[发明专利]无电解电容永磁同步电机空调驱动系统中的阻尼控制方法

说明书

无电解电容永磁同步电机空调驱动系统中的阻尼控制方法，涉及内置式永磁同步电机驱动系统中谐振问题的抑制方法。为了解决在空调驱动系统中输入侧滤波器和直流母线电容相互作用产生谐振的问题。包括：一：永磁同步电机在运行时，利用带通滤波器对直流母线电压进行处理并且乘以一个系数K，就可以得到阻尼电流；二：根据得到的阻尼电流进行处理得到等效的阻尼功率，通过对阻尼功率的控制实现对阻尼电流的控制，阻尼功率的表达式是阻尼电流乘以直流母线电压；三：阻尼功率的实现通过改变逆变器输出功率，逆变器输出功率的变化通过产生额外电压参考值实现，最终对系统中谐振的抑制通过产生额外的电压指令信号来实现。本发明用于电机控制技术领域。

技术领域

本发明应用在电机控制技术领域，尤其涉及内置式永磁同步电机驱动系统的谐振抑制方法。

背景技术

与直流电机和感应电机相比较，永磁同步电机运行可靠且结构简单，并且具有功率密度高、调速性能优异的优点，于是得到广泛的应用。传统的空调电机驱动系统中直流侧采用大容量电解电容和PFC电路，电解电容的寿命受温度影响大，大多数空调的故障都是由于电解电容的损坏引起的。可以将大容量电解电容替换成小容量薄膜电容，于是空调驱动系统的寿命得到提高。由于直流母线电容的作用是储存能量，稳定直流母线电压，当直流母线电容替换成小容量薄膜电容后，直流侧储存能量变少，导致直流母线电压波动变大，整流电路导通角增大，系统的输入功率因数增大，于是可以去掉PFC电路，节约系统成本，提高系统效率。

由于输入侧存在滤波器，滤波器和直流母线电容相互作用会引发LC谐振，导致输入电流中存在谐波，进而对电网电流造成污染。目前消除LC谐振的方法有硬件方法和软件方法。硬件方法可以通过在直流母线侧并联一个LC滤波器，让新加LC滤波器的谐振频率点和LC谐振频率点相互抵消。软件方法相比于硬件方法成本低、体积小、能耗小且系统稳定性提高。软件方法主要有单周期控制方法、反馈补偿方法和频率补偿方法。单周期控制方法的实现电路为模拟电路，数字化实现需要一个AD转换电路，会增加系统成本，降低系统稳定性。反馈补偿方法通过将系统控制目标值的实际测量值反馈到系统中与控制目标值的参考值做差，再将差值通过比例积分或者其他调节器进行调节，达到消除谐振的目的。频率补偿方法首先在频域上对电机建立数学模型，在电机数学模型的基础上消除谐振，此方法需要大量的数学推导，所以较为复杂。因此，研究出在无电解电容空调永磁同步电机驱动系统中简单实用的谐振抑制方法具有重要的理论和实际意义。

发明内容

本发明主要是应用在无电解电容永磁同步电机空调驱动系统中，空调驱动系统中的电解电容替换成薄膜电容后，系统中出现谐振，为消除此谐振提出了阻尼控制方法。

用于消除无电解电容永磁同步电机空调驱动系统中谐振的阻尼控制方法包括以下步骤：

步骤一：系统不稳定主要是由于系统阻尼较小，为提高系统阻尼，可增加一个与逆变器电流并联的阻尼电流，在永磁同步电机运行时，利用带通滤波器对直流母线电压进行处理并且乘以一个系数K，就可以得到阻尼电流，通过调节系数K达到消除系统谐振的效果；

步骤二：由于阻尼电流的频率往往高于内环电流环的带宽，且直流母线电流难以控制，对步骤一中得到的阻尼电流进行处理得到等效的阻尼功率，通过对阻尼功率的控制实现对阻尼电流的控制，阻尼功率的表达式是将阻尼电流乘以直流母线电压；

步骤三：由于阻尼电流能稳定系统的功能由阻尼功率实现，而阻尼功率的产生可以通过逆变器输出功率的变化来实现，逆变器输出功率的变化可以由产生额外的补偿电压参考值或者是额外电流参考值来实现，但是由于阻尼电流频率高于电流环的带宽，所以选择由产生额外的电压指令信号(系统与阻尼功率等效而得到)来实现逆变器输出频率的变化，于是对系统中谐振的抑制最终通过产生额外的电压指令信号来实现。

进一步地，所述步骤一中永磁同步电机在运行时，利用带通滤波器对直流母线电压进行处理并且乘以一个系数K，就可以得到阻尼电流：