[发明专利]一种无电解电容网侧电流谐波抑制方法与系统

说明书

本发明公开了一种无电解电容空调压缩机网侧电流谐波抑制方法与系统，属于变频驱动领域。本发明基于无电解电容空调压缩机驱动系统的功率耦合特性，首先生成与网侧电压波动一致的理想q轴电流指令，再通过电压前馈的方式修正逆变器输出功率来改善网侧功率因数并降低谐波，然后构建虚拟母线电压来有效补偿网侧电压本身所具有的畸变，从而降低了网侧电流谐波并提高了网侧功率因数；而且，本发明对于原系统的影响极小，且增加的计算量很小，容易在工程上得到实现。

技术领域

本发明属于变频驱动领域，更具体地，涉及一种无电解电容网侧电流谐波抑制方法与系统。

背景技术

如今以永磁压缩机为核心的空调变频调速系统得到快速的发展，高功率密度电机以及高效率功率变换器的使用使得空调驱动系统取得了较高的能效标准，然而负载侧的运行效率不足以进一步提高空调驱动的能量效率，因而提高交流进线侧的效率开始进入人们的视野。传统变频空调驱动方案中，直流母线处采用大容量的电解电容来解耦前后级能量和维持母线电压稳定，这样会导致网侧电流畸变，难以满足IEC 61000-3-2谐波发射标准；同时，电解电容本身存在成本高、体积大、容易失效等缺点。

此时，采用小容量的薄膜电容取代传统母线侧大容量的电解电容成了新的研究热点。采用小容量的薄膜电容为改善网侧功率因数创造了条件，能够省去功率因数校正电路，降低了驱动系统成本。同时，使用小容量的薄膜电容替换母线处大容量的电解电容使得无电解电容空调压缩机驱动系统具有功率耦合的特性，因此，在忽略电容功率的情况下，可以简化模型，将逆变器的输出功率近似为电机的消耗功率，进而通过控制电机转矩电流来实现网侧高功率因数的控制目标。间接功率控制采用双闭环结构，通过控制转矩电流与电网输入功率同步来实现网侧高功率因数。

但是，转矩电流和输入功率之间的关系是一种近似关系，使得即便转矩电流得到了控制，实际的输入功率与理想的输入功率仍然存在差距，进而加重网侧电流的畸变；其次由于电流环带宽的限制，母线电压在波谷时，电流调节器容易饱和，导致网侧电流谐波含量加高；同时，由于网侧电压本身不是以理想的正弦波动，存在一定的谐波，使得最终的网侧输入电流，难以符合IEC 61000-3-2谐波发射标准。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种无电解电容网侧电流谐波抑制方法和系统，旨在解决网侧电流谐波含量高、网侧功率因数不高的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种无电解电容网侧电流谐波抑制方法，包括以下步骤：

S1、基于逆变器输出功率与电机消耗功率之间的关系，根据当前转矩指令与网侧电压相位θ_g，获取q轴电流指令同时给定d轴电流指令

S2、对所述d、q轴电流指令与d、q轴实时电流i_d，i_q之间的误差进行比例积分运算，得到d、q轴电压指令u_d,u_q；

S3、将所述d、q轴电压指令u_d,u_q和电机交叉解耦电压u_dff,u_qff相加得到电机运行所需电压根据理想输出功率和当前输出功率的关系对电压进行电压前馈计算，再经坐标变换得到静止坐标系电压；

S4、构建虚拟母线电压，根据所述静止坐标系电压和所述虚拟母线电压F_udc获取空间矢量脉宽调制的占空比，从而对电机进行控制。

所述步骤S1中，所述转矩指令通过对电机给定转速与实时转速ω_r之间的误差进行比例积分处理得到，网侧电压相位θ_g通过对电网实时电压u_g进行锁相得到。

所述步骤S1中，通过以下公式获取q轴电流指令

其中，系数P为电机极对数，为电机永磁磁链。