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CN112821401A - 谐波抑制装置、方法、控制单元、电器以及存储介质 - Google Patents

谐波抑制装置、方法、控制单元、电器以及存储介质 Download PDF

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CN112821401A
CN112821401A CN202110217616.4A CN202110217616A CN112821401A CN 112821401 A CN112821401 A CN 112821401A CN 202110217616 A CN202110217616 A CN 202110217616A CN 112821401 A CN112821401 A CN 112821401A
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CN202110217616.4A
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方小斌
郑嘉良
于洪涛
宋现义
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Gree Electric Appliances Inc of Zhuhai
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Abstract

本公开提供了一种谐波抑制装置、方法、控制单元、电源装置、电器设备以及存储介质，涉及电机技术领域，其中的装置包括：调谐电路模块与三相电源的第一火线和第二火线连接，进行谐振调节处理；PI型谐振滤波电路模块分别与调谐电路模块和三相电源的第三火线连接，用于对经过调谐电路模块处理后的第一相电流和第二相电流，以及第三相电流进行谐波滤除处理；整流电路模块，与PI型谐振滤波电路模块连接，用于进行整流处理并对负载供电。本公开能够实时调节输入电压、电流相位、匹配阻抗以及多谐振点，实现三相电源功率因数校正，使各相电流的谐波的THD满足要求，并且待机功耗符合标准；控制简单，成本低，可靠性高。

Description

谐波抑制装置、方法、控制单元、电器以及存储介质
技术领域
本公开涉及电机技术领域，尤其涉及一种谐波抑制装置、方法、控制单元、电源装置、电器设备以及存储介质。
背景技术
欧洲标准EN 61000-3-2要求三相电源空调设备每相输入电流≤16A，强制每相输入电流各次谐波满足THD<5％的要求。常规设计采用有源功率因数校正电路(APFC电路)实现2～40次谐波要求。如图1所示，该电路为现有的、典型的三相APFC电路，该电路采用IPM模块、电抗器、交流输入电压、电流采样调理电路和DSP控制电路组成PWM可控整流方案，软件设计复杂，技术难度大，功率因素高，并且此三相APFC电路成本高、可靠性差。因此，如何设计一种控制简单、可靠性高的谐波抑制电路，是业界亟待解决的技术问题。
发明内容
有鉴于此，本发明要解决的一个技术问题是提供一种谐波抑制装置、方法、控制单元、电源装置、电器设备以及存储介质，能够对三相电源的各相电流进行PI型可调谐振滤波处理，并进行整流处理。
根据本公开的第一方面，提供一种谐波抑制装置，包括：调谐电路模块，与三相电源的第一火线和第二火线连接，用于对通过所述第一火线输入的第一相电流和通过所述第二火线输入的第二相电流进行谐振调节处理；PI型谐振滤波电路模块，分别与所述调谐电路模块和所述三相电源的第三火线连接，用于对经过所述调谐电路模块处理后的第一相电流和第二相电流，以及通过所述第三火线输入的第三相电流进行谐波滤除处理；整流电路模块，与所述PI型谐振滤波电路模块连接，用于对经过所述PI型谐振滤波电路模块处理后的第一相电流、第二相电流和第三相电流进行整流处理，获得直流电并通过直流输出母线输出，用以对负载供电。
可选地，所述调谐电路模块包括：上电软启动单元、检测单元和控制单元；所述上电软启动单元与所述第一火线和所述第二火线连接；所述检测单元采集所述直流输出母线上的电压信号和电流信号；所述控制单元，分别与所述上电软启动单元和所述检测单元连接，用于根据所述电压信号和所述电流信号控制所述上电软启动单元进行谐振调节处理。
可选地，所述上电软启动单元，包括：第一继电器、第二继电器、第三继电器和阻感单元；所述第一继电器的输入端与所述第一火线连接，输出端与所述PI型谐振滤波电路模块连接；所述第二火线与所述第二继电器的输入端连接，并且，所述第二火线通过所述阻感单元与所述第三继电器的输入端连接；所述第二继电器的输出端和所述第三继电器的输出端连接，此连接点与所述PI型谐振滤波电路模块连接；所述控制单元，分别与所述第一继电器、所述第二继电器和所述第三继电器的控制端连接，用于控制所述第一继电器、所述第二继电器和所述第三继电器断开或闭合。
可选地，所述检测单元包括：电流采样电路和电压采样电路；所述控制单元分别与所述电流采样电路和所述电压采样电路连接；所述电流采样电路，用于采集所述直流输出母线上的电流信号；所述电压采样电路，用于采集所述直流输出母线上的电压信号。
可选地，所述PI型谐振滤波电路模块包括：第一电抗器、第二电抗器、第三电抗器、共模电感、第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第五电容、第六电容、第七电容、第八电容和第九电容；所述第一电抗器的输入端与所述第三火线连接，输出端通过第一连线与所述工模电感的第一输入端连接；所述第二电抗器的输入端与所述第一继电器的输出端连接，输出端通过第二连线与所述工模电感的第二输入端连接；所述第三电抗器的输入端与所述第二继电器的输出端和所述第三继电器的输出端的连接点连接，输出端通过第三连线与所述工模电感的第三输入端连接；所述第一电容两端分别与所述第一连线和所述第二连线连接，所述第二电容两端分别与所述第一连线和所述第三连线连接，所述第三电容两端分别与所述第二连线和所述第三连线连接；所述第四电容、所述第五电容和所述第六电容的第一端相连接，所述第四电容、所述第五电容和所述第六电容的第二端分别与所述第一连线、所述第二连线和所述第三连线连接；所述工模电感的第一输出端和所述整流电路模块之间的第四连线与所述第七电容的第一端连接，所述工模电感的第二输出端和所述整流电路模块之间的第五连线与所述第八电容的第一端连接，所述工模电感的第三输出端和所述整流电路模块之间的第六连线与所述第九电容的第一端连接；所述第七电容、所述第八电容和所述第九电容的第二端相连接，并且此连接点接地。
可选地，所述整流电路模块包括：三相整流桥和电容组件；所述三相整流桥的三个桥臂分别连接所述第四连线、所述第五连线和所述第六连线；所述三相整流桥的第一输出端与所述直流输出母线的正端连接，第二输出端与所述直流输出母线的负端连接；所述电容组件并接在所述三相整流桥的第一输出端和第二输出端。
可选地，所述电容组件包括：第十电容、第十一电容、第十二电容和第十三电容；所述第十电容和所述第十二电容串联，形成第一电容电路，所述第一电容电路的两端分别与所述三相整流桥的第一输出端和第二输出端连接；所述第十一电容和所述第十三电容串联，形成第二电容电路，所述第二电容电路的两端分别与所述三相整流桥的第一输出端和第二输出端连接；其中，所述第十电容和所述第十二电容之间的连线与所述第十一电容和所述第十三电容之间的连线相连接。
根据本公开的第二方面，提供一种基于如上所述的谐波抑制装置的谐波抑制方法，执行于控制单元中；其中，负载包括负载电机，所述谐波抑制方法包括：根据直流输出母线上的电压信号和电源信号以及所述负载电机的参数，计算负载频率和谐波抑制电流；基于所述负载频率和所述谐波抑制电流进行谐波抑制处理。
可选地，所述谐波抑制电流包括：第一轴电流；所述基于所述负载频率和所述谐波抑制电流进行谐波抑制处理包括：获取所述负载电机的运行频率和第二轴电流；将所述运行频率和所述负载频率进行第一比较处理，根据所述第一比较处理的结果确定第三轴电流；将所述第三轴电流和所述第一轴电流进行求和的结果与所述第二轴电流进行第二比较处理，根据所述第二比较处理的结果确定所述负载电机的轴电压。
可选地，所述根据所述第一比较处理的结果确定第三轴电流包括：根据所述第一比较处理的结果并利用第一PI控制算法计算所述第三轴电流；所述根据所述第二比较处理的结果确定所述负载电机的轴电压包括：根据所述第二比较处理的结果并利用第二PI控制算法计算所述负载电机的轴电压。
可选地，所述第一轴电流、所述第二轴电流和所述第三轴电流包括：q轴电流；所述负载电机的轴电压包括：q轴电压。
可选地，计算所述负载频率为：
Figure BDA0002954503140000041
计算所述第一轴电流为：
Figure BDA0002954503140000042
其中，n为采样次数，I(n)为第n次采样电流，U(n)为第n次采样电压，p为负载电机的极对数，kt为扭矩系数，Ld和id为d轴电感和电流，Lq和iq为q轴电感和电流，ω为负载电机的运行频率。
可选地，控制第一继电器、第二继电器和第三继电器断开或闭合，用于进行谐振调节；其中，在所述负载电机的运行频率为0的情况下，控制所述第一继电器、所述第二继电器和所述第三继电器断开。
根据本公开的第三方面，提供一种控制单元，包括：存储器；以及耦接至所述存储器的处理器，所述处理器被配置为基于存储在所述存储器中的指令，执行如上所述的方法。
根据本公开的第四方面，提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述指令被处理器执行如上所述的方法。
根据本公开的第五方面，提供一种电源装置，包括：如上所述的谐波抑制装置。
根据本公开的第六方面，提供一种电器设备，包括：如上所述的谐波抑制装置。
可选地，所述电器设备包括：变频空调。
本公开的谐波抑制装置、方法、控制单元、电源装置、电器设备以及存储介质，使三相电源的各相电流通过PI型可调谐振点滤波电路，可以实时调节输入电压、电流相位、匹配阻抗以及多谐振点，实现三相电源功率因数校正，无功功率调节，使各相电流的谐波的THD满足国标要求，并且待机功耗符合标准要求；并且控制简单，成本低，可靠性高。
附图说明
为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为现有技术中的APFC电路的示意图；
图2为根据本公开的谐波抑制装置的一个实施例的模块示意图；
图3为根据本公开的谐波抑制装置的另一个实施例的模块示意图；
图4为根据本公开的谐波抑制装置的一个实施例的电路示意图；
图5为根据本公开的谐波抑制方法的一个实施例的流程示意图；
图6为根据本公开的谐波抑制方法的一个实施例的控制原理示意图；
图7为使用本公开的谐波抑制方法的效果示意图；
图8为根据本公开的控制单元的一个实施例的模块示意图。
具体实施方式
下面参照附图对本公开进行更全面的描述，其中说明本公开的示例性实施例。下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本公开保护的范围。下面结合各个图和实施例对本公开的技术方案进行多方面的描述。
下文中的“第一”、“第二”等仅用于描述上相区别，并没有其他特殊的含义。
在一个实施例中，如图2所示，本公开提供了一种谐波抑制装置，包括调谐电路模块10、PI型谐振滤波电路模块20和整流电路模块30。调谐电路模块10与三相电源01的第一火线S和第二火线T连接，对通过第一火线S输入的第一相电流和通过第二火线T输入的第二相电流进行谐振调节处理。
PI型谐振滤波电路模块20分别与调谐电路模块10和三相电源01的第三火线R连接，对经过调谐电路模块10处理后的第一相电流和第二相电流，以及通过第三火线R输入的第三相电流进行谐波滤除处理。整流电路模块30与PI型谐振滤波电路模块20连接，对经过PI型谐振滤波电路模块20处理后的第一相电流、第二相电流和第三相电流进行整流处理，获得直流电并通过直流输出母线50输出，用以对负载40供电。负载40可以有多种，例如，负载40为逆变部分以及压缩机的变频电机等。
在一个实施例中，如图3所示，调谐电路模块包括上电软启动单元11、检测单元13和控制单元12。上电软启动单元11与第一火线S和第二火线T连接；检测单元13采集直流输出母线50上的电压信号和电流信号。控制单元12分别与上电软启动单元11和检测单元13连接，根据电压信号和电流信号控制上电软启动单元11进行谐振调节处理。
在一个实施例中，如图4所示，上电软启动单元11包括：第一继电器S1、第二继电器S2、第三继电器S3和阻感单元RL。第一继电器S1的输入端与第一火线S连接，输出端与PI型谐振滤波电路模块连接。第二火线T与第二继电器S2的输入端连接，并且，第二火线T通过阻感单元RL与第三继电器S3的输入端连接，阻感单元RL可以有多种，具有电阻和电感的特性。第二继电器S2的输出端和第三继电器S3的输出端连接，此连接点与PI型谐振滤波电路模块连接。
控制单元12分别与第一继电器S1、第二继电器S2和第三继电器S3的控制端连接，用于控制第一继电器S1、第二继电器S2和第三继电器S3断开或闭合。控制单元12可以有多种实现方式，例如为数字信号处理DSP模块、单片机等。
检测单元包括电流采样电路CM1和电压采样电路VM1。电流采样电路CM1和电压采样电路VM1可以有多种实现方式，例如，电流采样电路CM1包括电流传感器等，电压采样电路VM1包括电压传感器等。控制单元12分别与电流采样电路CM1和电压采样电路VM1连接，电流采样电路CM1采集直流输出母线上的电流信号，电压采样电路VM1采集直流输出母线上的电压信号。
通过调节阻感模块RL可以控制电流的幅值和相位，控制单元12可以根据负载变化调整三个继电器S1、S2和S3的开关频率。在控制单元12控制第一继电器S1闭合、第二继电器S2断开并且第三继电器S3闭合的情况下，使三相电源和阻感模块RL形成闭合回路，待机能量在RL上消耗掉，可以使功耗小于15W。
三相电源的两根火线S、T分别串接上电软启动单元11(无功功率调谐软启动电路)，上电软启动单元11由阻感模块RL和三个继电器S1、S2和S3组成，三个继电器S1、S2和S3的控制端g分别连接控制单元12，三相电源的B、C端分别连接PI型谐振滤波电路模块(电感器L2,L3)，实现LC谐振点无功功率调节控制，待机功耗小于15W和上电软启动功能。
在一个实施例中，PI型谐振滤波电路模块可以有多种，例如，如图4所示，PI型谐振滤波电路模块包括第一电抗器L1、第二电抗器L2、第三电抗器L3、共模电感L4、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、第五电容C5、第六电容C6、第七电容C7、第八电容C8和第九电容C9。
第一电抗器L1的输入端与第三火线R连接，输出端通过第一连线21与工模电感L4的第一输入端1连接；第二电抗器L2的输入端与第一继电器S1的输出端连接，输出端通过第二连线22与工模电感L4的第二输入端2连接；第三电抗器L3的输入端与第二继电器S2的输出端和第三继电器S3的输出端的连接点连接，输出端通过第三连线23与工模电感L4的第三输入端3连接。
第一电容C1两端分别与第一连线21和第二连线22连接，第二电容C2两端分别与第一连线21和第三连线23连接，第三电容C3两端分别与第二连线22和第三连线23连接。第四电容C4、第五电容C5和第六电容C6的第一端连接，第四电容C4、第五电容C5和第六电容C6的第二端分别与第一连线21、第二连线22和第三连线23连接。
工模电感L4的第一输出端4和整流电路模块之间的第四连线24与第七电容C7的第一端连接，工模电感L4的第二输出端5和整流电路模块之间的第五连线25与第八电容C8的第一端连接，工模电感L4的第三输出端6和整流电路模块之间的第六连线26与第九电容C9的第一端连接；第七电容C7、第八电容C8和第九电容C9的第二端连接，并且此连接点接地。
三相电源的火线R、第一继电器S1、第二继电器S2和第三继电器的连接点直接串接PI型谐振滤波电路模块，PI型谐振滤波电路模块由三个电抗器L1\L2\L3、共模电感L4、电容C1\C2\C3，C4\C5\C6，C7\C8\C9组成。三个电抗器L1\L2\L3可以为相同的电抗器，电容C1\C2\C3，C4\C5\C6，C7\C8\C9的电容值可以都相等。PI型谐振滤波电路模块能够实现PI型谐振、阻抗匹配、三相电源功率因数校正。PI型谐振滤波电路滤除电网干扰源，其LC发生谐振，呈现阻抗状态，滤除2-40次谐波干扰，使各相电流的2-40次谐波的THD(Total HarmonicDistortion，总谐波失真)<5％，满足国标要求。
在一个实施例中，整流电路模块可以有多种。例如，如图4所示，整流电路模块包括三相整流桥和电容组件；三相整流桥的三个桥臂分别连接第四连线24、第五连线25和第六连线26；三相整流桥的第一输出端与直流输出母线的正端连接，第二输出端与直流输出母线的负端连接；电容组件并接在三相整流桥的第一输出端和第二输出端。
电容组件包括第十电容C10、第十一电容C11、第十二电容C12和第十三电容C13；第十电容C10和第十二电容C12串联，形成第一电容电路，第一电容电路的两端分别与三相整流桥的第一输出端和第二输出端连接；第十一电容C11和第十三电容C13串联，形成第二电容电路，第二电容电路的两端分别与三相整流桥的第一输出端和第二输出端连接；其中，第十电容C10和第十二电容C12之间的连线与第十一电容C11和第十三电容C12之间的连线相连接。
三相整流桥可以有多种，例如，由六个电极D1\D2\D3\D4\D5\D6组成三相不可控整流桥，电容C10\C11\C12\C14组成电容组件，进行滤波整形，满足负载运行。三相整流桥(由二极管D1\D2\D3\D4\D5\D6组成)和电容组件(由电容C10\C11\C12\C14组成)将交流电AC转换为直流电DC，实现功率因数校正电路的能量转换传输，供负载使用。
上述实施例中的谐波抑制装置，实现三相电源功率因数校正，无功功率调节，使各相电流的2-40次谐波电流的THD<5％，满足国际谐波标准要求，并能满足待机功耗小于15W标准要求；较常规APFC方案成本更低，控制简单，可靠性高。
在一个实施例中，本公开提供一种基于如上实施例中的谐波抑制装置的谐波抑制方法，执行于控制单元中；负载包括负载电机。图5为根据本公开的谐波抑制方法的一个实施例的流程示意图，如图5所示：
步骤501，根据直流输出母线上的电压信号和电源信号以及负载电机的参数，计算负载频率和谐波抑制电流。
在一个实施例中，控制单元接收电压采样电路和电流采样电路分别采集的直流输出母线上的电压信号和电源信号。负载电机的参数包括电机极对数、扭矩系数、d轴和q轴的电感和电流以及电机运行频率等。
步骤502，基于负载频率和谐波抑制电流进行谐波抑制处理。
谐波抑制处理可以有多种处理方法。例如，通过控制三个继电器的控制端g，调节各谐振点，注入功率谐波抑制电流i'q,实现有功功率补偿，实现功率因数校正调节等。
在一个实施例中，谐波抑制电流包括第一轴电流；获取负载电机的运行频率和第二轴电流。控制单元在负载电机运行时，采集负载电机的运行频率和第二轴电流，可以采用现有的多种采集方法采集运行频率和第二轴电流。
将运行频率和负载频率进行第一比较处理，根据第一比较处理的结果确定第三轴电流。例如，根据第一比较处理的结果并利用第一PI控制算法计算第三轴电流。第一轴电流、第二轴电流和第三轴电流可以都为q轴电流。
将第三轴电流和第一轴电流进行求和的结果与第二轴电流进行第二比较处理，根据第二比较处理的结果确定负载电机的轴电压。例如，根据第二比较处理的结果并利用第二PI控制算法计算负载电机的轴电压。负载电机的轴电压包括q轴电压。
如图6所示，负载电机为永磁同步电机PMSM，图6中的虚线框内的功能可以由本公开的控制单元实现，或者，控制单元也可以实现图6中的虚线框外的一个或多个功能，例如，控制单元也包括EMF计算模块等。负载包括负载电机控制装置，控制单元未实现的其余功能可以由负载电机控制装置实现。
本公开的控制单元计算瞬时功率：
Figure BDA0002954503140000101
基于根据瞬时功率P1计算负载频率为：
Figure BDA0002954503140000102
计算第一轴电流为：
Figure BDA0002954503140000111
其中，n为采样次数，可以由软件计数器得到；I(n)为第n次采样电流，由电流采样电路采样得到；U(n)为第n次采样电压，由电压采样电路采样得到；cosθ为功率系数。
p为负载电机的极对数，kt为扭矩系数，Ld和id为d轴电感和电流，Lq和iq为q轴电感和电流，ω为负载电机的运行频率。Ld、Lq、id、iq分别为负载电机d,q轴的电感和电流，其中，P、kt、Ld、Lq、参数由可以通过负载电机的电机规格书获得，并预先存储。id、iq为在负载电机运行时采集的d、q轴的电流，或者通过负载电机的电机规格书获得id、iq，并预先存储。ω为电机运行频率，在负载电机运行时采集的负载电机实际运行频率。
如图6所示，ω*为负载电机的预定频率，可以使用ω*或者ω′和ω进行第一比较处理,根据第一比较处理的结果并利用第一PI控制算法计算第三轴电流
Figure BDA0002954503140000112
通常使用ω′和ω进行第一比较处理。将第三轴电流
Figure BDA0002954503140000113
和第一轴电流i′q进行求和的结果与第二轴电流iq进行第二比较处理，根据第二比较处理的结果并利用第二PI控制算法计算负载电机的轴电压uq。将第四轴电流
Figure BDA0002954503140000114
和第五轴电流id进行第三比较处理，根据第三比较处理的结果并利用第三PI控制算法计算负载电机的轴电压ud。
第一PI控制算法、第二PI控制算法、第三PI控制算法可以为现有的包括P(proportional，比例)控制和I(intergral，积分)控制的PI控制算法，可以采用软件的方式实现。
通过I_Park模块、SVPWM(Space Vector Pulse Width Modulation，空间矢量脉冲宽度调制)模块对uq和ud依次进行I-Park变换、SVPWM处理后,发送给IPM(IntelligentPower Module,智能功率模块),IPM对PMSM永磁同步电机进行控制。采集PMSM的iv和iw，对iv和iw进行Clark处理、Park变换处理；EMF(反电势)计算模块根据uq、ud、id、iq计算ω值。I_Park模块、SVPWM模块、Clark模块、Park模块以及EMF计算模块等可以采用现有的算法以及方法实现，执行相应的功能。
在一个实施例中，控制第一继电器、第二继电器和第三继电器断开或闭合，用于进行谐振调节。其中，在负载电机的运行频率为0的情况下，控制第一继电器、第二继电器和第三继电器断开。
计算瞬时功率P1，根据瞬时功率P1计算负载频率ω′；在负载频率大小稳定后，通过控制第二继电器和第三继电器的控制端g，调节阻感模块的R,L值，调节谐振点，使电路谐振，呈现阻抗。谐振点调节稳定后，计算第一轴电流i′q(谐波抑制电流)，注入i′q电流，即注入到负载电机的矢量控制图中的iq轴，使整流桥二极管导通角β变小；整流桥二极管可以为逆变部件的整流桥二极管，也可以为整流电路模块的三相整流桥中的二极管，可以使用现有的方法调整二极管导通角β，能够使电流波形跟随电网电源输入电压波形，接近正弦波，如图7所示，为在示波器等设备屏幕上显示的电压波形。
上述实施例中的谐波抑制装置以及谐波抑制方法，使三相电源的各相电流通过PI型可调入谐振点滤波电路，可以实时调节输入电压、电流相位、匹配阻抗以及多谐振点，实现三相电源功率因数校正，无功功率调节，使各相电流的2-40次谐波的THD<5％，满足国标要求，并且待机功耗小于15W，符合标准要求；控制简单，成本低，可靠性高。
在一个实施例中，图8为根据本公开的控制单元的一个实施例的模块示意图。如图8所示，该装置可包括存储器81、处理器82、通信接口83以及总线84。存储器81用于存储指令，处理器82耦合到存储器81，处理器82被配置为基于存储器81存储的指令执行实现上述任一实施例中的谐波抑制方法。
存储器81可以为高速RAM存储器、非易失性存储器(non-volatile memory)等，存储器81也可以是存储器阵列。存储器81还可能被分块，并且块可按一定的规则组合成虚拟卷。处理器82可以为中央处理器CPU，或专用集成电路ASIC(Application SpecificIntegrated Circuit)，或者是被配置成实施本公开的谐波抑制方法的一个或多个集成电路。
在一个实施例中，本公开提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机指令，指令被处理器执行时实现如上任一个实施例中的谐波抑制方法。
在一个实施例中，本公开提供一种电源装置，包括如上实施例中的谐波抑制装置。电源装置为三相电源装置等。
在一个实施例中，本公开提供一种电器设备，包括如上实施例中的谐波抑制装置。电器设备可以为多种，例如为变频空调等。
上述实施例提供的谐波抑制装置、方法、控制单元、电源装置、电器设备以及存储介质，使三相电源的各相电流通过PI型可调谐振点滤波电路，可以实时调节输入电压、电流相位、匹配阻抗以及多谐振点，实现三相电源功率因数校正，无功功率调节，使各相电流的2-40次谐波的THD<5％，满足国标要求，并且待机功耗小于15W，符合标准要求；控制简单，成本低，可靠性高，较常规APFC方案成本减少至少200元。
可能以许多方式来实现本公开的方法和系统。例如，可通过软件、硬件、固件或者软件、硬件、固件的任何组合来实现本公开的方法和系统。用于方法的步骤的上述顺序仅是为了进行说明，本公开的方法的步骤不限于以上具体描述的顺序，除非以其它方式特别说明。此外，在一些实施例中，还可将本公开实施为记录在记录介质中的程序，这些程序包括用于实现根据本公开的方法的机器可读指令。因而，本公开还覆盖存储用于执行根据本公开的方法的程序的记录介质。
本公开的描述是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本公开限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显然的。选择和描述实施例是为了更好说明本公开的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本公开从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

Claims (18)

1.一种谐波抑制装置，包括：
调谐电路模块，与三相电源的第一火线和第二火线连接，用于对通过所述第一火线输入的第一相电流和通过所述第二火线输入的第二相电流进行谐振调节处理；
PI型谐振滤波电路模块，分别与所述调谐电路模块和所述三相电源的第三火线连接，用于对经过所述调谐电路模块处理后的第一相电流和第二相电流，以及通过所述第三火线输入的第三相电流进行谐波滤除处理；
整流电路模块，与所述PI型谐振滤波电路模块连接，用于对经过所述PI型谐振滤波电路模块处理后的第一相电流、第二相电流和第三相电流进行整流处理，获得直流电并通过直流输出母线输出，用以对负载供电。
2.如权利要求1所述的装置，其中，所述调谐电路模块包括：上电软启动单元、检测单元和控制单元；
所述上电软启动单元与所述第一火线和所述第二火线连接；所述检测单元采集所述直流输出母线上的电压信号和电流信号；
所述控制单元，分别与所述上电软启动单元和所述检测单元连接，用于根据所述电压信号和所述电流信号控制所述上电软启动单元进行谐振调节处理。
3.如权利要求2所述的装置，其中，所述上电软启动单元，包括：第一继电器、第二继电器、第三继电器和阻感单元；
所述第一继电器的输入端与所述第一火线连接，输出端与所述PI型谐振滤波电路模块连接；
所述第二火线与所述第二继电器的输入端连接，并且，所述第二火线通过所述阻感单元与所述第三继电器的输入端连接；所述第二继电器的输出端和所述第三继电器的输出端连接，此连接点与所述PI型谐振滤波电路模块连接；
所述控制单元，分别与所述第一继电器、所述第二继电器和所述第三继电器的控制端连接，用于控制所述第一继电器、所述第二继电器和所述第三继电器断开或闭合。
4.如权利要求3所述的装置，其中，所述检测单元包括：电流采样电路和电压采样电路；所述控制单元分别与所述电流采样电路和所述电压采样电路连接；
所述电流采样电路，用于采集所述直流输出母线上的电流信号；
所述电压采样电路，用于采集所述直流输出母线上的电压信号。
5.如权利要求3所述的装置，其中，所述PI型谐振滤波电路模块包括：第一电抗器、第二电抗器、第三电抗器、共模电感、第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第五电容、第六电容、第七电容、第八电容和第九电容；
所述第一电抗器的输入端与所述第三火线连接，输出端通过第一连线与所述工模电感的第一输入端连接；所述第二电抗器的输入端与所述第一继电器的输出端连接，输出端通过第二连线与所述工模电感的第二输入端连接；所述第三电抗器的输入端与所述第二继电器的输出端和所述第三继电器的输出端的连接点连接，输出端通过第三连线与所述工模电感的第三输入端连接；
所述第一电容两端分别与所述第一连线和所述第二连线连接，所述第二电容两端分别与所述第一连线和所述第三连线连接，所述第三电容两端分别与所述第二连线和所述第三连线连接；所述第四电容、所述第五电容和所述第六电容的第一端相连接，所述第四电容、所述第五电容和所述第六电容的第二端分别与所述第一连线、所述第二连线和所述第三连线连接；
所述工模电感的第一输出端和所述整流电路模块之间的第四连线与所述第七电容的第一端连接，所述工模电感的第二输出端和所述整流电路模块之间的第五连线与所述第八电容的第一端连接，所述工模电感的第三输出端和所述整流电路模块之间的第六连线与所述第九电容的第一端连接；所述第七电容、所述第八电容和所述第九电容的第二端相连接，并且此连接点接地。
6.如权利要求5所述的装置，其中，所述整流电路模块包括：三相整流桥和电容组件；
所述三相整流桥的三个桥臂分别连接所述第四连线、所述第五连线和所述第六连线；所述三相整流桥的第一输出端与所述直流输出母线的正端连接，第二输出端与所述直流输出母线的负端连接；所述电容组件并接在所述三相整流桥的第一输出端和第二输出端。
7.如权利要求6所述的装置，其中，所述电容组件包括：第十电容、第十一电容、第十二电容和第十三电容；
所述第十电容和所述第十二电容串联，形成第一电容电路，所述第一电容电路的两端分别与所述三相整流桥的第一输出端和第二输出端连接；所述第十一电容和所述第十三电容串联，形成第二电容电路，所述第二电容电路的两端分别与所述三相整流桥的第一输出端和第二输出端连接；其中，所述第十电容和所述第十二电容之间的连线与所述第十一电容和所述第十三电容之间的连线相连接。
8.一种基于权利要求3至7中任一项所述的谐波抑制装置的谐波抑制方法，执行于控制单元中；其中，负载包括负载电机，所述谐波抑制方法包括：
根据直流输出母线上的电压信号和电源信号以及所述负载电机的参数，计算负载频率和谐波抑制电流；
基于所述负载频率和所述谐波抑制电流进行谐波抑制处理。
9.如权利要求8所述的方法，所述谐波抑制电流包括：第一轴电流；所述基于所述负载频率和所述谐波抑制电流进行谐波抑制处理包括：
获取所述负载电机的运行频率和第二轴电流；
将所述运行频率和所述负载频率进行第一比较处理，根据所述第一比较处理的结果确定第三轴电流；
将所述第三轴电流和所述第一轴电流进行求和的结果与所述第二轴电流进行第二比较处理，根据所述第二比较处理的结果确定所述负载电机的轴电压。
10.如权利要求9所述的方法，所述根据所述第一比较处理的结果确定第三轴电流包括：
根据所述第一比较处理的结果并利用第一PI控制算法计算所述第三轴电流；
所述根据所述第二比较处理的结果确定所述负载电机的轴电压包括：
根据所述第二比较处理的结果并利用第二PI控制算法计算所述负载电机的轴电压。
11.如权利要求9或10所述的方法，其中，
所述第一轴电流、所述第二轴电流和所述第三轴电流包括：q轴电流；所述负载电机的轴电压包括：q轴电压。
12.如权利要求11所述的方法，包括：
计算所述负载频率为：
Figure FDA0002954503130000041
计算所述第一轴电流为：
Figure FDA0002954503130000042
其中，n为采样次数，I(n)为第n次采样电流，U(n)为第n次采样电压，p为负载电机的极对数，kt为扭矩系数，Ld和id为d轴电感和电流，Lq和iq为q轴电感和电流，ω为负载电机的运行频率。
13.如权利要求8至12任一项所述的方法，还包括：
控制第一继电器、第二继电器和第三继电器断开或闭合，用于进行谐振调节；
其中，在所述负载电机的运行频率为0的情况下，控制所述第一继电器、所述第二继电器和所述第三继电器断开。
14.一种控制单元，包括：
存储器；以及耦接至所述存储器的处理器，所述处理器被配置为基于存储在所述存储器中的指令，执行如权利要求8至13中任一项所述的方法。
15.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述指令被处理器执行如权利要求8至13中任一项所述的方法。
16.一种电源装置，包括：
如权利要求1至7任一项所述的谐波抑制装置。
17.一种电器设备，包括：
如权利要求1至7任一项所述的谐波抑制装置。
18.如权利要求17所述的电器设备，其中，
所述电器设备包括：变频空调。
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