CN111371364B - 升降压驱动方法、装置、空调器和计算机可读存储介质 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种升降压驱动方法、装置、空调器和计算机可读存储介质，其中，升降压驱动方法包括：确定输入至所述驱动电路的交流电压，以及所述驱动电路的母线电压；根据所述驱动电路的调制比例确定所述母线电压对应的电压给定值；根据所述交流电压、所述母线电压和所述电压给定值，控制所述降压型电路以整流模式或降压模式工作，以及控制所述升压型电路以升压模式或滤波模式工作。通过本发明的技术方案，可以对变频电机的直流母线电压进行灵活且可靠地调节，尤其是可以根据负载的运行状态，设定合适的母线电压给定，使得电机和控制器的总损耗最小，从而实现变频压缩机的高效率控制。

Description

升降压驱动方法、装置、空调器和计算机可读存储介质
技术领域
本发明涉及空调器技术领域，具体而言，涉及一种升降压驱动方法、一种升降压驱动装置、一种空调器和一种计算机可读存储介质。
背景技术
一般而言，变频空调的高效变频压缩机的驱动电机通常是永磁电机，因此，电机的铁损主要受到变频控制器的直流母线电压的影响。
譬如，在不进入弱磁运行的情况下，直流母线电压越高，电机铁损越大，直流母线电压越低，电机铁损越小。因此，可以适当调低直流电压，以减小电机铁损，以及提高电机效率。
相关技术中，变频空调的功率因数校正(Power Factor Correction,PFC)都没有降压功能。例如，无源PFC、单脉冲和多脉冲PFC均没有调节直流母线电压功能，而典型的boostPFC只能进行升压调节，而不能进行降压调节。
另外，整个说明书对背景技术的任何讨论，并不代表该背景技术一定是所属领域技术人员所知晓的现有技术，整个说明书中的对现有技术的任何讨论并不代表认为该现有技术一定是广泛公知的或一定构成本领域的公知常识。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。
为此，本发明的一个目的在于提供一种升降压驱动方法。
本发明的另一个目的在于提供一种升降压驱动装置。
本发明的另一个目的在于提供一种空调器。
本发明的另一个目的在于提供一种计算机可读存储介质。
为了实现上述目的，根据本发明的第一方面的实施例，提供了一种升降压驱动方法，包括：确定输入至所述驱动电路的交流电压，以及所述驱动电路的母线电压；根据所述驱动电路的调制比例确定所述母线电压对应的电压给定值；根据所述交流电压、所述母线电压和所述电压给定值，控制所述降压型电路以整流模式或降压模式工作，以及控制所述升压型电路以升压模式或滤波模式工作。
在该技术方案中，通过确定交流电压和母线电压，并结合电压给定值，调整降压型电路的工作模式和升压型电路的工作模式，以灵活地调整母线电压，不仅可以使母线电压高于交流电压峰值，也可以使母线电压低于交流电压峰值，也即根据负载运行需求来提高或降低母线电压，以提高电机效率。
另外，通过根据驱动电路的调制比例确定母线电压对应的电压给定值，调制比例包括升压调制比例和降压调制比例，也即根据调制比例确定电压变换，基于此，确定母线电压对应的电压给定值。
其中，交流信号接入整流器后，输出信号继续传输至降压型电路，降压型电路包括第一功率管和第二功率管，第一功率管和第二功率管同向串联于整流器的两个输出端，可以进行降压调制，在第一功率管和第二功率管截止时，向后级电路输出整流后的直流信号。
同理，升压型电路包括第三功率管和第四功率管，第三功率管和第四功率管同向串联于电解电容的两端，负载可以是电机，或逆变器及其驱动的永磁电机，升压型电路能够进行升压调制，第三功率管和第四功率管截止时，与电解电容协同工作输出滤波信号。
另外，降压型电路和升压型电路之间共用一个感性元件。
在上述任一技术方案中，优选地，根据所述驱动电路的调制比例确定所述母线电压对应的电压给定值，具体包括：确定所述逆变电路输出的相电压峰值；确定所述母线电压的瞬时值；计算所述相电压峰值和所述母线电压的瞬时值之间的电压差值；根据所述电压差值确定所述驱动电路的调制比例；根据所述调制比例与目标调制比例之间的比例差值，确定所述电压给定值。
在该技术方案中，逆变电路接入母线电压，并转换为三相负载信号，因此，基于三相负载信号确定相电压，并根据相电压峰值与母线电压的瞬时值之间的电压差值，确定电压转换率，而电压转化率恰恰是取决于调制比例的，基于此，根据所述调制比例与目标调制比例之间的比例差值，反馈调节所述电压给定值，以提升给定点电压的可靠性和灵活性。
根据本发明的第二方面的实施例，提供了一种升降压驱动方法，包括：所述升降压驱动电路包括串联于供电端与负载之间的降压型电路、升压型电路和逆变电路，所述驱动方法包括：确定输入至所述驱动电路的交流电压，以及所述驱动电路的母线电压；根据所述驱动电路的给定电流确定所述母线电压对应的电压给定值；根据所述交流电压、所述母线电压和所述电压给定值，控制所述降压型电路以整流模式或降压模式工作，以及控制所述升压型电路以升压模式或滤波模式工作。
在该技术方案中，通过确定交流电压和母线电压，并结合电压给定值，调整降压型电路的工作模式和升压型电路的工作模式，以灵活地调整母线电压，不仅可以使母线电压高于交流电压峰值，也可以使母线电压低于交流电压峰值，也即根据负载运行需求来提高或降低母线电压，以提高电机效率。
另外，通过根据所述驱动电路的给定电流确定所述母线电压对应的电压给定值，由于给定电流与电压给定值之间正相关，因此，确定母线电压对应的电压给定值。
其中，交流信号接入整流器后，输出信号继续传输至降压型电路，降压型电路包括第一功率管和第二功率管，第一功率管和第二功率管同向串联于整流器的两个输出端，可以进行降压调制，在第一功率管和第二功率管截止时，向后级电路输出整流后的直流信号。
同理，升压型电路包括第三功率管和第四功率管，第三功率管和第四功率管同向串联于电解电容的两端，负载可以是电机，或逆变器及其驱动的永磁电机，升压型电路能够进行升压调制，第三功率管和第四功率管截止时，与电解电容协同工作输出滤波信号。
另外，降压型电路和升压型电路之间共用一个感性元件。
在上述任一技术方案中，优选地，根据所述驱动电路的给定电流确定所述母线电压对应的电压给定值，具体包括：确定所述电机的d轴电流；计算所述d轴电流与d轴给定电流之间的电流差值；根据所述电流差值确定所述电压给定值。
在该技术方案中，通过计算所述d轴电流与d轴给定电流之间的电流差值，以确定d轴电流的变化，在电流环之外增加一个PI控制器产生d轴给定电流，电流环控制器的输出为d轴电压给定值和q轴电压给定值，进而计算确定电压给定值，具备良好的动态性能。
在上述任一技术方案中，优选地，根据交流电压、母线电压和母线电压对应的电压给定值，控制降压型电路以整流模式或降压模式工作，以及控制升压型电路以升压模式或滤波模式工作，具体包括：确定交流电压的有效值与第一电压系数之间的乘积，并将乘积记作第一电压采样值；检测到第一电压采样值大于或等于母线电压对应的电压给定值，检测交流电压的瞬时值；检测到交流电压的瞬时值小于母线电压对应的电压给定值，控制降压型电路以整流模式工作，以及控制升压型电路以滤波模式工作；检测到交流电压的瞬时值大于母线电压对应的电压给定值，控制降压型电路以降压模式工作，以及控制升压型电路以滤波模式工作。
在该技术方案中，通过确定交流电压的有效值与第一电压系数之间的乘积，并将乘积记作第一电压采样值，可以确定交流电压瞬时值，若检测到第一电压采样值大于或等于母线电压对应的电压给定值，并且瞬时交流电压的绝对值小于直流母线电压给定时进入电压不控制模式，既控制降压型电路以整流模式工作，以及控制升压型电路以滤波模式工作，此时不需要进行降压处理，此时进入不控制模式有利于降低驱动电路功耗，否则进入降压控制模式，并控制升压型电路以滤波模式工作，以及时降低交流电压，进而降低交流电压对降压型电路后级电路的冲击。
其中，电压不控制模式下，降压型电路工作于二极管整流或同步整流状态，升压型电路工作于直通滤波状态。
在上述任一技术方案中，优选地，根据交流电压、母线电压和母线电压对应的电压给定值，控制降压型电路以整流模式或降压模式工作，以及控制升压型电路以升压模式或滤波模式工作，具体还包括：确定交流电压的有效值与第一电压系数之间的乘积，并将乘积记作第一电压采样值；确定交流电压的有效值与第二电压系数之间的乘积，并将乘积记作第二电压采样值；检测到第一电压采样值小于母线电压对应的电压给定值，且检测到第二电压采样值大于或等于母线电压对应的电压给定值，检测交流电压的瞬时值；检测到交流电压的瞬时值小于母线电压对应的电压给定值，控制升压型电路以升压模式工作，以及控制降压型电路以整流模式工作；检测到交流电压的瞬时值大于或等于母线电压对应的电压给定值，控制降压型电路以降压模式工作，以及控制升压型电路以滤波模式工作。
在该技术方案中，第一电压采样值小于第二电压采样值，若检测到第一电压采样值小于母线电压对应的电压给定值，且检测到第二电压采样值大于或等于母线电压对应的电压给定值，则继续预测检测交流电压升高的趋势，因此，继续检测交流电压的瞬时值。
进一步的，若检测到交流电压的瞬时值大于或等于母线电压对应的电压给定值，则控制降压型电路以降压模式工作，以及控制升压型电路以滤波模式工作，以降低交流电压过高对后级电路的冲击，也有利于降低电机功耗和铁损。
另外，为了进一步的提高电机效率，在升压模式下，降压型电路工作于整流状态，同时，升压型电路工作于升压调制状态，同理，在降压模式下，升压型电路工作于直通滤波状态，同时，降压型电路工作于降压调制状态。
在上述任一技术方案中，优选地，根据交流电压、母线电压和母线电压对应的电压给定值，控制降压型电路以整流模式或降压模式工作，以及控制升压型电路以升压模式或滤波模式工作，具体还包括：确定交流电压的有效值与第二电压系数之间的乘积，并将乘积记作第二电压采样值；检测到第二电压采样值小于母线电压对应的电压给定值，控制升压型电路以升压模式工作。
在该技术方案中，通过检测到第二电压采样值小于母线电压对应的电压给定值，控制升压型电路以升压模式工作，以及控制降压型电路以整流模式工作，也即通过及时升压来降低直流母线电压的跌落和电机停机的可能性。
在上述任一技术方案中，优选地，电机为永磁式同步电机，驱动方法还包括：确定永磁式同步电机的转速和反电动势系数；根据转速和反电动势系数确定母线电压对应的电压给定值。
在该技术方案中，通过确定永磁式同步电机的转速和反电动势系数，并根据转速和反电动势系数确定母线电压对应的电压给定值，通过反电动势系数确定母线电压对应的电压给定值，有利于进一步地提升对直流母线电压进行升降压调节的可靠性和灵活性。
在上述任一技术方案中，优选地，电机为永磁式同步电机，驱动方法还包括：确定永磁式同步电机的d轴电压和q轴电压；根据d轴电压、q轴电压和预设系数确定母线电压对应的电压给定值。
在该技术方案中，通过确定永磁式同步电机的d轴电压和q轴电压，并根据d轴电压、q轴电压和预设系数确定母线电压对应的电压给定值，既根据闭合反馈PI控制算法调整电压给定值，以提高电压给定值的准确性和及时性。
具体地，通过电机的电压方程来计算电压给定值，如下式所示：
Figure BDA0002415107060000051
式中，Vd为d轴电压，Vq为q轴电压，K为一个修正系数，Vdcref为电压给定值。
在上述任一技术方案中，优选地，确定永磁式同步电机的d轴电压和q轴电压，具体包括：确定永磁式同步电机以弱磁模式运行时对应的母线电压阈值；根据母线电压阈值确定对应的d轴给定电流；根据q轴给定电流、d轴给定电流、d轴电感、q轴电感和电机转速确定d轴电压给定值；根据q轴给定电流、d轴给定电流、d轴电感、q轴电感、电机转速和反电动势系数，确定q轴电压给定值。
在该技术方案中，通过电机的电压方程来计算电压给定值，如下式所示：
Figure BDA0002415107060000061
式中，Rs为定子电阻，Ld为d轴电感，Lq为q轴电感，ke为电机的反电动势系数，ωe为电机运行的电角速度，ωe可使用给定转速，也可使用估算转速，也可以使给定转速，id为d轴电流，id可使用给定电流，或使用检测反馈电流，也可使用固定的id值，表示该电流对应的弱磁深度下的母线电压需求。
根据本发明的第三方面的技术方案，提供了一种升降压驱动装置，包括：存储器和处理器，存储器被配置为能够存储计算机程序，计算机程序被处理器执行时能够实现如上述任一项技术方案限定的升降压驱动方法的步骤。
根据本发明的第四方面的技术方案，提供了一种空调器，包括：电机；如上述升降压驱动装置，驱动装置被配置为控制电机运行。
根据本发明的第五方面的技术方案，提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被执行时实现如上述任一项技术方案限定的升降压驱动方法。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述部分中给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1示出了根据本发明的一个实施例的升降压驱动方法的示意流程图；
图2示出了根据本发明的一个实施例的升降压驱动方法的示意流程图；
图3示出了根据本发明的零一个实施例的升降压驱动电路的示意图；
图4示出了根据本发明的一个实施例的升降压驱动装置的示意框图；
图5示出了根据本发明的一个实施例的空调器的示意框图；
图6示出了根据本发明的一个实施例的计算机可读存储介质的示意框图；
图7示出了根据本发明的一个实施例的电机的PI闭环控制过程的示意图；
图8示出了根据本发明的另一个实施例的电机的PI闭环控制过程的示意图；
图9示出了根据本发明的一个实施例的升降压驱动方法的时序示意图；
图10示出了根据本发明的另一个实施例的升降压驱动方法的时序示意图；
图11示出了根据本发明的另一个实施例的升降压驱动方法的时序示意图。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
下面结合图1至图11对根据本发明的实施例的升降压驱动方法、装置、空调器和计算机可读存储介质的实施例进行具体说明。
如图1所示，根据本发明的实施例的升降压驱动方法，所述升降压驱动电路包括串联于供电端与负载之间的降压型电路、升压型电路和逆变电路，所述驱动方法，包括：步骤S102，确定输入至所述驱动电路的交流电压，以及所述驱动电路的母线电压；步骤S104，根据所述驱动电路的调制比例确定所述母线电压对应的电压给定值；步骤S106，根据所述交流电压、所述母线电压和所述电压给定值，控制所述降压型电路以整流模式或降压模式工作，以及控制所述升压型电路以升压模式或滤波模式工作。
在该技术方案中，通过确定交流电压和母线电压，并结合电压给定值，调整降压型电路的工作模式和升压型电路的工作模式，以灵活地调整母线电压，不仅可以使母线电压高于交流电压峰值，也可以使母线电压低于交流电压峰值，也即根据负载运行需求来提高或降低母线电压，以提高电机效率。
另外，通过根据驱动电路的调制比例确定母线电压对应的电压给定值，调制比例包括升压调制比例和降压调制比例，也即根据调制比例确定电压变换，基于此，确定母线电压对应的电压给定值。
如图3所示，交流信号AC接入整流器后，整流器包括第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3和第四二极管D4，并以桥式连接方式依次连接，其输出信号继续传输至降压型电路buck，降压型电路buck包括第一功率管Q1和第二功率管Q2，第一功率管Q1和第二功率管Q2同向串联于整流器的两个输出端，可以进行降压调制，在第一功率管Q1和第二功率管Q2截止时，向后级电路输出整流后的直流信号。
同理，升压型电路boost包括第三功率管Q3和第四功率管Q4，第三功率管Q3和第四功率管Q4同向串联于电解电容C的两端，负载可以是电机，或逆变器及其驱动的永磁电机，升压型电路boost能够进行升压调制，第三功率管Q3和第四功率管Q4截止时，与电解电容C协同工作输出滤波信号。
另外，降压型电路buck和升压型电路boost之间共用一个感性元件L。
在上述任一技术方案中，优选地，根据所述驱动电路的调制比例确定所述母线电压对应的电压给定值，具体包括：确定所述逆变电路输出的相电压峰值；确定所述母线电压的瞬时值；计算所述相电压峰值和所述母线电压的瞬时值之间的电压差值；根据所述电压差值确定所述驱动电路的调制比例；根据所述调制比例与目标调制比例之间的比例差值，确定所述电压给定值。
在该技术方案中，逆变电路接入母线电压，并转换为三相负载信号，因此，基于三相负载信号确定相电压，并根据相电压峰值与母线电压的瞬时值之间的电压差值，确定电压转换率，而电压转化率恰恰是取决于调制比例的，基于此，根据所述调制比例与目标调制比例之间的比例差值，反馈调节所述电压给定值，以提升给定点电压的可靠性和灵活性。
如图2所示，根据本发明的实施例的升降压驱动方法，所述升降压驱动电路包括串联于供电端与负载之间的降压型电路、升压型电路和逆变电路，所述驱动方法包括：步骤S202，确定输入至所述驱动电路的交流电压，以及所述驱动电路的母线电压；步骤S204，根据所述驱动电路的给定电流确定所述母线电压对应的电压给定值；步骤S206，根据所述交流电压、所述母线电压和所述电压给定值，控制所述降压型电路以整流模式或降压模式工作，以及控制所述升压型电路以升压模式或滤波模式工作。
在该技术方案中，通过确定交流电压和母线电压，并结合电压给定值，调整降压型电路的工作模式和升压型电路的工作模式，以灵活地调整母线电压，不仅可以使母线电压高于交流电压峰值，也可以使母线电压低于交流电压峰值，也即根据负载运行需求来提高或降低母线电压，以提高电机效率。
另外，通过根据所述驱动电路的给定电流确定所述母线电压对应的电压给定值，由于给定电流与电压给定值之间正相关，因此，确定母线电压对应的电压给定值。
如图3所示，交流信号AC接入整流器后，整流器包括第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3和第四二极管D4，并以桥式连接方式依次连接，其输出信号继续传输至降压型电路buck，降压型电路buck包括第一功率管Q1和第二功率管Q2，第一功率管Q1和第二功率管Q2同向串联于整流器的两个输出端，可以进行降压调制，在第一功率管Q1和第二功率管Q2截止时，向后级电路输出整流后的直流信号。
同理，升压型电路boost包括第三功率管Q3和第四功率管Q4，第三功率管Q3和第四功率管Q4同向串联于电解电容C的两端，负载可以是电机，或逆变器及其驱动的永磁电机，升压型电路boost能够进行升压调制，第三功率管Q3和第四功率管Q4截止时，与电解电容C协同工作输出滤波信号。
另外，降压型电路buck和升压型电路boost之间共用一个感性元件L。
在上述任一技术方案中，优选地，根据所述驱动电路的给定电流确定所述母线电压对应的电压给定值，具体包括：确定所述电机的d轴电流；计算所述d轴电流与d轴给定电流之间的电流差值；根据所述电流差值确定所述电压给定值。
在该技术方案中，通过计算所述d轴电流与d轴给定电流之间的电流差值，以确定d轴电流的变化，在电流环之外增加一个PI控制器产生d轴给定电流，电流环控制器的输出为d轴电压给定值和q轴电压给定值，进而计算确定电压给定值，具备良好的动态性能。
如图7、图8和图9所示，优选地，根据交流电压、母线电压和母线电压对应的电压给定值，控制降压型电路以整流模式或降压模式工作，以及控制升压型电路以升压模式或滤波模式工作，具体包括：确定交流电压的有效值与第一电压系数之间的乘积，并将乘积记作第一电压采样值；检测到第一电压采样值大于或等于母线电压对应的电压给定值，检测交流电压的瞬时值；检测到交流电压的瞬时值小于母线电压对应的电压给定值，控制降压型电路以整流模式工作，以及控制升压型电路以滤波模式工作；检测到交流电压的瞬时值大于母线电压对应的电压给定值，控制降压型电路以降压模式工作，以及控制升压型电路以滤波模式工作。
在该技术方案中，通过确定交流电压的有效值与第一电压系数之间的乘积，并将乘积记作第一电压采样值，可以确定交流电压瞬时值，若检测到第一电压采样值大于或等于母线电压对应的电压给定值，并且瞬时交流电压的绝对值小于直流母线电压给定时进入电压不控制模式，既控制降压型电路以整流模式工作，以及控制升压型电路以滤波模式工作，此时不需要进行降压处理，此时进入不控制模式有利于降低驱动电路功耗，否则进入降压控制模式，并控制升压型电路以滤波模式工作，以及时降低交流电压，进而降低交流电压对降压型电路后级电路的冲击。
其中，电压不控制模式下，降压型电路工作于二极管整流或同步整流状态，升压型电路工作于直通滤波状态。
如图7、图8和图10所示，优选地，根据交流电压、母线电压和母线电压对应的电压给定值，控制降压型电路以整流模式或降压模式工作，以及控制升压型电路以升压模式或滤波模式工作，具体还包括：确定交流电压的有效值与第一电压系数之间的乘积，并将乘积记作第一电压采样值；确定交流电压的有效值与第二电压系数之间的乘积，并将乘积记作第二电压采样值；检测到第一电压采样值小于母线电压对应的电压给定值，且检测到第二电压采样值大于或等于母线电压对应的电压给定值，检测交流电压的瞬时值；检测到交流电压的瞬时值小于母线电压对应的电压给定值，控制升压型电路以升压模式工作，以及控制降压型电路以整流模式工作；检测到交流电压的瞬时值大于或等于母线电压对应的电压给定值，控制降压型电路以降压模式工作，以及控制升压型电路以滤波模式工作。
在该技术方案中，第一电压采样值小于第二电压采样值，若检测到第一电压采样值小于母线电压对应的电压给定值，且检测到第二电压采样值大于或等于母线电压对应的电压给定值，则继续预测检测交流电压升高的趋势，因此，继续检测交流电压的瞬时值。
进一步的，若检测到交流电压的瞬时值大于或等于母线电压对应的电压给定值，则控制降压型电路以降压模式工作，以及控制升压型电路以滤波模式工作，以降低交流电压过高对后级电路的冲击，也有利于降低电机功耗和铁损。
另外，为了进一步的提高电机效率，在升压模式下，降压型电路工作于整流状态，同时，升压型电路工作于升压调制状态，同理，在降压模式下，升压型电路工作于直通滤波状态，同时，降压型电路工作于降压调制状态。
如图7、图8和图11所示，优选地，根据交流电压、母线电压和母线电压对应的电压给定值，控制降压型电路以整流模式或降压模式工作，以及控制升压型电路以升压模式或滤波模式工作，具体还包括：确定交流电压的有效值与第二电压系数之间的乘积，并将乘积记作第二电压采样值；检测到第二电压采样值小于母线电压对应的电压给定值，控制升压型电路以升压模式工作。
在该技术方案中，通过检测到第二电压采样值小于母线电压对应的电压给定值，控制升压型电路以升压模式工作，以及控制降压型电路以整流模式工作，也即通过及时升压来降低直流母线电压的跌落和电机停机的可能性。
在上述任一技术方案中，优选地，电机为永磁式同步电机，驱动方法还包括：确定永磁式同步电机的转速和反电动势系数；根据转速和反电动势系数确定母线电压对应的电压给定值。
在该技术方案中，通过确定永磁式同步电机的转速和反电动势系数，并根据转速和反电动势系数确定母线电压对应的电压给定值，通过反电动势系数确定母线电压对应的电压给定值，有利于进一步地提升对直流母线电压进行升降压调节的可靠性和灵活性。
在上述任一技术方案中，优选地，电机为永磁式同步电机，驱动方法还包括：确定永磁式同步电机的d轴电压和q轴电压；根据d轴电压、q轴电压和预设系数确定母线电压对应的电压给定值。
在该技术方案中，通过确定永磁式同步电机的d轴电压和q轴电压，并根据d轴电压、q轴电压和预设系数确定母线电压对应的电压给定值，既根据闭合反馈PI控制算法调整电压给定值，以提高电压给定值的准确性和及时性。
具体地，通过电机的电压方程来计算电压给定值，如下式所示：
Figure BDA0002415107060000111
式中，Vd为d轴电压，Vq为q轴电压，K为一个修正系数，Vdcref为电压给定值。
在上述任一技术方案中，优选地，确定永磁式同步电机的d轴电压和q轴电压，具体包括：确定永磁式同步电机以弱磁模式运行时对应的母线电压阈值；根据母线电压阈值确定对应的d轴给定电流；根据q轴给定电流、d轴给定电流、d轴电感、q轴电感和电机转速确定d轴电压给定值；根据q轴给定电流、d轴给定电流、d轴电感、q轴电感、电机转速和反电动势系数，确定q轴电压给定值。
在该技术方案中，通过电机的电压方程来计算电压给定值，如下式所示：
Figure BDA0002415107060000112
式中，Rs为定子电阻，Ld为d轴电感，Lq为q轴电感，ke为电机的反电动势系数，ωe为电机运行的电角速度，ωe可使用给定转速，也可使用估算转速，也可以使给定转速，id为d轴电流，id可使用给定电流，或使用检测反馈电流，也可使用固定的id值，表示该电流对应的弱磁深度下的母线电压需求。
其中，一种PI控制算法如图7所示，具体包括：
(1)交流信号AC的电源向整流器和升降压PFC输出交流信号，输出为直流母线电压Vdc，继续经逆变桥结构传输至电机。
(2)将电机三相电流abc转换为α轴和β轴的数值，依次记作iα和iβ，一方面，用于进行速度位置估计，另一方面，继续转换为d轴电流id和q轴电流iq。
(3)Vα为α轴电压和Vβ为β轴电压，两个矢量之间夹角为θ，一方面，转换为调制输出，并反馈控制逆变桥，另一方面，传输至速度位置估计，以确定角速度ω。
(4)给定角速度ω*与角速度ω经控制器计算确定T*，作为MTPA算法的输入值，为了进一步的提高电机效率，采用的MTPA算法为最大转矩电流比控制，基于MTPA找到电流和转矩的最佳匹配，使电机能最小的电流产生最大的转矩。
(5)MTPA计算输出q轴给定电流Iq*和d轴给定电流Id*，一方面，分别传输至控制器确定q轴电压Vq和d轴电压Vd，另一方面，将d轴给定电流Id*和d轴给定电流的预设值Id**输入至控制器，以确定确定上下限限幅Vdref，并确定升降压PFC的调制驱动信号。
其中，另一种PI控制算法如图8所示，具体包括：
(1)交流信号AC的电源向整流器和升降压PFC输出交流信号，输出为直流母线电压Vdc，继续经逆变桥结构传输至电机。
(2)将电机三相电流abc转换为α轴和β轴的数值，依次记作iα和iβ，一方面，用于进行速度位置估计，另一方面，继续转换为d轴电流id和q轴电流iq。
(3)Vα为α轴电压和Vβ为β轴电压，两个矢量之间夹角为θ，一方面，转换为调制输出，并反馈控制逆变桥，另一方面，传输至速度位置估计，以确定角速度ω。
(4)给定角速度ω*与角速度ω经控制器计算确定T*，作为MTPA算法的输入值，为了进一步的提高电机效率，采用的MTPA算法为最大转矩电流比控制，基于MTPA找到电流和转矩的最佳匹配，使电机能最小的电流产生最大的转矩。
(5)MTPA计算输出q轴给定电流Iq*和d轴给定电流Id*，分别传输至控制器确定q轴电压Vq和d轴电压Vd。
(6)将q轴电压Vq、d轴电压Vd和母线电压Vdc输入至当前调制比算法的控制器，确定调制比M一种计算方法如下：
Figure BDA0002415107060000121
(7)将调制比M和给定调制比M*输入至一个控制器，以确定母线电压上下限限幅。
如图4所示，提供了一种升降压驱动装置300，包括：存储器302和处理器304，存储器302被配置为能够存储计算机程序，计算机程序被处理器304执行时能够实现如上述任一项技术方案限定的升降压驱动方法的步骤。
其中，升降压驱动装置300兼容于MCU、CPU、DSP、单片机和嵌入式设备等控制器。
如图5所示，提供了一种空调器400，包括：电机402；如上述升降压驱动装置300，驱动装置300被配置为控制电机402运行。
如图6所示，提供了一种计算机可读存储介质500，计算机可读存储介质500上存储有计算机程序，计算机程序被空调器400执行时实现如上述任一项技术方案限定的升降压驱动方法的步骤，具体包括：确定输入至所述驱动电路的交流电压，以及所述驱动电路的母线电压；根据所述驱动电路的调制比例确定所述母线电压对应的电压给定值；根据所述交流电压、所述母线电压和所述电压给定值，控制所述降压型电路以整流模式或降压模式工作，以及控制所述升压型电路以升压模式或滤波模式工作。
在该技术方案中，通过确定交流电压和母线电压，并结合电压给定值，调整降压型电路的工作模式和升压型电路的工作模式，以灵活地调整母线电压，不仅可以使母线电压高于交流电压峰值，也可以使母线电压低于交流电压峰值，也即根据负载运行需求来提高或降低母线电压，以提高电机效率。
另外，通过根据驱动电路的调制比例确定母线电压对应的电压给定值，调制比例包括升压调制比例和降压调制比例，也即根据调制比例确定电压变换，基于此，确定母线电压对应的电压给定值。
其中，交流信号接入整流器后，输出信号继续传输至降压型电路，降压型电路包括第一功率管和第二功率管，第一功率管和第二功率管同向串联于整流器的两个输出端，可以进行降压调制，在第一功率管和第二功率管截止时，向后级电路输出整流后的直流信号。
同理，升压型电路包括第三功率管和第四功率管，第三功率管和第四功率管同向串联于电解电容的两端，负载可以是电机，或逆变器及其驱动的永磁电机，升压型电路能够进行升压调制，第三功率管和第四功率管截止时，与电解电容协同工作输出滤波信号。
另外，降压型电路和升压型电路之间共用一个感性元件。
在上述任一技术方案中，优选地，根据所述驱动电路的调制比例确定所述母线电压对应的电压给定值，具体包括：确定所述逆变电路输出的相电压峰值；确定所述母线电压的瞬时值；计算所述相电压峰值和所述母线电压的瞬时值之间的电压差值；根据所述电压差值确定所述驱动电路的调制比例；根据所述调制比例与目标调制比例之间的比例差值，确定所述电压给定值。
在该技术方案中，逆变电路接入母线电压，并转换为三相负载信号，因此，基于三相负载信号确定相电压，并根据相电压峰值与母线电压的瞬时值之间的电压差值，确定电压转换率，而电压转化率恰恰是取决于调制比例的，基于此，根据所述调制比例与目标调制比例之间的比例差值，反馈调节所述电压给定值，以提升给定点电压的可靠性和灵活性。
在上述任一技术方案中，优选地，还包括：所述升降压驱动电路包括串联于供电端与负载之间的降压型电路、升压型电路和逆变电路，所述驱动方法包括：确定输入至所述驱动电路的交流电压，以及所述驱动电路的母线电压；根据所述驱动电路的给定电流确定所述母线电压对应的电压给定值；根据所述交流电压、所述母线电压和所述电压给定值，控制所述降压型电路以整流模式或降压模式工作，以及控制所述升压型电路以升压模式或滤波模式工作。
在该技术方案中，通过确定交流电压和母线电压，并结合电压给定值，调整降压型电路的工作模式和升压型电路的工作模式，以灵活地调整母线电压，不仅可以使母线电压高于交流电压峰值，也可以使母线电压低于交流电压峰值，也即根据负载运行需求来提高或降低母线电压，以提高电机效率。
另外，通过根据所述驱动电路的给定电流确定所述母线电压对应的电压给定值，由于给定电流与电压给定值之间正相关，因此，确定母线电压对应的电压给定值。
其中，交流信号接入整流器后，输出信号继续传输至降压型电路，降压型电路包括第一功率管和第二功率管，第一功率管和第二功率管同向串联于整流器的两个输出端，可以进行降压调制，在第一功率管和第二功率管截止时，向后级电路输出整流后的直流信号。
同理，升压型电路包括第三功率管和第四功率管，第三功率管和第四功率管同向串联于电解电容的两端，负载可以是电机，或逆变器及其驱动的永磁电机，升压型电路能够进行升压调制，第三功率管和第四功率管截止时，与电解电容协同工作输出滤波信号。
另外，降压型电路和升压型电路之间共用一个感性元件。
在上述任一技术方案中，优选地，根据所述驱动电路的给定电流确定所述母线电压对应的电压给定值，具体包括：确定所述电机的d轴电流；计算所述d轴电流与d轴给定电流之间的电流差值；根据所述电流差值确定所述电压给定值。
在该技术方案中，通过计算所述d轴电流与d轴给定电流之间的电流差值，以确定d轴电流的变化，在电流环之外增加一个PI控制器产生d轴给定电流，电流环控制器的输出为d轴电压给定值和q轴电压给定值，进而计算确定电压给定值，具备良好的动态性能。
在上述任一技术方案中，优选地，根据交流电压、母线电压和母线电压对应的电压给定值，控制降压型电路以整流模式或降压模式工作，以及控制升压型电路以升压模式或滤波模式工作，具体包括：确定交流电压的有效值与第一电压系数之间的乘积，并将乘积记作第一电压采样值；检测到第一电压采样值大于或等于母线电压对应的电压给定值，检测交流电压的瞬时值；检测到交流电压的瞬时值小于母线电压对应的电压给定值，控制降压型电路以整流模式工作，以及控制升压型电路以滤波模式工作；检测到交流电压的瞬时值大于母线电压对应的电压给定值，控制降压型电路以降压模式工作，以及控制升压型电路以滤波模式工作。
在该技术方案中，通过确定交流电压的有效值与第一电压系数之间的乘积，并将乘积记作第一电压采样值，可以确定交流电压瞬时值，若检测到第一电压采样值大于或等于母线电压对应的电压给定值，并且瞬时交流电压的绝对值小于直流母线电压给定时进入电压不控制模式，既控制降压型电路以整流模式工作，以及控制升压型电路以滤波模式工作，此时不需要进行降压处理，此时进入不控制模式有利于降低驱动电路功耗，否则进入降压控制模式，并控制升压型电路以滤波模式工作，以及时降低交流电压，进而降低交流电压对降压型电路后级电路的冲击。
其中，电压不控制模式下，降压型电路工作于二极管整流或同步整流状态，升压型电路工作于直通滤波状态。
在上述任一技术方案中，优选地，根据交流电压、母线电压和母线电压对应的电压给定值，控制降压型电路以整流模式或降压模式工作，以及控制升压型电路以升压模式或滤波模式工作，具体还包括：确定交流电压的有效值与第一电压系数之间的乘积，并将乘积记作第一电压采样值；确定交流电压的有效值与第二电压系数之间的乘积，并将乘积记作第二电压采样值；检测到第一电压采样值小于母线电压对应的电压给定值，且检测到第二电压采样值大于或等于母线电压对应的电压给定值，检测交流电压的瞬时值；检测到交流电压的瞬时值小于母线电压对应的电压给定值，控制升压型电路以升压模式工作，以及控制降压型电路以整流模式工作；检测到交流电压的瞬时值大于或等于母线电压对应的电压给定值，控制降压型电路以降压模式工作，以及控制升压型电路以滤波模式工作。
在该技术方案中，第一电压采样值小于第二电压采样值，若检测到第一电压采样值小于母线电压对应的电压给定值，且检测到第二电压采样值大于或等于母线电压对应的电压给定值，则继续预测检测交流电压升高的趋势，因此，继续检测交流电压的瞬时值。
进一步的，若检测到交流电压的瞬时值大于或等于母线电压对应的电压给定值，则控制降压型电路以降压模式工作，以及控制升压型电路以滤波模式工作，以降低交流电压过高对后级电路的冲击，也有利于降低电机功耗和铁损。
另外，为了进一步的提高电机效率，在升压模式下，降压型电路工作于整流状态，同时，升压型电路工作于升压调制状态，同理，在降压模式下，升压型电路工作于直通滤波状态，同时，降压型电路工作于降压调制状态。
在上述任一技术方案中，优选地，根据交流电压、母线电压和母线电压对应的电压给定值，控制降压型电路以整流模式或降压模式工作，以及控制升压型电路以升压模式或滤波模式工作，具体还包括：确定交流电压的有效值与第二电压系数之间的乘积，并将乘积记作第二电压采样值；检测到第二电压采样值小于母线电压对应的电压给定值，控制升压型电路以升压模式工作。
在该技术方案中，通过检测到第二电压采样值小于母线电压对应的电压给定值，控制升压型电路以升压模式工作，以及控制降压型电路以整流模式工作，也即通过及时升压来降低直流母线电压的跌落和电机停机的可能性。
在上述任一技术方案中，优选地，电机为永磁式同步电机，驱动方法还包括：确定永磁式同步电机的转速和反电动势系数；根据转速和反电动势系数确定母线电压对应的电压给定值。
在该技术方案中，通过确定永磁式同步电机的转速和反电动势系数，并根据转速和反电动势系数确定母线电压对应的电压给定值，通过反电动势系数确定母线电压对应的电压给定值，有利于进一步地提升对直流母线电压进行升降压调节的可靠性和灵活性。
在上述任一技术方案中，优选地，电机为永磁式同步电机，驱动方法还包括：确定永磁式同步电机的d轴电压和q轴电压；根据d轴电压、q轴电压和预设系数确定母线电压对应的电压给定值。
在该技术方案中，通过确定永磁式同步电机的d轴电压和q轴电压，并根据d轴电压、q轴电压和预设系数确定母线电压对应的电压给定值，既根据闭合反馈PI控制算法调整电压给定值，以提高电压给定值的准确性和及时性。
具体地，通过电机的电压方程来计算电压给定值，如下式所示：
Figure BDA0002415107060000161
式中，Vd为d轴电压，Vq为q轴电压，K为一个修正系数，Vdcref为电压给定值。
在上述任一技术方案中，优选地，确定永磁式同步电机的d轴电压和q轴电压，具体包括：确定永磁式同步电机以弱磁模式运行时对应的母线电压阈值；根据母线电压阈值确定对应的d轴给定电流；根据q轴给定电流、d轴给定电流、d轴电感、q轴电感和电机转速确定d轴电压给定值；根据q轴给定电流、d轴给定电流、d轴电感、q轴电感、电机转速和反电动势系数，确定q轴电压给定值。
在该技术方案中，通过电机的电压方程来计算电压给定值，如下式所示：
Figure BDA0002415107060000171
式中，Rs为定子电阻，Ld为d轴电感，Ld为q轴电感，ke为电机的反电动势系数，ωe为电机运行的电角速度，ωe可使用给定转速，也可使用估算转速，也可以使给定转速，id为d轴电流，id可使用给定电流，或使用检测反馈电流，也可使用固定的id值，表示该电流对应的弱磁深度下的母线电压需求。
以上结合附图详细说明了本发明的技术方案，本发明提供了一种升降压驱动方法、装置、空调器和计算机可读存储介质，通过确定交流电压和母线电压，并结合电压给定值，调整降压型电路的工作模式和升压型电路的工作模式，以灵活地调整母线电压，不仅可以使母线电压高于交流电压峰值，也可以使母线电压低于交流电压峰值，也即根据负载运行需求来提高或降低母线电压，以提高电机效率。
本发明方法中的步骤可根据实际需要进行顺序调整、合并和删减。
本发明装置中的单元可根据实际需要进行合并、划分和删减。
本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种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，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质包括只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存储器(Random Access Memory，RAM)、可编程只读存储器(Programmable Read-only Memory，PROM)、可擦除可编程只读存储器(Erasable Programmable Read Only Memory，EPROM)、一次可编程只读存储器(One-time Programmable Read-Only Memory，OTPROM)、电子抹除式可复写只读存储器(Electrically-Erasable Programmable Read-Only Memory，EEPROM)、只读光盘(CompactDisc Read-Only Memory，CD-ROM)或其他光盘存储器、磁盘存储器、磁带存储器、或者能够用于携带或存储数据的计算机可读的任何其他介质。
以上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 (9)

1.一种升降压驱动方法，其特征在于，所述升降压驱动电路包括串联于供电端与负载之间的降压型电路、升压型电路和逆变电路，所述驱动方法包括：
确定输入至所述驱动电路的交流电压，以及所述驱动电路的母线电压；
根据所述驱动电路的调制比例确定所述母线电压对应的电压给定值；
根据所述交流电压、所述母线电压和所述电压给定值，控制所述降压型电路以整流模式或降压模式工作，以及控制所述升压型电路以升压模式或滤波模式工作；
根据所述交流电压、所述母线电压和所述电压给定值，控制所述降压型电路以整流模式或降压模式工作，以及控制所述升压型电路以升压模式或滤波模式工作，具体还包括：
确定所述交流电压的有效值与第一电压系数之间的乘积，并将乘积记作第一电压采样值；
确定所述交流电压的有效值与第二电压系数之间的乘积，并将乘积记作第二电压采样值；
检测到所述第一电压采样值小于所述母线电压对应的电压给定值，且检测到所述第二电压采样值大于或等于所述母线电压对应的电压给定值，检测所述交流电压的瞬时值；
检测到所述交流电压的瞬时值小于所述母线电压对应的电压给定值，控制所述升压型电路以所述升压模式工作，以及控制所述降压型电路以所述整流模式工作；
检测到所述交流电压的瞬时值大于或等于所述母线电压对应的电压给定值，控制所述降压型电路以所述降压模式工作，以及控制所述升压型电路以所述滤波模式工作。
2.根据权利要求1所述的升降压驱动方法，其特征在于，根据所述驱动电路的调制比例确定所述母线电压对应的电压给定值，具体包括：
确定所述逆变电路输出的相电压峰值；
确定所述母线电压的瞬时值；
计算所述相电压峰值和所述母线电压的瞬时值之间的电压差值；
根据所述电压差值确定所述驱动电路的调制比例；
根据所述调制比例与目标调制比例之间的比例差值，确定所述电压给定值。
3.一种升降压驱动方法，其特征在于，所述升降压驱动电路包括串联于供电端与负载之间的降压型电路、升压型电路和逆变电路，所述驱动方法包括：
确定输入至所述驱动电路的交流电压，以及所述驱动电路的母线电压；
根据所述驱动电路的给定电流确定所述母线电压对应的电压给定值；
根据所述交流电压、所述母线电压和所述电压给定值，控制所述降压型电路以整流模式或降压模式工作，以及控制所述升压型电路以升压模式或滤波模式工作；
根据所述交流电压、所述母线电压和所述电压给定值，控制所述降压型电路以整流模式或降压模式工作，以及控制所述升压型电路以升压模式或滤波模式工作，具体还包括：
确定所述交流电压的有效值与第一电压系数之间的乘积，并将乘积记作第一电压采样值；
确定所述交流电压的有效值与第二电压系数之间的乘积，并将乘积记作第二电压采样值；
检测到所述第一电压采样值小于所述母线电压对应的电压给定值，且检测到所述第二电压采样值大于或等于所述母线电压对应的电压给定值，检测所述交流电压的瞬时值；
检测到所述交流电压的瞬时值小于所述母线电压对应的电压给定值，控制所述升压型电路以所述升压模式工作，以及控制所述降压型电路以所述整流模式工作；
检测到所述交流电压的瞬时值大于或等于所述母线电压对应的电压给定值，控制所述降压型电路以所述降压模式工作，以及控制所述升压型电路以所述滤波模式工作。
4.根据权利要求3所述的升降压驱动方法，其特征在于，根据所述驱动电路的给定电流确定所述母线电压对应的电压给定值，具体包括：
确定电机的d轴电流；
计算所述d轴电流与d轴给定电流之间的电流差值；
根据所述电流差值确定所述电压给定值。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的升降压驱动方法，其特征在于，根据所述交流电压、所述母线电压和所述电压给定值，控制所述降压型电路以整流模式或降压模式工作，以及控制所述升压型电路以升压模式或滤波模式工作，具体包括：
确定所述交流电压的有效值与第一电压系数之间的乘积，并将乘积记作第一电压采样值；
检测到所述第一电压采样值大于或等于母线电压对应的电压给定值，检测所述交流电压的瞬时值；
检测到交流电压的瞬时值小于所述母线电压对应的电压给定值，控制所述降压型电路以所述整流模式工作，以及控制所述升压型电路以所述滤波模式工作；
检测到所述交流电压的瞬时值大于所述母线电压对应的电压给定值，控制所述降压型电路以所述降压模式工作，以及控制所述升压型电路以所述滤波模式工作。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的升降压驱动方法，其特征在于，根据所述交流电压、所述母线电压和所述电压给定值，控制所述降压型电路以整流模式或降压模式工作，以及控制所述升压型电路以升压模式或滤波模式工作，具体还包括：
确定所述交流电压的有效值与第二电压系数之间的乘积，并将乘积记作第二电压采样值；
检测到所述第二电压采样值小于所述母线电压对应的电压给定值，控制所述升压型电路以所述升压模式工作。
7.一种升降压驱动装置，其特征在于，所述驱动装置包括：
存储器和处理器，所述存储器被配置为能够存储计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时能够实现如权利要求1至6中任一项所述的升降压驱动方法的步骤。
8.一种空调器，其特征在于，包括：
电机；
如权利要求7所述的升降压驱动装置，所述驱动电路被配置为控制所述电机运行。
9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被执行时实现如权利要求1至6中任一项所述的驱动方法。
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