CN108539711A - 一种逐波限流保护方法、装置以及电机控制器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种逐波限流保护方法、装置以及电机控制器。本发明的逐波限流保护方法在输出DSP单元发送的PWM信号的过程中，实时检测是否有逐波限流阈值被触发；当检测到有逐波限流阈值被触发时，对正在输出的PWM信号停止输出，同时向DSP单元发送反馈信号，通知DSP单元停止对PWM信号进行PI调节；当检测到逐波限流阈值不再被触发时，恢复输出PWM信号。通过本发明的逐波限流方法，在对PWM信号进行封波时，同步停止控制器对PWM信号的控制调节，使PWM信号保持原来的状态。在电机过流消失后，再次打开PWM信号正常输出。由于DSP没有进行控制调节，从而有效地抑制了在PWM信号控制上的超调，避免发生二次过流。

Description

一种逐波限流保护方法、装置以及电机控制器

技术领域

本发明涉及电机控制器领域，尤其涉及一种逐波限流保护方法、装置以及电机控制器。

背景技术

在电机控制领域，控制器会根据电机的输出对PWM信号进行控制调节，以使电机的输出稳定在安全的范围值内。具体为控制器获取电机的输出大小，根据该输出大小与预设阈值的对比，对PWM信号进行PI调节，以改变PWM信号的大小。例如，若电机输出增大，则降低PWM信号；若电机输出减小，则增大PWM信号。但是，在电机的输出超过安全范围值时，控制器会针对电机进行逐波限流保护，采用的方法主要为：当检测到当前电机输出的电流值超出一定阈值后，采用硬件方式对PWM信号进行直接封波处理，直到电机输出的电流值下降到一定阈值后，再重新开启PWM信号，保持正常驱动。

采用该方法存在一个问题，就是利用硬件直接封波的方式，虽然切断了PWM信号的输出，但是控制器中对PWM信号的控制调节仍然持续进行，当电机的输出降低时，控制器会相应增大PWM信号。当电流值下降到一定阈值后，若此时直接打开PWM信号进行输出，很容易造成控制上的超调，从而导致二次过流，甚至会使电流值超过原先逐波限流的阈值，达到触发电机停机的过流阈值，造成电机停机，影响用户的正常使用。

发明内容

为了解决上述背景技术提出的对PWM信号进行封波降低电机的输出电流至一定值后，然后再重新开启PWM信后导致控制上的超调，从而引起二次过流的问题，本发明提供了一种逐波限流保护方法、装置以及电机控制器。

根据本发明的一个方面，提供一种逐波限流保护方法，该方法包括：

在输出DSP单元发送的PWM信号的过程中，实时检测是否有逐波限流阈值被触发；当检测到有逐波限流阈值被触发时，对正在输出的PWM信号停止输出，同时向DSP单元发送反馈信号，通知DSP单元停止对PWM信号进行PI调节；当检测到逐波限流阈值不再被触发时，恢复输出PWM信号。

根据本发明的另一方面，提供一种逐波限流保护装置，该逐波限流保护装置包括：DSP单元、检测单元和CPLD单元；

DSP单元，被配置为向CPLD单元发送PWM信号，接收CPLD单元的反馈信号，以及对输出的PWM信号进行PI调节；

检测单元，被配置为在CPLD单元输出DSP单元发送的PWM信号的过程中，实时检测是否有逐波限流阈值被触发；

CPLD单元，被配置为当检测单元检测到有逐波限流阈值被触发时，对正在输出的PWM信号停止输出，并向DSP单元发送反馈信号，通知DSP单元停止对PWM信号进行PI调节；并当检测单元检测到逐波限流阈值不再被触发时，恢复输出PWM信号。

根据本发明的再一方面，提供一种电机控制器，该电机控制器包括上述任一项的逐波限流保护装置，用于对需要进行逐波限流保护的单元进行逐波限流保护。

根据本发明的逐波限流保护方案，在CPLD单元输出DSP单元发送的PWM信号的过程中，利用检测单元实时检测是否有逐波限流阈值被触发，在检测单元检测到有逐波限流阈值被触发时，CPLD单元对正在输出的PWM信号停止输出，同时向DSP单元发送反馈信号，通知DSP单元停止对PWM信号进行PI调节；当检测单元检测到逐波限流阈值不再被触发时，CPLD单元恢复输出该PWM信号。由此可知，本发明的逐波限流保护方案在检测到输出过流发生时，对PWM信号进行封波处理，同时停止控制器对PWM信号的PI控制调节，使PWM信号保持原来的状态，从而在输出过流消失后恢复输出PWM信号时，能够准确恢复出原有的PWM信号，有效地抑制了控制上的超调，避免发生二次过流。

附图说明

图1为本发明实施例提供的逐波限流保护方法流程图；

图2为本发明实施例提供的逐波限流保护装置原理框图。

具体实施方式

为了解决背景技术中提出的由于控制器在PWM信号封波期间继续控制调节PWM信号，从而导致控制超调引发电机二次过流的技术问题，本申请的发明人想到在控制器对PWM信号封波期间，停止对PWM信号的控制调节，以解决PWM信号控制超调引起电机二次过流的问题。

图1示出了本发明实施例的逐波限流保护方法。

根据本发明的一个方面，提供一种逐波限流保护方法，该方法包括：

步骤S10：在输出DSP单元发送的PWM信号的过程中，实时检测是否有逐波限流阈值被触发。

在该步骤中，对需要进行逐波限流保护的对象实时检测，以确定该对象是否过流，从而触发逐波限流阈值。可以采用现有技术中的硬件检测电路进行检测，例如在保护对象的输出端设置硬件检测电路，当保护对象的输出电流超过一定值时，触发硬件检测电路导通，使硬件检测电路有输出，从而获知逐波限流阈值被触发。当然，也可以采用软件判断的方式检测是否触发逐波限流阈值，例如获取保护对象的输出电流，将该输出电流与预设阈值对比，从而判断输出电流是否超过预设阈值。若超过预设阈值，则说明保护对象的输出电流触发了逐波限流阈值。保护对象可以是电机，也可以是由PWM信号控制工作的其他装置或设备，本实施例以电机作为保护对象。

步骤S20：当检测到有逐波限流阈值被触发时，对正在输出的PWM信号停止输出。同时，向DSP单元发送反馈信号，通知DSP单元停止对PWM信号进行PI调节。

该步骤中，检测到逐波限流阈值被触发，说明电机不在额定电流下工作。此时若继续工作，则会对电机造成损伤。因此，停止PWM信号的输出，以暂停电机的工作，从而达到逐波限流保护的目的。具体的，可通过CPLD(Complex Programmable Logic Device，复杂可编程逻辑器件)控制PWM信号的输出或停止，当需要输出PWM信号时，CPLD打开PWM信号的输出；当需要停止PWM信号的输出时，CPLD断开PWM信号的输出。利用CPLD控制PWM信号的输出，可增大PWM信号控制的灵活性，提高准确度。

另外，在停止输出PWM信号的同时，也需要停止PWM信号的PI调节。这是因为，若不停止PWM信号的PI调节，DSP(Digital Signal Processing，数字信号处理器)单元会根据电机的输出一直对PWM信号进行控制调节，改变原有的PWM信号，这样在恢复输出PWM信号时将导致控制调节的超调。因此，当直接停止输出PWM信号后，需要告知DSP单元，暂停对PWM信号的控制和PI调节，以使PWM信号保持当前状态。具体的，可利用硬件检测电路被触发时的输出或CPLD停止PWM信号的输出，形成反馈信号告知DSP单元。

步骤S30：当检测到逐波限流阈值不再被触发时，恢复输出PWM信号。

硬件检测电路为实时检测电机的输出，停止PWM信号的输出后，电机的输出也相应降低，当降低至一定值时，不再触发逐波限流阈值，说明电机的输出电流已降低到额定电流值。此时，恢复输出PWM信号，使电机正常工作。

通过本实施例的逐波限流保护方法，在电机过流时，即逐波限流阈值被触发时，及时停止PWM信号的输出，确保电机在额定电流在工作。在停止PWM信号输出的同时，停止PWM信号的控制调节，从而保证PWM信号的大小不变，避免PWM信号在控制上的超调。在电机的过流消失后，恢复PWM信号的输出，从而确保电机在恢复输出原有PWM信号时，不会发生二次过流。

在步骤S10中，实时检测是否有逐波限流阈值被触发包括：通过中断方式获取需要进行逐波限流保护单元的电流信号，在获取到的电流信号大于预设阈值时判断逐波限流阈值被触发。

在本实施例中，在检测电机的输出电流时，若采用硬件检测电路进行检测，则需要搭建外围的硬件检测电路，增加了系统的复杂度。优选地，采用软件的方式实时监测是否有逐波限流阈值被触发。例如，将电机的输出端连接至CPLD的I/O端口，CPLD即可自动获取电机的输出电流信号。CPLD获取到电流信号后，利用程序处理将该电流信号与预设阈值比较，进行判断。若电流信号大于预设阈值，说明逐波限流阈值被触发；若电流信号不大于预设阈值，说明电机在额定工作条件下正常工作。CPLD在获取电流信号时，采用中断的方式进行获取。具体为，每隔预设时间间隔，CPLD中止当前的工作状态，获取电机输出的电流信号进行判断。若判断出逐波限流阈值被触发，则停止输出PWM信号；若判断正常，则继续输出PWM信号。CPLD执行完逐波限流阈值触发的判断或相应操作后，恢复之前的工作状态。采用中断的方式进行逐波限流阈值触发检测，可以充分发挥CPLD的工作能力，提高CPLD的工作效率。需要说明的是，也可以利用DSP单元进行逐波限流阈值触发的检测，其工作过程与CPLD的工作过程类同，此处不再赘述。

在步骤S20中，DSP单元停止对PWM信号进行PI调节包括：DSP单元对PWM信号停止改变比例调节中的比例项和/或停止改变积分调节中的积分项，以控制PWM信号停止变化。在DSP单元中，由比例项参数和积分项参数控制调节PWM信号的大小，即PI调节，P代表比例项调节环节，I代表积分调节环节。DSP单元通过改变比例调节环节的比例项参数和积分调节环节的积分项参数，即可调节PWM信号的占空比，从而调节PWM信号的大小。停止输出PWM信号的过程中，由于反馈的作用DSP单元会增大PWM信号的比例项参数或积分项参数，以使PWM信号增大。在本实施例中，停止PWM信号的输出是为了降低或消除电机的过流，为防止PWM信号继续增大，DSP单元暂停对PWM信号的控制调节，即停止增大比例调节的比例项参数或积分调节的积分项参数，当然，也可以同时停止增大比例调节的比例项参数和积分调节的积分项参数，提高PWM信号控制的精确度。需要说明的是，DSP单元为数字信号处理器，可通过编程控制的方法实现对PWM信号的控制调节，增大工作的可靠性，提高工作效率。

图2示出了本发明实施例提供的一种逐波限流保护装置，该逐波限流保护装置包括：DSP单元10、检测单元30和CPLD单元20，

DSP单元10，被配置为向CPLD单元20发送PWM信号，接收CPLD单元20的反馈信号，以及对输出的PWM信号进行PI调节。

在本实施例中，DSP单元10即为数字信号处理器。DSP单元10具体用于发送PWM信号至CPLD单元20，并根据电机40的输出变化对PWM信号进行PI调节。具体为，若电机40的输出在允许范围发生波动，DSP单元10则通过控制方式调节PWM信号的比例环节或积分环节的输出，以使PWM信号发生变化，从而使电机40的输出稳定在一定范围内。

检测单元30，被配置为在CPLD单元20输出DSP单元10发送的PWM信号的过程中，实时检测是否有逐波限流阈值被触发。

在输出PWM信号的过程中，对电机40输出的电流信号等参数进行实时检测，以确定电机40是否过流，从而触发逐波限流阈值。检测单元30可以是硬件检测电路，通过检测电路获取电机40输出的电流信号；检测单元30也可以是采用软件方式获取检测信号的处理器等，可以将电流信号与预设阈值进行比较，从而判断逐波限流阈值是否被触发。

CPLD单元20，被配置为当检测单元30检测到有逐波限流阈值被触发时，对正在输出的PWM信号停止输出，并向DSP单元10发送反馈信号，通知DSP单元10停止对PWM信号进行PI调节；并当检测单元30检测到逐波限流阈值不再被触发时，恢复输出PWM信号。

CPLD单元20为可编程逻辑器件，可通过程序实现PWM信号的输出和关闭。当检测到逐波限流阈值被触发，说明电机40不在额定电流下工作。此时若继续工作，则会对电机40造成损伤。因此，停止PWM信号的输出，暂停电机40的工作，从而达到逐波限流保护的目的。另外，由于PWM信号的输出由CPLD单元20停止，CPLD单元20需要将这一动作告知DSP单元10，以使DSP单元10相应地停止对PWM信号的控制调节。停止PWM信号的输出后，电机40的输出也相应降低。当电机40输出的电流信号降低至一定值时，检测到逐波限流阈值不再被触发，说明电机40的输出电流已降低到额定电流值。此时，恢复输出PWM信号，使电机40正常工作。

通过本实施例的逐波限流保护装置，在电机过流时，即逐波限流阈值被触发时，及时停止PWM信号的输出，确保电机在额定电流下在工作。在停止PWM信号输出的同时，停止PWM信号的控制调节，从而保证PWM信号的大小不变，避免PWM信号在控制上的超调。在电机的过流消失后，恢复PWM信号的输出，从而确保电机在正常PWM信号的控制下工作，不会发生二次过流。

在本实施例中，检测单元实时检测是否有逐波限流阈值被触发包括：检测单元通过中断方式获取需要进行逐波限流保护单元的电流信号，在获取电流信号大于预设阈值时判断逐波限流阈值被触发。

具体地，检测单元可以是硬件检测电路，也可以是采用软件方式获取检测信号的处理器等。在检测电机的输出电流时，若采用硬件检测电路进行检测，则需要搭建外围的硬件检测电路，增加了系统的复杂度。优选地，采用软件的方式实时监测是否有逐波限流阈值被触发。具体的，将电机的输出端连接至处理器的I/O端口，处理器即可自动获取电机的输出电流信号。处理器获取到电流信号后，将该电流信号与预设阈值比较，进行判断。若电流信号大于预设阈值，说明逐波限流阈值被触发；若电流信号不大于预设阈值，说明电机在额定工作条件下正常工作。处理器在获取电流信号时，采用中断的方式进行获取。采用中断方式，可以提高处理器的工作效率。

在本实施例中，DSP单元停止对PWM信号进行PI调节包括：DSP单元对PWM信号停止改变比例调节中的比例项和/或停止改变积分调节中的积分项，以控制PWM信号停止变化。

在DSP单元中，由比例项参数和积分项参数控制调节PWM信号的大小，即PI调节，P代表比例项调节环节，I代表积分调节环节。DSP单元通过改变比例调节环节的比例项参数和积分调节环节的积分项参数，即可调节PWM信号的占空比，从而调节PWM信号的大小。停止输出PWM信号的过程中，由于反馈的作用DSP单元会增大PWM信号的比例项参数或积分项参数，以使PWM信号增大。在本实施例中，停止PWM信号的输出是为了降低或消除电机的过流，为防止PWM信号继续增大，DSP单元暂停对PWM信号的控制调节，即停止增大比例调节的比例项参数或积分调节的积分项参数，当然，也可以同时停止增大比例调节的比例项参数和积分调节的积分项参数，提高PWM信号控制的精确度。需要说明的是，DSP单元为数字信号处理器，可通过编程控制的方法实现对PWM信号的控制调节，增大工作的可靠性，提高工作效率。

本发明还提供了一种电机控制器，该电机控制器包括上述任一项的逐波限流保护装置，用于对需要进行逐波限流保护的单元进行逐波限流保护。

本实施例提供的电机控制器，用于对需要进行逐波限流保护的单元进行逐波限流保护。电机控制器可以对PWM信号进行动态调节，使与电机控制器连接的工作单元可以在额定工作条件下工作，提高工作单元的可靠性。

优选地，需要进行逐波限流保护的单元为电机。电机由PWM信号控制工作，容易对其进行逐波限流保护。而且，采用逐波限流方式保护电机，可以在电机输出异常时进行准确动作，提高电机工作的可靠性。当然，需要进行逐波限流保护的单元也可以是由PWM信号控制工作的其他单元，例如IGBT功率管等。

综上所述，本发明的逐波限流保护方法、装置以及控制器，在输出DSP单元发送的PWM信号的过程中，实时检测是否有逐波限流阈值被触发；在检测到有逐波限流阈值被触发时，对正在输出的PWM信号停止输出，并向DSP单元发送反馈信号，通知DSP单元停止对PWM信号进行PI调节；并当检测到逐波限流阈值不再被触发时，恢复输出PWM信号。通过本发明的逐波限流方法，在对PWM信号进行封波时，同步停止控制器对PWM信号的控制调节，使PWM信号保持原来的状态。在电机过流消失后，再次打开PWM信号正常输出。由于控制器没有进行控制调节，从而避免了控制上的超调，造成电机发生二次过流的问题。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，在本发明的上述教导下，本领域技术人员可以在上述实施例的基础上进行其他的改进或变形。本领域技术人员应该明白，上述的具体描述只是更好的解释本发明的目的，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种逐波限流保护方法，其特征在于，所述方法包括：

在输出DSP单元发送的PWM信号的过程中，实时检测是否有逐波限流阈值被触发；

当检测到有逐波限流阈值被触发时，对正在输出的所述PWM信号停止输出，同时向所述DSP单元发送反馈信号，通知所述DSP单元停止对所述PWM信号进行PI调节；

当检测到逐波限流阈值不再被触发时，恢复输出所述PWM信号。

2.根据权利要求1所述的逐波限流保护方法，其特征在于，所述实时检测是否有逐波限流阈值被触发包括：

通过中断方式获取需要进行逐波限流保护单元的电流信号，在获取到的电流信号大于预设阈值时判断逐波限流阈值被触发。

3.根据权利要求1所述的逐波限流保护方法，其特征在于，

所述DSP单元停止对所述PWM信号进行PI调节包括：所述DSP单元对所述PWM信号停止改变比例调节中的比例项和/或停止改变积分调节中的积分项，以控制所述PWM信号停止变化。

4.一种逐波限流保护装置，其特征在于，包括：DSP单元、检测单元和CPLD单元，

所述DSP单元，被配置为向所述CPLD单元发送PWM信号，接收所述CPLD单元的反馈信号，以及对输出的所述PWM信号进行PI调节；

所述检测单元，被配置为在所述CPLD单元输出所述DSP单元发送的PWM信号的过程中，实时检测是否有逐波限流阈值被触发；

所述CPLD单元，被配置为当所述检测单元检测到有逐波限流阈值被触发时，对正在输出的所述PWM信号停止输出，并向所述DSP单元发送反馈信号，通知所述DSP单元停止对所述PWM信号进行PI调节；并当所述检测单元检测到逐波限流阈值不再被触发时，恢复输出所述PWM信号。

5.根据权利要求4所述的逐波限流保护装置，其特征在于，所述检测单元实时检测是否有逐波限流阈值被触发包括：所述检测单元通过中断方式获取需要进行逐波限流保护单元的电流信号，在获取到的电流信号大于预设阈值时判断逐波限流阈值被触发。

6.根据权利要求4所述的逐波限流保护装置，其特征在于，所述DSP单元停止对所述PWM信号进行PI调节包括：所述DSP单元对所述PWM信号停止改变比例调节中的比例项和/或停止改变积分调节中的积分项，以控制所述PWM信号停止变化。

7.一种电机控制器，其特征在于，所述电机控制器包括权利要求4-6任一项所述的逐波限流保护装置，用于对需要进行逐波限流保护的单元进行逐波限流保护。

8.根据权利要求7所述的电机控制器，其特征在于，所述需要进行逐波限流保护的单元为电机。