CN111049463B - 电机退出三相主动短路模式的方法及控制装置 - Google Patents

Abstract

一种电机退出三相主动短路模式的方法及控制装置，其中，电机退出三相主动短路模式的方法，通过采集电机的三相相电流、根据当前各相电流确定电机的电流方向信息，并记录作为预设时间内电流变化次数的电流方向信息的变化次数，并根据各相电流和电流变化次数计算电机的当前转速，进而解决了传统技术方案中因旋变易故障而无法准确获取电机的当前转速的问题，并通过比较电机的当前转速和预设转速，从而及时准确的判断是否控制电机退出三相主动短路模式。

Description

电机退出三相主动短路模式的方法及控制装置

技术领域

本发明属于电机控制技术领域，尤其涉及一种电机退出三相主动短路模式的方法及控制装置。

背景技术

目前，传统的电机，在处于三相主动短路模式时，一般是通过旋变采样来采集旋变角度计算转速，但是这种方式的得出的电机转速对整个采集电路依赖性很强，且旋变采样容易出现故障，在旋变出现故障时无法得到当前的电机的当前转速，进而无法及时判断和控制电机是否退出三相主动短路模式。

因此，传统的技术方案中存在因旋变易故障而无法准确获取电机的当前转速，进而无法及时判断电机是否退出三相主动短路模式的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种电机退出三相主动短路模式的方法及控制装置，旨在解决传统的技术方案中存在的因旋变易故障而无法准确获取电机的当前转速，进而无法及时判断电机是否退出三相主动短路模式的问题。

本发明实施例的第一方面提供了一种电机退出三相主动短路模式的方法，包括：

采集电机的三相相电流；

根据当前各相电流确定所述电机的电流方向信息，并记录作为预设时间内电流变化次数的电流方向信息的变化次数；

根据各相电流和所述电流变化次数计算所述电机的当前转速；

比较所述电机的当前转速和预设转速；

当所述电机的当前转速低于所述预设转速时，控制所述电机退出三相主动短路模式；

当所述电机的当前转速高于所述预设转速时，控制所述电机继续保持三相主动短路模式。

本发明实施例的第二方面提供了一种电机退出三相主动短路模式的控制装置，包括：

采集模块，所述采集模块与所述电机连接，所述采集模块被配置为采集所述电机的三相相电流；

计数模块，所述计数模块与所述采集模块连接，所述计数模块被配置为根据当前各相电流确定所述电机的电流方向信息，并记录作为预设时间内电流变化次数的电流方向信息的变化次数；

计算模块，所述计算模块与计数模块连接，所述计算模块被配置为根据各相电流和所述电流变化次数计算所述电机的当前转速；

比较模块，所述比较模块与所述计算模块连接，所述比较模块被配置为比较所述电机的当前转速和预设转速并生成比较结果；以及

控制模块，所述控制模块和所述比较模块和所述电机连接，所述控制模块被配置为根据比较结果控制所述电机是否退出三相主动短路模式。

上述的电机退出三相主动短路模式的方法，通过采集所述电机的三相相电流、根据当前各相电流确定电机的电流方向信息，并记录作为预设时间内电流变化次数的电流方向信息的变化次数，并根据各相电流和电流变化次数计算电机的当前转速，进而解决了传统技术方案中因旋变易故障而无法准确获取电机的当前转速的问题，并通过比较所述电机的当前转速和预设转速，从而及时准确的判断是否控制电机退出三相主动短路模式。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一实施例提供的电机退出三相主动短路模式的方法的具体流程图；

图2为图1所示的电机退出三相主动短路模式的步骤S200的具体流程图；

图3为图1所示的电机退出三相主动短路模式的步骤S300的具体流程图；

图4为本发明一实施例提供的电机退出三相主动短路模式的控制装置的示意图；

图5为图4所示的电机退出三相主动短路模式的控制装置中计数模块的示例电路原理图；

图6是本发明另一实施例提供的电机控制设备的示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图1，本发明实施例提供的电机退出三相主动短路模式的方法的具体流程图，为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分，详述如下：

本实施例中的电机退出三相主动短路模式的方法，电机为已经处于三相主动短路模式下的电机，电机退出三相主动短路模式的方法包括：

步骤S100：采集电机的三相相电流；

可选的，分别记录电机的三相相电流为Ia、Ib、Ic。

应理解，可以通过电流传感器采集电机的三相相电流Ia、Ib、Ic，也可以通过电流传感器仅采集电机的任意两相电流，再根据电机的三相电流总和等于 0这一个公式计算电机的另一相相电流，即：Ia+Ib+Ic＝0，例如，当采集了相电流Ia和相电流Ib时，则相电流Ic＝0-(Ia+Ib)，其中，电流传感器可以是霍尔电流传感器、罗柯夫斯基电流传感器或者电磁式电流互感器等。

步骤S200：根据当前各相电流确定电机的电流方向信息ABC_flag，并记录作为预设时间内电流变化次数D的电流方向信息ABC_flag的变化次数；

应理解，分别记录相电流Ia的方向为A_flag，相电流Ib的方向为B_flag，相电流Ic方向为C_flag，预设时间t从采集到电机的三相相电流那刻起计算，预设时间t的设定可以由使用者根据退出三相主动短路模式的时间需求来设定，预设时间t的单位为s。

在一个实施例中，请参阅图2，步骤S200具体可以包括：

步骤S210：设定预设阈值Iref；

应理解，预设阈值Iref可以为电机处于三相主动短路模式下的相电流幅值范围的任一数值。

应理解，当电机处于三相短路模式时，电机的相电流幅值由电机本身确定，即同一电机处于三相主动短路模式下的相电流幅值的大小在固定的范围内，可以通过读取电机的型号等参数去获取电机处于三相主动短路模式下的相电流幅值范围，也可以通过示波器检测该电机的相电流幅值范围。

步骤S220：将各相电流分别与预设阈值Iref的绝对值的正负值比较，根据比较结果确定各相电流的方向；

应理解，分别通过比较各相电流和预设阈值Iref的绝对值的正负值来判断各相电流的方向，即通过比较相电流Ia和预设阈值Iref的绝对值的正负值来得到相电流Ia的方向A_flag，通过比较相电流Ib和预设阈值Iref的绝对值的正负值来得到相电流Ib的方向B_flag，通过比较相电流Ic和预设阈值Iref 的绝对值的正负值来得到相电流Ic的方向C_flag，可选的，可以各相电流和预设阈值Iref的绝对值的正负值可以通过大小比较、做商比较、做差比较等比较方式来进行比较，记预设阈值Iref的绝对值的正值为Iref1，记预设阈值Iref 的绝对值的负值为Iref2。

在本实施例中，各相电流和预设阈值Iref的绝对值的正负值通过大小比较来进行比较，当相电流Ia大于预设阈值Iref的绝对值的正值Iref1时，则相电流Ia的方向A_flag为1，此后的相电流Ia只要没有小于预设阈值Iref的绝对值的负值Iref2时，相电流Ia的方向A_flag都为1，当相电流Ia小于预设阈值Iref的绝对值的负值Iref2时，则相电流Ia的方向A_flag为0，此后的相电流Ia只要没有大于预设阈值Iref的绝对值的正值Iref1时，相电流Ia 的方向A_flag都为0；当相电流Ib大于预设阈值Iref的绝对值的正值Iref1 时，则相电流Ib的方向B_flag为1，此后的相电流Ib只要没有小于预设阈值 Iref的绝对值的负值Iref2时，相电流Ib的方向B_flag都为1，当相电流Ib 小于Iref的绝对值的负值Iref2时，则相电流Ib的方向B_flag为0，此后的相电流Ib只要没有大于预设阈值Iref的绝对值的正值Iref1时，相电流Ib 的方向B_flag都为0；当相电流Ic大于预设阈值Iref的绝对值的正值Iref1 时，则相电流Ic的方向C_flag为1，此后的相电流Ic只要没有小于预设阈值 Iref的绝对值的负值Iref2时，相电流Ic的方向B_flag都为1，当相电流Ic 小于预设阈值Iref的绝对值的负值Iref2时，则相电流Ic的方向C_flag为0，此后的相电流Ic只要没有大于预设阈值Iref的绝对值的正值Iref1，相电流 Ic的方向B_flag都为0。即电机的各相电流的方向有如下表达：

步骤S230：基于各相电流的方向生成电流方向信息ABC_flag；

应理解，电流方向信息ABC_flag是相电流Ia的方向A_flag、相电流Ib 的方向B_flag以及相电流Ic的方向C_flag的排列组合，在一个实施例中，相电流Ia的方向A_flag、相电流Ib的方向B_flag以及相电流Ic的方向C_flag 的排列顺序为同一顺序，例如排列顺序可以为：第一位是相电流Ia的方向A_flag、第二位是相电流Ib的方向B_flag、第三位是相电流Ic的方向C_flag，在其他实施例中，其排列顺序还可以为第一位是相电流Ib的方向B_flag、第二位是相电流Ic的方向C_flag、第三位是相电流Ia的方向A_flag等顺序。

由于相电流Ia的方向A_flag、相电流Ib的方向B_flag以及相电流Ic的方向C_flag各有0和1两种可能，即电流方向信息ABC_flag理论上有8种情况，分别是：000、001、010、011、100、101、110以及111，但是由于电机处于三相主动短路模式时不会出现相电流Ia的方向A_flag、相电流Ib的方向 B_flag以及相电流Ic的方向C_flag同时为0后者同时为1的情况，因此，电流方向信息ABC_flag实质上有6种情况，分别是：001、010、011、100、101 以及110。

步骤S240：记录预设时间t内电流方向信息ABC_flag的变化次数，将该变化次数作为电流变化次数D，D的初始值为0。

应理解，电流方向信息ABC_flag每变化一次，则更新D＝D+1，例如，加入预设时间t为100ms，在100ms内，假如电流方向信息ABC_flag从001变化到010，再变化到011，则D＝3。

步骤S300：根据各相电流和电流变化次数计算电机的当前转速；

在一个实施例中，请参阅图3，步骤S300包括如下步骤：

步骤S310：根据电流变化次数D，获取电机在一个电流变化周期T内的电流变化频率f；

应理解，在一个电流变化周期T内的，处于三相主动短路的电机的电流变化次数D应当有六次，即在一个电流变化周期T内，电流方向信息ABC_flag 应当经历001、010、011、100、101以及110这六种变化，因此，T＝(6/D)*t，因此，f＝1/T＝1/[(6/D)*t]＝D/(6t)。

步骤S320：获取电机的旋转磁场的极对数P；

可选的，可以通过手动输入当前电机的旋转磁场的极对数P，或者，通过读取预存的电机的旋转磁场的极对数P来获取，当有多个电机时，可以通过可以在每一电机中设定唯一的识别码，然后通过读取电机的唯一识别码去获取当前电机的旋转磁场的极对数P。

步骤S330：根据电流变化频率f、极对数P计算电机的当前转速n，应理解，n＝60f/P＝[60*D/(6t)]/P＝10D/(t*P)。

步骤S400：比较电机的当前转速和预设转速；

应理解，预设转速为电机退出三相主动短路模式的安全转速，其可以由使用者自主设定和更改。

可选的，可以通过做差比较、作商比较来比较当前转速和预设转速的大小，也可以通过比较器直接比较当前转速和预设转速的大小。

步骤S500：当电机的当前转速低于预设转速时，控制电机退出三相主动短路模式；

应理解，可以通过控制输出到电机的占空比信号来控制电机退出三相主动短路模式，即该占空比信号为电机的逆变电路正常导通的信号，即上桥臂和下桥臂各有一个开关管导通。

步骤S600：当电机的当前转速高于预设转速时，控制电机继续保持三相主动短路模式。

应理解，可以通过控制输出到电机的占空比信号来控制电机继续保持三相主动短路模式，即即该占空比信号为电机的逆变电路三相短路的信号，即上桥臂的所有开关管一起导通，或者下桥臂的所有开关管一起导通。

本实施例中的电机退出三相主动短路模式的方法，通过采集电机的三相相电流Ia、Ib、Ic、根据当前各相电流Ia、Ib、Ic确定电机的电流方向信息 ABC_flag，并记录作为预设时间t内电流变化次数D的电流方向信息ABC_flag 的变化次数，并根据各相电流Ia、Ib、Ic和电流变化次数D计算电机的当前转速n，进而解决了传统技术方案中因旋变易故障而无法准确获取电机的当前转速n的问题，并通过比较电机的当前转速n和预设转速，从而及时准确的判断是否控制电机退出三相主动短路模式。

请参阅图4，本发明实施例的第二方面提供了一种电机退出三相主动短路模式的控制装置，包括：采集模块100、计数模块200、计算模块300、比较模块400以及控制模块500，采集模块100与电机10连接，计数模块200与采集模块100连接，计算模块300与计数模块200连接，比较模块400与计算模块 300连接，控制模块500和比较模块400和电机10连接；采集模块100被配置为采集电机10的三相相电流；计数模块200被配置为根据当前各相电流确定电机10的电流方向信息，并记录作为预设时间内电流变化次数的电流方向信息的变化次数；计算模块300被配置为根据各相电流和电流变化次数计算电机10 的当前转速；比较模块400被配置为比较电机10的当前转速和预设转速并生成比较结果；控制模块500被配置为根据比较结果控制电机10是否退出三相主动短路模式。

在一个实施例中，采集模块100包括采集模块100包括第一霍尔传感器、第二霍尔传感器以及第三霍尔传感器，第一霍尔传感器连接于电机10的第一相，第二霍尔传感器连接于电机10的第二相，第三霍尔传感器连接于电机10 的第三相，第一霍尔传感器、第二霍尔传感器以及第三霍尔传感器分别用于采集电机10的第一相相电流、第二相相电流以及第三相相电流。

请参阅图5，在一个实施例中，计数模块200包括：赋值单元210、比较单元220、判断单元230以及计数单元240，比较单元220与赋值单元210和采集模块100连接，判断单元230和比较单元220连接，计数单元240与判断单元 230连接，赋值单元210被配置为输入预设阈值；比较单元220被配置为分别比较预设阈值的绝对值的正负值和相电流的大小，并根据比较结果判断各相电流的方向；判断单元230被配置为基于各相电流的方向生成电流方向信息；计数单元240被配置为记录预设时间内电流方向信息的变化次数，将该变化次数作为电机10的电流变化次数。

在一个实施例中，比较模块400包括第一比较器，第一比较器的第一输入端和计算模块300的输出端连接，第一比较器的第二输入端接入预设转速，第一比较器被配置为比较电机10的当前转速和预设转速。

应理解，在其他实施例中，比较模块400可以为计算机程序中的虚拟比较单元220。

在一个实施例中，控制模块500包括PWM(Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制)控制芯片，当电机10的当前转速低于预设转速时，PWM控制芯片输出用于控制电机10的逆变电路正常导通的占空比信号；当电机10的当前转速高于预设转速时，PWM控制芯片输出用于控制电机10的逆变电路的上桥臂或者下桥臂全部导通的占空比信号。

本发明实施例的第三方面提供了一种电机控制设备，图6是本发明一实施例提供的电机控制设备的示意图。如图6所示，该实施例的电机控制设备6包括：采集器64、处理器60、存储器61以及存储在所述存储器61中并可在所述处理器60上运行的计算机程序62。所述处理器60执行所述计算机程序62时实现上述各个电机退出三相主动短路模式的方法实施例中的步骤，例如图1所示的步骤100至600。或者，所述处理器60执行所述计算机程序62时实现上述各装置实施例中各模块/单元的功能，例如图4所示模块100至500的功能。

示例性的，所述计算机程序62可以被分割成一个或多个模块/单元，所述一个或者多个模块/单元被存储在所述存储器61中，并由所述处理器60执行，以完成本发明。所述一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述所述计算机程序62在所述电机控制设备6 中的执行过程。例如，所述计算机程序62可以被分割成计数模块200、计算模块300、比较模块400以及控制模块500，各模块具体功能上所述。

所述电机控制设备可包括，但不仅限于，采集器64、处理器60、存储器 61。本领域技术人员可以理解，图6仅仅是电机控制设备6的示例，并不构成电机控制设备6的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述电机控制设备还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。

所称处理器60可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

所述存储器61可以是所述电机控制设备6的内部存储单元，例如电机控制设备6的硬盘或内存。所述存储器61也可以是所述电机控制设备6的外部存储设备，例如所述电机控制设备6上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(SecureDigital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。进一步地，所述存储器61还可以既包括所述电机控制设备6的内部存储单元也包括外部存储设备。所述存储器61用于存储所述计算机程序以及所述电机控制设备所需的其他程序和数据。所述存储器61还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。

本发明实施例的第四方面提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如如本发明实施例的第一方面所述的方法。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种电机退出三相主动短路模式的方法，其特征在于，包括：

采集电机的三相相电流；

根据当前各相电流确定所述电机的电流方向信息，并记录作为预设时间内电流变化次数的电流方向信息的变化次数，所述电流方向信息为所述各相电流的方向的排列组合；

根据各相电流和所述电流变化次数计算所述电机的当前转速；

比较所述电机的当前转速和预设转速；

当所述电机的当前转速低于所述预设转速时，控制所述电机退出三相主动短路模式；

当所述电机的当前转速高于所述预设转速时，控制所述电机继续保持三相主动短路模式；

其中，所述根据当前各相电流确定所述电机的电流方向信息，并记录作为预设时间内电流变化次数的电流方向信息的变化次数包括：

设定预设阈值，其中，所述预设阈值在所述电机处于主动短路模式下的相电流幅值范围取值；

将各相电流分别与所述预设阈值的绝对值的正负值比较，根据比较结果确定各相电流的方向；

基于所述各相电流的方向生成所述电流方向信息；

记录所述预设时间内所述电流方向信息的变化次数，将该变化次数作为电流变化次数。

2.如权利要求1所述的电机退出三相主动短路模式的方法，其特征在于，所述采集所述电机的三相相电流包括：

通过霍尔传感器采集所述电机的任意两相的相电流并根据所述任意两相的相电流，计算另一相的相电流；或者通过霍尔传感器采集所述电机的三相相电流。

3.如权利要求2所述的电机退出三相主动短路模式的方法，其特征在于，所述预设阈值为所述电机的相电流幅值范围的任一数值。

4.如权利要求1-3任意一项所述的电机退出三相主动短路模式的方法，其特征在于，所述根据各相电流和所述电流变化次数计算所述电机的当前转速包括：

根据所述电流变化次数，获取所述电机在一个电流变化周期内的电流变化频率；

获取所述电机的旋转磁场的极对数；

根据所述电流变化频率、所述极对数计算所述电机的当前转速。

5.一种电机退出三相主动短路模式的控制装置，其特征在于，包括：

采集模块，所述采集模块与所述电机连接，所述采集模块被配置为采集所述电机的三相相电流；

计数模块，所述计数模块与所述采集模块连接，所述计数模块被配置为根据当前各相电流确定所述电机的电流方向信息，并记录作为预设时间内电流变化次数的电流方向信息的变化次数，所述电流方向信息为所述各相电流的方向的排列组合；

计算模块，所述计算模块与计数模块连接，所述计算模块被配置为根据各相电流和所述电流变化次数计算所述电机的当前转速；

比较模块，所述比较模块与所述计算模块连接，所述比较模块被配置为比较所述电机的当前转速和预设转速并生成比较结果；以及

控制模块，所述控制模块和所述比较模块和所述电机连接，所述控制模块被配置为根据比较结果控制所述电机是否退出三相主动短路模式；

其中，所述计数模块包括：

赋值单元，所述赋值单元被配置为输入预设阈值，所述预设阈值在所述电机处于主动短路模式下的相电流幅值范围取值；

比较单元，所述比较单元与所述赋值单元和所述采集模块连接，所述比较单元被配置为分别比较所述预设阈值的绝对值的正负值和各相电流的大小，并根据比较结果确定各相电流的方向；

判断单元，所述判断单元和所述比较单元连接，所述判断单元被配置为基于所述各相电流的方向生成所述电流方向信息；

计数单元，所述计数单元与所述判断单元连接，所述计数单元被配置为记录所述预设时间内所述电流方向信息的变化次数，将该变化次数作为电流变化次数。

6.如权利要求5所述的电机退出三相主动短路模式的控制装置，其特征在于，所述采集模块包括第一霍尔传感器、第二霍尔传感器以及第三霍尔传感器，所述第一霍尔传感器连接于所述电机的第一相，所述第二霍尔传感器连接于所述电机的第二相，所述第三霍尔传感器连接于所述电机的第三相，所述第一霍尔传感器、所述第二霍尔传感器以及所述第三霍尔传感器分别用于采集所述电机的第一相相电流、第二相相电流以及第三相相电流。

7.如权利要求6所述的电机退出三相主动短路模式的控制装置，其特征在于，所述比较模块包括第一比较器，所述第一比较器的第一输入端和所述计算模块的输出端连接，所述第一比较器的第二输入端接入所述预设转速，所述第一比较器被配置为比较所述电机的当前转速和所述预设转速。

8.如权利要求6所述的电机退出三相主动短路模式的控制装置，其特征在于，所述控制模块包括PWM控制芯片，当所述电机的当前转速低于所述预设转速时，所述PWM控制芯片输出用于控制所述电机的逆变电路正常导通的占空比信号；当所述电机的当前转速高于所述预设转速时，所述PWM控制芯片输出用于控制所述电机的逆变电路的上桥臂或者下桥臂全部导通的占空比信号。

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