[發明專利]一種無電解電容網側電流諧波抑制方法與系統

有效

• 申請號: 202010045547.9
• 申請日: 2020-01-15
• 公開（公告）號: CN111464103B
• 公開（公告）日: 2022-02-15
• 發明（設計）人: 尹泉;徐晨棟;羅慧
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: H02P21/22
• 分類號: H02P21/22;H02P21/14;H02P27/08;H02M1/12;H02M7/5387
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 李智

本發明公開了一種無電解電容空調壓縮機網側電流諧波抑制方法與系統，屬于變頻驅動領域。本發明基于無電解電容空調壓縮機驅動系統的功率耦合特性，首先生成與網側電壓波動一致的理想q軸電流指令，再通過電壓前饋的方式修正逆變器輸出功率來改善網側功率因數并降低諧波，然后構建虛擬母線電壓來有效補償網側電壓本身所具有的畸變，從而降低了網側電流諧波并提高了網側功率因數；而且，本發明對于原系統的影響極小，且增加的計算量很小，容易在工程上得到實現。

技術領域

本發明屬于變頻驅動領域，更具體地，涉及一種無電解電容網側電流諧波抑制方法與系統。

背景技術

如今以永磁壓縮機為核心的空調變頻調速系統得到快速的發展，高功率密度電機以及高效率功率變換器的使用使得空調驅動系統取得了較高的能效標準，然而負載側的運行效率不足以進一步提高空調驅動的能量效率，因而提高交流進線側的效率開始進入人們的視野。傳統變頻空調驅動方案中，直流母線處采用大容量的電解電容來解耦前后級能量和維持母線電壓穩定，這樣會導致網側電流畸變，難以滿足IEC 61000-3-2諧波發射標準；同時，電解電容本身存在成本高、體積大、容易失效等缺點。

此時，采用小容量的薄膜電容取代傳統母線側大容量的電解電容成了新的研究熱點。采用小容量的薄膜電容為改善網側功率因數創造了條件，能夠省去功率因數校正電路，降低了驅動系統成本。同時，使用小容量的薄膜電容替換母線處大容量的電解電容使得無電解電容空調壓縮機驅動系統具有功率耦合的特性，因此，在忽略電容功率的情況下，可以簡化模型，將逆變器的輸出功率近似為電機的消耗功率，進而通過控制電機轉矩電流來實現網側高功率因數的控制目標。間接功率控制采用雙閉環結構，通過控制轉矩電流與電網輸入功率同步來實現網側高功率因數。

但是，轉矩電流和輸入功率之間的關系是一種近似關系，使得即便轉矩電流得到了控制，實際的輸入功率與理想的輸入功率仍然存在差距，進而加重網側電流的畸變；其次由于電流環帶寬的限制，母線電壓在波谷時，電流調節器容易飽和，導致網側電流諧波含量加高；同時，由于網側電壓本身不是以理想的正弦波動，存在一定的諧波，使得最終的網側輸入電流，難以符合IEC 61000-3-2諧波發射標準。

發明內容

針對現有技術的缺陷，本發明的目的在于提供一種無電解電容網側電流諧波抑制方法和系統，旨在解決網側電流諧波含量高、網側功率因數不高的問題。

為實現上述目的，本發明提供了一種無電解電容網側電流諧波抑制方法，包括以下步驟：

S1、基于逆變器輸出功率與電機消耗功率之間的關系，根據當前轉矩指令與網側電壓相位θ_g，獲取q軸電流指令同時給定d軸電流指令

S2、對所述d、q軸電流指令與d、q軸實時電流i_d，i_q之間的誤差進行比例積分運算，得到d、q軸電壓指令u_d,u_q；

S3、將所述d、q軸電壓指令u_d,u_q和電機交叉解耦電壓u_dff,u_qff相加得到電機運行所需電壓根據理想輸出功率和當前輸出功率的關系對電壓進行電壓前饋計算，再經坐標變換得到靜止坐標系電壓；

S4、構建虛擬母線電壓，根據所述靜止坐標系電壓和所述虛擬母線電壓F_udc獲取空間矢量脈寬調制的占空比，從而對電機進行控制。

所述步驟S1中，所述轉矩指令通過對電機給定轉速與實時轉速ω_r之間的誤差進行比例積分處理得到，網側電壓相位θ_g通過對電網實時電壓u_g進行鎖相得到。

所述步驟S1中，通過以下公式獲取q軸電流指令

其中，系數P為電機極對數，為電機永磁磁鏈。