[發明專利]減小永磁同步電機變頻器直流母線電壓紋波幅值的方法

有效

• 申請號: 201910697102.6
• 申請日: 2019-07-30
• 公開（公告）號: CN110601623B
• 公開（公告）日: 2021-03-26
• 發明（設計）人: 童懷;陳新;陳新度;黃運保
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: H02P21/00
• 分類號: H02P21/00;H02P21/05;H02P21/14;H02P21/18;H02P21/20;H02P21/22;H02P6/34;H02P27/08
• 代理公司: 廣東廣信君達律師事務所 44329
• 代理人: 楊曉松

為了解決現有技術中加入轉矩前饋補償引起電解電容的紋波電流增大而導致的電容發熱的問題，本發明提供一種減小永磁同步電機變頻器直流母線電壓紋波幅值的方法，根據壓縮機轉矩前饋補償的特點，在低速運行區域某些特定的頻率節點上，在對轉矩電流實施前饋補償控制的同時對轉矩電流進行鎖相環控制，使轉矩電流波峰與輸入交流電源過零點之間存在一個固定的相位角，控制系統中電流環采用PI調節控制，補償后的轉矩電流作為q軸電流環的輸入量，電流環的輸出作為dq坐標系的電壓分量V_d、V_q，過SVPWM計算功率模塊中六個功率管導通的占空比，形成6路PWM信號，從而有效減小直流母線電壓紋波幅值。

技術領域

本發明涉及電機控制技術領域，具體為一種抑制低速運行永磁同步電機變頻器母線電壓紋波的方法，尤其適應于單轉子壓縮機變頻空調中永磁同步電機的低速運行情況。

背景技術

永磁同步電機具有結構簡單、功率密度高、效率高、調速范圍寬等優點，目前已被廣泛應用于變頻空調領域。單轉子壓縮機由于成本最低、效率高目前被廣泛采用于家用變頻空調中，然而單轉子壓縮機中永磁電機通過偏心曲軸帶動滾子壓縮冷媒，壓縮機負載轉矩周期波動，在低速情況下這種負載轉矩周期波動將導致空調室外機的劇烈振動。

現有技術在低速運行區域加入了轉矩前饋補償，以抑制負載轉矩周期波動引起的壓縮機轉速波動和室外機振動。變頻空調的室外機控制器大多采用交-直-交拓撲電路，直流側使用電解電容來穩定直流母線電壓。

然而現有技術存在如下問題：在變頻空調低速運行區域加入了轉矩前饋補償可以抑制室外機振動，卻增大了直流母線電壓紋波。直流母線電壓紋波增大將導致電解電容的紋波電流增大，引起電容發熱，更嚴重的可能影響電容使用壽命和變頻器的可靠性。

發明內容

為了解決現有技術中加入轉矩前饋補償引起電解電容的紋波電流增大而導致的電容發熱的問題，本發明提供一種減小永磁同步電機變頻器直流母線電壓紋波幅值的方法。

為了實現上述目的，本發明采用的具體方案為：一種減小永磁同步電機變頻器直流母線電壓紋波幅值的方法，其特征在于，具體包括如下步驟：

S1：通過采樣測量到永磁同步電機定子相電流i_u、i_v，通過計算獲得第三路定子電流i_w＝-i_u-i_v；

S2：通過位置傳感器或無位置傳感器算法得到永磁同步電機轉子位置的機械角度θ，對θ進行微分得到該永磁同步電機的機械角速度ω_r＝dθ/dt；

S3：將S1步驟得到的定子電流i_u、i_v、i_w經過Clarke變換和PARK變換得到定子電流的d軸分量i_d和q軸分量i_q；

S4：根據特定的頻率節點fN，設定永磁同步電機的運行速度為ω_set＝2πf_N，控制系統中速度調節采用PI控制，給定轉速ω_set作為速度環輸入，速度環的輸出為

S5：根據所設定給定轉速ω_set，獲得前饋補償電流；

S6：對交流輸入電源進行過零檢測獲得交流輸入電源過零信號；

S7：根據S6步驟獲得的交流輸入電源過零信號，對轉矩電流i_q通過鎖相環控制系統進行鎖相環控制，使i_q的波峰與輸入交流電源過零點之間存在一個固定的相位角θ_PLL，鎖相環的輸出為ω_PLL；

S8：將S7步驟中的鎖相環控制系統的輸出為ω_PLL與給定轉速ω_set相加作為速度環的輸入；