CN113364372B - 一种压缩机的无电解控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明适用于无电解控制技术改进领域，提供了一种压缩机的无电解控制方法,所述压缩机的无电解控制方法包括以下步骤：S1、通过系统建模与理论分析计算出压缩机运行的瞬时功率与电网输入相位的关系计算出dq轴电流给定的前馈分量；S2、将输入电流闭环控制的输出结果作为dq轴电流给定的一部分、且实现压缩机的矢量控制以及网侧进线电流的谐波要求完成压缩机控制。通过电机控制算法与功率因数控制相结合，通过理论计算出压缩机运行瞬时功率与电网输入相位的关系，以此计算出dq轴电流给定的前馈分量，然后将输入电流的闭环控制的结果也作为dq轴电流给定的一部分，从而同时实现压缩机的矢量控制以及网侧进线电流的谐波要求。

Description

一种压缩机的无电解控制方法
技术领域
本发明属于无电解控制技术改进领域，尤其涉及一种压缩机的无电解控制方法。
背景技术
硕士论文《无电解电容空调永磁压缩机驱动系统高功率因数控制》是哈尔滨工业大学与广东美的制冷设备有限公司合作项目的成果。其思路是将dq中电流按照电网频率的二倍频进行傅里叶分解，并且取直流分量和基波分量作为最终dq中电流的给定，经过实验该方法取得的电网波形正弦度与功率因数均较高。
然而现有技术并没有详细推导出dq轴电流的给定方法，dq轴电流给定值只能通过离线获取，需要在不同工作点下进行实验、测试以及修正后存入查找表中供在线调用。这样匹配压缩机变得异常繁琐，工作量大，迫切需要能够在线进行dq轴电流分配的方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种压缩机的无电解控制方法，旨在解决上述的技术问题。
本发明是这样实现的，一种压缩机的无电解控制方法，所述压缩机的无电解控制方法包括以下步骤：
S1、通过系统建模与理论分析计算出压缩机运行的瞬时功率与电网输入相位的关系计算出dq轴电流给定的前馈分量；
S2、将输入电流闭环控制的输出结果作为dq轴电流给定的一部分、且实现压缩机的矢量控制以及网侧进线电流的谐波要求完成压缩机控制。
本发明的进一步技术方案是：所述步骤S1中的dq轴电流给定的前馈分量是通过函数是计算得到，其函数式：
Figure BDA0003101207220000021
其中，Id0(n)和Iq0(n)为第n时刻的dq轴电流直流分量，Id2(n)和Iq2(n)为第n时刻的dq轴电流基波分量，ωac为电网角频率。
本发明的进一步技术方案是：所述dp轴电流的计算分别需要对dq轴直流分量、输入电流给定及dq轴基波分量进行计算。
本发明的进一步技术方案是：所述dq轴直流分量是利用函数式计算获得，其函数式：
Figure BDA0003101207220000022
其中，Id0_f(n)和Iq0_f(n)为前馈分量，Id0_p(n)和Iq0_p(n)为谐波补偿分量；所述dq轴直流分量获取包括以下步骤：
S11、通过计算获取前馈分量，其函数式：
Figure BDA0003101207220000023
S12、通过计算获取谐波补偿分量，其函数式：
Figure BDA0003101207220000024
其中，Is为电流模值，φ为电流内功率因数角，A(n)为压缩机功率系数，B(n)为输入电流闭环PI控制环的输出结果。
本发明的进一步技术方案是：所述步骤S11中压缩机功率系数A(n)是利用函数式A(n)＝sin(ωacn)-sin(ωacn)2计算获得。
本发明的进一步技术方案是：所述步骤S12中输入电流闭环PI控制环的输出结果B(n)是利用函数式：
Figure BDA0003101207220000031
经过计算获取，其中，Kp和Ki为输入电流闭环PI控制的PI参数，
Figure BDA0003101207220000032
和Iac(n)分别是输入电流的给定值和采集值。
本发明的进一步技术方案是：所述输入电流给定是生成输入电流的给定，实现输入电流的闭环控制，确保系统的功率因数，所述输入电流给定是通过函数式
Figure BDA0003101207220000033
计算获得，其中，Udc(n-1)为母线电压采集值，Idc(n-1)为一个开关周期内的母线电流平均值，C1,C2,C3为输入电流预测模型的系数。
本发明的进一步技术方案是：所述dq轴基波分量是通过函数式计算dq轴电流基波分量Iq2(n)和Id2(n)，函数式：
Figure BDA0003101207220000034
其中，K2p(n)为dq轴电流直流分量的增益。
本发明的有益效果是：通过电机控制算法与功率因数控制相结合，通过理论计算出压缩机运行瞬时功率与电网输入相位的关系，以此计算出dq轴电流给定的前馈分量，然后将输入电流的闭环控制的结果也作为dq轴电流给定的一部分，从而同时实现压缩机的矢量控制以及网侧进线电流的谐波要求。详细推导出dq轴电流的给定方法，dq轴电流给定值不需要需要在不同工作点下进行实验、测试以及修正后存入查找表中供在线调用。减少了很多的工作量，同时由于是在线实时计算，控制性能也可以得到提升。
附图说明
图1是本发明实施例提供的压缩机的无电解控制方法的流程图。
具体实施方式
如图1所示，本发明提供的压缩机的无电解控制方法的流程图，其详述如下：
一种压缩机控制的dq轴电流的生成策略。此时母线为小薄膜电容，其仅仅为传统电解电容的几十分之一，母线的脉动非常大，然而首先要实现压缩机控制的相关指标，还要满足网侧进线电流的谐波要求。传统的dq轴电流的生成策略并不再适用。
通过电机控制算法与功率因数控制相结合，首先通过系统建模与理论分析计算出压缩机运行的瞬时功率与电网输入相位的关系，并据此计算出dq轴电流给定的前馈分量，然后将输入电流闭环控制的输出结果作为dq轴电流给定的一部分，从而同时实现压缩机的矢量控制以及网侧进线电流的谐波要求。
步骤S1，通过系统建模与理论分析计算出压缩机运行的瞬时功率与电网输入相位的关系计算出dq轴电流给定的前馈分量；所提出的dq轴电流的生成方法为，
Figure BDA0003101207220000041
其中，Id0(n)和Iq0(n)为第n时刻的dq轴电流直流分量，Id2(n)和Iq2(n)为第n时刻的dq轴电流基波分量，ωac为电网角频率。其具体的计算方法包括以下三个模块，dq轴直流分量计算模块，输入电流给定模块和dq轴基波分量计算模块。
1、dq轴直流分量计算模块，该模块的作用是计算dq轴电流直流分量Iq0(n)和Id0(n)。具体的计算方法为，
Figure BDA0003101207220000042
其中，Id0_f(n)和Iq0_f(n)为前馈分量，Id0_p(n)和Iq0_p(n)为谐波补偿分量。
(1)、前馈分量的计算公式为，
Figure BDA0003101207220000051
其中，Is为电流模值，φ为电流内功率因数角，A(n)为压缩机功率系数，其计算公式为A(n)＝sin(ωacn)-sin(ωacn)2。
(2)、谐波补偿分量的计算公式为，
Figure BDA0003101207220000052
其中，B(n)为输入电流闭环PI控制环的输出结果，其具体的计算公式为，
Figure BDA0003101207220000053
其中，Kp和Ki为输入电流闭环PI控制的PI参数，
Figure BDA0003101207220000054
和Iac(n)分别是输入电流的给定值和采集值。
2、输入电流给定模块是生成输入电流的给定
Figure BDA0003101207220000055
实现输入电流的闭环控制，确保系统的功率因数。其具体的计算方式为，
Figure BDA0003101207220000056
其中，Udc(n-1)为母线电压采集值，Idc(n-1)为一个开关周期内的母线电流平均值，C1,C2,C3为输入电流预测模型的系数。
3、dq轴直流分量计算模块，该模块的作用是计算dq轴电流基波分量Iq2(n)和Id2(n)。
Figure BDA0003101207220000057
其中，K2p(n)为dq轴电流基波分量的增益。
步骤S2，将输入电流闭环控制的输出结果作为dq轴电流给定的一部分、且实现压缩机的矢量控制以及网侧进线电流的谐波要求完成压缩机控制。通过电流环PI控制实现电压的输出是电机控制的基本框架。
通过电机控制算法与功率因数控制相结合，通过理论计算出压缩机运行瞬时功率与电网输入相位的关系，以此计算出dq轴电流给定的前馈分量，然后将输入电流的闭环控制的结果也作为dq轴电流给定的一部分，从而同时实现压缩机的矢量控制以及网侧进线电流的谐波要求。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种压缩机的无电解控制方法，其特征在于，所述压缩机的无电解控制方法包括以下步骤：
S1、通过系统建模与理论分析计算出压缩机运行的瞬时功率与电网输入相位的关系计算出dq轴电流给定的前馈分量；
S2、将输入电流闭环控制的输出结果作为dq轴电流给定的一部分、且实现压缩机的矢量控制以及网侧进线电流的谐波要求完成压缩机控制；
所述步骤S1中的dq轴电流给定是通过函数式计算得到，其函数式：
Figure FDA0004126251320000011
其中，Id0(n)和Iq0(n)为第n时刻的dq轴电流直流分量，Id2(n)和Iq2(n)为第n时刻的dq轴电流基波分量，ωac为电网角频率，Id(n)和Iq(n)为第n时刻的dq轴电流给定；
在计算出dq轴电流给定中分别需要对dq轴直流分量、输入电流给定及dq轴电流基波分量进行计算；
所述dq轴电流直流分量是利用函数式计算获得，其函数式：
Figure FDA0004126251320000012
其中，Id0_f(n)和Iq0_f(n)为前馈分量，Id0_p(n)和Iq0_p(n)为谐波补偿分量；
所述dq轴电流直流分量获取包括以下步骤：
S11、通过计算获取前馈分量，其函数式：
Figure FDA0004126251320000013
S12、通过计算获取谐波补偿分量，其函数式：
Figure FDA0004126251320000014
其中，Is为电流模值，φ为电流内功率因数角，A(n)为压缩机功率系数，B(n)为输入电流闭环PI控制环的输出结果。
2.根据权利要求1所述的压缩机的无电解控制方法，其特征在于，所述步骤S11中压缩机功率系数A(n)是利用函数式A(n)＝sin(ωacn)-sin(ωacn)2计算获得。
3.根据权利要求2所述的压缩机的无电解控制方法，其特征在于，所述步骤S12中输入电流闭环PI控制环的输出结果B(n)是利用函数式：
Figure FDA0004126251320000021
经过计算获取，其中，Kp和Ki为输入电流闭环PI控制的PI参数，
Figure FDA0004126251320000022
和Iac(n)分别是输入电流的给定值和采集值；Iint是pi调节器的积分项。
4.根据权利要求3所述的压缩机的无电解控制方法，其特征在于，所述输入电流的给定值实现输入电流的闭环控制，确保系统的功率因数，所述输入电流的给定值是通过函数式
Figure FDA0004126251320000023
计算获得，其中，
Udc(n-1)为母线电压采集值，Idc(n-1)为一个开关周期内的母线电流平均值，C1,C2,C3为输入电流预测模型的系数。
5.根据权利要求4所述的压缩机的无电解控制方法，其特征在于，所述第n时刻的dq轴电流基波分量Iq2(n)和Id2(n)的函数式：
Figure FDA0004126251320000024
其中，K2p(n)为dq轴电流基波分量的增益。
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