CN109861624B - 一种电机过热保护方法 - Google Patents
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Abstract
一种电机过热保护方法，其特征在于，包括有如下步骤：一，电机启动；二，判断是否有故障代码；三，故障代码是否为过热故障；四，温度temp1与阈值温度A比较；五，计算新转速ω′；六，电机以新转速ω′降速运转，返回步骤二。本发明通过软件控制实现对电机温度的检测以及转速的调节，节约成本；控制电机运行在未触发过热保护(即停机重启)状态下所允许的最大转速运行点，解决了电机一出现过热就停机而导致的反复重启现象。
Description
技术领域
本发明涉及一种电机保护方法，特别是一种直流电机的过热保护方法。
背景技术
直流电机具备功耗低、噪声小的特点，再加上控制技术的日趋成熟，直流电机控制系统具备了良好的调速性能，所以在工业自动化领域、家用电器上应用越来越广泛。
厨房家电中的电机由于受到厨房的高温高湿环境影响，以及在特定条件下的超负荷运行，导致电机运行过程中热量高，极易出现过热保护。为了保护电机，防止电机长时间运行在过热状态下，传统的做法是电机停止运行一段时间后进行散热，然后再度重启。如已有的专利号为ZL201210384605.6的中国发明专利《一种电机过热保护方法和装置》，该专利的保护方法通过实时检测电机的工作电流并与预设的电流阈值进行比较，当工作电流大于电流阈值时，开始计时，超过预设时间停止所述电机的运行。
但是，采用上述专利的保护方法，设备在运行过程中一旦电机过热就会停机，设备也会随之停止工作，如果在环境温度变化不大的情况下，很快将再度出现过热保护，长时间运行的话将会出现电机反复重启，对整机系统运行造成一定影响。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术现状而提供一种检测更为简单且可避免出现过热导致电机反复重启的过热保护方法。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种电机过热保护方法，其特征在于，该保护方法包括有如下步骤：
步骤一，电机启动运行，电机的实时转速ω和实时温度temp反馈至主控芯片；
步骤二，主控芯片判断是否有故障代码，如果是，则执行下一步骤；如果否，则循环本步骤；
步骤三，所述故障代码是否为电机过热故障，如果是，则执行下一步骤；如果否，则跳转至其他故障排除程序；
步骤四，将实时温度temp在连续时间t1内取平均值得到温度temp1，将温度temp1与预设的过热保护阈值温度A比较，并根据以下几种情况控制电机的运转状态：
(4.1)、如temp1-A>α，其中，α为预设的温度差上限值，则电机停机一定时间后再度重启，并回到步骤二；
(4.2)、如β≤|temp1-A|≤α，其中，β为预设的温度差下限值，则电机进入降速模式，实时温度temp在连续时间t2内取平均值得到温度temp2，将预设阈值温度A更新为温度temp2，然后执行步骤五；
(4.3)、如|temp1-A|<β，则电机进入降速模式，维持预设的阈值温度A不变，然后执行步骤五；
步骤五，所述主控芯片根据步骤四的比较结果，计算电机新转速ω′，并发送降速指令：
步骤六，所述电机以降速后的新转速ω′进行运转，并返回步骤二。
为提高检测的准确性，避免干扰，作为优选，所述步骤四中的连续时间t1为1～5秒。
为保证数据信号的稳定性，避免干扰影响，作为进一步优选，所述步骤(4.2)中的连续时间t2为1～5秒。
作为优选，所述温度temp1和温度temp2分别由所述实时温度temp在连续时间内通过滤波算法取平均值获得。
为了有效降低成本，作为优选，所述电机通过电机驱动芯片和所述主控芯片实现通信连接，所述电机的实时转速ω、实时温度temp和故障代码指令预存于所述电机驱动芯片内。电机驱动芯片通常为专有芯片，具备较强的数据处理能力及丰富的外设接口，而主控芯片一般出于对成本考虑可以采用普通的单片机即可实现。
作为优选，所述电机驱动芯片内设置有可采集实时温度temp的发热元件IPM模块。发热元件IPM模块可以通过软件的方式通过检测电机的电压而间接获得实时温度的变化，系统内无需另外设置温度传感器等硬件装置。
过热故障判断可以采用各种方式实现，作为优选，简单地，所述步骤三中电机过热故障的判断方法为：所述电机驱动芯片内预设有过热故障阈值温度T，并且，T≥A，当temp>T时，则电机出现过热，所述电机驱动芯片发送电机过热故障代码指令给所述主控芯片。
作为优选，所述步骤五中的主控芯片将降速指令发送至所述电机驱动芯片，该电机驱动芯片控制所述电机降速运行。
与现有技术相比，本发明的优点在于：通过软件控制实现对电机温度的检测以及转速的调节，不需要搭建硬件电路或内置传感器进行检测判断，节约了成本；在电机运行温度偏高的情况下，只要运行温度满足在一定差值范围内，可以通过降速处理(如缓慢降低电流或者转速)实现对电机的降温，进而实时调节电机状态，最终控制电机运行在未触发过热保护(即停机重启)状态下所允许的最大转速运行点，解决了电机一出现过热就停机而导致的反复重启现象，避免因电机过热频繁停机导致整机系统无法运行，可实时保证整机系统的性能需求。
附图说明
图1为本发明实施例的电机工作原理结构图。
图2为本发明实施例的电机过热保护方法的控制流程图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
如图1所示，本实施例涉及一种直流电机，该直流电机通过设置于驱动板上的电机驱动芯片控制运行，电机驱动芯片为专有芯片，具备较强的数据处理能力及丰富的外设接口；控制板连接电源板，电源板上设置有主控芯片，出于对成本考虑，主控芯片一般采用普通的单片机即可实现；电源板又连接开关板，开关板上设置有上位机芯片，主控芯片作为下位机接收来自上位机芯片的操作指令。
上位机芯片将接收到的按键指令传递到电源板(下位机)的主控芯片中，主控芯片接收到电机档位指令后，将电机档位指令传递到电机驱动芯片，电机进入启动运行状态；电机运行过程中的实时数据(实时温度、实时转速和故障代码指令)预存在电机驱动芯片上，再通过电机驱动芯片传递给主控芯片，主控芯片根据处理结果控制蜂鸣器(电机过热报警)和继电器(电机过热断电)工作。
如图2所示，为本实施例的电机过热保护方法控制流程图，该电机过热保护方法包括有如下步骤：
步骤一，电机启动运行，电机通过电机驱动芯片和主控芯片实现通信连接，电机的实时转速ω、实时温度temp和故障代码指令预存于电机驱动芯片内，电机驱动芯片将电机的实时转速ω和实时温度temp反馈至主控芯片。
步骤二，主控芯片判断是否有故障代码，如果是，则执行下一步骤；如果否，则循环本步骤。
步骤三，主控芯片判断故障代码是否为电机过热故障，如果是，则执行下一步骤，即执行电机温度补偿矫正模块；如果否，则跳转至其他故障排除程序。
其中，电机过热故障的判断方法为：电机驱动芯片内预设有过热故障阈值温度T，当temp>T时，则电机出现过热，电机驱动芯片发送电机过热故障代码指令给主控芯片。
步骤四，将实时温度temp在连续时间t1(t1＝1～5s)内通过滤波算法取平均值得到温度temp1，将温度temp1与预设的过热保护阈值温度A比较，其中，A≤T，根据以下几种情况控制电机的运转状态：
(4.1)、如temp1-A>α，其中，α为预设的温度差上限值，则电机停机一定时间后再度重启，并回到步骤二；
(4.2)、如β≤|temp1-A|≤α，其中，β为预设的温度差下限值，则电机进入降速模式，实时温度temp在连续时间t2(t2＝1～5s)内通过滤波算法取平均值得到温度temp2，将预设阈值温度A更新为温度temp2，然后执行步骤五；
(4.3)、如|temp1-A|<β，则电机进入降速模式，维持预设的阈值温度A不变，然后执行步骤五。
步骤五，主控芯片根据步骤四的比较结果，计算电机新转速ω′(公式1)，并发送降速指令至电机驱动芯片。
步骤六，电机驱动芯片控制电机以降速后的新转速ω′进行运转，并返回步骤二。
目前，直流电机调速方式主要有三种：模拟调速、数字调速和通信调速，本实施例的电机调速方式采用通信调速。
本实施例中，电机驱动芯片内还设置有可采集实时温度temp的发热元件IPM模块，该发热元件IPM模块可以通过软件的方式检测电机的电压而间接获得实时温度temp的变化，并通过软件控制实现对电机转速的调节，不需要搭建硬件电路或内置传感器进行检测判断，节约了成本。
当电机温度接近过热保护温度时，只要运行温度满足在一定差值范围内，电机可以实现不停机运转，通过降速处理(如缓慢降低电流或者转速)实现对电机的降温，并最终控制电机维持在未触发过热保护(即停机重启)状态下所允许的最大转速运行，避免电机一出现过热就停机而导致的反复重启现象，可实时保证整机系统的性能需求。
Claims (8)
1.一种电机过热保护方法，其特征在于，该保护方法包括有如下步骤：
步骤一，电机启动运行，电机的实时转速ω和实时温度temp反馈至主控芯片；
步骤二，主控芯片判断是否有故障代码，如果是，则执行下一步骤；如果否，则循环本步骤；
步骤三，所述故障代码是否为电机过热故障，如果是，则执行下一步骤；如果否，则跳转至其他故障排除程序；
步骤四，将实时温度temp在第一连续时间段内取平均值得到温度temp1，将温度temp1与预设的过热保护阈值温度A比较，并根据以下几种情况控制电机的运转状态：
(4.1)、如temp1-A>α，其中，α为预设的温度差上限值，则电机停机一定时间后再度重启，并回到步骤二；
(4.2)、如β≤|temp1-A|≤α，其中，β为预设的温度差下限值，则电机进入降速模式，实时温度temp在第二连续时间段内取平均值得到温度temp2，将预设阈值温度A更新为温度temp2，然后执行步骤五；
(4.3)、如|temp1-A|<β，则电机进入降速模式，维持预设的阈值温度A不变，然后执行步骤五；
步骤五，所述主控芯片根据步骤四的比较结果，计算电机新转速ω′，并发送降速指令：
步骤六，所述电机以降速后的新转速ω′进行运转，并返回步骤二。
2.根据权利要求1所述的电机过热保护方法，其特征在于：所述步骤四中的第一连续时间段为1～5秒。
3.根据权利要求1所述的电机过热保护方法，其特征在于：所述步骤(4.2)中的第二连续时间段为1～5秒。
4.根据权利要求1所述的电机过热保护方法，其特征在于：所述温度temp1和温度temp2分别由所述实时温度temp在连续时间内通过滤波算法取平均值获得。
5.根据权利要求1所述的电机过热保护方法，其特征在于：所述电机通过电机驱动芯片和所述主控芯片实现通信连接，所述电机的实时转速ω、实时温度temp和故障代码指令预存于所述电机驱动芯片内。
6.根据权利要求5所述的电机过热保护方法，其特征在于：所述电机驱动芯片内设置有可采集实时温度temp的发热元件IPM模块。
7.根据权利要求5所述的电机过热保护方法，其特征在于：所述步骤三中电机过热故障的判断方法为：所述电机驱动芯片内预设有过热故障阈值温度T，并且，T≥A，当temp>T时，则电机出现过热，所述电机驱动芯片发送电机过热故障代码指令给所述主控芯片。
8.根据权利要求5所述的电机过热保护方法，其特征在于：所述步骤五中的主控芯片将降速指令发送至所述电机驱动芯片，该电机驱动芯片控制所述电机降速运行。
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