CN110927570B - 堵转检测方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种堵转检测方法、堵转检测装置、计算机可读存储介质及电机驱动装置，其中，堵转检测方法包括：实时获取电机的输入功率；计算输入功率的波动值；比较波动值和波动阈值，当波动值在预设时长内持续小于波动阈值时，判定电机发生堵转。本发明提供的堵转检测方法，尤其适用于无位置传感器的交流电机，通过监测不受位置角影响的输入功率的波动值，可准确检测电机是否发生了堵转，该方案在对电机的转矩电流控制模式或者速度控制模式中均可应用，弥补了现有技术的不足，实用性强，并且安全可靠性高。

Description

堵转检测方法及装置

技术领域

本发明涉及电机控制领域，具体而言，涉及一种堵转检测方法、一种堵转检测装置、一种计算机可读存储介质以及一种电机驱动装置。

背景技术

电机在转速为零时，仍然输出扭矩即发生堵转。电机堵转的原因有很多，包括机械的或者人为的，例如：转子与定子接触被卡死、被驱动设备卡死、设备负荷太大电机无法驱动等等，都会造成堵转。

目前的交流电机，比如三相电机，其堵转保护主要通过采样相电流或者互感相电流的大小来判断电机的堵转现象，当电流很大时，就认为发生了堵转。但电流和位置角正弦值的乘积与电机的输出转矩成正比，当输出同样大小的转矩时，若位置角处于90度，则电流最小，当位置角偏离90度时，电流会增大。然而部分电机由于其应用场合的特殊性，多采用无位置传感器的控制方案，例如洗衣机的电机。针对采用无位置传感器控制的场合，特别是转矩电流的控制方法，则会因为无法确定电流增大的原因是发生了堵转还是位置角过小，造成无法通过该采样相电流或者互感相电流的方法来判断是否发生堵转。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。

为此，本发明的第一个方面在于，提出一种堵转检测方法。

本发明的第二个方面在于，提出一种堵转检测装置。

本发明的第三个方面在于，提出一种计算机可读存储介质。

本发明的第四个方面在于，提出一种电机驱动装置。

有鉴于此，根据本发明的第一个方面，提供了一种堵转检测方法，包括：实时获取电机的输入功率；计算输入功率的波动值；根据波动值判断电机是否发生堵转。

本发明提供的堵转检测方法，尤其适用于无位置传感器的交流电机，通过监测不受位置角影响的输入功率的波动值，可准确检测电机是否发生了堵转，该方案在对电机的转矩电流控制模式或者速度控制模式中均可应用，弥补了现有技术的不足，实用性强，并且安全可靠性高。具体而言，输入功率主要消耗在两处，一处是电机对外的输出功率，其值为变动量，另一处是电阻的耗能，其值相对稳定。因此，当电机正常运行而对外输出功率时，输入功率的波动值较大，当发生堵转时输出功率为0，则输入功率的波动值较小，据此可检测出电机是否发生了堵转。

另外，根据本发明提供的上述技术方案中的堵转检测方法，还可以具有如下附加技术特征：

在上述技术方案中，优选地，实时获取电机的输入功率的步骤包括：实时获取电机的相电流和相电压；根据相电流和相电压计算得出输入功率。

在该技术方案中，具体限定了如何获取电机的输入功率，即分别获取电机的相电流和相电压，再计算得到输入功率，参数易获取，计算简洁，使得获取的输入功率可靠，进而提高了检测的准确度。

在上述任一技术方案中，优选地，计算输入功率的波动值的步骤包括：计算输入功率在预设周期内的最大值与最小值之差作为波动值。

在该技术方案中，具体限定了波动值的计算过程。首先设定预设周期，将实时获取的输入功率按预设周期进行处理，得到在预设周期内的输入功率最大值和最小值之差作为波动值，计算简单。

在上述任一技术方案中，优选地，预设周期大于等于0.08s，且小于等于0.12s。

在该技术方案中，具体限定了预设周期的取值范围为0.08s至0.12s，优选为0.1s，使得波动值足以反映出输入功率在瞬时的变化，有助于提高检测的精度。

在上述任一技术方案中，优选地，在实时获取电机的相电流和相电压的步骤之前，还包括：将观察时长的初始值设为0；根据波动值判断电机是否发生堵转的步骤包括：判断波动值是否小于波动阈值；当波动值小于波动阈值时，在已有的观察时长基础上继续计时；当波动值大于等于波动阈值时，清零观察时长；判断观察时长是否大于等于预设时长；当观察时长大于等于预设时长时，判定电机发生堵转；当观察时长小于预设时长时，返回判断波动值是否小于波动阈值的步骤。

在该技术方案中，判断是否发生堵转的步骤包括两个判断环节，一是判断波动值与波动阈值的大小，二是判断观察时长是否大于等于预设时长。需要注意的是，判断电机是否堵转，不能通过瞬间的检测结果判定，即不能根据某一时刻的波动值小于波动阈值就判定电机堵转。考虑到使用环境和其他因素的影响，当波动值小于波动阈值时，开始计时，当计时尚处于预设时长内时，保持监测波动值，当计时持续超过预设时长后才判定电机堵转。若在预设时长以内，波动值就超过波动阈值，则计时清零，继续监测波动值。换言之，当波动值在预设时长内持续小于波动阈值时，判定电机发生堵转，可避免波动值短暂降低引起的误判，提高了检测的准确度。

在上述任一技术方案中，优选地，在根据波动值判断电机是否发生堵转的步骤之后，还包括：当判定电机发生堵转时，停止发送驱动信号，以令电机停机。

在该技术方案中，对电机的驱动是通过持续发送驱动信号实现的，一旦前置判断电机发生堵转时，即停止发送驱动信号，使得电机停机保护，以免避免电机受损。进一步地，当未检测出电机发生堵转时，则表明电机未堵转，继续发送驱动信号以令电机保持运行。

根据本发明的第二个方面，提供了一种堵转检测装置，包括：存储器，配置为存储可执行指令；处理器，配置为执行存储的指令以执行：实时获取电机的输入功率；计算输入功率的波动值；根据波动值判断电机是否发生堵转。

本发明提供的堵转检测装置，尤其适用于无位置传感器的交流电机，处理器在执行存储器上存储的可执行指令时，通过监测不受位置角影响的输入功率的波动值，可准确检测电机是否发生了堵转，该方案在对电机的转矩电流控制模式或者速度控制模式中均可应用，弥补了现有技术的不足，实用性强，并且安全可靠性高。具体而言，输入功率主要消耗在两处，一处是电机对外的输出功率，其值为变动量，另一处是电阻的耗能，其值相对稳定。因此，当电机正常运行而对外输出功率时，输入功率的波动值较大，当发生堵转时输出功率为0，则输入功率的波动值较小，据此可检测出电机是否发生了堵转。

在上述技术方案中，优选地，处理器还配置为执行存储的指令以执行：当判定电机发生堵转时，停止发送驱动信号，以令电机停机。

在该技术方案中，对电机的驱动是通过持续发送驱动信号实现的，当检测出电机已发生堵转后，还通过停止发送驱动信号的方式控制电机停机，从而保护电机不受损坏。进一步地，当未检测出电机发生堵转时，则表明电机未堵转，继续发送驱动信号以令电机保持运行。

根据本发明的第三个方面，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如上述任一技术方案所述方法的步骤，因而具备该堵转检测方法的全部技术效果，在此不再赘述。

根据本发明的第四个方面，提供了一种电机驱动装置，用于驱动电机，电机驱动装置包括如上述任一技术方案所述的堵转检测装置或如上述技术方案所述的计算机可读存储介质，因而具备该堵转检测装置或该计算机可读存储介质的全部技术效果，内置了上述堵转检测装置的电机驱动装置，可以实现转矩电流控制模式或者速度控制模式下的堵转检测，实用性强，并且安全可靠性高。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述部分中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1示出了本发明一个实施例的堵转检测方法的示意流程图；

图2示出了本发明另一个实施例的堵转检测方法的示意流程图；

图3示出了本发明再一个实施例的堵转检测方法的示意流程图；

图4示出了本发明一个实施例的堵转检测装置的示意框图；

图5示出了本发明一个实施例的电机驱动装置的示意框图；

图6示出了本发明另一个实施例的电机驱动装置的示意框图。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

本发明的第一方面的实施例提供了一种堵转检测方法。

图1示出了本发明一个实施例的堵转检测方法的示意流程图。

如图1所示，本发明一个实施例的堵转检测方法包括：

S102，实时获取电机的输入功率；

S104，计算输入功率的波动值；

S106，根据波动值判断电机是否发生堵转。

本发明提供的堵转检测方法，尤其适用于无位置传感器的交流电机，通过监测不受位置角影响的输入功率的波动值，可准确检测电机是否发生了堵转，该方案在对电机的转矩电流控制模式或者速度控制模式中均可应用，弥补了现有技术的不足，实用性强，并且安全可靠性高。具体而言，输入功率主要消耗在两处，一处是电机对外的输出功率，其值为变动量，另一处是电阻的耗能，其值相对稳定。因此，当电机正常运行而对外输出功率时，输入功率的波动值较大，当发生堵转时输出功率为0，则输入功率的波动值较小，据此可检测出电机是否发生了堵转。

图2示出了本发明另一个实施例的堵转检测方法的示意流程图。

如图2所示，本发明另一个实施例的堵转检测方法包括：

S202，实时获取电机的相电流和相电压；

S204，根据相电流和相电压计算得出输入功率；

S206，计算输入功率的波动值；

S208，根据波动值判断电机是否发生堵转。

在该实施例中，具体限定了如何获取电机的输入功率，即分别获取电机的相电流和相电压，再计算得到输入功率，参数易获取，计算简洁，使得获取的输入功率可靠，进而提高了检测的准确度。

在本发明的一个实施例中，优选地，计算输入功率的波动值的步骤包括：计算输入功率在预设周期内的最大值与最小值之差作为波动值。

在该实施例中，具体限定了波动值的计算过程。首先设定预设周期，将实时获取的输入功率按预设周期进行处理，得到在预设周期内的输入功率最大值和最小值之差作为波动值，计算简单。可以想到地，还可计算输入功率在预设周期内的平均值，进而计算出输入功率在预设周期内的标准差或方差作为波动值，只要可以反映出输入功率在预设周期内的稳定性的变量，均可作为波动值，这对于本领域技术人员而言是显而易见的。

在本发明的一个实施例中，优选地，预设周期大于等于0.08s，且小于等于0.12s。

在该实施例中，具体限定了预设周期的取值范围为0.08s至0.12s，优选为0.1s，使得波动值足以反映出输入功率在瞬时的变化，有助于提高检测的精度。

图3示出了本发明再一个实施例的堵转检测方法的示意流程图。

如图3所示，本发明再一个实施例的堵转检测方法包括：

S302，将观察时长的初始值设为0；

S304，实时获取电机的相电流和相电压；

S306，根据相电流和相电压计算得出输入功率；

S308，计算输入功率的波动值；

S310，判断波动值是否小于波动阈值，若是，则转到S312，若否，则转到S314；

S312，在已有的观察时长基础上继续计时；

S314，清零观察时长；

S316，判断观察时长是否大于等于预设时长，若是，则转到S318，若否，则返回S310；

S318，判定电机发生堵转。

在该实施例中，判断是否发生堵转的步骤包括两个判断环节，一是判断波动值与波动阈值的大小，二是判断观察时长是否大于等于预设时长。需要注意的是，判断电机是否堵转，不能通过瞬间的检测结果判定，即不能根据某一时刻的波动值小于波动阈值就判定电机堵转。考虑到使用环境和其他因素的影响，当波动值小于波动阈值时，开始计时，当计时尚处于预设时长内时，保持监测波动值，当计时持续超过预设时长后才判定电机堵转。若在预设时长以内，波动值就超过波动阈值，则计时清零，继续监测波动值。换言之，当波动值在预设时长内持续小于波动阈值时，判定电机发生堵转，可避免波动值短暂降低引起的误判，提高了检测的准确度。具体地，实时获取相电流和相电压后，若预设周期较短，则可每隔预设周期计算出一个波动值，若预设周期较长，则可另设小于预设周期的间隔时长，每隔一段间隔时长就确定一个预设周期的计时起点，相应地，在一个预设周期的计时终点就可获得一个波动值，相邻两个波动值的获取时差与间隔时长相等。

在本发明的一个实施例中，优选地，在根据波动值判断电机是否发生堵转的步骤之后，还包括：当判定电机发生堵转时，停止发送驱动信号，以令电机停机。

在该实施例中，对电机的驱动是通过持续发送驱动信号实现的，一旦前置判断电机发生堵转时，即停止发送驱动信号，使得电机停机保护，以免避免电机受损。进一步地，当未检测出电机发生堵转时，则表明电机未堵转，继续发送驱动信号以令电机保持运行。

如图4所示，本发明第二方面的实施例提供了一种堵转检测装置10，包括：存储器102，配置为存储可执行指令；处理器104，配置为执行存储的指令以执行：实时获取电机的输入功率；计算输入功率的波动值；根据波动值判断电机是否发生堵转。

本发明提供的堵转检测装置10，尤其适用于无位置传感器的交流电机，处理器104在执行存储器102上存储的可执行指令时，通过监测不受位置角影响的输入功率的波动值，可准确检测电机是否发生了堵转，该方案在对电机的转矩电流控制模式或者速度控制模式中均可应用，弥补了现有技术的不足，实用性强，并且安全可靠性高。具体而言，输入功率主要消耗在两处，一处是电机对外的输出功率，其值为变动量，另一处是电阻的耗能，其值相对稳定。因此，当电机正常运行而对外输出功率时，输入功率的波动值较大，当发生堵转时输出功率为0，则输入功率的波动值较小，据此可检测出电机是否发生了堵转。

具体地，上述存储器102可以包括用于数据或指令的大容量存储器。举例来说而非限制，存储器102可包括硬盘驱动器(Hard Disk Drive，HDD)、软盘驱动器、闪存、光盘、磁光盘、磁带或通用串行总线(Universal Serial Bus，USB)驱动器或者两个或更多个以上这些的组合。在合适的情况下，存储器102可包括可移除或不可移除(或固定)的介质。在合适的情况下，存储器102可在综合网关容灾设备的内部或外部。在特定实施例中，存储器102是非易失性固态存储器。在特定实施例中，存储器102包括只读存储器(ROM)。在合适的情况下，该ROM可以是掩模编程的ROM、可编程ROM(PROM)、可擦除PROM(EPROM)、电可擦除PROM(EEPROM)、电可改写ROM(EAROM)或闪存或者两个或更多个以上这些的组合。

处理器104可以包括中央处理器(CPU)，或者特定集成电路(ApplicationSpecific Integrated Circuit，ASIC)，或者可以被配置成实施本发明实施例的一个或多个集成电路。

在本发明的一个实施例中，优选地，处理器104还配置为执行存储的指令以执行：实时获取电机的相电流和相电压；根据相电流和相电压计算得出输入功率。

在该实施例中，具体限定了如何获取电机的输入功率，即分别获取电机的相电流和相电压，再计算得到输入功率，参数易获取，计算简洁，使得获取的输入功率可靠，进而提高了检测的准确度。

在本发明的一个实施例中，优选地，处理器104还配置为执行存储的指令以执行：计算输入功率在预设周期内的最大值与最小值之差作为波动值。

在该实施例中，具体限定了波动值的计算过程。首先设定预设周期，将实时获取的输入功率按预设周期进行处理，得到在预设周期内的输入功率最大值和最小值之差作为波动值，计算简单。

在本发明的一个实施例中，优选地，预设周期大于等于0.08s，且小于等于0.12s。

在该实施例中，具体限定了预设周期的取值范围为0.08s至0.12s，优选为0.1s，使得波动值足以反映出输入功率在瞬时的变化，有助于提高检测的精度。

在本发明的一个实施例中，优选地，处理器104还配置为执行存储的指令以执行：在实时获取电机的相电流和相电压之前，将观察时长的初始值设为0；在根据波动值判断电机是否发生堵转时，首先判断波动值是否小于波动阈值；当波动值小于波动阈值时，在已有的观察时长基础上继续计时；当波动值大于等于波动阈值时，清零观察时长；再判断观察时长是否大于等于预设时长；当观察时长大于等于预设时长时，判定电机发生堵转；当观察时长小于预设时长时，返回判断波动值是否小于波动阈值的步骤。

在该实施例中，判断是否发生堵转的步骤包括两个判断环节，一是判断波动值与波动阈值的大小，二是判断观察时长是否大于等于预设时长。需要注意的是，判断电机是否堵转，不能通过瞬间的检测结果判定，即不能根据某一时刻的波动值小于波动阈值就判定电机堵转。考虑到使用环境和其他因素的影响，当波动值小于波动阈值时，开始计时，当计时尚处于预设时长内时，保持监测波动值，当计时持续超过预设时长后才判定电机堵转。若在预设时长以内，波动值就超过波动阈值，则计时清零，继续监测波动值。换言之，当波动值在预设时长内持续小于波动阈值时，判定电机发生堵转，可避免波动值短暂降低引起的误判，提高了检测的准确度。

在本发明的一个实施例中，优选地，处理器104还配置为执行存储的指令以执行：当判定电机发生堵转时，停止发送驱动信号，以令电机停机。

在该实施例中，对电机的驱动是通过持续发送驱动信号实现的，当检测出电机已发生堵转后，还通过停止发送驱动信号的方式控制电机停机，从而保护电机不受损坏。进一步地，当未检测出电机发生堵转时，则表明电机未堵转，继续发送驱动信号以令电机保持运行。

本发明第三方面的实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如上述任一实施例所述方法的步骤，因而具备该堵转检测方法的全部技术效果，在此不再赘述。

计算机可读存储介质可以包括能够存储或传输信息的任何介质。计算机可读存储介质的例子包括电子电路、半导体存储器设备、ROM、闪存、可擦除ROM(EROM)、软盘、CD-ROM、光盘、硬盘、光纤介质、射频(RF)链路，等等。代码段可以经由诸如因特网、内联网等的计算机网络被下载。

如图5所示，本发明第四方面的实施例提供了一种电机驱动装置1，与电机2相连，用于驱动电机2，电机驱动装置1包括如上述任一实施例所述的堵转检测装置10或如上述实施例所述的计算机可读存储介质，因而具备该堵转检测装置10或该计算机可读存储介质的全部技术效果，内置了上述堵转检测装置10的电机驱动装置1，可以实现转矩电流控制模式或者速度控制模式下的堵转检测，实用性强，并且安全可靠性高。

进一步地，如图5所示，电机驱动装置1还包括驱动模块20，用于驱动电机2运行，作为改进的堵转检测装置10连接在电机2和驱动模块20之间。此外，如图6所示，电机驱动装置1还包括电源电路30，用于为电机2、堵转检测装置10和驱动模块20供电。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示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。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种堵转检测方法，其特征在于，包括：

将观察时长的初始值设为0；

实时获取电机的输入功率；

计算所述输入功率的波动值；

根据所述波动值判断所述电机是否发生堵转；

所述根据所述波动值判断所述电机是否发生堵转的步骤包括：

判断所述波动值是否小于所述波动阈值；

当所述波动值小于所述波动阈值时，在已有的所述观察时长基础上继续计时；

当所述波动值大于等于所述波动阈值时，清零所述观察时长；

判断所述观察时长是否大于等于预设时长；

当所述观察时长大于等于所述预设时长时，判定所述电机发生堵转；

当所述观察时长小于所述预设时长时，返回所述判断所述波动值是否小于所述波动阈值的步骤。

2.根据权利要求1所述的堵转检测方法，其特征在于，所述实时获取电机的输入功率的步骤包括：

实时获取所述电机的相电流和相电压；

根据所述相电流和所述相电压计算得出所述输入功率。

3.根据权利要求1所述的堵转检测方法，其特征在于，所述计算所述输入功率的波动值的步骤包括：

计算所述输入功率在预设周期内的最大值与最小值之差作为所述波动值。

4.根据权利要求3所述的堵转检测方法，其特征在于，

所述预设周期大于等于0.08s，且小于等于0.12s。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的堵转检测方法，其特征在于，在所述根据所述波动值判断所述电机是否发生堵转的步骤之后，还包括：

当判定所述电机发生堵转时，停止发送驱动信号，以令所述电机停机。

6.一种堵转检测装置，其特征在于，包括：

存储器，配置为存储可执行指令；

处理器，配置为执行存储的指令以执行：

将观察时长的初始值设为0；

实时获取电机的输入功率；

计算所述输入功率的波动值；

根据所述波动值判断所述电机是否发生堵转；

在根据所述波动值判断所述电机是否发生堵转时，首先判断所述波动值是否小于波动阈值；

当所述波动值小于所述波动阈值时，在已有的观察时长基础上继续计时；

当所述波动值大于等于所述波动阈值时，清零观察时长；

再判断观察时长是否大于等于预设时长；

当所述观察时长大于等于所述预设时长时，判定所述电机发生堵转；

当所述观察时长小于所述预设时长时，返回判断所述波动值是否小于所述波动阈值的步骤。

7.根据权利要求6所述的堵转检测装置，其特征在于，所述处理器还配置为执行存储的指令以执行：

当判定所述电机发生堵转时，停止发送驱动信号，以令所述电机停机。

8.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至5中任一项所述方法的步骤。

9.一种电机驱动装置，用于驱动电机，其特征在于，包括：

如权利要求6或7所述的堵转检测装置；或

如权利要求8所述的计算机可读存储介质。

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