CN112600485A - 一种变频驱动装置的控制方法、装置和存储介质 - Google Patents

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Abstract

本申请实施例公开了一种变频驱动装置的控制方法，包括：确定变频驱动装置接入电源端时，获取电源端输出的交流电压的相位估计值；确定变频驱动装置中的压缩机的运行频率与压缩机中的电机输出的电磁转矩的波动频率的第一差值属于差值阈值范围时，对相位估计值进行倍频处理，得到相位估计值的倍频；根据交流电压的输入波形函数和相位估计值的倍频，生成第一输出波形函数；根据电机的转子的给定转速、转子的速度估计值和第一输出波形函数，确定待输入至电机的三相电压，并根据三相电压给电机供电。本申请实施例同时还公开了一种变频驱动装置和存储介质。

Description

一种变频驱动装置的控制方法、装置和存储介质
技术领域
本申请涉及变频驱动技术领域，尤其是涉及一种变频驱动装置的控制方法、变频驱动装置和存储介质。
背景技术
随着节能要求的提升，变频压缩机的市场占比正不断加大，逐渐成为了市场的主流产品。相关技术中，在无电解电容的变频驱动系统中，通过波形发生器生成控制信号，从而对无电解电容的变频驱动系统中的压缩机进行驱动。然而，由于变频驱动系统需要实现功率因数校正(Power Factor Correction，PFC)功能，使得压缩机中的电机能够输出电磁转矩，且输出的电磁转矩产生周期性的电磁转矩波动。当电磁转矩的波动频率与压缩机的转矩波动的频率或倍频接近时，会产生低频拍振现象，从而带来拍频噪音的问题。
申请内容
本申请实施例期望提供一种变频驱动装置的控制方法、变频驱动装置和存储介质，以解决相关技术中当电磁转矩波动的频率与压缩机的负载转矩波动的频率或倍频接近时，产生的低频拍振现象，从而带来拍频噪音的问题。
本申请的技术方案是这样实现的：
一种变频驱动装置的控制方法，所述方法包括：
确定变频驱动装置接入电源端时，获取所述电源端输出的交流电压的相位估计值；
确定所述变频驱动装置中的压缩机的运行频率与所述压缩机中的电机输出的电磁转矩的波动频率的第一差值属于差值阈值范围时，对所述相位估计值进行倍频处理，得到相位估计值的倍频；
根据所述交流电压的输入波形函数和所述相位估计值的倍频，生成第一输出波形函数；
根据所述电机的转子的给定转速、所述转子的速度估计值和所述第一输出波形函数，确定待输入至所述电机的三相电压，并根据所述三相电压给所述电机供电。
一种变频驱动装置，所述装置包括：
获取模块，用于确定变频驱动装置接入电源端时，获取所述电源端输出的交流电压的相位估计值；
第一处理模块，用于确定所述变频驱动装置中的压缩机的运行频率与所述压缩机中的电机输出的电磁转矩的波动频率的第一差值属于差值阈值范围时，对所述相位估计值进行倍频处理，得到相位估计值的倍频；
第二处理模块，用于根据所述交流电压的输入波形函数和所述相位估计值的倍频，生成第一输出波形函数；
第三处理模块，用于根据所述电机的转子的给定转速、所述转子的速度估计值和所述第一输出波形函数，确定待输入至所述电机的三相电压；
供电模块，用于根据所述三相电压给所述电机供电。
一种存储介质，所述存储介质存储有一个或者多个程序，所述一个或者多个程序可被一个或者多个处理器执行，以实现上述所述的变频驱动装置的控制方法。
本申请实施例所提供的变频驱动装置的控制方法、变频驱动装置和存储介质，通过确定变频驱动装置接入电源端时，获取电源端输出的交流电压的相位估计值；确定变频驱动装置中的压缩机的运行频率与压缩机中的电机输出的电磁转矩的波动频率的第一差值属于差值阈值范围时，对相位估计值进行倍频处理，得到相位估计值的倍频；根据交流电压的输入波形函数和相位估计值的倍频，生成第一输出波形函数；根据电机的转子的给定转速、转子的速度估计值和第一输出波形函数，确定待输入至电机的三相电压，并根据三相电压给电机供电；也就是说，通过确定变频驱动装置中的压缩机的运行频率与电机输出的电磁转矩的波动频率之间的差值关系，进而对输出的电磁转矩的波动频率进行改变，以实现拍振点的改变，从而规避拍振现象，消除拍频噪音。
附图说明
图1为相关技术中产生的拍振现象的示意图；
图2为相关技术中的变频驱动系统示意图；
图3为本申请实施例提供的变频驱动装置的控制方法的一个可选的流程示意图；
图4为本申请实施例提供的变频驱动装置的控制方法的一个可选的流程示意图；
图5为本申请实施例提供的变频驱动装置的控制方法的一个可选的流程示意图；
图6为本申请实施例提供的变频驱动装置的控制方法的一个可选的流程示意图；
图7为本申请实施例提供的变频驱动装置的控制方法的一个可选的流程示意图；
图8为本申请实施例提供的变频驱动装置的控制方法的一个可选的流程示意图；
图9为本申请实施例提供的变频驱动装置的控制方法的一个可选的流程示意图；
图10为本申请实施例提供的变频驱动装置的一个可选的结构示意图；
图11为本申请实施例提供的变频驱动装置的一个可选的结构示意图；
图12为本申请实施例提供的变频驱动装置的一个可选的控制框图。
具体实施方式
为了更好地了解本申请的目的、结构及功能，下面结合附图，对本申请的一种变频驱动装置的控制方法、变频驱动装置做进一步详细的描述。
在对本申请所提供的变频驱动装置的控制方法进行说明之前，首先相关技术中的相关知识进行解释说明。
拍振现象，是指当两个声源的激励幅值和频率接近时，两个声源叠加后整体对外表现出来的振动幅值以一种低频率周期性变化的现象。由于该现象具有明显的“强-弱-强-弱”的节拍属性，让人能敏感察觉，所以称之为“拍振”。另外，该现象在单位时间内“强-弱”的节拍属性的变化次数，就是拍频。
拍振现象的机制，两简谐振动信号为
Figure BDA0002869278160000041
和
Figure BDA0002869278160000042
其中，A1为简谐振动信号x1的振幅，A2为简谐振动信号x2的振幅，ω1为简谐振动信号x1的角频率，ω2为简谐振动信号x2的角频率，
Figure BDA0002869278160000046
为简谐振动信号x1的初相位，
Figure BDA0002869278160000047
为简谐振动信号x2的初相位。
两简谐振动信号的合成信号为x，则x满足下式：
Figure BDA0002869278160000043
其中，
Figure BDA0002869278160000044
Figure BDA0002869278160000045
这里，以单转子压缩机为例，压缩机中的一转子机械周期下有一负载波动，也就是说，压缩机的负载波动频率等于转子的机械转动频率。在无电解电容驱动器中，为了实现网侧电流功率因数控制，通常会产生但不限于正弦波绝对值化、梯形波、带三次谐波注入的绝对值化的正弦波等形状的交轴给定电流信号，也称Q轴给定电流信号。这些形状的交轴给定电流波形将导致电机输出的电磁转矩呈现周期性波动，且波动频率为电网频率的两倍。需要说明的是，电网频率为恒定频率。这里，电网频率以50Hz为例，无电解电容的变频驱动系统中的电机将输出100Hz的电磁转矩波动。此外，由于电磁转矩和负载转矩的非标准正弦波形，会伴生产生其主要波动频率的整数倍的谐波转矩波动分量。因此，根据合成信号x的公式可以看出，高频分量的幅值是受低频分量调制。另外，人耳的敏感频率范围20～20000Hz，当压缩机的负载波动频率，也称压缩机的运行频率为98Hz，电磁转矩产生的固有转矩波动频率为100Hz时，这里，压缩机的运行频率和电磁转矩的波动频率接近。根据合成信号x的公式，可以得到高频波动转矩频率为99Hz，该频率在人耳的敏感频率范围，同时产生幅值调制的低频信号频率为1Hz，从听感上产生的效果就是一个99Hz频率的声音的响度以1Hz的频率发生变化，高低起伏。变化后的合成振动即为“拍振动”，波形参照图1所示，在形式上仍然为简谐振动；其中，横轴表示频率，纵轴表示幅值。
相关技术中，传统的空调变频驱动系统，参照图2所示，该变频驱动系统1包括：电源模块11、整流模块12、功率因数校正(Power Factor Correction，PFC)模块13、直流母线蓄能模块14、逆变模块25以及电机26，(具体控制模组未画出)。这里，电源模块11中包括交流电源AC。整流模块12对电源模块11中的交流电源AC进行全波整流。PFC模块13中包括电感L1和开关管S7和二极管D5。直流母线蓄能模块14包括与整流模块12的输出侧并联的电解电容EC1，经电解电容EC1后，输出脉动的直流电压Vdc(即直流母线电压)。逆变模块15利用开关管S1-S6将直流母线蓄能模块14输出的脉动的直流电压Vdc转换为交流电后，供给压缩机的电机16以使电机6正常运行。
由于变频驱动系统中的直流母线蓄能模块14中使用大容值的电解电容EC1，对电流产生的谐波会进行过滤，从而对直流母线电压起到平滑作用；如此，在变频驱动系统控制电机运行过程中，直流母线电压稳定，Q轴电流稳定，不会产生拍频噪音。然而，传统的空调变频驱动系统存在体积大、成本高，电解电容存在易失效的问题。因此，相关技术中出现了无电解电容的变频驱动系统。在无电解电容的变频驱动系统中，省去了PFC模块部分，并以小容值的薄膜电容或者陶瓷电容取代大容值的电解电容。因此，既能降低成本，又能消除电解电容引起的使用寿命瓶颈。但小容值的电容只能过滤掉高次谐波，其他谐波导致直流母线电压呈现大幅波动，Q轴电流也随直流母线电压波动，当压缩机负载也呈现波动时，Q轴转矩电流波动与压缩机负载波动会产生低频拍振现象，从而带来拍频噪音，进而降低音质等问题。
本申请的实施例提供一种变频驱动装置的控制方法，应用于变频驱动装置，参照图3所示，该方法包括以下步骤：
步骤101、确定变频驱动装置接入电源端时，获取电源端输出的交流电压的相位估计值。
本申请实施例中，变频驱动装置通过处理模组确定接入电源模块21的电源端后，获取变频驱动装置中的压缩机运行在当前工况下，电源端输出的交流电压的电压瞬时值Vin，并将交流电压的电压瞬时值Vin，通过锁相环计算出当前交流电压的相位估计值θg。
这里，压缩机的运行工况与空调器的运行模式相关。示例性的，当空调以制热模式运行时，压缩机运行在制热工况；当空调器以制冷模式运行时，压缩机运行在制冷工况。这里，压缩机中设置有电机，可通过控制电机输出的电磁转矩来对压缩机的吸气压力和排气压力进行控制，从而对压缩机的运行工况进行控制，进而控制空调器的运行模式。
步骤102、确定变频驱动装置中的压缩机的运行频率与压缩机中的电机输出的电磁转矩的波动频率的第一差值属于差值阈值范围时，对相位估计值进行倍频处理，得到相位估计值的倍频。
本申请实施例中，变频驱动装置中的压缩机中的一转子机械周期下有一负载波动，压缩机的负载波动频率等于转子的机械转动频率。这里，压缩机的负载波动频率也为压缩机的运行频率。
本申请实施例中，获取压缩机运行在当前工况下压缩机的运行频率和压缩机的电机输出电磁转矩的波动频率。这里，压缩机的运行工况可与空调器的运行模式相关。示例性的，当空调以制热模式运行时，压缩机运行在制热工况；当空调器以制冷模式运行时，压缩机运行在制冷工况。需要说明的是，在不同运行工况下，压缩机的运行频率不同，如压缩机运行在制热工况和制冷工况下，压缩机的运行频率不同；在同一运行工况下的不同温度下，压缩机的运行频率也不同，如压缩机运行在制冷工况中的第一温度18℃与第二温度24℃下，压缩机的运行频率不同。
本申请实施例中，变频驱动装置通过处理模组获取到电源端输出的交流电压的相位估计值后，获取变频驱动装置中的压缩机的运行频率，以及压缩机中的电机输出的电磁转矩的波动频率，并计算压缩机的运行频率与电磁转矩的波动频率的第一差值。进一步地，判断第一差值与差值阈值范围之间的关系，示例性的，差值阈值范围为[-15°，15°]。若确定第一差值属于差值阈值范围，则表示压缩机的运行频率与电磁转矩的波动频率的接近，也就是说，压缩机的负载波动与电磁转矩的波动会发生拍振现象。此时，变频驱动装置通过处理模组对相位估计值进行倍频处理，得到相位估计值的倍频，如此，通过调整相位估计值，从而改变电磁转矩的波动频率，进而实现拍振点的转移，避免拍振现象。
步骤103、根据交流电压的输入波形函数和相位估计值的倍频，生成第一输出波形函数。
其中，输入波形函数包括正弦波函数、绝对值化的正弦波函数、梯形波函数、带三次谐波注入的绝对值化的正弦波函数或不规则波形函数。
本申请实施例中，变频驱动装置通过处理模组将交流电压的输入波形函数和相位估计值的倍频，通过变频驱动装置中的电流波形发生器生成第一输出波形函数，并输出第一输出波形函数。
在一种可实现的应用场景下，以交流电压的输入波形函数为绝对值化的正弦波函数为例，变频驱动装置通过处理模组将交流电压的输入波形函数、和相位估计值的倍频nθg，通过变频驱动装置中的电流波形发生器生成第一输出波形函数Wf(θg)，并输出第一输出波形函数Wf(θg)。这里，可通过如下公式生成，
Wf(θg)＝|sin(nθg)|
其中，Wf(θg)为第一输出波形函数，nθg为相位估计值的倍频，n为大于等于2的正整数。
由此可知，只有当压缩机的运行频率与电磁转矩的波动频率接近时，才会调整相位估计值的倍频，进而调整第一输出波形函数，如此，改变电磁转矩的波动频率，使得电磁转矩的波动频率与压缩机的运行频率相差较大，不仅实现拍振点的转移，规避拍振现象，同时避免压缩机本体产生忽高忽低的声响，提高了用户体验。
本申请其他实施例中，变频驱动装置确定第一差值属于差值阈值范围时，对相位估计值进行2倍频处理，得到相位估计值的倍频。
这里，当n等于2时，变频驱动装置通过处理模组确定第一差值属于差值阈值范围后，将交流电压的输入波形函数、和相位估计值的2倍频2θg，通过变频驱动装置中的电流波形发生器生成第一输出波形函数Wf(θg)，并输出第一输出波形函数Wf(θg)。如此，当压缩机的运行频率与电磁转矩的波动频率接近时，将相位估计值的倍频调整为2倍频，以最小的倍频调整第一输出波形函数，改变电磁转矩的波动频率，从而使得电磁转矩的波动频率与压缩机的运行频率相差较大。如此，不仅实现拍振点的转移，同时变频驱动装置中的功率输出能力最佳，且变频驱动装置的控制效率最佳，控制性能最佳，电能资源损耗最小。
步骤104、根据电机的转子的给定转速、转子的速度估计值和第一输出波形函数，确定待输入至电机的三相电压，并根据三相电压给电机供电。
其中，转子的给定转速为预先为电机的转子设定的指定转速；转子的速度估计值为变频驱动装置中的磁链角与速度估计模块通过磁链观测法对电机的转子位置进行估计所得到的速度估计值。
其中，三相电压为峰值相同、频率相同，在空间上相差120度，大小和方向呈周期性变化的正弦电压。
本申请实施例中，变频驱动装置中的处理模组通过电流波形发生器生成第一输出波形函数后，根据电机的转子的给定转速、转子的速度估计值和第一输出波形函数，确定待输入至电机的三相电压，以使三相电压能够给电机供电。
本申请实施例所提供的变频驱动装置的控制方法，通过确定变频驱动装置接入电源端时，获取电源端输出的交流电压的相位估计值；确定变频驱动装置中的压缩机的运行频率与压缩机中的电机输出的电磁转矩的波动频率的第一差值属于差值阈值范围时，对相位估计值进行倍频处理，得到相位估计值的倍频；根据交流电压的输入波形函数和相位估计值的倍频，生成第一输出波形函数；根据电机的转子的给定转速、转子的速度估计值和第一输出波形函数，确定待输入至电机的三相电压，并根据三相电压给电机供电；也就是说，通过确定变频驱动装置中的压缩机的运行频率与电机输出的电磁转矩的波动频率之间的差值关系，进而对输出的电磁转矩的波动频率进行改变，以实现拍振点的改变，从而规避拍振现象，消除拍频噪音。
基于前述实施例，本申请的实施例提供一种变频驱动装置的控制方法，应用于变频处理装置，参照图4所示，该方法包括以下步骤：
步骤201、确定变频驱动装置接入电源端时，获取电源端输出的交流电压的相位估计值。
步骤202、确定变频驱动装置中的压缩机的运行频率与压缩机中的电机输出的电磁转矩的波动频率的第一差值属于差值阈值范围时，对相位估计值进行倍频处理，得到相位估计值的倍频。
步骤203、根据交流电压的输入波形函数和相位估计值的倍频，生成第一输出波形函数。
步骤204、根据电机的转子的给定转速、转子的速度估计值和第一输出波形函数，确定电机的Q轴给定电流。
本申请实施例中，步骤204根据电机的转子的给定转速、转子的速度估计值和第一输出波形函数，确定电机的Q轴给定电流，可通过图5所示步骤实现，
步骤2041、确定给定转速与速度估计值的第二差值。
本申请实施例中，参照图12所示，变频驱动装置通过处理模组确定给定转速
Figure BDA0002869278160000091
和速度估计值
Figure BDA0002869278160000092
之间的大小关系，若速度估计值
Figure BDA0002869278160000093
小于给定转速
Figure BDA0002869278160000094
则对给定转速
Figure BDA0002869278160000095
减去速度估计值
Figure BDA0002869278160000096
的差值进行处理，以使转子的速度提高；若速度估计值
Figure BDA0002869278160000101
大于给定转速
Figure BDA0002869278160000102
则对转子速度估计值
Figure BDA0002869278160000103
减去给定转速
Figure BDA0002869278160000104
的差值进行处理，以使转子速度降低。
步骤2042、获取第二差值对应的第一比例控制系数和第一积分控制系数。
在一种可实现的应用场景下，以速度估计值
Figure BDA0002869278160000105
小于给定转速
Figure BDA0002869278160000106
为例，变频驱动装置通过处理模组获取第二差值
Figure BDA0002869278160000107
对应的第一比例控制系数和第一积分控制系数。其中，第一比例控制系数和第一积分控制系数可通过如下公式计算得到，
Figure BDA0002869278160000108
其中，Kp1为第一比例控制系数，Ki1为第一积分控制系数，J为电机转动惯量，ωars为速度环带宽，p为电机极对数，ξars为系统阻尼系数。需要说明的是，本申请实施例中的电流环带宽设置为20Hz。
步骤2043、获取第一比例控制系数乘以第二差值的第一乘积。
本申请实施例中，变频驱动装置通过处理模组对第一比例控制系数Kp1和第二差值
Figure BDA0002869278160000109
进行乘积运算，得到第一乘积
Figure BDA00028692781600001010
步骤2044、获取第二差值在目标周期上的第一积分结果。
本申请实施例中，变频驱动装置通过处理模组获取第二差值
Figure BDA00028692781600001011
在目标周期T上的第一积分结果
Figure BDA00028692781600001012
步骤2045、获取第一积分结果乘以第一积分控制系数的第二乘积。
本申请实施例中，变频驱动装置通过处理模组对第一积分控制系数Ki1和第一积分结果
Figure BDA00028692781600001013
进行乘积运算，得到第二乘积
Figure BDA00028692781600001014
步骤2046、根据第一乘积、第二乘积和第一输出波形函数，确定Q轴电流。
在一种可实现的应用场景下，参照图12所示，变频驱动装置根据第一乘积
Figure BDA00028692781600001015
第二乘积
Figure BDA00028692781600001016
和第一输出波形函数Wf(θg)，确定Q轴电流。这里，Q轴电流可通过如下公式计算得到，
Figure BDA0002869278160000111
步骤2047、获取电机的电机极对数、电机反电动势、D轴电感、Q轴电感和D轴实际电流。
步骤2048、根据电机极对数、电机反电动势、D轴电感、Q轴电感和D轴实际电流，确定Q轴电流系数。
在一种可实现的应用场景下，参照图12所示，变频驱动装置根据电机极对数p、电机反电动势KT、D轴电感Ld、Q轴电感Lq和D轴实际电流id，确定Q轴电流系数K。这里，Q轴电流系数K可通过如下公式计算得到，
Figure BDA0002869278160000112
步骤2049、将Q轴电流与Q轴电流系数相乘，确定Q轴给定电流。
在一种可实现的应用场景下，参照图12所示，Q轴给定电流可通过如下公式计算得到，
Figure BDA0002869278160000113
其中，iqref为Q轴给定电流，Te为Q轴电流，p为电机极对数，KT为电机反电动势，id为D轴实际电流，Ld为D轴电感，Lq为Q轴电感。
步骤205、获取电机的Q轴实际电流、D轴给定电流和D轴实际电流。
本申请实施例中，步骤205获取D轴给定电流可通过如下过程实现，
A1、变频驱动装置通过处理模组对压缩机电机的转子位置θr进行估计，以获得转子的角度估计值
Figure BDA0002869278160000114
和转子的速度估计值
Figure BDA0002869278160000115
本申请实施例中，参照图11和图12所示，变频驱动装置通过处理模组获取电机26的转子位置θr，并通过磁链角与速度估计模块中所包含的磁链观测法对电机的转子位置θr进行估计，获得压缩机电机的转子角度估计值
Figure BDA0002869278160000116
和转子速度估计值
Figure BDA0002869278160000117
这里，首先，可根据电机的转子位置θe、和电流iα、iβ和电机的参数，计算压缩机电机在两相静止坐标系α轴和β轴方向上有效磁通的估计值，这里，计算公式如下：
Figure BDA0002869278160000121
其中，ψα为压缩机电机在α轴方向上有效磁通的估计值，ψβ为压缩机电机在β轴方向上有效磁通的估计值，iα为α轴方向上的电流，iβ为β轴方向上的电流，ψext为拓展磁链，ψf为永磁体磁链，Lq为Q轴电感，Ld为D轴电感，id为D轴实际电流。
然后，根据如下公式计算压缩机电机的转子角度估计值
Figure BDA0002869278160000122
和转子速度估计值
Figure BDA0002869278160000123
Figure BDA0002869278160000124
其中，
Figure BDA0002869278160000125
为转子的角度估计值，
Figure BDA0002869278160000126
为转子的速度估计值，Kp1为第一比例控制系数，Ki1为第一积分控制系数，θerr为偏差角度估计值，ωf为速度低通滤波器的带宽，s为拉普拉斯变换系数。
A2、根据变频驱动装置中的逆变模块的最大输出电压和逆变模块的输出电压幅值，计算电机的D轴给定电流。
本申请实施例中，参照图11和图12所示，根据变频驱动装置中的逆变模块24的最大输出电压Vmax和逆变模块24的输出电压幅值V1计算电机26的D轴给定电流idref，包括：对逆变模块24的最大输出电压Vmax与逆变模块24的输出电压幅值V1之差通过弱磁控制模块进行弱磁控制后，获得D轴给定电流idref。这里，D轴给定电流可通过如下公式计算，
Figure BDA0002869278160000131
其中，idref为D轴给定电流，Kid为D轴积分控制系数，Vd为D轴实际电压，Vq为Q轴实际电压，Vmax为逆变模块的最大输出电压，且
Figure BDA0002869278160000132
其中，Vdc为电机的直流母线电压，s为拉普拉斯变换系数。
步骤206、根据Q轴给定电流、Q轴实际电流、D轴给定电流和D轴实际电流，确定待输入至电机的三相电压，并根据三相电压给电机供电。
本申请实施例中，参照图11和图12所示，变频驱动装置通过处理模组获取变频驱动装置中的逆变模块24输出的三相电流ia、ib、ic，将三相电流ia、ib、ic进行Clark变换，得到两相静止坐标系上的电流iα、iβ。之后将两相静止坐标系上的电流iα、iβ通过Park变换得到两相旋转坐标系上的Q轴实际电流iq和D轴实际电流id。
本申请实施例中，步骤206中的根据Q轴给定电流、Q轴实际电流、D轴给定电流和D轴实际电流，确定待输入至电机的三相电压，可通过图6所示步骤实现，
步骤2061、确定Q轴给定电流与Q轴实际电流的第三差值。
本申请实施例中，参照图12所示，变频驱动装置通过处理模组对Q轴给定电流iqref和Q轴实际电流iq进行差值运算，以得到第三差值(iqref-iq)。
步骤2062、确定D轴给定电流与D轴实际电流的第四差值。
本申请实施例中，参照图12所示，变频驱动装置通过处理模组对D轴给定电流idref和D轴实际电流id进行差值运算，以得到第四差值(idref-id)。
步骤2063、获取第三差值对应的第二比例控制系数和第二积分控制系数、以及第四差值对应的第三比例控制系数和第三积分控制系数。
本申请实施例中，变频驱动装置通过处理模组获取第三差值对应的第二比例控制系数Kpq和第二积分控制系数Kiq、以及第四差值对应的第三比例控制系数Kpd和第三积分控制系数Kid。
步骤2064、根据第三差值、第二比例控制系数和第二积分控制系数，确定电机的Q轴给定电压。
本申请实施例中，步骤2064根据第三差值、第二比例控制系数和第二积分控制系数，确定电机的Q轴给定电压，可通过图7所示步骤实现，
步骤20641、获取第二比例控制系数乘以第三差值的第三乘积。
本申请实施例中，变频驱动装置通过处理模组对第二比例控制系数Kpq和第三差值(iqref-iq)进行乘积运算，得到第三乘积Kpq(iqref-iq)。
步骤20642、获取第三差值在目标周期上的第二积分结果。
本申请实施例中，变频驱动装置通过处理模组获取第三差值(iqref-iq)在目标周期T上的第二积分结果
Figure BDA0002869278160000141
步骤20643、获取第二积分结果乘以第二积分控制系数的第四乘积。
本申请实施例中，变频驱动装置通过处理模组对第二积分控制系数Kiq和第二积分结果
Figure BDA0002869278160000142
进行乘积运算，得到第四乘积
Figure BDA0002869278160000143
Figure BDA0002869278160000144
步骤20644、获取电机的电机电角速度、D轴电感和永磁体磁链。
其中，永磁体磁链为电机的导电线圈或电流回路所链环的磁通量。
本申请实施例中，变频驱动装置通过处理模组获取电机的电机电角速度ωr、D轴电感Ld和永磁体磁链ψf。
步骤20645、根据第三乘积、第四乘积、电机电角速度、D轴电感、D轴实际电流和永磁体磁链，确定Q轴给定电压。
在一种可实现的应用场景下，参照图12所示，变频驱动装置根据第三乘积Kpq(iqref-iq)、第四乘积
Figure BDA0002869278160000145
电机电角速度ωr、D轴电感Ld、D轴实际电流id和永磁体磁链ψf，确定Q轴给定电压Vqref。这里，确定Q轴给定电压Vqref可通过如下公式计算，
Figure BDA0002869278160000151
步骤2065、根据第四差值、第三比例控制系数和第三积分控制系数，确定电机的D轴给定电压。
本申请实施例中，步骤2065根据第四差值、第三比例控制系数和第三积分控制系数，确定电机的D轴给定电压，可通过图8所示步骤实现，
步骤20651、获取第三比例控制系数乘以第四差值的第五乘积。
本申请实施例中，变频驱动装置通过处理模组对第三比例控制系数Kpd和第四差值(idref-id)进行乘积运算，得到第五乘积Kpd(idref-id)。
步骤20652、获取第四差值在目标周期上的第三积分结果。
本申请实施例中，变频驱动装置通过处理模组获取第四差值(idref-id)在目标周期T上的第三积分结果
Figure BDA0002869278160000152
步骤20653、获取第三积分结果乘以第三积分控制系数的第六乘积。
本申请实施例中，变频驱动装置通过处理模组对第三积分控制系数Kid和第三积分结果
Figure BDA0002869278160000153
进行乘积运算，得到第六乘积
Figure BDA0002869278160000154
Figure BDA0002869278160000155
步骤20654、获取电机的电机电角速度和Q轴电感。
本申请实施例中，变频驱动装置通过处理模组获取电机的电机电角速度ωr、Q轴电感Lq。
步骤20655、根据第五乘积、第六乘积、电机电角速度、Q轴电感和Q轴实际电流，确定D轴给定电压。
在一种可实现的应用场景下，参照图12所示，变频驱动装置根据第五乘积Kpd(idref-id)、第六乘积
Figure BDA0002869278160000156
电机电角速度ωr、Q轴电感Lq、Q轴实际电流iq，确定D轴给定电压Vdref。这里，确定D轴给定电压Vdref可通过如下公式计算，
Figure BDA0002869278160000161
步骤2066、根据Q轴给定电压和D轴给定电压，确定待输入的三相电压。
本申请实施例中，参照图12所示，变频驱动装置通过处理模组获取到Q轴给定电压Vqref和D轴给定电压Vdref后，可根据转子角度估计值
Figure BDA0002869278160000165
对Q轴给定电压Vqref和D轴给定电压Vdref进行Park逆变换，得到两相静止坐标系上的电压Vα、Vβ，这里，变换公式如下：
Figure BDA0002869278160000162
进一步地，对两相静止坐标系上的电压Vα、Vβ进行Clark逆变换，得到三相电压指令Va、Vb、Vc，这里，变换公式如下：
Figure BDA0002869278160000163
然后，可根据电机的直流母线电压Vdc和三相电压指令Va、Vb、Vc进行占空比计算，得到占空比控制信号，即三相占空比Da、Db、Dc，这里，计算公式如下：
Figure BDA0002869278160000164
其中，Vdc为直流母线电压。
最后，参照图12所示，根据三相占空比Da、Db、Dc按照空间适量脉冲宽度调制(SpaceVector Pulse Width Modulation，SVPWM)的方式对逆变模块的开关管进行控制，以实现对压缩机电机的供电并控制。如此，通过合理调节交流电压的相位估计值，从而调整Q轴给定电流，进而改变电磁转矩的波动频率。不仅实现拍振点的转移，消除拍频噪音，提升用户体验；同时变频驱动装置中的功率输出能力最佳，且变频驱动装置的控制效率最佳，控制性能最佳，电能资源损耗最小。
需要说明的是，本实施例中与其它实施例中相同步骤和相同内容的说明，可以参照其它实施例中的描述，此处不再赘述。
基于前述实施例，本申请的实施例提供一种变频驱动装置的控制方法，应用于变频驱动装置，参照图9所示，该方法包括以下步骤：
步骤301、确定变频驱动装置接入电源端时，获取电源端输出的交流电压的相位估计值。
步骤302、确定变频驱动装置中的压缩机的运行频率与压缩机中的电机输出的电磁转矩的波动频率的第一差值不属于差值阈值范围时，根据输入波形函数和相位估计值，生成第二输出波形函数。
其中，输入波形函数包括正弦波函数、绝对值化的正弦波函数、梯形波函数、带三次谐波注入的绝对值化的正弦波函数或不规则波形函数。
这里，变频驱动装置通过处理模组获取到电源端输出的交流电压的相位估计值后，获取变频驱动装置中的压缩机的运行频率，以及压缩机中的电机输出的电磁转矩的波动频率，并计算压缩机的运行频率与电磁转矩的波动频率的第一差值。若确定第一差值不属于差值阈值范围，示例性的，差值阈值范围为[-15°，15°]，则表示压缩机的负载波动与电磁转矩的波动不会发生拍振现象。因此，无需规避拍振现象。
本申请实施例中，变频驱动装置通过处理模组将交流电压的输入波形函数和相位估计值，通过变频驱动装置中的电流波形发生器生成第二输出波形函数并输出第二输出波形函数。
在一种可实现的应用场景下，以交流电压的输入波形函数为绝对值化的正弦波函数为例，参照图12所示，变频驱动装置通过处理模组将交流电压的输入波形函数、和相位估计值θg，通过变频驱动装置中的电流波形发生器生成第二输出波形函数Wf′(θg)，并输出第二输出波形函数Wf′(θg)。这里，可通过如下公式生成，
Wf′(θg)＝|sinθg|
其中，Wf′(θg)为第二输出波形函数，θg为相位估计值。
步骤303、根据电机的转子的给定转速、转子的速度估计值和第二输出波形函数，确定待输入至电机的三相电压，并根据三相电压给电机供电。
由此可知，当压缩机的运行频率与电磁转矩的波动频率相差较大时，无需调整相位估计值，也无需改变电磁转矩的波动频率。如此，在无需规避拍振现象的同时，确保电能资源损耗最小。
需要说明的是，本实施例中与其它实施例中相同步骤和相同内容的说明，可以参照其它实施例中的描述，此处不再赘述。
基于前述实施例，本申请的实施例提供一种变频驱动装置，参照图2、图10和图11所示，变频驱动装置2与相关技术中的变频驱动系统1相比，至少省去了PFC模块部分，并以小容值的薄膜电容或者陶瓷电容取代大容值的电解电容。因此，既能降低成本，又能消除电解电容引起的使用寿命瓶颈。本申请提供的变频驱动装置2包括：电源模块21、整流模块22、直流母线蓄能模块23、逆变模块24、处理模组25以及电机26。这里，参照图10和图11所示，电源模块21中包括交流电源AC和输入电感Lg。整流模块22对电源模块21中的交流电源AC进行全波整流；这里，整流模块22为单相全桥整流模块。直流母线蓄能模块23包括与整流模块22的输出侧并联的薄膜电容C1，经薄膜电容C1后，输出脉动的直流电压Vdc(即直流母线电压)。逆变模块24利用开关管S1-S6将直流母线蓄能模块23输出的脉动的直流电压Vdc转换为交流电后，供给压缩机的电机26；这里，逆变模块24为三相逆变功率模块，压缩机可以为单转子压缩机或双转子压缩机，压缩机的电机26可以为永磁同步电机。处理模组25对逆变模块24中的开关管S1-S6进行控制以使压缩机的电机26正常运行。
基于前述实施例，本申请的实施例提供一种变频驱动装置，该装置可以用于实施图3～9对应的实施例提供的一种变频驱动装置的控制方法，参照图10所示，该装置2包括处理模组25，处理模组25包括：
获取模块251，用于确定变频驱动装置接入电源端时，获取电源端输出的交流电压的相位估计值；
第一处理模块252，用于确定变频驱动装置中的压缩机的运行频率与压缩机中的电机输出的电磁转矩的波动频率的第一差值属于差值阈值范围时，对相位估计值进行倍频处理，得到相位估计值的倍频；
第二处理模块253，用于根据交流电压的输入波形函数和相位估计值的倍频，生成第一输出波形函数；
第三处理模块254，用于根据电机的转子的给定转速、转子的速度估计值和第一输出波形函数，确定待输入至电机的三相电压；
供电模块255，用于根据三相电压给电机供电。
本申请其他实施例中，第一处理模块252，还用于确定第一差值属于差值阈值范围时，对相位估计值进行2倍频处理，得到相位估计值的倍频。
本申请其他实施例中，第三处理模块254，还用于确定根据电机的转子的给定转速、转子的速度估计值和第一输出波形函数，确定电机的Q轴给定电流；获取模块251，还用于获取电机的Q轴实际电流、D轴给定电流和D轴实际电流；第三处理模块254，还用于根据Q轴给定电流、Q轴实际电流、D轴给定电流和D轴实际电流，确定待输入至电机的三相电压。
本申请其他实施例中，第三处理模块254，还用于确定给定转速与速度估计值的第二差值；获取模块251，还用于获取第二差值对应的第一比例控制系数和第一积分控制系数；第三处理模块254，还用于根据第二差值、第一比例控制系数、第一积分控制系数和第一输出波形函数，确定Q轴给定电流。
本申请其他实施例中，第三处理模块254，还用于获取第一比例控制系数乘以第二差值的第一乘积；获取模块251，还用于获取第二差值在目标周期上的第一积分结果；获取第一积分结果乘以第一积分控制系数的第二乘积；第三处理模块254，还用于根据第一乘积、第二乘积和第一输出波形函数，确定Q轴给定电流。
本申请其他实施例中，获取模块251，还用于获取电机的电机极对数、电机反电动势、D轴电感、Q轴电感和D轴实际电流；第三处理模块254，还用于根据电机极对数、电机反电动势、D轴电感、Q轴电感和D轴实际电流，确定Q轴电流系数；根据第一乘积、第二乘积和第一输出波形函数，确定Q轴电流；将Q轴电流与Q轴电流系数相乘，确定Q轴给定电流。
本申请其他实施例中，第三处理模块254，还用于确定Q轴给定电流与Q轴实际电流的第三差值；确定D轴给定电流与D轴实际电流的第四差值；获取模块251，还用于获取第三差值对应的第二比例控制系数和第二积分控制系数、以及第四差值对应的第三比例控制系数和第三积分控制系数；第三处理模块254，还用于根据第三差值、第二比例控制系数和第二积分控制系数，确定电机的Q轴给定电压；根据第四差值、第三比例控制系数和第三积分控制系数，确定电机的D轴给定电压；根据Q轴给定电压和D轴给定电压，确定待输入的三相电压。
本申请其他实施例中，获取模块251，还用于获取第二比例控制系数乘以第三差值的第三乘积；获取第三差值在目标周期上的第二积分结果；获取第二积分结果乘以第二积分控制系数的第四乘积；获取电机的电机电角速度、D轴电感和永磁体磁链；第三处理模块254，还用于根据第三乘积、第四乘积、电机电角速度、D轴电感、D轴实际电流和永磁体磁链，确定Q轴给定电压。
本申请其他实施例中，获取模块251，还用于获取第三比例控制系数乘以第四差值的第五乘积；获取第四差值在目标周期上的第三积分结果；获取第三积分结果乘以第三积分控制系数的第六乘积；获取电机的电机电角速度和Q轴电感；第三处理模块254，还用于根据第五乘积、第六乘积、电机电角速度、Q轴电感和Q轴实际电流，确定D轴给定电压。
本申请其他实施例中，第一处理模块252，还用于确定第一差值不属于差值阈值范围时，根据输入波形函数和相位估计值，生成第二输出波形函数；根据电机的转子的给定转速、转子的速度估计值和第二输出波形函数，确定待输入至电机的三相电压；供电模块255，用于根据三相电压给电机供电。
基于前述实施例，本申请的实施例提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储有一个或者多个程序，该一个或者多个程序可被一个或者多个处理器执行本申请实施例提供的方法，例如，参照图3～9示出的方法。
本申请实施例所提供的一种存储介质，通过确定变频驱动装置接入电源端时，获取电源端输出的交流电压的相位估计值；确定变频驱动装置中的压缩机的运行频率与压缩机中的电机输出的电磁转矩的波动频率的第一差值属于差值阈值范围时，对相位估计值进行倍频处理，得到相位估计值的倍频；根据交流电压的输入波形函数和相位估计值的倍频，生成第一输出波形函数；根据电机的转子的给定转速、转子的速度估计值和第一输出波形函数，确定待输入至电机的三相电压，并根据三相电压给电机供电；也就是说，通过确定变频驱动装置中的压缩机的运行频率与电机输出的电磁转矩的波动频率之间的差值关系，进而对输出的电磁转矩的波动频率进行改变，以实现拍振点的改变，从而规避拍振现象，消除拍频噪音。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用硬件实施例、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和光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、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。
以上所述，仅为本申请较佳实施例而已，并非用于限定本申请的保护范围。

Claims (12)

1.一种变频驱动装置的控制方法，其特征在于，所述方法包括：
确定变频驱动装置接入电源端时，获取所述电源端输出的交流电压的相位估计值；
确定所述变频驱动装置中的压缩机的运行频率与所述压缩机中的电机输出的电磁转矩的波动频率的第一差值属于差值阈值范围时，对所述相位估计值进行倍频处理，得到相位估计值的倍频；
根据所述交流电压的输入波形函数和所述相位估计值的倍频，生成第一输出波形函数；
根据所述电机的转子的给定转速、所述转子的速度估计值和所述第一输出波形函数，确定待输入至所述电机的三相电压，并根据所述三相电压给所述电机供电。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定所述变频驱动装置中的压缩机的运行频率与所述压缩机中的电机输出的电磁转矩的波动频率的第一差值属于差值阈值范围时，对所述相位估计值进行倍频处理，得到相位估计值的倍频，包括：
确定所述第一差值属于所述差值阈值范围时，对所述相位估计值进行2倍频处理，得到所述相位估计值的倍频。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述电机的转子的给定转速、所述转子的速度估计值和所述第一输出波形函数，确定待输入至所述电机的三相电压，包括：
根据所述电机的转子的给定转速、所述转子的速度估计值和所述第一输出波形函数，确定所述电机的Q轴给定电流；
获取所述电机的Q轴实际电流、D轴给定电流和D轴实际电流；
根据所述Q轴给定电流、所述Q轴实际电流、所述D轴给定电流和所述D轴实际电流，确定待输入至所述电机的所述三相电压。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述电机的转子的给定转速、所述转子的速度估计值和所述第一输出波形函数，确定所述电机的Q轴给定电流，包括：
确定所述给定转速与所述速度估计值的第二差值；
获取所述第二差值对应的第一比例控制系数和第一积分控制系数；
根据所述第二差值、所述第一比例控制系数、所述第一积分控制系数和所述第一输出波形函数，确定所述Q轴给定电流。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述第二差值、所述第一比例控制系数、所述第一积分控制系数和所述第一输出波形函数，确定所述Q轴给定电流，包括：
获取所述第一比例控制系数乘以所述第二差值的第一乘积；
获取第二差值在目标周期上的第一积分结果；
获取所述第一积分结果乘以所述第一积分控制系数的第二乘积；
根据所述第一乘积、所述第二乘积和所述第一输出波形函数，确定所述Q轴给定电流。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一乘积、所述第二乘积和所述第一输出波形函数，确定所述Q轴给定电流，包括：
获取所述电机的电机极对数、电机反电动势、D轴电感、Q轴电感和所述D轴实际电流；
根据所述电机极对数、所述电机反电动势、所述D轴电感、所述Q轴电感和所述D轴实际电流，确定Q轴电流系数；
根据所述第一乘积、所述第二乘积和所述第一输出波形函数，确定Q轴电流；
将所述Q轴电流与所述Q轴电流系数相乘，确定所述Q轴给定电流。
7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述Q轴给定电流、所述Q轴实际电流、所述D轴给定电流和所述D轴实际电流，确定待输入至所述电机的所述三相电压，包括：
确定所述Q轴给定电流与所述Q轴实际电流的第三差值；
确定所述D轴给定电流与所述D轴实际电流的第四差值；
获取所述第三差值对应的第二比例控制系数和第二积分控制系数、以及所述第四差值对应的第三比例控制系数和第三积分控制系数；
根据所述第三差值、所述第二比例控制系数和所述第二积分控制系数，确定所述电机的Q轴给定电压；
根据所述第四差值、所述第三比例控制系数和所述第三积分控制系数，确定所述电机的D轴给定电压；
根据所述Q轴给定电压和所述D轴给定电压，确定待输入的所述三相电压。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述根据所述第三差值、所述第二比例控制系数和所述第二积分控制系数，确定所述电机的Q轴给定电压，包括：
获取所述第二比例控制系数乘以所述第三差值的第三乘积；
获取第三差值在所述目标周期上的第二积分结果；
获取所述第二积分结果乘以所述第二积分控制系数的第四乘积；
获取所述电机的电机电角速度、D轴电感和永磁体磁链；
根据所述第三乘积、所述第四乘积、所述电机电角速度、所述D轴电感、所述D轴实际电流和所述永磁体磁链，确定所述Q轴给定电压。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述根据所述第四差值、所述第三比例控制系数和所述第三积分控制系数，确定所述电机的D轴给定电压，包括：
获取所述第三比例控制系数乘以所述第四差值的第五乘积；
获取第四差值在所述目标周期上的第三积分结果；
获取所述第三积分结果乘以所述第三积分控制系数的第六乘积；
获取所述电机的电机电角速度和Q轴电感；
根据所述第五乘积、所述第六乘积、所述电机电角速度、所述Q轴电感和所述Q轴实际电流，确定所述D轴给定电压。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取所述电源端提供的交流电压的相位估计值之后，还包括：
确定所述第一差值不属于所述差值阈值范围时，根据所述输入波形函数和所述相位估计值，生成第二输出波形函数；
根据所述电机的转子的给定转速、所述转子的速度估计值和所述第二输出波形函数，确定待输入至所述电机的三相电压，并根据所述三相电压给所述电机供电。
11.一种变频驱动装置，其特征在于，所述装置包括：
获取模块，用于确定变频驱动装置接入电源端时，获取所述电源端输出的交流电压的相位估计值；
第一处理模块，用于确定所述变频驱动装置中的压缩机的运行频率与所述压缩机中的电机输出的电磁转矩的波动频率的第一差值属于差值阈值范围时，对所述相位估计值进行倍频处理，得到相位估计值的倍频；
第二处理模块，用于根据所述交流电压的输入波形函数和所述相位估计值的倍频，生成第一输出波形函数；
第三处理模块，用于根据所述电机的转子的给定转速、所述转子的速度估计值和所述第一输出波形函数，确定待输入至所述电机的三相电压；
供电模块，用于根据所述三相电压给所述电机供电。
12.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质存储有一个或者多个程序，所述一个或者多个程序可被一个或者多个处理器执行，以实现如权利要求1至10中任一项所述的变频驱动装置的控制方法。
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