CN108075699B - 一种电机控制方法及电机控制器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电机控制方法及电机控制器。该电机控制方法包括：根据直流变换电路输出的驱动电压预设值获取电源电压预设值；对供电电源的电压进行采样，获取电源电压信息；根据所述电源电压信息和所述电源电压预设值，获取电压偏差；若所述电压偏差的绝对值大于电压偏差阈值，调整所述直流变换电路输出的驱动电压。本发明实施例解决了现有技术存在采样电路和控制方法复杂、成本较高的问题，实现了简化采样电路和控制方法，降低成本的效果。

Description

一种电机控制方法及电机控制器

技术领域

本发明实施例涉及自动控制技术领域，尤其涉及一种电机控制方法及电机控制器。

背景技术

电机在焊机和自动控制等技术领域得到了广泛应用。其中，对电机进行控制的关键技术之一是对电机转速的精确控制。在现有技术中，为了向电机提供准确的电压，需要对输入到电机侧的驱动电压进行采样，从而对电机的转速进行控制。然而，采样到电机侧的驱动电压还包含电机转动时产生的反电动势等电压信号，需要对该驱动电压进行处理，滤除反电动势的影响。因此，现有技术存在采样电路和控制方法复杂、成本较高的缺点。

发明内容

本发明提供一种电机控制方法及电机控制器，以实现简化采样电路和控制方法，降低成本的效果。

第一方面，本发明实施例提供了一种电机控制方法，该电机控制方法包括：

根据直流变换电路输出的驱动电压预设值获取电源电压预设值；

对供电电源的电压进行采样，获取电源电压信息；

根据所述电源电压信息和所述电源电压预设值，获取电压偏差；

若所述电压偏差的绝对值大于电压偏差阈值，调整所述直流变换电路输出的驱动电压。

可选地，所述根据所述调整所述直流变换电路输出的驱动电压，还包括：

调整所述直流变换电路的占空比。

可选地，所述调整所述直流变换电路的占空比包括：

若所述电压偏差的绝对值大于电压偏差阈值，且所述电压偏差大于零，减小所述占空比；

若所述电压偏差的绝对值大于电压偏差阈值，且所述电压偏差小于零，增大所述占空比。

可选地，所述获取电压偏差，还包括：所述电源电压信息和所述电源电压预设值相减。

可选地，若所述电压偏差的绝对值小于或等于电压偏差阈值，所述直流变换电路输出的驱动电压保持不变。

可选地，在所述根据直流变换电路输出的驱动电压预设值获取电源电压预设值之前，还包括：

检测到开关电路接通，获取启动信息；

根据所述启动信息，获取所述驱动电压预设值。

第二方面，本发明实施例还提供了一种电机控制器，该电机控制器包括：

直流变换电路，所述直流变换电路的输出端与电机的输入端电连接，用于输出驱动电压；

运算电路，所述运算电路的输入端输入驱动电压预设值，用于根据所述驱动电压预设值获取电源电压预设值；

供电电源；

采样电路，所述采样电路的输入端与所述供电电源的输出端电连接，用于对所述供电电源的电压进行采样，获取电源电压信息；

比较电路，所述比较电路的第一输入端与所述运算电路的输出端电连接，所述比较电路的第二输入端与所述采样电路的输出端电连接，用于根据所述电源电压信息和所述电源电压预设值，获取电压偏差；

控制电路，所述控制电路的第一输入端与所述比较电路的输出端电连接，所述控制电路的第一输出端与所述直流变换电路的控制端电连接，用于在所述电压偏差的绝对值大于电压偏差阈值时，调整所述直流变换电路输出的驱动电压。

可选地，所述直流变换电路包括：降压斩波电路，所述降压斩波电路的输入端作为所述直流变换电路的输入端，所述降压斩波电路的输出端作为所述直流变换电路的输出端，所述降压斩波电路的控制端作为所述直流变换电路的控制端；

所述控制电路还用于调整所述降压斩波电路的占空比。

可选地，所述比较电路包括：减法器，所述减法器的第一端与所述比较电路的第一输入端电连接，所述减法器的第二端与所述比较电路的第二输入端电连接，用于将所述电源电压信息和所述电源电压预设值相减。

可选地，所述电机控制器还包括：开关电路；

所述开关电路的输出端与所述控制电路的第二输入端电连接，用于向所述控制电路输出启动信息，以及根据所述启动信息，获取所述驱动电压预设值。

本发明通过根据直流变换电路输出的驱动电压预设值获取电源电压预设值；对供电电源的电压进行采样，获取电源电压信息；根据所述电源电压信息和所述电源电压预设值，获取电压偏差；若所述电压偏差的绝对值大于电压偏差阈值，调整所述直流变换电路输出的驱动电压，解决了现有技术存在采样电路和控制方法复杂、成本较高的问题，实现了简化采样电路和控制方法，降低成本的效果。

附图说明

图1为本发明实施例一提供的一种电机控制方法的流程图；

图2为本发明实施例二提供的一种电机控制方法的流程图；

图3为本发明实施例三提供的一种电机控制方法的流程图；

图4为本发明实施例四提供的一种电机控制器的结构示意图；

图5为本发明实施例五提供的一种电机控制器的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

实施例一

图1为本发明实施例一提供的一种电机控制方法的流程图，本实施例可适用于直流电机的转速控制。该方法可以由计算机程序来执行也可以由硬件电路来执行。该方法具体包括如下步骤：

步骤S110、根据直流变换电路输出的驱动电压预设值获取电源电压预设值。

其中，驱动电压预设值是由电机的预设运行参数确定的，对于同一电机而言，电机的运行参数与电机的驱动电压是一一对应的关系。例如，若电机的运行参数为转速，电机的驱动电压为10V时，对应电机的转速为200r/min。并且，电机的驱动电压越大，电机的转速也越大。

直流变换电路包括斩波电路，斩波电路是通过改变脉冲宽度将幅值固定的直流电压变换成幅值大小可变的直流电压的变换电路。例如，电源电压可以是24V，直流变换电路可以将24V的电源电压降至10V。在本实施例中，直流变换电路将电源电压变换为电机运行所需要的驱动电压。那么，该驱动电压预设值与电源电压预设值之间的变换关系由直流变换电路的类型和拓扑结构确定。

电源电压预设值为供电电源提供电压的预设值。供电电源为电机运行提供电能。

步骤S120、对供电电源的电压进行采样，获取电源电压信息。

其中，电源电压信息是指通过采样获得的供电电源输出的电源电压大小的信息。

步骤S130、根据电源电压信息和电源电压预设值，获取电压偏差。

由此获取的电压偏差可以表征，经直流变换电路变换后的驱动电压的偏差，进而表征电机实际得到的驱动电压是否能够满足电机运行的要求。

步骤S140、若电压偏差的绝对值大于电压偏差阈值，调整直流变换电路输出的驱动电压。

其中，电压偏差的绝对值越大表明电机运行过程中的实际运行参数与预设运行参数的偏差越大。为了控制电机的平稳运行，当该电压偏差的绝对值大于电压偏差阈值时，需要对电机的驱动电压进行调整，使电机的驱动电压与电压预设值相等。具体地，在本发明实施例中，通过对直流变换电路加以控制可以调整输出的驱动电压。例如，当电源电压的初始值为24V时，直流变换电路输出的驱动电压为10V。当电源电压下降，由24V降至23V时，采样电路采样得到的电源电压信息为23V，那么，由此可以确定直流变换电路输出的驱动电压将会相应地减小。本实施例通过调整直流变换电路可以使输出的驱动电压保持为10V，从而使电机转速稳定。

本实施例的技术方案，通过在电机的运行过程中，对供电电源的电压进行采样，获取电源电压信息，然后根据该电源电压信息获取直流变换电路输出的驱动电压信息，解决了现有技术存在采样电路和控制方法复杂、成本较高的缺点。在电机控制器中，电源电压相对于驱动电压来说是相对稳定的。本实施例的技术方案实际上是对电源电压进行采样，而无需对电机的驱动电压进行采样，因而无需考虑电机反电动势对采样得到的驱动电压的影响。这样，一方面无需对电机的电流等参数进行采样，简化了采样电路；另一方面，在控制方法中，也无需计算电机产生的反电动势的大小，简化了控制方法。综上，本实施例的技术方案达到了简化采样电路和控制方法，降低成本的效果。

可选地，该电压偏差阈值可以为零，即，只要电机的电源电压与电源电压预设值不相等，就对直流变换电路进行调整。例如，电源电压预设值为24V，此时，电压偏差为零，表明直流变换电路输出的驱动电压为10V，电机转速稳定，无需对直流变换电路作调整。若电压偏差为-1V，即电源电压为23V，表明此时电源电压低于24V，为了保证电机的转速稳定，则应该调整直流变换电路输出的驱动电压。

继续参见图1，可选地，步骤S130还包括：步骤S131、电源电压信息和电源电压预设值相减，获取电压偏差。通过将电源电压信息和电源电压预设值作差，可以直观地得出供电电源输出的电压的偏差大小。

在上述各技术方案中，电源电压信息也可以是采样电压信息，电源电压预设值也可以是采样电路的基准值。例如，设定电源电压预设值为2V(即采样电路的基准值为2V)，对应的电源电压为24V。若电源电压信息为2V，此时，电压偏差为零，表明供电电源稳定，即电机转速稳定，无需对直流变换电路作调整。若电源电压信息为1.85V，即电压偏差为-0.15V，表明此时电源电压低于24V，则应该对直流变换电路作调整，从而保持电机转速稳定。

实施例二

图2为本发明实施例二提供的一种电机控制方法的流程图。在上述实施例的基础上，具体地，步骤S140还包括：步骤S141、调整直流变换电路的占空比信息获取驱动电压信息。

直流变换电路可以由可控的电力电子器件构成。电力电子器件又称为功率半导体器件，主要用于电力设备的电能变换和控制电路方面大功率的电子器件。电力电子器件的类型有半控型器件(例如，晶闸管)、全控型器件(例如，门极可关断晶闸管、电力晶体管、电力场效应晶体管、绝缘栅双极晶体管)和不可控器件(例如，电力二极管)。若该直流变换电路由半控型器件或全控型器件构成，该直流变换电路可以采用脉宽调制方式控制输出的驱动电压的大小，具体可以控制直流变换电路的占空比。由此，可以通过电源电压信息和控制该直流变换电路的占空比控制驱动电压的大小。

本实施例的技术方案，通过在电机的运行过程中，对供电电源的电压进行采样，获取电源电压信息，然后根据电压偏差控制直流变换电路的占空比，从而控制直流变换电路输出的驱动电压，解决了现有技术存在采样电路和控制方法复杂、成本较高的缺点，达到了简化了采样电路和控制方法，降低成本的效果。

具体地，调整直流变换电路输出的驱动电压包括：若电压偏差的绝对值大于电压偏差阈值，且电压偏差大于零，减小占空比信息；若电压偏差的绝对值大于电压偏差阈值，且电压偏差小于零，增大占空比信息。当电压偏差大于零时，减小直流变换电路的占空比可以减小其输出的驱动电压，使驱动电压的大小和电压预设值趋于一致。同理，当电压偏差小于零时，增大直流变换电路的占空比可以增大其输出的驱动电压，使驱动电压的大小和电压预设值趋于一致。例如，电源电压为24V，电机的预设转速为200r/min，直流变换电路对应的占空比为45％。当电源电压降低10％时，电源电压降为21.6V，电压偏差为-2.4V。要保持电机的预设转速，需要将直流变换电路的占空比增大为50％(45％/90％＝50％)，从而使驱动电压保持10V，电机转速稳定。

实施例三

图3为本发明实施例三提供的一种电机控制方法的流程图。参见图3，在上述各实施例的基础上，在步骤S130之后还包括：

步骤S142、若电压偏差的绝对值小于或等于电压偏差阈值，直流变换电路输出的驱动电压保持不变。

其中，步骤S142与步骤S140是两个并列的步骤，根据电压偏差的绝对值的大小确定执行步骤S142还是步骤S140。当电压偏差的绝对值小于或等于电压偏差阈值时，无需对电机的运行参数进行调整。因而无需对直流变换电路进行调整，保持电机的当前运行状态。可选地，电压偏差阈值设置为零。那么，当电压偏差为零时，无需调整直流变换电路输出的驱动电压，电机保持当前运行状态。当电压偏差不为零时，调整直流变换电路输出的驱动电压，使电机稳定运行。

本实施例的技术方案，通过在电机的运行过程中，对供电电源的电压进行采样，获取电源电压信息，然后根据该电源电压信息和电源电压预设值的电压偏差调整所述直流变换电路输出的驱动电压，解决了现有技术存在采样电路和控制方法复杂、成本较高的缺点，达到了简化了采样电路和控制方法，降低成本的效果。

在上述各技术方案的基础上，在步骤S110、根据直流变换电路输出的驱动电压预设值获取电源电压预设值之前，还包括：

步骤S100、检测到开关电路接通，获取启动信息。

其中，该启动信息可以是电机运行的预设转速。开关电路接通后，可以控制供电电源向直流变换电路供电，驱动电机运行，这样设置有利于电机的安全启动。

步骤S101、根据启动信息，获取驱动电压预设值。

当该启动信息为电机运行的预设转速时，由于电机的转速与电机的驱动电压是一一对应的关系，因此，由预设转速信息可以确定驱动电压预设值，为后续步骤提供准确的控制信息。

实施例四

图4为本发明实施例四提供的一种电机控制器的结构示意图，本实施例可执行上述各实施例所提供的电机控制方法。该电机控制器包括：直流变换电路230、运算电路240、供电电源210、采样电路220、比较电路250和控制电路260。

直流变换电路230的输出端232与电机270的输入端电连接，用于输出驱动电压；运算电路240的输入端241与控制电路260的第二输出端264电连接，用于输入驱动电压预设值，以及根据驱动电压预设值获取电源电压预设值；供电电源210；采样电路220的输入端221与供电电源210的输出端212电连接，用于对供电电源210的电压进行采样，获取电源电压信息；比较电路250的第一输入端251与运算电路240的输出端242电连接，比较电路250的第二输入端253与采样电路220的输出端222电连接，用于根据电源电压信息和电源电压预设值，获取电压偏差；控制电路260的第一输入端261与比较电路250的输出端252电连接，控制电路260的第一输出端262与直流变换电路230的控制端233电连接，用于在电压偏差的绝对值大于电压偏差阈值时，调整直流变换电路230输出的驱动电压。

本实施例的技术方案，通过设置运算电路240的输入端241输入驱动电压预设值，用于根据驱动电压预设值获取电源电压预设值；采样电路220的输入端221与供电电源210的输出端212电连接，用于对供电电源210的电压进行采样，获取电源电压信息；比较电路250的第一输入端251与运算电路240的输出端242电连接，比较电路250的第二输入端253与采样电路220的输出端222电连接，用于根据驱动电压电源电压信息和电源电压预设值，获取电压偏差，解决了现有技术存在采样电路和控制方法复杂、成本较高的缺点。本实施例的技术方案实际上是采样电路对电源电压进行采样，而无需对电机270的驱动电压进行采样，因而无需考虑电机270反电动势对采样得到的驱动电压的影响。这样，一方面无需对电机270的电流等参数进行采样，简化了采样电路；另一方面，在控制方法中，也无需计算电机270产生的反电动势的大小，简化了控制方法。综上，本实施例的技术方案达到了简化采样电路和控制方法，降低成本的效果。

继续参见图4，在上述各技术方案的基础上，该电机控制器的比较电路250可以包括：减法器，减法器的第一端与比较电路250的第一输入端251电连接，减法器的第二端与比较电路250的第二输入端253电连接，用于将电源电压信息和电源电压预设值相减。

在上述各技术方案的基础上，该直流变换电路230包括：降压斩波电路，降压斩波电路的输入端作为直流变换电路230的输入端231，降压斩波电路的输出端作为直流变换电路230的输出端232，降压斩波电路的控制端作为直流变换电路230的控制端233；控制电路260还用于调整降压斩波电路的占空比信息。

其中，降压斩波电路是指输出电压的平均值小于输入电压的值，即输出的驱动电压的值小于电源电压的值。

实施例五

图5为本发明实施例五提供的一种电机控制器的结构示意图，本实施例可执行上述实施例一～实施例三所提供的电机控制方法。在实施例四的基础上，该电机控制器还包括：开关电路280；该开关电路280的输出端282与控制电路260的第二输入端263电连接，用于向控制电路260输出启动信息，以及根据所述启动信息，获取所述驱动电压预设值。

本实施例的技术方案，通过设置运算电路240，运算电路240的输入端241输入驱动电压预设值，用于根据驱动电压预设值获取电源电压预设值；采样电路220的输入端221与供电电源210的输出端212电连接，用于对供电电源210的电压进行采样，获取电源电压信息；比较电路250的第一输入端251与运算电路240的输出端242电连接，比较电路250的第二输入端253与采样电路220的输出端212电连接输入第一预设值，用于根据驱动电压电源电压信息和电源电压预设值，获取电压偏差，解决了现有技术存在采样电路和控制方法复杂、成本较高的缺点。本实施例的技术方案实际上是采样电路对电源电压进行采样，而无需对电机270的驱动电压进行采样，因而无需考虑电机270反电动势对采样得到的驱动电压的影响。这样，一方面无需对电机270的电流等参数进行采样，简化了采样电路；另一方面，在控制方法中，也无需计算电机270产生的反电动势的大小，简化了控制方法。综上，本实施例的技术方案达到了简化采样电路和控制方法，降低成本的效果。另外，开关电路接通后，可以控制供电电源向直流变换电路供电，驱动电机运行，这样设置有利于电机的安全启动。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (8)

1.一种电机控制方法，其特征在于，包括：

根据直流变换电路输出的驱动电压预设值获取电源电压预设值；

对供电电源的电压进行采样，获取电源电压信息；

根据所述电源电压信息和所述电源电压预设值，获取电压偏差；

若所述电压偏差的绝对值大于电压偏差阈值，调整所述直流变换电路输出的驱动电压；

所述调整所述直流变换电路输出的驱动电压，还包括：

调整所述直流变换电路的占空比；

所述调整所述直流变换电路的占空比包括：

若所述电压偏差的绝对值大于电压偏差阈值，且所述电压偏差大于零，减小所述占空比；

若所述电压偏差的绝对值大于电压偏差阈值，且所述电压偏差小于零，增大所述占空比；

通过所述电源电压信息和控制所述直流变换电路的占空比控制所述驱动电压。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取电压偏差，还包括：所述电源电压信息和所述电源电压预设值相减。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，若所述电压偏差的绝对值小于或等于电压偏差阈值，所述直流变换电路输出的驱动电压保持不变。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述根据直流变换电路输出的驱动电压预设值获取电源电压预设值之前，还包括：

检测到开关电路接通，获取启动信息；

根据所述启动信息，获取所述驱动电压预设值。

5.一种电机控制器，其特征在于，包括：

直流变换电路，所述直流变换电路的输出端与电机的输入端电连接，用于输出驱动电压；

运算电路，所述运算电路的输入端输入驱动电压预设值，用于根据所述驱动电压预设值获取电源电压预设值；

供电电源；

采样电路，所述采样电路的输入端与所述供电电源的输出端电连接，用于对所述供电电源的电压进行采样，获取电源电压信息；

比较电路，所述比较电路的第一输入端与所述运算电路的输出端电连接，所述比较电路的第二输入端与所述采样电路的输出端电连接，用于根据所述电源电压信息和所述电源电压预设值，获取电压偏差；

控制电路，所述控制电路的第一输入端与所述比较电路的输出端电连接，所述控制电路的第一输出端与所述直流变换电路的控制端电连接，用于在所述电压偏差的绝对值大于电压偏差阈值时，调整所述直流变换电路输出的驱动电压；

所述调整所述直流变换电路输出的驱动电压，还包括：

调整所述直流变换电路的占空比；

所述调整所述直流变换电路的占空比包括：

若所述电压偏差的绝对值大于电压偏差阈值，且所述电压偏差大于零，减小所述占空比；

若所述电压偏差的绝对值大于电压偏差阈值，且所述电压偏差小于零，增大所述占空比；

通过所述电源电压信息和控制所述直流变换电路的占空比控制所述驱动电压。

6.根据权利要求5所述的电机控制器，其特征在于，所述直流变换电路包括：降压斩波电路，所述降压斩波电路的输入端作为所述直流变换电路的输入端，所述降压斩波电路的输出端作为所述直流变换电路的输出端，所述降压斩波电路的控制端作为所述直流变换电路的控制端；

所述控制电路还用于调整所述降压斩波电路的占空比。

7.根据权利要求5所述的电机控制器，其特征在于，所述比较电路包括：减法器，所述减法器的第一端与所述比较电路的第一输入端电连接，所述减法器的第二端与所述比较电路的第二输入端电连接，用于将所述电源电压信息和所述电源电压预设值相减。

8.根据权利要求5所述的电机控制器，其特征在于，还包括：开关电路；

所述开关电路的输出端与所述控制电路电连接，用于向所述控制电路输出启动信息，以及根据所述启动信息，获取所述驱动电压预设值。