本發(fā)明涉及電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種電容小型化電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的防過壓控制方法、一種電容小型化電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的防過壓控制裝置以及一種電容小型化電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著節(jié)能要求的提升，變頻壓縮機(jī)的占比正不斷加大，逐漸成為了市場的主流。變頻壓縮機(jī)的調(diào)速控制需通過驅(qū)動器實現(xiàn)，因而驅(qū)動器的性能對壓縮機(jī)控制系統(tǒng)具有較大的影響。常規(guī)壓縮機(jī)驅(qū)動器的直流母線電壓處于穩(wěn)定狀態(tài)，逆變部分與輸入交流電壓相對獨(dú)立，便于調(diào)速控制的實現(xiàn)。然而，這種設(shè)計方法需要配備容值較大的電解電容，使得驅(qū)動器體積變大，成本也就隨之提高。此外，電解電容的壽命有限，其有效工作時間往往是驅(qū)動器壽命的瓶頸。

為此，相關(guān)技術(shù)中，提出了一種電容小型化驅(qū)動器，與常規(guī)的交直交驅(qū)動電路相比，省去了PFC(Power Factor Correction，功率因數(shù)校正)電路部分，并以小容值的薄膜電容或者陶瓷電容取代容值較大的電解電容。因此，既能降低成本，又能消除電解電容引起的使用壽命瓶頸。

但是，在采用電容小型化驅(qū)動器對壓縮機(jī)進(jìn)行驅(qū)動時，如果壓縮機(jī)具有負(fù)載隨轉(zhuǎn)子角度波動的特性(例如，單轉(zhuǎn)子壓縮機(jī))，則在低頻運(yùn)行時容易引起較大的轉(zhuǎn)速波動，此時需要進(jìn)行轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償，但因電容小型化驅(qū)動器中的電容大幅縮減，轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償在瞬時產(chǎn)生的負(fù)向力矩會使直流母線電壓快速上升，此時很容易引起器件過壓而損壞。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問題之一。

為此，本發(fā)明的一個目的在于提出一種電容小型化電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的防過壓控制方法，通過根據(jù)直流母線電壓對壓縮機(jī)電機(jī)的初始轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償量進(jìn)行修正，從而可有效避免因?qū)嚎s機(jī)電機(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償引起的過電壓現(xiàn)象。

本發(fā)明的另一個目的在于提出一種電容小型化電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的防過壓控制裝置。

本發(fā)明的又一個目的在于提出一種電容小型化電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明一方面實施例提出了一種電容小型化電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的防過壓控制方法，包括以下步驟：獲取壓縮機(jī)電機(jī)的機(jī)械角，并根據(jù)所述機(jī)械角對所述壓縮機(jī)電機(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償以獲得所述壓縮機(jī)電機(jī)的初始轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償量；獲取所述壓縮機(jī)電機(jī)的直流母線電壓，并根據(jù)所述直流母線電壓對所述初始轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償量進(jìn)行修正以獲得所述壓縮機(jī)電機(jī)的修正轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償量；根據(jù)所述壓縮機(jī)電機(jī)的給定轉(zhuǎn)速、所述壓縮機(jī)電機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速估計值以及所述修正轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償量計算所述壓縮機(jī)電機(jī)的總峰值轉(zhuǎn)矩給定值；以及根據(jù)所述總峰值轉(zhuǎn)矩給定值對所述壓縮機(jī)電機(jī)進(jìn)行控制。

根據(jù)本發(fā)明實施例的電容小型化電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的防過壓控制方法，首先，獲取壓縮機(jī)電機(jī)的機(jī)械角，并根據(jù)機(jī)械角對壓縮機(jī)電機(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償以獲得壓縮機(jī)電機(jī)的初始轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償量，然后，獲取壓縮機(jī)電機(jī)的直流母線電壓，并根據(jù)直流母線電壓對初始轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償量進(jìn)行修正以獲得壓縮機(jī)電機(jī)的修正轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償量，最后，根據(jù)壓縮機(jī)電機(jī)的給定轉(zhuǎn)速、壓縮機(jī)電機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速估計值以及修正轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償量計算壓縮機(jī)電機(jī)的總峰值轉(zhuǎn)矩給定值，并根據(jù)總峰值轉(zhuǎn)矩給定值對壓縮機(jī)電機(jī)進(jìn)行控制。該方法通過根據(jù)直流母線電壓對壓縮機(jī)電機(jī)的初始轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償量進(jìn)行修正，從而可有效避免因?qū)嚎s機(jī)電機(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償引起的過電壓現(xiàn)象。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，通過以下公式獲得所述壓縮機(jī)電機(jī)的初始轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償量：

其中，T_p為所述壓縮機(jī)電機(jī)的初始轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償量，T_com為預(yù)設(shè)的轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償幅值，θ_m為所述壓縮機(jī)電機(jī)的機(jī)械角，為預(yù)設(shè)的轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償?shù)钠葡辔唤恰?/p>

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述根據(jù)所述直流母線電壓對所述初始轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償量進(jìn)行修正以獲得所述壓縮機(jī)電機(jī)的修正轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償量，包括：將預(yù)設(shè)的最大直流母線電壓與所述直流母線電壓相減以獲得電壓差值，并對所述電壓差值進(jìn)行第一限幅處理以獲得第一值；將所述第一值與預(yù)設(shè)的防過壓比例系數(shù)相乘以獲得第二值；將預(yù)設(shè)的初始轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償限幅值與所述第二值相加，并進(jìn)行第二限幅處理以獲得第三值；根據(jù)所述第三值對所述初始轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償量進(jìn)行第三限幅處理以獲得所述修正轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償量。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述根據(jù)所述壓縮機(jī)電機(jī)的給定轉(zhuǎn)速、所述壓縮機(jī)電機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速估計值以及所述修正轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償量計算所述壓縮機(jī)電機(jī)的總峰值轉(zhuǎn)矩給定值，包括：對所述給定轉(zhuǎn)速和所述轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速估計值之間的差值進(jìn)行PI(Proportional Integral，比例積分)調(diào)節(jié)以獲得所述壓縮機(jī)電機(jī)的第一轉(zhuǎn)矩給定值；將所述第一轉(zhuǎn)矩給定值和所述修正轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償量相加以獲得所述總峰值轉(zhuǎn)矩給定值。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述根據(jù)所述總峰值轉(zhuǎn)矩給定值對所述壓縮機(jī)電機(jī)進(jìn)行控制，包括：獲取交流輸入電源的電壓相位值，并根據(jù)所述電壓相位值生成波形變量；將所述波形變量和所述總峰值轉(zhuǎn)矩給定值相乘后除以所述壓縮機(jī)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩系數(shù)以獲得所述壓縮機(jī)電機(jī)的q軸給定電流；根據(jù)所述q軸給定電流對所述壓縮機(jī)電機(jī)進(jìn)行控制。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，通過以下公式生成所述波形變量：

其中，W_f(θ_g)為所述波形變量，θ_d為所述交流輸入電源的電流為零時的死區(qū)角度，θ_g為所述交流輸入電源的電壓相位值。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，上述的防過壓控制方法還包括：根據(jù)逆變電路的最大輸出電壓和所述逆變電路的輸出電壓幅值計算所述壓縮機(jī)電機(jī)的d軸給定電流；根據(jù)所述q軸給定電流、所述d軸給定電流、q軸實際電流和d軸實際電流獲取所述壓縮機(jī)電機(jī)的q軸給定電壓和d軸給定電壓，并根據(jù)所述q軸給定電壓、所述d軸給定電壓、所述轉(zhuǎn)子角度估計值生成控制信號，以及根據(jù)所述控制信號通過所述逆變電路對所述壓縮機(jī)電機(jī)進(jìn)行控制。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明另一方面實施例提出的一種電容小型化電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的防過壓控制裝置，包括：轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償模塊，用于獲取壓縮機(jī)電機(jī)的機(jī)械角，并根據(jù)所述機(jī)械角對所述壓縮機(jī)電機(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償以獲得所述壓縮機(jī)電機(jī)的初始轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償量；修正模塊，用于獲取所述壓縮機(jī)電機(jī)的直流母線電壓，并根據(jù)所述直流母線電壓對所述初始轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償量進(jìn)行修正以獲得所述壓縮機(jī)電機(jī)的修正轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償量；轉(zhuǎn)矩給定模塊，用于根據(jù)所述壓縮機(jī)電機(jī)的給定轉(zhuǎn)速、所述壓縮機(jī)電機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速估計值以及所述修正轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償量計算所述壓縮機(jī)電機(jī)的總峰值轉(zhuǎn)矩給定值；以及控制模塊，所述控制模塊與所述轉(zhuǎn)矩給定模塊相連，所述控制模塊用于根據(jù)所述總峰值轉(zhuǎn)矩給定值對所述壓縮機(jī)電機(jī)進(jìn)行控制。

根據(jù)本發(fā)明實施例的電容小型化電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的防過壓控制裝置，通過轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償模塊獲取壓縮機(jī)電機(jī)的機(jī)械角，并根據(jù)機(jī)械角對壓縮機(jī)電機(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償以獲得壓縮機(jī)電機(jī)的初始轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償量，然后，通過修正模塊獲取壓縮機(jī)電機(jī)的直流母線電壓，并根據(jù)直流母線電壓對初始轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償量進(jìn)行修正以獲得壓縮機(jī)電機(jī)的修正轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償量，最后，轉(zhuǎn)矩給定模塊根據(jù)壓縮機(jī)電機(jī)的給定轉(zhuǎn)速、壓縮機(jī)電機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速估計值以及修正轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償量計算壓縮機(jī)電機(jī)的總峰值轉(zhuǎn)矩給定值，控制模塊根據(jù)總峰值轉(zhuǎn)矩給定值對壓縮機(jī)電機(jī)進(jìn)行控制。該裝置通過根據(jù)直流母線電壓對壓縮機(jī)電機(jī)的初始轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償量進(jìn)行修正，從而可有效避免因?qū)嚎s機(jī)電機(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償引起的過電壓現(xiàn)象。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償模塊通過以下公式獲得所述壓縮機(jī)電機(jī)的初始轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償量：

其中，T_p為所述壓縮機(jī)電機(jī)的初始轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償量，T_com為預(yù)設(shè)的轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償幅值，θ_m為所述壓縮機(jī)電機(jī)的機(jī)械角，為預(yù)設(shè)的轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償?shù)钠葡辔唤恰?/p>

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述修正模塊包括：第一減法器，用于將第一將預(yù)設(shè)的最大直流母線電壓與所述直流母線電壓相減以獲得電壓差值；第一限幅處理器，用于對所述電壓差值進(jìn)行第一限幅處理以獲得第一值；乘法器，用于將所述第一值與預(yù)設(shè)的防過壓比例系數(shù)相乘以獲得第二值；第一加法器，用于將預(yù)設(shè)的初始轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償限幅值與所述第二值相加；第二限幅處理器，用于對所述預(yù)設(shè)的初始轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償限幅值與所述第二值之和進(jìn)行第二限幅處理以獲得第三值；第三限幅處理器，用于根據(jù)所述第三值對所述初始轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償量進(jìn)行第三限幅處理以獲得所述修正轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償量。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述轉(zhuǎn)矩給定模塊包括：速度調(diào)節(jié)器，用于對所述給定轉(zhuǎn)速和所述轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速估計值之間的差值進(jìn)行PI調(diào)節(jié)以獲得所述壓縮機(jī)電機(jī)的第一轉(zhuǎn)矩給定值；第二加法器，用于將所述第一轉(zhuǎn)矩給定值和所述修正轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償量相加以獲得所述總峰值轉(zhuǎn)矩給定值。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，上述的防過壓控制裝置，還包括：波形發(fā)生器，用于獲取交流輸入電源的電壓相位值，并根據(jù)所述電壓相位值生成波形變量；q軸電流給定模塊，用于將所述波形變量和所述總峰值轉(zhuǎn)矩給定值相乘后除以所述壓縮機(jī)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩系數(shù)以獲得所述壓縮機(jī)電機(jī)的q軸給定電流；所述控制模塊，用于根據(jù)所述q軸給定電流對所述壓縮機(jī)電機(jī)進(jìn)行控制。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述波形發(fā)生器通過以下公式生成所述波形變量：

其中，W_f(θ_g)為所述波形變量，θ_d為所述交流輸入電源的電流為零時的死區(qū)角度，θ_g為所述交流輸入電源的電壓相位值。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，上述的防過壓控制裝置，還包括：d軸電流給定模塊，用于根據(jù)逆變電路的最大輸出電壓和所述逆變電路的輸出電壓幅值計算所述壓縮機(jī)電機(jī)的d軸給定電流；所述控制模塊，用于根據(jù)所述q軸給定電流、所述d軸給定電流、q軸實際電流和d軸實際電流獲取所述壓縮機(jī)電機(jī)的q軸給定電壓和d軸給定電壓，并根據(jù)所述q軸給定電壓、所述d軸給定電壓、所述轉(zhuǎn)子角度估計值生成控制信號，以及根據(jù)所述控制信號通過所述逆變電路對所述壓縮機(jī)電機(jī)進(jìn)行控制。

此外，本發(fā)明的實施例還提出了一種電容小型化電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)，其包括上述的電容小型化電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的防過壓控制裝置。

本發(fā)明實施例的電容小型化電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)，通過上述的防過壓控制裝置，能夠根據(jù)直流母線電壓對壓縮機(jī)電機(jī)的初始轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償量進(jìn)行修正，從而可有效避免因?qū)嚎s機(jī)電機(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償引起的過電壓現(xiàn)象。

附圖說明

圖1是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的電容小型化電機(jī)驅(qū)動器的電路圖；

圖2是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的壓縮機(jī)負(fù)載特性的示意圖；

圖3是根據(jù)本發(fā)明實施例的電容小型化電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的防過壓控制方法的流程圖；

圖4是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的根據(jù)直流母線電壓對初始轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償量進(jìn)行修正的結(jié)構(gòu)圖；

圖5是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的電容小型化電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的防過壓控制裝置的方框示意圖；

圖6是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的波形變量W_f(θ_g)和交流輸入電壓V_ac的波形圖；

圖7是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的進(jìn)行防過電壓控制前后的波形對比圖。

具體實施方式

下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。

下面參考附圖來描述本發(fā)明實施例的電容小型化電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)及其的防過壓控制方法、裝置。

圖1根據(jù)本發(fā)明一個實施例的電容小型化電機(jī)驅(qū)動器的電路圖。如圖1所示，該電路與常規(guī)的交直交驅(qū)動電路相比，省去了PFC電路部分，并以小容值的薄膜電容或者陶瓷電容取代容值較大的電解電容。因此，既能降低成本，又能消除電解電容引起的使用壽命瓶頸。

圖2是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的壓縮機(jī)負(fù)載特性的示意圖。從圖2可以看出，壓縮機(jī)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩隨轉(zhuǎn)子角度呈周期性波動，且在不同工況下負(fù)載波動的幅值存在明顯差異。當(dāng)系統(tǒng)壓力處于平衡狀態(tài)時，負(fù)載轉(zhuǎn)矩可通過下述公式(1)進(jìn)行表示：

其中，T_l為壓縮機(jī)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩，T_l0為負(fù)載轉(zhuǎn)矩T_l的直流分量，T_lk(k＝1,2,...)為負(fù)載轉(zhuǎn)矩T_l的k次諧波分量的幅值，為k次諧波分量對應(yīng)的角度偏差，ω_m為壓縮機(jī)的機(jī)械角速度，t為時間。

在負(fù)載轉(zhuǎn)矩T_l的作用下，壓縮機(jī)將產(chǎn)生明顯的轉(zhuǎn)速波動，如果不針對負(fù)載波動進(jìn)行轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償，將引起壓縮機(jī)電機(jī)失步故障，當(dāng)壓縮機(jī)應(yīng)用在空調(diào)器中，還會導(dǎo)致配管震動過大，影響配管的使用壽命，降低空調(diào)器的安全性和可靠性。為此，本發(fā)明的實施例提出了一種電容小型化電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的防過壓控制方法、裝置及電容小型化電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)。

圖3是根據(jù)本發(fā)明實施例的電容小型化電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的防過壓控制方法的流程圖。如圖3所示，該電容小型化電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的防過壓控制方法可包括以下步驟：

S1，獲取壓縮機(jī)電機(jī)的機(jī)械角，并根據(jù)機(jī)械角對壓縮機(jī)電機(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償以獲得壓縮機(jī)電機(jī)的初始轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償量。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，可通過下述公式(2)獲得壓縮機(jī)電機(jī)的初始轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償量：

其中，T_p為壓縮機(jī)電機(jī)的初始轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償量，T_com為預(yù)設(shè)的轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償幅值，該值可根據(jù)調(diào)試獲取，θ_m為壓縮機(jī)電機(jī)的機(jī)械角，為預(yù)設(shè)的轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償?shù)钠葡辔唤恰?/p>

S2，獲取壓縮機(jī)電機(jī)的直流母線電壓，并根據(jù)直流母線電壓對初始轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償量進(jìn)行修正以獲得壓縮機(jī)電機(jī)的修正轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償量。

具體而言，當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩波動增大時，壓縮機(jī)電機(jī)的初始轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償量T_p的幅值也會增大，在對壓縮機(jī)電機(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償后，其轉(zhuǎn)矩給定值可能為負(fù)，此時將產(chǎn)生一定的負(fù)功率。并且，由于薄膜電容或者陶瓷電容的容值很小(一般為5～20μF)，負(fù)功率將引起直流母線電壓快速上升，可能在短時間內(nèi)使直流母線電壓超過功率器件或電容的耐壓值，導(dǎo)致功率器件或電容發(fā)生損壞。為此，在本發(fā)明的實施例中，將根據(jù)直流母線電壓對初始轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償量T_p進(jìn)行修正，以避免因初始轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償量T_p的幅值過大而引起過壓現(xiàn)象。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，如圖4所示，根據(jù)直流母線電壓V_dc對初始轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償量T_p進(jìn)行修正以獲得壓縮機(jī)電機(jī)的修正轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償量T_p1，包括：將預(yù)設(shè)的最大直流母線電壓V_dcmax與直流母線電壓V_dc相減以獲得電壓差值，并對電壓差值進(jìn)行第一限幅處理以獲得第一值ΔV；將第一值ΔV與預(yù)設(shè)的防過壓比例系數(shù)K_v相乘以獲得第二值ΔT_pmax；將預(yù)設(shè)的初始轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償限幅值T_pmax0與第二值ΔT_pmax相加，并進(jìn)行第二限幅處理以獲得第三值T_pmax；根據(jù)第三值T_pmax對初始轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償量T_p進(jìn)行第三限幅處理以獲得修正轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償量T_p1。其中，預(yù)設(shè)的防過壓比例系數(shù)K_v＞0。

需要說明的是，在圖4中，當(dāng)V_dc≤V_dcmax時，經(jīng)過第一限幅處理后，第一值ΔV為0；當(dāng)V_dc＞V_dcmax時，第一值ΔV＝V_dcmax-V_dc。當(dāng)T_pmax0≤|ΔT_pmax|時，經(jīng)第二限幅處理后，第三值T_pmax＝0；當(dāng)T_pmax0＞|ΔT_pmax|時，第三值T_pmax＝T_pmax0+ΔT_pmax。當(dāng)-T_pmax＜T_p＜T_pmax時，修正轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償量T_p1＝T_p；當(dāng)T_p≤-T_pmax時，修正轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償量T_p1＝-T_pmax；當(dāng)T_p≥T_pmax，修正轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償量T_p1＝T_pmax。

具體而言，當(dāng)直流母線電壓未發(fā)生過壓時，即V_dc≤V_dcmax，此時第三值T_pmax＝T_pmax0+(V_dcmax-V_dc)*K_v＝T_pmax0+0*K_v＝T_pmax0，T_p處于[-T_pmax0,T_pmax0]之間，此時不對初始轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償量T_p進(jìn)行轉(zhuǎn)矩修正；當(dāng)直流母線電壓發(fā)生過壓時，即V_dc＞V_dcmax，此時第三值T_pmax＝T_pmax0+(V_dcmax-V_dc)*K_v，第三值T_pmax將減小，從而使得初始轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償量T_p成比例的下降，直至V_dc接近于V_dcmax。當(dāng)電路中采用PI調(diào)節(jié)時，可以保證閉環(huán)調(diào)節(jié)具有足夠快的響應(yīng)速度，從而快速且有效的抑制直流母線電壓發(fā)生過壓現(xiàn)象。

需要說明的是，由于PI調(diào)節(jié)無法使得誤差收斂到零，因此V_dcmax的設(shè)置要留有一定余量，即取值要小于功率器件的實際耐壓值。

S3，根據(jù)壓縮機(jī)電機(jī)的給定轉(zhuǎn)速、壓縮機(jī)電機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速估計值以及修正轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償量計算壓縮機(jī)電機(jī)的總峰值轉(zhuǎn)矩給定值。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，根據(jù)壓縮機(jī)電機(jī)的給定轉(zhuǎn)速ω_ref、壓縮機(jī)電機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速估計值ω_est以及修正轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償量T_p1計算壓縮機(jī)電機(jī)的總峰值轉(zhuǎn)矩給定值T_t，包括：對給定轉(zhuǎn)速ω_ref和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速估計值ω_est之間的差值進(jìn)行PI調(diào)節(jié)以獲得壓縮機(jī)電機(jī)的第一轉(zhuǎn)矩給定值T₀；將第一轉(zhuǎn)矩給定值T₀和修正轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償量T_p1相加以獲得總峰值轉(zhuǎn)矩給定值T_t。

具體地，可通過磁鏈觀測法獲得壓縮機(jī)電機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速估計值ω_est，具體可先通過下述公式(3)-(5)獲得轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速估計值ω_est：

其中，和分別為壓縮機(jī)電機(jī)在αβ軸上的有效磁通估計值，s為拉普拉斯變換系數(shù)，v_α和v_β分別為壓縮機(jī)電機(jī)在αβ軸上的電壓，i_α和i_β分別為壓縮機(jī)電機(jī)在αβ軸上的電流，R為壓縮機(jī)電機(jī)的定子電阻，L_q為壓縮機(jī)電機(jī)的q軸電感。

其中，θ_err為偏差角度θ-θ_est的估計值，θ為壓縮機(jī)電機(jī)的轉(zhuǎn)子實際角度，θ_est為壓縮機(jī)電機(jī)的轉(zhuǎn)子角度估計值，L_d為壓縮機(jī)電機(jī)的d軸電感，I_dref為壓縮機(jī)電機(jī)的d軸電流給定值，K_e為壓縮機(jī)電機(jī)的反電動勢系數(shù)。

其中，K_{p_pll}和K_{i_pll}分別為PI調(diào)節(jié)的比例系數(shù)和積分系數(shù)，ω_est為壓縮機(jī)電機(jī)的轉(zhuǎn)子速度估計值，ω_f為速度低通濾波器帶寬。

然后，計算給定轉(zhuǎn)速ω_ref與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速估計值ω_est之間的差值，并對該差值進(jìn)行PI調(diào)節(jié)，可實時獲得壓縮機(jī)電機(jī)的第一轉(zhuǎn)矩給定值T₀，將第一轉(zhuǎn)矩給定值T₀和修正轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償量T_p1相加，可獲得總峰值轉(zhuǎn)矩給定值T_t。

S4，根據(jù)總峰值轉(zhuǎn)矩給定值對壓縮機(jī)電機(jī)進(jìn)行控制。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，如圖5所示，根據(jù)總峰值轉(zhuǎn)矩給定值T_t對壓縮機(jī)電機(jī)進(jìn)行控制，包括：獲取交流輸入電源的電壓相位值θ_g，并根據(jù)電壓相位值θ_g生成波形變量W_f(θ_g)；將波形變量W_f(θ_g)和總峰值轉(zhuǎn)矩給定值T_t相乘后除以壓縮機(jī)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩系數(shù)K_t以獲得壓縮機(jī)電機(jī)的q軸給定電流I_qref；根據(jù)q軸給定電流I_qref對壓縮機(jī)電機(jī)進(jìn)行控制。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，可通過下述公式(6)生成波形變量：

其中，W_f(θ_g)為波形變量，θ_d為交流輸入電源的電流為零時的死區(qū)角度，一般為0.1～0.2rad，θ_g為交流輸入電源的電壓相位值。

圖6是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的波形變量W_f(θ_g)和交流輸入電壓V_ac的波形示意圖。從圖6可以看出，W_f(θ_g)的波形接近于正弦波。

進(jìn)一步地，根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，上述的電容小型化電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的防過壓控制方法還包括：根據(jù)逆變電路的最大輸出電壓V_max和逆變電路的輸出電壓幅值V₁計算壓縮機(jī)電機(jī)的d軸給定電流I_dref；根據(jù)q軸給定電流I_qref、d軸給定電流I_dref、q軸實際電流I_q和d軸實際電流I_d獲取壓縮機(jī)電機(jī)的q軸給定電壓V_qref和d軸給定電壓V_dref，并根據(jù)q軸給定電壓V_qref、d軸給定電壓V_dref、轉(zhuǎn)子角度估計值θ_est生成控制信號，以及根據(jù)控制信號通過逆變電路對壓縮機(jī)電機(jī)進(jìn)行控制。

具體地，可先通過下述公式(7)計算出逆變電路的輸出電壓幅值V₁和逆變電路的最大輸出電壓V_max：

其中，V_d和V_q分別為壓縮機(jī)電機(jī)的d軸實際電壓和q軸實際電壓。

然后，可利用積分反饋型弱磁控制算法計算出壓縮機(jī)電機(jī)的d軸給定電流I_dref，如下述公式(8)所示：

其中，K_i為積分系數(shù)，I_demag為壓縮機(jī)電機(jī)的退磁電流限制值。

然后，通過獲取壓縮機(jī)電機(jī)的三相電流，并對三相電流進(jìn)行坐標(biāo)變換以獲得壓縮機(jī)電機(jī)的q軸實際電流I_q和d軸實際電流I_d，以及根據(jù)壓縮機(jī)電機(jī)的q軸給定電流I_qref、d軸給定電流I_dref、q軸實際電流I_q和d軸實際電流I_d實時計算出壓縮機(jī)電機(jī)的q軸給定電壓V_qref和d軸給定電壓V_dref，如下述公式(9)所示：

其中，K_pd為d軸電流控制比例增益，K_id為d軸電流控制積分增益，K_pq為q軸電流控制比例增益，K_iq為q軸電流控制積分增益。

最后，根據(jù)壓縮機(jī)電機(jī)的轉(zhuǎn)子角度估計值θ_est對壓縮機(jī)電機(jī)的d軸給定電壓V_dref和q軸給定電壓V_qref進(jìn)行坐標(biāo)變換，以得到壓縮機(jī)電機(jī)在αβ軸上的給定電壓V_α和V_β，如下述公式(10)所示：

然后，根據(jù)V_α、V_β和直流母線電壓V_dc，通過下述公式(11)和(12)計算出逆變電路中U、V和W三相的占空比：

其中，D_u、D_v和D_w分別為逆變電路中U、V和W三相的占空比。

在獲得逆變電路中U、V和W三相的占空比后，可實時控制逆變電路中功率器件的導(dǎo)通和關(guān)斷，從而實現(xiàn)對壓縮機(jī)電機(jī)的控制。

圖7是根據(jù)本發(fā)明一個具體示例的進(jìn)行防過壓控制前后的波形對比圖，其中，圖7(a)是未加入防過電壓控制的波形圖，圖7(b)是加入防過電壓控制的波形圖。從圖7(a)可以看出，在未加入防過壓控制之前，轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償會引起壓縮機(jī)電機(jī)的q軸給定電流I_qref產(chǎn)生瞬時的負(fù)值，從而導(dǎo)致直流母線電壓V_dc上升。通過對比圖7(a)和圖7(b)中的q軸給定電流I_qref和直流母線電壓V_dc的波形可見，在加入防過電壓控制后，當(dāng)出現(xiàn)V_dc＞V_dcmax時，能夠能快速縮減負(fù)向的q軸的電流，從而有效防止直流母線電壓V_dc進(jìn)一步增大。在加入防過電壓控制之前，直流母線電壓V_dc可能會超過450V，而在加入防過電壓控制之后，直流母線電壓V_dc的最大值低于400V，可見本發(fā)明實施例提出的電容小型化電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的防過壓控制方法能有效避免直流母線電壓過壓的問題。

綜上所述，根據(jù)本發(fā)明實施例的電容小型化電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的防過壓控制方法，首先，獲取壓縮機(jī)電機(jī)的機(jī)械角，并根據(jù)機(jī)械角對壓縮機(jī)電機(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償以獲得壓縮機(jī)電機(jī)的初始轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償量，然后，獲取壓縮機(jī)電機(jī)的直流母線電壓，并根據(jù)直流母線電壓對初始轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償量進(jìn)行修正以獲得壓縮機(jī)電機(jī)的修正轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償量，最后，根據(jù)壓縮機(jī)電機(jī)的給定轉(zhuǎn)速、壓縮機(jī)電機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速估計值以及修正轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償量計算壓縮機(jī)電機(jī)的總峰值轉(zhuǎn)矩給定值，并根據(jù)總峰值轉(zhuǎn)矩給定值對壓縮機(jī)電機(jī)進(jìn)行控制。該方法通過根據(jù)直流母線電壓對壓縮機(jī)電機(jī)的初始轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償量進(jìn)行修正，從而可有效避免因?qū)嚎s機(jī)電機(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償引起的過電壓現(xiàn)象。

圖5是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的電容小型化電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的防過壓控制裝置的方框示意圖。如圖5所示，電容小型化電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的防過壓控制裝置包括：轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償模塊10、修正模塊20、轉(zhuǎn)矩給定模塊30和控制模塊40。

其中，轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償模塊10用于獲取壓縮機(jī)電機(jī)的機(jī)械角，并根據(jù)機(jī)械角對壓縮機(jī)電機(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償以獲得壓縮機(jī)電機(jī)的初始轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償量。修正模塊20用于獲取壓縮機(jī)電機(jī)的直流母線電壓，并根據(jù)直流母線電壓對初始轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償量進(jìn)行修正以獲得壓縮機(jī)電機(jī)的修正轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償量。轉(zhuǎn)矩給定模塊30用于根據(jù)壓縮機(jī)電機(jī)的給定轉(zhuǎn)速、壓縮機(jī)電機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速估計值以及修正轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償量計算壓縮機(jī)電機(jī)的總峰值轉(zhuǎn)矩給定值。控制模塊40與轉(zhuǎn)矩給定模塊30相連，控制模塊40用于根據(jù)總峰值轉(zhuǎn)矩給定值對壓縮機(jī)電機(jī)進(jìn)行控制。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償模塊10可通過上述公式(2)獲得壓縮機(jī)電機(jī)的初始轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償量T_p。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，如圖4所示，修正模塊20可包括：第一減法器21、第一限幅處理器22、乘法器23、第一加法器24、第二限幅處理器25和第三限幅處理器26。其中，第一減法器21用于將第一將預(yù)設(shè)的最大直流母線電壓V_dcmax與直流母線電壓V_dc相減以獲得電壓差值。第一限幅處理器22用于對電壓差值進(jìn)行第一限幅處理以獲得第一值ΔV。乘法器23用于將第一值ΔV與預(yù)設(shè)的防過壓比例系數(shù)K_v相乘以獲得第二值ΔT_pmax。第一加法器24用于將預(yù)設(shè)的初始轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償限幅值T_pmax0與第二值ΔT_pmax相加。第二限幅處理器25用于對預(yù)設(shè)的初始轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償限幅值T_pmax0與第二值ΔT_pmax之和進(jìn)行第二限幅處理以獲得第三值T_pmax。第三限幅處理器26用于根據(jù)第三值T_pmax對初始轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償量T_p進(jìn)行第三限幅處理以獲得修正轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償量T_p1。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，如圖5所示，轉(zhuǎn)矩給定模塊30可包括：速度調(diào)節(jié)器31和第二加法器32。其中，速度調(diào)節(jié)器31用于對給定轉(zhuǎn)速ω_ref和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速估計值ω_est之間的差值進(jìn)行PI調(diào)節(jié)以獲得壓縮機(jī)電機(jī)的第一轉(zhuǎn)矩給定值T₀。第二加法器32用于將第一轉(zhuǎn)矩給定值T₀和修正轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償量T_p1相加以獲得總峰值轉(zhuǎn)矩給定值T_t。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，如圖5所示，上述的電容小型化電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的防過壓控制裝置還可包括：波形發(fā)生器50和q軸電流給定模塊60。其中，波形發(fā)生器50用于獲取交流輸入電源的電壓相位值θ_g，并根據(jù)電壓相位值θ_g生成波形變量W_f(θ_g)。q軸電流給定模塊60用于將波形變量W_f(θ_g)和總峰值轉(zhuǎn)矩給定值T_t相乘后除以壓縮機(jī)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩系數(shù)K_t以獲得壓縮機(jī)電機(jī)的q軸給定電流I_qref?？刂颇K40用于根據(jù)q軸給定電流I_qref對壓縮機(jī)電機(jī)進(jìn)行控制。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，波形發(fā)生器50可通過上述公式(6)生成波形變量W_f(θ_g)。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，上述的電容小型化電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的防過壓控制裝置還可包括：d軸電流給定模塊70。其中，d軸電流給定模塊70用于根據(jù)逆變電路的最大輸出電壓V_max和逆變電路的輸出電壓幅值V₁計算壓縮機(jī)電機(jī)的d軸給定電流I_dref?？刂颇K40用于根據(jù)q軸給定電流I_qref、d軸給定電流I_dref、q軸實際電流I_q和d軸實際電流I_d獲取壓縮機(jī)電機(jī)的q軸給定電壓V_qref和d軸給定電壓V_dref，并根據(jù)q軸給定電壓V_qref、d軸給定電壓V_dref、轉(zhuǎn)子角度估計值θ_est生成控制信號，以及根據(jù)控制信號通過逆變電路對壓縮機(jī)電機(jī)進(jìn)行控制。

需要說明的是，在本發(fā)明實施例的電容小型化電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的防過壓控制裝置中未披露的細(xì)節(jié)，請參考本發(fā)明實施例的電容小型化電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的防過壓控制方法中所披露的細(xì)節(jié)，具體這里不再詳述。

根據(jù)本發(fā)明實施例的電容小型化電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的防過壓控制裝置，通過轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償模塊獲取壓縮機(jī)電機(jī)的機(jī)械角，并根據(jù)機(jī)械角對壓縮機(jī)電機(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償以獲得壓縮機(jī)電機(jī)的初始轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償量，然后，通過修正模塊獲取壓縮機(jī)電機(jī)的直流母線電壓，并根據(jù)直流母線電壓對初始轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償量進(jìn)行修正以獲得壓縮機(jī)電機(jī)的修正轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償量，最后，轉(zhuǎn)矩給定模塊根據(jù)壓縮機(jī)電機(jī)的給定轉(zhuǎn)速、壓縮機(jī)電機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速估計值以及修正轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償量計算壓縮機(jī)電機(jī)的總峰值轉(zhuǎn)矩給定值，控制模塊根據(jù)總峰值轉(zhuǎn)矩給定值對壓縮機(jī)電機(jī)進(jìn)行控制。該裝置通過根據(jù)直流母線電壓對壓縮機(jī)電機(jī)的初始轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償量進(jìn)行修正，從而可有效避免因?qū)嚎s機(jī)電機(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償引起的過電壓現(xiàn)象。

此外，本發(fā)明的實施例還提出了一種電容小型化電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)，其包括上述的電容小型化電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的防過壓控制裝置。

本發(fā)明實施例的電容小型化電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)，通過上述的防過壓控制裝置，能夠根據(jù)直流母線電壓對壓縮機(jī)電機(jī)的初始轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償量進(jìn)行修正，從而可有效避免因?qū)嚎s機(jī)電機(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償引起的過電壓現(xiàn)象。

在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語“中心”、“縱向”、“橫向”、“長度”、“寬度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”“內(nèi)”、“外”、“順時針”、“逆時針”、“軸向”、“徑向”、“周向”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。

此外，術(shù)語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括至少一個該特征。在本發(fā)明的描述中，“多個”的含義是至少兩個，例如兩個，三個等，除非另有明確具體的限定。

在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”等術(shù)語應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通或兩個元件的相互作用關(guān)系，除非另有明確的限定。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。

在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接觸，或第一和第二特征通過中間媒介間接接觸。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或僅僅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或僅僅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本說明書的描述中，參考術(shù)語“一個實施例”、“一些實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)包含于本發(fā)明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術(shù)語的示意性表述不必須針對的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可以在任一個或多個實施例或示例中以合適的方式結(jié)合。此外，在不相互矛盾的情況下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以將本說明書中描述的不同實施例或示例以及不同實施例或示例的特征進(jìn)行結(jié)合和組合。

盡管上面已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實施例，可以理解的是，上述實施例是示例性的，不能理解為對本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以對上述實施例進(jìn)行變化、修改、替換和變型。