CN107257216A - 预防电机反转的方法、装置、空调设备及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种预防电机反转的方法、装置、空调设备及存储介质,其中该方法包括:获取电机转子位置角度;控制电机的电枢在第一预设时间内短接;依据获取的电机转子位置角度,在第二预设时间内对电机转子施加预设力矩。本发明技术方案提高了电机的安全性。
Description
技术领域
本发明涉及风机技术领域,特别涉及一种预防电机反转的方法、装置、空调设备及存储介质。
背景技术
通常空调设备包括有室内机和室外机,室外机中设置有变频风机。在变频风机功率大于300W时,从设计成本及安装尺寸上考虑,一般采用外置驱动来驱动风机转动。
变频风机在运行或启动过程中受到外力作用时,例如受到台风或工厂强力风扇对吹等,会导致反转,使得变频风机在运行过程中的设定频率与运行频率相差较大,或在启动过程中变频风机的电流过大引起硬件或软件过流,从而导致变频风机故障。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种预防电机反转的方法,旨在提高电机的安全性。
为实现上述目的,本发明提出的预防电机反转的方法,该方法包括:
获取电机转子位置角度;
控制电机的电枢在第一预设时间内短接;
依据获取的电机转子位置角度,在第二预设时间内对电机转子施加预设力矩。
优选地,在所述“获取电机转子位置角度”之后、所述“控制电机的电枢在预设时间内短接”之前还包括:
再次获取电机转子位置角度,根据第二次获取的位置角度对电机转子的位置角度进行纠偏。
优选地,所述控制电机的电枢在预设时间内短接包括:
控制与电机连接的功率模块的各相上桥臂全部导通;或者
控制与电机连接的功率模块的各相下桥臂全部导通。
优选地,所述第一预设时间根据电机的外力作用进行层级设置。
优选地,在所述“在第二预设时间内对电机转子施加预设力矩”之后还包括:
判断电机是否正常启动;
在电机启动失败时,延长所述第一预设时间。
优选地,在电机启动失败时,增大对电机转子施加的预设力矩。
优选地,在所述“获取电机转子位置角度”之前包括:
对电机进行最大转矩电流比控制,扫描电机的PI电流调节参数。
本发明提出一种预防电机反转的装置,其特征在于,所述预防电机反转的装置包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并在所述处理器上运行的预防电机反转的方法的控制程序,所述预防电机反转的方法的控制程序被所述处理器执行时实现如上所述的方法的步骤。
本发明提出一种空调设备,所述空调设备包括如上所述的预防电机反转的装置。
本发明还提出一种存储介质,所述存储介质上存储有预防电机反转的方法的控制程序,所述预防电机反转的方法的控制程序被处理器执行时实现如上所述的预防电机反转的方法的步骤。
本发明技术方案通过将电机的电枢短路,使得电机负载趋于无穷大,从而当外力作用于电机的风叶上时,电机能够保持静止;再通过电机转子施加预设的力矩,防止电机受到外力作用而反转,在第二预设时间之后,再控制电机开环启动,保证电机在运行过程中的运行频率与设定频率相差在正常范围内,避免电机定子电流过大导致硬件或软件过流。本发明技术方案提高了电机的安全性与可靠性。
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一些实施例,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,还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明预防电机反转的方法一实施例的一流程图;
图2为本发明预防电机反转的方法一实施例的另一流程图;
图3为本发明风机速度调节器工作的一实施例的流程图;
图4为本发明预防电机反转的方法一实施例的再一流程图;
图5为本发明空调设备一实施例的电路结构示意图;
图6为本发明空调设备一实施例的主电路拓扑示意图;
图7为本发明电机处于“发电”模式下的等效电路结构图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例,参照附图做进一步说明。
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的一部分实施例,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作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。
需要说明,本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等,如果该特定姿态发生改变时,则该方向性指示也相应地随之改变。
另外,在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外,各个实施例之间的技术方案可以相互结合,但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础,当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当人认为这种技术方案的结合不存在,也不在本发明要求的保护范围之内。
本发明提出一种预防电机反转的方法。本发明实施例中,该电机采用PMSM(permanent magnet synchronous motor,永磁同步电机)。
参照图1,在本发明实施例中,该预防电机反转的方法,该方法包括:
S200、获取电机转子位置角度;
S400、控制电机的电枢在第一预设时间内短接;
S500、依据获取的电机转子位置角度,在第二预设时间内对电机转子施加预设力矩。
值得说明的是,本实施例中,该电机应用于空调设备的风机上。参照图6,该风机包括有整流模块、IPM(Intelligent Power Module,智能功率模块)等。
风机状态判定首先对风机位置进行判定,因为转子磁场定向控制要求转子位置已知,所以在风机启动前需要对其位置(即转子角度相位)进行检测。
在定位完成后,风机进入“发电机”模式,即控制器控制电机电枢强制短路并持续一段时间,此时风机等效一发电机,此时不管有无外力或强台风驱动此时风机均会进入“强制动”模式,因为风机此时等效“风机发电机电枢短路”模式,即负载无穷大,风机必将处于静止状态,此时为防风机受到强风或台风影响,再施加力矩并持续一段时间,此时风机必将处于静止。在静止下再实行风机开环启动,风机将成功转入运行模式。
本发明技术方案通过将电机的电枢短路,使得电机负载趋于无穷大,从而当外力作用于电机的风叶上时,电机能够保持静止;再通过电机转子施加预设的力矩,防止电机受到外力作用而反转,在第二预设时间之后,再控制电机开环启动,保证电机在运行过程中的运行频率与设定频率相差在正常范围内,避免电机定子电流过大导致引起硬件或软件过流。本发明技术方案提高了电机的安全性与可靠性。
进一步地,在所述“获取电机转子位置角度”之后、所述“控制电机的电枢在预设时间内短接”之前还包括:
S300、再次获取电机转子位置角度,根据第二次获取的位置角度对电机转子的位置角度进行纠偏。
需要说明的是,这里进行二次判定的原因是因为第一次风机估算位置有偏差,造成电机转子实际角度与估算角度存在误差,这样会造成电机转子实际定位位置与理论位置不符,进行二次定位的原因是纠正这个偏差以补偿转子磁链合成力矩偏差,这样风机转子就会在第一次定位的基础上达到指定位置。
参照图7,进一步地,所述控制电机的电枢在预设时间内短接包括:
控制与电机连接的功率模块的各相上桥臂全部导通;或者
控制与电机连接的功率模块的各相下桥臂全部导通。
本发明实施例中,该IPM模块包括六个功率管,分别为IGBT1、IGBT2、IGBT3、IGBT4、IGBT5、及IGBT。通过控制功率模块(即IPM)各相上桥臂的功率管全部导通,即控制IGBT1、IGBT3及IGBT5导通,使得电机电枢短路;或者,控制各相上桥臂的功率管全部导通,即控制IGBT2、IGBT4及IGBT6导通,使得电机电枢短路。当电机电枢短路时,图7为电机的等效电路图。其中,R表示等效电阻,L表示等效电感。
此外,要控制电机的电枢短路,还可以通过增加硬件电路,例如,在电机的每一相之间都增设继电器,要控制电机电枢短路,只需控制继电器导通即可。
进一步地,所述第一预设时间根据电机的外力作用进行层级设置。
需要说明的是,当电机处于发电机模式时,第一预设时间可以根据外力风速及级别进行分段层级设置,这样就可以有效兼顾IPM的母线电压及外力风速影响不至于造成母线电压过高保护,及对施加力矩时间的影响。
参照表1,表1为本发明中模拟风速对照表。通常,风速被分成0到12级,最小0级风表示无风,最大12级风表示飓风。因此,第一预设时间也可对应的被设置成0到12级,形成13个层级。
表1
进一步地,在所述“在第二预设时间内对电机转子施加预设力矩”之后还包括:
S600、判断电机是否正常启动;在电机启动失败时,延长所述第一预设时间。
进一步地,在电机启动失败时,增大对电机转子施加的预设力矩。
本实施例中,在电机启动失败时,则重新进入“发电机层级”模式(进入第二级别),所谓第二级别就是在保证与系统中央主控可靠地前提下,延长第一预设时间时间并增加施加力矩大小,使其风机等效制动力矩增强,所设置制动级别需要考虑空调机组所处的风力级别、常规风速及安装通风环境等。推荐设置“发电机层级”一般为3~6级别。
进一步地,在所述“获取电机转子位置角度”之前包括:
S100、对电机进行最大转矩电流比控制,扫描电机的PI电流调节参数。
最大转矩电流比控制,又称为定子电流最小控制,即在给定转矩的情况下,最优配置交直轴电流分量,使定子电流最小,达到单位电流下电机输出转矩最大。最大转矩电流比控制可以减小电机铜耗,提高运行效率,从而使整个系统的控制得到优化。保证了各频段平稳运行,尤其是在频段却换点能平滑过渡无突变。
同时对风机不同频段的PI参数进行扫描,将故障写入存储器EEPROM、记录并处理风机运行时间等,以用于后续风机的控制。
参照3及图4,对本发明作进一步阐述:
本实施例中电机ASR(automatic speed regulator,速度调节器)开始工作时,按照下列步骤运行:
S10、对电机的进行故障检测及判断;
S20、对电机进行MTPA(Maximum Torque Per Ampere,最大转矩电流比)控制;
S30、对电机的控制参数进行扫描,例如PI参数;
S40、结合扫描的参数,对电机的状态进行判断;当电机正常时,进入步骤S50;当电机状态不正常时,继续对电机参数进行扫描。
S50、当电机状态正常时,控制电机启动运行。
需要说明的是,现对步骤S40进行具体说明,其中步骤S40包括:
S41、第一次对电机的转子进行定位;
S42、第二次对电机的转子进行定位,以控制电机转子的理论位置与实际位置的误差在允许的范围内;
S43、电机进入发电层级模式,这里层级设定为电机上一次电机启动时的层级,一般在3~6级;
S44、E方设置第一预设时间,E方是指EEPROM存储器,第一预设时间即为电机电枢短接时间;
S45、检测第一预设时间是否达到,若是,则进入步骤S46,若否在,则继续判断;
S46、对电机的M、T轴施加预设的力矩,这里的预设力矩不得超过电机所能承受的最大值;
S47、E方设置第二预设时间,这里第二预设时间为施加预设力矩的时间;
S48、检测第二预设时间是否达到,若是,进入步骤S49,若否,则返回至S43,对第一预设时间和力矩进行设置;
S49、结束电机状态判断。
通过采用本发明技术方案,使风机在较大范围的台风以下均能正常启动,降低了售后风机失步及过流故障率,进一步提高了风机驱动可靠性及整机可靠性。
本发明提出一种预防电机反转的装置,其特征在于,所述预防电机反转的装置包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并在所述处理器上运行的预防电机反转的方法的控制程序,所述预防电机反转的方法的控制程序被所述处理器执行时实现如上所述的方法的步骤。
本发明提出一种空调设备,所述空调设备包括如上所述的预防电机反转的装置。
本发明还提出一种空调设备,该空调设备包括预防电机反转的装置,该预防电机反转的装置的具体结构参照上述实施例,由于本空调设备采用了上述所有实施例的全部技术方案,因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果,在此不再一一赘述。
参照图5,现结合具体实施例,对本发明技术方案做进一步阐述。该空调设备包括有控制器10、滤波模块20、整流模块30、软起电路40、开关电源50、母线采样电路60、故障检测电路70、驱动电路80及电机电流采样电路90。其中,软起电路80用于在控制PMSM启动时,让电压缓慢上升,减少对后级电路的冲击;母线电压采样电路60用于采样IPM的母线电压;故障检测电路70用于检测IPM的过流或过压;控制器10通过驱动电路输出六路PWM控制信号至IPM;电机电流采样电路90对PMSM任意两相电流进行采集。开关电源50则用于给控制器10、母线采样电路60、故障检测电路70、驱动电路80及电机电流采样电路90进行供电。
本发明还提出一种存储介质,所述存储介质上存储有预防电机反转的方法的控制程序,所述预防电机反转的方法的控制程序被处理器执行时实现如上所述的预防电机反转的方法的步骤。
通过以上的实施方式的描述,本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现,当然也可以通过硬件,但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解,本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来,该计算机软件产品存储在如上所述的一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中,包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机,计算机,服务器,空调设备,或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。
以上所述仅为本发明的优选实施例,并非因此限制本发明的专利范围,凡是在本发明的发明构思下,利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换,或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种预防电机反转的方法,其特征在于,该方法包括:
获取电机转子位置角度;
控制电机的电枢在第一预设时间内短接;
依据获取的电机转子位置角度,在第二预设时间内对电机转子施加预设力矩。
2.如权利要求1所述的预防电机反转的方法,其特征在于,在所述“获取电机转子位置角度”之后、所述“控制电机的电枢在预设时间内短接”之前还包括:
再次获取电机转子位置角度,根据第二次获取的位置角度对电机转子的位置角度进行纠偏。
3.如权利要求2所述的预防电机反转的方法,其特征在于,所述控制电机的电枢在预设时间内短接包括:
控制与电机连接的功率模块的各相上桥臂全部导通;或者
控制与电机连接的功率模块的各相下桥臂全部导通。
4.如权利要求1所述的预防电机反转的方法,其特征在于,所述第一预设时间根据电机的外力作用进行层级设置。
5.如权利要求1所述的预防电机反转的方法,其特征在于,在所述“在第二预设时间内对电机转子施加预设力矩”之后还包括:
判断电机是否正常启动;
在电机启动失败时,延长所述第一预设时间。
6.如权利要求5所述的预防电机反转的方法,其特征在于,在电机启动失败时,增大对电机转子施加的预设力矩。
7.如权利要求1所述的预防电机反转的方法,其特征在于,在所述“获取电机转子位置角度”之前包括:
对电机进行最大转矩电流比控制,扫描电机的PI电流调节参数。
8.一种预防电机反转的装置,其特征在于,所述预防电机反转的装置包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并在所述处理器上运行的预防电机反转的方法的控制程序,所述预防电机反转的方法的控制程序被所述处理器执行时实现如权利要求1至7中任一项所述的方法的步骤。
9.一种空调设备,其特征在于,所述空调设备包括如权利要求8任意一项所述的预防电机反转的装置。
10.一种存储介质,其特征在于,所述存储介质上存储有预防电机反转的方法的控制程序,所述预防电机反转的方法的控制程序被处理器执行时实现如权利要求1至7中任一项所述的预防电机反转的方法的步骤。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20171017 |