CN111654228A - 一种电机的转矩控制方法、装置、控制器和电机 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供一种电机的转矩控制方法、装置、控制器和电机,该方法包括:获取电机的温度值;判断获取的电机的温度值是否高于预设的温度阈值;当高于时,根据所述电机的温度值与所述电机的输入电流之间形成的非线性函数,降低所述电机的输入电流,以降低所述电机的转矩。该方法可以同时实现对电机的过热保护并且提高电机的效率。
Description
技术领域
本发明涉及电机领域,具体涉及一种电机的转矩控制方法、装置、控制器和电机。
背景技术
电机作为重要的动力源,应用非常广泛。在将电机负载调节平衡后,电机正常工作所需力矩较小,电机的电流也会较小。但是,当电机负载不平衡或者电机高速运动时所受风阻较大时,电机需要持续输出较大力矩以维持其平衡状态,这就导致电机线圈持续发热,如果电机绕组的散热环境不理想,造成大量热量集聚在电机绕组上,这可能会导致电机因过热烧毁。
在实现本发明过程中,发明人发现现有技术中至少存在如下问题:在运行时间长,载重大的情况下,电机发热会比较严重,现有技术中对电机的过热保护手段不理想。
发明内容
本发明实施例提供一种电机的转矩控制方法、装置、控制器和电机,以同时实现对电机的过热保护并且提高电机的效率。
第一方面,本发明实施例提供了一种电机的转矩控制方法,其包括:
获取电机的温度值;
判断获取的电机的温度值是否高于预设的温度阈值;
当高于时,根据所述电机的温度值与所述电机的输入电流之间形成的非线性函数,降低所述电机的输入电流,以降低所述电机的转矩。
在一些实施例中,所述的根据所述电机的温度值与所述电机的输入电流之间形成的非线性函数,降低所述电机的输入电流,包括:根据所述电机的温度值与所述电机的输入电流之间形成的二线曲线函数,降低所述电机的输入电流。
在一些实施例中,所述的根据所述电机的温度值与所述电机的输入电流之间形成的非线性函数,降低所述电机的输入电流,包括:根据所述电机的温度值与所述电机的输入电流之间形成的折线函数,降低所述电机的输入电流;其中,所述折线函数是分段函数,包括多个折线段,每个折线段对应于一个固定的斜率,多个斜率的绝对值随着温度的增加而依次增大。
在一些实施例中,所述的根据所述电机的温度值与所述电机的输入电流之间形成的非线性函数,降低所述电机的输入电流,包括:根据所述电机的温度值与所述电机的输入电流之间形成的阶梯函数,降低所述电机的输入电流;其中,在所述阶梯函数中,所述的预设的温度阈值和允许的温度上限值之间被划分为多个温度段,每个温度段对应于一个预设的固定电流值,多个预设的固定电流值随着温度段的升高依次降低。
第二方面,本发明实施例提供了一种电机的转矩控制装置,其包括:
温度获取模块,用于获取电机的温度值;
温度判断模块,用于判断获取的电机的温度值是否高于预设的温度阈值;
转矩控制模块,用于当高于时,根据所述电机的温度值与所述电机的输入电流之间形成的非线性函数,降低所述电机的输入电流,以降低所述电机的转矩。
在一些实施例中,所述转矩控制模块,具体用于:根据所述电机的温度值与所述电机的输入电流之间形成的二线曲线函数,降低所述电机的输入电流。
在一些实施例中,所述转矩控制模块,具体用于:根据所述电机的温度值与所述电机的输入电流之间形成的折线函数,降低所述电机的输入电流;其中,所述折线函数是分段函数,包括多个折线段,每个折线段对应于一个固定的斜率,多个斜率的绝对值随着温度的增加而依次增大。
在一些实施例中,所述转矩控制模块,具体用于:根据所述电机的温度值与所述电机的输入电流之间形成的阶梯函数,降低所述电机的输入电流;其中,在所述阶梯函数中,所述的预设的温度阈值和允许的温度上限值之间被划分为多个温度段,每个温度段对应于一个预设的固定电流值,多个预设的固定电流值随着温度段的升高依次降低。
第三方面,本发明实施例提供了一种电机的控制器,其包括:
一个或多个处理器;
存储器,用于存储一个或多个程序;
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时,使得所述一个或多个处理器实现如上所述的任意一种电机的转矩控制方法。
第四方面,本发明实施例提供了一种电机,其包括如上所述的任意一种电机的转矩控制装置,或者包括如上所述的电机的控制器。
上述技术方案具有如下有益效果:本发明的实施例,通过获取电机的温度值;判断获取的电机的温度值是否高于预设的温度阈值;当高于时,根据所述电机的温度值与所述电机的输入电流之间形成的非线性函数,降低所述电机的输入电流,以降低所述电机的转矩,从而可以以同时实现对电机的过热保护并且提高电机的效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,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的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的实施例的一种电机的转矩控制方法的流程图;
图2是本发明的实施例的作为一个举例的电机电流随温度给定的示意图;
图3是本发明的实施例的一种电机的转矩控制装置的功能框图;
图4是本发明的实施例的一种电机的控制器的功能框图。
具体实施方式
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,都属于本发明保护的范围。
实施例1
图1是本发明的实施例的一种电机的转矩控制方法的流程图,如图1所示,该电机的转矩控制方法包括如下步骤:
S110:获取电机的温度值;
S120:判断获取的电机的温度值是否高于预设的温度阈值;
S130:当高于时,根据所述电机的温度值与所述电机的输入电流之间形成的非线性函数,降低所述电机的输入电流,以降低所述电机的转矩。
在一些实施例中,步骤S110中根据所述电机的温度值与所述电机的输入电流之间形成的非线性函数,降低所述电机的输入电流,包括:根据所述电机的温度值与所述电机的输入电流之间形成的二线曲线函数,降低所述电机的输入电流。
在一些实施例中,步骤S110中根据所述电机的温度值与所述电机的输入电流之间形成的非线性函数,降低所述电机的输入电流,包括:根据所述电机的温度值与所述电机的输入电流之间形成的折线函数,降低所述电机的输入电流;其中,所述折线函数是分段函数,包括多个折线段,每个折线段对应于一个固定的斜率,多个斜率的绝对值随着温度的增加而依次增大。
在一些实施例中,步骤S110中根据所述电机的温度值与所述电机的输入电流之间形成的非线性函数,降低所述电机的输入电流,包括:根据所述电机的温度值与所述电机的输入电流之间形成的阶梯函数,降低所述电机的输入电流;其中,在所述阶梯函数中,所述的预设的温度阈值和允许的温度上限值之间被划分为多个温度段,每个温度段对应于一个预设的固定电流值,多个预设的固定电流值随着温度段的升高依次降低。
表1:电机的温度值与所述电机的输入电流之间形成的阶梯函数的一个举例
电机温度 | 电机输入电流 |
70度至74度 | 额定输入电流的95% |
75度至79度 | 额定输入电流的88% |
80度-84度 | 额定输入电流的78% |
85度-89度 | 额定输入电流的65% |
90度-94度 | 额定输入电流的35% |
95度-99度 | 额定输入电流的10% |
100度以上 | 0 |
以下对本发明实施例进行更加详细的说明:
当电动机在运行的过程中,在运行时间长,载重大的情况下,电机发热会比较严重。
此时为了保护电机,本发明的实施例在尽量满足工作需求的同时输入给电机的电流尽量小。电机的温度可以通过硬件电路获取。以下描述控制器中软件对温度进行处理的过程。
图2是本发明的实施例的作为一个举例的电机电流随温度给定的示意图。如图2所示,在现有技术中,如图2所示的蓝色曲线,其对应于线性控制方式,当检测到电机的温度大于70摄氏度时,控制输入给电机的最大电流开始减小。
但是,该线性的控制方式存在一些缺点,因为当温度刚大于70度时,此时电机温度还算正常,如果这时就迅速地减小IQ的给定,IQ是电流的标么值,那么电机的利用效率就会降低。而当电机温度较高时,例如在100度附近时,IQ给定变化又太慢,此时容易烧坏电机。
因此,本发明的实施例采用如下优化控制方法:
如图2所示的红色曲线,其对应于二次曲线控制方式,此种方式能够有效的解决电机利用率和高温及时保护的问题。
在实际使用的过程中,特别是在恒转矩模式运行下,在连续运行的过程中控制器会慢慢找到一个连续工作点,此点可以保证电机尽可能上时间以最大转矩输出,在实际应用中很有实用价值。
在本实施例中,电机的温度值检测可通过在电机定子绕组中嵌入温度传感器,获得电机的定子绕组的温度。在其他实施例中,可通过热电偶检测电机的实时温度值。在其他实施例中,电机的温度值根据检测到的电机的定子的温度值和电机的转子的温度值联合确定。在其他实施例中,可以通过红外测温仪获得电机的表面温度。在可选实施例中,根据通过嵌入式温度传感器获得的电机定子温度、电机转子温度、以及通过非接触式的红外测温仪获得电机的表面温度,进行计算获得电机当前的最终温度值。
在本实施例中,电机的控制器包括但不限制于:DSP、ARM、工控机,或者其他可编辑的控制器。
在一些实施例中,还可以配置有电流调节器,其与电机的控制器藕接,被配置为根据电机的控制器的控制指令,调节输入至电机中的电流值。
在一些实施例中,根据所述电机的温度值与所述电机的输入电流之间形成的阶梯函数,降低所述电机的输入电流。阶梯函数是形如阶梯的具有无穷多个跳跃间断点的函数,其是分段函数的一种。
在一些实施例中,电机的温度阈值可根据其应用场景、应用环境而修改。
在本实施例中,该电机可应用于无人机、压缩机、起重机、港机、塔机、电梯、卷扬机、车辆等设备或场合。该电机的类型可以包括如下中的至少一种:交流感应电机、交流同步电机、直流步进电机、直流无电刷电机、永磁电动机。
在其他的实施例中,该电机可进一步配置有冷却装置,该冷却装置包括风扇、循环液体、相变流体、蒸汽压缩制冷设备、蒸汽吸收式制冷设备、珀尔帖效应设备、或热量效应设备中的一个或多个。
在一些可选的实施例中,当电机的温度值高于第二温度阈值,例如为100度时,该电机被关机或被控制为停机状态。
根据所述电机的温度值与所述电机的输入电流之间形成的指数函数、幂函数、对数函数,降低所述电机的输入电流。
实施例2
图3是本发明的实施例的一种电机的转矩控制装置的功能框图。如图3所示,电机的转矩控制装置200包括:
温度获取模块210,用于获取电机的温度值;
温度判断模块220,用于判断获取的电机的温度值是否高于预设的温度阈值;
转矩控制模块230,用于当高于时,根据所述电机的温度值与所述电机的输入电流之间形成的非线性函数,降低所述电机的输入电流,以降低所述电机的转矩。
在一些实施例中,转矩控制模块230,具体用于:根据所述电机的温度值与所述电机的输入电流之间形成的二线曲线函数,降低所述电机的输入电流。
在一些实施例中,转矩控制模块220,具体用于:根据所述电机的温度值与所述电机的输入电流之间形成的折线函数,降低所述电机的输入电流;其中,所述折线函数是分段函数,包括多个折线段,每个折线段对应于一个固定的斜率,多个斜率的绝对值随着温度的增加而依次增大。
在一些实施例中,转矩控制模块230,具体用于:根据所述电机的温度值与所述电机的输入电流之间形成的阶梯函数,降低所述电机的输入电流;其中,在所述阶梯函数中,所述的预设的温度阈值和允许的温度上限值之间被划分为多个温度段,每个温度段对应于一个预设的固定电流值,多个预设的固定电流值随着温度段的升高依次降低。
本发明的实施例,通过获取电机的温度值;判断获取的电机的温度值是否高于预设的温度阈值;当高于时,根据所述电机的温度值与所述电机的输入电流之间形成的非线性函数,降低所述电机的输入电流,以降低所述电机的转矩,从而可以以同时实现对电机的过热保护并且提高电机的效率。
实施例3
本发明实施例还提供了一种电机的控制器,如图4所示,包括一个或多个处理器301、通信接口302、存储器303和通信总线304,其中,处理器301,通信接口302,存储器303通过通信总线304完成相互间的通信。
存储器303,用于存放计算机程序;
处理器301,用于执行存储器303上所存放的程序时,实现上述任意一种电机的转矩控制方法
本发明实施例提供了一种电机,其包括如上所述的任意一种电机的转矩控制装置,或者包括如上所述的电机的控制器。
上述电子设备提到的通信总线可以是外设部件互连标准(Peripheral ComponentInterconnect,PCI)总线或扩展工业标准结构(Extended Industry StandardArchitecture,EISA)总线等。该通信总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示,图中仅用一条粗线表示,但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。通信接口用于上述电子设备与其他设备之间的通信。
存储器可以包括随机存取存储器(Random Access Memory,RAM),也可以包括非易失性存储器(Non-Volatile Memory,NVM),例如至少一个磁盘存储器。可选的,存储器还可以是至少一个位于远离前述处理器的存储装置。
上述的处理器可以是通用处理器,包括中央处理器(Central Processing Unit,CPU)、网络处理器(Network Processor,NP)等;还可以是数字信号处理器(Digital SignalProcessing,DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit,ASIC)、现场可编程门阵列(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。
需要说明的是,在本文中,诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述,各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其,对于装置、电子设备及可读存储介质实施例而言,由于其基本相似于方法实施例,所以描述的比较简单,相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
本领域技术人员还可以了解到本发明实施例列出的各种说明性逻辑块(illustrative logical block),单元,和步骤可以通过电子硬件、电脑软件,或两者的结合进行实现。为清楚展示硬件和软件的可替换性(interchangeability),上述的各种说明性部件(illustrative components),单元和步骤已经通用地描述了它们的功能。这样的功能是通过硬件还是软件来实现取决于特定的应用和整个系统的设计要求。本领域技术人员可以对于每种特定的应用,可以使用各种方法实现所述的功能,但这种实现不应被理解为超出本发明实施例保护的范围。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并非用于限定本发明的保护范围。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,均包含在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种电机的转矩控制方法,其特征在于,包括:
获取电机的温度值;
判断获取的电机的温度值是否高于预设的温度阈值;
当高于时,根据所述电机的温度值与所述电机的输入电流之间形成的非线性函数,降低所述电机的输入电流,以降低所述电机的转矩。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述的根据所述电机的温度值与所述电机的输入电流之间形成的非线性函数,降低所述电机的输入电流,包括:
根据所述电机的温度值与所述电机的输入电流之间形成的二线曲线函数,降低所述电机的输入电流。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述的根据所述电机的温度值与所述电机的输入电流之间形成的非线性函数,降低所述电机的输入电流,包括:
根据所述电机的温度值与所述电机的输入电流之间形成的折线函数,降低所述电机的输入电流;其中,所述折线函数是分段函数,包括多个折线段,每个折线段对应于一个固定的斜率,多个斜率的绝对值随着温度的增加而依次增大。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述的根据所述电机的温度值与所述电机的输入电流之间形成的非线性函数,降低所述电机的输入电流,包括:
根据所述电机的温度值与所述电机的输入电流之间形成的阶梯函数,降低所述电机的输入电流;其中,在所述阶梯函数中,所述的预设的温度阈值和允许的温度上限值之间被划分为多个温度段,每个温度段对应于一个预设的固定电流值,多个预设的固定电流值随着温度段的升高依次降低。
5.一种电机的转矩控制装置,其特征在于,包括:
温度获取模块,用于获取电机的温度值;
温度判断模块,用于判断获取的电机的温度值是否高于预设的温度阈值;
转矩控制模块,用于当高于时,根据所述电机的温度值与所述电机的输入电流之间形成的非线性函数,降低所述电机的输入电流,以降低所述电机的转矩。
6.根据权利要求5所述的装置,其特征在于,所述转矩控制模块,具体用于
根据所述电机的温度值与所述电机的输入电流之间形成的二线曲线函数,降低所述电机的输入电流。
7.根据权利要求5所述的装置,其特征在于,所述转矩控制模块,具体用于:根据所述电机的温度值与所述电机的输入电流之间形成的折线函数,降低所述电机的输入电流;其中,所述折线函数是分段函数,包括多个折线段,每个折线段对应于一个固定的斜率,多个斜率的绝对值随着温度的增加而依次增大。
8.根据权利要求5所述的装置,其特征在于,所述转矩控制模块,具体用于:根据所述电机的温度值与所述电机的输入电流之间形成的阶梯函数,降低所述电机的输入电流;其中,在所述阶梯函数中,所述的预设的温度阈值和允许的温度上限值之间被划分为多个温度段,每个温度段对应于一个预设的固定电流值,多个预设的固定电流值随着温度段的升高依次降低。
9.一种电机的控制器,其特征在于,其包括:
一个或多个处理器;
存储器,用于存储一个或多个程序;
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时,使得所述一个或多个处理器实现如权利要求1-4中任一所述的电机的转矩控制方法。
10.一种电机,其特征在于,包括如权利要求5-8中任一项所述的电机的转矩控制装置,或者包括如权利要求9中所述的电机的控制器。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20200911 |
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