CN111106785A - 一种电器故障提示的电机控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电器故障提示的电机控制方法，操作步骤包括：S110)、开启A相上开关管S1，关闭A相下开关管S2、B相上开关管S3以及C相上开关管S5，向A相上开关管S1注入PWM高频信号，向电机输入A相电源；S120)、关闭C相下开关管S6同时开启B相下开关管S4，A相电流通过B相开关管电路向电机输入B相电流；S130)、关闭B相下开关管S4同时开启C相下开关管S6，A相电流通过C相开关管电路向电机输入C相电流；S140)、对步骤S120)和步骤S130)进行若干运行周期T的控制运行，对转子形成用于故障提示的震动效果；本发明大大地简化了对开关管的开关次数，减轻了变频器的计算工作量，降低变频器代码空间占用，也减轻了对于电机和变频器引起的温升负担。

Description

一种电器故障提示的电机控制方法

技术领域

本发明属于电器故障提示控制领域，具体涉及一种电器故障提示的电机控制方法。

背景技术

在洗衣机、吸尘器等日常通用电器上，当用户操作电器或电器有故障时，需要通过声光等方式进行相关功能提示。现有的声光提示控制方法可以参见发明专利CN107393565A公开的技术方案，其工作原理是通过变频器向电机注入三相对称高频电流，使电机发出提示声音，该方案所采用的电路结构需要对6个开关管同时注入PWM信号，同时每个开关管都同时注入相电流，面临着较多技术问题，主要包括：

1、该控制方法要求6个开关管S1-S6都在进行高频率的开关运行，开关次数较多，以控制信号的载波频率为16000Hz为例，500Hz的电流一个周期内，驱动桥的总开关次数＝16000/500*6，即192次，驱动桥的开关损耗较高，会导致电能的浪费，也会使带来控制板的温升较高。

2、为了保证各相电流的对称，软件就需要保证三个占空比相位差是120°，软件算法复杂，代码量较多，会占用较多的变频器代码空间，就需要选用代码空间大的变频器，代码空间越大，导致控制器的变频器成本越高。

3、由于需要对三相同时进行控制，所以需要三个定时器分别产生PWM控制信号，要求选用定时器资源多的变频器，进一步导致变频器的成本升高。

4、一个周期内，6个开关管S1-S6和电机都有相电流，也会使控制器的变频器和电机的温升较高，进一步增加了电器损坏的风险。

因此，申请人希望寻求新的技术方案来解决以上技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种电器故障提示的电机控制方法，大大地简化了对开关管的开关次数，同时也极大地减轻了变频器的计算工作量，降低变频器代码空间占用，而且也减轻了对于电机和变频器引起的温升负担。

本发明采用的技术方案如下：

本发明首先提出一种用于电器故障提示的电机控制电路，采用开关管驱动桥电路，所述开关管驱动桥电路包括连接在输入电源和电机之间的开关管驱动桥，所述开关管驱动桥包括呈并联连接的A相开关管电路、B相开关管电路和C相开关管电路；

所述A相开关管电路包括串联在输入电源的正极和负极之间的A相上开关管S1和A相下开关管S2，且所述A相上开关管S1和A相下开关管S2之间的连接点作为输入所述电机的A相电源；

所述B相开关管电路包括B相上开关管S3和B相下开关管S4，且所述B相上开关管S3和B相下开关管S4之间的连接点作为输入所述电机的B相电源；

所述C相开关管电路包括C相上开关管S5和C相下开关管S6，且所述C相上开关管S5和C相下开关管S6之间的连接点作为输入所述电机的C相电源；

电机控制变频器内设有单个定时器，该定时器接入A相上开关管S1的栅极，用于向其注入PWM高频信号，且其余开关管均不连接定时器，选择性切换开通B相开关管电路和C相开关管电路，实现对电机转子位置的变化，实现对电机转子形成用于故障提示的震动效果。

在以上电器故障提示的电机控制电路方案基础上，本发明进一步提出了一种电器故障提示的电机控制方法，采用开关管驱动桥电路进行控制，所述开关管驱动桥电路包括连接在输入电源和电机之间的开关管驱动桥，所述开关管驱动桥包括呈并联连接的A相开关管电路、B相开关管电路和C相开关管电路；

所述A相开关管电路包括串联在输入电源的正极和负极之间的A相上开关管S1和A相下开关管S2，且所述A相上开关管S1和A相下开关管S2之间的连接点作为输入所述电机的A相电源；

所述B相开关管电路包括B相上开关管S3和B相下开关管S4，且所述B相上开关管S3和B相下开关管S4之间的连接点作为输入所述电机的B相电源；

所述C相开关管电路包括C相上开关管S5和C相下开关管S6，且所述C相上开关管S5和C相下开关管S6之间的连接点作为输入所述电机的C相电源；

所述电机控制方法的操作步骤包括：

S110)、开启所述A相上开关管S1，关闭A相下开关管S2、B相上开关管S3以及C相上开关管S5，向所述A相上开关管S1注入PWM高频信号，向所述电机输入A相电源；

S120)、关闭所述C相下开关管S6同时开启所述B相下开关管S4，所述A相电流通过B相开关管电路向所述电机输入B相电流，所述电机的定子形成磁场将转子定位在第一位置A，所述B相下开关管S4的开启时间采用第一时间Ta；

S130)、关闭所述B相下开关管S4同时开启所述C相下开关管S6，所述A相电流通过C相开关管电路向所述电机输入C相电流，所述电机的定子形成磁场将转子定位在第二位置B，所述B相下开关管S4的开启时间采用第二时间Tb；

S140)、将所述第一时间Ta和第二时间Tb的和作为单个运行周期T，对所述上述步骤S120)和步骤S130)进行若干运行周期T的控制运行，对转子形成用于故障提示的震动效果。

优选地，所述A相电源、B相电源、C相电源之间的相位差为120゜。

优选地，所述第一时间Ta等于第二时间Tb，所述第一时间Ta＝1000/(f×2)，其中，f为所述电机目标输出电流的频率，且所述PWM高频信号的频率高于所述电机目标输出电流的频率。

优选地，在单个运行周期T内，所述A相上开关管S1的开关次数＝所述PWM高频信号的频率/所述电机目标输出电流的频率，所述A相下开关管S2、B相上开关管S3以及C相上开关管S5的开关次数均为0次，所述B相下开关管S4和所述C相下开关管S6的开关次数均为1次。

优选地，所述电机目标输出电流的频率范围为200-1000Hz；所述PWM高频信号的频率范围不小于10000Hz。

优选地，所述电机目标输出电流的频率为500Hz；所述PWM高频信号的频率为16000Hz。

优选地，在所述步骤S110)中，通过电机控制变频器的定时器向所述A相上开关管S1注入PWM高频信号。

优选地，所述电器为洗衣机或吸尘器。

优选地，所述第一时间Ta的范围为0.5-10ms，和/或所述第二时间Tb的范围为0.5-10ms。

本发明首先创造性地提出采用开关管驱动桥电路作为实现用于电器故障提示的电机控制电路，同时将开关管驱动桥电路的单个开关管进行PWM信号注入，在实际实施时，可以选择性切换开通B相开关管电路和C相开关管电路，实现对电机转子位置的变化，最终可以实现对电机转子形成用于故障提示的震动效果，本发明提出的电机控制电路仅需要在变频器内设置单个定时器，大大降低变频器的结构成本；

本发明在以上开关管驱动桥电路的基础上，进一步创造性地采用始终关闭每相开关管电路的1个开关管，同时选择向其中一相开关管电路的另一个开关管处于注入PWM高频信号的状态，然后选择性切换其余两相开关管电路的另一个开关管的开关状态，使得电机处于两相输入电流输入形成定子磁场的状态，进而使得电机转子在对应的两个位置之间进行反复切换，最终使得电机转子形成震动效果，该震动效果可以作为用于对电器进行故障提示功能，本发明的整体控制过程大大地简化了对开关管的开关次数，同时也极大地减轻了变频器的计算工作量，降低变频器代码空间占用，而且也减轻了对于电机和变频器引起的温升负担。

附图说明

附图1是本发明具体实施方式下电器故障提示的电机控制电路图；

附图2是本发明具体实施方式下电器故障提示的电机控制方法步骤框图；

附图3是本发明具体实施方式下开关管驱动桥3在单个运行周期内的驱动信号图。

具体实施方式

本发明实施例公开了一种电器故障提示的电机控制方法，操作步骤包括：S110)、开启A相上开关管S1，关闭A相下开关管S2、B相上开关管S3以及C相上开关管S5，向A相上开关管S1注入PWM高频信号，向电机输入A相电源；S120)、关闭C相下开关管S6同时开启B相下开关管S4，A相电流通过B相开关管电路向电机输入B相电流，电机的定子形成磁场将转子定位在第一位置A，B相下开关管S4的开启时间采用第一时间Ta；S130)、关闭B相下开关管S4同时开启C相下开关管S6，A相电流通过C相开关管电路向电机输入C相电流，电机的定子形成磁场将转子定位在第二位置B，B相下开关管S4的开启时间采用第二时间Tb；S140)、将第一时间Ta和第二时间Tb的和作为单个运行周期T，对上述步骤S120)和步骤S130)进行若干运行周期T的控制运行，对转子形成用于故障提示的震动效果。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

请参见1所示的一种电器故障提示的电机控制电路，优选地，在本实施方式中，电器为洗衣机或吸尘器，当然地，在其他实施方式中，也可以采用其他电器；

在本实施方式中，电机控制电路采用开关管驱动桥电路，开关管驱动桥电路包括连接在输入电源和电机2之间的开关管驱动桥3，开关管驱动桥3包括呈并联连接的A相开关管电路、B相开关管电路和C相开关管电路；A相开关管电路包括串联在输入电源的正极11和负极12之间的A相上开关管S1和A相下开关管S2，且A相上开关管S1和A相下开关管S2之间的连接点作为输入电机2的A相电源；B相开关管电路包括B相上开关管S3和B相下开关管S4，且B相上开关管S3和B相下开关管S4之间的连接点作为输入电机2的B相电源；C相开关管电路包括C相上开关管S5和C相下开关管S6，且C相上开关管S5和C相下开关管S6之间的连接点作为输入电机2的C相电源；优选地，在本实施方式中，A相电源、B相电源、C相电源之间的相位差为120゜；电机控制变频器4内设有单个定时器41，该定时器41接入A相上开关管S1的栅极，用于向其注入PWM高频信号，且其余开关管均不连接定时器；

本实施例采用开关管驱动桥电路作为实现用于电器故障提示的电机控制电路，同时将开关管驱动桥电路的单个开关管进行PWM信号注入，在实际实施时，可以选择性切换开通B相开关管电路和C相开关管电路，实现对电机转子位置的变化，最终可以实现对电机转子形成用于故障提示的震动效果，本实施例提出的电机控制电路仅需要在变频器内设置单个定时器，大大降低变频器的结构成本；

在本实施例提出电器故障提示的电机控制电路方案基础上，请进一步参见图2所示，本发明进一步提出了一种电器故障提示的电机控制方法，其操作步骤包括：

S110)、开启A相上开关管S1，关闭A相下开关管S2、B相上开关管S3以及C相上开关管S5，通过定时器41向A相上开关管S1注入PWM高频信号，向电机2输入A相电源；

S120)、关闭C相下开关管S6同时开启B相下开关管S4，A相电流通过B相开关管电路向电机输入B相电流，电机2的定子形成磁场将转子定位在第一位置A，B相下开关管S4的开启时间采用第一时间Ta；

S130)、关闭B相下开关管S4同时开启C相下开关管S6，A相电流通过C相开关管电路向电机输入C相电流，电机2的定子形成磁场将转子定位在第二位置B，B相下开关管S4的开启时间采用第二时间Tb；

S140)、将第一时间Ta和第二时间Tb的和作为单个运行周期T，对上述步骤S120)和步骤S130)进行若干运行周期T的控制运行，对转子形成用于故障提示的震动效果；

优选地，在本实施方式中，为了确保对各相输出电流的对称性，第一时间Ta等于第二时间Tb，第一时间Ta＝1000/(f×2)，其中，f为电机目标输出电流的频率，且PWM高频信号的频率高于电机目标输出电流的频率；

在本实施方式中，在单个运行周期T内，A相上开关管S1的开关次数＝PWM高频信号的频率/电机目标输出电流的频率，A相下开关管S2、B相上开关管S3以及C相上开关管S5的开关次数均为0次，B相下开关管S4和C相下开关管S6的开关次数均为1次；

优选地，为了对转子的震动音量可以实现对用户可靠的故障提示效果，在本实施方式中，电机目标输出电流的频率范围为200-1000Hz；PWM高频信号的频率范围不小于10000Hz；第一时间Ta的范围为0.5-10ms，第二时间Tb的范围为0.5-10ms；当然地，在实际实施时，本领域技术人员根据用户的提示体验需要来具体设定PWM高频信号的频率、第一时间Ta以及第二时间Tb，进而实现对转子震动效果的调节，确保用户体验；具体优选地，在本实施方式中，电机目标输出电流的频率为500Hz；PWM高频信号的频率为16000Hz，第一时间Ta为1ms，第二时间Tb为1ms，每个运行周期T的时间为2ms；

请进一步参见图3所示的开关管驱动桥3在单个运行周期T的驱动信号图，A相上开关管S1通过定时器41保持注入PWM高频信号，当在第一时间Ta内，B相下开关管S4处于高电平输出状态，其余的开关管处于低电平状态，此时，A相电源作为电机2的正极电源输入，B相电流作为电机2的负极电源输入，使得电机2的定子形成磁场并驱动转子定位在第一位置A；在当第二时间Tb内，C相下开关管S6处于高电平输出状态，其余的开关管处于低电平状态，此时，A相电源作为电机2的正极电源输入，C相电流作为电机2的负极电源输入，使得电机2的定子形成磁场并驱动转子定位在第二位置B，转子通过旋转60゜实现从第一位置A旋转至第二位置B，当进入下一运行周期的第一时间Ta内，转子通过逆向旋转60゜实现从第二位置B旋转至第二位置A，通过如此不断切换，最终使得转子形成用于故障提示的震动效果；

在本实施例中，在单个运行周期T内，A相上开关管S1的开关次数

＝16000Hz/500Hz＝32次。

本实施例的电机转子定位在第一位置A和第二位置B之间进行反复切换，最终使得电机转子形成震动效果，该震动效果可以作为用于对电器进行故障提示功能，本实施例的整体控制过程大大地简化了对开关管的开关次数，同时也极大地减轻了变频器4的计算工作量，降低变频器代码空间占用，而且也减轻了对于电机2和变频器4引起的温升负担。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (9)

1.一种电器故障提示的电机控制方法，采用开关管驱动桥电路进行控制，其特征在于，所述开关管驱动桥电路包括连接在输入电源和电机之间的开关管驱动桥，所述开关管驱动桥包括呈并联连接的A相开关管电路、B相开关管电路和C相开关管电路；

所述A相开关管电路包括串联在输入电源的正极和负极之间的A相上开关管S1和A相下开关管S2，且所述A相上开关管S1和A相下开关管S2之间的连接点作为输入所述电机的A相电源；

所述B相开关管电路包括B相上开关管S3和B相下开关管S4，且所述B相上开关管S3和B相下开关管S4之间的连接点作为输入所述电机的B相电源；

所述C相开关管电路包括C相上开关管S5和C相下开关管S6，且所述C相上开关管S5和C相下开关管S6之间的连接点作为输入所述电机的C相电源；

所述电机控制方法的操作步骤包括：

S110)、开启所述A相上开关管S1，关闭A相下开关管S2、B相上开关管S3以及C相上开关管S5，向所述A相上开关管S1注入PWM高频信号，向所述电机输入A相电源；

S120)、关闭所述C相下开关管S6同时开启所述B相下开关管S4，所述A相电流通过B相开关管电路向所述电机输入B相电流，所述电机的定子形成磁场将转子定位在第一位置A，所述B相下开关管S4的开启时间采用第一时间Ta；

S130)、关闭所述B相下开关管S4同时开启所述C相下开关管S6，所述A相电流通过C相开关管电路向所述电机输入C相电流，所述电机的定子形成磁场将转子定位在第二位置B，所述B相下开关管S4的开启时间采用第二时间Tb；

S140)、将所述第一时间Ta和第二时间Tb的和作为单个运行周期T，对所述上述步骤S120)和步骤S130)进行若干运行周期T的控制运行，对转子形成用于故障提示的震动效果。

2.根据权利要求1所述的电器故障提示的电机控制方法，其特征在于，所述A相电源、B相电源、C相电源之间的相位差为120゜。

3.根据权利要求1或2所述的电器故障提示的电机控制方法，其特征在于，所述第一时间Ta等于第二时间Tb，所述第一时间Ta＝1000/(f×2)，其中，f为所述电机目标输出电流的频率，且所述PWM高频信号的频率高于所述电机目标输出电流的频率。

4.根据权利要求3所述的电器故障提示的电机控制方法，其特征在于，在单个运行周期T内，所述A相上开关管S1的开关次数＝所述PWM高频信号的频率/所述电机目标输出电流的频率，所述A相下开关管S2、B相上开关管S3以及C相上开关管S5的开关次数均为0次，所述B相下开关管S4和所述C相下开关管S6的开关次数均为1次。

5.根据权利要求3所述的电器故障提示的电机控制方法，其特征在于，所述电机目标输出电流的频率范围为200-1000Hz；所述PWM高频信号的频率范围不小于10000Hz。

6.根据权利要求5所述的电器故障提示的电机控制方法，其特征在于，所述电机目标输出电流的频率为500Hz；所述PWM高频信号的频率为16000Hz。

7.根据权利要求1所述的电器故障提示的电机控制方法，其特征在于，在所述步骤S110)中，通过电机控制变频器的定时器向所述A相上开关管S1注入PWM高频信号。

8.根据权利要求1所述的电器故障提示的电机控制方法，其特征在于，所述电器为洗衣机或吸尘器。

9.根据权利要求1所述的电器故障提示的电机控制方法，其特征在于，所述第一时间Ta的范围为0.5-10ms，和/或所述第二时间Tb的范围为0.5-10ms。

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