CN103281035B - 一种电机自动识别方法及变频电机驱动电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电机自动识别方法及变频电机驱动电路，电机自动识别方法包括以下步骤：（1）、将变频电机的u、v、w三相绕组接入驱动控制线路，由变频控制板对接入线路的每相绕组加短时间电压Uu、Uv、Uw，检测各相绕组的相电流Iu、Iv、Iw，根据变频电机电压‑电流的关系公式，计算出电机的绕组电阻R以及电机电感L；（2）、将所述的R和L与预存于变频控制板中的备选电机的额定参数Re、Lc进行逐一比较，若匹配出R=Re以及L=Lc，则变频控制板控制执行与该额定参数相对应的变频电机驱动程序。本发明实现了只要一个变频控制板驱动多种指定的电机，有利于降低产品的生产、管理成本和售后成本。

Description

一种电机自动识别方法及变频电机驱动电路

技术领域

本发明属于自动化控制技术领域，具体地说，是涉及一种电机自动识别方法。

背景技术

变频电机的使用范围逐渐广泛，尤其在洗衣机、空调器、冰箱等需要变频控制的家用电器中，由于产品受不同型号、特定的性能要求，会出现同时一种电器会配备多种变频电机的情况，由于不同电机需要匹配不同的驱动程序，也就是说一种变频控制板只能驱动一种特定的变频电机，因此，厂家实际生产过程中，会根据变频电机的类型装配其相应的变频驱动板，这样给制造、装配、管理等一系列都会带来不必要的麻烦，流程繁琐，进一步提高了产品的生产成本。

目前同时在生产制造和使用过程中对电机的保护要求也越来越高，若出现电机接线不正常的情况，电器不能正常工作，由于机器中没有设置专门的检测设备，需要专门的维修人员进行拆机测试才能查找出原因，增加了维修成本。

基于此，如何发明一种电机自动识别方法，可以在电机上电后工作之前识别出电机型号，实现一种变频控制板能够驱动多种指定的电机，同时具有缺相保护功能，是本发明主要解决的技术问题。

发明内容

本发明为了解决现有特定的变频电机只能安装特定的变频控制板的问题，提供了一种电机自动识别方法，可以在变频电机上电后工作之前识别出电机型号，实现能够驱动多种指定的变频电机。

为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种电机自动识别方法，包括以下步骤：

（1）、将变频电机的u、v、w三相绕组接入变频控制驱动线路，在变频电机静止时由变频控制板对接入线路的每相绕组依次单独加时间分别为Tu、Tv、Tw直流电压Uu、Uv、Uw，检测各相绕组的相电流Iu、Iv、Iw，根据变频电机电压-电流的关系公式，计算出变频电机的绕组电阻R以及变频电机绕组电感L；

（2）、将所述的R和L与预存于变频控制板中的备选变频电机的额定参数Re、Lc进行逐一比较，若匹配出R=Re以及L=Lc，则变频控制板控制执行与该额定参数相对应的变频电机驱动程序。

进一步的，步骤（1）中还包括：根据变频电机电压-电流的关系公式，可得以下三组公式：

Uu = Iu×Ru+Lu×Iu/Tu （12）

Uv = Iv×Rv+Lv×Iv/Tv （22）

Uw = Iw×Rw+Lw×Iw/Tw （32）

其中，Ru、Rv、Rw分别为变频电机三相绕组线电阻，且Ru=Rv=Rw，Lu、Lv、Lw分别为变频电机三相绕组线电感，且Lu=Lv=Lw，当绕组分别单独加电压Uu、Uv、Uw后，检测三相相电流分别由零上升到Iu、Iv、Iw的时间Tu、Tv、Tw，其中Uw、Uv、Uw由母线电压检测得出。

由上述三组公式可计算出R=Ru=Rv=Rw和L=Lu=Lv=Lw值。

再进一步的，本发明的电机自动识别方法还包括：步骤（3）、若未匹配出与额定参数一致的变频电机，则反馈错误信息，进行报警提示。

进一步的，本发明的电机自动识别方法同时具有缺相保护功能，在步骤（1）中，若检测到某项绕组的相电流为零，则判断该电机端子缺项，反馈错误信息，并报警提示。

又进一步的，为了测得较准确的值，使参数匹配过程更加精准，在步骤（1）中，还包括对检测到的电流进行滤波的步骤。

优选的，对检测到的电流采用平均值法进行滤波。

基于上述的一种电机自动识别方法，本发明同时提供了一种变频电机驱动电路，包括变频电机和控制板，所述的变频电机包括三相绕组端子，所述的三相绕组端子分别一一对应连接一电子开关电路后与控制板的电压输出端子连接，在所述的开关电路与控制板之间设置有母线电压检测点，在所述的三相绕组端子和与其连接的开关电路之间设置有相电流检测点。

进一步的，所述的开关电路由开关驱动和两个电子开关组成。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：本发明的一种电机自动识别方法，可以在电机上电后工作之前识别出当前电机型号，进而执行与该当前电机型号相匹配控制程序进行控制，实现了只要一个变频控制板存储了足够的不同电机的驱动程序及其对应的参数，能够驱动多种指定的电机的功能，减少了不同变频电机对应不同变频控制板在制造、装配、管理等一系列过程中不必要的麻烦，有利于降低产品的生产成本。此外，本发明同时具有缺相保护功能，可以检测出电机接线不正常的情况，进而进行报警提示，无需进行拆机测试查找原因，降低了维修成本，整体提高了变频控制板与电机的自适应能力和自动识别故障能力。

结合附图阅读本发明实施方式的详细描述后，本发明的其他特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

图1是本发明所提出的变频电机驱动电路的一种实施例的电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细地说明。

实施例一， 本实施例的一种电机自动识别方法，通过变频控制板对变频电机上每相绕组单独加载固定电压的方式，然后测定每相绕组的电流，计算出电机的绕组电阻，电感，与已知电机参数进行比对，识别电机型号，同时可以识别电机端子缺相问题，提高变频板与电机的自适应能力和自动识别故障能力。

具体包括以下步骤：

S1、将变频电机的u、v、w三相绕组接入变频控制驱动线路，在变频电机静止时由变频控制板对接入线路的每相绕组依次单独加时间分别为Tu、Tv、Tw直流电压Uu、Uv、Uw，检测各相绕组的相电流Iu、Iv、Iw，根据变频电机电压-电流的关系公式，计算出变频电机的绕组电阻R以及变频电机绕组电感L；

S2、将所述的R和L与预存于变频控制板中的备选电机的额定参数Re、Lc进行逐一比较，若匹配出R=Re以及L=Lc，则变频控制板控制执行与该额定参数相对应的变频电机驱动程序。

本实施例的电机自动识别方法，实现了只要一个变频控制板存储了足够的不同电机的驱动程序及其对应的参数，就能能够驱动多种指定的电机的功能，减少了不同变频电机对应不同变频控制板在制造、装配、管理等一系列过程中不必要的麻烦，有利于降低产品的生产成本。

实施例二，本实施例将结合变频电机驱动电路原理图，对本实施例的电机自动识别方法做进一步详细说明，本实施例中的技术方案包含了实施例一中的全部技术特征，为了防止不必要的重复，在此只对相对于实施例一中增加的特征部分进行说明，参见图1所示，变频电机M包括u、v、w三相绕组，每相绕组端子分别一一对应连接一电子开关电路后与控制板的电压输出端子Vcc连接，三个开关电路与控制板之间分别设置有母线电压检测点A、B、C，用于检测母线电压U，在所述的三相绕组端子和与其连接的开关电路之间设置有相电流检测点D、E、F，用于检测各项绕组的相电流Iu、Iv、Iw。具体在本实施例中开关电路可以由一个开关驱动和两个电子开关组成,分别为：开关驱动T1和电子开关IGBT1、 IGBT2组成u相绕组的开关电路，开关驱动T2和电子开关IGBT3、 IGBT4组成v相绕组的开关电路，开关驱动T3和电子开关IGBT5、 IGBT6组成w相绕组的开关电路。

具体的在本实施例中，实施例一中的步骤S1还包括：根据电压-电流的关系公式，可得以下三组公式：

Uu = Iu×Ru + Lu×(di/dt) + Uu’ (11)

Uv = Iv×Rv + Lv×(di/dt) + Uv’ (21)

Uw = Iw×Rw + Lw×(di/dt) + Uw’ (31)

其中，Ru、Rv、Rw分别为变频电机三相绕组线电阻，且Ru=Rv=Rw，Lu、Lv、Lw分别为变频电机三相绕组线电感，且Lu=Lv=Lw，，Uu’、Uv’、 Uw’为反电动势电压。在电机静止时，反电动势Uu’、 Uv’、 Uw’为零。在绕组分别加电压之前时，u、v、v各项的相电流均为零，为保持电机处于静止状态，在对u、v、w三相依次单独加入直流电压时，加电压时间尽量短，在每相加入电压之前，间隔一段时间，并保证整在加入电压之前整个绕组中的电流、电压均为零。当绕组分别单独加电压Uu、Uv、Uw后，u、v、w三相相电流分别在时间Tu、Tv、Tw内由零上升到Iu、Iv、Iw，于是

Lu×(di/dt) = Lu×(Iu-0)/(Tu-0)

Lv×(di/dt) = Lv×(Iv-0)/(Tv-0)

Lw×(di/dt) = Lw×(Iw-0)/(Tw-0)

则公式（11），（21），（31）可以简化为：

Uu = Iu×Ru+Lu×Iu/Tu （12）

Uv = Iv×Rv+Lv×Iv/Tv （22）

Uw = Iw×Rw+Lw×Iw/Tw （32）

令R= Ru=Rv=Rw，L=Lu=Lv=Lw，代入公式（12）、（22）、（32）、并将Uw、Uv、Uw、Iu、Iv、Iw、Tu、Tv、Tw 值代入公式（12）、(22)、（32），其中Uw、Uv、Uw由母线电压检测得出其值。

由上述三组公式可计算出R=Ru=Rv=Rw和L=Lu=Lv=Lw值。

相电流Iu、Iv、Iw的具体采集方式如下：

1、通过T1、T2驱动器打开IGBT2，IGBT3，VCC电压通过IGBT3加在v相绕组和u相绕组上，电流经v相绕组流入u相绕组，通过IGBT2经电阻R1 回到电源地，形成电流回路，通过电流采样电阻R1采集到u相电流Iu。

2、通过T2、T3驱动器打开IGBT4，IGBT5，VCC电压通过IGBT5加在w相绕组和v相绕组上，电流经w相绕组流入v相绕组，通过IGBT4经电阻R2 回到电源地，形成电流回路，通过电流采样电阻R2采集到v相电流Iv。

3、通过T3、T1驱动器打开IGBT6，IGBT1，VCC电压通过IGBT1加在u相绕组和w相绕组上，电流经u相绕组流入w相绕组，通过IGBT6经电阻R3 回到电源地，形成电流回路，通过电流采样电阻R3采集到w相电流Iw。

步骤1、2、3之间间隔一段时间，并保证在执行1、2、3之前电机绕组中电流、电压均为零。

为了使本电机自动识别方法更加完善，防止出现匹配不出参数相一致的电机的情况出现，本电机自动识别方法还包括：步骤S3、若未匹配出与额定参数一致的电机，则反馈错误信息，进行报警提示。

进一步的，本实施例的电机自动识别方法同时具有缺相保护功能，在步骤S1中，若检测到某项绕组的相电流为零，则判断该电机端子缺项，反馈错误信息，并报警提示，以提示目前出现的是电机接线不正常的情况，无需进行拆机测试查找原因，降低了维修成本。

为了测得较准确的值，使参数匹配过程更加精准，在步骤（1）中，还包括对检测到的电流进行滤波的步骤。在本实施例中优选采用平均值法的滤波方式，当然也可以采用其他方式的滤波。

当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种电机自动识别方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）、将变频电机的u、v、w三相绕组接入变频控制驱动线路，在变频电机静止时由变频控制板对接入线路的每相绕组依次单独加时间分别为Tu、Tv、Tw直流电压Uu、Uv、Uw，检测各相绕组的相电流Iu、Iv、Iw，根据变频电机电压-电流的关系公式，计算出变频电机的绕组电阻R以及变频电机绕组电感L；在对u、v、w 三相绕组依次单独加入直流电压时，在每相加入电压之前，间隔第一时间，并保证在加入电压之前整个绕组中的电流、电压均为零；

（2）、将所述的R和L与预存于变频控制板中的备选变频电机的额定参数Re、Lc进行逐一比较，若匹配出R=Re以及L=Lc，则变频控制板控制执行与该额定参数相对应的变频电机驱动程序。

2.根据权利要求1所述的电机自动识别方法，其特征在于，步骤（1）中还包括：根据变频电机电压-电流的关系公式，可得以下三组公式：

Uu = Iu×Ru+Lu×Iu/Tu （12）

Uv = Iv×Rv+Lv×Iv/Tv （22）

Uw = Iw×Rw+Lw×Iw/Tw （32）

其中，Ru、Rv、Rw分别为变频电机三相绕组线电阻，且Ru=Rv=Rw，Lu、Lv、Lw分别为变频电机三相绕组线电感，且Lu=Lv=Lw，当绕组分别单独加电压后，其中Uw、Uv、Uw由母线电压检测得出,

由上述三组公式可计算出R=Ru=Rv=Rw和L=Lu=Lv=Lw值。

3.根据权利要求2所述的电机自动识别方法，其特征在于，还包括：步骤（3）、若未匹配出与额定参数一致的变频电机，则反馈错误信息，进行报警提示。

4.根据权利要求1-3任一项权利要求所述的电机自动识别方法，其特征在于，在步骤（1）中，若检测到某相绕组的相电流为零，则判断该变频电机端子缺相，反馈错误信息，并报警提示。

5.根据权利要求1-3任一项权利要求所述的电机自动识别方法，其特征在于，在步骤（1）中，还包括对检测到的电流进行滤波的步骤。

6.根据权利要求5所述的电机自动识别方法，其特征在于，对检测到的电流采用平均值法进行滤波。

7.一种变频电机驱动电路，包括变频电机和控制板，所述的变频电机包括三相绕组端子，其特征在于，所述的三相绕组端子分别一一对应连接一电子开关电路后与控制板的电压输出端子连接，在所述的开关电路与控制板之间设置有母线电压检测点，在所述的三相绕组端子和与其连接的开关电路之间设置有相电流检测点，所述变频电机驱动电路按照以下控制方式实现电机自动识别：

（1）、将变频电机的u、v、w三相绕组接入变频控制驱动线路，在变频电机静止时由变频控制板对接入线路的每相绕组依次单独加时间分别为Tu、Tv、Tw直流电压Uu、Uv、Uw，检测各相绕组的相电流Iu、Iv、Iw，根据变频电机电压-电流的关系公式，计算出变频电机的绕组电阻R以及变频电机绕组电感L；对u、v、w 三相依次单独加入直流电压，在每相加入电压之前，间隔第一时间，并保证在加入电压之前整个绕组中的电流、电压均为零；

（2）、将所述的R和L与预存于变频控制板中的备选变频电机的额定参数Re、Lc进行逐一比较，若匹配出R=Re以及L=Lc，则变频控制板控制执行与该额定参数相对应的变频电机驱动程序。

8.根据权利要求7所述的变频电机驱动电路，其特征在于，所述的开关电路由开关驱动和两个电子开关组成。