本发明涉及空调电路领域，具体的涉及一种功率变换电路的纹波电流抑制方法及装置。
背景技术：
现有技术中，很多情况下采用磁场定向控制技术(fieldorientatedcontrol，foc)来控制电机的转速，采用foc进行电机转速控制的功率变换电路工作框图如图2所示，其控制流程如下：
1)电机控制模块接收来自逆变电路输出的三相交流电流中的两相交流电流iu和iv，接收来自电机上位置传感器检测到的电机转子位置角θ，以及接收交流电源的电压信号uac；
2)电机控制模块自身保存有电机转速参考值ωr_ref，根据公式组(1)，计算q轴转矩电流参考值iq_ref和d轴电流参考值id_ref：
其中，kp1、ki1、a、b为现场调试的参数。
3)电流控制模块接收电机控制模块发送的q轴转矩电流参考值iq_ref、d轴电流参考值id_ref，并且接收两相交流电流iu、iv和接收来自电机上位置传感器检测到的电机转子位置角θ，根据公式组(2)，计算q轴电压uq和d轴电压ud：
其中，kp2、ki2为现场调试的参数。
4)pwm发生器根据接收到的q轴电压uq、d轴电压ud、来自电机上位置传感器检测到的电机转子位置角θ和母线电容电压udc，根据公式组(3)，计算逆变电路三个上桥igbt开闭的占空比pu、pv和pw，使逆变电路三个上桥igbt分别按照pu、pv和pw的占空比开关，下桥igbt与上桥igbt的开关状态相反：
在实际使用磁场定向控制技术时，应当根据工程应用条件调节kp1、kp2、kp3、ki1、ki2、ki3、a和b的值，以使电机稳定可靠运行。
磁场定向控制技术(fieldorientatedcontrol，foc)为现有技术，相关原理本发明不再赘述，相关技术原理及参数定义可参考但不限于论文《磁场定向控制原理及特性分析》，作者：孟严家、赵广社，以及论文《永磁同步电动机磁场定向控制的研究》，作者：尚喆。
现有技术中，空调的功率变换电路如图3所示，在图3中，电感器l和电容器cdc之间很容易发生谐振，进而使输入的电流iac中混合有谐波。功率变换电路中的谐波对电网的危害很大，许多国家地区对谐波电流提出了严格的标准要求，比如国家标准gb17625.1及iec61000-3-2对电器设备40次以内谐波电流幅值做出了明确的规定。对于图3中的功率变换电路，其上产生的谐波称为纹波，其谐振频率f可以由公式
技术实现要素：
本发明的一个目的在于提供一种功率变换电路的纹波电流抑制方法及装置，使得功率变换电路的纹波最大程度的消除。
具体地，本发明是通过如下技术方案实现的：
一种功率变换电路，所述功率变换电路包括整流模块、电感器、电容器以及逆变电路，所述逆变电路与电机连接，电机控制模块、电流控制模块和pwm调制模块依次连接，第一电流传感器串联设置在交流电源所在线路上，所述第一电流传感器、电流纹波检测模块和电流纹波抑制模块依次连接，所述电流纹波抑制模块与电机控制模块连接，所述电流纹波检测模块用于检测出输入电流iac中的电流纹波iac_ripple；电流纹波抑制模块用于根据得到的电流纹波iac_ripple，通过计算得到转矩电流补偿值iq_ref_comp，并发送给所述电机控制模块。
一种功率变换电路的纹波电流抑制方法，所述方法使用以上所述的功率变换电路，所述方法包括：
步骤1：电流纹波检测模块接收第一电流传感器检测到的输入电流iac；
步骤2：电流纹波检测模块将电流纹波iac_ripple从所述输入电流iac中分离，并将所述电流纹波iac_ripple发送给电流纹波抑制模块；
步骤3：电流纹波抑制模块将所述电流纹波iac_ripple得到转矩电流补偿值iq_ref_comp；
步骤4：根据所述转矩电流补偿值iq_ref_comp，控制pwm调制模块输出符合要求的pwm波形，所述pwm波形调节电机的运行功率，以通过电机的运行功率抑制电流纹波。
较佳的，所述步骤2包括：
步骤21：对所述输入电流iac进行基波检测，获得基波iac_base；
步骤22：根据公式iac_ripple＝iac-iac_base进行运算，得到电流纹波iac_ripple，发送给电流纹波抑制模块。
较佳的，所述步骤21包括：
将所述输入电流iac通过lpf低通滤波器进行滤波，得到基波iac_base。
较佳的，所述步骤21包括：
将所述输入电流iac进行傅里叶变换，分离出基波频量，再将所述基波频量进行傅里叶反变换，分离出基波iac_base。
较佳的，所述步骤3包括：
将所述电流纹波iac_ripple进行pi运算，得到转矩电流补偿值iq_ref_comp。
较佳的，所述步骤3还包括：
若转矩电流补偿值iq_ref_comp小于预设的幅值下限iq_ref_comp_min，则将电流补偿值iq_ref_comp确定为iq_ref_comp_min，若转矩电流补偿值iq_ref_comp大于预设的幅值上限iq_ref_comp_max，则将转矩电流补偿值iq_ref_comp确定为iq_ref_comp_max。
较佳的，所述步骤4包括：
步骤41：电机控制模块根据交流电压uac、第一相电流iu、第二相电流iv、电机转速参考值ωr_ref、电机转子位置角θ以及转矩电流补偿值iq_ref_comp，通过计算得到d轴电流参考值id_ref和补偿后q轴转矩电流参考值iq_ref_comp；
步骤42：电流控制模块根据补偿后q轴转矩电流参考值iq_ref_comp、d轴电流参考值id_ref、两相交流电流iu、iv、电机转子位置角θ和从分压电路上得到的分压udc，通过计算得到补偿后q轴电压uq_comp和d轴电压ud；
步骤43：pwm调制模块根据补偿后q轴电压uq_comp和d轴电压ud，输出符合要求的pwm波形，所述pwm波形调节电机的运行功率，以通过电机的运行功率抑制电流纹波。
较佳的，所述步骤3包括：
通过比例运算、比例微分运算、比例微分积分运算、比例谐振运算、查表运算、模糊控制或智能控制的运算方法得到转矩电流补偿值iq_ref_comp。
本发明的有益效果是：通过对电流纹波的检测，确定转矩电流补偿值，进而控制电机按照电流纹波幅值大小进行运行功率上的变化，对电流纹波起到抑制作用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种功率变换电路结构示意图；
图2为现有磁场定向控制技术原理框图；
图3为现有的功率变换电路结构示意图；
图4(a)为本发明提供的一种从输入电流中分离出纹波电流的方法示意图；
图4(b)为本发明提供的另一种从输入电流中分离出纹波电流的方法示意图。
附图标记说明
为进一步清楚的说明本发明的结构和各部件之间的连接关系，给出了以下附图标记，并加以说明。
1、整流模块；2、电感器；3、电容器；4、逆变电路；5、分压电路；6、电机；7、电压互感器；81、第一电流传感器；82、第二电流传感器；83、第三电流传感器；9、交流电源；10、电流纹波检测模块；11、电流纹波抑制模块；12、电机控制模块；13、电流控制模块；14、pwm调制模块；15、位置传感器。
通过上述附图标记说明，结合本发明的实施例，可以更加清楚的理解和说明本发明的技术方案。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。
在本发明使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
应当理解，尽管在本发明可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本发明范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。
一种功率变换电路，如图1所示，所述功率变换电路包括整流模块1、电感器2、电容器3以及逆变电路4，所述电感器2与交流电源9串联，所述电容器3与所述整流模块1并联，所述逆变电路4并联设置在电容器3上，所述逆变电路4与电机6连接，所述逆变电路4输出的三相交流电用于驱动所述电机6运行，分压电路5并联设置在电容器3上，所述分压电路5也可以是任何电压检测装置。第二电流传感器82和第三电流传感器83分别设置在逆变电路4输出的三相交流电中两相电的电线上，用于检测所在电线上的第一相电流iu和第二相电流iv。在所述电机6上设置位置传感器15，用于检测电机转子位置角θ；所述功率变换电路的纹波电流抑制装置还包括第一电流传感器81，用于检测功率变换电路上的输入电流iac；在交流电源9上设置有电压互感器7，用于检测交流电源9的交流电压uac；电流纹波检测模块10用于检测出输入电流iac中的电流纹波iac_ripple；电流纹波抑制模块11用于根据得到的电流纹波iac_ripple，通过计算得到转矩电流补偿值iq_ref_com；p所述电机控制模块12根据交流电压uac、第一相电流iu、第二相电流iv、电机转子位置角θ以及电机转速参考值ωr_ref(电机转速参考值ωr_ref可以预先保存在电机控制模块12中或者根据需要由其他设备实时向电机控制模块12提供)，通过计算得到q轴转矩电流参考值iq_ref和d轴电流参考值id_ref；电流控制模块13根据q轴转矩电流参考值iq_ref、d轴电流参考值id_ref、电机转子位置角θ、第一相电流iu和第二相电流iv，通过计算得到q轴电压uq和d轴电压ud，pwm调制模块14接收分压电路5上得到的分压udc，并根据q轴电压uq、d轴电压ud、电机转子位置角θ、第一相电流iu和第二相电流iv的控制，输出期望占空比的pwm波形，控制逆变电路4输出符合要求的三相交流电供电机6使用，使电机6按照对应的功率运行。
本发明提出的一种功率变换电路的纹波电流抑制装置，根据输入电流纹波iac_ripple计算转矩电流补偿值iq_ref_comp，根据转矩电流补偿值iq_ref_comp改变电机6的功率，从而改变电容器3后极的输出功率来抑制谐振。
所述转矩电流补偿值iq_ref_comp需要同时满足条件(1)和条件(2)。
条件(1)：在电流纹波处于正值时，输入到电容器3的功率增大，而此时计算得到的转矩电流补偿值iq_ref_comp应当增大，增大的转矩电流补偿值iq_ref_comp能够使得逆变电路4和电机6构成的负载具有较大的瞬时功率，能够从电容器3中吸收的更多的能量，避免电能在电容器3中积累导致电容器3上的母线电压升高；
条件(2)：在电流纹波处于负值时，输入电容器3的功率减小，而此时计算得到的转矩电流补偿值iq_ref_comp应当减小，减小的转矩电流补偿值iq_ref_comp能够使得逆变电路4和电机6构成的负载具有较小的瞬时功率，从电容器3中吸收的能量减少，避免逆变电路4吸收过多的电能导致电容器3上的母线电压降低。
当转矩电流补偿值iq_ref_comp同时满足条件(1)和条件(2)时，由以上分析可知，能够保证直流母线电压平稳，即相应抑制了纹波电流。
本发明对电流纹波iac_ripple进行变换，得到与电流纹波iac_ripple的变化相关的转矩电流补偿值iq_ref_comp，再用所述转矩电流补偿值iq_ref_comp的增减控制q轴电压uq的增加，进而控制逆变电路4输出功率随电流纹波iac_ripple的正负及大小正相关变化的功率，即相应抑制了纹波电流。
具体的，功率变换电路的纹波电流抑制方法包括步骤：
s101：电流纹波检测模块接收第一电流传感器检测到的输入电流iac。
s102：将电流纹波iac_ripple从所述输入电流iac中分离，发送给电流纹波抑制模块。
s103：电流纹波抑制模块将所述电流纹波iac_ripple经过运算，得到转矩电流补偿值iq_ref_comp。
s104：电机控制模块根据交流电压uac、第一相电流iu、第二相电流iv、电机转速参考值ωr_ref、电机转子位置角θ以及转矩电流补偿值iq_ref_comp，通过计算得到d轴电流参考值id_ref和补偿后q轴转矩电流参考值iq_ref_comp。
s105：电流控制模块根据补偿后q轴转矩电流参考值iq_ref_comp、d轴电流参考值id_ref、两相交流电流iu、iv、电机转子位置角θ和从分压电路上得到的分压udc，通过计算得到补偿后q轴电压uq_comp和d轴电压ud。
s106：pwm调制模块14根据补偿后q轴电压uq_comp和d轴电压ud，输出符合要求的pwm波形，控制逆变电路输出符合要求的三相交流电供电机使用。
在本发明的一个实施例中，步骤s102包括：
s1021：对所述输入电流iac进行基波检测，获得基波iac_base。
s1022：根据公式iac_ripple＝iac-iac_base进行运算，得到电流纹波iac_ripple，发送给电流纹波抑制模块。
具体的，如图4(a)所示，可以将所述输入电流iac通过lpf低通滤波器进行滤波，得到基波iac_base。lpf低通滤波器的截止频率高于iac的基波频率，低于iac上纹波的频率，优选的，取iac的基波频率与纹波的频率的几何中点值得频率作为截止频率。或者，如图4(b)所示，可以将所述输入电流iac进行傅里叶变换，分离出基波分量，再将所述基波分量进行傅里叶反变换得基波iac_base。进一步的，任何对输入电流iac进行频域分析，得到基波iac_base频域分量的方法，均可以被用作分离出基波iac_base的方法。
在本发明的一个实施例中，步骤s103包括：
s1031：将所述电流纹波iac_ripple进行pi运算，得到转矩电流补偿值iq_ref_comp。
具体的，通过公式
得到iq_ref_comp，其中kp4和ki4为现场调试的参数。通过pi运算生成转矩电流补偿值，便于对转矩电流补偿值进行控制。
由于电流纹波iac_ripple是希望被抑制或者消除的，即希望电流纹波为0，上式对电流纹波iac_ripple进行pi运算实质是对电流纹波iac_ripple与0的差值进行pi运算，由pi运算的性质可知，得到的转矩电流补偿值iq_ref_comp是与电流纹波正负号相同，且随着电流纹波iac_ripple绝对值增大而绝对值增大的量。
进一步的，还可以通过比例运算、比例微分运算、比例微分积分运算、比例谐振运算、查表运算、模糊控制、智能控制等运算方法得到转矩电流补偿值iq_ref_comp，只要该运算方法能够使得到的转矩电流补偿值iq_ref_comp同时满足前述条件(1)和条件(2)的都包含在本发明的保护范围内。
s1032：若转矩电流补偿值iq_ref_comp小于预设的幅值下限iq_ref_comp_min，则将电流补偿值iq_ref_comp确定为iq_ref_comp_min，若转矩电流补偿值iq_ref_comp大于预设的幅值上限iq_ref_comp_max，则将转矩电流补偿值iq_ref_comp确定为iq_ref_comp_max。
在实际操作中，可能会出现纹波电流短时间大幅变化的情况，为了抑制这种短时间大幅变化的纹波电流，所述功率变换电路的纹波电流抑制装置也会生成数值过大的转矩电流补偿值iq_ref_comp，导致控制逆变电路功率变化过大，容易出现过度调节的情况，对转矩电流补偿值iq_ref_comp进行限幅，即可减少出现过度调节的情况发生。
在本发明的一个实施例中，步骤s104包括：
s1041：根据公式组(1)，确定q轴转矩电流参考值iq_ref和d轴电流参考值id_ref。
s1042：将电流补偿值iq_ref_comp与所述q轴转矩电流参考值iq_ref相加，作为补偿后q轴转矩电流参考值iq_ref_comp。
在本发明的一个实施例中，步骤s105包括：电流控制模块根据公式组(4)确定计算补偿后q轴电压uq_comp和d轴电压ud：
在本发明的一个实施例中，步骤s106包括：
步骤s1061：pwm调制模块根据公式组(5)确定逆变电路中每个igbt开关的占空比pu_comp、pv_comp和pw_comp：
s1062：使逆变电路三个上桥igbt分别按照pu_comp、pv_comp和pw_comp的占空比开关，下桥igbt与上桥igbt的开关状态相反。
通过以上的方法得到的pu_comp、pv_comp和pw_comp是经过转矩电流补偿值iq_ref_comp在原有foc方法基础上额外调制后得到的，具有控制逆变电路4按照转矩电流补偿值iq_ref_comp变化情况进行功率增减变化的作用，即能够使转矩电流补偿值iq_ref_comp满足前述条件(1)和条件(2)，进起到而抑制功率变换电路中的纹波电流的作用。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。