CN115329717A - 一种逆变器数据处理方法、装置、设备和存储介质 - Google Patents

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CN115329717A CN202211011381.4A CN202211011381A CN115329717A CN 115329717 A CN115329717 A CN 115329717A CN 202211011381 A CN202211011381 A CN 202211011381A CN 115329717 A CN115329717 A CN 115329717A
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张莉
潘彦全
王哲钰
刘志强
刘璇
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Abstract

本发明公开了一种逆变器数据处理方法、装置、设备和存储介质，该方法包括：获取逆变器系统中功率开关器件的损耗参数和所述功率开关器件的饱和导通压降；根据所述损耗参数、所述饱和导通压降和所述功率开关器件的数量，计算逆变器系统的系统损耗；根据所述逆变器系统中负载电机的三相电感等效模型、三相互感等效模型和三相电阻等效模型，构建所述负载电机的负载等效模型；基于所述功率开关器件、所述损耗参数、所述开关损耗和所述负载等效模型，构建所述逆变器系统的系统仿真模型；基于固定调制波频率，运行所述系统仿真模型，确定逆变器效率。通过上述方案，可以提高逆变器输出效率的计算速度，降低计算成本。

Description

一种逆变器数据处理方法、装置、设备和存储介质
技术领域
本发明实施例涉及计算机领域，尤其涉及一种逆变器数据处理方法、装置、设备和存储介质。
背景技术
随着电动车的发展，电动车逆变器的能量消耗情况，成为人们关注的重点。当前逆变器效率评估方式主要依赖物理样件，通过测试得到逆变器的效率，这种方式导致对逆变器的性能评估周期长，成本高。因此，如何提高逆变器输出效率的计算速度，降低计算成本，是需要解决的问题。
发明内容
本发明提供了一种逆变器数据处理方法、装置、设备和存储介质，可以提高逆变器输出效率的计算速度，降低计算成本。
根据本发明的一方面，提供了一种逆变器数据处理方法，包括：
获取逆变器系统中功率开关器件的损耗参数和所述功率开关器件的饱和导通压降；其中，所述损耗参数包括功率开关器件的工作结温、集电极电流、集射极电压、反向恢复损耗、关断损耗和开通损耗；
根据所述损耗参数、所述饱和导通压降和所述功率开关器件的数量，计算逆变器系统的系统损耗；
根据所述逆变器系统中负载电机的三相电感等效模型、三相互感等效模型和三相电阻等效模型，构建所述负载电机的负载等效模型；
基于所述功率开关器件、所述损耗参数、所述系统损耗和所述负载等效模型，构建所述逆变器系统的系统仿真模型；
基于固定调制波频率，运行所述系统仿真模型，确定逆变器效率；
根据本发明的另一方面，提供了一种逆变器数据处理装置，该装置包括：
损耗参数获取模块，用于获取逆变器系统中功率开关器件的损耗参数和所述功率开关器件的饱和导通压降；其中，所述损耗参数包括功率开关器件的工作结温、集电极电流、集射极电流、二极管反向恢复损耗、IGBT关断损耗和开通损耗；
系统损耗计算模块，用于根据所述损耗参数、所述饱和导通压降和所述功率开关器件的数量，计算逆变器系统的系统损耗；
负载等效模型确定模块，用于根据所述逆变器系统中负载电机的三相电感等效模型、三相互感等效模型和三相电阻等效模型，构建所述负载电机的负载等效模型；
系统仿真模型构建模块，用于基于所述功率开关器件、所述损耗参数、所述系统损耗和所述负载等效模型，构建所述逆变器系统的系统仿真模型；
功率转换效率确定模块，用于基于固定调制波频率，运行所述系统仿真模型，确定逆变器效率。
根据本发明的另一方面，提供了一种电子设备，所述电子设备包括：
至少一个处理器；以及
与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的计算机程序，所述计算机程序被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行本发明任一实施例所述的逆变器数据处理方法。
根据本发明的另一方面，提供了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计算机指令，所述计算机指令用于使处理器执行时实现本发明任一实施例所述的逆变器数据处理方法。
本发明实施例的技术方案，获取逆变器系统中功率开关器件的损耗参数和功率开关器件的饱和导通压降；根据损耗参数、饱和导通压降和功率开关器件的数量，计算逆变器系统的系统损耗；根据逆变器系统中负载电机的三相电感等效模型、三相互感等效模型和三相电阻等效模型，构建负载电机的负载等效模型；基于功率开关器件、损耗参数、系统损耗和负载等效模型，构建逆变器系统的系统仿真模型；基于固定调制波频率，运行系统仿真模型，确定逆变器效率。上述方案，提供了一种根据逆变器系统的系统损耗和负载电机的负载等效模型，构建逆变器系统的系统仿真模型，以根据系统仿真模型，确定逆变器效率的方式。解决了直接对逆变器系统的物理样件的输出效率进行测试，以获取逆变器系统的输出效率，造成的输出效率计算速度低，计算成本高的问题。根据逆变器系统功率开关器件的损耗参数和负载电机的负载等效模型构建逆变器系统的系统仿真模型，再根据系统仿真模型进行仿真实验，以获取逆变器效率，实现了构建精确的逆变器系统的仿真模型，同时提高逆变器效率计算速度，降低功率转换效率计算成本的效果。还可以基于逆变器效率对逆变器系统进行评估，提高了逆变器系统的评估效率。
应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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获得其他的附图。
图1为本发明实施例一提供的一种逆变器数据处理方法的流程图；
图2为本发明实施例二提供的一种逆变器数据处理方法的流程图；
图3为本发明实施例三提供的一种逆变器数据处理方法的流程图；
图4为本发明实施例四提供的一种逆变器数据处理装置的结构示意图；
图5为本发明实施例五提供的一种电子设备的结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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一部分的实施例，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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“候选”和“目标”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“等”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
实施例一
图1为本发明实施例一提供了一种逆变器数据处理方法的流程图，本实施例可适用于对逆变器数据进行处理的情况，尤其适用于对逆变器数据进行处理，确定逆变器效率的情况。该方法可以由逆变器数据处理装置来执行，该逆变器数据处理装置可以采用硬件和/或软件的形式实现，该逆变器数据处理装置可配置于电子设备中。如图1所示，该方法包括：
S110、获取逆变器系统中功率开关器件的损耗参数和功率开关器件的饱和导通压降。
其中，损耗参数包括功率开关器件的工作结温、集电极电流、集射极电压、反向恢复损耗、关断损耗和开通损耗。功率开关器件是指能够控制电路通断，确保电路的可靠导通或截止，能够承受一定的电压和电流，具有较高的开关频率，且在开关状态转换时导通时间与关断时间足够段的电力电子器件。功率开关器件包括：绝缘栅双极晶体管IGBT、二极管、门极可关断晶闸管GTO、电力晶体管GTR、电力场效应管Perwer MOSFET、集成门极换流晶闸管IGCT和对称门极换流晶闸管SGCT。功率开关器件的损耗参数对逆变器系统的效率有影响的参数。功率开关器件的饱和导通压降是指功率开关器件正极接在高电位端，负极接在低电位端，实现正向导通后，功率开关器件两端的电压。饱和导通压降包括IGBT导通压降和二极管正向压降。结温是电子设备中半导体的实际工作温度。
例如，正向特性在电子电路中，将二极管的正极接在高电位端，负极接在低电位端，二极管就会导通，这种连接方式，称为正向偏置。必须说明，当加在二极管两端的正向电压很小时，二极管仍然不能导通，流过二极管的正向电流十分微弱。只有当正向电压达到某一数值以后，二极管才能正向导通。导通后二极管两端的电压基本上保持不变，二极管两端的电压称为二极管的饱和导通压降。
具体的，确定逆变器系统中的功率开关器件，测量并获取功率开器件中绝缘栅双极型晶体管的实际工作温度，并将实际工作温度作为功率开关器件的工作结温。测量并获取集电极电流。将直流母线电压条件下的功率开关器件的开通损耗作为开通损耗。同时，获取直流母线电压条件下的功率开关器件的关断损耗，和功率开关器件中二极管的反向恢复损耗。将二极管的正极接在高电位端，负极接在低电位端，测量并获取二极管正向导通时二极管两段的电压，以获得二极管的饱和导通压降。
S120、根据损耗参数、饱和导通压降和功率开关器件的数量，计算逆变器系统的系统损耗。
其中，系统损耗是指逆变器系统的功率开关器件开通损耗和截止损耗。开通损耗指功率管从截止到导通时,所产生的功率损耗；截止损耗指功率管从导通到截止时,所产生的功率损耗。
具体的，根据占空比、集电极电流、开关频率、IGBT开通损耗、IGBT关断损耗和饱和导通压降中的IGBT导通压降，确定绝缘栅双极型晶体管损耗；根据占空比、二极管正向电流和饱、开关频率、二极管正向电流和导通压降中的二极管正向压降，确定二极管损耗。占空比是指在一个脉冲循环内，通电时间相对于通电的总时间所占的比例。根据二极管损耗、绝缘栅双极型晶体管损耗和功率开关器件的数量，计算逆变器系统的系统损耗。
示例性的，可以根据功率开关器件中绝缘栅双极型晶体管损耗、二极管损耗和功率开关器件的数量，计算逆变器系统的系统损耗。具体的，可以通过如下子步骤实现：
S1201、根据损耗参数的功率开关器件的开通损耗，确定功率开关器件中绝缘栅双极型晶体管损耗，以及二极管损耗。
具体的，绝缘栅双极型晶体管损耗的计算公式如公式(1)所示：
Pigbt＝Pcond_igbt+Psw_igbt (1)
其中，Pigbt为绝缘栅双极型晶体管损耗；Pcond_igbt为IGBT的开通损耗；Psw_igbt为IGBT的开关损耗。
进一步的，IGBT的开通损耗的计算公式如公式(2)所示：
Pcond_igbt＝d×Vcesat×Ic (2)
其中，Pdiode为二极管损耗；d为占空比；Vcesat为IGBT导通压降；Ic为集电极电流。
IGBT的开关损耗的计算公式如公式(3)所示：
Psw_igbt＝fsw(Eon+Eoff) (3)
其中，fsw为IGBT开关频率，Eon为IGBT开通损耗，Eoff为IGBT关断损耗。
二极管损耗的计算公式如公式(4)所示：
Pdiode＝Pcond_diode+Psw_diode (4)
其中，Pcond_diode为二极管的开通损耗；Psw_diode为二极管的开关损耗。进一步的，二极管的开通损耗的计算公式如公式(5)所示：
Pcond_diode＝(1-d)VfIf (5)
其中，Vf为二极管正向压降，If为二极管正向电流。
二极管的开关损耗的计算公式如公式(6)所示：
Psw_diode＝fswErec (6)
其中，Erec为二极管反向恢复损耗、关断损耗。
S1202、将绝缘栅双极型晶体管损耗和二极管损耗之和作为单个功率开关器件的损耗值。
具体的，逆变器系统中单个功率开关器件的损耗值的计算公式如公式(7)示：
Pchip＝Pigbt+Pdiode (7)
其中，Pchip为逆变器系统中单个功率开关器件的损耗值。
S1203、根据单个功率开关器件的损耗值和功率开关器件的数量，计算逆变器系统的系统损耗。
具体的，逆变器系统的系统损耗的计算公式如公式(8)所示：
Ptotal＝n*Pchip (8)
其中，Ptotal为逆变器系统的系统损耗，n为功率开关器件的数量。
可以理解的是，根据功率开关器件中绝缘栅双极型晶体管损耗、二极管损耗和功率开关器件的数量，计算逆变器系统的系统损耗，可以获得更加精确的开关损耗计算结果。
S130、根据逆变器系统中负载电机的三相电感等效模型、三相互感等效模型和三相电阻等效模型，构建负载电机的负载等效模型。
其中，负载电机是指带有负荷功率的电机，即逆变器系统中用于功率的电机。三相电感等效模型是指负载电机中的电感的三相等效电路模型；三相互感等效模型是指负载电机中的互感电路的三相等效电路模型；三相电阻等效模型是指负载电机中的电阻的三相等效电路模型。互感是指一个线圈中的电流发生变化，而使其他线圈中产生感应电动势的现象。互感电路是指产生互感现象的电路。
具体的，根据负载电机中电感的电感参数和负载电机中的电路连接方式，确定负载电机中的三相电感等效模型；根据负载电机中的线圈的电流和电动势变化情况，确定负载电机中的互感电路，根据互感电路和负载电机中的电路连接方式，确定负载电机中的三相互感等效模型；根据负载电机中电阻的电阻参数和负载电机中的电路连接方式，确定负载电机中的三相电阻等效模型；将三相电感等效模型、三相互感等效模型和三相电阻等效模型进行连接，获得负载电机的负载等效模型。
示例性的，可以通过如下子步骤构建负载电机的负载等效模型：
S1301、针对每一转速段，分别构建该转速段下逆变器系统中负载电机的三相电感等效模型、三相互感等效模型和三相电阻等效模型。
其中，转速段是指负载电机的转速范围。
具体的，将负载电机的转速进行分段处理，获得至少两个转速段。例如，可以将0r/s～500r/s、501r/s～1000r/s和1001r/s～1005r/s分别作为转速段。以上转速段的设置仅仅作为一个示例，在实际应用中，可以根据实际需要设置转速段。确定负载电机工作在每一个转速段下的三相电感等效模型、三相互感等效模型和三相电阻等效模型。
S1302、根据该转速段下的三相电感等效模型、三相互感等效模型和三相电阻等效模型，构建该转速段下，负载电机的等效模型组成结构。
具体的，针对任一转速段，确定该转速段下的三相电感等效模型、三相互感等效模型和三相电阻等效模型，将该转速段下的三相电感等效模型、三相互感等效模型和三相电阻等效模型进行连接，获得该转速段下，负载电机的等效模型组成结构。
S1303、对各转速段下的等效模型组成结构进行整合，得到负载电机的负载等效模型。
具体的，根据各转速段下，负载电机的等效模型组成结构，可以获得不同转速段下负载电机的等效模型。对各转速段下的等效模型组成结构进行整合，可以得到负载电机的负载等效模型。可以理解的是，该负载等效模型中包含至少两个等效模型组成结构，等效模型组成结构的个数和转速段的个数一致，不同转速段对应的等效模型组成结构不同。
可以理解的是，根据各转速段下的等效模型组成结构，确定负载电机的负载等效模型，可以使负载等效模型能够更好的模拟拐点转速以上的转速范围的负载电机的工作特性。拐点是指负载电机达到电能转化极限能力的转速对应的扭矩输出能力点，即负载电机的峰值功率点。负载电机到达峰值功率后，功率无法继续上升，而转速仍然在增加，那么对应转速下输出扭矩的能力就要下降。
S140、基于功率开关器件、损耗参数、系统损耗和负载等效模型，构建逆变器系统的系统仿真模型。
其中，系统仿真模型是指通过仿真软件构成的，可以用于表征逆变器系统的电路仿真模型。
具体的，根据功率开关器件和堵在等效模型，确定逆变器系统的系统模型结构。将损耗参数和系统损耗，作为电路模型结构的模型参数，通过仿真软件，确定逆变器系统的系统仿真模型。
S150、基于固定调制波频率，运行系统仿真模型，确定逆变器效率。
具体的，确定逆变器系统的电路仿真模型后，确定电路仿真模型中的固定调制波频率和偏置电压，以获取固定调制波频率和偏执电压下的电路仿真模型的输出电流和输出频率。根据偏置电压、输出电流和输出频率，可以确定输出电流和输出频率条件下的逆变器效率。其中，偏置电压是指晶体管放大电路中使晶体管处于放大状态时，基极-射极之间以及集电极-基极之间应该设置的电压。
示例性的，确定逆变器效率的方式可以是：基于固定调制波频率，运行系统仿真模型，确定系统仿真模型的输出电流和输出频率；扫描偏置电压，确定输出电流和输出频率下的逆变器效率。
具体的，固定调制波频率可以根据需求自行设置。将固定调制波频率和偏置电压作为系统仿真模型的输入参数。运行系统仿真模型，将固定调制波频率作用于系统仿真模型，以获得系统仿真模型的输出电流和输出频率。扫描系统仿真模型的偏置电压，可以获得输出电流和输出频率条件下的逆变器效率。
通过扫描固定调制波频率作用下系统仿真模型的偏置电压，确定逆变器效率，可以提高逆变器效率的获取速度。
本实施例提供的技术方案，获取逆变器系统中功率开关器件的损耗参数和功率开关器件的饱和导通压降；根据损耗参数、饱和导通压降和功率开关器件的数量，计算逆变器系统的系统损耗；根据逆变器系统中负载电机的三相电感等效模型、三相互感等效模型和三相电阻等效模型，构建负载电机的负载等效模型；基于功率开关器件、损耗参数、开关损耗和负载等效模型，构建逆变器系统的系统仿真模型；基于固定调制波频率，运行系统仿真模型，确定逆变器效率。上述方案，提供了一种根据逆变器系统的系统损耗和负载电机的负载等效模型，构建逆变器系统的系统仿真模型，以根据系统仿真模型，确定逆变器效率的方式。解决了直接逆变器系统的物理样件的输出效率进行测试，以获取逆变器系统的输出效率，造成的输出效率计算速度低，计算成本高的问题。根据逆变器系统功率开关器件的损耗参数和负载电机的负载等效模型构建逆变器系统的系统仿真模型，再根据系统仿真模型进行仿真实验，以获取逆变器效率，实现了构建精确的逆变器系统的仿真模型，同时提高逆变器效率计算速度，降低逆变器效率计算成本的效果。还可以基于逆变器效率对逆变器系统进行评估，提高了逆变器系统的评估效率。
实施例二
图2为本发明实施例二提供的一种逆变器数据处理方法的流程图，本实施例在上述实施例的基础上进行了优化，给出了一种基于功率开关器件、损耗参数、开关损耗和负载等效模型，构建逆变器系统的系统仿真模型的优选实施方案。具体的，如图2所示，该方法包括：
S210、获取逆变器系统中功率开关器件的损耗参数和功率开关器件的饱和导通压降。
其中，损耗参数包括功率开关器件的工作结温、集电极电流、反向恢复损耗、关断损耗和开通损耗。
S220、根据损耗参数、饱和导通压降和功率开关器件的数量，计算逆变器系统的系统损耗。
S230、根据逆变器系统中负载电机的三相电感等效模型、三相互感等效模型和三相电阻等效模型，构建负载电机的负载等效模型。
S240、根据功率开关器件、损耗参数和系统损耗，确定逆变器系统的智能功率单元。
其中，逆变器系统的智能功率单元是指用于表征逆变器系统中功率开关器件的电路连接状态和损耗状况的模型，智能功率单元中包含功率开关器件、功率开关器件的损耗参数和系统损耗。
具体的，根据逆变器系统的功率开关器件，确定逆变器系统中的母排、电容、驱动电路和IGBT等电路组成元件。再根据电路组成元件、损耗参数和系统损耗，确定逆变器系统的智能功率单元。
S250、向系统仿真模型中输入调制波频率信号，采用恒压频比算法，根据调制波频率信号，确定控制电压。
其中，恒压频比算法是指控制调制波频率和控制电压的比值为固定值的算法。控制电压是指作用于智能功率单元，以控制智能功率单元
具体的，详细图仿真模型中输入调制波频率信号，确定控制电压和调制波频率的恒压频比比值。基于调制波频率信号和恒压频比比值，通过恒压频比算法，确定控制电压。
S260、采用脉宽调制算法，通过控制电压控制系统仿真模型中的智能功率单元运行，获得驱动负载等效模型运行的三相电流。
其中，脉宽调制算法即SVPWM算法，是由三相功率逆变器的六个功率开关元件组成的特定开关模式产生的脉宽调制波，能够使输出电流波形尽可能接近于理想的正弦波形。
具体的，由于三相系统中的电压、电流等状态变量存在不同程度的耦合，因此，在确定控制电压后，需要对控制电压进行克拉克变换，以使控制电压从三相坐标系变换至两相旋转坐标系中。克拉克变换是将基于三轴二维的定子静止坐标系的物理量变换到二轴的定子静止坐标系中。通过克拉克变换，可以将耦合的对称三相系统解耦为可以独立控制的两相系统，从而降低控制器设计的复杂程度。再采用脉宽调制算法，通过控制电压控制系统仿真模型中的智能功率单元运行，从而获得驱动负载等效模型运行的三相交流电，将三相交流电作为驱动负载等效模型运行的三相电流。
S270、根据智能功率单元、控制电压、负载等效模型和三相电流，构建逆变器系统的系统仿真模型。
具体的，根据智能功率单元和负载等效模型，构建系统仿真模型的系统电路模型。将控制电压和三相电流作为系统电路模型的控制电压和三相电流，输入至系统电路模型中，获得逆变器系统的系统仿真模型。
S280、基于固定调制波频率，运行系统仿真模型，确定逆变器效率。
本实施例的技术方案，获取逆变器系统中功率开关器件的损耗参数和功率开关器件的饱和导通压降；根据损耗参数、饱和导通压降和功率开关器件的数量，计算逆变器系统的系统损耗；根据逆变器系统中负载电机的三相电感等效模型、三相互感等效模型和三相电阻等效模型，构建负载电机的负载等效模型；根据功率开关器件、损耗参数和开关损耗，确定逆变器系统的智能功率单元；向系统仿真模型中输入调制波频率信号，采用恒压频比算法，根据调制波频率信号，确定控制电压；采用脉宽调制算法，通过控制电压控制系统仿真模型中的智能功率单元运行，获得驱动负载等效模型运行的三相电流；根据智能功率单元、控制电压、负载等效模型和三相电流，构建逆变器系统的系统仿真模型；基于固定调制波频率，运行系统仿真模型，确定逆变器效率。
示例性的，在上述实施例的基础上，还可以根据逆变器效率与负载电机的性能参数之间的对应关系，绘制逆变器效率的效率MAP，具体的，可以通过如下步骤实现：
步骤1、获取负载电机的扭矩与三相电流的电流有效值之间的扭矩-电流值对应关系，负载电机的电机转速与三相电流的电流频率之间的转速-电流频率对应关系，以及逆变器效率与三相电流的电流参数之间的效率-电流参数对应关系。
其中，电流参数包括三相电流的电流有效值和电流频率。电流有效值是指三相电流中相电流的有效值。电流参数包括三相电流的电流有效值和电流频率。
具体的，可以根据负载电机的扭矩与电流有效值之间的对应关系表，确定负载电机的扭矩与三相电流的电流有效值之间的扭矩-电流值对应关系。
示例性的，负载电机的扭矩与电流有效值之间的对应关系表如表1所示：
表1
电机转速(rpm) 电流有效值 扭矩(Nm)
500 10 7.931497
500 20 16.67617
500 30 26.15843
500 40 36.52843
500 50 47.26441
500 60 58.78324
500 70 70.15262
500 80 82.06331
500 90 93.6939
1000 10 7.89609
1000 20 16.63668
1000 30 26.11546
1000 40 36.4822
1000 50 47.21436
1000 60 58.72926
1000 70 70.09561
1000 80 82.00327
1000 90 93.63088
进一步的，负载电机的电机转速与三相电流的电流频率之间的转速-电流频率对应关系如公式(9)所示：
Figure BDA0003810681540000141
其中，n为负载电机的电机转速；f为三相电流的电流频率；P为负载电机的电机极对数。负载电机每组线圈都会产生N磁极和S磁极，每个负载电机的每相含有的磁极个数为极数，磁极是成对出现的，每一对磁极即为电机极对。根据逆变器效率，确定逆变器效率对应的输出电流和输出频率。其中，输出电流即为三相电流，输出频率即为三相电流的电流频率。根据逆变器效率与三相电流的电流有效值之间的对应关系，以及逆变器效率与三相电流的电流频率之间的对应关系，确定逆变器效率与三相电流的电流参数之间的效率-电流参数对应关系。
步骤2、根据扭矩-电流值对应关系、转速-电流频率对应关系和效率-电流参数对应关系，确定逆变器效率与负载电机的性能参数之间的效率-性能参数对应关系。
其中，负载电机的性能参数包括负载电机的扭矩和电机转速。
具体的，根据逆变器效率与负载电机的性能参数之间的效率-性能参数对应关系，确定逆变器效率与电流有效值之间的对应关系；根据逆变器效率与电流有效值之间的对应关系，以及扭矩-电流值对应关系，确定逆变器效率与负载电机的扭矩之间的效率-扭矩对应关系。根据逆变器效率与负载电机的性能参数之间的效率-性能参数对应关系，确定逆变器效率与电流频率之间的对应关系；根据逆变器效率与电流频率之间的对应关系，以及转速-电流频率对应关系，确定逆变器效率与负载电机的电机转速之间的效率-转速对应关系。根据效率-扭矩对应关系和效率-转速对应关系，确定逆变器效率与负载电机的性能参数之间的效率-性能参数对应关系。
步骤3、根据效率-性能参数对应关系，绘制逆变器效率的效率MAP。
其中，效率MAP中，横坐标一般为负载电机的转速，纵坐标为负载电机的扭矩。效率MAP中，一个转速点和一个扭矩点对应一个效率点。
具体的，建立横坐标为负载电机转速，纵坐标为负载电机的扭矩的坐标系。根据效率-性能参数对应关系，在坐标系中标注逆变器效率对应的效率点，通过连接效率点，绘制逆变器效率的效率MAP。
根据扭矩-电流值对应关系、转速-电流频率对应关系和效率-电流参数对应关系，确定逆变器效率与负载电机的性能参数之间的效率-性能参数对应关系，并根据效率-性能参数对应关系，绘制逆变器效率的效率MAP。可以提高逆变器效率的效率MAP的绘制效率，并可以获得准确的效率MAP，基于效率MAP实现对逆变器系统的转换效率的评估，提高了评估效率。
实施例三
图3为本发明实施例三提供的一种逆变器数据处理方法的流程图，本实施例在上述实施例的基础上进行了优化，给出了一种基于固定调制波频率，运行系统仿真模型，确定逆变器效率的优选实施方式。具体的，如图3所示，该方法包括：
S310、获取逆变器系统中功率开关器件的损耗参数和功率开关器件的饱和导通压降。
其中，损耗参数包括功率开关器件的工作结温、集电极电流、反向恢复损耗、关断损耗和开通损耗。
S320、根据损耗参数、饱和导通压降和功率开关器件的数量，计算逆变器系统的系统损耗。
S330、根据逆变器系统中负载电机的三相电感等效模型、三相互感等效模型和三相电阻等效模型，构建负载电机的负载等效模型。
S340、基于功率开关器件、损耗参数、开关损耗和负载等效模型，构建逆变器系统的系统仿真模型。
S350、基于固定调制波频率，运行系统仿真模型，获得负载电机的性能参数。
具体的，将固定调制波频率作为输入系统仿真模型的信号，运行系统仿真模型，可以根据恒压频比算法和固定调制波频率，确定系统仿真模型的控制电压。根据控制电压，确定驱动负载等效模型运行的三相电流的电流参数，根据电流参数和负载电机的性能参数之间的对应关系，确定负载电机的性能参数。
S360、基于性能参数，对负载电机的电机转速进行分段处理，获得至少两个转速段。
具体的，性能参数包含负载电机的扭矩和电机转速。根据实际需求，对性能参数中的电机转速进行分段处理，获得至少两个转速段。转速段可以是一个转速范围，也可以是一个用于表征转速范围的固定的转速值。在本实施例中，转速段为固定的转速值。转速段的计算公式如公式(9)所示：
Figure BDA0003810681540000171
其中，ω为转速段；ωi为负载电机处于第i个工况点的转速；n为负载电机在转速段所对应的时间范围内工况点的个数。
S370、根据转速段对应的转速段能量，以及转速总能量，确定转速段能量的权值。
其中，转速段能量是指负载电机在转速段所对应的时间范围内所产生的能量。转速总能量是指所有的转速段能量之和。
具体的，转速段能量的计算公式如公式(10)所示：
Figure BDA0003810681540000172
其中，Ti为负载电机处于第i个工况点的扭矩；Δt为固定系数。
转速段能量的权值的计算公式如公式(11)所示：
Figure BDA0003810681540000173
其中，k为转速段的总个数。
S380、根据权值和各转速段下逆变器系统的分段效率，确定逆变器效率。
具体的，根据各转速段对应的负载电机的转速值和等效扭矩，确定逆变器系统的分段效率。等效扭矩是指用于表征转速段所对应的事件范围内，负载电机的扭矩。等效扭矩的计算公式如公式(12)所示：
Figure BDA0003810681540000174
根据权值和各转速段下逆变器系统的分段效率，确定逆变器效率的计算公式如公式(13)所示：
Figure BDA0003810681540000181
其中，η为逆变器效率；ηi为逆变器系统的分段效率；Di为权值。
本实施例的技术方案，获取逆变器系统中功率开关器件的损耗参数和功率开关器件的饱和导通压降；根据损耗参数、饱和导通压降和功率开关器件的数量，计算逆变器系统的系统损耗；根据逆变器系统中负载电机的三相电感等效模型、三相互感等效模型和三相电阻等效模型，构建负载电机的负载等效模型；基于功率开关器件、损耗参数、开关损耗和负载等效模型，构建逆变器系统的系统仿真模型；基于固定调制波频率，运行系统仿真模型，获得负载电机的性能参数；基于性能参数，对负载电机的电机转速进行分段处理，获得至少两个转速段；根据转速段对应的转速段能量，以及转速总能量，确定转速段能量的权值；根据权值和各转速段下逆变器系统的分段效率，确定逆变器效率。由于不同的转速段在计算逆变器效率的过程中所占权重不同，在计算逆变器效率的过程中，若不考虑转速段能量的权重，可能导致获得的逆变器效率存在误差。上述方案，提供了一种基于负载电机的转速段对应的转速段能量，确定转速段能量的权值，并根据转速段能量的权值，以及转速段所对应的分段效率，确定逆变器效率的方式，在提高逆变器效率的获取速度的同时，提高了逆变器效率的计算精确性。在基于逆变器效率对逆变器系统进行评估时，可以获得更加精确的评估结果。
实施例四
图4为本发明实施例四提供的一种逆变器数据处理装置的结构示意图。本实施例可适用于对逆变器数据进行处理的情况。如图4所示，该逆变器数据处理装置包括：损耗参数获取模块410、系统损耗计算模块420、负载等效模型确定模块430、系统仿真模型构建模块440和功率转换效率确定模块450。
其中，损耗参数获取模块410，用于获取逆变器系统中功率开关器件的损耗参数和功率开关器件的饱和导通压降；其中，所述损耗参数包括功率开关器件的工作结温、集电极电流、集射极电压、反向恢复损耗、关断损耗和开通损耗；
系统损耗计算模块420，用于根据损耗参数、饱和导通压降和功率开关器件的数量，计算逆变器系统的系统损耗；
负载等效模型确定模块430，用于根据逆变器系统中负载电机的三相电感等效模型、三相互感等效模型和三相电阻等效模型，构建负载电机的负载等效模型；
系统仿真模型构建模块440，用于基于功率开关器件、损耗参数、系统损耗和负载等效模型，构建逆变器系统的系统仿真模型；
功率转换效率确定模块450，用于基于固定调制波频率，运行系统仿真模型，确定逆变器效率。
本实施例提供的技术方案，获取逆变器系统中功率开关器件的损耗参数和功率开关器件的饱和导通压降；根据损耗参数、饱和导通压降和功率开关器件的数量，计算逆变器系统的系统损耗；根据逆变器系统中负载电机的三相电感等效模型、三相互感等效模型和三相电阻等效模型，构建负载电机的负载等效模型；基于功率开关器件、损耗参数、系统损耗和负载等效模型，构建逆变器系统的系统仿真模型；基于固定调制波频率，运行系统仿真模型，确定逆变器效率。上述方案，提供了一种根据逆变器系统的系统损耗和负载电机的负载等效模型，构建逆变器系统的系统仿真模型，以根据系统仿真模型，确定逆变器效率的方式。解决了直接逆变器系统的物理样件的输出效率进行测试，以获取逆变器系统的输出效率，造成的输出效率计算速度低，计算成本高的问题。根据逆变器系统功率开关器件的损耗参数和负载电机的负载等效模型构建逆变器系统的系统仿真模型，再根据系统仿真模型进行仿真实验，以获取逆变器效率，实现了构建精确的逆变器系统的仿真模型，同时提高逆变器效率计算速度，降低功率转换效率计算成本的效果。还可以基于逆变器效率对逆变器系统进行评估，提高了逆变器系统的评估效率。
示例性的，系统损耗计算模块420具体用于：
根据损耗参数的功率开关器件的开通损耗，确定功率开关器件中绝缘栅双极型晶体管损耗，以及二极管损耗；
将绝缘栅双极型晶体管损耗和二极管损耗之和作为单个功率开关器件的损耗值；
根据单个功率开关器件的损耗值和功率开关器件的数量，计算逆变器系统的系统损耗。
示例性的，负载等效模型确定模块430具体用于：
针对每一转速段，分别构建该转速段下逆变器系统中负载电机的三相电感等效模型、三相互感等效模型和三相电阻等效模型；
根据该转速段下的三相电感等效模型、三相互感等效模型和三相电阻等效模型，构建该转速段下，负载电机的等效模型组成结构；
对各转速段下的等效模型组成结构进行整合，得到负载电机的负载等效模型。
示例性的，系统仿真模型构建模块440，包括：
智能功率单元确定单元，用于根据功率开关器件、损耗参数和系统损耗，确定逆变器系统的智能功率单元；
控制电压确定单元，用于向系统仿真模型中输入调制波频率信号，采用恒压频比算法，根据调制波频率信号，确定控制电压；
三相电流获取单元，用于采用脉宽调制算法，通过控制电压控制系统仿真模型中的智能功率单元运行，获得驱动负载等效模型运行的三相电流；
仿真模型构建单元，用于根据智能功率单元、控制电压、负载等效模型和三相电流，构建逆变器系统的系统仿真模型。
示例性的，上述逆变器数据处理装置还包括：
参数关系确定模块，用于获取负载电机的扭矩与三相电流的电流有效值之间的扭矩-电流值对应关系，负载电机的电机转速与三相电流的电流频率之间的转速-电流频率对应关系，以及逆变器效率与三相电流的电流参数之间的效率-电流参数对应关系；其中，电流参数包括三相电流的电流有效值和电流频率；
效率关系确定模块，用于根据扭矩-电流值对应关系、转速-电流频率对应关系和效率-电流参数对应关系，确定逆变器效率与负载电机的性能参数之间的效率-性能参数对应关系；其中，负载电机的性能参数包括负载电机的扭矩和电机转速；
效率MAP绘制模块，用于根据效率-性能参数对应关系，绘制逆变器效率的效率MAP。
进一步的，功率转换效率确定模块450具体用于：
基于固定调制波频率，运行系统仿真模型，确定系统仿真模型的输出电流和输出频率；
扫描偏置电压，确定输出电流和输出频率下的逆变器效率。
示例性的，功率转换效率确定模块450还用于：
基于固定调制波频率，运行系统仿真模型，获得负载电机的性能参数；
基于性能参数，对负载电机的电机转速进行分段处理，获得至少两个转速段；
根据转速段对应的转速段能量，以及转速总能量，确定转速段能量的权值；
根据权值和各转速段下逆变器系统的分段效率，确定逆变器系统的工况效率。
本实施例提供的逆变器数据处理装置可适用于上述任意实施例提供的逆变器数据处理方法，具备相应的功能和有益效果。
实施例五
图5示出了可以用来实施本发明的实施例的电子设备10的结构示意图。电子设备旨在表示各种形式的数字计算机，诸如，膝上型计算机、台式计算机、工作台、个人数字助理、服务器、刀片式服务器、大型计算机、和其它适合的计算机。电子设备还可以表示各种形式的移动装置，诸如，个人数字处理、蜂窝电话、智能电话、可穿戴设备(如头盔、眼镜、手表等)和其它类似的计算装置。本文所示的部件、它们的连接和关系、以及它们的功能仅仅作为示例，并且不意在限制本文中描述的和/或者要求的本发明的实现。
如图5所示，电子设备10包括至少一个处理器11，以及与至少一个处理器11通信连接的存储器，如只读存储器(ROM)12、随机访问存储器(RAM)13等，其中，存储器存储有可被至少一个处理器执行的计算机程序，处理器11可以根据存储在只读存储器(ROM)12中的计算机程序或者从存储单元18加载到随机访问存储器(RAM)13中的计算机程序，来执行各种适当的动作和处理。在RAM 13中，还可存储电子设备10操作所需的各种程序和数据。处理器11、ROM 12以及RAM 13通过总线14彼此相连。输入/输出(I/O)接口15也连接至总线14。
电子设备10中的多个部件连接至I/O接口15，包括：输入单元16，例如键盘、鼠标等；输出单元17，例如各种类型的显示器、扬声器等；存储单元18，例如磁盘、光盘等；以及通信单元19，例如网卡、调制解调器、无线通信收发机等。通信单元19允许电子设备10通过诸如因特网的计算机网络和/或各种电信网络与其他设备交换信息/数据。
处理器11可以是各种具有处理和计算能力的通用和/或专用处理组件。处理器11的一些示例包括但不限于中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)、各种专用的人工智能(AI)计算芯片、各种运行机器学习模型算法的处理器、数字信号处理器(DSP)、以及任何适当的处理器、控制器、微控制器等。处理器11执行上文所描述的各个方法和处理，例如逆变器数据处理方法。
在一些实施例中，逆变器数据处理方法可被实现为计算机程序，其被有形地包含于计算机可读存储介质，例如存储单元18。在一些实施例中，计算机程序的部分或者全部可以经由ROM 12和/或通信单元19而被载入和/或安装到电子设备10上。当计算机程序加载到RAM 13并由处理器11执行时，可以执行上文描述的逆变器数据处理方法的一个或多个步骤。备选地，在其他实施例中，处理器11可以通过其他任何适当的方式(例如，借助于固件)而被配置为执行逆变器数据处理方法。
本文中以上描述的系统和技术的各种实施方式可以在数字电子电路系统、集成电路系统、场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、专用标准产品(ASSP)、芯片上系统的系统(SOC)、负载可编程逻辑设备(CPLD)、计算机硬件、固件、软件、和/或它们的组合中实现。这些各种实施方式可以包括：实施在一个或者多个计算机程序中，该一个或者多个计算机程序可在包括至少一个可编程处理器的可编程系统上执行和/或解释，该可编程处理器可以是专用或者通用可编程处理器，可以从存储系统、至少一个输入装置、和至少一个输出装置接收数据和指令，并且将数据和指令传输至该存储系统、该至少一个输入装置、和该至少一个输出装置。
用于实施本发明的方法的计算机程序可以采用一个或多个编程语言的任何组合来编写。这些计算机程序可以提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置的处理器，使得计算机程序当由处理器执行时使流程图和/或框图中所规定的功能/操作被实施。计算机程序可以完全在机器上执行、部分地在机器上执行，作为独立软件包部分地在机器上执行且部分地在远程机器上执行或完全在远程机器或服务器上执行。
在本发明的上下文中，计算机可读存储介质可以是有形的介质，其可以包含或存储以供指令执行系统、装置或设备使用或与指令执行系统、装置或设备结合地使用的计算机程序。计算机可读存储介质可以包括但不限于电子的、磁性的、光学的、电磁的、红外的、或半导体系统、装置或设备，或者上述内容的任何合适组合。备选地，计算机可读存储介质可以是机器可读信号介质。机器可读存储介质的更具体示例会包括基于一个或多个线的电气连接、便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或快闪存储器)、光纤、便捷式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、光学储存设备、磁储存设备、或上述内容的任何合适组合。
为了提供与用户的交互，可以在电子设备上实施此处描述的系统和技术，该电子设备具有：用于向用户显示信息的显示装置(例如，CRT(阴极射线管)或者LCD(液晶显示器)监视器)；以及键盘和指向装置(例如，鼠标或者轨迹球)，用户可以通过该键盘和该指向装置来将输入提供给电子设备。其它种类的装置还可以用于提供与用户的交互；例如，提供给用户的反馈可以是任何形式的传感反馈(例如，视觉反馈、听觉反馈、或者触觉反馈)；并且可以用任何形式(包括声输入、语音输入或者、触觉输入)来接收来自用户的输入。
可以将此处描述的系统和技术实施在包括后台部件的计算系统(例如，作为数据服务器)、或者包括中间件部件的计算系统(例如，应用服务器)、或者包括前端部件的计算系统(例如，具有图形用户界面或者网络浏览器的用户计算机，用户可以通过该图形用户界面或者该网络浏览器来与此处描述的系统和技术的实施方式交互)、或者包括这种后台部件、中间件部件、或者前端部件的任何组合的计算系统中。可以通过任何形式或者介质的数字数据通信(例如，通信网络)来将系统的部件相互连接。通信网络的示例包括：局域网(LAN)、广域网(WAN)、区块链网络和互联网。
计算系统可以包括客户端和服务器。客户端和服务器一般远离彼此并且通常通过通信网络进行交互。通过在相应的计算机上运行并且彼此具有客户端-服务器关系的计算机程序来产生客户端和服务器的关系。服务器可以是云服务器，又称为云计算服务器或云主机，是云计算服务体系中的一项主机产品，以解决了传统物理主机与VPS服务中，存在的管理难度大，业务扩展性弱的缺陷。
应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本发明中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本发明的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。
上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。

Claims (10)

1.一种逆变器数据处理方法，其特征在于，包括：
获取逆变器系统中功率开关器件的损耗参数和所述功率开关器件的饱和导通压降；其中，所述损耗参数包括功率开关器件的工作结温、集电极电流、集射极电压、反向恢复损耗、关断损耗和开通损耗；
根据所述损耗参数、所述饱和导通压降和所述功率开关器件的数量，计算逆变器系统的系统损耗；
根据所述逆变器系统中负载电机的三相电感等效模型、三相互感等效模型和三相电阻等效模型，构建所述负载电机的负载等效模型；
基于所述功率开关器件、所述损耗参数、所述系统损耗和所述负载等效模型，构建所述逆变器系统的系统仿真模型；
基于固定调制波频率，运行所述系统仿真模型，确定逆变器效率。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述损耗参数、所述饱和导通压降和所述功率开关器件的数量，计算逆变器系统的系统损耗，包括：
根据所述损耗参数的功率开关器件的开通损耗，确定所述功率开关器件中绝缘栅双极型晶体管损耗，以及二极管损耗；
将所述绝缘栅双极型晶体管损耗和所述二极管损耗之和作为单个功率开关器件的损耗值；
根据单个功率开关器件的损耗值和所述功率开关器件的数量，计算逆变器系统的系统损耗。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述逆变器系统中负载电机的三相电感等效模型、三相互感等效模型和三相电阻等效模型，构建所述负载电机的负载等效模型，包括：
针对每一转速段，分别构建该转速段下所述逆变器系统中负载电机的三相电感等效模型、三相互感等效模型和三相电阻等效模型；
根据该转速段下的三相电感等效模型、三相互感等效模型和三相电阻等效模型，构建该转速段下，所述负载电机的等效模型组成结构；
对各转速段下的所述等效模型组成结构进行整合，得到所述负载电机的负载等效模型。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述功率开关器件、所述损耗参数、所述系统损耗和所述负载等效模型，构建所述逆变器系统的系统仿真模型，包括：
根据所述功率开关器件、所述损耗参数和所述系统损耗，确定所述逆变器系统的智能功率单元；
向所述系统仿真模型中输入调制波频率信号，采用恒压频比算法，根据所述调制波频率信号，确定控制电压；
采用脉宽调制算法，通过所述控制电压控制所述系统仿真模型中的智能功率单元运行，获得驱动所述负载等效模型运行的三相电流；
根据所述智能功率单元、所述控制电压、所述负载等效模型和所述三相电流，构建所述逆变器系统的系统仿真模型。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，确定逆变器效率之后，还包括：
获取所述负载电机的扭矩与所述三相电流的电流有效值之间的扭矩-电流值对应关系，所述负载电机的电机转速与所述三相电流的电流频率之间的转速-电流频率对应关系，以及逆变器效率与所述三相电流的电流参数之间的效率-电流参数对应关系；其中，所述电流参数包括所述三相电流的电流有效值和电流频率；
根据所述扭矩-电流值对应关系、所述转速-电流频率对应关系和所述效率-电流参数对应关系，确定所述逆变器效率与负载电机的性能参数之间的效率-性能参数对应关系；其中，所述负载电机的性能参数包括负载电机的扭矩和电机转速；
根据所述效率-性能参数对应关系，绘制所述逆变器效率的效率MAP。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于固定调制波频率，运行所述系统仿真模型，确定逆变器效率，包括：
基于固定调制波频率，运行所述系统仿真模型，确定所述系统仿真模型的输出电流和输出频率；
扫描偏置电压，确定输出电流和输出频率下的逆变器效率。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于固定调制波频率，运行所述系统仿真模型，确定逆变器效率，包括：
基于固定调制波频率，运行所述系统仿真模型，获得所述负载电机的性能参数；
基于所述性能参数，对所述负载电机的电机转速进行分段处理，获得至少两个转速段；
根据所述转速段对应的转速段能量，以及转速总能量，确定所述转速段能量的权值；
根据所述权值和各转速段下所述逆变器系统的分段效率，确定所述逆变器系统的工况效率。
8.一种逆变器数据处理装置，其特征在于，包括：
损耗参数获取模块，用于获取逆变器系统中功率开关器件的损耗参数和所述功率开关器件的饱和导通压降；其中，所述损耗参数包括功率开关器件的工作结温、集电极电流、集射极电压、反向恢复损耗、关断损耗和开通损耗；
系统损耗计算模块，用于根据所述损耗参数、所述饱和导通压降和所述功率开关器件的数量，计算逆变器系统的系统损耗；
负载等效模型确定模块，用于根据所述逆变器系统中负载电机的三相电感等效模型、三相互感等效模型和三相电阻等效模型，构建所述负载电机的负载等效模型；
系统仿真模型构建模块，用于基于所述功率开关器件、所述损耗参数、所述系统损耗和所述负载等效模型，构建所述逆变器系统的系统仿真模型；
功率转换效率确定模块，用于基于固定调制波频率，运行所述系统仿真模型，确定逆变器效率。
9.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括：
至少一个处理器；以及
与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的计算机程序，所述计算机程序被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行权利要求1-7中任一项所述的逆变器数据处理方法。
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计算机指令，所述计算机指令用于使处理器执行时实现权利要求1-7中任一项所述的逆变器数据处理方法。
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