CN114337418B - Pfc电路控制方法、空调器和计算机存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种PFC电路控制方法、空调器和计算机存储介质，所述PFC电路控制方法，包括：获取直流母线电压值、PFC电路的实际电流值、输入交流电压值和压缩机的运行电流值；根据所述直流母线电压值、所述PFC电路的实际电流值和所述输入交流电压值获得初始占空比；根据所述压缩机的运行电流值获得占空比补偿值；根据所述初始占空比和所述占空比补偿值获得目标占空比；根据所述目标占空比控制所述PFC电路。采用该方法可以抑制压缩机波动负载所产生的直流母线电压波动。

Description

PFC电路控制方法、空调器和计算机存储介质

技术领域

本发明涉及空调器技术领域，尤其是涉及一种PFC电路控制方法、空调器和计算机存储介质。

背景技术

相关技术中，由于压缩机负载为周期性波动负载，使得直流母线电压也会产生与压缩机运行频率相关的周期性波动，从而导致直流母线电压波动大，降低母线电容寿命，同时也会对压缩机的变频驱动控制产生负面影响，降低可靠性。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种PFC电路控制方法，采用该方法可以抑制压缩机波动负载所产生的直流母线电压波动。

本发明的目的之二在于提出一种空调器。

本发明的目的之三在于提出一种计算机存储介质。

本发明的目的之四在于提出一种空调器。

为了解决上述问题，本发明第一方面实施例提供一种PFC电路控制方法，包括：获取直流母线电压值、PFC电路的实际电流值、输入交流电压值和压缩机的运行电流值；根据所述直流母线电压值、所述PFC电路的实际电流值和所述输入交流电压值获得初始占空比；根据所述压缩机的运行电流值获得占空比补偿值；根据所述初始占空比和所述占空比补偿值获得目标占空比；根据所述目标占空比控制所述PFC电路。

根据本发明实施例的PFC电路控制方法，通过直流母线电压值、PFC电路的实际电流值和输入交流电压值获得初始占空比，以及通过压缩机的运行电流值获得占空比补偿值，从而根据初始占空比和占空比补偿值获得目标占空比，也就是说，在控制PFC电路的输出占空比时，考虑压缩机负载波动的情况，通过占空比补偿值来补偿初始占空比以获得目标占空比，从而以目标占空比控制PFC电路时，实现有效抑制因压缩机负载波动导致的直流母线电压波动的目的。

在一些实施例中，根据所述压缩机的运行电流值获得占空比补偿值，包括：获取补偿系数；计算所述压缩机的运行电流值和所述补偿系数的乘积以作为所述占空比补偿值。

在一些实施例中，0≤所述目标占空比≤1。

在一些实施例中，根据所述初始占空比和所述占空比补偿值获得目标占空比，包括：计算所述初始占空比和所述占空比补偿值的和值以作为所述目标占空比。

在一些实施例中，所述压缩机的运行电流值包括所述压缩机的Q轴目标电流值、Q轴实际电流值、目标电流矢量值和实际电流矢量值中的任一项。

在一些实施例中，根据所述直流母线电压值、所述PFC电路的实际电流值和所述输入交流电压值获得初始占空比，包括：获取目标直流母线电压值；根据所述目标直流母线电压值、所述直流母线电压值和所述输入交流电压值获得所述PFC电路的目标电流值；根据所述目标电流值和所述实际电流值获得所述初始占空比。

本发明第二方面实施例提供一种空调器，包括：至少一个处理器；与至少一个所述处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器中存储有可被至少一个所述处理器执行的计算机程序，至少一个所述处理器执行所述计算机程序时实现上述实施例所述的PFC电路控制方法。

根据本发明实施例的空调器，通过处理器执行上述实施例提供的PFC电路控制方法，可以有效抑制压缩机波动负载所产生的直流母线电压波动。

本发明第三方面实施例提供一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被处理器执行时实现上述实施例所述的PFC电路控制方法。

本发明第四方面实施例提供一种空调器，包括：整流电路、PFC电路、逆变电路以及压缩机；第一电压采集单元，用于采集直流母线电压值；第二电压采集单元，用于采集输入交流电压值；第一电流采集单元，用于采集所述压缩机的运行电流值；第二电流采集单元，用于采集所述PFC电路的实际电流值；控制模块，所述控制模块用于执行上述实施例所述的PFC电路控制方法。

根据本发明实施例的空调器，通过控制模块执行上述实施例提供的PFC电路控制方法，可以有效抑制压缩机波动负载所产生的直流母线电压波动。

在一些实施例中，所述控制模块包括：压缩机控制模块，所述压缩机控制模块与所述压缩机和所述逆变电路连接；PFC电路控制模块，所述PFC电路控制模块与所述PFC电路、所述第一电压采集单元、所述第二电压采集单元、所述第一电流采集单元和所述第二电流采集单元分别连接，用于控制所述PFC电路。

本发明的附加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

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明一个实施例的PFC电路控制方法的流程图；

图2是根据本发明一个实施例的空调器的结构示意图；

图3是根据本发明一个实施例的空调器的结构框图。

图4是根据本发明另一个实施例的空调器的结构框图。

附图标记：

空调器10；

整流电路1；PFC电路2；逆变电路3；压缩机4；第一电压采集单元5；第二电压采集单元6；第一电流采集单元7；第二电流采集单元8；控制模块9；

处理器11；存储器12；压缩机控制模块13；PFC电路控制模块14。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，参考附图描述的实施例是示例性的，下面详细描述本发明的实施例。

由于压缩机的负载为周期性波动负载，尤其对于家用空调中应用的单转子压缩机，其负载波动极大。所以，在压缩机的运行过程中，其功率为周期性的波动功率，从而导致变频控制器的直流母线电压也会产生相应的电压波动，波动频率与压缩机运行频率相关。但是，若直流母线电压波动大，则会使得直流母线的电容发热升高，从而降低寿命，且降低压缩机的变频驱动控制可靠性。

相关技术中，对于直流母线电压均由PFC直接进行控制，但是，在对PFC控制的方法中，其与压缩机控制完全解耦，且PFC电压控制的响应速度通常很慢，无法及时响应压缩机功率的波动。因此，当压缩机的负载发生较大的波动时，PFC控制无法快速响应，导致直流母线电压也产生较大的波动。

为了解决上述问题，本发明第一方面实施例提出一种PFC电路控制方法，采用该方法可以抑制压缩机波动负载所产生的直流母线电压波动。

下面参考图1描述本发明实施例的PFC电路控制方法，如图1所示，该方法至少包括步骤S1-步骤S5。

步骤S1，获取直流母线电压值、PFC电路的实际电流值、输入交流电压值和压缩机的运行电流值。

具体地，参考图2所示，直流母线电容两端的电压为直流母线电压值Vdc，PFC电路的实际电流值为iac，输入交流电压值为Vac，以及，考虑在现有的PFC控制方法中，其控制过程与压缩机完全解耦，即PFC电路控制模块14的输入仅有直流母线电压值Vdc、PFC电路的实际电流值为iac和输入交流电压值为Vac，而不包含压缩机的相关变量，因此，当压缩机的负载发生较大的波动时，PFC电路控制模块14响应速度较慢，无法及时响应压缩机功率的波动，从而导致直流母线电压也产生较大的波动，对此，本发明实施例中在对PFC电路进行控制时，直接引入压缩机的运行电流值，通过压缩机的运行电流值来直接反应压缩机负载的变化，由此，通过将PFC电路控制模块14控制PFC电路的过程与压缩机进行耦合，从而在压缩机的负载发生波动时，便于PFC电路控制模块14根据压缩机的运行电流值作出及时响应，以抑制因压缩机负载波动导致的直流母线电压波动。

步骤S2，根据直流母线电压值、PFC电路的实际电流值和输入交流电压值获得初始占空比。

其中，初始占空比可以理解为在与压缩机完全解耦时，PFC电路控制模块控制PFC电路的占空比，例如，图2中所示初始占空比为di。

具体地，PFC电路控制模块根据直流母线电压值、PFC电路的实际电流值和输入交流电压值，经过电压控制环路与电流控制环路获得初始占空比。

步骤S3，根据压缩机的运行电流值获得占空比补偿值。

具体地，由于直流母线电压值同时受到电网侧输入与逆变侧输出(即压缩机)的影响，当压缩机的运行电流值增大时，为满足压缩机的能量需求，直流母线需要输出的能量上升，但是，PFC电路控制模块的响应速度很慢，导致短时间内交流侧输入的能量无法平衡压缩机输出的能量，所以，此时直流母线电容中的能量减小，导致直流母线电压下降；反之，则直流母线电压上升。此外，由于PFC电路的输入电压Vi与直流母线电压值Vdc(即PFC电路的输出电压值)以及占空比d的关系满足如下公式。

Vdc＝Vi/(1-d)

由上述公式可知，当PFC电路的输入电压Vi保持稳定，直流母线电压值Vdc因压缩机负载变化而发生变化时，为使直流母线电压值Vdc快速恢复，需要迅速对占空比d进行调整，但在现有的PFC控制方法中，当直流母线电压值Vdc发生变化时，对占空比d的调整需经过电压控制环路与电流控制环路，响应速度很慢，无法满足压缩机负载变化的响应速度，所以压缩机的负载波动会导致直流母线电压产生较大波动。

因此，为解决上述问题，本发明实施例在对PFC电路进行控制时，直接引入压缩机的运行电流值，基于压缩机的运行电流值能够直接反应压缩机负载的变化，所以通过压缩机的运行电流值来获得占空比补偿值，即将因压缩机负载波动而造成直流母线电压产生的波动作为一个补偿量，而且，压缩机的运行电流值无需再经过电压控制环路与电流控制环路，PFC电路控制模块可直接由压缩机的运行电流值获得占空比补偿值，从而满足压缩机负载变化的响应速度，进而以在PFC电路控制模块控制PFC电路的占空比时，将占空比补偿值补偿至初始占空比内，实现有效抑制因压缩机负载波动导致的直流母线电压波动的目的。

步骤S4，根据初始占空比di和占空比补偿值d1获得目标占空比d。

具体地，由上文所述可知，当压缩机的运行电流值增大时，直流母线电压值Vdc减小，为使其恢复，需增大占空比d，即目标占空比大于初始占空比；反之，当压缩机的运行电流值减小时，则需减小占空比d，即目标占空比小于初始占空比。因此，在PFC电路控制模块控制PFC电路的占空比时，通过初始占空比di和占空比补偿值d1来获得目标占空比d，有效抑制压缩机负载波动导致的直流母线电压波动。

步骤S5，根据目标占空比控制PFC电路。

根据本发明实施例的PFC电路控制方法，通过直流母线电压值、PFC电路的实际电流值和输入交流电压值获得初始占空比，以及通过压缩机的运行电流值获得占空比补偿值，从而根据初始占空比和占空比补偿值获得目标占空比，也就是说，在控制PFC电路的输出占空比时，考虑压缩机负载波动的情况，通过占空比补偿值来补偿初始占空比以获得目标占空比，从而以目标占空比控制PFC电路时，实现有效抑制因压缩机负载波动导致的直流母线电压波动的目的。

在一些实施例中，获取补偿系数例如记为K，计算压缩机的运行电流值i和补偿系数K的乘积以作为占空比补偿值d1，即d1＝K*i，由此来计算占空比补偿值d1，可以使得PFC电路的占空比随压缩机的运行电流值进行线性变化，有效抑制因压缩机负载波动导致的直流母线电压波动。其中，补偿系数K可以根据PFC电路的占空比范围以及压缩机的运行电流值范围等来确定，对此不作限制。可以理解的是，根据补偿系数K计算的占空比补偿量d1在对初始占空比di补偿后，需保证PFC电路的目标占空比d处于合理的范围。

在一些实施例中，0≤目标占空比d≤1，基于此范围来确定补偿系数K，可以有效保证PFC占空比的补偿量即占空比补偿值d1处于合理的范围。

在一些实施例中，计算初始占空比di和占空比补偿值d1的和值以作为目标占空比d，即d＝di+d1，由此当压缩机发生波动时，根据压缩机的波动即运行电流值获得占空比补偿值d1并将其作为补偿量补偿至初始占空比di内，以抵消因压缩机的波动而造成的直流母线电压的波动，从而以目标占空比d控制PFC电路时，可以有效抑制因压缩机负载波动导致的直流母线电压波动。

在一些实施例中，压缩机的运行电流值i为可以直接反应压缩机负载的变化的电流变量，例如，参考图2所示，其可以包括压缩机的Q轴目标电流值iq*、Q轴实际电流值iq、目标电流矢量值is*和实际电流矢量值is中的任一项，即i＝iq*或i＝iq或i＝is*或i＝is，由此，以便于在对PFC电路的占空比进行补偿时，占空比补偿量可以根据上述电流变量进行线性变化，有效抑制压缩机负载波动导致的直流母线电压波动。

其中，目标电流矢量值is*和实际电流矢量值is可以通过以下公式计算。

其中，id*为D轴目标电流值，iq*为Q轴目标电流值，id为D轴实际电流值，iq为Q轴实际电流值。

在一些实施例中，获取目标直流母线电压值，例如图2中目标直流母线电压值为Vdc*；根据目标直流母线电压值Vdc*、直流母线电压值Vdc和输入交流电压值|Vac|经过电压控制环路获得PFC电路的目标电流值iac*；根据目标电流值iac*和实际电流值iac经过电流控制环路获得初始占空比di。

可以理解的是，本发明实施例的PFC电路控制方法可以应用于采用单相有源PFC的应用领域，如采用单相有源PFC的空调器或冰箱等家用设备内，对此不作限制。

本发明第二方面实施例提供一种空调器，如图3所示，该空调器10包括至少一个处理器11和与至少一个处理器11通信连接的存储器12。

其中，存储器12中存储有可被至少一个处理器11执行的计算机程序，至少一个处理器11执行计算机程序时实现上述实施例提供的PFC电路控制方法。

需要说明的是，本发明实施例的空调器10的具体实现方式与本发明上述任意实施例的PFC电路控制方法的具体实现方式类似，具体请参见关于方法部分的描述，为了减少冗余，此处不再赘述。

根据本发明实施例的空调器10，通过处理器11执行上述实施例提供的PFC电路控制方法，可以有效抑制压缩机波动负载所产生的直流母线电压波动。

本发明第三方面实施例提供一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，其中，计算机程序被处理器执行时实现上述实施例提供的PFC电路控制方法。

本发明第四方面实施例提供一种空调器，如图4所示，该空调器10包括整流电路1、PFC电路2、逆变电路3、压缩机4、第一电压采集单元5、第二电压采集单元6、第一电流采集单元7、第二电流采集单元8以及控制模块9。

其中，第一电压采集单元5用于采集直流母线电压值；第二电压采集单元6用于采集输入交流电压值；第一电流采集单元7用于采集压缩机的运行电流值；第二电流采集单元8用于采集PFC电路的实际电流值；控制模块9用于执行上述实施例提供的PFC电路控制方法。

具体地，参考图2所示，控制模块9根据压缩机4的相关变量对压缩机4的运行进行控制，其中，压缩机4的相关变量分别为：压缩机的目标转速值ω*与实际转速值ω、压缩机的转子电角位置θ、D轴目标电流值id*与D轴实际电流值id、Q轴目标电流值iq*与Q轴实际电流值iq、D轴目标电压值ud*与Q轴目标电压值uq*、压缩机的三相电流分别为ia、ib、ic、目标电流矢量值is*与实际电流矢量值is。以及，控制模块9根据PFC电路2的相关变量对PFC电路的运行进行控制，PFC电路2的相关变量分别为：目标直流母线电压值Vdc*与实际的直流母线电压值Vdc；PFC电路的目标电流值iac*与实际电流值iac；输入交流电压值Vac；目标占空比d；初始占空比di；补偿系数K；压缩机的运行电流值i，其有四种选择，分别为i＝iq*或i＝iq或i＝is*或i＝is；占空比补偿量为d1＝K·i。由此，控制模块9采用上述实施例提供的PFC电路控制方法控制PFC电路2时，PFC电路2的占空比即为目标占空比d＝di+K·i。

需要说明的是，本发明实施例的空调器10的具体实现方式与本发明上述任意实施例的PFC电路控制方法的具体实现方式类似，具体请参见关于方法部分的描述，为了减少冗余，此处不再赘述。

根据本发明实施例的空调器10，通过控制模块9执行上述实施例提供的PFC电路控制方法，可以有效抑制压缩机波动负载所产生的直流母线电压波动。

在一些实施例中，如图2所示，控制模块9包括压缩机控制模块13和PFC电路控制模块14。

其中，压缩机控制模块13与压缩机4和逆变电路3连接；PFC电路控制模块14与PFC电路2、第一电压采集单元5、第二电压采集单元6、第一电流采集单元7和第二电流采集单元8分别连接，用于控制PFC电路2。

在本说明书的描述中，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。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“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一定指的是相同的实施例或示例。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种PFC电路控制方法，其特征在于，包括：

获取直流母线电压值、PFC电路的实际电流值、输入交流电压值和压缩机的运行电流值；

根据所述直流母线电压值、所述PFC电路的实际电流值和所述输入交流电压值获得初始占空比；

根据所述压缩机的运行电流值获得占空比补偿值，其中，所述压缩机的运行电流值包括所述压缩机的Q轴目标电流值、Q轴实际电流值、目标电流矢量值和实际电流矢量值中的任一项；

根据所述初始占空比和所述占空比补偿值获得目标占空比；

根据所述目标占空比控制所述PFC电路；

其中，根据所述压缩机的运行电流值获得占空比补偿值，包括：

获取补偿系数；

计算所述压缩机的运行电流值和所述补偿系数的乘积以作为所述占空比补偿值。

2.根据权利要求1所述的PFC电路控制方法，其特征在于，0≤所述目标占空比≤1。

3.根据权利要求1所述的PFC电路控制方法，其特征在于，根据所述初始占空比和所述占空比补偿值获得目标占空比，包括：

计算所述初始占空比和所述占空比补偿值的和值以作为所述目标占空比。

4.根据权利要求1所述的PFC电路控制方法，其特征在于，根据所述直流母线电压值、所述PFC电路的实际电流值和所述输入交流电压值获得初始占空比，包括：

获取目标直流母线电压值；

根据所述目标直流母线电压值、所述直流母线电压值和所述输入交流电压值获得所述PFC电路的目标电流值；

根据所述目标电流值和所述实际电流值获得所述初始占空比。

5.一种空调器，其特征在于，包括：

至少一个处理器；

与至少一个所述处理器通信连接的存储器；

其中，所述存储器中存储有能被至少一个所述处理器执行的计算机程序，至少一个所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1-4任一项所述的PFC电路控制方法。

6.一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-4任一项所述的PFC电路控制方法。

7.一种空调器，其特征在于，包括：

整流电路、PFC电路、逆变电路以及压缩机；

第一电压采集单元，用于采集直流母线电压值；

第二电压采集单元，用于采集输入交流电压值；

第一电流采集单元，用于采集所述压缩机的运行电流值；

第二电流采集单元，用于采集所述PFC电路的实际电流值；

控制模块，所述控制模块用于执行权利要求1-4任一项所述的PFC电路控制方法。

8.根据权利要求7所述的空调器，其特征在于，所述控制模块包括：

压缩机控制模块，所述压缩机控制模块与所述压缩机和所述逆变电路连接；

PFC电路控制模块，所述PFC电路控制模块与所述PFC电路、所述第一电压采集单元、所述第二电压采集单元、所述第一电流采集单元和所述第二电流采集单元分别连接，用于控制所述PFC电路。