电机供电；
处理器，被配置成：
从直流母线电压检测设备获取直流母线电压；
根据直流母线电压确定直流母线电压的周期性波动状态；
确定控制逆变器工作的PWM信号在直流母线电压的波动周期内的校正值；
根据周期性波动状态和校正值对PWM信号进行校正，并根据所述校正后的PWM信号控制逆变器工作，以驱动变频电机运行。
可选地，处理器还被配置成：
根据直流母线电压确定校正值。
可选地，处理器还被配置成：
获取变频电机的运行功率；
根据直流母线电压和运行功率确定校正值。
可选地，控制装置还包括：
直流母线电流检测设备，用于检测直流母线电压对应的直流电流；
处理器还被配置成：
根据直流母线电压和直流母线电流确定运行功率。
可选地，处理器还被配置成：
获取变频电机的运行档位；
根据运行档位确定运行功率。
可选地，控制装置还包括：
相电流检测设备，用于检测变频电机的相电流；
处理器还被配置成：
根据直流母线电压、相电流以及变频电机的目标转速值计算生成脉冲宽度信号；
生成三角载波信号，并根据三角载波信号和脉冲宽度信号生成PWM控制信号。
可选地，处理器还被配置成：
对变频电机的转子位置进行估计以获得变频电机的转子角度估计值和变频电机速度估计值；
根据变频电机目标转速值、变频电机速度估计值计算Q轴给定电流值；
根据逆变器的最大输出电压和逆变器的输出电压幅值计算D轴给定电流值；
根据Q轴给定电流值、D轴给定电流值、电机速度估计值、直流母线电压值以及相电流值进行计算生成脉冲宽度信号，并根据三角载波信号和脉冲宽度信号生成PWM控制信号到智能功率模块，以驱动变频电机运行。
可选地，处理器还被配置成：
对逆变器的最大输出电压与逆变器的输出电压幅值进行计算以获得D轴给定电流值初始值；
对D轴给定电流值初始值进行限幅处理以获得D轴给定电流值。
可选地，处理器还被配置成：
根据相电流值和角度估计值进行计算得到Q轴电流值和D轴电流值。
本发明第二方面，提供一种家电设备，家电设备包括上述的用于变频电机驱动的控制装置，其中家电设备为冰箱、油烟机、空调器、洗衣机中的一种。
通过上述技术方案的用于变频电机驱动的控制设备，针对现有的无PFC电路的方案其直流母线电压会产生周期性的纹波的情况，处理器通过直流母线电压检测设备获取直流母线电压，以此确定周期性纹波电压的波动情况，具体包括确定纹波电压的最低电压点以此确定每个波动周期的起始点，然后确定在一个波动周期内每个PWM信号的校正值，并根据波动的起始点和结束点以此对每个PWM信号进行校正并输出到逆变器，以控制逆变器的开关管工作，以此实现了逆变器驱动变频电机运行。相对现有的对PWM信号无校正的方案，能避免由于直流母线电压周期性波动引起的共振，进而出现驱动变频电机运行时的失步，以此提升了变频电机运行的稳定性和可靠性。
附图说明
图1示意性示出了本发明实施方式的一种用于变频电机驱动的控制装置的控制电路简化原理图；
图2示意性示出了直流母线电压的波形示意图；
图3示意性示出了控制逆变器的PWM信号与等腰三角形载波信号的对应关系示意图；
图4示意性示出了处理器内部的与生成脉冲宽度信号相关的处理模块示意图；
图5示意性示出了变频电机的D轴电感和Q轴电感随电流的变化曲线图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
需要说明，若本发明实施方式中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，若本发明实施方式中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施方式之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
本发明实施方式提出一种用于变频电机驱动的控制装置。
图1示意性示出了本发明实施方式的一种用于变频电机驱动的控制装置的控制电路简化原理图。参考图1，该控制装置包括：
整流设备2，用于对输入的从AC电源1的交流电进行整流输出脉动直流电；
滤波设备3，用于对脉动直流电进行平滑滤波；
直流母线电压检测设备4，用于检测滤波设备3输出的直流母线电压；
逆变器7，用于将滤波设备3输出的直流电转换成三相频率可变电压，以为变频电机供电；
处理器5(图1中的MCU)，被配置成：
从直流母线电压检测设备4获取直流母线电压；
根据直流母线电压确定直流母线电压的周期性波动状态；
确定控制逆变器7工作的PWM信号在直流母线电压的波动周期内的校正值；
根据周期性波动状态和校正值对PWM信号进行校正，并根据校正后的PWM信号控制逆变器7工作，以驱动变频电机运行。
处理器5的示例可以包括但不限于，通用处理器、专用处理器、常规处理器、数字信号处理器(DSP)、多个微处理器、与DSP核心关联的一个或多个微处理器、控制器、微控制器、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)电路、其他任何类型的集成电路(IC)以及状态机等等。
在传统的变频电机驱动方案中，一般会在整流设备2之后设置PFC(功率因素校正)电路，使得输出的直流电经滤波设备3滤波后得到平滑稳定的直流母线电压，然后基于该稳定的直流母线电压，处理器5通过SVPWM(Space Vector Pulse Width Modulation，空间矢量脉宽调制)算法，计算并生成控制逆变器7的六路开关管的PWM信号，以此控制逆变器7驱动电路并驱动器内部的六路开关管工作，最终在逆变器7连接电机的三路输出端形成三路相电压按照正弦规律变化、相位相差120°的正弦波，其频率可控，以此实现控制变频电机的转速可控运行。
在针对小功率的变频电机驱动方案中，一般不设置PFC电路，其交流电压经整流设备2整流并经由包括电解电容构成的滤波电路滤波后，其输出的直流母线电压存在纹波。图2示意性示出了直流母线电压的波形示意图，从图2可看出，直流母线电压的波形不是平滑的，其电压存在周期性的不稳定的纹波，如图2中在t1时刻出现波动电压的最大值，而在0时刻为波动电压的最小值，其纹波电压的波动周期与交流电经整流设备2整流后不接滤波设备3输出的脉动直流电的周期一致，即为交流电的周期的两倍，以220V市电频率50Hz为例，则其波动周期为100Hz。由于整流设备2输出的脉动直流电经滤波设备3如图1中的电解电容滤波，滤波具有延迟作用，使得直流母线电压的纹波电压的最低点与交流电的过零点不是在同一个时刻，而是存在一定时间的延迟，因此图2中交流电Vac的过零点明显比指示纹波电压周期的起点和终点的电压最低点要超前。
图1中的直流母线电压检测设备4为现有的电压采样电路，如图1中基于R1和R2电阻组成的分压电路，其输出分压后的低压直流电到处理器5，以此检测到直流母线电压，处理器5通过在一定时间内连续采集直流母线电压，可确定直流母线电压的波动，即确定纹波电压的波动周期以及纹波的最低点时刻等。处理器5在确定输出逆变器7的每路开关管工作的每个PWM信号的校正值时，可预设在一个纹波电压的波动周期内每个PWM信号的校正值。由于在一个波动周期内纹波电压是变化的，因而波动周期内的每个PWM信号的校正值也是不同的。具体在确定这些校正值时，可根据研发过程中实验确定针对标准的交流市电如220V的交流电的纹波电压对应的一个波动周期内的每个PWM信号的校正值。其校正值具体而言，在纹波电压较高时可使得原来的PWM信号的脉宽变窄即使得逆变器7的开关管的开通时间变短，即此时的校正值为负值；而在纹波电压较低时可的原来的PWM型号的脉宽加宽即使得逆变器7的开关管的开通时间变长，即此时的校正值为正值，以此使得校正后的PWM信号控制逆变器7的开关管工作时，其输出端的相电压是一个稳定的正弦波，而不是如现有处理方案中随纹波的电压的波动而波动，以此使得电机的运行稳定，不会由于共振出现失步的异常现象。
因为一个波动周期对应的PWM信号数量多，处理器5具体可将一个波动周期内的每个PWM信号的校正值进行存储，在具体输出PWM信号时，首先根据上述确定的纹波的最低点时刻做为起始点，如图2中所示的0时刻做为起始点，可通过如查表的方式依次调取每个校正值，对相应的每个PWM信号进行校准并输出到逆变器7，直到下一个纹波的最低点如图中的第一个波动周期结束的T时刻，以此对每个PWM信号依次实现校准并输出控制逆变器7工作，然后以此循环，再重复从最开始调取每个校正值并对每个PWM信号进行校准并输出到逆变器7，从而实现了重复的根据校正值对每个PWM信号进行校准并控制逆变器7工作。以此实现了逆变器7驱动变频电机运行时的稳定。
本发明实施方式的用于变频电机驱动的控制装置，针对现有的无PFC电路的方案其直流母线电压会产生周期性的纹波的情况，处理器5通过直流母线电压检测设备4获取直流母线电压，以此确定周期性纹波电压的波动情况，具体包括确定纹波电压的最低电压点以此确定每个波动周期的起始点，然后确定在一个波动周期内每个PWM信号的校正值，并根据波动的起始点和结束点以此对每个PWM信号进行校正并输出到逆变器7，以控制逆变器7的开关管工作，以此实现了逆变器7驱动变频电机运行。相对现有的对PWM信号无校正的方案，能避免由于直流母线电压周期性波动引起的共振，进而出现驱动变频电机运行时的失步，以此提升了变频电机运行的稳定性和可靠性。
上述实施方式在确定波动周期内的每个PWM信号的校正值时，是以常用的市电电压如220V为基准进行确定，在控制电路实际工作过程中，市电电压也会存在波动导致的变化的情况，因此需要将市电的电压波动情况考虑进去。在本发明的较佳实施方式中，处理器5还被配置成：根据直流母线电压确定校正值。如针对标准的市电以外的电压情况，可根据不同的电压值确定不同的校正值也即对校正值进行修正。在具体实施时，可采用不同的方案实现。如在一可实施方案中，可针对不同的电压区间，如以预设电压如10V为单位将不同的电压划分区间，针对不同的电压区间预设不同的校正值，如对常用的电压范围180-250V而言，可分成7个电压区间，针对不同的电压区间每一个PWM信号预设对应的7个校正值，在具体对PWM信号校正时根据采样得到的直流母线电压确定其归属的电压区间，然后查找对应的校正值进行校正。此方案如果划分的区间较多时会导致校正值的数据较多以此需要占用较多的存储空间。在另一可实施方案中，可根据标准市电的校正值结合公式计算其他电压的校正值，如针对220V市电确定的校正值，通过实验针对其他电压确定与电压值相关的拟合公式，然后针对其他电压值代入公式即可计算得到对应的校正值。此种方案不会占用大量的存储空间但是需要确定计算的公式。
通过考量直流母线电压参数来确定校正值，使得不同的电压会对校正值进行相应的修正，以此使得校正后的PWM信号更加准确，从而使得控制电路驱动变频电机更加稳定可靠。
在控制电路驱动变频电机运行时，变频电机会存在不同的运行功率，如用户可设定变频电机运行的档位从而具有不同的功率，或者变频电机本体设计的功率会有不同。同一电机在同一供电电压下，不同负荷，产生的纹波电压波动幅值不同，功率越大，负荷越大，纹波电压越大。因此，针对不同电压，不同功率PWM的校正值也不同。。在本发明的较佳实施方式中，处理器5还被配置成：获取变频电机的运行功率；根据直流母线电压和运行功率确定校正值。
本实施方式在上述实施方式考虑直流母线电压的基础上，再增加电机运行功率的参数来确定校正值。在一可实施方案中，其运行功率可以根据获取用户设定的运行档位如高、中、低档位中的一档，然后根据不同的档位再对校正值进行修正。针对不同的档位的修正的方案可参考上述实施方式中针对不同的直流母线电压进行对校正值进行修正的具体方案，如可基于不同档位确定不同的修正值，或者基于拟合公式计算得到修正值再对校正值进行修正。
在另一可实施方案中，可对基于具体确定变频电机的运行功率在对校正值进行修正。具体确定运行功率时，可在控制装置上增加直流母线电流检测设备，如图1所示，以检测直流母线电压对应的直流母线电流。具体的直流母线电流检测设备基于在母线电压供电回路上串联采样电阻R3，在通过差分电路对采样电阻R3上的电压进行放大输入到处理器5，以此获得直流母线电流，再根据获取到的直流母线电压即可计算得到变频电机的近似运行功率。然后根据具体的功率再对校正值进行修正，相对上一方案因能确定具体的运行功率，相对只是有限的档位进行校正适用的应用场景广。
在本发明的较佳实施方式中，处理器5为生成驱动逆变器7工作的PWM信号，上述控制装置还包括：
相电流检测设备8，用于检测变频电机9(以下简称电机9)的相电流；
处理器5还被配置成：根据直流母线电压、相电流以及电机9的目标转速值计算生成脉冲宽度信号；
生成三角载波信号，并根据三角载波信号和脉冲宽度信号生成PWM控制信号。
图3示意性示出了控制逆变器7的PWM信号与等腰三角形载波信号的对应关系示意图，参考图3，其脉冲宽度信号如图3中的Du1、Du2、Du3所示，其处理器5生成PWM控制信号波形时将此脉冲宽度信号送入处理器5的比较寄存器，最后通过定时器基于三角载波S6即可生成其中一路PWM控制信号如S5所示，其中每一个三角载波周期对应其中一个PWM控制信号周期。其中S6为的三角载波信号中每个三角形为等腰三角形，其每一个等腰三角形的波峰与在此等腰三角形载波周期内的PWM控制信号的有效脉冲宽度的中间时刻相同，如图3中第一个等腰三角形的波峰对应第一个PWM脉冲波形的有效脉冲宽度即图中的a-c时刻的中点b时刻位置。通过不同的脉冲宽度信号最终生成不同的有效脉冲宽度不同的PWM控制信号。其中六路此PWM控制信号加入到逆变器7的六个开关管并控制电机9时最终构成三个空间相互差120°的向量，最终合成随时间变化的电压矢量信号，且此电压矢量信号幅值恒定，按照正弦波相同的频率旋转，使得电机9在此电压矢量信号控制下实现速度可控运转。
进一步地，处理器5为生成上述脉冲宽度信号，还被配置成：
对电机9的转子位置进行估计以获得电机9的转子角度估计值和电机9速度估计值；
根据电机9目标转速值、电机9速度估计值计算Q轴给定电流值；
根据逆变器7的最大输出电压和逆变器7的输出电压幅值计算D轴给定电流值；
根据Q轴给定电流值、D轴给定电流值、电机9速度估计值、直流母线电压值以及相电流值进行计算生成脉冲宽度信号。
图4示意性示出了处理器5内部的与生成脉冲宽度信号相关的处理模块示意图。参考图4，处理器5为实现生成上述的脉冲宽度信号以最终得到PWM信号，具体可通过以下处理模块实现：
位置/速度估计模块51，用于对电机的转子位置进行估计以获得电机40的转子角度估计值θest和电机速度估计值ωest；
Q轴给定电流值Iqref计算模块52，用于根据电机9目标转速值ωref、电机速度估计值ωest计算Q轴给定电流值Iqref，这里的电机9目标转速值ωref可根据获取电机9的设定转速得到；
D轴给定电流值Idref计算模块53，用于根据逆变器7的最大输出电压Vmax和逆变器7的输出电压幅值V1计算D轴给定电流值Idref；
电流控制模块54，用于根据Q轴给定电流值Iqref、D轴给定电流值Idref、电机速度估计值ωest、直流母线电压值Udc以及对电机40采样的相电流值Iu、Iv、Iw进行计算得到脉冲宽度信号，并根据上述三角载波信号和脉冲宽度信号生成PWM控制信号到逆变器7，以驱动电机9运行。
具体的，本发明实施例中的驱动电机9可为无位置传感器的电机，位置/速度估计模块51确定电机40的转子角度估计值θest和电机速度估计值ωest时，可通过磁链观测法实现上述功能，具体而言，首先可根据两相静止坐标系上的电压Vα、Vβ和电流Iα、Iβ计算压缩机电机在两相静止坐标系α和β轴方向上有效磁通的估计值，具体根据以下公式(21)计算如下：
Figure BDA0002391781960000091
其中，
Figure BDA0002391781960000092
和/>
Figure BDA0002391781960000093
分别为电机在α和β轴方向上有效磁通的估计值，Vα和Vβ分别为α和β轴方向上的电压，Iα和Iβ分别为α和β轴方向上的电流，R为定子电阻，Lq为电机的q轴电感参数。
然后，根据下述公式(22)计算压缩机电机的转子角度估计值θest和电机实际转速值值ωest：
Figure BDA0002391781960000094
其中，Kp_pll和Ki_pll分别为比例积分参数，θerr为偏差角度估计值，ωf为速度低通滤波器的带宽。
具体的，Q轴给定电流值计算模块52包括叠加单元和PI调节器。其中，叠加单元用于电机目标转速值ωref与电机速度估计值ωest之差进行计算，PI调节器用于根据上述叠加单元输出的电机目标转速值ωref与电机速度估计值ωest之差进行PI调节以输出Q轴给定电流值Iqref。
具体的，D轴给定电流值计算模块53包括弱磁控制器和限幅单元，其中，弱磁控制器用于对逆变器7的最大输出电压Vmax与逆变器7的输出电压幅值V1进行计算以获得D轴给定电流值初始值Id0，限幅单元用于对D轴给定电流值初始值Id0进行限幅处理以获得D轴给定电流值Idref。
在本发明的实施例中，弱磁控制器可根据以下公式(23)计算D轴给定电流值初始值Id0：
Figure BDA0002391781960000095
其中，Id0为D轴给定电流值初始值，Ki为积分控制系数，
Figure BDA0002391781960000101
V1为逆变器7的输出电压幅值，vd为D轴电压，vq为Q轴电压，Vmax为逆变器7的最大输出电压，Vdc为整流器4输出的直流母线电压。
在本发明的实施例中，限幅单元根据以下公式(24)获得D轴给定电流值：
Figure BDA0002391781960000102
其中，Idref为D轴给定电流值，Idemag为电机退磁电流限制值。
具体的，电流控制模块54的具体计算如下：
根据对电机40采样获得U、V、W三相电流值Iu、Iv、Iw，并通过三相静止-两相静止坐标转换单元进行Clark变换，基于下述公式(25)，得到电机在两相静止坐标系α和β轴方向上的电流Iα和Iβ
Iα＝Iu
Figure BDA0002391781960000103
再根据转子角度估计值θest通过了通过两相静止-两相旋转坐标转换单元进行Park变换，通过下述公式(26)计算得到两相旋转坐标系下的D轴和Q轴的实际电流值Iq、Id。
Id＝Iαcosθest+Iβsinθest
Iq＝-Iαsinθest+Iβcosθest (26)
上述通过公式(25)和公式(26)实现了电流控制模块54中Q轴电流值和D轴电流值计算单元对D轴和Q轴的实际电流值Iq、Id的计算。
进一步的，电流控制模块54可根据以下公式(27)计算Q轴给定电压值和D轴给定电压值：
Figure BDA0002391781960000104
Figure BDA0002391781960000105
Vd＝Vd0－ωLqIq
Vq＝Vq0+ωLdId+ωKe (27)
其中，Vq为Q轴给定电压值，Vd为D轴给定电压值，Iqref为Q轴给定电流值、Idref为D轴给定电流值，Iq为Q轴电流，Id为D轴电流，Kpd和Kid分别为D轴电流控制比例增益与积分增益，Kpq和Kiq分别为Q轴电流控制比例增益与积分增益，ω为电机转速，Ke为电机40反电势系数，Ld和Lq分别为D轴和Q轴电感，这两个参数可由电机生产厂家提供，具体可根据电机生产厂家提供的电机D轴和Q轴随电流的变化曲线图中取其中的额定值，
Figure BDA0002391781960000111
表示x(τ)在时间上的积分。
进一步的，为了进一步准确的获取D轴电感Ld和Q轴电感Lq，其电流控制模块54还用于：获取电机运行的相电流值，并调取预存的第一相电流值和第二相电流值分别对应的第一Q轴电感、第二Q轴电感值以及第一D轴电感、第二D轴电感值，根据相电流值以及第一相电流值和第二相电流值、第一Q轴电感、第二Q轴电感值以及第一D轴电感、第二D轴电感值计算Q轴电感和D轴电感值。具体的，通过获取电流采样部9采集的电机40的相电流信号Iu、Iv、Iw，其中这三个相电流大小相同，只需采用其中一个即可。电机生产厂家提供的电机D轴电感和Q轴电感随电流的变化曲线图如图5所示，其中i为电机的绕组电流即相电流值，此时可通过上述曲线图预存第一相电流值i1和第二相电流值i2分别对应的第一Q轴电感值Lq1、第二Q轴电感值Lq2以及第一D轴电感值Ld1、第二D轴电感值Ld2，而当前检测到的相电流i对应的D轴电感值Ld和Q轴电感值Lq可根据以下的差值计算公式(28)计算得到：
Ld＝Ld1+(Ld2-Ld1)*(i-i1)/(i2-i1)
Lq＝Lq1+(Lq2-Lq1)*(i-i1)/(i2-i1) (28)
通过上述公式(28)能相对准确的确定当前电机40的相电流对应的D轴电感Ld和Q轴电感Lq值。
在获取到Q轴给定电压值Vq和D轴给定电压值Vd后，可根据电机转子角度估计值θest对Vq和Vd通过两相旋转-两相静止坐标转换单元进行Park逆变换，得到固定坐标系上的电压值Vα和Vβ，具体变换公式(29)如下：
Figure BDA0002391781960000112
其中，θ为电机40转子角度，在此可取上述的转子角度估计值θest。
进一步地，可根据固定坐标系上的电压值Vα和Vβ通过两相静止-三相静止坐标转换单元进行Clark逆变换，得到三相电压Vu、Vv和Vw，具体变换公式(30)如下：
Vu＝Vα
Figure BDA0002391781960000121
Figure BDA0002391781960000122
然后占空比计算单元可根据直流母线电压Udc和三相电压Vu、Vv和Vw进行占空比计算，得到占空比控制信号，即三相占空比Du、Dv和Dw，具体计算公式(31)如下：
Du＝(Vu+0.5Vdc)/Vdc
Dv＝(Vv+0.5Vdc)/Vdc
Dw＝(Vw+0.5Vdc)/Vdc (31)
其中，Udc为直流母线电压。
这里的三相占空比信号为三路上述的脉冲宽度信号，如图3中其中一相占空比Du在不同时刻对应的Du1、Du2、Du3占空比信号，最后再通过处理器5内部的定时器产生的三角载波信号生成对应的三路PWM控制信号到逆变器7的六路开关管中的三路开关管，具体是上桥臂三路开关管，而六路开关管中的其他三路开关管，具体是下桥臂的三路控制信号与与之对应互补的三路PWM控制信号，因此这里的三相占空比信号实际包含了六路PWM控制信号，最后根据三相占空比Du、Dv、Dw对应的六路PWM控制信号对逆变器7的六路开关管进行控制，以实现对电机9的驱动运行。
本发明还提出一种家电设备，该家电设备具有变频电机负载，可控制该负载的速度可控运行，如该家电设备可以是冰箱、油烟机、空调器、洗衣机等，其变频电机负载的功率为300W以下的小功率，其中冰箱中的变频压缩机即为变频电机，空调器中的室内机或者室外机的风机的电机即为变频电机，油烟机中的风机为变频电机，家电设备包含了上述的用于变频电机驱动的控制装置，以此控制变频电机运行。相对采用现有的控制变频电机的家电设备，能在直流母线电压的具有纹波电压的波动情况下，仍可以控制变频电机稳定运行，避免了由于波动导致电机运行的共振导致的失步的异常，以此提升了家电设备的运行可靠性。
本领域技术人员可以理解实现上述实施方式方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一个(可以是单片机，芯片等)或处理器(processor)执行本发明各个实施方式方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
此外，本发明实施方式的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明实施方式的思想，其同样应当视为本发明实施方式所公开的内容。

Claims (8)

1.一种用于变频电机驱动的控制装置，其特征在于，所述控制装置包括：
整流设备，用于对输入的交流电进行整流输出脉动直流电；
滤波设备，用于对所述脉动直流电进行平滑滤波；
直流电压检测设备，用于检测所述滤波设备输出的直流母线电压；
逆变器，用于将滤波设备输出的直流电转换成三相频率可变电压，以为变频电机供电；
处理器，被配置成：
从所述直流母线电压检测设备获取所述直流母线电压；
根据所述直流母线电压确定所述直流母线电压的周期性波动状态；
确定控制逆变器工作的PWM信号在所述直流母线电压的波动周期内的校正值；
根据所述周期性波动状态和校正值对所述PWM信号进行校正，并根据所述校正后的PWM信号控制所述逆变器工作，以驱动所述变频电机运行；
所述处理器还被配置成：
获取所述变频电机的运行功率；
根据所述直流母线电压和所述运行功率确定所述校正值。
2.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，所述控制装置还包括：
直流母线电流检测设备，用于检测所述直流母线电压对应的直流电流；
所述处理器还被配置成：
根据所述直流母线电压和所述直流母线电流确定所述运行功率。
3.根据权利要求2所述的控制装置，其特征在于，所述处理器还被配置成：
获取所述变频电机的运行档位；
根据所述运行档位确定所述运行功率。
4.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，所述控制装置还包括：
相电流检测设备，用于检测所述变频电机的相电流；
所述处理器还被配置成：
根据所述直流母线电压、所述相电流以及所述变频电机的目标转速值计算生成脉冲宽度信号；
生成三角载波信号，并根据所述三角载波信号和所述脉冲宽度信号生成所述PWM控制信号。
5.根据权利要求4所述的控制装置，其特征在于，所述处理器还被配置成：
对所述变频电机的转子位置进行估计以获得所述变频电机的转子角度估计值和所述变频电机速度估计值；
根据所述变频电机目标转速值、所述变频电机速度估计值计算Q轴给定电流值；
根据逆变器的最大输出电压和逆变器的输出电压幅值计算D轴给定电流值；
根据所述Q轴给定电流值、所述D轴给定电流值、所述变频电机速度估计值、所述直流母线电压值以及所述相电流值进行计算生成所述脉冲宽度信号，并根据所述三角载波信号和所述脉冲宽度信号生成所述PWM控制信号到所述逆变器，以驱动所述变频电机运行。
6.根据权利要求5所述的控制装置，其特征在于，所述处理器还被配置成：
对所述逆变器的最大输出电压与所述逆变器的输出电压幅值进行计算以获得D轴给定电流值初始值；
对所述D轴给定电流值初始值进行限幅处理以获得所述D轴给定电流值。
7.根据权利要求6所述的控制装置，其特征在于，所述处理器还被配置成：
根据所述相电流值和所述角度估计值进行计算得到所述Q轴电流值和所述D轴电流值。
8.一种家电设备，其特征在于，所述家电设备包括根据权利要求1至7任意一项所述的用于变频电机驱动的控制装置，其中所述家电设备为冰箱、油烟机、空调器、洗衣机中的一种。
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