CN107508515B - 一种永磁同步电机的保安控制方法和装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种永磁同步电机的保安控制方法和装置，该方法和装置应用于永磁同步电机的控制系统，具体为获取永磁同步电机的输入电压；当输入电压超出预设电压阈值时，控制永磁同步电机降低转速。通过降低永磁同步电机的转速，可以在母线电压升高的情况下适度降低输入逆变设备的驱动信号的占空比，从而避免了其因电网电压升高导致损耗增高的问题，进而能够避免发生其因升温而发生故障的问题。

Description

一种永磁同步电机的保安控制方法和装置

技术领域

本申请涉及电力拖动技术领域，更具体地说，涉及一种永磁同步电机的保安控制方法和装置。

背景技术

永磁同步电机的控制装置是利用市电网络输入的单相市电对其进行驱动，并根据永磁同步电机的转子的位置、实际转速和给定目标转速控制其按预定的目标转速进行运转。该控制装置在驱动永磁同步电机时，首先利用整流电路将市电网络输入的单相市电转换为直流电，然后逆变设备根据上述参数将直流电转为三相交流电，逆变设备则将该三相交流电输入到永磁同步电机的定子电路中。

本申请的发明人在实际实施时发现，市电电压一般会随着电网的用电情况产生波动，我国相关标准规定，电压波动的范围在-10％～7％均符合要求。当电网负荷较轻时，电网电压会偏高，从而导致永磁同步电机的直流母线的电压升高，此时如果根据控制需求维持转速不变，则会导致逆变设备损耗增加，从而造成温升超标，尤其是在高转速下，有可能导致逆变设备发生故障。

发明内容

有鉴于此，本申请提供一种永磁同步电机的保安控制方法及装置，用于解决电网电压较高时逆变设备损耗增加的问题。

为了实现上述目的，现提出的方案如下：

一种永磁同步电机的保安控制方法，应用于永磁同步电机的控制系统，所述保安控制方法包括步骤：

获取所述永磁同步电机的输入电压；

当所述输入电压超出预设电压阈值时，控制所述永磁同步电机降低转速。

可选的，所述保安控制方法还包括步骤：

检测所述控制系统的逆变设备的工作温度；

当所述工作温度高于预设温度阈值时，控制所述永磁同步电机降低转速。

可选的，所述输入电压为电网电压或所述控制系统的直流母线电压。

可选的，所述永磁同步电机包括多个转速等级，所述控制所述永磁同步电机降低转速，包括：

控制所述永磁同步电机降低一个转速等级。

可选的，所述控制所述永磁同步电机降低一个转速等级，包括：

向述控制系统发送占空比控制指令，所述占空比控制指令用于控制所述控制系统减小向逆变设备输出的驱动信号的占空比。

一种永磁同步电机的保安控制装置，应用于永磁同步电机的控制系统，所述保安控制装置包括：

电压获取模块，用于获取所述永磁同步电机的输入电压；

降速控制模块，用于当所述输入电压超出预设电压阈值时，控制所述永磁同步电机降低转速。

可选的，所述保安控制装置还包括：

工作温度检测模块，用于检测所述控制系统的逆变设备的工作温度；

所述降速控制模块还用于当所述工作温度高于预设温度阈值时，控制所述永磁同步电机降低转速。

可选的，所述输入电压为电网电压或所述控制系统的直流母线电压。

可选的，所述永磁同步电机包括多个转速等级，所述降速控制模块包括：

降速控制单元，用于控制所述永磁同步电机降低一个转速等级。

可选的，所述降速控制单元包括：

占空比控制子单元，用于向述控制系统发送占空比控制指令，所述占空比控制指令用于控制所述控制系统减小向逆变设备输出的驱动信号的占空比。

从上述的技术方案可以看出，本申请公开了一种永磁同步电机的保安控制方法和装置，该方法和装置应用于永磁同步电机的控制系统，具体为获取永磁同步电机的输入电压；当输入电压超出预设电压阈值时，控制永磁同步电机降低转速。通过降低永磁同步电机的转速，可以在母线电压升高的情况下适度降低输入逆变设备的驱动信号的占空比，从而避免了其因电网电压升高导致损耗增高的问题，进而能够避免发生其因升温而发生故障的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本申请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申请的一些实施例，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获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的一种永磁同步电机的保安控制方法的流程图；

图2为本申请实施例提供的另一种永磁同步电机的保安控制方法的流程图；

图3为本申请实施例提供的一种永磁同步电机的保安控制装置的结构框图；

图4为本申请实施例提供的另一种永磁同步电机的保安控制装置的结构框图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

实施例一

图1为本申请实施例提供的一种永磁同步电机的保安控制方法的流程图。

如图1所示，本实施例提供的保安控制方法应用于永磁同步电机的控制系统，用于在电网电压变动时确保永磁同步电机的控制系统的安全，该保安控制方法具体包括步骤：

S101：获取永磁同步电机的输入电压。

在控制转速一定的情况下，永磁同步电机的输入电压的高低确定了其逆变设备的能耗高低，因此首先获取该永磁同步电机的输入电压，以便根据该输入电压对永磁同步电机的转速进行控制。

这里的输入电压可以是永磁同步电机的控制系统中整理电路所输出的直流电压，即控制系统中直流母线上的直流电压；也可以是电网电压。例如，对于电网电压来说，单相电压的标准值为220伏，如果超过的话就说明输入电压升高；对于220伏的电网电压来说，经过整流后的直流电压为310伏，如果母线电压的实际值超过310伏，则说明输入电压升高。

S102：根据输入电压控制永磁电机的转速。

在获取该输入电压后，对该输入电压进行判断，如果超出预设电压阈值，则控制该永磁同步电机降低转速。具体实施时，可以将该永磁同步电机规定多个转速等级，这样在需要时控制永磁同步电机从当前转速降速到下一转速等级即可。该预设电压阈值可以设定为电网的标准电压220伏，或者母线上与其对应的310伏。

为了保证有效控制逆变设备的功耗，可以将输入电压高于预设电压阈值的数值划分为多个电压等级，根据相应的电压等级控制永磁同步电机的转速降低一个或多个转速等级。

由于降低永磁同步电机的转速的策略为减小输入向控制系统的逆变设备输出的驱动信号的占空比，因此，这里控制永磁同步电机的方法为向控制系统输出占空比控制信号，该占空比控制信号用于驱使控制系统减小向逆变设备输出的驱动信号的占空比。

在永磁同步电机实际运行过程中，控制系统会通过其采样模块采集永磁同步电机的三相电流信息、转子位置信息、电机转速信息等，并将以上信息反馈给控制系统，控制系统会计算出定子三相电流、转子角度和实际转速，并对电流进行矢量变换，结合给定的转速指令和实际转速，进行PI调节后再进行矢量逆变换，最终计算得驱动逆变设备的方波信号，从而改变三相桥臂的导通顺序和各开关管的通断时间，维持永磁同步电机恒转速运行。

当输入电压升高后，由于控制系统采用转速闭环，该电压偏高并不会导致转速变化，即逆变设备的驱动信号的占空比不会变化，但母线电压的升高会增加逆变设备的损耗，导致其温度升高，可能会超过标准范围，甚至是模块所能承受的范围，存在损坏的隐患，通过降低永磁同步电机的转速可以减小逆变设备的损耗，从而保证了其安全运行。

从上述技术方案可以看出，本实施例提供了一种永磁同步电机的保安控制方法，该方法应用于永磁同步电机的控制系统，具体为获取永磁同步电机的输入电压；当输入电压超出预设电压阈值时，控制永磁同步电机降低转速。通过降低永磁同步电机的转速，可以在母线电压升高的情况下适度降低输入逆变设备的驱动信号的占空比，从而避免了其因电网电压升高导致损耗增高的问题，进而能够避免发生其因升温而发生故障的问题。

实施例二

图2为本申请实施例提供的另一种永磁同步电机的保安控制方法的流程图。

如图2所示，本实施例提供的保安控制方法应用于永磁同步电机的控制系统，用于在电网电压变动时确保永磁同步电机的控制系统的安全，该保安控制方法具体包括步骤：

S201：获取永磁同步电机的输入电压。

在控制转速一定的情况下，永磁同步电机的输入电压的高低确定了其逆变设备的能耗高低，因此首先获取该永磁同步电机的输入电压，以便根据该输入电压对永磁同步电机的转速进行控制。

这里的输入电压可以是永磁同步电机的控制系统中整理电路所输出的直流电压，即控制系统中直流母线上的直流电压；也可以是电网电压。例如，对于电网电压来说，单相电压的标准值为220伏，如果超过的话就说明输入电压升高；对于220伏的电网电压来说，经过整流后的直流电压为310伏，如果母线电压的实际值超过310伏，则说明输入电压升高。

S202：根据输入电压控制永磁电机的转速。

在获取该输入电压后，对该输入电压进行判断，如果超出预设电压阈值，则控制该永磁同步电机降低转速。具体实施时，可以将该永磁同步电机规定多个转速等级，这样在需要时控制永磁同步电机从当前转速降速到下一转速等级即可。该预设电压阈值可以设定为电网的标准电压220伏，或者母线上与其对应的310伏。

为了保证有效控制逆变设备的功耗，可以将输入电压高于预设电压阈值的数值划分为多个电压等级，根据相应的电压等级控制永磁同步电机的转速降低一个或多个转速等级。

由于降低永磁同步电机的转速的策略为减小输入向控制系统的逆变设备输出的驱动信号的占空比，因此，这里控制永磁同步电机的方法为向控制系统输出占空比控制信号，该占空比控制信号用于驱使控制系统减小向逆变设备输出的驱动信号的占空比。

在永磁同步电机实际运行过程中，控制系统会通过其采样模块采集永磁同步电机的三相电流信息、转子位置信息、电机转速信息等，并将以上信息反馈给控制系统，控制系统会计算出定子三相电流、转子角度和实际转速，并对电流进行矢量变换，结合给定的转速指令和实际转速，进行PI调节后再进行矢量逆变换，最终计算得驱动逆变设备的方波信号，从而改变三相桥臂的导通顺序和各开关管的通断时间，维持永磁同步电机恒转速运行。

当输入电压升高后，由于控制系统采用转速闭环，该电压偏高并不会导致转速变化，即逆变设备的驱动信号的占空比不会变化，但母线电压的升高会增加逆变设备的损耗，导致其温度升高，可能会超过标准范围，甚至是模块所能承受的范围，存在损坏的隐患，通过降低永磁同步电机的转速可以减小逆变设备的损耗，从而保证了其安全运行。

S203：检测控制系统中逆变设备的工作温度。

在将向逆变设备输出的驱动信号的占空比降低，实现降低逆变设备的功耗的情况下，逆变设备还是有可能升温，即工作温度升高到一个可能带来危险的程度，为此，可以通过设置在逆变设备的温度检测元件检测该逆变设备的工作温度，以此为根据对转速进一步控制。

S204：根据工作温度控制永磁同步电机的转速。

在逆变设备的工作温度高于预设温度阈值时，控制永磁同步电机降级转速，具体的降速控制与前面的降速控制相同，这里不再赘述。该预设温度阈值可以根据逆变设备的正常工作温度的一定百分比进行确定，还可以根据该逆变设备的具体元件参数确定。

从上述技术方案可以看出，本实施例提供了一种永磁同步电机的保安控制方法，该方法应用于永磁同步电机的控制系统，具体为获取永磁同步电机的输入电压；当输入电压超出预设电压阈值时，控制永磁同步电机降低转速；还包括对逆变设备的工作温度进行检测，当工作温度超标后控制永磁同步电机降低转速。通过降低永磁同步电机的转速，可以在母线电压升高的情况下适度降低输入逆变设备的驱动信号的占空比，从而避免了其因电网电压升高导致损耗增高的问题，进而能够避免发生其因升温而发生故障的问题。

实施例三

图3为本申请实施例提供的一种永磁同步电机的保安控制装置的结构框图。

如图3所示，本实施例提供的保安控制装置应用于永磁同步电机的控制系统，用于在电网电压变动时确保永磁同步电机的控制系统的安全，该保安控制具体包括电压获取模块10和降速控制模块20。

电压获取模块用于获取永磁同步电机的输入电压。

在控制转速一定的情况下，永磁同步电机的输入电压的高低确定了其逆变设备的能耗高低，因此首先获取该永磁同步电机的输入电压，以便根据该输入电压对永磁同步电机的转速进行控制。

这里的输入电压可以是永磁同步电机的控制系统中整理电路所输出的直流电压，即控制系统中直流母线上的直流电压；也可以是电网电压。例如，对于电网电压来说，单相电压的标准值为220伏，如果超过的话就说明输入电压升高；对于220伏的电网电压来说，经过整流后的直流电压为310伏，如果母线电压的实际值超过310伏，则说明输入电压升高。

降速控制模块用于根据输入电压控制永磁电机的转速。

在获取该输入电压后，对该输入电压进行判断，如果超出预设电压阈值，则控制该永磁同步电机降低转速。该模块具体包括降速控制单元，具体实施时，可以将该永磁同步电机规定多个转速等级，这样在需要时该降速控制单元控制永磁同步电机从当前转速降速到下一转速等级即可。该预设电压阈值可以设定为电网的标准电压220伏，或者母线上与其对应的310伏。

为了保证有效控制逆变设备的功耗，可以将输入电压高于预设电压阈值的数值划分为多个电压等级，根据相应的电压等级控制永磁同步电机的转速降低一个或多个转速等级。

该降速控制单元包括占空比控制子单元，由于降低永磁同步电机的转速的策略为减小输入向控制系统的逆变设备输出的驱动信号的占空比，因此，这里占空比控制子单元用于向控制系统输出占空比控制信号，该占空比控制信号用于驱使控制系统减小向逆变设备输出的驱动信号的占空比。

在永磁同步电机实际运行过程中，控制系统会通过其采样模块采集永磁同步电机的三相电流信息、转子位置信息、电机转速信息等，并将以上信息反馈给控制系统，控制系统会计算出定子三相电流、转子角度和实际转速，并对电流进行矢量变换，结合给定的转速指令和实际转速，进行PI调节后再进行矢量逆变换，最终计算得驱动逆变设备的方波信号，从而改变三相桥臂的导通顺序和各开关管的通断时间，维持永磁同步电机恒转速运行。

当输入电压升高后，由于控制系统采用转速闭环，该电压偏高并不会导致转速变化，即逆变设备的驱动信号的占空比不会变化，但母线电压的升高会增加逆变设备的损耗，导致其温度升高，可能会超过标准范围，甚至是模块所能承受的范围，存在损坏的隐患，通过降低永磁同步电机的转速可以减小逆变设备的损耗，从而保证了其安全运行。

从上述技术方案可以看出，本实施例提供了一种永磁同步电机的保安控制装置，该装置应用于永磁同步电机的控制系统，具体为获取永磁同步电机的输入电压；当输入电压超出预设电压阈值时，控制永磁同步电机降低转速。通过降低永磁同步电机的转速，可以在母线电压升高的情况下适度降低输入逆变设备的驱动信号的占空比，从而避免了其因电网电压升高导致损耗增高的问题，进而能够避免发生其因升温而发生故障的问题。

实施例四

图4为本申请实施例提供的另一种永磁同步电机的保安控制装置的结构框图。

如图4所示，本实施例提供的保安控制装置是在上一实施例的基础上增设了工作温度检测模块30。

工作温度检测模块用于检测控制系统中逆变设备的工作温度。

在将向逆变设备输出的驱动信号的占空比降低，实现降低逆变设备的功耗的情况下，逆变设备还是有可能升温，即工作温度升高到一个可能带来危险的程度，为此，可以通过设置在逆变设备的温度检测元件检测该逆变设备的工作温度，以此为根据对转速进一步控制。

上述降速控制模块用于根据工作温度控制永磁同步电机的转速。

在逆变设备的工作温度高于预设温度阈值时，控制永磁同步电机降级转速，具体的降速控制与前面的降速控制相同，这里不再赘述。该预设温度阈值可以根据逆变设备的正常工作温度的一定百分比进行确定，还可以根据该逆变设备的具体元件参数确定。

从上述技术方案可以看出，本实施例提供了一种永磁同步电机的保安控制方法，该方法应用于永磁同步电机的控制系统，具体为获取永磁同步电机的输入电压；当输入电压超出预设电压阈值时，控制永磁同步电机降低转速；还包括对逆变设备的工作温度进行检测，当工作温度超标后控制永磁同步电机降低转速。通过降低永磁同步电机的转速，可以在母线电压升高的情况下适度降低输入逆变设备的驱动信号的占空比，从而避免了其因电网电压升高导致损耗增高的问题，进而能够避免发生其因升温而发生故障的问题。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

本领域内的技术人员应明白，本申请实施例的实施例可提供为方法、装置、或计算机程序产品。因此，本申请实施例可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请实施例可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请实施例是参照根据本申请实施例的方法、终端设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理终端设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理终端设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理终端设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理终端设备上，使得在计算机或其他可编程终端设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程终端设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本申请实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请实施例范围的所有变更和修改。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。

以上对本申请所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (10)

1.一种永磁同步电机的保安控制方法，应用于永磁同步电机的控制系统，其特征在于，所述控制系统采用转速闭环，所述保安控制方法包括步骤：

获取所述永磁同步电机的输入电压；

当所述输入电压超出预设电压阈值时，根据所述输入电压高于所述预设电压阈值的数值对应的电压等级，控制所述永磁同步电机降低与所述电压等级对应的转速等级。

2.如权利要求1所述的保安控制方法，其特征在于，所述保安控制方法还包括步骤：

检测所述控制系统的逆变设备的工作温度；

当所述工作温度高于预设温度阈值时，控制所述永磁同步电机降低转速。

3.如权利要求1或2所述的保安控制方法，其特征在于，所述输入电压为电网电压或所述控制系统的直流母线电压。

4.如权利要求1或2所述的保安控制方法，其特征在于，所述永磁同步电机包括多个转速等级，所述控制所述永磁同步电机降低与所述电压等级对应的转速等级，包括：

控制所述永磁同步电机降低一个转速等级。

5.如权利要求4所述的保安控制方法，其特征在于，所述控制所述永磁同步电机降低一个转速等级，包括：

向所述控制系统发送占空比控制指令，所述占空比控制指令用于控制所述控制系统减小向逆变设备输出的驱动信号的占空比。

6.一种永磁同步电机的保安控制装置，应用于永磁同步电机的控制系统，其特征在于，所述控制系统采用转速闭环，所述保安控制装置包括：

电压获取模块，用于获取所述永磁同步电机的输入电压；

降速控制模块，用于当所述输入电压超出预设电压阈值时，根据所述输入电压高于所述预设电压阈值的数值对应的电压等级，控制所述永磁同步电机降低与所述电压等级对应的转速等级。

7.如权利要求6所述的保安控制装置，其特征在于，所述保安控制装置还包括：

工作温度检测模块，用于检测所述控制系统的逆变设备的工作温度；

所述降速控制模块还用于当所述工作温度高于预设温度阈值时，控制所述永磁同步电机降低转速。

8.如权利要求6或7所述的保安控制装置，其特征在于，所述输入电压为电网电压或所述控制系统的直流母线电压。

9.如权利要求6或7所述的保安控制装置，其特征在于，所述永磁同步电机包括多个转速等级，所述降速控制模块包括：

降速控制单元，用于控制所述永磁同步电机降低一个转速等级。

10.如权利要求9所述的保安控制装置，其特征在于，所述降速控制单元包括：

占空比控制子单元，用于向述控制系统发送占空比控制指令，所述占空比控制指令用于控制所述控制系统减小向逆变设备输出的驱动信号的占空比。