CN118088406A - 一种压缩机驱动系统及电器设备 - Google Patents

一种压缩机驱动系统及电器设备 Download PDF

Info

Publication number
CN118088406A
CN118088406A CN202211430468.5A CN202211430468A CN118088406A CN 118088406 A CN118088406 A CN 118088406A CN 202211430468 A CN202211430468 A CN 202211430468A CN 118088406 A CN118088406 A CN 118088406A
Authority
CN
China
Prior art keywords
voltage
current
frequency converter
command value
direct
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202211430468.5A
Other languages
English (en)
Inventor
堀部美彦
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Midea Group Co Ltd
GD Midea Air Conditioning Equipment Co Ltd
Original Assignee
Midea Group Co Ltd
GD Midea Air Conditioning Equipment Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Midea Group Co Ltd, GD Midea Air Conditioning Equipment Co Ltd filed Critical Midea Group Co Ltd
Priority to CN202211430468.5A priority Critical patent/CN118088406A/zh
Publication of CN118088406A publication Critical patent/CN118088406A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B35/00—Piston pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by the driving means to their working members, or by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors, not otherwise provided for
    • F04B35/04—Piston pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by the driving means to their working members, or by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors, not otherwise provided for the means being electric
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B49/00—Control, e.g. of pump delivery, or pump pressure of, or safety measures for, machines, pumps, or pumping installations, not otherwise provided for, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B47/00
    • F04B49/06—Control using electricity
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F5/00—Air-conditioning systems or apparatus not covered by F24F1/00 or F24F3/00, e.g. using solar heat or combined with household units such as an oven or water heater
    • F24F5/0007—Air-conditioning systems or apparatus not covered by F24F1/00 or F24F3/00, e.g. using solar heat or combined with household units such as an oven or water heater cooling apparatus specially adapted for use in air-conditioning
    • F24F5/001—Compression cycle type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25D—REFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F25D11/00—Self-contained movable devices, e.g. domestic refrigerators
    • F25D11/02—Self-contained movable devices, e.g. domestic refrigerators with cooling compartments at different temperatures
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B2203/00—Motor parameters
    • F04B2203/02—Motor parameters of rotating electric motors
    • F04B2203/0201—Current
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B2203/00—Motor parameters
    • F04B2203/02—Motor parameters of rotating electric motors
    • F04B2203/0202—Voltage
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B2203/00—Motor parameters
    • F04B2203/02—Motor parameters of rotating electric motors
    • F04B2203/0209—Rotational speed

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)

Abstract

本发明公开了一种压缩机驱动系统及电器设备，属于压缩机技术领域，该系统包括：开绕组电机、电池模组和电源转换模组，电源转换模组提供有电网接入端；主变频器直流母线端与电源转换模组的输出端连接，主变频器的各相输出端子与开绕组电机的第一侧绕组端子对应连接；次变频器，次变频器的直流母线端与电池模组连接，次变频器的各相输出端子与开绕组电机的第二侧绕组端子对应连接通过主变频器和次变频器对应向开绕组电机的第一侧绕组端子和第二侧绕组端子施加电压，以驱动开绕组电机以及改变电池模组的充放电状态。通过本发明提高了压缩机处于高负载高转速时的效率。

Description

一种压缩机驱动系统及电器设备
技术领域
本发明属于压缩机技术领域，尤其涉及一种压缩机驱动系统及电器设备。
背景技术
随着空调使用场景的增加，带有蓄电池的压缩机驱动系统应运而生，蓄电池会通过双向DC-DC转换器连接到公共DC-BUS，压缩机电机也通过3相变频器连接到公共DC-BUS。
在变频空调中，为了以APF(AnnualPerformance Factor，全年能源消耗率)指标的最高效率为目标设计，在压缩机处于低负载低转速时，APF范围内的效率有所提高，但压缩机处于高负载高转速时，需要通过弱磁通运行维持高转速(高驱动频率)，所以压缩机处于高负载高转速时的效率很差，输入电量会达到上限，导致在高速域的转速上升停滞。
发明内容
本发明实施例提供了一种压缩机驱动系统及电器设备，以解决了压缩机处于高负载高转速时效率差的技术问题。
第一方面，本发明实施例提供了一种压缩机驱动系统，包括：开绕组电机、电池模组和电源转换模组，所述电源转换模组提供有电网接入端；主变频器，所述主变频器直流母线端与所述电源转换模组的输出端连接，所述主变频器的各相输出端子与所述开绕组电机的第一侧绕组端子对应连接；次变频器，所述次变频器的直流母线端与所述电池模组连接，所述次变频器的各相输出端子与所述开绕组电机的第二侧绕组端子对应连接；其中，在所述电网接入端接入电网的情况下，通过所述主变频器和所述次变频器对应向所述开绕组电机的第一侧绕组端子和第二侧绕组端子施加电压，以驱动所述开绕组电机以及改变所述电池模组的充放电状态。
结合本发明的第一方面，在一些实施方式下，所述压缩机驱动系统还包括：电流检测模组，用于检测所述开绕组电机的各相电流，得到各相电流检测值；电压检测模组，用于检测所述主变频器的第一直流母线电压和所述次变频器的第二直流母线电压；控制模组，用于根据针对所述开绕组电机输入的电机转速指令值、所述各相电流检测值、所述第一直流母线电压以及所述第二直流母线电压，生成用于驱动所述主变频器的脉冲信号和用于驱动所述次变频器的脉冲信号。
结合本发明的第一方面，在一些实施方式下，所述控制模组包括：电压调节单元，用于根据针对所述开绕组电机输入的电机转速指令值和所述各相电流检测值生成交直轴电压指令值，其中，所述交直轴电压指令值包括交轴电压指令值和直轴电压指令值；第一电压转换单元，用于根据所述交直轴电压指令值转换出第一组三相电压，并基于所述第一组三相电压与所述第一直流母线电压进行比较，以生成用于驱动所述主变频器的脉冲信号；第二电压转换单元，用于根据所述交直轴电压指令值转换出第二组三相电压，并基于所述第二组三相电压和所述第二直流母线电压进行比较，以生成用于驱动所述次变频器的脉冲信号。
结合本发明的第一方面，在一些实施方式下，所述电压调节单元包括：第一电流PI()调节器，用于根据所述电池模组的充放电电流实测值与输入的充放电电流指令值，确定出针对所述次变频器的第二交轴电压；所述第一电压转换单元，包括：第一运算器，用于根据所述交轴电压指令值和所述第二交轴电压，确定针对所述主变频器的第一交轴电压和第一直轴电压；第一转换器，用于根据所述第一交轴电压和所述第一直轴电压进行转换，得到所述第一组三相电压；第一信号生成器，将所述第一组三相电压与所述第一直流母线电压进行比较，以生成用于驱动所述主变频器的脉冲信号。
结合本发明的第一方面，在一些实施方式下，所述第二电压转换单元包括：第二运算器，用于根据所述第二交轴电压确定针对所述次变频器的第二直轴电压；第二转换器，用于根据所述第二交轴电压和所述第二直轴电压进行转换，得到所述第二组三相电压；第二信号生成器，用于将所述第二组三相电压与所述第二直流母线电压进行比较，生成用于驱动所述次变频器的脉冲信号。
结合本发明的第一方面，在一些实施方式下，所述电压调节单元还包括：第三转换器，用于对所述各相电流检测值进行转换，得到交直轴电流检测值；速度PI调节器，用于根据输入的电机转速指令值和输入的电机转速检测值，生成交直轴电流指令值；第二电流PI调节器，用于根据所述交直轴电流指令值和所述交直轴电流检测值，确定出所述交轴电压指令值和所述直轴电压指令值。
结合本发明的第一方面，在一些实施方式下，所述电压调节单元还包括：位置速度推算器，用于根据所述交直轴电流检测值和所述交直轴电压指令值进行位置推算和速度推算，以得到所述开绕组电机的转子旋转位置和所述电机转速检测值，其中，所述转子旋转位置施加在所述第一转换器、所述第二转换器以及所述第三转换器。
结合本发明的第一方面，在一些实施方式下，所述控制模组还包括充放电控制单元，被配置为：根据当前时间段内电价、所述电池模组的剩余容量和所述压缩机的当前负荷确定当前所需的充放电电流指令值，输入所述充放电电流指令值进行改变所述电池模组的充放电状态；其中，所述充放电电流指令值为正值使所述电池模组处于充电状态，所述充放电电流指令值为负值使所述电池模组处于放电状态。
第二方面，本发明实施例提供了一种电器设备，包括：压缩机以及第一方面任一实施所述的压缩机驱动系统。
结合本发明的第二方面，在一些实施方式下，所述电器设备为空调器。
本发明实施例提供的一个或者多个技术方案，至少实现了如下技术效果或者优点：
本发明实施例由主变频器、开绕组电机和次变频器依次连接构成了压缩机驱动系统中，成了双变频器结构，通过在次变频器侧连接了电池模组，可以将主变频器侧输出的直流母线电压和次变频器侧输出的直流母线电压叠加在一起后完全输出以驱动开绕组电机，如果次变频器侧连接的电池模组的额定电压与主变频器侧连接的电源转换模组具有相同电压，就可以使施加在开绕组电机上的电压可以升压到两倍，实现了不需要进行弱磁运转的前提下扩大了可运转的高转速，进而，提高了压缩机处于高负载高转速时的效率。
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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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示出了本发明实施例中压缩机驱动系统的结构示意图；
图2示出了图1中压缩机驱动系统的一种硬件电路；
图3示出了图1中控制模组的结构及连接关系示意图；
图4示出了图3中控制模组的结构及连接关系的一种实施方式；
图5A示出了图2中硬件电路在电池模组处于充电状态时的能量流；
图5B～5D示出了电池模组处于充电状态时的动作仿真结果；
图6A示出了图2中硬件电路在电池模组处于放电状态的一种能量流；
图6B～6D示出了电池模组处于放电状态的动作仿真结果；
图7示出了图2中硬件电路在电池模组处于放电状态的另一种能量流。
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。
需要说明的是，本发明实施例中所有方向性指示仅用于解释在某一特定姿态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。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
另外，在本发明中如涉及“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，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。
参考图1和图2所示，本发明实施例提供了一种压缩机驱动系统10，该压缩机驱动系统10包括：压缩机110的开绕组电机M、电池模组150、电源转换模组120、主变频器130以及次变频器140。
开绕组电机M是三相的永久磁铁同步电机，开绕组电机M的三相绕组不互相结，每相绕组的两个端子均是开状态。也就是说，参见图2所示的，开绕组电机M具备6个端子U1，V1，W1，U2，V2，W2。
电源转换模组120提供有用于接入电网的电网接入端；电源转换模组120用于将通过电网接入端接入的交流电AC(比如：市电)进行AC-DC转换后输出直流电源，其中，电源转换模组120可以是带有PFC电路。
主变频器130的直流母线端与电源转换模组120的输出端连接，主变频器130的各相输出端子(I1、N1、V1)分别与开绕组电机的第一侧绕组端子(U1，V1，W1)连接；次变频器140的直流母线端与电池模组150连接，次变频器140的各相输出端子(I2、N2、V2)分别与开绕组电机M的第二侧绕组端子(U2，V2，W2)连接，由此组成了双变频器+开绕组电机M的结构，可以实现双向DC-DC转换器的功能，不需要另外布置双向DC－DC转换电路来接入电池模组150，在电网提供交流电AC供电情况下，既可以对电池模组150进行充电，电池模组150也可以进行放电进行辅助驱动压缩机110的开绕组电机M。
在电网接入端接入电网的情况下，通过主变频器130向开绕组电机M的第一侧绕组端子(U1，V1，W1)施加电压，通过次变频器140向开绕组电机M的第二侧绕组端子(U2，V2，W2)施加电压，以驱动开绕组电机M进行运转，此时，可以根据当前时间的电价、电池模组150的剩余容量和负荷情况改变电池模组150的充放电状态，使电池模组150处于充电状态或者放电状态。
参考图2所示，主变频器130与次变频器140的结构可以相同，均是由开关元件Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6对应的N沟道IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)进行三相桥式连接而成。
为了驱动开绕组电机M进行运转，主变频器130和次变频器140对应施加在开绕组电机M各个绕组端子U1，V1，W1,U2，V2，W2的电压所形成的电压差，就是驱动开绕组电机M的三相电压：
U＝U1―U2
V＝V1―V2
W＝W1―W2
参考图1所示，本发明实施例中压缩机驱动系统10还包括电流检测模组170，电流检测模组170与控制模组180连接，电流检测模组170用于检测开绕组电机M的各相电流和次变频器140的母线电流，以得到绕组电机M的各相电流检测值(Iu，IV，IW)以及次变频器140的母线电流(IDC_bus2)并提供至控制模组180。
参考图2和图3所示，为了检测得到开绕组电机M的各相电流检测值(Iu，IV，IW)和次变频器140的母线电流(IDC_bus2)，电流检测模组170包括设置于开绕组电机M所在位置的第一电流传感器171以及设置于次变频器140直流母线端的第二电流传感器172，第一电流传感器171用于检测得到开绕组电机M的各相电流检测值(Iu，IV，IW)。第二电流传感器172用于检测次变频器140直流母线端的电流，以得到电池模组150的充放电电流实测值(IDC_bus2)。
参考图1所示，本发明实施例中压缩机驱动系统10还包括电压检测模组160，电压检测模组160与控制模组180连接，电压检测模组160用于检测主变频器130的第一直流母线电压(VDC_bus1)和次变频器140的第二直流母线电压(VDC_bus2)，并提供至控制模组180。
参考图2所示，电压检测模组160包括设置于主变频器130直流母线端的第一电压传感器161，第一电压传感器161用于采集主变频器130直流母线端的第一直流母线电压(VDC_bus1)。电压检测模组160还包括设置于次变频器140直流母线端的第二电压传感器162，第二电压传感器162用于采集次变频器140在直流母线端的第二直流母线电压(VDC_bus2)。
参考图3和图4所示，本发明实施例中控制模组180用于根据针对开绕组电机M输入的电机转速指令值(ωRef)、开绕组电机M的各相电流检测值(Iu，IV，IW)、第一直流母线电压(VDC_bus1)以第二直流母线电压(VDC_bus2)，对应生成用于驱动主变频器130的脉冲信号以及用于驱动次变频器140的脉冲信号。
参考图3所示，在本发明实施例中控制模组180包括电压调节单元181、第一电压转换单元182以及第二电压转换单元183，电压调节单元181用于根据针对开绕组电机M输入的电机转速指令值(ωRef)和开绕组电机M的各相电流检测值(Iu，IV，IW)生成交直轴电压指令值，其中，交直轴电压指令值包括交轴电压指令值(Vq)和直轴电压指令值(Vd)。
需要说明的是，交轴也叫q轴，直轴也叫d轴，因此，后续以q、d区分交轴、直轴所对应的电流和电压。
参考图3所示，电压调节单元181可以包括：第三转换器1811、速度PI调节器1812以及第二电流PI调节器1813。
第三转换器1811用于对第一电流传感器171所采集的各相电流检测值(Iu，IV，IW)进行三相转两相的转换，得到用于向量控制的交直轴电流检测值，其中，交直轴电流检测值包括交轴电流检测值(Iq)和直轴电流检测值(Id)，转换公式参考如下：
式中，θ为开绕组电机M的转子旋转位置。
参考图4所示，速度PI调节器1812用于根据输入的电机转速指令值(ωRef)和施加的电机转速检测值(ω)之间的差值进行PI计算，生成并输出交直轴电流指令值，其中，交直轴电流指令值包括交轴电流指令值(Iq_ref)和直轴电流指令值(Id_ref)。需要说明的是，在本发明实施例中不需要进行弱磁通抑制，因此，直轴电流指令值(Id_ref)等于0。
参考图3所示的，第二电流PI调节器1813用于根据交直轴电流指令值和交直轴电流检测值确定出交直轴电压指令值，其中，交直轴电压指令值包括交轴电压指令值(Vq)和直轴电压指令值(Vd)。
具体的，参考图4所示，第二电流PI调节器1813通过对输入的交轴电流指令值(Iq_ref)与交轴电流检测值(Iq)之间的差值进行PI计算，生成交轴电压指令值Vq；第二电流PI调节器1813通过对输入的直轴电流指令值(Id_ref)与交轴电流检测值(Id)之间的差值进行PI计算，生成直轴电压指令值Vd。
需要说明的是，参考图3所示，为了获得电机转速检测值(ω)，电压调节单元181还包括位置速度推算器1814，位置速度推算器1814用于将第三转换器1811输出的交直轴电流检测值和交直轴电压指令值进行位置和速度推算，得到电机转速检测值(ω)和转子旋转位置(θ)。
应当理解的是，位置速度推算器1814也可以用物理传感器(如：编码器)取代，通过物理传感器直接检测得到电机转速检测值(ω)和转子旋转位置(θ)。
其中，参考图4所示，转子旋转位置(θ)用于施加在第一电压转换单元182的第一转换器1822、第二电压转换单元183的第二转换器1832以及电压调节单元181的第三转换器1811，作为第一转换器1822、第二转换器1832以及第三转换器1811进行转换计算所需的参数。而电机转速检测值(ω)则作为速度PI调节器1812进行PI(proportional integral，比例积分)计算所需。
参考图3所示，第一电压转换单元182用于根据交直轴电压指令值转换出第一组三相电压，并基于第一组三相电压与第一直流母线电压(VDC_bus1)进行比较，以生成用于驱动主变频器130的脉冲信号。第二电压转换单元183用于根据交直轴电压指令值转换出第二组三相电压，并基于第二组三相电压和第二直流母线电压(VDC_bus2)进行比较，生成用于驱动次变频器140的脉冲信号。
需要说明的是，驱动主变频器130和次变频器140的脉冲信号可以为PWM(PulseWidth ModulaTIon，脉冲宽度调制)信号。
参考图3所示，本发明实施例中电压调节单元181还包括第一电流PI调节器1815。第一电流PI调节器1815用于根据第二电流传感器172检测所得到的电池模组150的充放电电流实测值(IDC_bus2)与输入的充放电电流指令值(Ibat_ref)，确定出针对次变频器140的第二交轴电压(Vq2)。参考图4所示，具体来讲，第一电流PI调节器1815对充放电电流实测值(IDC_bus2)与输入的充放电电流指令值(Ibat_ref)之间的差值进行PI计算，得到针对次变频器140对应的第二交轴电压(Vq2)。
参考图3所示，第一电压转换单元182包括第一运算器1821和第一转换器1822；第一运算器1821用于根据交轴电压指令值(Vq)和第二交轴电压(Vq2)，确定主变频器130对应的第一交轴电压(Vq1)和第一直轴电压(Vd1)；第一转换器1822用于根据第一交轴电压(Vq1)和第一直轴电压(Vd1)进行转换，以得到第一组三相电压。
参考图3所示，第二电压转换单元183包括第二运算器1831和第二转换器1832，其中，第二运算器1831用于根据第二交轴电压(Vq2)确定出次变频器140对应的第二直轴电压(Vd2)；第二转换器1832用于根据第二交轴电压(Vq2)和第二直轴电压(Vd2)进行转换，以得到第一组三相电压。
具体的，可以定义参考图4所示，第一运算器1821和第二运算器1831对于Vq1、Vd1、Vq2、Vd1的计算可以基于参见如下公式：
Vd1＝α·Vq1；
Vd2＝α·Vq2
Vq＝Vq1―Vq2
Vd＝Vd1―Vd2
第一转换器1822用于根据第一交轴电压(Vq1)和第一直轴电压(Vd1)进行二相转三相的转换，生成第一组三相电压(Vu1，Vv1，Vw1)，具体参见如下公式：
第二转换器1832用于根据第二交轴电压(Vq2)和第二直轴电压(Vd2)进行二相转三相的转换，生成第二组三相电压(Vu2，Vv2，Vw2)，具体参见如下公式：
针对主变频器130输出的电压向量(Vd1,Vq1)与针对次变频器140输出的电压向量(Vd2,Vq2)之间的相位差保持0°或180°,因此，(Vd1,Vq1)和(Vd2,Vq2)在d轴和q轴上的角度相等，这也就可以说明电压向量(Vd1,Vq1)与电压向量(Vd2,Vq2)之间的相位差保持0°或180°。
参考图3和图4所示，第一转换器1822输出的第一组三相电压(Vu1，Vv1，Vw1)提供至主变频器130对应的第一信号生成器1823，第一信号生成器1823基于第一组三相电压(Vu1，Vv1，Vw1)与第一直流母线电压(VDC_bus1)进行比较，得到用于驱动主变频器130的脉冲信号。第二转换器1832输出的第二组三相电压(Vu2，Vv2，Vw2)提供至次变频器140对应的第二信号生成器1833，第二信号生成器1833基于第二组三相电压(Vu2，Vv2，Vw2)与第二直流母线电压(VDC_bus2)进行比较，得到用于驱动次变频器140的脉冲信号。
具体来讲，可以通过三角波比较法进行第一组三相电压(Vu1，Vv1，Vw1)与第一直流母线电压(VDC_bus1)之间的比较，来产生驱动主变频器130的脉冲信号，通过三角波比较法进行第二组三相电压(Vu2，Vv2，Vw2)与第二直流母线电压(VDC_bus2)之间的比较，来产生驱动次变频器140的脉冲信号。
通过上述压缩机驱动系统10，只需通过改变输入的充放电电流指令值(Ibat_ref)，就可以改变驱动主变频器130和次变频器140的脉冲信号，从而，改变主变频器130输出的电压向量(Vd1,Vq1)与次变频器140输出的电压向量(Vd2,Vq2)，就可以在主变频器130、次变频器140和开绕组电机M之间任意地控制能量流，以实现在驱动开绕组电机M运转时，控制电池模组150处于充电状态或者放电状态。
可以理解的是，由于可以通过改变输入的充放电电流指令值(Ibat_ref)，在主变频器130、次变频器140和开绕组电机M之间可以任意地控制能量流，参考图3所示，控制模组180还包括充放电控制单元184，充放电控制单元184被配置为：根据当前时间段内电价、电池模组150的剩余容量和压缩机110的当前负荷确定当前所需的充放电电流指令值(Ibat_ref)，输入确定出的充放电电流指令值(Ibat_ref)，以进行改变电池模组150的充放电状态；其中，充放电电流指令值(Ibat_ref)为正值使电池模组150处于充电状态，充放电电流指令值(Ibat_ref)为负值使电池模组150处于放电状态。
需要说明的是，电网接入端在接入电网的情况下，压缩机驱动系统10的电池模组150是处于充电状态还是放电状态，是由Vq1和Vq2的正负以及大小关系所决定的：
(1)、Ibat_ref为正值时，Vq1>0且Vq2>0，但是Vq1>Vq2时，电池模组150会进入充电状态；
(2)、Ibat_ref为负值时，Vq1>0且Vq2<0，电池模组150会进入电池放电状态；
(3)、Vq1<0时，电池模组150的运转会再生到主变频器130侧的电源转换模组120，而本发明实施例中不存在这个模式。
如图5A所示，电池模组150处于充电状态下，只有Vq1-Vq2之间差值会被施加至开绕组电机M上，正值Vq2可以将电力从主变频器130侧移动到次变频器140侧，所以电池模组150会被充电。需要注意的是，电池模组150处于充电状态下，可以施加在开绕组电机M上的交轴最大电压会因为对电池模组150的充电而减少了，开绕组电机M的最大转速可能会有所降低。
如图5B所示为电池模组150在充电状态下的动作仿真结果。当电池充放电电流指令值Ibat_ref为+2A时，参考图4所示，第一电流PI调节器1815输出Vq2＝17V，第二电流PI调节器1813输出交轴电压指令值Vq＝40V，通过第一运算器1821计算输出Vq1＝57V。根据电机速度指令值ωref，速度PI控制器1812计算出交轴电流指令Iq和直轴电流指令值Id，根据这个结果，第二电流PI控制器1813计算出直轴电压指令值Vd和交轴电压指令值Vq，结果为Vd＝-1V、Vq＝40V。根据计算公式得出Vq1＝57，α＝-1/40，进而，得出Vd1＝-57/40＝-1.425,Vd2＝-17/40＝-0.425。
图5B中(1)为Vq1＝57时，主变频器130各个输出端子输出电压(Vma、Vmb、Vmc)的仿真结果，图5B中(2)为Vq2＝17时，次变频器140各个输出端子输出电压(Vma1、Vmb1、Vmc1)的仿真结果。图5B中(3)为Vq1-Vq2＝Vq＝40V时，施加在开绕组电机M上电压(Vma-Vma1、Vmb-Vmb1、Vmc-Vmc1)的仿真结果。
图5C为电池充放电电流指令值(Ibat_ref)为+2A的情况下，电池模组150充电电流随时间变化的仿真结果。此外，如图5D所示的，当电池充放电电流指令值(Ibat_ref)为+2A时，主变频器130输出的电压向量(Vd1,Vq1)与次变频器140输出的电压向量(Vd2,Vq2)之间的相位差是0度。
图6A所示为电池模组150在放电状态下的动作仿真结果。由于Vq2是负值，所以Vq1+|Vq2|被施加到开绕组电机M上，电力是由电池模组150通过次变频器140供应的。换句话说，电池模组150进行放电。
即使为了对开绕组电机M施加相同的电压，通过改变正Vq1和负Vq2的比例，在电价高的时间段，如图7所示，通过减少主变频器130的供电量，增加电池模组150的供电量(减少正Vq1的值，增加负Vq2的绝对值)，就可以在电价便宜的时间段释放电池模组150中的电量来降低运行成本。
如图6B所示为电池模组150在放电状态下的动作仿真结果。当电池充放电电流指令值(Ibat_ref)为-3A时，参考图4所示，第一电流PI调节器1815输出Vq2＝-24V，第二电流PI调节器1813输出交轴电压指令值Vq＝40V，通过第一运算器1821计算输出Vq1＝16V。对于电机速度指令值ωref，速度PI控制器1812计算出交轴电流指令Iq和直轴电流指令值Id，根据这个结果，第二电流PI控制器1813计算出直轴电压指令值Vd和交轴电压指令值Vq，结果为Vd＝-1V、Vq＝40V。根据计算公式得出Vq1＝16，α＝-1/40，进而，得出Vd1＝-16/40＝-0.4，Vd2＝24/40＝0.6。
图6B中(1)为Vq1＝16时，主变频器130各个输出端子输出电压(Vma、Vmb、Vmc)的仿真结果，图6B中(2)为Vq2＝-24时，次变频器140各个输出端子输出电压(Vma1、Vmb1、Vmc1)的仿真结果。图6B中(3)为Vq1-Vq2＝Vq＝40V时，施加在开绕组电机M上电压(Vma-Vma1、Vmb-Vmb1、Vmc-Vmc1)的仿真结果。
图6C为电池充放电电流指令值(Ibat_ref)为-3A的情况下，电池模组150的充电电流随时间变化的仿真结果。此外，如图6D所示的，当电池充放电电流指令值(Ibat_ref)为-3A时，主变频器130输出的电压向量(Vd1,Vq1)与次变频器140输出的电压向量(Vd2,Vq2)之间的相位差是0度。
对比电池充放电电流指令值(Ibat_ref)为+2A与-3A这两种情况下的仿真结果，可以看出：这两种情况下施加在开绕组电机M上的电压是相同的，因此，开绕组电机M以相同的转速运行，但通过将电池模组150的充放电电流作为指令值进行控制，就可以在相同的转速运行开绕组电机M的同时，任意将电池充放电电流指令值更改为正负，可以实现根据电价、负荷以及电池模组150的剩余容量，无缝的控制电池模组150进行充电、放电之间切换，从而对来自电网和电池模组150中电力进行最佳分配。
蓄电池和电机通过双方向DC-DC转换器连接到公共DC-BUS有两个缺点：a.起因于电机的3n次高次谐波成分的零相电流、b.不让零相电压产生的PWM调制模式导致的电压利用率的限制。由于这两个缺点的影响，只能升压到DC-BUS电压的1.5倍左右。而本发明实施例可以将主变频侧的DC-BUS电压和次变频侧的DC-BUS电压叠加在一起的电压完全输出，比如如果次变频侧的电池的额定电压和主变频侧AC―DC电源是同样的电压，那么可以升压到两倍，因此可以不进行弱磁运转而扩大可运转的高旋转领域。
基于同一发明构思，本发明实施例提供了一种电器设备，包括压缩机以及前述实施方式所述的压缩机驱动系统10。在具体实施过程中，电器设备可以为空调器、冰箱或者其他具有压缩机的电器设备。
以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种压缩机驱动系统，其特征在于，包括：
开绕组电机、电池模组和电源转换模组，所述电源转换模组提供有电网接入端；
主变频器，所述主变频器直流母线端与所述电源转换模组的输出端连接，所述主变频器的各相输出端子与所述开绕组电机的第一侧绕组端子对应连接；
次变频器，所述次变频器的直流母线端与所述电池模组连接，所述次变频器的各相输出端子与所述开绕组电机的第二侧绕组端子对应连接；
其中，在所述电网接入端接入电网的情况下，通过所述主变频器和所述次变频器对应向所述开绕组电机的第一侧绕组端子和第二侧绕组端子施加电压，以驱动所述开绕组电机以及改变所述电池模组的充放电状态。
2.如权利要求1所述的压缩机驱动系统，其特征在于，还包括：
电流检测模组，用于检测所述开绕组电机的各相电流，得到各相电流检测值；
电压检测模组，用于检测所述主变频器的第一直流母线电压和所述次变频器的第二直流母线电压；
控制模组，用于根据针对所述开绕组电机输入的电机转速指令值、所述各相电流检测值、所述第一直流母线电压以及所述第二直流母线电压，生成用于驱动所述主变频器的脉冲信号和用于驱动所述次变频器的脉冲信号。
3.如权利要求2所述的压缩机驱动系统，其特征在于，所述控制模组包括：
电压调节单元，用于根据针对所述开绕组电机输入的电机转速指令值和所述各相电流检测值生成交直轴电压指令值，其中，所述交直轴电压指令值包括交轴电压指令值和直轴电压指令值；
第一电压转换单元，用于根据所述交直轴电压指令值转换出第一组三相电压，并基于所述第一组三相电压与所述第一直流母线电压进行比较，以生成用于驱动所述主变频器的脉冲信号；
第二电压转换单元，用于根据所述交直轴电压指令值转换出第二组三相电压，并基于所述第二组三相电压和所述第二直流母线电压进行比较，以生成用于驱动所述次变频器的脉冲信号。
4.如权利要求3所述的压缩机驱动系统，其特征在于，所述电压调节单元包括：
第一电流PI调节器，用于根据所述电池模组的充放电电流实测值与输入的充放电电流指令值，确定出针对所述次变频器的第二交轴电压；
所述第一电压转换单元，包括：
第一运算器，用于根据所述交轴电压指令值和所述第二交轴电压，确定针对所述主变频器的第一交轴电压和第一直轴电压；
第一转换器，用于根据所述第一交轴电压和所述第一直轴电压进行转换，得到所述第一组三相电压；
第一信号生成器，将所述第一组三相电压与所述第一直流母线电压进行比较，以生成用于驱动所述主变频器的脉冲信号。
5.如权利要求4所述的驱动系统，其特征在于，所述第二电压转换单元包括：
第二运算器，用于根据所述第二交轴电压确定针对所述次变频器的第二直轴电压；
第二转换器，用于根据所述第二交轴电压和所述第二直轴电压进行转换，得到所述第二组三相电压；
第二信号生成器，用于将所述第二组三相电压与所述第二直流母线电压进行比较，生成用于驱动所述次变频器的脉冲信号。
6.如权利要求5所述的驱动系统，其特征在于，所述电压调节单元，还包括：
第三转换器，用于对所述各相电流检测值进行转换，得到交直轴电流检测值；
速度PI调节器，用于根据输入的电机转速指令值和输入的电机转速检测值，生成交直轴电流指令值；
第二电流PI调节器，用于根据所述交直轴电流指令值和所述交直轴电流检测值，确定出所述交轴电压指令值和所述直轴电压指令值。
7.如权利要求6所述的驱动系统，其特征在于，所述电压调节单元还包括：
位置速度推算器，用于根据所述交直轴电流检测值和所述交直轴电压指令值进行位置推算和速度推算，以得到所述开绕组电机的转子旋转位置和所述电机转速检测值，其中，所述转子旋转位置施加在所述第一转换器、所述第二转换器以及所述第三转换器。
8.如权利要求4-7中任一所述的压缩机驱动系统，其特征在于，所述控制模组还包括：
充放电控制单元，被配置为：根据当前时间段内电价、所述电池模组的剩余容量和所述压缩机的当前负荷确定当前所需的充放电电流指令值，输入所述充放电电流指令值进行改变所述电池模组的充放电状态；
其中，所述充放电电流指令值为正值使所述电池模组处于充电状态，所述充放电电流指令值为负值使所述电池模组处于放电状态。
9.一种电器设备，其特征在于，包括：压缩机以及如权利要求1-8中任一项所述的压缩机驱动系统。
10.如权利要求9所述的电器设备，其特征在于，所述电器设备为空调器。
CN202211430468.5A 2022-11-15 2022-11-15 一种压缩机驱动系统及电器设备 Pending CN118088406A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211430468.5A CN118088406A (zh) 2022-11-15 2022-11-15 一种压缩机驱动系统及电器设备

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211430468.5A CN118088406A (zh) 2022-11-15 2022-11-15 一种压缩机驱动系统及电器设备

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN118088406A true CN118088406A (zh) 2024-05-28

Family

ID=91162196

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202211430468.5A Pending CN118088406A (zh) 2022-11-15 2022-11-15 一种压缩机驱动系统及电器设备

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN118088406A (zh)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Pellegrino et al. An integral battery charger with power factor correction for electric scooter
US10084368B2 (en) Motor driving apparatus
US9954475B2 (en) Motor driving apparatus
JP5644070B2 (ja) 電力制御装置
CN103858333B (zh) 电力转换装置
WO2022131019A1 (ja) 電力変換装置
KR102267061B1 (ko) 동력 장치, 동력 장치의 제어방법 및 동력 장치에 포함되는 전동기 구동 장치
US6384559B2 (en) Electric power equipment for electric vehicle
Subotic et al. On-board integrated battery chargers for electric vehicles using nine-phase machines
JP2011015495A (ja) 電力制御装置
WO2022110577A1 (zh) 电流调制模块、参数确定模块、电池加热系统、及其控制方法和装置
CN108649842B (zh) 一种基于辅助绕组的永磁起动发电机位置检测系统及其方法
US20160285395A1 (en) Power system, power converter controlling apparatus, and electric vehicle having the power system
CN108023473A (zh) Pfc电路、电机控制系统及变频空调器
Beshta et al. Performances of asynchronous motor within variable frequency drive with additional power source plugged via combined converter
Catuogno et al. Fault tolerant control in six-phase PMSM under four open-circuits fault conditions
JP5724830B2 (ja) 電源システム
KR101563866B1 (ko) 충전 장치, 및 이를 구비하는 전기 차량
Kolli et al. Analysis of different operating modes of PMSM during regeneration with uncontrolled rectifier
CN118088406A (zh) 一种压缩机驱动系统及电器设备
JP3712895B2 (ja) 太陽電池による機械動力発生システム
JP3362130B2 (ja) ４個のスイッチを備えた３相インバータの電圧補償回路及び電圧補償方法
Ito et al. Controlling Torque Ripple Vibration in a Single-Phase PFC Using the Neutral Point of an IPMSM
US20230412097A1 (en) Systems and methods for control of multi-phase machines
CN110011592A (zh) 采用y/yy变换扩大交流电动机恒转矩变频调速范围的方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination