CN112737474A - 一种控制方法、控制装置及控制器 - Google Patents

一种控制方法、控制装置及控制器 Download PDF

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    • H02P29/00Arrangements for regulating or controlling electric motors, appropriate for both AC and DC motors
    • H02P29/10Arrangements for regulating or controlling electric motors, appropriate for both AC and DC motors for preventing overspeed or under speed

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Abstract

本发明提供了一种控制方法、控制装置及控制器;该方法包括步骤:检测电机转速,当所述电机转速大于预设转速阈值时,计算电机的驱动电压以及理论反电动势,依据所述理论反电动势,计算反电动势校正值,判断所述驱动电压是否小于所述反电动势校正值,若是,进行电机失步保护。通过本发明,在驱动电压小于所述反电动势校正值时,进行电机失步保护,可以有效地避免电机工作异常或损毁。

Description

一种控制方法、控制装置及控制器
技术领域
本发明涉及电机控制技术领域,更具体的说,涉及关于电机失步保护的一种控制方法、控制装置及控制器。
背景技术
近年来,随着节能要求的不断提高,对电机的要求越来越大。发明人发现:电机运行中可能会出现电机失步;为进行电机失步保护,需要进行失步判断;其中一种判断方式如下:检测电机推算转速是否远大于预设转速范围内的最大值,或远小于预设转速范围内的最小值。但是,在一些电机转动惯量较小(如风机、水泵等)领域,电机发生堵转时,电机推算转速可能会在预设转速范围内,此时则不会进行电机失步保护,时间一长,容易引起电机过热而损坏。
发明内容
有鉴于此,本发明实施例提供了一种控制方法、控制装置及控制器,能够实现电机的失步保护。
为解决上述技术问题,本发明采用了如下技术方案:
一种控制方法,用于控制电机,包括:
检测电机转速;
当所述电机转速大于预设转速阈值时,计算电机的驱动电压以及理论反电动势;
依据所述理论反电动势,获取反电动势校正值;
判断所述驱动电压是否小于所述反电动势校正值,若是,进行电机失步保护。
可选地,所述判断所述驱动电压是否小于所述反电动势校正值包括步骤:
对所述驱动电压进行滤波处理,得到滤波后的驱动电压;
判断所述滤波后的驱动电压小于所述反电动势校正值的持续时间是否大于预设时间阈值;若所述滤波后的驱动电压小于所述反电动势校正值的持续时间大于预设时间则表征所述驱动电压小于所述反电动势校正值。
可选地,所述判断所述驱动电压是否小于所述反电动势校正值包括步骤:
对所述驱动电压进行滤波或者平均值处理,得到处理后的驱动电压;
判断所述处理后的驱动电压是否小于所述反电动势校正值。
可选地,所述驱动电压Vs的计算公式为:
Figure BDA0002252503320000021
其中,Vd为直轴驱动电压;Vq为交轴驱动电压。
可选地,理论反电动势Vk的计算公式为:Vk=ke*w;
其中,ke为反电动势系数;w为电机推算转速。
可选地,反电动势校正值Vke=Vk*Kg;
其中,Kg为冗余系数。
一种控制装置,用于控制电机,包括:
转速检测模块,用于检测电机转速;
第一计算模块,用于当所述电机转速大于预设转速阈值时,计算电机的驱动电压以及理论反电动势;
第二计算模块,用于依据所述理论反电动势,获取反电动势校正值;
失步保护模块,用于判断所述驱动电压是否小于所述反电动势校正值,若是,进行电机失步保护。
可选地,所述失步保护模块还用于对所述驱动电压进行滤波处理,得到滤波后的驱动电压;判断所述滤波后的驱动电压小于所述反电动势校正值的持续时间是否大于预设时间阈值;若所述滤波后的驱动电压小于所述反电动势校正值的持续时间大于预设时间则表征所述驱动电压小于所述反电动势校正值。
可选地,所述失步保护模块还用于对所述驱动电压进行滤波或者平均值处理,得到处理后的驱动电压后,再判断所述处理后的驱动电压是否小于所述反电动势校正值。
可选地,所述驱动电压Vs的计算公式为:
Figure BDA0002252503320000022
其中,Vd为直轴驱动电压;Vq为交轴驱动电压;
理论反电动势Vk的计算公式为:Vk=ke*w;
其中,ke为反电动势系数;w为电机推算转速;
反电动势校正值Vke=Vk*Kg;
其中,Kg为冗余系数。
一种控制器,包括上述的控制装置。
一种控制器,用于控制电机,包括:存储器和处理器;
其中,所述存储器用于存储程序;
处理器调用程序并用于:
检测电机转速;
当所述电机转速大于预设转速阈值时,计算电机的驱动电压以及理论反电动势;
依据所述理论反电动势,获取反电动势校正值;
判断所述驱动电压是否小于所述反电动势校正值,若是,进行电机失步保护。
相较于现有技术,本发明具有以下有益效果:
本发明实施例提供的一种控制方法、控制装置及控制器,检测电机转速,当所述电机转速大于预设转速阈值时,计算电机的驱动电压以及理论反电动势,依据所述理论反电动势,计算反电动势校正值,判断所述驱动电压是否小于所述反电动势校正值,若是,进行电机失步保护。通过本发明,在驱动电压小于所述反电动势校正值时,进行电机失步保护,可以有效地避免电机工作异常或损毁。
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,还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种控制方法的方法流程图;
图2为本发明实施例提供的一种控制装置的结构示意图。
具体实施方式
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,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供了一种控制方法,用于控制电机,具体的,在电机堵转时,进行电机失步保护控制,该控制方法应用于电机控制器,参照图1,用于电机失步保护控制的控制方法可以包括:
S11、检测电机转速。
S12、当电机转速大于预设转速阈值时,计算电机的驱动电压以及理论反电动势。
在电机运转过程中,通过转速控制器实时监测电机转速,当电机转速大于预设转速阈值时,计算电机的驱动电压以及理论反电动势。
其中,具体预设转速阈值设定根据电机种类和运行参数等信息进行设定。比如,在一些压缩机类电机运用中,可以设定预设转速阈值为5Hz左右,在一些风机类电机运用中,可以设定预设转速阈值为2Hz左右。
电机的驱动电压Vs的计算公式为:
Figure BDA0002252503320000041
其中,Vd为直轴驱动电压;Vq为交轴驱动电压。Vd和Vq的取值可以直接从电机的d轴和q轴的电压控制指令中获取。
理论反电动势的Vk的计算公式为:Vk=ke*w;
其中,ke为反电动势系数,范围为20Vrms/1000rpm---150Vrms/1000rpm;w为电机推算转速。电机推算转速可以通过龙伯格观测器或卡尔曼滤波法计算得到。
S13、依据所述理论反电动势,获取反电动势校正值。
在实际应用中,为了避免误差导致误保护,本实施例中对理论反电动势进行校正,增加理论反电动势的冗余度。
反电动势校正值Vke=Vk*Kg;
其中,Kg为冗余系数,范围为0-1,Kg的实际取值需依据实际调试情况来定。
S14、判断驱动电压Vs是否小于反电动势校正值Vke;
具体的,在一个实施例中,步骤S14判断所述驱动电压是否小于所述反电动势校正值包括步骤:
判断驱动电压小于所述反电动势校正值的持续时间是否大于预设时间阈值;若所述驱动电压小于所述反电动势校正值的持续时间大于预设时间则表征所述驱动电压小于所述反电动势校正值。本实施例中,进一步的,在计算得到电机的驱动电压之后,可以对所述驱动电压进行滤波处理。其中,滤波处理可以包括低通滤波方式或者将多次计算得到的驱动电压求平均值的方式。对驱动电压进行滤波处理后,判断驱动电压小于所述反电动势校正值的持续时间是否大于预设时间阈值,即更改为“判断所述滤波后的驱动电压小于所述反电动势校正值的持续时间是否大于预设时间阈值”。
在另一个实施例中,步骤S14判断所述驱动电压是否小于所述反电动势校正值包括步骤:
对所述驱动电压进行滤波或者平均值处理,得到处理后的驱动电压;
判断所述处理后的驱动电压是否小于所述反电动势校正值。本实施例中,通过对驱动电压进行滤波或者平均值处理后再进行比较,可以防止***反复进行失步保护。滤波可以为低通滤波,或者取中位值等等方式。
S15、若驱动电压Vs小于反电动势校正值Vke,进行电机失步保护。
在实际应用中,若上述两种判断方式满足其一,则进行电机失步保护。举例来说,若所述滤波后的驱动电压小于所述反电动势校正值的持续时间大于预设时间阈值,如大于5秒,说明电机发生堵转,此时电机转速或者电机电流还在正常的范围内,并无异常情况,若采用现有的失步判断方法,则认为此时电机运行正常,不进行失步保护,时间一长则会烧毁电机,本实施例中,电机发生堵转时,也进行失步保护,保证电机不被烧毁。
施加给电机的电压可以理解为3部分组成:
1)电机电阻上的V=R*i;
2)电机电感上的V=wLi+Ldi/dt;
3)电机转子转动后的反电动势是V=Ke*w;
其中第3)部分占很大比例;所以如果电机不转动所需电压将较小,否则如果施加电压较大,电机会过电流。如果没有过电流,则说明施加电压很小。
当电机发生堵转等状况时,如果转速或电流无异常情况时,由于电机本身不运转或者在抖动,由于没有反电动势,所需的施加电压较小,则能及时检测出堵转故障,并进行保护。
本实施例中,检测电机转速,当所述电机转速大于预设转速阈值时,计算电机的驱动电压以及理论反电动势,依据所述理论反电动势,计算反电动势校正值,判断所述驱动电压是否小于所述反电动势校正值,若是,进行电机失步保护。通过本发明,在驱动电压小于所述反电动势校正值时,进行电机失步保护,可以有效地避免电机工作异常或损毁。
可选的,在上述控制方法的实施例的基础上,本发明的另一实施例提供了一种控制装置,用于控制电机,参照图2,可以包括:
转速检测模块101,用于检测电机转速。
第一计算模块102,用于当电机转速大于预设转速阈值时,计算电机的驱动电压以及理论反电动势;
第二计算模块103,用于依据所述理论反电动势,获取反电动势校正值;
失步保护模块104,用于判断所述驱动电压是否小于所述反电动势校正值,若是,进行电机失步保护。
进一步的,在一个实施例中,失步保护模块104还可以用于对所述驱动电压进行滤波处理,得到滤波后的驱动电压;判断所述滤波后的驱动电压小于所述反电动势校正值的持续时间是否大于预设时间阈值;若所述滤波后的驱动电压小于所述反电动势校正值的持续时间大于预设时间则表征所述驱动电压小于所述反电动势校正值。
本实施例中,在驱动电压小于所述反电动势校正值的持续时间大于预设时间阈值时,判断电机发生堵转,此时进行电机失步保护,可以有效地避免电机工作异常或损坏。
在另一个实施例中,失步保护模块104还可以用于对所述驱动电压进行滤波或者平均值处理,得到处理后的驱动电压后,再判断所述处理后的驱动电压是否小于所述反电动势校正值。本实施例中,通过对驱动电压进行滤波或者平均值处理后再进行比较,可以防止***反复进行失步保护,从而保证稳定性。滤波可以为低通滤波,或者取中位值等等方式。
进一步,所述驱动电压Vs的计算公式为:
Figure BDA0002252503320000071
其中,Vd为直轴驱动电压;Vq为交轴驱动电压。
进一步,理论反电动势Vk的计算公式为:Vk=ke*w;
其中,ke为反电动势系数;w为电机推算转速。
进一步,反电动势校正值Vke=Vk*Kg;
其中,Kg为冗余系数。
本实施例中,检测电机转速,当所述电机转速大于预设转速阈值时,计算电机的驱动电压以及理论反电动势,依据所述理论反电动势,计算反电动势校正值,判断所述驱动电压是否小于所述反电动势校正值,若是,进行电机失步保护。通过本发明,在驱动电压小于所述反电动势校正值时,进行电机失步保护,可以有效地避免电机工作异常或损毁。
需要说明的是,本实施例中的各个模块的工作过程,请参照上述实施例中的相应说明,在此不再赘述。
可选的,在上述控制方法及装置的实施例的基础上,本发明的另一实施例提供了一种控制器,包括上述的控制装置。
可选的,在上述控制方法及装置的实施例的基础上,本发明的另一实施例提供了一种控制器,用于控制电机,包括:存储器和处理器;
其中,所述存储器用于存储程序;
处理器调用程序并用于:
检测电机转速;
当所述电机转速大于预设转速阈值时,计算电机的驱动电压以及理论反电动势;
依据所述理论反电动势,获取反电动势校正值;
判断所述驱动电压是否小于所述反电动势校正值,若是,进行电机失步保护。
进一步,所述驱动电压Vs的计算公式为:
Figure BDA0002252503320000081
其中,Vd为直轴驱动电压;Vq为交轴驱动电压。
进一步,理论反电动势Vk的计算公式为:Vk=ke*w;
其中,ke为反电动势系数;w为电机推算转速。
进一步,反电动势校正值Vke=Vk*Kg;
其中,Kg为冗余系数。
进一步的,在一个实施例中,判断所述驱动电压是否小于所述反电动势校正值包括对所述驱动电压进行滤波处理,得到滤波后的驱动电压;判断所述滤波后的驱动电压小于所述反电动势校正值的持续时间是否大于预设时间阈值;若所述滤波后的驱动电压小于所述反电动势校正值的持续时间大于预设时间则表征所述驱动电压小于所述反电动势校正值。
本实施例中,在驱动电压小于所述反电动势校正值的持续时间大于预设时间阈值时,判断电机发生堵转,此时进行电机失步保护,可以有效地避免电机工作异常或损坏。
在另一个实施例中,失步保护模块104还可以用于对所述驱动电压进行滤波或者平均值处理,得到处理后的驱动电压后,再判断所述处理后的驱动电压是否小于所述反电动势校正值。通过滤波或者平均值处理再进行比较,可以防止***反复进行失步保护。本实施例中,通过对驱动电压进行滤波或者平均值处理后再进行比较,可以防止***反复进行失步保护,从而保证稳定性。滤波可以为低通滤波,或者取中位值等等方式。
本实施例中,检测电机转速,当所述电机转速大于预设转速阈值时,计算电机的驱动电压以及理论反电动势,依据所述理论反电动势,计算反电动势校正值,判断所述驱动电压是否小于所述反电动势校正值,若是,进行电机失步保护。通过本发明,在驱动电压小于所述反电动势校正值时,进行电机失步保护,可以有效地避免电机工作异常或损毁。
对所公开的实施例的上述说明,使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (12)

1.一种控制方法,用于控制电机,其特征在于,包括:
检测电机转速;
当所述电机转速大于预设转速阈值时,计算电机的驱动电压以及理论反电动势;
依据所述理论反电动势,获取反电动势校正值;
判断所述驱动电压是否小于所述反电动势校正值,若是,进行电机失步保护。
2.根据权利要求1所述的控制方法,其特征在于,所述判断所述驱动电压是否小于所述反电动势校正值包括步骤:
对所述驱动电压进行滤波处理,得到滤波后的驱动电压;
判断所述滤波后的驱动电压小于所述反电动势校正值的持续时间是否大于预设时间阈值;若所述滤波后的驱动电压小于所述反电动势校正值的持续时间大于预设时间则表征所述驱动电压小于所述反电动势校正值。
3.根据权利要求1所述的控制方法,其特征在于,所述判断所述驱动电压是否小于所述反电动势校正值包括步骤:
对所述驱动电压进行滤波或者平均值处理,得到处理后的驱动电压;
判断所述处理后的驱动电压是否小于所述反电动势校正值。
4.根据权利要求1-3任一项所述的控制方法,其特征在于,所述驱动电压Vs的计算公式为:
Figure FDA0002252503310000011
其中,Vd为直轴驱动电压;Vq为交轴驱动电压。
5.根据权利要求1所述的控制方法,其特征在于,理论反电动势Vk的计算公式为:Vk=ke*w;
其中,ke为反电动势系数;w为电机推算转速。
6.根据权利要求1所述的控制方法,其特征在于,反电动势校正值Vke=Vk*Kg;
其中,Kg为冗余系数。
7.一种控制装置,用于控制电机,其特征在于,包括:
转速检测模块,用于检测电机转速;
第一计算模块,用于当所述电机转速大于预设转速阈值时,计算电机的驱动电压以及理论反电动势;
第二计算模块,用于依据所述理论反电动势,获取反电动势校正值;
失步保护模块,用于判断所述驱动电压是否小于所述反电动势校正值,若是,进行电机失步保护。
8.根据权利要求7所述的控制装置,其特征在于,所述失步保护模块还用于对所述驱动电压进行滤波处理,得到滤波后的驱动电压;判断所述滤波后的驱动电压小于所述反电动势校正值的持续时间是否大于预设时间阈值;若所述滤波后的驱动电压小于所述反电动势校正值的持续时间大于预设时间则表征所述驱动电压小于所述反电动势校正值。
9.根据权利要求7所述的控制装置,其特征在于,所述失步保护模块还用于对所述驱动电压进行滤波或者平均值处理,得到处理后的驱动电压后,再判断所述处理后的驱动电压是否小于所述反电动势校正值。
10.根据权利要求7-9任一项所述的控制装置,其特征在于,所述驱动电压Vs的计算公式为:
Figure FDA0002252503310000021
其中,Vd为直轴驱动电压;Vq为交轴驱动电压;
理论反电动势Vk的计算公式为:Vk=ke*w;
其中,ke为反电动势系数;w为电机推算转速;
反电动势校正值Vke=Vk*Kg;
其中,Kg为冗余系数。
11.一种控制器,其特征在于,包括权利要求7-10任一项所述的控制装置。
12.一种控制器,用于控制电机,其特征在于,包括:存储器和处理器;
其中,所述存储器用于存储程序;
处理器调用程序并用于:
检测电机转速;
当所述电机转速大于预设转速阈值时,计算电机的驱动电压以及理论反电动势;
依据所述理论反电动势,获取反电动势校正值;
判断所述驱动电压是否小于所述反电动势校正值,若是,进行电机失步保护。
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