一种逆变器的电压偏差计算方法及相关装置

摘要

本申请实施例公开了一种逆变器的电压偏差计算方法，方法包括：获取电机的定子电阻值；根据采样电压、采样电流和定子电阻值进行计算得到采样电压偏差；获取分段节点向量，分段节点向量为将预设方程分段的节点的向量；根据采样电压偏差、采样电流和分段节点向量进行计算得到斜率增量，斜率增量为预设方程分段后的每段分段方程的斜率变化量；基于预设方程，通过斜率增量、目标电流和分段节点向量得到目标电压偏差。

说明书

技术领域

本申请实施例涉及电力电子领域，尤其涉及一种逆变器的电压偏差计算方法及相关装置。

背景技术

在电力电子领域，为确保逆变器功率器件的可靠运行，上下开关管交替开关时会插入一段死区时间，从而导致逆变器在特定时间点的理论输出电压与实际输出电压存在电压偏差。然而，该电压偏差与流过逆变器的电流存在非线性关系，导致对电压偏差的补偿十分困难。

目前变频器行业通常由开发者根据自身经验给定逆变器非线性电压偏差补偿曲线，在逆变器工作时通过该补偿曲线确定电压偏差，以对实际输出电压进行补偿。然而，根据经验得到的电压偏差不够准确，数据拟合精度不够，进而影响逆变器的控制性能，给用户带来一定的不便。

发明内容

本申请实施例提供了一种逆变器的电压偏差计算方法及相关装置。

一种逆变器的电压偏差计算方法，包括：

获取电机的定子电阻值；

根据采样电压、采样电流和所述定子电阻值进行计算得到采样电压偏差，所述采样电压偏差为所述采样电压与所述采样电流和所述定子电阻值乘积的差；

获取分段节点向量，所述分段节点向量为将预设方程分段的节点的向量；

根据所述采样电压偏差、所述采样电流和所述分段节点向量进行计算得到斜率增量，所述斜率增量为所述预设方程分段后的每段分段方程的斜率变化量；

基于所述预设方程，通过所述斜率增量、目标电流和所述分段节点向量得到目标电压偏差，所述目标电压偏差为对逆变器实际输出电压的修正值。

可选的，所述获取分段节点向量，包括：

根据所述采样电压偏差和所述采样电流给定所述分段节点向量。

可选的，所述获取分段节点向量，包括：

设置初始解向量组，所述初始解向量组包括多个解向量，每个解向量为预设维度的数组，数组的每一项为预设范围的随机数；

将所述初始解向量组作为第一解向量组；

通过所述第一解向量组和差分放大系数得到第一寻优向量；

判断所述第一寻优向量中的每一项是否满足边界条件；

若满足，则通过所述第一寻优向量确定目标向量，所述目标向量为第二解向量组中与对比向量对应的解向量，所述第二解向量组为对所述第一解向量组进行一次迭代得到的解向量组，所述对比向量为所述第一解向量组中与所述第一寻优向量对应的解向量；

若不满足，则返回所述通过所述第一解向量组和差分放大系数得到第一寻优向量，直到若满足，则通过所述第一寻优向量确定目标向量为止；

判断是否符合迭代终止条件；

若符合，则将所述目标向量中使得目标函数的值最小的解向量确定为所述分段节点向量，所述目标函数为关于所述预设方程的误差平方和函数；

若不符合，则将所述第二解向量组作为新的第一解向量组，返回通过所述第一解向量组和差分放大系数得到第一寻优向量，直到若符合，则将所述目标向量中使得目标函数的值最小的解向量确定为所述分段节点向量为止。

可选的，通过所述第一寻优向量确定目标向量，包括：

判断代入所述第一寻优向量的所述目标函数的值是否大于代入所述对比向量的所述目标函数的值；

若否，则将所述第一寻优向量确定为所述目标向量；

若是，则将所述对比向量确定为所述目标向量。

可选的，通过所述第一寻优向量确定目标向量，包括：

判断随机概率是否大于交叉概率，所述随机概率为随机选定的概率，所述交叉概率为预先设定好的定值；

若小于或等于，则将所述第一寻优向量确定为第二寻优向量；

若大于，则将对比向量确定为所述第二寻优向量，所述对比向量为所述第一解向量组中与所述第一寻优向量对应的解向量；

判断代入所述第二寻优向量的所述目标函数的值是否大于代入所述对比向量的所述目标函数的值；

若小于或等于代入所述对比向量的所述目标函数的值，则将所述第二寻优向量确定为所述目标向量；

若大于代入所述对比向量的所述目标函数的值，则将所述对比向量确定为所述目标向量。

可选的，判断是否符合迭代终止条件，包括：

计算代入所述目标向量的所述目标函数的值与代入所述对比向量的所述目标函数的值的差值；

判断连续预设迭代数的所述差值中的最大值是否小于预设阈值；

若小于所述预设阈值，则符合迭代终止条件；

若大于或等于所述预设阈值，则不符合迭代终止条件；

或，

判断迭代次数是否小于预设次数；

若小于所述预设次数，则不符合迭代终止条件；

若大于或等于所述预设次数，则符合迭代终止条件。

可选的，基于所述预设方程，通过所述斜率增量、目标电流和所述分段节点向量得到目标电压偏差，包括：

通过以下公式计算得到所述目标电压偏差：

y＝β

y为所述目标电压偏差；

x为所述目标电流；

b

β

一种芯片系统，包括：

获取单元，用于获取电机的定子电阻值；

计算单元，用于根据采样电压、采样电流和所述定子电阻值进行计算得到采样电压偏差，所述采样电压偏差为所述采样电压与所述采样电流和所述定子电阻值乘积的差；

所述获取单元，用于获取分段节点向量，所述分段节点向量为将预设方程分段的节点的向量；

所述计算单元，用于根据所述采样电压偏差、所述采样电流和所述分段节点向量进行计算得到斜率增量，所述斜率增量为所述预设方程分段后的每段分段方程的斜率变化量；

处理单元，用于基于所述预设方程，通过所述斜率增量、目标电流和所述分段节点向量得到目标电压偏差，所述目标电压偏差为对逆变器实际输出电压的修正值。

一种芯片系统，包括：

中央处理器，存储器以及输入输出接口；

所述存储器为短暂存储存储器或持久存储存储器；

所述中央处理器配置为与所述存储器通信，并执行所述存储器中的指令操作以执行前述方法。

一种计算机可读存储介质，包括指令，当所述指令在计算机上运行时，使得计算机执行前述方法。

从以上技术方案可以看出，本申请实施例具有以下优点：

获取电机的定子电阻值后，再结合采样电压和采样电流进行计算得到采样电压偏差。接着结合采样电流和分段节点向量以得到斜率增量，最后基于预设方程，通过斜率增量、目标电流和分段节点向量得到目标电压偏差。通过定子电阻值、实际测得的采样电压和采样电流和分段节点向量来得到目标电压偏差，计算出的电压偏差值准确，数据拟合精度较高，使得逆变器能够发挥应有的控制性能，给用户带来较好的体验。

附图说明

图1为本申请的电压偏差计算方法一个实施例示意图；

图2为本申请的电压偏差计算方法另一实施例示意图；

图3为本申请的电压偏差计算方法另一实施例示意图；

图4为本申请的芯片系统一个实施例示意图；

图5为本申请的芯片系统另一实施例示意图。

具体实施方式

本申请实施例提供了一种逆变器的电压偏差计算方法及相关装置。

根据自身经验给定逆变器的电压偏差不够准确，对逆变器的实际输出电压的补偿效果不够令人满意。为解决上述问题，本申请提供一种逆变器的电压偏差计算方法及相关装置，以给用户带来较好的体验。

请参阅图1，本申请的电压偏差计算方法一个实施例包括：

101、获取电机的定子电阻值；

获取电机的定子电阻值。具体的，可以通过直流伏安法获取电机的定子电阻值。获取注入电机的第一直流电流和第二直流电流，并获取第一直流电压和第二直流电压，通过以下公式计算可得定子电阻值：

其中，R为定子电阻值，I

可以理解的是，电机的定子电阻值也可以预先算好并保存，等需要时再对定子电阻值进行获取，具体此处不做限定。

102、根据采样电压、采样电流和定子电阻值进行计算得到采样电压偏差；

根据采样电压、采样电流和定子电阻值进行计算得到采样电压偏差，其中，采样电压偏差为所述采样电压与所述采样电流和所述定子电阻值乘积的差。具体的，获取分段注入电机的采样电流，其中每次采样电流的值逼近t*I

其中，I

U

其中，U

103、获取分段节点向量；

获取分段节点向量。其中，分段节点向量为将预设方程分段的节点的向量。具体的，可以通过采样电压偏差和采样电流根据数据特性得到分段节点向量，例如对采集电压偏差和采样电流构成的多组数据人为平均划分。另外，还可以通过算法寻优以得到分段节点向量。

104、根据采样电压偏差、采样电流和分段节点向量进行计算得到斜率增量；

根据采样电压偏差、采样电流和分段节点向量进行计算得到斜率增量，其中，斜率增量为预设方程分段后的每段分段方程的斜率变化量。

具体的，设定待拟合的采样电流的注入电机次数为n，分段节点数为m，多段线性拟合方程为：

y为采样电压偏差；

x为采样电流；

b

β

其中，采样电流偏差、采样电流和分段节点向量已知，斜率增量未知。

多段线性拟合方程的预测值

目标函数，即误差平方和函数，为：

其中ESS为误差平方和。

拟合目标是求出使得ESS最小的β。这是一个求超定线性方程组最小二乘解的问题，可用Gauss-Seidel迭代算法求出β。

105、基于预设方程，通过斜率增量、目标电流和分段节点向量得到目标电压偏差。

具体的，通过以下公式计算得到所述目标电压偏差：

y＝β

y为所述目标电压偏差，目标电压偏差为对逆变器实际输出电压的修正值；

x为所述目标电流；

b

β

本申请实施例中，获取电机的定子电阻值后，再结合采样电压和采样电流进行计算得到采样电压偏差。接着结合采样电流和分段节点向量以得到斜率增量，最后基于预设方程，通过斜率增量、目标电流和分段节点向量得到目标电压偏差。通过定子电阻值、实际测得的采样电压和采样电流和分段节点向量来得到目标电压偏差，计算出的电压偏差值准确，数据拟合精度较高，使得逆变器能够发挥应有的控制性能，给用户带来较好的体验。

下面对本申请的电压偏差计算方法进行具体描述。请参阅图2，本申请的电压偏差计算方法另一实施例包括：

201、获取电机的定子电阻值；

获取电机的定子电阻值。具体的，可以通过直流伏安法获取电机的定子电阻值。获取注入电机的第一直流电流和第二直流电流，并获取第一直流电压和第二直流电压，通过以下公式计算可得定子电阻值：

其中，R为定子电阻值，I

可以理解的是，电机的定子电阻值也可以预先算好并保存，等需要时再对定子电阻值进行获取，具体此处不做限定。

202、根据采样电压、采样电流和定子电阻值进行计算得到采样电压偏差；

根据采样电压、采样电流和定子电阻值进行计算得到采样电压偏差，其中，采样电压偏差为所述采样电压与所述采样电流和所述定子电阻值乘积的差。具体的，获取分段注入电机的采样电流，其中每次采样电流的值逼近t*I

其中，I

U

其中，U

所述采样电压偏差为所述采样电压与所述采样电流和所述定子电阻值乘积的差；

203、根据采样电压偏差和采样电流给定分段节点向量；

通过采样电压偏差和采样电流得到分段节点向量，其中分段节点向量为将预设方程分段的节点的向量。具体的，可以通过采样电压偏差和采样电流根据数据特性直接给定分段节点向量，例如对采集电压偏差和采样电流构成的多组数据按用户的设定平均划分，以得到分段节点向量。

204、根据采样电压偏差、采样电流和分段节点向量进行计算得到斜率增量；

根据采样电压偏差、采样电流和分段节点向量进行计算得到斜率增量，其中，斜率增量为预设方程分段后的每段分段方程的斜率变化量。

具体的，设定待拟合的采样电流的注入电机次数为n，分段节点数为m，多段线性拟合方程为：

y为采样电压偏差；

x为采样电流；

b

β

其中，采样电流偏差、采样电流和分段节点向量已知，斜率增量未知。

多段线性拟合方程的预测值

目标函数，即误差平方和函数，为：

其中ESS为误差平方和。

拟合目标是求出使得ESS最小的β。这是一个求超定线性方程组最小二乘解的问题，可用Gauss-Seidel迭代算法求出β。

205、基于预设方程，通过斜率增量、目标电流和分段节点向量得到目标电压偏差。

具体的，通过以下公式计算得到所述目标电压偏差：

y＝β

y为所述目标电压偏差，目标电压偏差为对逆变器实际输出电压的修正值；

x为所述目标电流；

b

β

本实施例中，获取电机的定子电阻值后，再结合采样电压和采样电流进行计算得到采样电压偏差。通过采样电压偏差和采样电流得到分段节点向量，接着结合采样电流和分段节点向量以得到斜率增量，最后基于预设方程，通过斜率增量、目标电流和分段节点向量得到目标电压偏差。通过定子电阻值、实际测得的采样电压和采样电流和分段节点向量来得到目标电压偏差，计算出的电压偏差值准确，数据拟合精度较高，使得逆变器能够发挥应有的控制性能，给用户带来较好的体验。

请参阅图3，本申请的电压偏差计算方法另一实施例包括：

301、获取电机的定子电阻值；

302、根据采样电压、采样电流和定子电阻值进行计算得到采样电压偏差；

本实施例中的步骤301至302与前述图2所示实施例中步骤201至202类似，此处不再赘述。

303、设置初始解向量组；

设置初始解向量组。定义初始解向量组包括多个解向量，每个解向量为预设维度的数组，数组的每一项为预设范围的随机数。具体的，设定分段线性拟合方程有s段，则需要确定s-1个分段节点，定义解向量组为第g代解向量组，包括NP个解向量，每个解向量为s-1维数组，数组中的每一项为α至I

b

其中，b

304、将初始解向量组作为第一解向量组；

将初始解向量组作为第一解向量组。第一解向量组为迭代过程中每次迭代前的解向量组，下面步骤提到的第二解向量组为每次迭代得到的解向量组。初始解向量组为迭代的开端。

305、通过第一解向量组和差分放大系数得到第一寻优向量；

通过第一解向量组和差分放大系数得到第一寻优向量。具体的，第一寻优向量由以下公式得到：

u

其中，u

306、判断第一寻优向量中的每一项是否满足边界条件，若否，则执行步骤305，若是，则执行步骤307；

判断第一寻优向量中的每一项是否满足边界条件，具体的，判断是否满足0＜u

307、通过第一寻优向量确定目标向量；

通过第一寻优向量确定目标向量。其中，目标向量为第二解向量组中与对比向量对应的解向量，第二解向量组为对第一解向量组进行一次迭代得到的解向量组。

具体的，判断代入第一寻优向量的目标函数的值是否大于代入对比向量的目标函数的值，若否，则将第一寻优向量确定为目标向量，若是，则将对比向量确定为目标向量。例如，当目标向量为b

另外，还可以通过另一种方法确定目标向量。具体的，先判断随机概率是否大于交叉概率，其中，随机概率为随机选定的概率，交叉概率为预先设定好的定值。当随机概率小于或等于交叉概率时，将第一寻优向量确定为第二寻优向量，当随机概率大于交叉概率时，则将对比向量确定为第二寻优向量。接着判断代入第二寻优向量的目标函数的值是否大于代入对比向量的目标函数的值，若代入第二寻优向量的目标函数的值小于或等于代入对比向量的目标函数的值，则将第二寻优向量确定为目标向量，若代入第二寻优向量的目标函数的值大于代入对比向量的目标函数的值，则将对比向量确定为目标向量。例如，当第二寻优向量为v

其中，CR可由用户根据需求设定，一般设为0.7。

通过以下公式得到目标向量：

308、判断是否符合迭代终止条件，若是，则执行步骤309，若否，则执行步骤310后执行305；

判断是否符合迭代终止条件，具体的，先计算代入目标向量的目标函数的值与代入对比向量的目标函数的值的差值，再判断连续预设迭代数的差值中的最大值是否小于预设阈值，若小于预设阈值，则符合迭代终止条件，若大于或等于预设阈值，则不符合迭代终止条件。例如，先通过以下公式求得差值：

预设迭代数设定为3，预设阈值设定为1，则判断连续3代(即第g+1代、第g代和第g-1代)求得的每代差值中的最大值都要小于1时才符合迭代终止条件，若大于或等于1则继续迭代。

另外，还可以通过另一种方法进行判断。具体的，判断迭代次数是否小于预设次数；若小于所述预设次数，则不符合迭代终止条件；若大于或等于所述预设次数，则符合迭代终止条件。例如，预设次数为100，当迭代次数小于100，则继续迭代，当迭代次数大于或等于100，则停止迭代。

309、将目标向量中使得目标函数的值最小的解向量确定为分段节点向量；

将目标向量中使得目标函数的值最小的解向量确定为分段节点向量，其中，目标函数为关于所述预设方程的误差平方和函数。通过求解代入目标向量的目标函数，再对结果进行比较可得到最小值，再确定分段节点向量。

310、将第二解向量组作为新的第一解向量组；

若不符合迭代终止条件，则将第二解向量组作为新的第一解向量组，继续下一轮的迭代，以提高拟合精度。

311、根据采样电压偏差、采样电流和分段节点向量进行计算得到斜率增量；

312、基于预设方程，通过斜率增量、目标电流和分段节点向量得到目标电压偏差。

本实施例中的步骤311至312与前述图2所示实施例中步骤204至205类似，此处不再赘述。

本实施例中，获取电机的定子电阻值后，再结合采样电压和采样电流进行计算得到采样电压偏差。通过迭代寻优得到分段节点向量，接着结合采样电流和分段节点向量以得到斜率增量，最后基于预设方程，通过斜率增量、目标电流和分段节点向量得到目标电压偏差。通过定子电阻值、实际测得的采样电压和采样电流和分段节点向量来得到目标电压偏差，计算出的电压偏差值准确，数据拟合精度较高，使得逆变器能够发挥应有的控制性能。另外，迭代寻优保证了数据拟合的高精度，给用户带来较好的体验。

下面对本申请的芯片系统进行描述。请参阅图4，本申请的芯片系统一个实施例包括：

获取单元401，用于获取电机的定子电阻值；

计算单元402，用于根据采样电压、采样电流和所述定子电阻值进行计算得到采样电压偏差，所述采样电压偏差为所述采样电压与所述采样电流和所述定子电阻值乘积的差；

所述获取单元401，还用于获取分段节点向量，所述分段节点向量为将预设方程分段的节点的向量；

所述计算单元402，还用于根据所述采样电压偏差、所述采样电流和所述分段节点向量进行计算得到斜率增量，所述斜率增量为所述预设方程分段后的每段分段方程的斜率变化量；

处理单元403，用于基于所述预设方程，通过所述斜率增量、目标电流和所述分段节点向量得到目标电压偏差，所述目标电压偏差为对逆变器实际输出电压的修正值。

本申请实施例中，获取单元401获取电机的定子电阻值后，计算单元402再结合采样电压和采样电流进行计算得到采样电压偏差。接着结合采样电流和分段节点向量以得到斜率增量，最后基于预设方程，处理单元403通过斜率增量、目标电流和分段节点向量得到目标电压偏差。通过定子电阻值、实际测得的采样电压和采样电流和分段节点向量来得到目标电压偏差，计算出的电压偏差值准确，数据拟合精度较高，使得逆变器能够发挥应有的控制性能，给用户带来较好的体验。

本实施例芯片系统中各单元所执行的功能以及流程与前述图1至图3中芯片系统所执行的功能和流程类似，此处不再赘述。

图5是本申请实施例提供的一种芯片系统结构示意图，该芯片系统500可以包括一个或一个以上中央处理器(central processing units，CPU)501和存储器505，该存储器505中存储有一个或一个以上的应用程序或数据。

其中，存储器505可以是易失性存储或持久存储。存储在存储器505的程序可以包括一个或一个以上模块，每个模块可以包括对芯片系统中的一系列指令操作。更进一步地，中央处理器501可以设置为与存储器505通信，在芯片系统500上执行存储器505中的一系列指令操作。

芯片系统500还可以包括一个或一个以上电源502，一个或一个以上有线或无线网络接口503，一个或一个以上输入输出接口504。

该中央处理器501可以执行前述图1至图2所示实施例中芯片系统所执行的操作，具体此处不再赘述。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，read-onlymemory)、随机存取存储器(RAM，random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。