CN113864992A - 空调控制器中的pfc电路参数调整方法、装置和空调 - Google Patents

空调控制器中的pfc电路参数调整方法、装置和空调 Download PDF

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Abstract

提供了一种空调控制器中的PFC电路参数调整方法、装置和空调,该方法包括：S1：实时检测空调的交流输入电压是否发生电压振荡，S2：当发生交流输入电压振荡时，自适应地调整所述PFC电路参数中的P参数，直至交流输入电压的平滑度Q小于预设阈值，其中所述交流输入电压的平滑度Q定义为：预定时间段内相邻前后两次采样的交流电压峰值的差值K的绝对值之和与交流电压峰值最大值的比值。根据本发明的方案，在输入电压振荡时，能够准确、快速的识别输入电源电压是否发生了振荡，能够自适应调整运行参数，确保空调系统可靠运行，同时可降低滤波电路的成本。

Description

空调控制器中的PFC电路参数调整方法、装置和空调
技术领域
本发明涉及智能控制领域，更具体地涉及空调控制器中的PFC电路参数调整方法、装置和空调。
背景技术
随着空调器越来越普及，空调器的使用环境越来越复杂，空调器的供电电源也是多种多样，有用变频器、有用发电机，有用市电、电源设备等方式供电，对空调器应用场景来说，供电电源质量对空调器运转可靠性有很大的影响。尤其是空调器供电电源输入线路上有寄生电感或变压器等电子元器件时，极易引起输入电压振荡。
随着电力电子技术的发展，各种电子设备、家用电器可能产生的电流谐波和无功功率对电网的污染越来越引起人们的重视。为抑制电网谐波，空调控制器一般会搭载PFC(功率因数校正Power Factor Correction)电路，通常PFC控制方法基本上是平均电流型控制，FPC的工作原理为：交流电经过整流桥整流后输出电压的检测信号和电压误差放大器输出信号的乘积产生基准信号，此基准信号与电感电流采样信号经电流误差放大器比较放大后输出，然后与锯齿波比较后，给开关管输出脉冲宽度调制PWM(Pulse Width Modulation)信号。在这个控制过程中涉及到电压环(PID算法:Proportional Integral Derivative)和电流环(PI算法：Proportional Integral)。PID算法中的P为放大，I为积分，D为微分，采用PID算法是为了输出能更加精准的、及时的反映输入的变化关系，可根据实际控制系统的输出需求分别采用P、PI、PID等控制算法。
当供电电源输入线路上所产生的振荡电压引入到空调PFC电路的控制环路时，就会在空调的控制环路中形成正反馈，并使得空调的输入电压振荡越来越严重，这样会影响空调的工作性能及可靠性。因此现有技术需要一种对FPC电路中参数调节的方案。
上述在背景部分公开的信息仅用于对本发明的背景做进一步的理解，因此它可以包含对于本领域普通技术人员已知的不构成现有技术的信息。
发明内容
本发明提供了一种空调控制器中的PFC电路参数调整方法、装置和空调，本发明提供的PFC参数调整方案能够在输入电压振荡时，能够准确、快速的识别输入电源电压是否发生了振荡，能够自适应调整运行参数，可避免输入电压振荡越来越严重的问题，提高了空调系统运行的可靠性，同时降低了滤波电路拓扑的成本。
本发明的第一方面提供了一种空调控制器中的PFC电路参数调整方法,包括：S1：实时检测空调的交流输入电压是否发生电压振荡，S2：当发生交流输入电压振荡时，自适应地调整所述PFC电路参数中的P参数，直至交流输入电压的平滑度Q小于预设阈值，其中所述交流输入电压的平滑度Q定义为：预定时间段内相邻前后两次采样的交流电压峰值的差值K的绝对值之和与交流电压峰值最大值的比值。
根据本发明的一个实施例，其中所述预设的阈值与空调交流电源的周期数、频率以及强电滤波参数相关。
根据本发明的一个实施例，其中在步骤S2中，自适应地调整所述PFC参数中的P参数包括：每第一预定时间P参数的数值减小一次，直至达到设定最小的P参数。
根据本发明的一个实施例，其中，其中在步骤S1中，实时检测空调的交流输入电压是否发生电压振荡包括：S11:实时采集空调的当前采样交流输入电压的峰值并计算出和相邻上一次采样的交流电压峰值的差值的绝对值K；S12:计算交流电压的平滑度Q；S13:设置计数器，如所述Q的值大于所述预设阈值，则将计数器加1，并重复执行所述步骤S11和S12；S14：如果所述Q的值小于所述预设阈值，则计数器清零；S15：当所述计数器的值大于预设的数值时，确定所述交流输入电压发生电压振荡。
根据本发明的一个实施例，所述方法还包括：S3：当所述Q的值小于预设阈值并持续第二预定时间时，每预定第三预定时间增加一次P参数的值，直至恢复初始预设的P参数值。
本发明的第二方面提供了一种空调控制器中的PFC电路参数调整装置，包括：检测单元：用于实时检测空调的交流输入电压是否发生电压振荡；调整单元：用于当发生交流输入电压振荡时，自适应地调整所述PFC电路参数中的P参数，直至交流输入电压的平滑度Q小于预设阈值，其中所述交流输入电压的平滑度Q定义为：预定时间段内所有采样点的K值和与交流电压峰值最大值的比值
根据本发明的一个实施例，其中所述调整单元还用于：每第一预定时间P参数的数值减小一次，直至达到设定最小的P参数。
根据本发明的一个实施例，其中所述检测单元还用于：实时采集空调的当前采样交流输入电压的峰值并计算出和相邻上一次采样的交流电压峰值的差值的绝对值K；计算交流电压的平滑度Q；设置计数器，如果所述Q的值大于所述预设阈值，则将计数器加1，并重复计算所述Q值；如果所述Q的值小于所述预设阈值，则计数器清零；当所述计数器的值大于预设的数值时，确定所述交流输入电压发生电压振荡。
根据本发明的一个实施例，所述调整单元还用于：当所述Q的值小于预设阈值并持续第二预定时间时，每预定第三预定时间增加一次P参数的值，直至恢复初始预设的P参数值。
本发明的第三方面提供了一种空调，其采用了上述PFC电路参数调整装置方法，或上述PFC电路参数调整装置。
根据本发明的方案，在输入电压振荡时，能够准确、快速的识别输入电源电压是否发生了振荡，能够自适应调整运行参数，确保空调系统可靠运行，同时可降低滤波电路的成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图进行简单介绍，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而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是根据本发明的一个示例性的本发明的货物初始放置姿态模型构建方法流程图。
图2是根据本发明的一个示例性的实施例的空调控制器中的PFC电路参数调整方法流程图。
图3是根据本发明的一个示例性的实施例的平滑度值Q的测试数据图。
图4是根据本发明的一个示例性的实施例的一种空调控制器中的PFC电路参数调整装置框图。
具体实施例
如在本文中所使用的，词语“第一”、“第二”等可以用于描述本发明的示例性实施例中的元件。这些词语只用于区分一个元件与另一元件，并且对应元件的固有特征或顺序等不受该词语的限制。除非另有定义，本文中使用的所有术语(包括技术或科学术语)具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的含意相同的含意。如在常用词典中定义的那些术语被解释为具有与相关技术领域中的上下文含意相同的含意，而不被解释为具有理想或过于正式的含意，除非在本发明中被明确定义为具有这样的含意。
本领域的技术人员将理解的是，本文中描述的且在附图中说明的本发明的装置和方法是非限制性的示例性实施例，并且本发明的范围仅由权利要求书限定。结合一个示例性实施例所说明或描述的特征可与其他实施例的特征组合。这种修改和变化包括在本发明的范围内。
下文中，将参考附图详细描述本发明的示例性实施例。在附图中，省略相关已知功能或配置的详细描述，以避免不必要地遮蔽本发明的技术要点。另外，通篇描述中，相同的附图标记始终指代相同的电路、模块或单元，并且为了简洁，省略对相同电路、模块或单元的重复描述。
此外，应当理解一个或多个以下方法或其方面可以通过至少一个控制单元或控制器执行。术语“控制单元”，“控制器”,“控制模块”或者“主控模块”可以指代包括存储器和处理器的硬件设备。存储器或者计算机可读存储介质配置成存储程序指令，而处理器具体配置成执行程序指令以执行将在以下进一步描述的一个或更多进程。而且，应当理解，正如本领域普通技术人员将意识到的，以下方法可以通过包括处理器并结合一个或多个其他部件来执行。
本发明借用空调控制器现有的交流电压采样电路，实时采集、检测空调输入的交流电压是否发生了电压振荡，如判定输入电源电压产生了振荡，则自适应调整空调的控制参数运行，尤其是空调控制器中FPC电路中的P参数的调整。
图1是根据本发明的一个示例性的本发明的货物初始放置姿态模型构建方法流程图。如图1所示，
在所述步骤S1处，实时检测空调的交流输入电压是否发生电压振荡；
在所述步骤S2处，当发生交流输入电压振荡时，自适应地调整所述PFC电路参数中的P参数，直至交流输入电压的平滑度Q小于预设阈值；
在所述步骤S3处，当所述Q的值小于预设阈值并持续第二预定时间时，每预定第三预定时间增加一次P参数的值，直至恢复初始预设的P参数值。
根据本发明的一个或多个实施例，其中所述交流输入电压的平滑度Q定义为：预定时间段内所有采样点的K值和与交流电压峰值最大值的比值。其中，所述预设的阈值与空调交流电源的周期数、频率以及强电滤波参数相关。
图2是根据本发明的一个示例性的实施例的空调控制器中的PFC电路参数调整方法流程图。
具体地，在S11处，实时采集空调的当前采样交流输入电压的峰值并计算出和相邻上一次采样的交流电压峰值的差值的绝对值K；
在S12处，计算交流电压的平滑度Q；
在S13处，设置计数器，如所述Q的值大于所述预设阈值，则将计数器加1，并重复执行所述步骤S11和S12；
在S14处，如果所述Q的值小于所述预设阈值，则计数器清零；
在S15处，当所述计数器的值大于预设的数值时，确定所述交流输入电压发生电压振荡。
根据本发明的一个或多个实施例，具体地，首先，空调机组按照预设定的参数开机运行，其次，实时检测交流输入电压是否发生电压振荡，包括过程：
(1)实时采集当前空调机组的交流输入电压的峰值并计算出和相邻上一次采样的交流电压峰值的差值的绝对值K，Kn＝abs(Vn-Vn-1)。Vn代表当前空调机组的交流输入电压的峰值；Vn-1代表相邻上一次采样的交流电压峰值；Kn代表第n次采样电压峰值和第n-1次采样的电压峰值做差值的绝对值；
(2)求取一段时间内的K值之和。一段时间一般设计为M个电源周期。根据交流电压采样周期，可将一个电源周期分成N个采样点，M个电源周期共M*N个点，则Ksum＝K1+K2+K3+....+KMN；Ksum为M个电源周期的相邻两个电压峰值的差值绝对值的累计之和。例如，针对50HZ、60HZ不同的输入电源频率，M*N最优为3000，具体可根据采样周期来确定。例如采样周期0.05ms，共采集2000次，耗时100ms，即求取100ms的K值之和。例如，100ms等于50HZ电源的5个电源周期，等于60HZ电源的6个电源周期。
(3)定义平滑度值为一段时间内相邻前后两次采样的交流电压峰值的差值的绝对值之和除以交流电压峰值所得的值。交流电压峰值为一段采样时间内的交流电压峰值的最大值，举例说明，如果一段时间内的交流输入电压最大为U，则UMax＝1.414*U为这段时间的最大交流电压峰值。平滑度值Q＝Ksum/UMax峰值。UMax峰值为交流电压采样后通过软件算法构建的低通滤波后交流电压峰值的最大值。
(4)将平滑度值Q和预设的阀值做比较，其中预设的阀值需要从大量的实验数据验证结果中分析得出，与电源周期数、频率及强电滤波参数相关，具体地，当电源未发生电压振荡时，平滑度值受电源周期数、频率及强电滤波参数的影响不大。
图3是根据本发明的一个示例性的实施例的平滑度值Q的测试数据图。
如图3所示，列出平滑度值Q的部分测试数据，根据本发明的上述控制方法的逻辑，在系统中编写测试程序，烧录到外机控制器DSP芯片中，让空调机组在电网市电，EFT设备电源、谐波电源设备、变频电源设备上供电测试运行，得到各供电设备下运行的平滑度值Q值与交流输入电压振荡峰值的对应关系，然后根据AC交流输入电压振荡峰值的大小来确定预设的阀值。
从图3中的测试数据可以得出：在PFC未开启时，Q值很小，约等于1。在同样硬件、供电设备、电源频率条件下，如输入电压发生了振荡，则Q值越大时，对应的交流电压峰值越大。在同样硬件、供电电源设备下，交流电压振荡峰值相同时，60HZ电源的Q值大于50HZ电源的Q值。如果采样的点数越大，则Q值越大。在同样供电电源设备、电源频率下，当AC电压振荡峰值相同时，滤波差的控制器的Q值大于滤波好的控制器的Q值。例如，根据实验数据，Q值优选28，当交流输入电源电压振荡时，能够保证电压峰值低于450V，确保整机控制器的可靠性。
根据本发明的一个或多个实施例，如平滑度值Q大于预设的阀值，则计数器累计加一；并重复上述步骤(1)-(4)；如平滑度值Q小于预设的阀值，则计数器清零。
(5)当计数器数值大于预设数值时，则判定交流输入电压发生了振荡；否则继续判断计数器数值是否大于预设数值。预设数值跟采样的周期、程序调用时基有关，可根据实际情况而定，优选10000。上述发明逻辑可通过程序编程实现，程序语句的调用执行是按照一定时基调用的，如1ms调用一次，那10000次也就是10S，根据之前举例说明，Q值是100ms刷新一次，也就是说Q值连续10次都大于预设的Q阀值，则开始执行自适应P参数调整。
根据本发明的一个或多个实施例，其中自适应调整P参数运行，步进调整PFC控制环中电流环的P参数，优选的P往小的方向调整，直至平滑度值Q小于预设的阀值。例如，当Q值大于预设Q的阀值时，每10S步进减小一次电流环路中PI算法中的P参数，直至设定的最小P参数；例如，当Q值小于预设Q的阀值持续20分钟时，则步进增加一次P参数数值，直至恢复初始P参数数值。步进大小可根据实际需求而定，一般为0.2。P参数最大值一般设置为0.9，最小0.2。每多长时间间隔调整一次可根据实际需求而定。其中,电压振荡峰值越大时，Q值越大；当Q值大于预设Q阀值时，此时减小P参数可以有效的减小电压振荡峰值，同时Q值也会相应的减小，在调整P参数过程中，如Q值仍然大于预设Q阀值时，则步进减小P，直至减小到预设的最小P值。根据实验验证数据，一般步进减小P参数1、2次就可达到本发明的控制目的。
图4是根据本发明的一个示例性的实施例的一种空调控制器中的PFC电路参数调整装置框图。
如图4所示，其中，PFC电路参数调整装置包括：：检测单元：用于实时检测空调的交流输入电压是否发生电压振荡；调整单元：用于当发生交流输入电压振荡时，自适应地调整所述PFC电路参数中的P参数，直至交流输入电压的平滑度Q小于预设阈值，其中所述交流输入电压的平滑度Q定义为：预定时间段内所有采样点的K值和与交流电压峰值最大值的比值。
根据本发明的一个或多个实施例，其中所述调整单元还用于：每第一预定时间P参数的数值减小一次，直至达到设定最小的P参数。所述检测单元还用于：实时采集空调的当前采样交流输入电压的峰值并计算出和相邻上一次采样的交流电压峰值的差值的绝对值K；计算交流电压的平滑度Q；设置计数器，如果所述Q的值大于所述预设阈值，则将计数器加1，并重复计算所述Q值；如果所述Q的值小于所述预设阈值，则计数器清零；当所述计数器的值大于预设的数值时，确定所述交流输入电压发生电压振荡。所述调整单元还用于：当所述Q的值小于预设阈值并持续第二预定时间时，每预定第三预定时间增加一次P参数的值，直至恢复初始预设的P参数值。
根据本发明的一个或多个实施例，还提供了一种空调，其采用了上述PFC电路参数调整装置方法，或上述PFC电路参数调整装置。
根据本发明的一个或多个实施例，本发明的方法中的控制逻辑可以使用存储在非暂时性计算机和/或机器可读介质(例如硬盘驱动器、闪存、只读存储器、光盘、数字多功能磁盘、高速缓存、随机存取存储器和/或任何其他存储设备或存储磁盘)上的编码的指令(例如，计算机和/或机器可读指令)来实现如本发明以上方法的流程的处理，在非暂时性计算机和/或机器可读介质中存储任何时间期间(例如，延长的时间段、永久的、短暂的实例、临时缓存和/或信息高速缓存)的信息。如本文所使用的，术语“非暂时性计算机可读介质”被明确定义为包括任何类型的计算机可读存储设备和/或存储盘，并且排除传播信号并排除传输介质。
根据本发明的一个或多个实施例，本发明的方法可以使用控制电路、(控制逻辑、主控系统或控制模块)来实现，其可以包含一个或多个处理器，也可以在内部包含有非暂时性计算机可读介质。具体地，主控系统或控制模块可以包括微控制器MCU。用于实现本发明方法的处理的处理器可以诸如但不限于一个或多个单核或多核处理器。(一个或多个)处理器可包括通用处理器和专用处理器(例如，图形处理器、应用处理器等)的任何组合。处理器可与其耦接和/或可包括计存储器/存储装置，并且可被配置为执行存储在存储器/存储装置中的指令，以实现在本发明中控制器上运行的各种应用和/或操作系统。
作为本发明示例的上文涉及的附图和本发明的详细描述，用于解释本发明，但不限制权利要求中描述的本发明的含义或范围。因此，本领域技术人员可以很容易地从上面的描述中实现修改。此外，本领域技术人员可以删除一些本文描述的组成元件而不使性能劣化，或者可以添加其它的组成元件以提高性能。此外，本领域技术人员可以根据工艺或设备的环境来改变本文描述的方法的步骤的顺序。因此，本发明的范围不应该由上文描述的实施例来确定，而是由权利要求及其等同形式来确定。
尽管本发明结合目前被认为是可实现的实施例已经进行了描述，但是应当理解本发明并不限于所公开的实施例，而相反的，意在覆盖包括在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等同配置。

Claims (11)

1.一种空调控制器中的PFC电路参数调整方法,包括：
S1：实时检测空调的交流输入电压是否发生电压振荡；
S2：当发生交流输入电压振荡时，自适应地调整所述PFC电路参数中的P参数，直至交流输入电压的平滑度Q小于预设阈值；
其中所述交流输入电压的平滑度Q定义为：预定时间段内相邻前后两次采样的交流电压峰值的差值K的绝对值之和与交流电压峰值最大值的比值。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述预设的阈值与空调交流电源的周期数、频率以及强电滤波参数相关。
3.根据权利要求1所述的方法，其中在步骤S2中，所述自适应地调整所述PFC参数中的P参数包括：每隔第一预定时间，P参数的数值减小一次，直至达到设定的P参数的最小阈值。
4.根据权利要求1所述的方法，其中在步骤S1中，实时检测空调的交流输入电压是否发生电压振荡包括：
S11:实时采集空调的当前采样交流输入电压的峰值并计算出和相邻上一次采样的交流电压峰值的差值的绝对值K；
S12:计算交流电压的平滑度Q；
S13:设置计数器，如所述Q的值大于所述预设阈值，则将计数器加1，并重复执行所述步骤S11和S12；
S14：如果所述Q的值小于所述预设阈值，则计数器清零；
S15：当所述计数器的值大于预设的数值时，确定所述交流输入电压发生电压振荡。
5.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括：
S3：当所述Q的值小于预设阈值并持续第二预定时间时，每预定第三预定时间增加一次P参数的值，直至恢复初始预设的P参数值。
6.一种空调控制器中的PFC电路参数调整装置，包括：
检测单元：用于实时检测空调的交流输入电压是否发生电压振荡；
调整单元：用于当发生交流输入电压振荡时，自适应地调整所述PFC电路参数中的P参数，直至交流输入电压的平滑度Q小于预设阈值，
其中所述交流输入电压的平滑度Q定义为：预定时间段内所有采样点的K值和与交流电压峰值最大值的比值。
7.根据权利要求1所述的装置，其中所述预设的阈值与空调交流电源的周期数、频率以及强电滤波参数相关。
8.根据权利要求1所述的装置，其中所述调整单元还用于：每第一预定时间P参数的数值减小一次，直至达到设定最小的P参数。
9.根据权利要求1所述的装置，其中所述检测单元还用于：实时采集空调的当前采样交流输入电压的峰值并计算出和相邻上一次采样的交流电压峰值的差值的绝对值K；计算交流电压的平滑度Q；设置计数器，如果所述Q的值大于所述预设阈值，则将计数器加1，并重复计算所述Q值；如果所述Q的值小于所述预设阈值，则计数器清零；当所述计数器的值大于预设的数值时，确定所述交流输入电压发生电压振荡。
10.根据权利要求6所述的装置，所述调整单元还用于：当所述Q的值小于预设阈值并持续第二预定时间时，每预定第三预定时间增加一次P参数的值，直至恢复初始预设的P参数值。
11.一种空调，其采用根据权利要求1-5任一项所述的方法，或包括根据权利要求6-10任一项所述的装置。
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