[发明专利]基于逆变器的设备及其控制方法

说明书

一种基于逆变器的设备(1)，被配置为控制电动机(2)，该基于逆变器的设备包括：输入级(4)，该输入级被配置为将交流电压AC转换成经整流的DC电压；无电解电容器式逆变器(5)，该无电解电容器式逆变器被配置为基于开关信号的占空比来生成待馈送到所述电动机(2)的AC电流；DC环节(10)，该环节将所述无电解电容器式逆变器(5)连接到所述输入级(4)并且来自或朝向所述无电解电容器式逆变器(5)的瞬时有效功率(P(t))经过该环节；DC环节电容器(11)，该电容器连接到所述DC环节(10)；电压传感器(13)，该电压传感器被配置为确定所述DC环节电容器电压的幅值(Vdc(t))；电流传感器(12)，这些电流传感器被配置为确定由所述无电解电容器式逆变器(5)向所述电动机(2)施加的输出电流的幅值；电流调节器系统(14)，该电流调节器系统被配置为基于确定的电流基准(idref、iqref)来控制所述占空比；以及有效电压限制器单元(15)，该有效电压限制器单元经过配置以便确定与从所述DC环节(10)吸收或供应回到该DC环节的瞬时有效功率(P(t))相关联的有效电流，并且基于所述有效电流(ia)(iaref)来调节所述电流基准(idref，iqref)。

本发明涉及一种基于逆变器的设备及其控制方法。更具体地，本发明涉及一种基于逆变器的设备，该基于逆变器的设备被配置为操作家用电器(例如洗机器、烘干机、冰箱和/或洗碗机和/或空调)的电机、特别是永磁电机或感应电机或任何其他类似的电机。应理解，根据本发明，逆变器控制方法和设备被设计为控制与家用电器的任一种负载(例如滚筒、压缩机、风扇、泵等)相关联的电机。

众所周知，现今，驱动电机的逆变器广泛地应用于家用电器。一般来说，驱动电机的逆变器包括输入级和逆变桥，该逆变桥又设有多个开关单元，该多个开关单元被控制以便生成并调制将要馈送到电机端子的AC电压。输入级一般包括二极管桥，该二极管桥具有联接到电源以用于接收AC电源电压的输入端、用于提供DC电压的输出端、以及用于去除在整流电压中出现的电压纹波的电解电容器。

取决于功率大小，用于家用电器的逆变器通常被配置为具有高电容，以便将纹波电压和因此纹波电流保持在一般介于10％至15％之间的合理水平内。实际上，如果纹波电压/电流增加，那么电解电容器的预期寿命更糟，并且为电机的无缝驱动推荐小纹波电压。然而，如果在一方面，电容器上的平稳且稳定的DC电压(即，低纹波电压)提高了电机驱动算法的性能，那么在另一方面，它会通过谐波来影响电源电流。

为了解决这样的问题，用于家用电器的逆变器通常设有功率因数校正器单元(有源或无源)，该功率因数校正器单元包括电感器，该电感器具有足够的电感以将功率因数(因此谐波)增加到期望值。然而，因数校正器单元的缺点在于它的部件昂贵且笨重。

本发明的目标是解决上面提到的缺点。

根据以上目标，根据本发明，提供了一种被配置为控制电动机的基于逆变器的设备，该基于逆变器的设备包括：输入级，该输入级连接到电源线路以接收AC线路电流和AC电源电压并且被配置为将所述AC电源电压转换成经整流的DC电压；无电解电容器式逆变器，该无电解电容器式逆变器被配置为基于开关信号的占空比来生成要馈送到所述电动机的输出电流，DC环节，该环节将所述无电解电容器式逆变器连接到该输入级并且来自或朝向所述无电解电容器式逆变器的DC环节电流经过该环节；DC环节电容器，该电容器连接到所述DC环节；电压传感器，该电压传感器被配置为确定所述DC环节电容器电压的幅值；一个或多个电流传感器，该一个或多个电流传感器被配置为确定由所述无电解电容器式逆变器向所述电动机提供的输出电流的幅值；以及电流调节器系统，该电流调节器系统被配置为基于确定的电流基准和所述输出电流来控制所述占空比，所述基于逆变器的设备还包括有效电压限制器单元，该有效电压限制器单元被配置为调节所述电流调节器系统的所述电流基准，以便将所述DC环节电容器电压限制在预定的电压范围内。

优选地，该有效电压限制器单元进一步被配置为在不使用所述线路电流和/或DC环节电流和/或该DC电容器的电流的情况下调节所述电流调节器系统的所述电流基准。