CN111371379B - 一种电机电流动态调节方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电机电流动态调节方法，该方法包括：通过电机控制系统设置参数；通过电机控制系统设置电流调节触发机制；通过电机控制系统设置电流环输出保护限值；当电机的实时电流小于过流保护限值和过载保护限值时，不触发报警，电机以最大扭矩输出；当电机的实时电流骤增且电流值超过电流保护阈值时，启动电流调节机制：动态限制电流环输出电流，调节母线电压系数，以降低电机在预设时间内的输出能力；当电机的实时电流＜电流保护阈值时，调节母线电压系数，令电流环输出保护限值恢复至预设的数值，使得电机恢复至最大输出能力。本发明既能保证电机的输出能力，又能防止因瞬间电流过大而触发报警，有效延长了机器人运行过程的持续性。

Description

一种电机电流动态调节方法

技术领域

本发明涉及电机控制技术领域，尤其涉及一种电机电流动态调节方法。

背景技术

现有技术中，在机器人控制领域，例如床椅机器人，此类机器人的负载较大，机器人启动时，电机需要克服较大的阻力，此时启动电流较大，或者在急转弯的过程中，电机仍需要克服较大的阻力，此时电机输出电流较大，这些情况很容易触发机器人报警，若机器人频繁报警，则会影响机器人运行的连续性，因此难以满足技术要求和用户需要。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足，提供一种既能保证电机的输出能力，又能防止因瞬间电流过大而触发报警的电机电流动态调节方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案。

一种电机电流动态调节方法，该方法基于电机和电机控制系统实现，所述电机控制系统用于控制电机运行以及采集电机的实时电流，所述方法包括有如下步骤：步骤S1，通过所述电机控制系统设置参数：过流保护限值为L1，过流保护时间为t1，过载保护限值为L2，过载保护时间为t2，并满足L1>L2以及t1<t2；步骤S2，通过所述电机控制系统设置电流调节触发机制：电流保护阈值为L，则所述电流保护阈值L和所述过流保护限值L1的关系为L＝α*L1，其中，α为电流保护阈值系数；步骤S3，通过所述电机控制系统设置：电流环输出保护限值为Ip，并满足Ip＝β*V_DC*0.5，其中，β为母线电压系数，V_DC为电机的母线电压，且该V_DC为常数；步骤S4，所述电机控制系统控制电机运行，采集电机的实时电流并进行如下动态调节：当所述电机的实时电流小于过流保护限值L1和过载保护限值L2时，不触发报警，电机以最大扭矩输出；当所述电机的实时电流骤增且电流值超过所述电流保护阈值L时，启动电流调节机制：动态限制电流环输出电流Iout，调节母线电压系数β，令所述电流环输出电流Iout≤电流环输出保护限值Ip，用以降低电机在预设时间内的输出能力；当所述电机的实时电流＜电流保护阈值L时，调节母线电压系数β，令所述电流环输出保护限值Ip恢复至步骤S3所设置的数值，使得所述电机恢复至最大输出能力。

优选地，还包括有：步骤S5，所述电机控制系统执行报警检测：当所述电机的实时电流＞过流保护限值L1，且持续时间超过所述过流保护时间t1时，所述电机控制系统发出过流报警，并控制所述电机停止运行；当所述电机的实时电流＞过载保护限值L2，且持续时间超过所述过载保护时间为t2时，所述电机控制系统发出过载报警，并控制所述电机停止运行。

优选地，所述步骤S2中，所述电流保护阈值系数α的取值范围为0～1。

优选地，所述步骤S2中，所述电流保护阈值系数α为0.8。

优选地，所述步骤S3中，所述母线电压系数β的取值范围为0～1。

优选地，所述步骤S4中，当所述电机的实时电流小于过流保护限值L1和过载保护限值L2时，将所述母线电压系数β设置为1，以令所述电机以最大扭矩输出。

优选地，所述步骤S4中，启动电流调节机制时，调节母线电压系数β为0.8，令所述电流环输出电流Iout≤电流环输出保护限值Ip。

优选地，所述步骤S4中，当所述电机的实时电流＜电流保护阈值L时，调节母线电压系数β为1，以恢复所述电流环输出保护限值Ip。

优选地，所述电机为三相电机，所述电机的实时电流包括Ia、Ib和Ic。

优选地，所述步骤S4中：当所述电机的实时电流Ia、Ib和Ic均小于过流保护限值L1和过载保护限值L2时，不触发报警；当所述电机的实时电流Ia、Ib和Ic中的任一电流值超过所述电流保护阈值L时，启动电流调节机制；当所述电机的实时电流Ia、Ib和Ic均小于电流保护阈值L时，将所述电流环输出保护限值Ip恢复至步骤S3所设置的数值。

本发明公开的电机电流动态调节方法中，所述电机控制系统预设有电流调节触发机制以及电流保护阈值，并动态检测电机的实时电流。其中，当电机的实时电流超过电流保护阈值时，电流调节触发机制被触发，所述电机控制系统动态调节电流环输出电流的最大值并使其减小；当电机的实时电流小于电流保护阈值时，恢复电流环输出保护限值，恢复电机的输出能力。基于上述过程，本发明既能保证电机的输出能力，又实现了动态调节电机电流，解决了机器人负载较大或者需要克服较大阻力时，因瞬间电流过大而触发报警的问题，有效延长了机器人运行过程的持续性，较好地满足了技术要求和用户需要。

附图说明

图1为本发明电机电流动态调节方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作更加详细的描述。

本发明公开了一种电机电流动态调节方法，请参照图1，该方法基于电机和电机控制系统实现，所述电机控制系统用于控制电机运行以及采集电机的实时电流，所述方法包括有如下步骤：

步骤S1，通过所述电机控制系统设置参数：过流保护限值为L1，过流保护时间为t1，过载保护限值为L2，过载保护时间为t2，并满足L1>L2以及t1<t2；

步骤S2，通过所述电机控制系统设置电流调节触发机制：电流保护阈值为L，则所述电流保护阈值L和所述过流保护限值L1的关系为L＝α*L1，其中，α为电流保护阈值系数；

步骤S3，通过所述电机控制系统设置：电流环输出保护限值为Ip，并满足Ip＝β*V_DC*0.5，其中，β为母线电压系数，V_DC为电机的母线电压，且该V_DC为常数；

步骤S4，所述电机控制系统控制电机运行，采集电机的实时电流并进行如下动态调节：

当所述电机的实时电流小于过流保护限值L1和过载保护限值L2时，不触发报警，电机以最大扭矩输出；

当所述电机的实时电流骤增且电流值超过所述电流保护阈值L时，启动电流调节机制：动态限制电流环输出电流Iout，调节母线电压系数β，令所述电流环输出电流Iout≤电流环输出保护限值Ip，用以降低电机在预设时间内的输出能力；

当所述电机的实时电流＜电流保护阈值L时，调节母线电压系数β，令所述电流环输出保护限值Ip恢复至步骤S3所设置的数值，使得所述电机恢复至最大输出能力。

上述方法中，所述电机控制系统预设有电流调节触发机制以及电流保护阈值，并动态检测电机的实时电流。其中，当电机的实时电流超过电流保护阈值时，电流调节触发机制被触发，所述电机控制系统动态调节电流环输出电流的最大值并使其减小；当电机的实时电流小于电流保护阈值时，恢复电流环输出保护限值，恢复电机的输出能力。基于上述过程，本发明既能保证电机的输出能力，又实现了动态调节电机电流，解决了机器人负载较大或者需要克服较大阻力时，因瞬间电流过大而触发报警的问题，有效延长了机器人运行过程的持续性，较好地满足了技术要求和用户需要。

为了实现过流报警和过载报警，本实施例还包括有步骤S5，所述电机控制系统执行报警检测：

当所述电机的实时电流＞过流保护限值L1，且持续时间超过所述过流保护时间t1时，所述电机控制系统发出过流报警，并控制所述电机停止运行；

当所述电机的实时电流＞过载保护限值L2，且持续时间超过所述过载保护时间为t2时，所述电机控制系统发出过载报警，并控制所述电机停止运行。

作为一种优选方式，所述电流保护阈值系数α的取值范围为0～1。进一步地，所述步骤S2中，所述电流保护阈值系数α为0.8。

本实施例中，所述步骤S3中，所述母线电压系数β的取值范围为0～1。

所述步骤S4中，在不同状态下，母线电压系数β取值如下：

1、当所述电机的实时电流小于过流保护限值L1和过载保护限值L2时，将所述母线电压系数β设置为1，以令所述电机以最大扭矩输出。

2、启动电流调节机制时，调节母线电压系数β为0.8，令所述电流环输出电流Iout≤电流环输出保护限值Ip。

3、当所述电机的实时电流＜电流保护阈值L时，调节母线电压系数β为1，以恢复所述电流环输出保护限值Ip。

作为一种优选方式，所述电机为三相电机，所述电机的实时电流包括Ia、Ib和Ic。基于三相电机，所述步骤S4中：

当所述电机的实时电流Ia、Ib和Ic均小于过流保护限值L1和过载保护限值L2时，不触发报警；

当所述电机的实时电流Ia、Ib和Ic中的任一电流值超过所述电流保护阈值L时，启动电流调节机制；

当所述电机的实时电流Ia、Ib和Ic均小于电流保护阈值L时，将所述电流环输出保护限值Ip恢复至步骤S3所设置的数值。

本发明公开的电机电流动态调节方法，其实际应用过程中可参考如下实施例。

实施例1

本实施例基于电机和电机控制系统实现，为了保护电机和驱动器，电机控制系统设置有不同的保护等级，针对电机电流的保护有过流保护、过载保护，保护限值的设置与电机参数和驱动器的输出能力有关。其中，过流保护是针对短时尖峰脉冲设置的，过流保护时间可以通过界面设置，通常时间较短，且过流检测的电流幅值可以通过界面设置；过载保护是针对长时间大电流设置的保护，过载保护限值和保护时间可以通过界面设置。

请参照图1，本实施例电机电流动态调节方法包括有如下步骤：

步骤S10，设置过流保护限值为L1，过流保护时间为t1，过载保护限值为L2，过载保护时间为t2，其中，L1>L2，t1<t2，电机输出的三相电流分别为Ia、Ib和Ic；

步骤S11，设置电流调节的触发机制，设置电流保护阈值为L，且电流保护阈值L和过流保护限值L1的关系为L＝α*L1；

其中，α为电流保护阈值系数，α的取值范围为0～1，可由使用者根据负载情况设置。通常设置为α＝0.8，此值既能保证电机的输出能力，又可保证电机在启动或者克服阻力较大时不触发报警；

步骤S12，设置电流环输出保护限值为Ip，且有Ip＝β*V_DC*0.5；

其中，β为母线电压系数，β的取值范围为0～1，可由使用者根据负载情况设置，V_DC为电机的母线电压，是一个常数，电机在正常运行下，令β＝1，使电机以最大扭矩输出；

步骤S13，所述电机控制系统控制电机运行，并执行动态调节，调节过程包括：

A、电机正常运行时，电机的实时电流Ia、Ib和Ic均远小于过流保护限值L1和过载保护限值L2，此时不会触发报警，电机以最大扭矩输出；

B、电机带载启动瞬间或者需要克服较大阻力时，电机输出的电流会突然增大，此时电机的实时电流Ia、Ib和Ic会骤增，电机的实时电流Ia、Ib和Ic中任何一相电流超过电流保护阈值L时，启动电流调节机制，动态限制电流环的输出Iout，设置母线电压系数β＝0.8，该β值可通过界面设置，使电流环的输出Iout≤电流环输出保护限值Ip，即Iout<＝Ip，通过此设置，可以暂时降低电机的输出能力；

C、当电机恢复正常运行时，电机的实时电流Ia、Ib和Ic恢复到较小数值，当电机的实时电流Ia、Ib和Ic均小于电流保护阈值L时，恢复电流环的输出限值，令母线电压系数β＝1，以恢复电机的最大输出能力。

步骤S14，所述电机控制系统控制电机运行过程中，还包括检测报警过程：

D、当电机的实时电流Ia、Ib和Ic中任何一相电流大于过流保护限值L1，且大于时间超过过流保护时间t1时，触发过流报警，所述电机控制系统下电，停止运行；

E、当电机的实时电流Ia、Ib和Ic中任何一相电流大于过载保护限值L2，且大于时间超过过载保护时间t2时，触发过载报警，所述电机控制系统下电，停止运行。

本发明公开的电机电流动态调节方法，既保证了电机的输出能力，又实现了动态调节电机电流，此外，本发明无需外接电路，不增加电路成本，可有效延长电机稳定运行时间、降低报警次数，较好地满足了技术要求和用户需要。

以上所述只是本发明较佳的实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的技术范围内所做的修改、等同替换或者改进等，均应包含在本发明所保护的范围内。

Claims (9)

1.一种电机电流动态调节方法，其特征在于，该方法基于电机和电机控制系统实现，所述电机控制系统用于控制电机运行以及采集电机的实时电流，所述方法包括有如下步骤：

步骤S1，通过所述电机控制系统设置参数：过流保护限值为L1，过流保护时间为t1，过载保护限值为L2，过载保护时间为t2，并满足L1>L2以及t1<t2；

步骤S2，通过所述电机控制系统设置电流调节触发机制：电流保护阈值为L，则所述电流保护阈值L和所述过流保护限值L1的关系为L＝α*L1，其中，α为电流保护阈值系数；

步骤S3，通过所述电机控制系统设置：电流环输出保护限值为Ip，并满足Ip＝β*V_DC*0.5，其中，β为母线电压系数，V_DC为电机的母线电压，且该V_DC为常数；

步骤S4，所述电机控制系统控制电机运行，采集电机的实时电流并进行如下动态调节：

当所述电机的实时电流小于过流保护限值L1和过载保护限值L2时，不触发报警，电机以最大扭矩输出；

当所述电机的实时电流骤增且电流值超过所述电流保护阈值L时，启动电流调节机制：

动态限制电流环输出电流Iout，调节母线电压系数β，令所述电流环输出电流Iout≤电流环输出保护限值Ip，用以降低电机在预设时间内的输出能力；

当所述电机的实时电流＜电流保护阈值L时，调节母线电压系数β，令所述电流环输出保护限值Ip恢复至步骤S3所设置的数值，使得所述电机恢复至最大输出能力；

步骤S5，所述电机控制系统执行报警检测：

当所述电机的实时电流＞过流保护限值L1，且持续时间超过所述过流保护时间t1时，所述电机控制系统发出过流报警，并控制所述电机停止运行；

当所述电机的实时电流＞过载保护限值L2，且持续时间超过所述过载保护时间t2时，所述电机控制系统发出过载报警，并控制所述电机停止运行。

2.如权利要求1所述的电机电流动态调节方法，其特征在于，所述步骤S2中，所述电流保护阈值系数α的取值范围为0～1。

3.如权利要求2所述的电机电流动态调节方法，其特征在于，所述步骤S2中，所述电流保护阈值系数α为0.8。

4.如权利要求1所述的电机电流动态调节方法，其特征在于，所述步骤S3中，所述母线电压系数β的取值范围为0～1。

5.如权利要求4所述的电机电流动态调节方法，其特征在于，所述步骤S4中，当所述电机的实时电流小于过流保护限值L1和过载保护限值L2时，将所述母线电压系数β设置为1，以令所述电机以最大扭矩输出。

6.如权利要求4所述的电机电流动态调节方法，其特征在于，所述步骤S4中，启动电流调节机制时，调节母线电压系数β为0.8，令所述电流环输出电流Iout≤电流环输出保护限值Ip。

7.如权利要求4所述的电机电流动态调节方法，其特征在于，所述步骤S4中，当所述电机的实时电流＜电流保护阈值L时，调节母线电压系数β为1，以恢复所述电流环输出保护限值Ip。

8.如权利要求1所述的电机电流动态调节方法，其特征在于，所述电机为三相电机，所述电机的实时电流包括Ia、Ib和Ic。

9.如权利要求8所述的电机电流动态调节方法，其特征在于，所述步骤S4中：

当所述电机的实时电流Ia、Ib和Ic均小于过流保护限值L1和过载保护限值L2时，不触发报警；

当所述电机的实时电流Ia、Ib和Ic中的任一电流值超过所述电流保护阈值L时，启动电流调节机制；

当所述电机的实时电流Ia、Ib和Ic均小于电流保护阈值L时，将所述电流环输出保护限值Ip恢复至步骤S3所设置的数值。

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