CN112928962B - 无电解电容变频驱动系统控制方法、控制器及存储介质 - Google Patents

无电解电容变频驱动系统控制方法、控制器及存储介质 Download PDF

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CN112928962B CN202110160259.2A CN202110160259A CN112928962B CN 112928962 B CN112928962 B CN 112928962B CN 202110160259 A CN202110160259 A CN 202110160259A CN 112928962 B CN112928962 B CN 112928962B
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Abstract

本发明公开一种无电解电容变频驱动系统控制方法、控制器及存储介质，方法包括：采集电机的实际转速，根据实际转速计算出半个周期内的转速平均值；将转速平均值与参考转速相比较，得到第一比较差值；根据第一比较差值获取电机输入电流参考值与输入电压的比值；根据比值、无电解电容变频驱动系统输入侧的电压，获取有功电流参考值；根据无电解电容变频驱动系统输入侧的电压、有功电流参考值获取电机交轴电流参考值；根据电机交轴电流参考值和电机实际交轴电流，采用比例积分加谐振的控制方法对交轴电流进行跟踪。本发明解决了输入侧功率与电机侧功率耦合严重的问题，提高了输入侧的功率因数，减少了输入侧电流的谐波含量。

Description

无电解电容变频驱动系统控制方法、控制器及存储介质
技术领域
本发明涉及电机技术领域，特别涉及一种无电解电容变频驱动系统控制方法、控制器及存储介质。
背景技术
随着永磁材料的发展，以永磁体励磁的永磁同步电机因为其体积小、效率高、结构简单等优点被广泛用于家用电器、军事国防、航天航空等领域。
传统的永磁同步电机变频驱动系统直流母线电容一般采用大容量的电解电容来维持直流母线电压的稳定，平衡电机的功率。然而大容量的电解电容同时存在着许多问题。
电解电容由于其电化学原理，其内部的电解液会随着使用时间的增加与外部环境的改变而损失，使得电解电容的容量减小，等效串联电阻增大，这些变化会恶化电机的工作条件，影响电机工作的性能。
普通电解电容的寿命受温度影响很大，当温度上升10℃时其寿命会缩小一半，可靠性降低，其寿命难以与半导体可靠的寿命匹配，成为变频器故障的主要原因，检测维护变频器中电解电容的寿命技术也增加了变频器的成本，其大体积也成为永磁同步电机驱动系统的缺陷。
大容量的电解电容限制了家用电器等向小型化、寿命长、成本低的方向发展；而小薄膜电容器相比电解电容体积小、寿命长、成本低，并且由于电容值较小，整流器二极管的导通角增大，网侧功率因数增加，但是采用小容量的薄膜电容会导致输入侧功率与电机侧功率耦合严重的问题。
发明内容
本发明的主要目的在于提出一种无电解电容变频驱动系统控制方法、控制器及存储介质，旨在解决输入侧功率与电机侧功率耦合严重的问题，提高输入侧的功率因数，减少输入侧电流的谐波含量。
为实现上述目的，本发明提供了一种无电解电容变频驱动系统控制方法，包括以下步骤：
采集电机的实际转速n，根据所述电机的实际转速n计算出半个周期内的转速平均值
Figure BDA0002936264690000021
将所述转速平均值与参考转速n*相比较，得到第一比较差值；
根据所述第一比较差值获取电机输入电流参考值与输入电压的比值k；
采集无电解电容变频驱动系统输入侧的电流和电压；
根据所述比值k、无电解电容变频驱动系统输入侧的电流和电压，获取所述无电解电容变频驱动系统的有功电流参考值
Figure BDA0002936264690000022
根据所述无电解电容变频驱动系统输入侧的电压、所述有功电流参考值
Figure BDA0002936264690000023
获取电机的输出有功功率参考值，并根据所述输出有功功率参考值获取电机交轴电流参考值
Figure BDA0002936264690000024
根据所述电机交轴电流参考值
Figure BDA0002936264690000025
和电机实际交轴电流iq，采用比例积分加谐振的控制方法对交轴电流进行跟踪。
本发明进一步的技术方案是，所述根据所述第一比较差值获取电机输入电流参考值与输入电压的比值k的步骤包括：
根据所述第一比较差值，采用比例积分控制法获取电机输入电流参考值与输入电压的比值k。
本发明进一步的技术方案是，所述根据所述比值k、无电解电容变频驱动系统输入侧的电流和电压，获取所述无电解电容变频驱动系统的有功电流参考值
Figure BDA0002936264690000026
的步骤包括：
将所述比值k与所述无电解电容变频驱动系统输入侧的电压相乘，得到输入电流的参考值，其中，所述输入电流的参考值为交流量；
将所述输入电流的参考值与实际输入电流相比较，得到第二比较差值；
根据所述第二比较差值，采用比例谐振控制法获取所述无电解电容变频驱动系统的有功电流参考值
Figure BDA0002936264690000027
本发明进一步的技术方案是，所述根据所述无电解电容变频驱动系统输入侧的电压、所述有功电流参考值
Figure BDA0002936264690000028
获取电机的输出有功功率参考值，并根据所述输出有功功率参考值获取电机交轴电流参考值
Figure BDA0002936264690000029
的步骤包括：
将所述无电解电容变频驱动系统输入侧的电压与所述电流参考值
Figure BDA00029362646900000210
相乘，得到电机的输出有功功率参考值；
根据所述有功功率参考值与电机实际交轴电流iq的关系得到电机交轴电流参考值
Figure BDA0002936264690000031
所述根据所述电机交轴电流参考值
Figure BDA0002936264690000032
和电机实际交轴电流iq，采用比例积分加谐振的控制方法对交轴电流进行跟踪的步骤包括：
将电机实际交轴电流iq与所述电机交轴电流参考值
Figure BDA0002936264690000033
相比较，得到第三比较差值；
根据所述第三比较差值、采用比例积分加谐振的控制方法对交轴电流进行跟踪。
本发明进一步的技术方案是，所述根据所述电机交轴电流参考值
Figure BDA0002936264690000034
和电机实际交轴电流iq，采用比例积分加谐振的控制方法对交轴电流进行跟踪的步骤包括：
根据所述电机交轴电流参考值
Figure BDA0002936264690000035
和电机实际交轴电流iq，结合母线的电压前馈反馈，采用比例积分加谐振的控制方法对交轴电流进行跟踪。
为实现上述目的，本发明还提出一种无电解电容变频驱动系统控制器，所述控制器包括存储器、处理器、以及存储在所述处理器上的无电解电容变频驱动系统控制程序，所述无电解电容变频驱动系统控制程序被所述处理器运行时执行以下步骤：
采集电机的实际转速n，根据所述电机的实际转速n计算出半个周期内的转速平均值
Figure BDA0002936264690000036
将所述转速平均值与参考转速n*相比较，得到第一比较差值；
根据所述比较差值获取电机输入电流参考值与输入电压的比值k；
采集无电解电容变频驱动系统输入侧的电流和电压；
根据所述比值k、无电解电容变频驱动系统输入侧的电流和电压，获取所述无电解电容变频驱动系统的有功电流参考值
Figure BDA0002936264690000037
根据所述无电解电容变频驱动系统输入侧的电压、所述有功电流参考值
Figure BDA0002936264690000038
获取电机的输出有功功率参考值；
根据所述有功功率参考值和电机实际交轴电流iq，采用比例积分加谐振的控制方法对交轴电流进行跟踪。
本发明进一步的技术方案是，所述无电解电容变频驱动系统控制程序被所述处理器运行时还执行以下步骤：
根据所述第一比较差值，采用比例积分控制法获取电机输入电流参考值与输入电压的比值k。
本发明进一步的技术方案是，所述无电解电容变频驱动系统控制程序被所述处理器运行时还执行以下步骤：
将所述比值k与所述无电解电容变频驱动系统输入侧的电压相乘，得到输入电流的参考值，其中，所述输入电流的参考值为交流量；
将所述输入电流的参考值与实际输入电流相比较，得到第二比较差值；
根据所述第二比较差值，采用比例谐振控制法获取所述无电解电容变频驱动系统的有功电流参考值
Figure BDA0002936264690000041
本发明进一步的技术方案是，所述无电解电容变频驱动系统控制程序被所述处理器运行时还执行以下步骤：
将所述无电解电容变频驱动系统输入侧的电压与所述电流参考值
Figure BDA0002936264690000042
相乘，得到电机的输出有功功率参考值；
根据所述有功功率参考值与电机交轴电流iq的关系得到电机交轴电流参考值
Figure BDA0002936264690000043
将电机实际交轴电流iq与所述电机交轴电流参考值
Figure BDA0002936264690000044
相比较，得到第三比较差值；
根据所述第三比较差值、采用比例积分加谐振的控制方法对交轴电流进行跟踪。
为实现上述目的，本发明还提出一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有无电解电容变频驱动系统控制程序，所述无电解电容变频驱动系统控制程序被处理器运行时执行如上所述的方法的步骤。
本发明无电解电容变频驱动系统控制方法、控制器及存储介质的有益效果是：本发明通过上述技术方案，采集电机的实际转速n，根据所述电机的实际转速n计算出半个周期内的转速平均值
Figure BDA0002936264690000045
将所述转速平均值与参考转速n*相比较，得到第一比较差值；根据所述第一比较差值获取电机输入电流参考值与输入电压的比值k；采集无电解电容变频驱动系统输入侧的电流和电压；根据所述比值k、无电解电容变频驱动系统输入侧的电流和电压，获取所述无电解电容变频驱动系统的有功电流参考值
Figure BDA0002936264690000051
根据所述无电解电容变频驱动系统输入侧的电压、所述有功电流参考值获取电机的输出有功功率参考值，并根据所述输出有功功率参考值获取电机交轴电流参考值
Figure BDA0002936264690000052
根据所述电机交轴电流参考值
Figure BDA0002936264690000053
和电机实际交轴电流iq，采用比例积分加谐振的控制方法对交轴电流进行跟踪，解决了输入侧功率与电机侧功率耦合严重的问题，提高了输入侧的功率因数，减少了输入侧电流的谐波含量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1是本发明无电解电容变频驱动系统控制方法较佳实施例的流程示意图；
图2是无电解电容变频驱动系统整体框图；
图3是转速环与输入电流环控制器示意图；
图4是采用比例积分加谐振的交轴电流环控制器示意图。
本发明目的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明，若本发明实施例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，若本发明实施例中有涉及“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，全文中出现的“和/或”的含义，包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案、或B方案、或A和B同时满足的方案。另外，各个实施例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。
请参照图1至图4，本发明提出一种无电解电容变频驱动系统控制方法，该方法用于无电解电容变频驱动系统的永磁同步电机控制器，本发明包括单相整流环节、直流母线环节与逆变控制环节。本发明针对通过跟踪电机转速在半个周期内的平均值与跟踪网侧输入电流来实现系统输入侧高功率因数的控制目标，通过对交直轴电流的跟踪，控制逆变器的各个开关管来实现电机侧的控制目标从而解决无电解电容系统存在输入侧与电机侧功率耦合严重的问题；将比例谐振控制用于输入电流环实现对交流量的准确跟踪，比例积分加谐振控制用于交直轴电流环实现对同时存在的直流量与交流量的准确跟踪，并在SVPWM模块引入直流母线电压前馈控制来有效改善输入电流波形质量，减少谐波含量。
具体地，请参照图1至图4，图1是本发明无电解电容变频驱动系统控制方法较佳实施例的流程示意图，图2是无电解电容变频驱动系统整体框图，图3是转速环与输入电流环控制器示意图，图4是采用比例积分加谐振的交轴电流环控制器示意图。
本发明无电解电容变频驱动系统控制方法较佳实施例包括以下步骤：
步骤S10，采集电机的实际转速n，根据所述电机的实际转速n计算出半个周期内的转速平均值
Figure BDA0002936264690000061
步骤S20，将所述转速平均值与参考转速n*相比较，得到第一比较差值。
步骤S30，根据所述第一比较差值获取电机输入电流参考值与输入电压的比值k。
步骤S40，采集无电解电容变频驱动系统输入侧的电流和电压。
步骤S50，根据所述比值k、无电解电容变频驱动系统输入侧的电流和电压，获取所述无电解电容变频驱动系统的有功电流参考值
Figure BDA0002936264690000071
步骤S60，根据所述无电解电容变频驱动系统输入侧的电压、所述有功电流参考值
Figure BDA0002936264690000072
获取电机的输出有功功率参考值，并根据所述输出有功功率参考值获取电机交轴电流参考值
Figure BDA0002936264690000073
步骤S70，根据所述电机交轴电流参考值
Figure BDA0002936264690000074
和电机实际交轴电流iq，采用比例积分加谐振的控制方法对交轴电流进行跟踪。
其中，所述步骤S30，根据所述第一比较差值获取电机输入电流参考值与输入电压的比值k的步骤包括：
步骤S301，根据所述第一比较差值，采用比例积分控制法获取电机输入电流参考值与输入电压的比值k。
所述步骤S50，根据所述比值k、无电解电容变频驱动系统输入侧的电流和电压，获取所述无电解电容变频驱动系统的有功电流参考值
Figure BDA0002936264690000075
的步骤包括：
步骤S501，将所述比值k与所述无电解电容变频驱动系统输入侧的电压相乘，得到输入电流的参考值，其中，所述输入电流的参考值为交流量。
步骤S502，将所述输入电流的参考值与实际输入电流相比较，得到第二比较差值。
步骤S503，根据所述第二比较差值，采用比例谐振控制法获取所述无电解电容变频驱动系统的有功电流参考值
Figure BDA0002936264690000076
所述步骤S70，根据所述无电解电容变频驱动系统输入侧的电压、所述有功电流参考值
Figure BDA0002936264690000077
获取电机的输出有功功率参考值，并根据所述输出有功功率参考值获取电机交轴电流参考值
Figure BDA0002936264690000078
的步骤包括：
步骤S701，将所述无电解电容变频驱动系统输入侧的电压与所述电流参考值
Figure BDA0002936264690000079
相乘，得到电机的输出有功功率参考值。
步骤S702，根据所述有功功率参考值与电机实际交轴电流iq的关系得到电机交轴电流参考值
Figure BDA00029362646900000710
所述根据所述电机交轴电流参考值
Figure BDA00029362646900000711
和电机实际交轴电流iq，采用比例积分加谐振的控制方法对交轴电流进行跟踪的步骤包括：
将电机实际交轴电流iq与所述电机交轴电流参考值
Figure BDA0002936264690000081
相比较，得到第三比较差值。
根据所述第三比较差值、采用比例积分加谐振的控制方法对交轴电流进行跟踪。
作为一种实施方式，所述根据所述电机交轴电流参考值
Figure BDA0002936264690000082
和电机实际交轴电流iq，采用比例积分加谐振的控制方法对交轴电流进行跟踪的步骤中包括：
根据所述电机交轴电流参考值
Figure BDA0002936264690000083
和电机实际交轴电流iq，结合母线的电压前馈反馈，采用比例积分加谐振的控制方法对交轴电流进行跟踪。
以下对本发明无电解电容变频驱动系统控制方法做进一步的详细阐述。
本发明从输入侧输入电流与输入电压同相位的需求与电机侧的能量需求出发，在传统的双闭环基础上加入输入电流环的跟踪，转速环与输入电流环控制是为了在输入电压半个周期内，输入电流可以随着输入电压的波动得到很好的正弦量，由于输入侧控制的目标是针对半个周期内能量的变化，在让输入电流实现正弦的同时电机在半个周期内转速平均值符合转速给定的要求，因此转速环的实际值使用转速在每半个周期的平均值，输入电流环采用对交流量跟踪好的比例谐振控制。由于电机侧的转速波动周期为输入电压波动周期的一半，因此交轴电流环的控制需要根据输入侧有功功率的变化特点使用比例积分加谐振的控制方法跟踪同时含有正弦量与交流量的交轴电流。传统的大容量电解电容变频驱动系统母线电压稳定，交直轴电压由交直轴电流给出直接输入给SVPWM调制模块，但在无电解电容驱动系统中，由于母线电压波动大，传统的矢量控制方法响应速度不够，逆变器会出现无法充分利用母线电压的情况，会让输入电流，电机电流存在畸变，需要根据母线电压波动情况加入前馈控制，加快整个系统的响应速度，充分利用母线电压，减少输入电流的谐波含量。
(1)由于采用小薄膜电容，直流母线电压会产生波动，电机的实际转速也会存在波动并且电机转速波动的周期为输入电压周期的一半，为了满足电机侧能量的需求，如图3所示，采集电机的实际转速n，将电机的转速n通过平均值计算模块算出半个周期内的转速平均值
Figure BDA0002936264690000084
与参考转速n*比较差值，将比较的差值输入转速环，转速环输出输入电流参考值与输入电压的比值k
(2)如图3所示，采集无电解电容变频驱动系统输入侧的电流与输入侧的电压，由于输入电压与输入电流同相位时，输入电压与输入电流成比例关系，转速环输出输入电压与输入电流的比值，将转速环输出与输入电压相乘得到输入电流的参考值，比较输入电流参考值与实际输入电流的差值，将差值输入电流环，输入电流的参考值为交流量，比例谐振控制对交流量跟踪性能好，因此在输入电流环引用比例谐振控制法，输入电流环输出系统的有功电流参考值
Figure BDA0002936264690000091
(3)将输入电压与有功电流的参考值相乘得到电机的输出有功功率参考值，当电机转速平均值达到转速参考值时，电机消耗的有功功率与电机的电磁转矩成正比，又由于表贴式电机交直轴电感量相等，电机的电磁转矩与电机的交轴电流iq相关。如图4所示，根据有功功率与交轴电流iq的关系可以得到交轴电流的参考值
Figure BDA0002936264690000092
根据传统的空间矢量控制方法采集实际的交轴电流iq，将其与交轴电流的参考值
Figure BDA0002936264690000093
进行比较，比较的差值输入交轴电流环，根据公式交轴电流同时含有交流分量与直流分量，由于比例积分控制对直流量有很好的跟踪性能，比例谐振对交流量有很好的跟踪性能，因此采用比例积分加谐振的控制方法对交轴电流进行跟踪
(4)由于传统的大容量电解电容变频驱动系统直流母线电压波动小，稳定在一个常数，交直轴电流经过电流环得到交直轴电压直接经过SVPWM调制模块控制逆变器六个开关管的导通。但是在无电解电容变频驱动系统中，由于母线电压一直处于频率两倍于输入电压频率的波动状态，当输入电压减小时，母线电压也将减小，此时输入侧如果仍想向电机侧提供能量就需要使逆变器的各个开关管的导通时间也应随之变长，因此在交直轴电流环得到交直轴电压后加入母线的电压前馈反馈，具体方法为交直轴电压乘以输入电压峰值与母线电压的比值，让系统在输入电压较低时，逆变器的开关管的导通时间增长，保证母线电压降低时输入侧仍可向电机及时提供能量保证电机的运转。将传统母线电压稳定的变频驱动系统SVPWM调制方法直接用于无电解电容变频驱动系统会让逆变器不能及时根据母线侧电压变化发出匹配的电压，逆变器发出的电压延后于母线电压的变化，而在引入母线电压的前馈后能让逆变器及时根据母线电压波动情况发出合适的电压，充分利用母线电压，让逆变器输出侧的功率变动更好的与输入侧的功率变动保持一致，提高系统的响应速度，减少输入侧电流的谐波含量。
无电解电容变频驱动系统的控制推导过程如下：
在无电解电容变频驱动系统中，当实现功率因数为1时，输入电压vin与输入电流iin同相位，此时输入侧的功率为pin公式(1)所示：
pin＝vin*iin＝VinIin sin2(ωint) (1)
其中Vin与Iin为输入电压幅值与输入电流幅值，ωin为输入电压角频率，t为时间。
直流母线功率pdc计算公式如(2)所示：
Figure BDA0002936264690000101
其中vdc与Vdc为母线电压瞬时值与母线电压幅值，idc为母线电容的电流，Cdc为母线电容值，d是微分，dvdc是电容电压的微分，dt是时间的微分。
逆变器侧输出功率pout与输入侧功率pin，直流母线电容功率pdc的关系式如公式(3)所示：
pout＝pin-pdc (3)
由上述推导可知当功率因数为1时，输入侧的电压与功率均为波动的量，由于使用小容量的薄膜电容，电容功率相比于输入侧功率很小，因此逆变器侧输出功率可以约等于输入侧功率。在不计电机损耗的情况下，电机的功率就为逆变器侧输出的功率，电机的瞬时输出功率为一个波动量。
永磁同步电机的输出功率方程如公式(4)所示：
Figure BDA0002936264690000102
其中pmotor为电机的输出功率，n为电机转速，Te为电机的电磁转矩。
永磁同步电机的电磁转矩方程如公式(5)所示：
Te＝pn[ψfiq+(Ld-Lq)idiq] (5)
其中pn为电机极对数，ψf为电机的磁链，Ld与Lq为电机的交直轴电感，id与iq为电机的交直轴电流。由于表贴式电机的交直轴电感大小相等，因此对于表贴式电机而言电机的负载转矩只与电机的交轴电流iq相关。
永磁同步电机的运动方程如公式(6)所示：
Figure BDA0002936264690000103
其中J为电机的转动惯量，ω为电机的角速度，TL为电机的负载转矩。
根据上述公式，电机转速达到系统给定转速后，由于电源侧功率一直波动，输入侧电感与母线电容会交换无功能量，系统的有功能量将被电机消耗，电机的输出功率也会波动。当电机输出功率较小时，电机的电磁转矩电流也会较小，当电磁转矩小于负载转矩要求时，此时电机角速度的加速度为负，电机会处于减速状态；当电机输出功率较大时，电机的电磁转矩电流也会较大，当电磁转矩大于负载转矩要求时，此时电机角速度的加速度为正，电机会处于加速状态。电机在输入电压半个周期内经历了减速加速再减速的过程，电机转速波动的频率为输入电压角频率的两倍，因此在传统的转速环中电机实际转速与电机参考转速的比较值一直为一个两倍于工频的波动量，对后级环路的控制有影响。
本发明无电解电容变频驱动系统控制方法的有益效果是：本发明通过上述技术方案，采集电机的实际转速n，根据所述电机的实际转速n计算出半个周期内的转速平均值
Figure BDA0002936264690000111
将所述转速平均值与参考转速n*相比较，得到第一比较差值；根据所述第一比较差值获取电机输入电流参考值与输入电压的比值k；采集无电解电容变频驱动系统输入侧的电流和电压；根据所述比值k、无电解电容变频驱动系统输入侧的电流和电压，获取所述无电解电容变频驱动系统的有功电流参考值
Figure BDA0002936264690000112
根据所述无电解电容变频驱动系统输入侧的电压、所述有功电流参考值获取电机的输出有功功率参考值，并根据所述输出有功功率参考值获取电机交轴电流参考值
Figure BDA0002936264690000113
根据所述电机交轴电流参考值
Figure BDA0002936264690000114
和电机实际交轴电流iq，采用比例积分加谐振的控制方法对交轴电流进行跟踪，解决了输入侧功率与电机侧功率耦合严重的问题，提高了输入侧的功率因数，减少了输入侧电流的谐波含量。
为实现上述目的，本发明还提出一种无电解电容变频驱动系统控制器，所述控制器包括存储器、处理器、以及存储在所述处理器上的无电解电容变频驱动系统控制程序，所述无电解电容变频驱动系统控制程序被所述处理器运行时执行以下步骤：
采集电机的实际转速n，根据所述电机的实际转速n计算出半个周期内的转速平均值
Figure BDA0002936264690000115
将所述转速平均值与参考转速n*相比较，得到第一比较差值；
根据所述比较差值获取电机输入电流参考值与输入电压的比值k；
采集无电解电容变频驱动系统输入侧的电流和电压；
根据所述比值k、无电解电容变频驱动系统输入侧的电流和电压，获取所述无电解电容变频驱动系统的有功电流参考值
Figure BDA0002936264690000121
根据所述无电解电容变频驱动系统输入侧的电压、所述有功电流参考值获取电机的输出有功功率参考值，并根据所述输出有功功率参考值获取电机交轴电流参考值
Figure BDA0002936264690000122
根据所述电机交轴电流参考值
Figure BDA0002936264690000123
和电机实际交轴电流iq，采用比例积分加谐振的控制方法对交轴电流进行跟踪。
进一步的，所述无电解电容变频驱动系统控制程序被所述处理器运行时还执行以下步骤：
根据所述第一比较差值，采用比例积分控制法获取电机输入电流参考值与输入电压的比值k。
进一步的，所述无电解电容变频驱动系统控制程序被所述处理器运行时还执行以下步骤：
将所述比值k与所述无电解电容变频驱动系统输入侧的电压相乘，得到输入电流的参考值，其中，所述输入电流的参考值为交流量；
将所述输入电流的参考值与实际输入电流相比较，得到第二比较差值；
根据所述第二比较差值，采用比例谐振控制法获取所述无电解电容变频驱动系统的有功电流参考值
Figure BDA0002936264690000124
进一步的，所述无电解电容变频驱动系统控制程序被所述处理器运行时还执行以下步骤：
将所述无电解电容变频驱动系统输入侧的电压与所述电流参考值
Figure BDA0002936264690000125
相乘，得到电机的输出有功功率参考值；
根据所述有功功率参考值与电机交轴电流iq的关系得到电机交轴电流的参考值
Figure BDA0002936264690000126
将电机实际交轴电流iq与所述电机交轴电流参考值
Figure BDA0002936264690000127
相比较，得到第三比较差值；
根据所述第三比较差值、采用比例积分加谐振的控制方法对交轴电流进行跟踪。
本发明无电解电容变频驱动系统控制器的有益效果是：本发明通过上述技术方案，采集电机的实际转速n，根据所述电机的实际转速n计算出半个周期内的转速平均值
Figure BDA0002936264690000131
将所述转速平均值与参考转速n*相比较，得到第一比较差值；根据所述第一比较差值获取电机输入电流参考值与输入电压的比值k；采集无电解电容变频驱动系统输入侧的电流和电压；根据所述比值k、无电解电容变频驱动系统输入侧的电流和电压，获取所述无电解电容变频驱动系统的有功电流参考值
Figure BDA0002936264690000132
根据所述无电解电容变频驱动系统输入侧的电压、所述有功电流参考值获取电机的输出有功功率参考值，并根据所述输出有功功率参考值获取电机交轴电流参考值
Figure BDA0002936264690000133
根据所述电机交轴电流参考值
Figure BDA0002936264690000134
和电机实际交轴电流iq，采用比例积分加谐振的控制方法对交轴电流进行跟踪，解决了输入侧功率与电机侧功率耦合严重的问题，提高了输入侧的功率因数，减少了输入侧电流的谐波含量。
为实现上述目的，本发明还提出一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有无电解电容变频驱动系统控制程序，所述无电解电容变频驱动系统控制程序被处理器运行时执行如上实施例所述的方法的步骤，这里不再赘述。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种无电解电容变频驱动系统控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
采集电机的实际转速n，根据所述电机的实际转速n计算出半个周期内的转速平均值
Figure FDA0003555794610000011
将所述转速平均值与参考转速n*相比较，得到第一比较差值；
根据所述第一比较差值获取电机输入电流参考值与输入电压的比值k；
采集无电解电容变频驱动系统输入侧的电流和电压；
根据所述比值k、无电解电容变频驱动系统输入侧的电流和电压，获取所述无电解电容变频驱动系统的有功电流参考值
Figure FDA0003555794610000012
根据所述无电解电容变频驱动系统输入侧的电压、所述有功电流参考值
Figure FDA0003555794610000013
获取电机的输出有功功率参考值，并根据所述输出有功功率参考值获取电机交轴电流参考值
Figure FDA0003555794610000014
根据所述电机交轴电流参考值
Figure FDA0003555794610000015
和电机实际交轴电流iq，采用比例积分加谐振的控制方法对交轴电流进行跟踪。
2.根据权利要求1所述的无电解电容变频驱动系统控制方法，其特征在于，所述根据所述第一比较差值获取电机输入电流参考值与输入电压的比值k的步骤包括：
根据所述第一比较差值，采用比例积分控制法获取电机输入电流参考值与输入电压的比值k。
3.根据权利要求2所述的无电解电容变频驱动系统控制方法，其特征在于，所述根据所述比值k、无电解电容变频驱动系统输入侧的电流和电压，获取所述无电解电容变频驱动系统的有功电流参考值
Figure FDA0003555794610000016
的步骤包括：
将所述比值k与所述无电解电容变频驱动系统输入侧的电压相乘，得到输入电流的参考值，其中，所述输入电流的参考值为交流量；
将所述输入电流的参考值与实际输入电流相比较，得到第二比较差值；
根据所述第二比较差值，采用比例谐振控制法获取所述无电解电容变频驱动系统的有功电流参考值
Figure FDA0003555794610000017
4.根据权利要求3所述的无电解电容变频驱动系统控制方法，其特征在于，所述根据所述无电解电容变频驱动系统输入侧的电压、所述有功电流参考值
Figure FDA0003555794610000018
获取电机的输出有功功率参考值，并根据所述输出有功功率参考值获取电机交轴电流参考值
Figure FDA0003555794610000021
的步骤包括：
将所述无电解电容变频驱动系统输入侧的电压与所述电流参考值
Figure FDA0003555794610000022
相乘，得到电机的输出有功功率参考值；
根据所述输出有功功率参考值与电机实际交轴电流iq的关系得到电机交轴电流参考值
Figure FDA0003555794610000023
所述根据所述电机交轴电流参考值
Figure FDA0003555794610000024
和电机实际交轴电流iq，采用比例积分加谐振的控制方法对交轴电流进行跟踪的步骤包括：
将电机实际交轴电流iq与所述电机交轴电流参考值
Figure FDA0003555794610000025
相比较，得到第三比较差值；
根据所述第三比较差值、采用比例积分加谐振的控制方法对交轴电流进行跟踪。
5.根据权利要求1至4任意一项所述的无电解电容变频驱动系统控制方法，其特征在于，所述根据所述电机交轴电流参考值
Figure FDA0003555794610000026
和电机实际交轴电流iq，采用比例积分加谐振的控制方法对交轴电流进行跟踪的步骤包括：
根据所述电机交轴电流参考值
Figure FDA0003555794610000027
和电机实际交轴电流iq，结合母线的电压前馈反馈，采用比例积分加谐振的控制方法对交轴电流进行跟踪。
6.一种无电解电容变频驱动系统控制器，其特征在于，所述控制器包括存储器、处理器、以及存储在所述处理器上的无电解电容变频驱动系统控制程序，所述无电解电容变频驱动系统控制程序被所述处理器运行时执行以下步骤：
采集电机的实际转速n，根据所述电机的实际转速n计算出半个周期内的转速平均值
Figure FDA0003555794610000028
将所述转速平均值与参考转速n*相比较，得到第一比较差值；
根据所述第一比较差值获取电机输入电流参考值与输入电压的比值k；
采集无电解电容变频驱动系统输入侧的电流和电压；
根据所述比值k、无电解电容变频驱动系统输入侧的电流和电压，获取所述无电解电容变频驱动系统的有功电流参考值
Figure FDA0003555794610000029
根据所述无电解电容变频驱动系统输入侧的电压、所述有功电流参考值
Figure FDA00035557946100000210
获取电机的输出有功功率参考值，并根据所述输出有功功率参考值获取电机交轴电流参考值
Figure FDA0003555794610000031
根据所述电机交轴电流参考值
Figure FDA0003555794610000032
和电机实际交轴电流iq，采用比例积分加谐振的控制方法对交轴电流进行跟踪。
7.根据权利要求6所述的无电解电容变频驱动系统控制器，其特征在于，所述无电解电容变频驱动系统控制程序被所述处理器运行时还执行以下步骤：
根据所述第一比较差值，采用比例积分控制法获取电机输入电流参考值与输入电压的比值k。
8.根据权利要求7所述的无电解电容变频驱动系统控制器，其特征在于，所述无电解电容变频驱动系统控制程序被所述处理器运行时还执行以下步骤：
将所述比值k与所述无电解电容变频驱动系统输入侧的电压相乘，得到输入电流的参考值，其中，所述输入电流的参考值为交流量；
将所述输入电流的参考值与实际输入电流相比较，得到第二比较差值；
根据所述第二比较差值，采用比例谐振控制法获取所述无电解电容变频驱动系统的有功电流参考值
Figure FDA0003555794610000033
9.根据权利要求8所述的无电解电容变频驱动系统控制器，其特征在于，所述无电解电容变频驱动系统控制程序被所述处理器运行时还执行以下步骤：
将所述无电解电容变频驱动系统输入侧的电压与所述电流参考值
Figure FDA0003555794610000034
相乘，得到电机的输出有功功率参考值；
根据所述输出有功功率参考值与电机交轴电流iq的关系得到电机交轴电流参考值
Figure FDA0003555794610000035
将电机实际交轴电流iq与所述电机交轴电流参考值
Figure FDA0003555794610000036
相比较，得到第三比较差值；
根据所述第三比较差值、采用比例积分加谐振的控制方法对交轴电流进行跟踪。
10.一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存储有无电解电容变频驱动系统控制程序，所述无电解电容变频驱动系统控制程序被处理器运行时执行如权利要求1至5任意一项所述的方法的步骤。
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