具体实施方式

下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非旨在限制本发明的保护范围。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

空调器变频压缩机一般采用交流电源转换为直流电压后进行供电，具有PFC功率因数校正，PFC后端的直流电压为母线电压，在压缩机运行过程中，直流母线电压会有2倍于交流输入频率的波动。母线电压的波动会影响压缩机的电流产生波动。特别是在重负载情况下，压缩机电流的波动会引起过流停机。为减少因母线电压的波动而导致的压缩机电流波动，可以通过从压缩机电流Id及Iq分离出因母线电压波动而导致的电流波动成份，对压缩机的驱动电压进行补偿。上述控制方法中，需要跟踪母线电压波纹的相位，本实施例即提出一种基于软件的母线电压波纹相位检测方法和系统，无需增加任何硬件，仅需利用现有交流电源电流检测电路检测交流电源瞬时值，然后通过软件即可实现对交流电源相位及直流母线电压纹波的相位进行检测跟踪。

下面具体对本实施例空调器压缩机母线电压波纹的相位检测方法进行说明：

一种空调器压缩机母线电压纹波的相位检测方法，在PFC功率因数校正开启后进行母线电压波纹的相位检测，检测方法为：

获取压缩机交流电源的电流瞬时值Iac。

其中，压缩机交流电源的电流瞬时值Iac可通过现有硬件电路中的交流电源电流检测电路检测得到。

计算交流电源的电流峰值Ipeak，如图3所示。

根据压缩机交流电源的电流瞬时值Iac计算交流电源的电流峰值Ipeak。

具体的，计算交流电源的电流峰值Ipeak的方法为：

根据电流瞬时值Iac计算电源电流的均方根值I_ac_rms；

由I_ac_rms计算交流电流的峰值Ipeak＝I_ac_rms*√2。

其中，电源电流的均方根值I_ac_rms也即电流瞬时值Iac的有效值，可以通过现有技术的滤波方式得到或者通过PFC功率因数校正得到，因而，电源电流的均方根值I_ac_rms可通过现有技术得到，此处不再赘述。

设置比较电流Idetect＝Ipeak*sinθ，如图3所示。

其中，θ取值范围为(0，π/2)。

在Iac≥Idetect时，输出此时交流电源的相位为θ。

由于电流存在一定的波动性，为了提高检测精确度，避免误判，本实施例优选在Iac≥Idetect并持续设定时间t时，输出此时交流电源的相位为θ。

其中，设定时间t为事先确定的值。

本实施例中t优选为50-200us中的任意值。

根据交流电源的相位θ计算此时母线电压纹波相位Ψ。

具体的，母线电压纹波相位Ψ＝2θ+phase_shift。

其中，phase_shift为交流电源的电流相位与母线纹波电压的相位差。

Phase_shift根据输入与输出功率守恒，可以推定其值为π。

以上方案实现了母线电压波纹相位的检测。

为了进一步实现对母线电压波纹相位的跟踪，本实施例在每个检测计算周期中都要更新母线纹波电压相位。

具体的，每个检测计算周期，更新母线纹波电压相位α＝Ψ+T*2π/Tac。

其中，Tac为交流电源整流后的馒头波的周期，如图4所示。本实施例中，Tac为0.01s。

T为检测计算周期，可根据实际检测精度需求进行设定，本实施例中检测计算周期T为0.00005s。

以上方案实现了母线电压波纹相位的跟踪。

需要注意的是，以上方案必须在PFC开启之后才可以实现，因为PFC不开启，电源电流为非正弦波，会导致Ψ的初始相位不正确。

如图5所示，本实施例空调器压缩机母线电压纹波的相位检测方法，在PFC功率因数校正开启后进行母线电压波纹的相位检测，包括如下步骤：

S1、获取压缩机交流电源的电流瞬时值Iac。

其中，压缩机交流电源的电流瞬时值Iac可通过现有硬件电路中的交流电源电流检测电路检测得到。

S2、根据压缩机交流电源的电流瞬时值Iac计算交流电源的电流峰值Ipeak。

具体的，计算交流电源的电流峰值Ipeak的方法为：

根据电流瞬时值Iac计算电源电流的均方根值I_ac_rms；

由I_ac_rms计算交流电流的峰值Ipeak＝I_ac_rms*√2。

其中，电源电流的均方根值I_ac_rms也即电流瞬时值Iac的有效值，可以通过现有技术的滤波方式得到或者通过PFC功率因数校正得到，因而，电源电流的均方根值I_ac_rms可通过现有技术得到，此处不再赘述。

S3、设置比较电流Idetect＝Ipeak*sinθ，其中，θ取值范围为(0，π/2)。

S4、判断Iac≥Idetect并持续设定时间t，若是，进入步骤S5，否则进入步骤S4。

其中，设定时间t为事先确定的值。

本实施例中t优选为50-200us中的任意值。

S5、输出此时交流电源的相位为θ。

S6、根据交流电源的相位θ计算此时母线电压纹波相位Ψ。

具体的，母线电压纹波相位Ψ＝2θ+phase_shift。

其中，phase_shift为交流电源的电流相位与母线纹波电压的相位差。

Phase_shift根据输入与输出功率守恒，可以推定其值为π。

S7、在每个检测计算周期中都要更新母线纹波电压相位。

具体的，每个检测计算周期，更新母线纹波电压相位α＝Ψ+T*2π/Tac。

其中，Tac为交流电源整流后的馒头波的周期，如图4所示。本实施例中，Tac为0.01s。

T为检测计算周期，可根据实际检测精度需求进行设定，本实施例中检测计算周期T为0.00005s。

在得到母线电压波纹相位后，即可通过从压缩机电流Id及Iq分离出因母线电压波动而导致的电流波动成份，对压缩机的驱动电压进行补偿。

具体的，如图6所示，以从压缩机电流Id分离出因母线电压波动而导致的电流波动成份，对压缩机的驱动电压进行补偿为例进行说明：

将Id进行傅里叶级数展开，获得d轴电流关于母线电压相位α的函数表达式，将函数表达式分别与cosα和-sinα相乘后，与目标值0相减，经过积分器滤波，然后做傅里叶逆变换，分别与cosα和-sinα相乘后相加，得到d轴电压的补偿指令。

如图7所示，本实施例还提出了一种空调器压缩机母线电压纹波的相位检测系统，包括交流电源的电流瞬时值获取模块、电流峰值计算模块、比较模块、母线电压纹波相位计算模块和母线电压纹波相位更新模块。

下面对各个模块进行具体说明：

交流电源的电流瞬时值获取模块用于获取压缩机交流电源的电流瞬时值Iac。

其中，压缩机交流电源的电流瞬时值Iac可通过现有硬件电路中的交流电源电流检测电路检测得到。

电流峰值计算模块用于计算交流电源的电流峰值Ipeak。

电流峰值计算模块根据压缩机交流电源的电流瞬时值Iac计算交流电源的电流峰值Ipeak。

具体的，电流峰值计算模块计算交流电源的电流峰值Ipeak的方法为：

根据电流瞬时值Iac计算电源电流的均方根值I_ac_rms；

由I_ac_rms计算交流电流的峰值Ipeak＝I_ac_rms*√2。

其中，电源电流的均方根值I_ac_rms也即电流瞬时值Iac的有效值，可以通过现有技术的滤波方式得到或者通过PFC功率因数校正得到，因而，电源电流的均方根值I_ac_rms可通过现有技术得到，此处不再赘述。

比较模块用于设置比较电流Idetect＝Ipeak*sinθ，其中，θ取值范围为(0，π/2)。

比较模块还用于在Iac≥Idetect时，输出此时交流电源的相位为θ。

由于电流存在一定的波动性，为了提高检测精确度，避免误判，本实施例比较模块优选在Iac≥Idetect并持续设定时间t时，输出此时交流电源的相位为θ。

其中，设定时间t为事先确定的值。

本实施例中t优选为50-200us中的任意值。

母线电压纹波相位计算模块用于根据交流电源的相位θ计算此时母线电压纹波相位Ψ。

具体的，母线电压纹波相位计算模块计算的母线电压纹波相位Ψ＝2θ+phase_shift。

其中，phase_shift为交流电源的电流相位与母线纹波电压的相位差。

Phase_shift根据输入与输出功率守恒，可以推定其值为π。

以上方案实现了母线电压波纹相位的检测。

为了进一步实现对母线电压波纹相位的跟踪，本实施例在每个检测计算周期中都要更新母线纹波电压相位，本实施例进一步包括母线纹波电压相位更新模块。

母线纹波电压相位更新模块用于每个检测计算周期，更新母线纹波电压相位α＝Ψ+T*2π/Tac。

其中，Tac为交流电源整流后的馒头波的周期，如图4所示。本实施例中，Tac为0.01s。

T为检测计算周期，可根据实际检测精度需求进行设定，本实施例中检测计算周期T为0.00005s。

以上方案实现了母线电压波纹相位的跟踪。

需要注意的是，以上方案必须在PFC开启之后才可以实现，因为PFC不开启，电源电流为非正弦波，会导致Ψ的初始相位不正确。

本实施例实现的原理是：设置的比较电流Idetect是θ相位处对应的电流，因而，当检测到的电流等于Idetect，也就是说此时电流的相位值是θ。

因而，本实施例无需设置相位检测硬件电路，仅需利用现有交流电源电流检测电路检测交流电源瞬时值，然后通过软件即可实现对交流电源相位及直流母线电压纹波的相位进行检测跟踪。本实施例算法简单，占用mcu资源少，节省芯片的资源开销，易实施。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。