CN112350597A - 无电解电容逆变器的控制装置与控制方法、电机控制系统 - Google Patents

无电解电容逆变器的控制装置与控制方法、电机控制系统 Download PDF

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CN112350597A CN201910735935.7A CN201910735935A CN112350597A CN 112350597 A CN112350597 A CN 112350597A CN 201910735935 A CN201910735935 A CN 201910735935A CN 112350597 A CN112350597 A CN 112350597A
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    • H02P27/06—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters

Abstract

本发明提出一种无电解电容逆变器的控制装置与控制方法、电机控制系统，其中，方法包括：采集给无电解电容逆变器供电的电网的电压；估算采集到的电网电压与无电解电容逆变器的输入电压之间的相位差；根据估算的相位差对无电解电容逆变器的交轴电流的波动部分进行相位补偿，以稳定无电解电容逆变器的母线电压，由此，可有效解决无电解电容逆变器的母线电压不稳定的问题。

Description

无电解电容逆变器的控制装置与控制方法、电机控制系统
技术领域
本发明涉及电机控制技术领域，尤其涉及一种无电解电容逆变器的控制方法，一种无电解电容逆变器的控制装置，一种电机控制系统，以及一种可读存储介质。
背景技术
无电解电容逆变器是一种低成本的逆变器。由于其母线上没有储能元件，所以必须在其输出电流的交轴分量中加入与电网电压同相位的波动分量以进行功率平衡，从而保证母线不会失控。
本申请发明人发现，相关技术存在的问题在于，测量得到的电网电压相角与实际的供电电压相角不一致，进而会导致无电解电容逆变器的母线电压在一定情况下失去控制。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
为此，本发明的第一个目的在于提出一种无电解电容逆变器的控制方法，以解决无电解电容逆变器的母线电压不稳定的问题。
本发明的第二个目的在于提出一种无电解电容逆变器的控制装置。
本发明的第三个目的在于提出一种电机控制系统。
本发明的第四个目的在于提出一种可读存储介质。
为达上述目的，本发明第一方面实施例提出了一种无电解电容逆变器的控制方法，包括：采集给所述无电解电容逆变器供电的电网的电压；估算采集到的电网电压与所述无电解电容逆变器的输入电压之间的相位差；根据估算的相位差对所述无电解电容逆变器的交轴电流的波动部分进行相位补偿，以稳定所述无电解电容逆变器的母线电压。
根据本发明实施例的无电解电容逆变器的控制方法，首先采集给无电解电容逆变器供电的电网的电压，并估算采集到的电网电压与无电解电容逆变器的输入电压之间的相位差，根据估算的相位差对无电解电容逆变器的交轴电流的波动部分进行相位补偿，以稳定无电解电容逆变器的母线电压。由此，本发明实施例的无电解电容逆变器的控制方法，能够有效解决无电解电容逆变器的母线电压不稳定的问题。
根据本发明的一个实施例，所述电网通过平波电抗器给所述无电解电容逆变器供电，估算采集到的电网电压与所述无电解电容的输入电压之间的相位差包括：获取所述无电解电容逆变器的输入功率；获取所述平波电抗器的电感值；根据采集到的电网电压、所述无电解电容逆变器的输入功率与所述平波电抗器的电感值估算采集到的电网电压与所述无电解电容逆变器的输入电压之间的相位差。
根据本发明的一个实施例，根据以下公式估算采集到的电网电压与所述无电解电容逆变器的输入电压之间的相位差：
Figure BDA0002162167200000021
其中，θ为所述采集到的电网电压与所述无电解电容逆变器的输入电压之间的相位差，ω为所述电网的电压频率，L为所述平波电抗器的电感值，V为采集到的电网电压的幅值，P为所述无电解电容逆变器的输入功率。
根据本发明的一个实施例，采集所述平波电抗器靠近电网的一端的电压以得到所述采集到的电网电压。
根据本发明的一个实施例，所述交轴电流的波动部分为交轴电流的给定波动分量，根据以下公式对所述无电解电容逆变器的交轴电流的给定波动分量进行相位补偿：
Figure BDA0002162167200000022
其中，
Figure BDA0002162167200000023
为交轴电流的给定波动分量，θgrid为采集到的电网电压的相位角，θ为所述采集到的电网电压与所述无电解电容逆变器的输入电压之间的相位差。
为达上述目的，本发明第二方面实施例提出了一种无电解电容逆变器的控制装置，包括：采集模块，用于采集给所述无电解电容逆变器供电的电网的电压；估算模块，用于估算采集到的电网电压与所述无电解电容逆变器的输入电压之间的相位差；补偿模块，用于根据估算的相位差对所述无电解电容逆变器的交轴电流的波动部分进行相位补偿，以稳定所述无电解电容逆变器的母线电压。
根据本发明实施例的无电解电容逆变器的控制装置，通过采集模块采集给无电解电容逆变器供电的电网的电压，通过估算模块估算采集到的电网电压与无电解电容逆变器的输入电压之间的相位差，然后通过补偿模块根据估算的相位差对无电解电容逆变器的交轴电流的波动部分进行相位补偿，以稳定无电解电容逆变器的母线电压。由此，本发明实施例的无电解电容逆变器的控制装置，能够有效解决无电解电容逆变器的母线电压不稳定的问题。
根据本发明的一个实施例，所述电网通过平波电抗器给所述无电解电容逆变器供电，所述估算模块用于，获取所述无电解电容逆变器的输入功率，获取所述平波电抗器的电感值，并根据采集到的电网电压、所述无电解电容逆变器的输入功率与所述平波电抗器的电感值估算采集到的电网电压与所述无电解电容逆变器的输入电压之间的相位差。
根据本发明的一个实施例，所述估算模块根据以下公式估算采集到的电网电压与所述无电解电容逆变器的输入电压之间的相位差：
Figure BDA0002162167200000031
其中，θ为所述采集到的电网电压与所述无电解电容逆变器的输入电压之间的相位差，ω为所述电网的电压频率，L为所述平波电抗器的电感值，V为采集到的电网电压的幅值，P为所述无电解电容逆变器的输入功率。
根据本发明的一个实施例，其中，所述采集模块通过采集所述平波电抗器靠近电网的一端的电压以得到所述采集到的电网电压。
根据本发明的一个实施例，所述交轴电流的波动部分为交轴电流的给定波动分量，所述补偿模块根据以下公式对所述无电解电容逆变器的交轴电流的给定波动分量进行相位补偿：
Figure BDA0002162167200000032
其中，
Figure BDA0002162167200000033
为交轴电流的给定波动分量，θgrid为采集到的电网电压的相位角，θ为所述采集到的电网电压与所述无电解电容逆变器的输入电压之间的相位差。
为达上述目的，本发明第三方面实施例提出了一种电机控制系统，包括根据本发明第二方面实施例所述的无电解电容逆变器的控制装置。
根据本发明实施例提出的电机控制系统，通过设置的无电解电容逆变器的控制装置，可有效解决无电解电容逆变器的母线电压不稳定的问题。
为了实现上述目的，本发明第四方面实施例提出了一种可读存储介质，其上存储有无电解电容逆变器的控制程序，该程序被处理器执行时实现本发明第一方面实施例所述的无电解电容逆变器的控制方法。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，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
本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为根据本发明实施例的无电解电容逆变器的控制方法的流程示意图；
图2为根据本发明一个实施例的无电解电容逆变器的控制方法的流程示意图；
图3为根据本发明一个实施例的无电解电容逆变器的控制方法的原理图；
图4为根据本发明一个实施例的无电解电容逆变器的控制方法的相位图；
图5为根据本发明实施例的无电解电容逆变器的控制装置的方框示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
下面参考附图描述本发明实施例的无电解电容逆变器的控制装置与控制方法、电机控制系统。
图1为根据本发明实施例的无电解电容逆变器的控制方法的流程示意图。如图1所示，本发明实施例的无电解电容逆变器的控制方法包括以下步骤：
S1，采集给无电解电容逆变器供电的电网的电压V1。
其中，电网可通过平波电抗器给无电解电容逆变器供电。
根据本发明的一个实施例，采集平波电抗器靠近电网的一端的电压以得到采集到的电网电压V1。
可理解，可通过采集模块例如电压传感器采集给无电解电容逆变器供电的电网的电压V1，其中，如图3所示，电压传感器可设置在平波电抗器靠近电网的一端，即图中A点。S2，估算采集到的电网电压V1与无电解电容逆变器的输入电压Vin1之间的相位差θ。
在本发明的一个实施例中，如图2所示，估算采集到的电网电压V1与无电解电容的输入电压Vin1之间的相位差θ进一步包括以下步骤：
S21，获取无电解电容逆变器的输入功率P。
S22，获取平波电抗器的电感值L。
S23，根据采集到的电网电压V1、无电解电容逆变器的输入功率P与平波电抗器的电感值L估算采集到的电网电压V1与无电解电容逆变器的输入电压Vin1之间的相位差θ。
具体地，根据本发明的一个实施例，可根据以下公式估算采集到的电网电压V1与无电解电容逆变器的输入电压Vin1之间的相位差θ：
Figure BDA0002162167200000041
其中，θ为采集到的电网电压V1与无电解电容逆变器的输入电压Vin1之间的相位差，ω为电网的电压频率，L为平波电抗器的电感值，V为采集到的电网电压的幅值，P为无电解电容逆变器的输入功率。
可理解，如图3和4所示，平波电抗器的一端与电网相连，平波电抗器的另一端与整流桥的输入端相连，无电解电容逆变器的输入端与整流桥的输出端相连。由此，电网的电压经平波电抗器输入到整流桥，经整流桥整流后提供到逆变器。逆变器整流桥的输入电流I1的基波分量与输入电压即无电解电容逆变器的输入电压Vin1的基波分量同相位，所以，平波电抗器两端电压降jwLI1的基波分量与输入电压Vin1的基波分量正交，故有：
Figure BDA0002162167200000051
其中，I为逆变器整流桥的输入电流I1的幅值，Vin为逆变器整流桥的输入电压Vin1的幅值。
另外，由图4可知：
Figure BDA0002162167200000052
并且，根据输入功率计算公式，另有：
P＝Vin*I (4)
由此，根据式(2)-(4)，可得电网电压V1与无电解电容逆变器的输入电压Vin1之间的相位差θ：
Figure BDA0002162167200000053
S3，根据估算的相位差θ对无电解电容逆变器的交轴电流的波动部分进行相位补偿，以稳定无电解电容逆变器的母线电压。
具体地，根据本发明的一个实施例，交轴电流的波动部分为交轴电流的给定波动分量，根据以下公式对无电解电容逆变器的交轴电流的给定波动分量进行相位补偿：
Figure BDA0002162167200000054
其中，
Figure BDA0002162167200000061
为交轴电流的给定波动分量，θgrid为采集到的电网电压V1的相位角，θ为采集到的电网电压V1与无电解电容逆变器的输入电压Vin1之间的相位差。
综上，根据本发明实施例的无电解电容逆变器的控制方法，首先采集给无电解电容逆变器供电的电网的电压，并估算采集到的电网电压与无电解电容逆变器的输入电压之间的相位差，根据估算的相位差对无电解电容逆变器的交轴电流的波动部分进行相位补偿，以稳定无电解电容逆变器的母线电压。由此，本发明实施例的无电解电容逆变器的控制方法，能够有效解决无电解电容逆变器的母线电压不稳定的问题。
与上述实施例的无电解电容逆变器的控制方法相对应，本发明实施例还提出一种无电解电容逆变器的控制装置。
图5为根据本发明实施例的无电解电容逆变器的控制装置的方框示意图。如图5所示，本发明实施例无电解电容逆变器的控制装置包括采集模块10、估算模块20以及补偿模块30。
其中，采集模块10用于采集给无电解电容逆变器供电的电网的电压；估算模块20用于估算采集到的电网电压与无电解电容逆变器的输入电压之间的相位差；补偿模块30用于根据估算的相位差对无电解电容逆变器的交轴电流的波动部分进行相位补偿，以稳定无电解电容逆变器的母线电压。
根据本发明的一个实施例，采集模块10通过采集平波电抗器靠近电网的一端的电压以得到采集到的电网电压。
根据本发明的一个实施例，电网通过平波电抗器给无电解电容逆变器供电，估算模块20用于，获取无电解电容逆变器的输入功率，获取平波电抗器的电感值，并根据采集到的电网电压、无电解电容逆变器的输入功率与平波电抗器的电感值估算采集到的电网电压与无电解电容逆变器的输入电压之间的相位差。
进一步地，根据本发明的一个实施例，估算模块20根据以下公式估算采集到的电网电压与无电解电容逆变器的输入电压之间的相位差：
Figure BDA0002162167200000062
其中，θ为采集到的电网电压与无电解电容逆变器的输入电压之间的相位差，ω为电网的电压频率，L为平波电抗器的电感值，V为采集到的电网电压的幅值，P为无电解电容逆变器的输入功率。
根据本发明的一个实施例，交轴电流的波动部分为交轴电流的给定波动分量，补偿模块30根据以下公式对无电解电容逆变器的交轴电流的给定波动分量进行相位补偿：
Figure BDA0002162167200000071
其中，
Figure BDA0002162167200000072
为交轴电流的给定波动分量，θgrid为采集到的电网电压的相位角，θ为采集到的电网电压与无电解电容逆变器的输入电压之间的相位差。
需要说明的是，前述对无电解电容逆变器的控制方法实施例的解释说明，也适用于本发明实施例的无电解电容逆变器的控制装置，此处不再赘述。
综上，根据本发明实施例的无电解电容逆变器的控制装置，通过采集模块采集给无电解电容逆变器供电的电网的电压，通过估算模块估算采集到的电网电压与无电解电容逆变器的输入电压之间的相位差，然后通过补偿模块根据估算的相位差对无电解电容逆变器的交轴电流的波动部分进行相位补偿，以稳定无电解电容逆变器的母线电压。由此，本发明实施例的无电解电容逆变器的控制装置，能够有效解决无电解电容逆变器的母线电压不稳定的问题。
基于上述实施例的无电解电容逆变器的控制装置，本发明还提出了一种电机控制系统，包括前述的无电解电容逆变器的控制装置。
根据本发明实施例提出的电机控制系统，通过设置的无电解电容逆变器的控制装置，可有效解决无电解电容逆变器的母线电压不稳定的问题。
基于上述实施例的无电解电容逆变器的控制方法，本发明还提出了一种可读存储介质，其上存储有无电解电容逆变器的控制程序，该程序被处理器执行时实现前述的无电解电容逆变器的控制方法。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示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。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现定制逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。
应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。如，如果用硬件来实现和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。
本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (12)

1.一种无电解电容逆变器的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
采集给所述无电解电容逆变器供电的电网的电压；
估算采集到的电网电压与所述无电解电容逆变器的输入电压之间的相位差；
根据估算的相位差对所述无电解电容逆变器的交轴电流的波动部分进行相位补偿，以稳定所述无电解电容逆变器的母线电压。
2.根据权利要求1所述的无电解电容逆变器的控制方法，其特征在于，所述电网通过平波电抗器给所述无电解电容逆变器供电，估算采集到的电网电压与所述无电解电容的输入电压之间的相位差包括：
获取所述无电解电容逆变器的输入功率；
获取所述平波电抗器的电感值；
根据采集到的电网电压、所述无电解电容逆变器的输入功率与所述平波电抗器的电感值估算采集到的电网电压与所述无电解电容逆变器的输入电压之间的相位差。
3.根据权利要求2所述的无电解电容逆变器的控制方法，其特征在于，根据以下公式估算采集到的电网电压与所述无电解电容逆变器的输入电压之间的相位差：
Figure FDA0002162167190000011
其中，θ为所述采集到的电网电压与所述无电解电容逆变器的输入电压之间的相位差，ω为所述电网的电压频率，L为所述平波电抗器的电感值，V为采集到的电网电压的幅值，P为所述无电解电容逆变器的输入功率。
4.根据权利要求2所述的无电解电容逆变器的控制方法，其特征在于，其中，采集所述平波电抗器靠近电网的一端的电压以得到所述采集到的电网电压。
5.根据权利要求1所述的无电解电容逆变器的控制方法，其特征在于，所述交轴电流的波动部分为交轴电流的给定波动分量，根据以下公式对所述无电解电容逆变器的交轴电流的给定波动分量进行相位补偿：
Figure FDA0002162167190000012
其中，
Figure FDA0002162167190000013
为交轴电流的给定波动分量，θgrid为采集到的电网电压的相位角，θ为所述采集到的电网电压与所述无电解电容逆变器的输入电压之间的相位差。
6.一种无电解电容逆变器的控制装置，其特征在于，包括：
采集模块，用于采集给所述无电解电容逆变器供电的电网的电压；
估算模块，用于估算采集到的电网电压与所述无电解电容逆变器的输入电压之间的相位差；
补偿模块，用于根据估算的相位差对所述无电解电容逆变器的交轴电流的波动部分进行相位补偿，以稳定所述无电解电容逆变器的母线电压。
7.根据权利要求6所述的无电解电容逆变器的控制装置，其特征在于，所述电网通过平波电抗器给所述无电解电容逆变器供电，所述估算模块用于，获取所述无电解电容逆变器的输入功率，获取所述平波电抗器的电感值，并根据采集到的电网电压、所述无电解电容逆变器的输入功率与所述平波电抗器的电感值估算采集到的电网电压与所述无电解电容逆变器的输入电压之间的相位差。
8.根据权利要求7所述的无电解电容逆变器的控制装置，其特征在于，所述估算模块根据以下公式估算采集到的电网电压与所述无电解电容逆变器的输入电压之间的相位差：
Figure FDA0002162167190000021
其中，θ为所述采集到的电网电压与所述无电解电容逆变器的输入电压之间的相位差，ω为所述电网的电压频率，L为所述平波电抗器的电感值，V为采集到的电网电压的幅值，P为所述无电解电容逆变器的输入功率。
9.根据权利要求7所述的无电解电容逆变器的控制装置，其特征在于，其中，所述采集模块通过采集所述平波电抗器靠近电网的一端的电压以得到所述采集到的电网电压。
10.根据权利要求6所述的无电解电容逆变器的控制装置，其特征在于，所述交轴电流的波动部分为交轴电流的给定波动分量，所述补偿模块根据以下公式对所述无电解电容逆变器的交轴电流的给定波动分量进行相位补偿：
Figure FDA0002162167190000022
其中，
Figure FDA0002162167190000023
为交轴电流的给定波动分量，θgrid为采集到的电网电压的相位角，θ为所述采集到的电网电压与所述无电解电容逆变器的输入电压之间的相位差。
11.一种电机控制系统，其特征在于，包括根据权利要求6-10中任一项所述的无电解电容逆变器的控制装置。
12.一种可读存储介质，其特征在于，其上存储有无电解电容逆变器的控制程序，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-5中任一项所述的无电解电容逆变器的控制方法。
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