CN104682828B - 一种电机功率限制方法和电机控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于电机功率控制技术领域，提供了一种电机功率限制方法和电机控制系统。在电机运行过程中对当前电机功率进行检测，并在当前电机功率大于功率限定值时，根据当前电机功率与功率限定值的差值获取转速调整值，且根据转速调整值更新转速限定值，然后判断当前电机实际转速与转速限定值的偏差绝对值是否小于预设偏差值，若是，则根据预设转矩值控制电机运行，若否，则根据电机控制系统中的速度PI调节器的当前输出转矩与预设转矩值获取控制转矩值，并按照该控制转矩值控制电机运行，从而通过调节转速限定值和控制转矩值对电机功率进行限制，避免因电机功率过高而导致电机损坏和电机控制系统出现温升超标与器件损坏，提高了电机的运行稳定性。

Description

一种电机功率限制方法和电机控制系统

技术领域

本发明属于电机功率控制技术领域，尤其涉及一种电机功率限制方法和电机控制系统。

背景技术

目前，在需要采用电机驱动的家用电器(如抽油烟机、洗衣机、空调器)中，电机是由电机控制系统进行驱动控制的，在电机控制系统控制电机带动负载运转时，如果因外部因素导致电机的功率上升超过限定值，则会使电机控制系统因出现温升超标和功率器件损坏而出现系统运行异常，且会导致电机本体受到损坏，因此，现有技术提出了以下两种解决方案：

(1)在电机功率超过限定值时，允许电机在一定时间内进行功率过载运行，然后再控制电机停机。然而，由于使电机进行功率过载运行的时间较难掌控，且随后控制电机停机会影响设备的正常使用，因此该方案在保证设备正常工作上存在不足。

(2)在电机功率超过限定值时，按照一定比例降低电机工作电流。虽然该方案能够在一定程度上对电机功率进行限制，但其直接降低电机工作电流的方式会降低电机在运行时的稳定性。

综上可知，现有技术在因电机功率过大而对电机功率进行限制的过程中存在无法保证电机稳定运行的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电机功率限制方法，旨在解决现有技术在因电机功率过大而对电机功率进行限制的过程中存在无法保证电机稳定运行的问题。

本发明是这样实现的，一种电机功率限制方法，电机控制系统根据功率限定值、转速限定值及预设转矩值控制电机运行，所述电机控制系统中具有速度PI调节器；所述电机功率限制方法包括以下步骤：

A.在电机运行过程中对当前电机功率进行定时检测；

B.判断当前电机功率是否大于所述功率限定值，是，则执行步骤C，否，则执行步骤E；

C.根据所述当前电机功率与所述功率限定值的差值获取转速调整值；

D.根据所述转速调整值更新所述转速限定值；

E.判断当前电机实际转速与所述转速限定值之间的偏差的绝对值是否小于预设偏差值，是，则执行步骤F，否，则执行步骤G；

F.根据所述速度PI调节器的当前输出转矩与预设转矩值获取控制转矩值，并按照所述控制转矩值控制所述电机运行；

G.根据所述预设转矩值控制所述电机运行。

本发明还提供了一种电机控制系统，其根据功率限定值、转速限定值及预设转矩值控制电机运行，所述电机控制系统中具有速度PI调节器；所述电机控制系统还包括：

功率检测模块，用于在电机运行过程中对当前电机功率进行定时检测；

功率判断模块，用于判断当前电机功率是否大于所述功率限定值；

转速调整值获取模块，用于在所述功率判断模块的判断结果为是时，根据所述当前电机功率与所述功率限定值的差值获取转速调整值；

转速限定值更新模块，用于根据所述转速调整值更新所述转速限定值；

转速偏差判断模块，用于在所述功率判断模块的判断结果为否时，判断当前电机实际转速与所述转速限定值之间偏差的绝对值是否小于预设偏差值；

第一转矩控制模块，用于在所述转速偏差判断模块的判断结果为是时，根据所述速度PI调节器的当前输出转矩与预设转矩值获取控制转矩值，并按照所述控制转矩值控制所述电机运行；

第二转矩控制模块，用于在所述转速偏差判断模块的判断结果为否时，根据所述预设转矩值控制所述电机运行。

本发明通过在电机运行过程中对当前电机功率进行检测，并在当前电机功率大于功率限定值时，根据当前电机功率与功率限定值的差值获取转速调整值，且根据该转速调整值更新转速限定值，然后判断当前电机实际转速与转速限定值之间的偏差是否小于预设偏差值，若是，则根据电机控制系统中的速度PI调节器的当前输出转矩与预设转矩值获取控制转矩值，并按照该控制转矩值控制电机运行；若否，则根据预设转矩值控制电机运行，从而通过调节转速限定值和控制转矩值的方式对电机功率进行限制，避免因电机功率过高而导致电机损坏和电机控制系统出现温升超标与器件损坏，提高了电机的运行稳定性，解决了现有技术在因电机功率过大而对电机功率进行限制的过程中存在无法保证电机稳定运行的问题。

附图说明

图1是本发明实施例提供的电机功率限制方法的实现流程图；

图2是本发明实施例提供的电机控制系统的结构图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在本发明实施例中，电机是由电机控制系统进行驱动控制的，电机控制系统根据功率限定值、转速限定值及预设转矩值控制电机运行，且电机控制系统中具有速度PI调节器，速度PI调节器用于根据PI(Proportional&Integral，比例与积分)算法对电机的转速和转矩进行闭环控制。

图1示出了本发明实施例提供的电机功率限制方法的实现流程，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：

在步骤S1中，在电机运行过程中对当前电机功率进行定时检测。此处需要说明的是，对当前电机功率进行定时检测实际上是在电机运行过程中，每隔一个预设时间段对当前电机功率进行检测。

在步骤S2中，判断当前电机功率是否大于功率限定值，是，则执行步骤S3，否，则执行步骤S5。

在步骤S3中，根据当前电机功率与功率限定值的差值获取转速调整值。在本领域中，由于功率与转速和转矩是正相关的关系，所以步骤S3具体为：

在转速闭环调节过程中，根据当前电机功率与功率限定值的差值，按照PI算法获取与该差值相应的转速调整值。

在步骤S4中，根据转速调整值更新转速限定值。步骤S4具体为：

将转速限定值与转速调整值进行求差运算得到更新后的转速限定值。

在步骤S5中，判断当前电机实际转速与转速限定值之间的偏差的绝对值是否小于预设偏差值，是，则执行步骤S6，否，则执行步骤S7。

其中，预设偏差值是一个用于衡量当前电机实际转速是否过高的偏差参考值。由于电机在正常情况下的转速时远远小于转速限定值的，所以如果电机转速过高，则当前电机实际转速会接近转速限定值，因此需要通过预设偏差值来判断电机转速是否过高。例如：假设转速限定值为1200rpm(转/分钟)，预设偏差值为30rpm。如果当前电机转速达到1180rpm，则当前电机实际转速与转速限定值之间的偏差达到20rpm，其小于30rpm，表明电机转速过高，则需要执行步骤S6。

在步骤S6中，根据速度PI调节器的当前输出转矩与预设转矩值获取控制转矩值，并按照该控制转矩值控制电机运行。

上述步骤S6中根据速度PI调节器的当前输出转矩与预设转矩值获取控制转矩值的步骤具体为：

对速度PI调节器的当前输出转矩和预设转矩值进行求和运算以得到控制转矩值。

在步骤S7中，根据预设转矩值控制电机运行。

此处需要说明的是，步骤S7具体是将速度PI调节器的当前输出转矩清零，然后将预设转矩值作为控制转矩值以控制电机运行。

本发明实施例通过在电机运行过程中对当前电机功率进行检测，并在当前电机功率大于功率限定值时，根据当前电机功率与功率限定值的差值获取转速调整值，且根据该转速调整值更新转速限定值，然后判断当前电机实际转速与转速限定值之间的偏差的绝对值是否小于预设偏差值，若是，则根据电机控制系统中的速度PI调节器的当前输出转矩与预设转矩值获取控制转矩值，并按照该控制转矩值控制电机运行，若否，则根据预设转矩值控制电机运行，从而通过调节转速限定值和控制转矩值的方式对电机功率进行限制，避免因电机功率过高而导致电机损坏和电机控制系统出现温升超标与器件损坏，提高了电机的运行稳定性，有效地保证电机在负载波动情况下实现正常运行。

图2示出了本发明实施例提供的电机控制系统的结构，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：

本发明实施例提供的电机控制系统除了具有速度PI调节器，其还包括：

功率检测模块100，用于在电机运行过程中对当前电机功率进行定时检测；

功率判断模块200，用于判断当前电机功率是否大于功率限定值；

转速调整值获取模块300，用于在功率判断模块200的判断结果为是时，根据当前电机功率与功率限定值的差值获取转速调整值；

转速限定值更新模块400，用于根据转速调整值更新转速限定值；

转速偏差判断模块500，用于在功率判断模块200的判断结果为否时，判断当前电机实际转速与转速限定值之间的偏差的绝对值是否小于预设偏差值；

第一转矩控制模块600，用于在转速偏差判断模块500的判断结果为是时，根据速度PI调节器的当前输出转矩与预设转矩值获取控制转矩值，并按照控制转矩值控制电机运行；

第二转矩控制模块700，用于在转速偏差判断模块500的判断结果为否时，根据预设转矩值控制电机运行。

其中，功率检测模块100对当前电机功率进行定时检测实际上是在电机运行过程中，每隔一个预设时间段对当前电机功率进行检测。

转速调整值获取模块300根据当前电机功率与功率限定值的差值获取转速调整值的过程具体为：在转速闭环调节过程中，根据当前电机功率与功率限定值的差值，按照速度PI算法获取与该差值相应的转速调整值。

转速限定值更新模块400根据转速调整值更新转速限定值的过程具体为：将转速限定值与转速调整值进行求差运算得到更新后的转速限定值。

第一转矩控制模块600根据速度PI调节器的当前输出转矩与预设转矩值获取控制转矩值的过程具体为：对速度PI调节器的当前输出转矩和预设转矩值进行求和运算以得到控制转矩值。

第二转矩控制模块700根据预设转矩值控制电机运行的过程具体是：将速度PI调节器的当前输出转矩清零，然后将预设转矩值作为控制转矩值以控制电机运行。

对于上述电机控制系统，其通过功率检测模块100在电机运行过程中对当前电机功率进行检测，并在当前电机功率大于功率限定值时，由转速调整值获取模块300根据当前电机功率与功率限定值的差值获取转速调整值，且由转速限定值更新模块400根据该转速调整值更新转速限定值，然后由转速偏差判断模块500判断当前电机实际转速与转速限定值之间的偏差的绝对值是否小于预设偏差值，若是，则第一转矩控制模块600根据电机控制系统中的速度PI调节器的当前输出转矩与预设转矩值获取控制转矩值，并按照该控制转矩值控制电机运行，若否，则第二转矩控制模块700根据预设转矩值控制电机运行，从而可通过调节转速限定值和控制转矩值的方式对电机功率进行限制，避免因电机功率过高而导致电机损坏和电机控制系统出现温升超标与器件损坏，提高了电机的运行稳定性，有效地保证电机在负载波动情况下实现正常运行。基于上述优点，该电机控制系统可适用于抽油烟机、洗衣机、风机等需要通过电机驱动的设备。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种电机功率限制方法，电机控制系统根据功率限定值、转速限定值及预设转矩值控制电机运行，所述电机控制系统中具有速度PI调节器；所述电机功率限制方法包括以下步骤：

A.在电机运行过程中对当前电机功率进行定时检测；

B.判断当前电机功率是否大于所述功率限定值，是，则执行步骤C，否，则执行步骤E；

C.根据所述当前电机功率与所述功率限定值的差值获取转速调整值；

D.根据所述转速调整值更新所述转速限定值；

E.判断当前电机实际转速与所述转速限定值之间的偏差的绝对值是否小于预设偏差值，是，则执行步骤F，否，则执行步骤G；

F.根据所述速度PI调节器的当前输出转矩与预设转矩值获取控制转矩值，并按照所述控制转矩值控制所述电机运行；

G.根据所述预设转矩值控制所述电机运行；

其中，所述步骤C具体为：

根据所述当前电机功率与所述功率限定值的差值，按照PI算法获取与所述差值相应的转速调整值。

2.如权利要求1所述的电机功率限制方法，其特征在于，步骤D具体为：

将所述转速限定值与所述转速调整值进行求差运算得到更新后的转速限定值。

3.如权利要求1所述的电机功率限制方法，其特征在于，步骤F中根据所述速度PI调节器的当前输出转矩与所述预设转矩值获取控制转矩值的步骤具体为：

对所述速度PI调节器的当前输出转矩和所述预设转矩值进行求和运算以得到控制转矩值。

4.如权利要求1所述的电机功率限制方法，其特征在于，步骤G具体为：

将所述速度PI调节器的当前输出转矩清零，并将所述预设转矩值作为控制转矩值以控制所述电机运行。

5.一种电机控制系统，其根据功率限定值、转速限定值及预设转矩值控制电机运行，所述电机控制系统中具有速度PI调节器；其特征在于，所述电机控制系统还包括：

功率检测模块，用于在电机运行过程中对当前电机功率进行定时检测；

功率判断模块，用于判断当前电机功率是否大于所述功率限定值；

转速调整值获取模块，用于在所述功率判断模块的判断结果为是时，根据所述当前电机功率与所述功率限定值的差值获取转速调整值；

转速限定值更新模块，用于根据所述转速调整值更新所述转速限定值；

转速偏差判断模块，用于在所述功率判断模块的判断结果为否时，判断当前电机实际转速与所述转速限定值之间的偏差的绝对值是否小于预设偏差值；

第一转矩控制模块，用于在所述转速偏差判断模块的判断结果为是时，根据所述速度PI调节器的当前输出转矩与预设转矩值获取控制转矩值，并按照所述控制转矩值控制所述电机运行；

第二转矩控制模块，用于在所述转速偏差判断模块的判断结果为否时，根据所述预设转矩值控制所述电机运行；

所述转速调整值获取模块具体用于根据所述当前电机功率与所述功率限定值的差值，按照PI算法获取与所述差值相应的转速调整值。

6.如权利要求5所述的电机控制系统，其特征在于，所述转速限定值更新模块根据所述转速调整值更新所述转速限定值的过程具体为：

将所述转速限定值与所述转速调整值进行求差运算得到更新后的转速限定值。

7.如权利要求5所述的电机控制系统，其特征在于，所述第一转矩控制模块根据所述速度PI调节器的当前输出转矩与所述预设转矩值获取控制转矩值的过程具体为：

对所述速度PI调节器的当前输出转矩和所述预设转矩值进行求和运算以得到控制转矩值。

8.如权利要求5所述的电机控制系统，其特征在于，所述第二转矩控制模块根据所述预设转矩值控制所述电机运行的过程具体为：

将所述速度PI调节器的当前输出转矩清零，并将所述预设转矩值作为控制转矩值以控制所述电机运行。