CN102931911A - 一种功率器件主动过流保护方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种功率器件的主动过流保护方法，该方法通过获取电机转速，判断电机转速是否低于门限值，若电机转速低于门限值，则通过查询当前转速下执行次数和对应衰减因子的对应关系，获取衰减因子Factor以重新设定最大输出扭矩Tmax和最小输出扭矩Tmin。本发明的方法在电机低转速时限制扭矩输出，防止功率器件长时间处在大电流工作状态，达到了防止功率器件过温的目的，而且，本发明的方法经济可靠。

Description

一种功率器件主动过流保护方法和装置
技术领域
本发明涉及一种功率器件的过流保护方法，尤其涉及一种功率器件主动过流保护方法。
背景技术
功率器件是电力电子变换中的核心器件，通过控制它的导通和关断来达到控制输出电压、电流和频率的目的。由于功率器件占整个电力电子变换器成本的60%-80%，对它保护的成败也是直接关系到整个系统的成败。通常的保护方法有过流保护、过压保护、过温保护等。
其中，过电流保护一般的做法有三种：1.硬件过流保护。通过电流检测电路输出过流信号关断功率器件，以达到过流保护的目的；2.软件过流保护。软件设定过流保护门限值，当通过功率器件的电流超过门限值时，控制器发出关断功率器件关断信号达到过流保护的目的。3.检测功率器件温度，当温度高于门限值时开始限制功率输出。
第一种和第二种方法检测均为被动保护，过流故障已经发生，通过检测点来保护功率器件。它很容易造成功率器件的频繁关断影响输出，一般它的值设置的比较大。第三种方法防止过流的依据来源于温度传感器。由于温度传感器无法直接安装到功率器件的晶圆上，因此它无法触及到晶圆的真实温度只能作为参考。这样就会产生一个“空档”，在晶圆的热量传递到温度传感器前晶圆处在不受保护状态，出现危险。电机在堵转和低速启动时会出现大扭矩、大电流的情况，造成功率器件的长时间发热，极端情况可能会烧毁功率器件。
发明内容
为了解决现有技术中问题，本发明提供了一种实用的主动过流保护方法，通过在电机低速时限制扭矩输出达到防止功率器件过温的目的。本发明通过如下技术方案实现：
一种功率器件的主动过流保护方法，其特征在于：
a.获取电机转速，判断电机转速是否低于门限值，若电机转速低于门限值，则执行步骤b，否则，置执行次数标志位无效，然后执行步骤f；
b.判断执行次数标志是否无效，若执行次数标志无效，则执行步骤c，否则执行步骤e；
c.查询当前转速下执行次数和对应衰减因子的对应关系，获取衰减因子Factor；
d.获取新的最大扭矩T’max，其中T’max=Factor*Tmax；同时设定最小输出扭矩Tmin= Fa_min *Tmax；然后，置执行次数标志位有效，执行步骤f；
e.将执行次数减1后判断执行次数是否为0，若为0，则置执行次数标志位无效，然后执行步骤f；若不为0，则直接执行步骤f；
f.结束。
进一步地，所述c步骤具体为：首先根据转速与执行次数的对应关系获取当前转速对应的最大扭矩执行次数，然后根据执行次数与衰减因子的对应关系获取对应的衰弱因子。
进一步地，所述门限值为Sp_max rpm。
进一步地，所述转速与执行次数的对应关系为：
转速Speed/rpm Sp_min Sp_1 Sp_2 Sp_3 Sp_4 Sp_max
执行次数Time Ti_min Ti_1 Ti_2 Ti_3 Ti_4 Ti_max
，Sp_min Sp_1,2,3,4 Sp_max代表电机转速，单位：转每分rpm，数值范围根据电机最高转速设定；
Ti_min Ti_1,2,3,4 Ti_max代表执行次数，单位：次，在数值范围0~1000之间设定。
 
进一步地，所述执行次数与衰减因子的对应关系为：
执行次数Time Ti_min Ti_1 Ti_2 Ti_3 Ti_4 Ti_max
衰减因子Factor Fa_min Fa1 Fa2 Fa3 Fa4 Fa_max
，Ti_min Ti_1,2,3,4 Ti_max代表执行次数，单位：次，在数值范围0~1000之间设定；
Fa_min Fa1,2,3,4 Fa_max代表比例，在数值范围0~1之间设定。
本发明的有益效果是：在电机低转速时限制扭矩输出，防止功率器件长时间处在大电流工作状态，达到了防止功率器件过温的目的，而且，本发明的方法经济可靠。
附图说明
图1是最大扭矩控制策略示意图；
图2是本发明的功率器件主动过流保护方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图说明及具体实施方式对本发明进一步说明。
如附图1所示，本发明提供了一种最大扭矩控制策略， 当执行次数为0时最大扭矩就进入衰减模式，在电机低转速时限制扭矩输出，防止功率器件长时间处在大电流工作状态，达到了防止功率器件过温的目的。其中Tmax：电机允许输出的最大扭矩；Tmin：电机允许输出的最小扭矩；Time：执行最大扭矩的次数；Factor：最大扭矩的削弱因子；Δt：最大扭矩的执行时间。具体实现是通过查询speed-time获取当前最大扭矩执行次数，按照递减的方式执行，执行完一次获取Factor以降低最大扭矩输出。
如附图2所示，本发明的功率器件主动过流保护方法流程：首先判断电机转速是否很低（< Sp_max rpm），否则不做判断直接退出。如果是则判断执行次数标志是否无效，如果有效证明已经进入衰减模式，将执行次数减1后判断次数是否为0。如果为零则请除执行次数标志位后退出。当执行次数标志位无效时则进入查询当前转速下执行次数和对应衰减因子程序。先根据当前转速查出最大扭矩的执行次数，然后根据查出的执行次数，获取对应的削弱因子Factor。主程序中利用Factor*Tmax获取新的最大扭矩Tm,同时设定最小输出扭矩Tmin为Ti_min *Tmax。最后置执行次数标志位有效后退出任务13。任务13是主程序的一个子程序，其周期性地执行，执行周期为Tms，其中，退出（或结束）指的是返回主程序。通过表1和表2即可将最大扭矩限制在Tmax和Tmin之间，保证系统得正常工作。
 
表1 转速-执行次数表
转速Speed/rpm Sp_min Sp_1 Sp_2 Sp_3 Sp_4 Sp_max
执行次数Time Ti_min Ti_1 Ti_2 Ti_3 Ti_4 Ti_max
 Sp_min Sp_1,2,3,4 Sp_max代表电机转速，单位：转每分rpm，数值范围根据电机最高转速设定；
Ti_min Ti_1,2,3,4 Ti_max代表执行次数，单位：次，在数值范围0~1000之间设定。
表2 执行次数-削弱因子表
执行次数Time Ti_min Ti_1 Ti_2 Ti_3 Ti_4 Ti_max
衰减因子Factor Fa_min Fa1 Fa2 Fa3 Fa4 Fa_max
Ti_min Ti_1,2,3,4 Ti_max代表执行次数，单位：次，在数值范围0~1000之间设定；
Fa_min Fa1,2,3,4 Fa_max代表比例，在数值范围0~1之间设定。
例如：
表3 转速-执行次数表
Speed/rpm 0 10 20 30 40 50
Time 10 20 30 40 50 60
表4 执行次数-削弱因子表
Time 0 20 30 40 50 60
Factor 0.6 0.8 1 1 1 1
综上所述，本发明功率器件主动过流保护方法以经济可靠的方法很好的避免功率器件进入过流状态。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种功率器件的主动过流保护方法，其特征在于：
a.获取电机转速，判断电机转速是否低于门限值，若电机转速低于门限值，则执行步骤b，否则，置执行次数标志位无效，然后执行步骤f；
b.判断执行次数标志是否无效，若执行次数标志无效，则执行步骤c，否则执行步骤e；
c.查询当前转速下执行次数和对应衰减因子的对应关系，获取衰减因子Factor；
d.获取新的最大扭矩T’max，其中T’max=Factor*Tmax；同时设定最小输出扭矩Tmin= Fa_min *Tmax；然后，置执行次数标志位有效，执行步骤f；
e.将执行次数减1后判断执行次数是否为0，若为0，则置执行次数标志位无效，然后执行步骤f；若不为0，则直接执行步骤f；
f.结束。
2.根据权利要求1所述的保护方法，其特征在于：所述c步骤具体为：首先根据转速与执行次数的对应关系获取当前转速对应的最大扭矩执行次数，然后根据执行次数与衰减因子的对应关系获取对应的衰弱因子。
3.根据权利要求2所述的保护方法，其特征在于：所述门限值为Sp_max rpm。
4.根据权利要求3所述的保护方法，其特征在于：所述转速与执行次数的对应关系为：
转速Speed/rpm Sp_min Sp_1 Sp_2 Sp_3 Sp_4 Sp_max 执行次数Time Ti_min Ti_1 Ti_2 Ti_3 Ti_4 Ti_max
Sp_min Sp_1,2,3,4 Sp_max代表电机转速，单位：转每分rpm，数值范围根据电机最高转速设定；
Ti_min Ti_1,2,3,4 Ti_max代表执行次数，单位：次，在数值范围0~1000之间设定 。
5.根据权利要求3所述的保护方法，其特征在于：所述执行次数与衰减因子的对应关系为：
执行次数Time Ti_min Ti_1 Ti_2 Ti_3 Ti_4 Ti_max 衰减因子Factor Fa_min Fa1 Fa2 Fa3 Fa4 Fa_max
Ti_min Ti_1,2,3,4 Ti_max代表执行次数，单位：次，在数值范围0~1000之间设定；
Fa_min Fa1,2,3,4 Fa_max代表比例，在数值范围0~1之间设定。
6.一种功率器件的过流保护装置，其特征在于，所述装置包括：
初始化模块，用于获取电机转速，等待执行任务的指令以进入第一判断模块；
第一判断模块，用于判断电机转速是否低于门限值；若电机转速低于门限值，则进入第二判断模块，否则，置执行次数标志位无效，然后返回主程序；
第二判断模块，用于判断执行次数标志是否无效；若执行次数标志无效，则进入第一执行模块，否则进入第二执行模块； 
第一执行模块，用于查询当前转速下执行次数和对应衰减因子的对应关系，获取衰减因子Factor；利用Factor*Tmax获取新的最大扭矩T’max，同时设定最小输出扭矩Tmin为Fa_min *Tmax，置执行次数标志位有效，然后返回主程序；
第二执行模块，将执行次数减1后判断执行次数是否为0，若为0，则置执行次数标志位无效，然后返回主程序；若不为0，则直接返回主程序。
7.根据权利要求6所述的保护装置，其特征在于：所述查询当前转速下执行次数和对应衰减因子的对应关系以获取衰减因子具体为：首先根据转速与执行次数的对应关系获取当前转速对应的最大扭矩执行次数，然后根据执行次数与衰减因子的对应关系获取对应的衰弱因子。
8.根据权利要求7所述的保护装置，其特征在于：所述门限值为Sp_max rpm。
9.根据权利要求8所述的保护装置，其特征在于：所述转速与执行次数的对应关系为：
转速Speed/rpm Sp_min Sp_1 Sp_2 Sp_3 Sp_4 Sp_max 执行次数Time Ti_min Ti_1 Ti_2 Ti_3 Ti_4 Ti_max
p_min Sp_1,2,3,4 Sp_max代表电机转速，单位：转每分rpm，数值范围根据电机最高转速设定；
Ti_min Ti_1,2,3,4 Ti_max代表执行次数，单位：次，在数值范围0~1000之间设定。
10.根据权利要求8所述的保护方法，其特征在于：所述执行次数与衰减因子的对应关系为：
执行次数Time Ti_min Ti_1 Ti_2 Ti_3 Ti_4 Ti_max 衰减因子Factor Fa_min Fa1 Fa2 Fa3 Fa4 Fa_max
i_min Ti_1,2,3,4 Ti_max代表执行次数，单位：次，在数值范围0~1000之间设定；
Fa_min Fa1,2,3,4 Fa_max代表比例，在数值范围0~1之间设定。
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