[發明專利]無電解電容永磁壓縮機驅動系統母線電容容值估計方法

有效

• 申請號: 202110082947.1
• 申請日: 2021-01-21
• 公開（公告）號: CN112904073B
• 公開（公告）日: 2022-01-14
• 發明（設計）人: 趙楠楠;王高林;張國強;丁大尉;徐殿國
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G01R19/00
• 分類號: G01R19/00;G01R31/00
• 代理公司: 哈爾濱華夏松花江知識產權代理有限公司 23213
• 代理人: 楊曉輝

一種無電解電容永磁壓縮機驅動系統母線電容容值估計方法，屬于電機控制技術領域。本發明針對在線測量方法中母線電容容值估算結果的準確率無法保證的問題。包括采集永磁電機相電流，根據三相逆變器上橋臂占空比信號，重構三相逆變器輸入電流；將網側電流與三相逆變器輸入電流的差值作為母線電容電流；對母線電容電流通過二階廣義積分器提取電流100Hz諧波，計算獲得電流100Hz諧波幅值；采集母線電壓，通過二階廣義積分器提取母線電壓100Hz諧波，然后通過微分處理得到其變化率，進一步得到母線電壓100Hz諧波變化率幅值；將電流100Hz諧波幅值與母線電壓100Hz諧波變化率幅值的比值作為母線電容估計容值。本發明可實現無電解電容永磁壓縮機驅動系統母線電容容值在線估計。

技術領域

本發明涉及無電解電容永磁壓縮機驅動系統母線電容容值估計方法，屬于電機控制技術領域。

背景技術

隨著社會經濟發展水平的提高，家用空調得到了大范圍的普及，已漸漸成為日常生活中不可或缺的家用電器。空調市場化程度的日益提高，使空調行業的競爭日益加劇。永磁壓縮機驅動系統作為空調器的關鍵部件，使其長壽命、低成本運行對于提升空調產品競爭力具有重要意義。

傳統家用空調驅動系統主要由二極管整流器、功率因數校正(PFC)電路、母線電解電容和逆變器組成。其中，電解電容壽命受環境溫度影響顯著，是壓縮機驅動系統的薄弱環節。據統計，驅動電路故障的20％以上是由于電解電容失效引起的。因此，采用小容量薄膜電容代替大容量電解電容的永磁壓縮機無電解電容驅動系統可以有效避免因母線電解電容失效導致的驅動器故障，延長驅動系統使用壽命。再結合軟件控制算法，還可以進一步省略PFC電路，降低系統成本。因此，無電解電容永磁壓縮機驅動系統對于提高空調器產品性能、增強市場競爭力具有重要意義。

針對無電解電容永磁壓縮機驅動系統，提高網側電能質量和系統穩定性的控制方法均需要驅動系統參數信息，其中諧振頻率和虛擬阻抗控制參數計算均涉及電容容值，因此電容容值的準確獲取變得尤其重要。雖然小容量薄膜電容具有壽命長、受環境溫度影響小的優點，但長時間工作會造成母線電容容值降低，進而導致母線電容失效。目前采用的標稱值計算方法，會使諧振頻率和虛擬阻抗控制出現偏差，降低控制性能。因此，研究無電解電容永磁壓縮機驅動系統的母線電容容值估計方法具有重要的理論和實際意義。

現有母線電容容值估計方法主要包括三種：離線法、準在線方法和在線方法。其中離線法主要是離線對母線電容容值進行檢測，這種方法需要額外的測量電路且無法實現在線估計；準在線方法是指在驅動系統停機或者再生制動狀態過程中，通過注入高頻信號的方式對母線電容容值進行估計，這種方法增加了系統損耗且無法實現電容容值實時估計；在線測量方法是指在系統運行過程中，對母線電容容值進行實時估算，其估算結果的準確率很難得到保證。

發明內容

針對現有在線測量方法中母線電容容值估算結果的準確率無法保證的問題，本發明提供一種無電解電容永磁壓縮機驅動系統母線電容容值估計方法。

本發明的一種無電解電容永磁壓縮機驅動系統母線電容容值估計方法，所述永磁壓縮機驅動系統包括網側整流器、三相逆變器以及三相逆變器連接的永磁電機，網側整流器與三相逆變器之間并聯母線電容；

所述方法包括，

采集永磁電機的相電流，根據三相逆變器上橋臂占空比信號，重構三相逆變器輸入電流；

采集網側整流器輸出的網側電流，與三相逆變器輸入電流的差值作為母線電容電流；對母線電容電流通過二階廣義積分器提取電容電流100Hz諧波，并計算獲得電容電流100Hz諧波幅值；采集母線電壓，通過二階廣義積分器提取母線電壓100Hz諧波，然后通過微分處理得到其變化率，進一步得到獲得母線電壓100Hz諧波變化率幅值；

將電容電流100Hz諧波幅值與母線電壓100Hz諧波變化率幅值的比值作為母線電容估計容值。