部分负载下的脉冲宽度调制上移以改善冷冻器应用的总体谐波消除性能的制作方法

本文公开的主题大体涉及冷冻器，并且更具体地说，涉及控制冷冻器的可变频率驱动器的谐波的方法和设备。

有源谐波滤波器(ahf)是模拟或数字装置，其安装在与整流器前端型可变频率驱动器并联的线路的耦合点上，并且被配置成测量电网或整流器上的电力质量,并且因此将电流从耦合点注入电力网。也就是说，ahf将电流注入线路，以便补偿从测量中发现的与标准电流(即，50或60hz供应)的任何不希望的偏差。可以部分地或完全缓解这种偏差。

在一些情况下，例如负载包括高层冷冻器应用中的整流器前端型可变频率驱动器的那些情况，偏差可能以电流谐波的形式存在。此处，当使用有源谐波滤波器(ahf)来减少与用于高层冷冻器应用的整流器前端型可变频率驱动器并联的ac电网侧上的电流谐波时，其在满载条件下通常可以实现最佳的总体谐波消除(thd)性能。由于在部分负载条件下较高的电流畸变，thd电平将在部分负载条件下增大。

技术实现要素：

根据一个实施方案，提供了一种基于脉冲宽度调制(pwm)的有源谐波滤波器(ahf)系统。所述pwmahf系统包括：控制器，所述控制器被配置成将所述基于pwm的ahf系统上的负载从第一负载调整至第二负载，所述第一负载大于所述第二负载，其中所述控制器被配置成当所述负载等于所述第二负载时将所述基于pwm的ahf系统的频率从第一频率调整至第二频率，并且其中所述第二频率大于所述第一频率；第一谐波补偿器，所述第一谐波补偿器被配置成当负载等于所述第二负载时对所述负载的一阶谐波进行滤波；以及第二谐波补偿器，所述第二谐波补偿器被配置成当所述负载等于所述第二负载并且所述频率等于所述第二频率时，与所述一阶谐波并行地对所述负载的二阶谐波进行滤波，所述二阶谐波大于所述一阶谐波。

除了上述一个或多个特征之外，或作为替代方案，进一步的实施方案可以包括：所述负载包括高层冷冻器中的整流器前端型可变频率驱动器。

根据另一实施方案，提供了一种操作基于脉冲宽度调制(pwm)的有源谐波滤波器(ahf)系统的方法。所述方法包括：将基于pwm的ahf系统上的负载从第一负载调整至第二负载，所述第一负载大于所述第二负载；当负载等于所述第二负载时，对所述负载的一阶谐波进行滤波；当所述负载等于所述第二负载时，将所述基于pwm的ahf系统的频率从第一频率调整至第二频率，其中所述第二频率大于所述第一频率；以及当所述频率等于所述第二频率时，与所述一阶谐波并行地对所述负载的二阶谐波进行滤波，所述二阶谐波大于所述一阶谐波。。

除了上述一个或多个特征之外，或作为替代方案，进一步的实施方案可以包括：所述负载包括高层冷冻器中的整流器前端型可变频率驱动器。

根据另一实施方案，提供了一种基于脉冲宽度调制(pwm)的有源谐波滤波器(ahf)系统。所述pwmahf系统包括：输入线，借由所述输入线从电网载送上游电流；输出线，借由所述输出线向负载载送下游电流；控制器，所述控制器被配置成将所述基于pwm的ahf系统上的负载从第一负载调整至第二负载，所述第一负载大于所述第二负载，其中所述控制器被配置成当所述负载等于所述第二负载时将所述基于pwm的ahf系统的频率从第一频率调整至第二频率，并且其中所述第二频率大于所述第一频率；第一谐波补偿器，所述第一谐波补偿器被配置成当负载等于所述第二负载时对所述负载的一阶谐波进行滤波；以及第二谐波补偿器，所述第二谐波补偿器被配置成当所述负载等于所述第二负载并且所述频率等于所述第二频率时，与所述一阶谐波并行地对所述负载的二阶谐波进行滤波，所述二阶谐波大于所述一阶谐波。

除了上述一个或多个特征之外，或作为替代方案，其它实施方案可以包括：所述电网包括电力网，并且所述负载包括高层冷冻器中的整流器前端型可变频率驱动器。

本公开的实施方案的技术效果包括利用谐波补偿器实现高阶谐波的减少，并且在减小负载的同时增大脉冲宽度调制的频率。

除非另外明确指出，否则前述特征和元件可以按各种组合加以组合而没有排它性。根据以下描述和附图，这些特征和元件以及其操作将变得更加明显。然而，应理解，以下描述和附图旨在本质上是说明性和解释性的而非限制性的。

附图说明

以下描述不应被视为以任何方式进行限制。参考附图，相同的元件编号相同：

图1示意性地说明了根据本公开的实施方案的冷冻器的等距视图；

图2示意性地说明了根据本公开的实施方案的基于脉冲宽度调制(pwm)的有源谐波滤波器(ahf)系统的示意图；

图3示意性地说明了根据本公开的实施方案的有源谐波滤波器(ahf)的软件示意图，其示出为添加了一个或多个谐波补偿器；以及

图4说明了说明根据本公开的实施方案的操作基于pwm的有源谐波滤波器(ahf)系统的方法的流程图。

具体实施方式

本文通过示例而非限制的方式参考附图呈现了所公开的设备和方法的一个或多个实施方案的详细描述。

图1描绘了示例性实施方案中的冷冻器系统10。冷冻器系统10是螺杆式冷冻器，但本发明的实施方案适合与其它压缩冷冻器组件一起使用，例如离心式冷冻器。如图1所示，冷冻器系统10包括压缩机12、可变频率驱动器14、冷凝器16和冷却器18。

在操作中，气态制冷剂被引入压缩机12中并且被压缩。压缩机12在可变频率驱动器14控制下由电机驱动。可变频率驱动器14控制供应至电机的交流电(ac)的频率，从而控制电机的速度和压缩机12的输出。在制冷剂被压缩之后，高温高压制冷剂气体被供应至冷凝器16。在冷凝器16中，气态制冷剂在放热时冷凝成液体。冷凝的液体制冷剂接着流入冷却器18中，所述冷却器使冷冻水循环。冷却器18中的低压环境使制冷剂将状态改变为气体，并且当制冷剂如此时，其从冷冻水中吸收所需的蒸发热，从而降低水的温度。接着将低压蒸气吸入压缩机12的入口中，并且连续重复所述循环。冷冻水通过分配系统循环至冷却盘管，例如用于舒适空气调节以冷却与外部位置分开的内部位置。

冷冻器系统10的部分(例如，冷却器18)可以在低压(例如，小于大气压)下操作，这可能使不可冷凝物(例如，环境空气)被吸入冷冻器系统10中。冷冻器系统10的制冷剂流中的不可冷凝物降低了冷冻器的性能。

如下所述，提供了一种系统，所述系统在部分负载下增大脉冲宽度调制(pwm)切换频率，并且还添加具有较高pwm切换频率的高阶谐波调节器。在满载下，由于热限制，有源谐波滤波器(ahf)只能在较低的pwm切换频率下运行。较低的切换频率也将没有足够的控制带宽来消除更高阶的谐波元件。有利地，在部分负载下，ahf总电流也随着负载减小而减小，因此允许控制器在没有热问题的情况下增大切换频率，并且还添加高阶谐波调节器，所述高阶谐波调节器可以消除更多高阶谐波元件并且改善整体总体谐波消除(thd)性能。

参考图2，示出了可变频率驱动器14。提供基于脉冲宽度调制(pwm)的有源谐波滤波器(ahf)系统110，其包括输入线111、输出线112、有源谐波滤波器(ahf)113、控制器115、电力网120、负载130，例如高层冷冻器10(参见图1)中的整流器前端型可变频率驱动器301。上游电流从电力网120沿着输入线111载送至ahf113，并且作为下游电流沿着输出线112载送至负载130。

ahf113可以(但不必)被配置成测量由输入线111载送且沿着所述输入线的上游电流的特性，例如与标准频率的偏差，并且基于所述测量的结果执行pwm，以由此影响输出线112上的下游电流的特性。在此操作中，ahf113可能倾向于在上游电流中生成和产生波纹效应，所述波纹效应可能不期望地朝向电力网120传播。由此，控制器115可操作地耦合至ahf113，并且被配置成控制ahf113的pwm。

参考图3，继续参考图1和2，示出了ahf113的软件示意图，其中添加了一个或多个谐波补偿器210、220。谐波补偿器210、220可以包括第一谐波补偿器210和二阶谐波补偿器220。在部分负载下，除了一阶谐波补偿器210之外，还可以使用二阶谐波补偿器220。当第一谐波补偿器210和二阶谐波补偿器220两者都在操作时，原始谐波阶次将由第一谐波补偿器210补偿，而二阶谐波补偿器220可以并行地补偿比原始谐波阶次高的额外谐波。控制器115被配置成基于内部位置的内部温度、与内部位置分离的外部位置的外部温度以及来自恒温器的冷却请求将基于pwm的ahf系统110上的负载从第一负载调整至第二负载。冷却请求可以指示控制器115相对于外部位置冷却内部位置，使得内部温度低于外部温度。第一个负载大于第二个负载。在一个实施方案中，第二负载是部分负载。控制器115被配置成当负载等于第二负载时将基于pwm的ahf系统110的频率从第一频率调整至第二频率。第二频率大于第一频率。第一谐波补偿器210被配置成当负载等于第二负载时对负载的一阶谐波进行滤波。第二谐波补偿器220被配置成当负载等于第二负载并且频率等于第二频率时并行地对负载的二阶谐波进行滤波。二阶谐波的频率大于一阶谐波。有利地，通过控制器115将负载从第一负载减小至第二负载并且将频率从第一频率增大至第二频率允许允许由第二谐波补偿器220滤除额外谐波。

现参考图4，继续参考图1至3，图4示出了根据本公开的实施方案的操作基于pwm的有源谐波滤波器(ahf)系统110的方法400的流程图。在框402处，将基于pwm的ahf系统110上的负载从第一负载调整至第二负载。第一个负载大于第二个负载。在框404处，当负载等于第二负载时，对负载的一阶谐波进行滤波。在框406处，当负载等于第二负载时，将基于pwm的ahf系统110的频率从第一频率调整至第二频率。第二频率大于第一频率。在框408处，当频率等于第二频率时，对负载的二阶谐波进行滤波。二阶谐波大于一阶谐波。

尽管以上描述已经按特定次序描述了图4的流程，但应了解，除非在所附权利要求中另有具体要求，否则可以改变步骤的次序。

如上所述，实施方案可以是处理器实施的过程和用于实践那些过程的装置的形式，例如处理器。实施方案还可以是含有体现于有形介质中的指令的计算机程序代码的形式，例如网络云存储装置、sd卡、闪存驱动器、软盘、cdrom、硬盘驱动器或任何其它计算机可读存储介质，其中，当计算机程序代码被加载至计算机中并且由计算机执行时，计算机成为用于实践实施方案的装置。实施方案还可以是计算机程序代码的形式，例如，例如不管是存储在存储介质中、加载至计算机中和/或由计算机执行，还是通过某些传输介质传输、加载至计算机中和/或由计算机执行，或者通过一些传输介质(例如通过电线或电缆、通过光纤或经由电磁辐射)传输，其中，当计算机程序代码被加载至计算机中并且由计算机执行时，计算机成为用于实践实施方案的装置。当在通用微处理器上实施时，计算机程序代码段配置微处理器以产生特定的逻辑电路。

术语“约”旨在包括与基于提交申请时可用的装备的特定量的测量相关联的误差程度。例如，“约”可以包括给定值的±8%或5%或2%的范围。

本文使用的术语仅用于描述特定实施方案的目的，并不旨在限制本公开。如本文所使用，单数形式“一”和“所述”也旨在包括复数形式，除非上下文另有明确指示。将进一步理解，当在本说明书中使用时，术语“包括(comprises和/或comprising)”指定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除存在或添加一个或多个其它特征、整数、步骤、操作、元件部件和/或其群组。

尽管已经参考示例性实施方案描述了本公开，但本领域技术人员将理解，在不脱离本公开的范围的情况下，可以进行各种改变并且可以用等效物替换其元件。另外，在不脱离本公开的实质范围的情况下，可以进行许多修改以使特定情况或材料适应本公开的教导。因此，希望本公开不限于作为预期用于实施本公开的最佳模式而公开的特定实施方案，而是本公开将包括落入权利要求范围内的所有实施方案。