CN110011575A - 一种电机启动控制方法、装置及空调器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种电机启动控制方法、装置及空调器,涉及电机控制领域。该方法及装置将电机的启动过程分为3个阶段,在接收到转速反馈信号时便进入第二个阶段,在第二阶段内首先根据第一运行时间确定调节系数,然后基于调节系数及第一占空比确定电机调速信号的第二占空比,实际上是根据电机的启动反应时间确定第二占空比;而当实时转速达到预设定的目标转速时,便进入第三阶段,此时需要再次根据第二运行时间(反应电机调速的快慢)去调节电机调速信号的第三占空比。整个调节过程中,将输出的电机调速信号与电机的实际反应情况匹配,从而在适配能力强的同时,还能够更加精准、快速地调节电机转速。
Description
技术领域
本发明涉及电机控制领域,具体而言,涉及一种电机启动控制方法、装置及空调器。
背景技术
现有空调控制系统中,由于直流无刷电机能效高,可控转速范围宽等优点,应用越来越广泛。同时,通过输出不同Vsp信号,结合电机反馈PWM(Pulse Width Modulation)信号,即可调节到目标转速值。
但现有技术中,在电机的开机过程中,大多先输出固定占空比的Vsp信号,并待转速上升至一定值后利用PID调节,但通常情况下,为了保证该驱动方式适应更多的电机,通常将PID调节参数设置的较小,以达到稳定调速以及增强适应性的效果,但这种方法并未考虑到电机的个体差异性,导致一些电机的转速调节周期过长。
发明内容
本发明解决的问题是如何精准、快速地调节转速,缩短电机转速的调节周期。
为解决上述问题,第一方面,本发明提供一种电机启动控制方法,所述电机启动控制方法包括:
当接收到启动指令时,输出电机调速信号以使直流电机接收到第一电压的输入电压,其中,所述电机调速信号的占空比为预设的第一占空比;
当接收到转速反馈信号时,根据获取的第一运行时间确定调节系数,其中,所述第一运行时间为从接收到所述启动指令到接收到所述转速反馈信号所间隔的时间,所述转速反馈信号包含实时转速;
基于所述调节系数及所述第一占空比确定所述电机调速信号的第二占空比,以调节所述直流电机的输入电压;
当所述实时转速达到预设定的目标转速时,根据获取的第二运行时间、所述调节系数、所述预设定的目标转速以及所述实时转速调节所述电机调速信号的第三占空比,以调节所述直流电机的输入电压,其中,所述第二运行时间为接收到所述转速反馈信号到所述实时转速达到预设定的目标转速所间隔的时间。
可以理解地,将电机的启动过程分为3个阶段,在接收到转速反馈信号时便进入第二个阶段,在第二阶段内首先根据第一运行时间确定调节系数,然后基于调节系数及第一占空比确定电机调速信号的第二占空比,实际上是根据电机的启动反应时间确定第二占空比;而当实时转速达到预设定的目标转速时,便进入第三阶段,此时需要再次根据第二运行时间(反应电机调速的快慢)去调节电机调速信号的第三占空比。整个调节过程中,将输出的电机调速信号与电机的实际反应情况匹配,从而在适配能力强的同时,还能够更加精准、快速地调节电机转速。
进一步地,所述根据获取的第二运行时间、所述调节系数、所述预设定的目标转速以及所述实时转速调节所述电机调速信号的第三占空比,以调节所述直流电机的输入电压的步骤包括:
根据所述第二运行时间以及所述调节系数确定PID调节参数;
根据所述PID调节参数、所述预设定的目标转速及所述实时转速调节所述电机调速信号的第三占空比,以调节所述直流电机的输入电压。
进一步地,所述根据所述第二运行时间以及所述调节系数确定PID调节参数的步骤包括:
根据所述第二运行时间确定基准调节参数;
基于所述基准调节参数及所述调节系数确定所述PID调节参数。
进一步地,所述根据所述第二运行时间确定基准调节参数的步骤包括:
若T2≤(T设-ΔT),则确定所述基准调节参数为预设定的第一调节参数;
若(T设-ΔT)<T2<(T设+ΔT),则确定所述基准调节参数为预设定的第二调节参数;
若T2≥(T设+ΔT),则确定所述基准调节参数为预设定的第三调节参数;其中,所述第一调节参数、所述第二调节参数以及所述第三调节参数依次增大。
可以理解地,第二运行时间越短,其基准调节参数越小;当第二运行时间较短时,表明直流电机的调节速度较快,因而需要采用较小的基准调节参数才能达到精确控制的效果;而当第二运行时间较长时,表明直流电机的调节速度较慢,需要采用较大的基准调节参数才能达到快速调节转速的效果。
进一步地,所述第一运行时间及所述调节系数满足算式:
其中,A为所述调节系数,T1为所述第一运行时间,Tpre_min为预设定的时间下限,Tpre_max为预设定的时间上限。
进一步地,所述调节系数、所述第一占空比及所述第二占空比满足算式:
D2=D1*A
其中,D2为所述第二占空比,D1为所述第一占空比,A为所述调节系数。
第二方面,本发明还提供了一种电机启动控制装置,所述电机启动控制装置包括:
信号输出模块,用于当接收到启动指令时,输出电机调速信号以使直流电机接收到第一电压的输入电压,其中,所述电机调速信号的占空比为预设的第一占空比;
处理模块,用于当接收到转速反馈信号时,根据获取的第一运行时间确定调节系数,其中,所述第一运行时间为从接收到所述启动指令到接收到所述转速反馈信号所间隔的时间,所述转速反馈信号包含实时转速;
所述处理模块还用于基于所述调节系数及所述第一占空比确定所述电机调速信号的第二占空比,以调节所述直流电机的输入电压;
所述处理模块还用于当所述实时转速达到预设定的目标转速时,根据获取的第二运行时间、所述调节系数、所述预设定的目标转速以及所述实时转速调节所述电机调速信号的第三占空比,以调节所述直流电机的输入电压,其中,所述第二运行时间为接收到所述转速反馈信号到所述实时转速达到预设定的目标转速所间隔的时间。
进一步地,所述处理模块还用于根据所述第二运行时间以及所述调节系数确定PID调节参数;
所述处理模块还用于根据所述PID调节参数、所述预设定的目标转速及所述实时转速调节所述电机调速信号的第三占空比,以调节所述直流电机的输入电压。
进一步地,所述处理模块还用于根据所述第二运行时间确定基准调节参数;
所述处理模块还用于基于所述基准调节参数及所述调节系数确定所述PID调节参数。
第三方面,本发明还提供了一种空调器,所述空调器包括:控制器、开关模块以及直流电机,所述控制器、所述开关模块以及所述直流电机依次电连接;
所述控制器用于当接收到启动指令时,输出电机调速信号至所述开关模块,以使所述直流电机接收到第一电压的输入电压,其中,所述电机调速信号的占空比为预设的第一占空比;
所述控制器还用于当接收到转速反馈信号时,根据获取的第一运行时间确定调节系数,其中,所述第一运行时间为从接收到所述启动指令到接收到所述转速反馈信号所间隔的时间,所述转速反馈信号包含实时转速;
所述控制器还用于基于所述调节系数及所述第一占空比确定所述电机调速信号的第二占空比,以调节所述直流电机的输入电压;
所述控制器还用于当所述实时转速达到预设定的目标转速时,根据获取的第二运行时间、所述调节系数、所述预设定的目标转速以及所述实时转速调节所述电机调速信号的第三占空比,以调节所述直流电机的输入电压,其中,所述第二运行时间为接收到所述转速反馈信号到所述实时转速达到预设定的目标转速所间隔的时间。
附图说明
图1为本发明提供的空调器的电路结构框图。
图2为本发明提供的电机启动控制方法的流程图。
图3为图2中S207的具体流程图。
图4为本发明提供的电机启动控制装置的功能模块图。
图标:100-空调器;110-控制器;120-开关模块;130-直流电机;200-电机启动控制装置;210-判断模块;220-信号输出模块;230-处理模块。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂,下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
请参阅图1,为本发明实施例提供的空调器100的电路结构框图。该空调器100包括控制器110、开关模块120以及直流电机130,控制器110、开关模块120以及直流电机130依次电连接。
其中,控制器110用于输出电机调速信号至开关模块120,以使开关模块120导通或关闭,从而为直流电机130提供输入电压。
本发明提供了一种电机启动控制方法,应用于上述空调器100,用于精准、快速地调节转速,缩短电机转速的调节周期。请参阅图2,为本发明提供的电机启动控制方法的流程图。该电机启动控制方法包括:
S201,判断是否接收到启动指令,如果是,则执行S202;否则,重新执行S201。
当接收到启动指令以后,便进入电机启动的第一个阶段。
S202,输出电机调速信号以使直流电机130接收到第一电压的输入电压。
其中,电机调速信号的占空比为预设的第一占空比。也即,输出第一占空比的电机调速信号至开关模块120,从而开关模块120输出第一电压值直流电机130。直流电机130在接收到第一电压后,便开始运转。
S203,判断是否接收到转速反馈信号,如果是,则执行S204;否则,重新执行S203。
通常地,并不是控制器110输出电机调速信号至开关模块120后,直流电机130便能马上启动,而是需要一个反应过程。
通过判断是否接收到转速反馈信号,能够确定是否进入直流电机130启动的第二阶段。在接收到转速反馈信号时,直流电机130的启动过程便进入第二阶段,在第二阶段内需要继续对转速进行调节,但又不能让转速过大,造成电机运行不稳定的情况。
S204,根据获取的第一运行时间确定调节系数。
其中,第一运行时间为从接收到启动指令到接收到转速反馈信号所间隔的时间。在一种可选的实施方式中,控制器110从接收到启动指令时便开始计时,直到接收到转速反馈信号时便停止,此时得到的计时时间即为第一运行时间。
可以理解地,第一运行时间可以反应在启动初始阶段直流电机130转速变化的快慢。第一运行时间越短,表明直流电机130转速变化越快;第一运行时间越长,表明直流电机130转速变化越慢。
具体地,第一运行时间及调节系数满足算式:
其中,A为调节系数,T1为第一运行时间,Tpre_min为预设定的时间下限,Tpre_max为预设定的时间上限。
第二阶段是为了避免占空比过高而导致直流电机130的输入电压过高而出现的启动转速过高现象。另外,通过上述算式可知,第一运行时间越大,则调节系数越大;第一运行时间越小,则调节系数越小。从而,在避免输入电压过高的情况下,能够根据直流电机130的实际运行情况,尽可能的使直流电机130获得较大的输入电压,实现快速调整转速。
另外,转速反馈信号包含实时转速。
S205,基于调节系数及第一占空比确定电机调速信号的第二占空比,以调节直流电机130的输入电压。
具体地,调节系数、第一占空比及第二占空比满足算式:
D2=D1*A
其中,D2为第二占空比,D1为第一占空比,A为调节系数。
S206,判断实时转速是否达到预设定的目标转速,如果是,则执行S207;否则,重新执行S206。
通过判断实时转速是否达到预设定的目标转速,以确定直流电机130的启动阶段是否达到第三阶段。当实时转速达到预设定的目标转速时,表明已经进入第三阶段,需要切换转速调节方法。
S207,根据获取的第二运行时间、调节系数、预设定的目标转速以及实时转速调节电机调速信号的第三占空比,以调节直流电机130的输入电压。
其中,第二运行时间为接收到转速反馈信号到实时转速达到预设定的目标转速所间隔的时间。可以理解地,第二运行时间反应了电机调速的快慢。
在一种可选的实施方式中,控制器110从接收到转速反馈信号时便重新开始计时,直到实时转速达到预设定的目标转速时便停止,此时得到的计时时间即为第二运行时间。
请参阅图3,为S207的具体流程图。该S207包括:
S2071,根据第二运行时间以及调节系数确定PID调节参数。
首先,根据第二运行时间确定基准调节参数。
在本实施例中,用户预先依据直流电机130的类型设置了多组调节参数。具体地,分别为第一调节参数、第二调节参数以及第三调节参数。
若T2≤(T设-ΔT),则确定基准调节参数为预设定的第一调节参数;
若(T设-ΔT)<T2<(T设+ΔT),则确定基准调节参数为预设定的第二调节参数;
若T2≥(T设+ΔT),则确定基准调节参数为预设定的第三调节参数;其中,第一调节参数、第二调节参数以及第三调节参数依次增大,T2为第二运行时间,T设为预设的时间阈值,ΔT为预设的误差值。
可以理解地,第二运行时间越短,其基准调节参数越小。
当第二运行时间较短时,表明直流电机130的调节速度较快,因而需要采用较小的基准调节参数才能达到精确控制的效果;而当第二运行时间较长时,表明直流电机130的调节速度较慢,需要采用较大的基准调节参数才能达到快速调节转速的效果。
然后,基于基准调节参数及调节系数确定PID调节参数。
实际上,基准调节参数包括基准比例参数、基准积分参数以及基准微分参数,PID调节参数包括实际比例参数、实际积分参数以及实际微分参数。从而基准调节参数、调节系数以及PID调节参数满足:
Kp=A*Kpb
Ki=A*Kib
Kd=A*Kdb
其中,Kp为实际比例参数,Ki为实际积分参数,Kd为实际微分参数,Kpb为基准比例参数,Kib为基准积分参数,Kdb为基准微分参数。
S2072,根据PID调节参数、预设定的目标转速及实时转速调节电机调速信号的第三占空比,以调节直流电机130的输入电压。
可以理解地,通过S2072可以将直流电机130的实时转速维持于预设定的目标转速,使直流电机130运以预设定的目标转速运行。
为了执行上述实施例及各个可能的方式中的相应步骤,下面给出一种电机启动控制装置200的实现方式,可选地,该电机启动控制装置200可以采用上述图1所示的控制器110的器件结构。进一步地,请参阅图4,图4为本发明实施例提供的一种电机启动控制装置200的功能模块图。需要说明的是,本实施例所提供的电机启动控制装置200,其基本原理及产生的技术效果和上述实施例相同,为简要描述,本实施例部分未提及之处,可参考上述的实施例中相应内容。该电机启动控制装置200包括:判断模块210、信号输出模块220以及处理模块230。
判断模块210用于判断是否接收到启动指令。
可以理解地,在一种可选的实施方式中,判断模块210可用于执行S201。
信号输出模块220用于当接收到启动指令时,输出电机调速信号以使直流电机130接收到第一电压的输入电压。
可以理解地,在一种可选的实施方式中,信号输出模块220可用于执行S202。
判断模块210还用于判断是否接收到转速反馈信号。
可以理解地,在一种可选的实施方式中,判断模块210可用于执行S203。
处理模块230用于当接收到转速反馈信号时,根据获取的第一运行时间确定调节系数,其中,第一运行时间为从接收到启动指令到接收到转速反馈信号所间隔的时间,转速反馈信号包含实时转速。
具体地,第一运行时间及调节系数满足算式:
其中,A为调节系数,T1为第一运行时间,Tpre_min为预设定的时间下限,Tpre_max为预设定的时间上限。
可以理解地,在一种可选的实施方式中,处理模块230可用于执行S204。
处理模块230还用于基于调节系数及第一占空比确定电机调速信号的第二占空比,以调节直流电机130的输入电压。
具体地,调节系数、第一占空比及第二占空比满足算式:
D2=D1*A
其中,D2为第二占空比,D1为第一占空比,A为调节系数。
可以理解地,在一种可选的实施方式中,处理模块230可用于执行S205。
判断模块210还用于判断判断实时转速是否达到预设定的目标转速。
可以理解地,在一种可选的实施方式中,判断模块210可用于执行S206。
处理模块230还用于当实时转速达到预设定的目标转速时,根据获取的第二运行时间、调节系数、预设定的目标转速以及实时转速调节电机调速信号的第三占空比,以调节直流电机130的输入电压,其中,第二运行时间为接收到转速反馈信号到实时转速达到预设定的目标转速所间隔的时间。
具体地,处理模块230用于根据第二运行时间以及调节系数确定PID调节参数,并根据PID调节参数、预设定的目标转速及实时转速调节电机调速信号的第三占空比,以调节直流电机130的输入电压。
可以理解地,在一种可选的实施方式中,处理模块230可用于执行S207、S2071以及S2072。
电机启动控制装置200包括至少一个可以软件或固件的形式存储于控制器110中的软件功能模块,例如,可以直接烧录在控制器110的存储空间中,在另一种实施方式中,还可以存储于其他独立的存储介质中,由控制器110进行执行。
综上所述,本发明提供的电机启动控制方法、装置及空调器,将电机的启动过程分为3个阶段,在接收到转速反馈信号时便进入第二个阶段,在第二阶段内首先根据第一运行时间确定调节系数,然后基于调节系数及第一占空比确定电机调速信号的第二占空比,实际上是根据电机的启动反应时间确定第二占空比;而当实时转速达到预设定的目标转速时,便进入第三阶段,此时需要再次根据第二运行时间(反应电机调速的快慢)去调节电机调速信号的第三占空比。整个调节过程中,将输出的电机调速信号与电机的实际反应情况匹配,从而在适配能力强的同时,还能够更加精准、快速地调节电机转速。
虽然本发明披露如上,但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员,在不脱离本发明的精神和范围内,均可作各种更动与修改,因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。
Claims (10)
1.一种电机启动控制方法,其特征在于,所述电机启动控制方法包括:
当接收到启动指令时,输出电机调速信号以使直流电机(130)接收到第一电压的输入电压,其中,所述电机调速信号的占空比为预设的第一占空比;
当接收到转速反馈信号时,根据获取的第一运行时间确定调节系数,其中,所述第一运行时间为从接收到所述启动指令到接收到所述转速反馈信号所间隔的时间,所述转速反馈信号包含实时转速;
基于所述调节系数及所述第一占空比确定所述电机调速信号的第二占空比,以调节所述直流电机(130)的输入电压;
当所述实时转速达到预设定的目标转速时,根据获取的第二运行时间、所述调节系数、所述预设定的目标转速以及所述实时转速调节所述电机调速信号的第三占空比,以调节所述直流电机(130)的输入电压,其中,所述第二运行时间为接收到所述转速反馈信号到所述实时转速达到预设定的目标转速所间隔的时间。
2.根据权利要求1所述的电机启动控制方法,其特征在于,所述根据获取的第二运行时间、所述调节系数、所述预设定的目标转速以及所述实时转速调节所述电机调速信号的第三占空比,以调节所述直流电机(130)的输入电压的步骤包括:
根据所述第二运行时间以及所述调节系数确定PID调节参数;
根据所述PID调节参数、所述预设定的目标转速及所述实时转速调节所述电机调速信号的第三占空比,以调节所述直流电机(130)的输入电压。
3.根据权利要求2所述的电机启动控制方法,其特征在于,所述根据所述第二运行时间以及所述调节系数确定PID调节参数的步骤包括:
根据所述第二运行时间确定基准调节参数;
基于所述基准调节参数及所述调节系数确定所述PID调节参数。
4.根据权利要求3所述的电机启动控制方法,其特征在于,所述根据所述第二运行时间确定基准调节参数的步骤包括:
若T2≤(T设-ΔT),则确定所述基准调节参数为预设定的第一调节参数;
若(T设-ΔT)<T2<(T设+ΔT),则确定所述基准调节参数为预设定的第二调节参数;
若T2≥(T设+ΔT),则确定所述基准调节参数为预设定的第三调节参数;其中,所述第一调节参数、所述第二调节参数以及所述第三调节参数依次增大,T2为所述第二运行时间,T设为预设的时间阈值,ΔT为预设的误差值。
5.根据权利要求1所述的电机启动控制方法,其特征在于,所述第一运行时间及所述调节系数满足算式:
其中,A为所述调节系数,T1为所述第一运行时间,Tpre_min为预设定的时间下限,Tpre_max为预设定的时间上限。
6.根据权利要求1所述的电机启动控制方法,其特征在于,所述调节系数、所述第一占空比及所述第二占空比满足算式:
D2=D1*A
其中,D2为所述第二占空比,D1为所述第一占空比,A为所述调节系数。
7.一种电机启动控制装置,其特征在于,所述电机启动控制装置(200)包括:
信号输出模块(220),用于当接收到启动指令时,输出电机调速信号以使直流电机(130)接收到第一电压的输入电压,其中,所述电机调速信号的占空比为预设的第一占空比;
处理模块(230),用于当接收到转速反馈信号时,根据获取的第一运行时间确定调节系数,其中,所述第一运行时间为从接收到所述启动指令到接收到所述转速反馈信号所间隔的时间,所述转速反馈信号包含实时转速;
所述处理模块(230)还用于基于所述调节系数及所述第一占空比确定所述电机调速信号的第二占空比,以调节所述直流电机(130)的输入电压;
所述处理模块(230)还用于当所述实时转速达到预设定的目标转速时,根据获取的第二运行时间、所述调节系数、所述预设定的目标转速以及所述实时转速调节所述电机调速信号的第三占空比,以调节所述直流电机(130)的输入电压,其中,所述第二运行时间为接收到所述转速反馈信号到所述实时转速达到预设定的目标转速所间隔的时间。
8.根据权利要求7所述的电机启动控制装置,其特征在于,所述处理模块(230)还用于根据所述第二运行时间以及所述调节系数确定PID调节参数;
所述处理模块(230)还用于根据所述PID调节参数、所述预设定的目标转速及所述实时转速调节所述电机调速信号的第三占空比,以调节所述直流电机(130)的输入电压。
9.根据权利要求8所述的电机启动控制装置,其特征在于,所述处理模块(230)还用于根据所述第二运行时间确定基准调节参数;
所述处理模块(230)还用于基于所述基准调节参数及所述调节系数确定所述PID调节参数。
10.一种空调器,其特征在于,所述空调器(100)包括:控制器(110)、开关模块(120)以及直流电机(130),所述控制器(110)、所述开关模块(120)以及所述直流电机(130)依次电连接;
所述控制器(110)用于当接收到启动指令时,输出电机调速信号至所述开关模块(120),以使所述直流电机(130)接收到第一电压的输入电压,其中,所述电机调速信号的占空比为预设的第一占空比;
所述控制器(110)还用于当接收到转速反馈信号时,根据获取的第一运行时间确定调节系数,其中,所述第一运行时间为从接收到所述启动指令到接收到所述转速反馈信号所间隔的时间,所述转速反馈信号包含实时转速;
所述控制器(110)还用于基于所述调节系数及所述第一占空比确定所述电机调速信号的第二占空比,以调节所述直流电机(130)的输入电压;
所述控制器(110)还用于当所述实时转速达到预设定的目标转速时,根据获取的第二运行时间、所述调节系数、所述预设定的目标转速以及所述实时转速调节所述电机调速信号的第三占空比,以调节所述直流电机(130)的输入电压,其中,所述第二运行时间为接收到所述转速反馈信号到所述实时转速达到预设定的目标转速所间隔的时间。
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