CN111983300A

CN111983300A - 电机电流检测方法、系统、搅拌机及存储介质

Info

Publication number: CN111983300A
Application number: CN201910433415.0A
Authority: CN
Inventors: 不公告发明人
Original assignee: Shenzhen Topband Co Ltd
Current assignee: Shenzhen Topband Co Ltd
Priority date: 2019-05-23
Filing date: 2019-05-23
Publication date: 2020-11-24
Anticipated expiration: 2039-05-23
Also published as: CN111983300B

Abstract

本发明适用于电机检测技术领域，提供了一种电机电流检测方法、系统、搅拌机及存储介质，该方法包括：主MCU实时对待测电机进行零点检测以计算延时时间，控制在延时时间内可控硅处于截止状态，开始计时；当主MCU判断到计时时间等于延时时间时，向可控硅和从MCU对应发送激励信号和中断检测信号；可控硅对待测电机进行转速激励，从MCU产生事件中断对待测电机进行电流采样，从MCU判断到采样信号的变化钭率小于预设钭率时，停止电流采样；从MCU将最大电流估计值发送至主MCU；主MCU接收到最大采样电流估计值时产生串口中断，以得到电流估计数据；主MCU对电流估计数据进行滤波，以得到平均值。本发明取代了通过采用电流环进行电流检测所导致的检测过程过高的问题。

Description

电机电流检测方法、系统、搅拌机及存储介质

技术领域

本发明属于电机检测技术领域，尤其涉及一种电机电流检测方法、系统、搅拌机及存储介质。

背景技术

电机控制是指，对电机的启动、加速、运转、减速及停止进行的控制。根据不同电机的类型及电机的使用场合有不同的要求及目的。对于电动机，通过电机控制，达到电机快速启动、快速响应、高效率、高转矩输出及高过载能力的目的。为了完成上述的各种环节的控制欲操作，这就必须借助外部电路或装置进行控制，外部装置进行控制时需要获取电机电流和电压的运行实时数据，从而对其进行高效，可靠的控制。其中对于电机电流的检测其中很重要的一种参数。

现有的电机电流检测过程中，均通过采用电流环的方式对其进行电流检测，但由于电流环的价格较高，进而导致电机电流的检测成本较高，降低了其实用性。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种电机电流检测方法、系统、搅拌机及存储介质，旨在解决现有的电机电流检测过程中，由于采用电流环所导致的电流检测成本过高的问题。

本发明实施例是这样实现的，一种电机电流检测方法，待测电机分别与一主MCU和从MCU电性连接，所述从MCU与所述待测电机之间设有一可控硅，所述方法包括：

所述主MCU实时对所述待测电机进行零点检测，根据所述待测电机的当前的转速及目标转速计算所时的延时时间，并控制在所述延时时间内所述可控硅处于截止状态，并开始计时，以得到计时时间；

当所述主MCU判断到所述计时时间等于延时时间时，向所述可控硅和所述从MCU对应发送激励信号和中断检测信号；

所述可控硅接收到的所述激励信号时，对所述待测电机进行转速激励，所述从MCU接收到所述中断检测信号时，产生事件中断，并实时对所述待测电机进行电流采样，以得到电流采样数据；

所述从MCU将所有所述电流采样数据全部存入存储器中，当所述从MCU判断到所述采样信号的变化钭率小于预设钭率时，停止所述电流采样；

所述从MCU分析统计所采的电流数据，并将统计分析后得到的最大电流估计值发送至所述主MCU；

当所述主MCU接收到所述最大采样电流估计值时，产生串口中断，并将所述最大采样电流估计值存入所述主MCU的缓存中，以得到电流估计数据；

所述主MCU对缓存的所述电流估计数据进行平滑滤波取加权平均，以得到5个相位周期内的平均值，所述平均值为5个电网相位周期内的最大电流。

更进一步的，所述得到5个相位周期内的平均值的步骤之后，所述方法还包括：

当所述主MCU判断到所述最大平均值大于电流阈值时，发出提示报警，并控制所述可控硅关闭所述待测电机。

更进一步的，所述将统计分析后得到的最大电流估计值发送至所述主MCU的步骤之前，所述方法还包括：

所述主MCU计算所述最大电流估计值的平均值以得到最近50毫秒内电流的最大估计值；

当所述主MCU判断到所述最大估计值大于电流阈值时，根据预设累加值进行累加计算，以得到计数值；

所述主MCU判断所述计数值是否满足停机条件；

若是，则所述主MCU发出提示报警，并控制所述可控硅关闭所述待测电机。

更进一步的，所述主MCU判断所述计数值是否满足停机条件的步骤包括：

判断预设次数内所述计数值是否大于计数阈值；

若是，则判定所述计数值满足所述停机条件。

本发明实施例的另一目的在于提供一种电机电流检测系统，所述系统包括：主MCU、与所述主MCU电性连接的从MCU和与所述从MCU电性连接的可控硅，其中：

所述主MCU用于：

实时对所述待测电机进行零点检测，根据所述待测电机的当前的转速及目标转速计算所时的延时时间，并控制在所述延时时间内所述可控硅处于截止状态，并开始计时，以得到计时时间，当判断所述计时时间等于延时时间时，向所述可控硅和所述从MCU对应发送激励信号和中断检测信号；

所述可控硅用于：

接收到的所述激励信号时，对所述待测电机进行转速激励；

所述从MCU用于：

接收到所述中断检测信号时，产生事件中断，并实时对所述待测电机进行电流采样，以得到电流采样信号，将所有所述电流采样数据全部存入存储器中，当所述从MCU判断到所述采样信号的变化钭率小于预设钭率时，停止所述电流采样，并分析统计所采的电流数据，并将统计分析后得到的最大电流估计值发送至所述主MCU；

所述主MCU还用于：

当所接收到所述最大采样电流估计值时，产生串口中断，并将所述最大采样电流估计值存入所述主MCU的缓存中，以得到电流估计数据，对缓存的所述电流估计数据进行平滑滤波取加权平均，以得到5个相位周期内的平均值，所述平均值为5个电网相位周期内的最大电流。

更进一步的，所述主MCU还用于：

当判断到所述最大平均值大于电流阈值时，发出提示报警，并控制所述可控硅关闭所述待测电机。

更进一步的，所述主MCU还用于：

计算所述最大电流估计值的平均值以得到最近50毫秒内电流的最大估计值；

当判断到所述最大估计值大于电流阈值时，根据预设累加值进行累加计算，以得到计数值；

判断所述计数值是否满足停机条件；

更进一步的，所述主MCU还用于：

判断预设次数内所述计数值是否大于计数阈值；

若是，则判定所述计数值满足所述停机条件。

本发明实施例的另一目的在于提供一种搅拌机，包括存储设备以及处理器，所述存储设备用于存储计算机程序，所述处理器运行所述计算机程序以使所述搅拌机执行上述的电机电流检测方法。

本发明实施例的另一目的在于提供一种存储介质，其存储有上述的搅拌机中所使用的计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述的电机电流检测方法的步骤。

本发明实施例可以针对电机的不同功率输出实时检测其最大电流，取代了通过采用电流环进行电流检测所导致的检测过程过高的问题，且节省了电机上的整体结构的空间，通过主MCU与从MCU相互通信，实现最大电流检测，不用专用电流芯片，节省了检测成本。

附图说明

图1是本发明第一实施例提供的电机电流检测方法的流程图；

图2是本发明第二实施例提供的电机电流检测方法的流程图；

图3是本发明第三实施例提供的电机电流检测方法的流程图；

图4是本发明第四实施例提供的电机电流检测系统的结构示意图；

图5是本发明第五实施例提供的搅拌机的结构示意图。

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。

为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

现有的电机电流检测仅使用一个MCU进行电流检测，但由于仅使用一个MCU不能持续的进行电流采样，分析大数据，所以未对大量数据进行优化处理，导致失真度较高。本案正是针对这个缺点而提出双MCU核的方案，实现主MCU只要少数的合理的有用的采样结果进行二次分析以判定处理过程；而从MCU每个电网周期都全力采样电流，并对每个相位周期的大量的采样数据分析统计好，只提取一个数据给主MCU。

实施例一

请参阅图1，是本发明第一实施例提供的电机电流检测方法的流程图，本实施例中，待测电机分别与一主MCU和从MCU电性连接，所述从MCU与所述待测电机之间设有一可控硅，该方法包括步骤：

步骤S10，所述主MCU实时对所述待测电机进行零点检测，根据所述待测电机的当前的转速及目标转速计算所时的延时时间，并控制在所述延时时间内所述可控硅处于截止状态，并开始计时，以得到计时时间；

具体的，所述主MCU通过过零检测电路以实时对电机每个相位内的过零点进行检测，并当判断到所述待测电机当前过零点时，通过触发计时器，以达到计时效果；

步骤S20，当所述主MCU判断到所述计时时间等于延时时间时，向所述可控硅和所述从MCU对应发送激励信号和中断检测信号；

其中，该时间阈值可以根据用户需求自主进行设置，例如5ms、10ms或15ms等，优选的，本实施例中，该时间阈值为10ms，由于所述主MCU分别与所述可控硅和所述从MCU电性连接，因此，有效的保障了所述激励信号和所述中断检测信号的发送，所述激励信号用于触发所述可控硅所处的可控硅电路对所述待测电机进行转速激励，以使对所述待测电机的转速和功率进行调节控制，所述中断检测信号用于触发所述从MCU的外部中断；

步骤S30，所述可控硅接收到的所述激励信号时，对所述待测电机进行转速激励，所述从MCU接收到所述中断检测信号时，产生事件中断，并实时对所述待测电机进行电流采样，以得到电流采样数据；

其中，当所述主MCU被触发外部中断时，所述从MCU产生事件中断，及停止当前所有正在处理的事件，改为实时对所述待测电机进行电流采样，其中，本实施例中，可以通过采样电阻的方式以进行电流采样；

步骤S40，所述从MCU将所有所述电流采样数据全部存入存储器中，当所述从MCU判断到所述采样信号的变化钭率小于预设钭率时，停止所述电流采样；

其中，该变化钭率为当前得到的采样信号与上一次采样得到的采样信号之间的差值，当前的采样信号大于上一次采样信号时，则变化钭率大于0，当前的采样信号小于上一次采样信号时，则变化钭率小于0，具体的，本实施例中该预设钭率0，即该步骤用于实时判断当前的采样信号是否大于上一次采样信号，并当判断到当前采样信号小于上一次采样信号时，将上一次采样信号发送至所述主MCU

步骤S50，所述从MCU分析统计所采的电流数据，并将统计分析后得到的最大电流估计值发送至所述主MCU，当所述主MCU接收到所述最大采样电流估计值时，产生串口中断，并将所述最大采样电流估计值存入所述主MCU的缓存中，以得到电流估计数据；

其中，该信号转换用于将模拟信号转为数字信号，优选的，本实施例中，可以采用模数转换器的方式进行所述最大采样信号与所述最大电流值之间的转换计算；

步骤S60，所述主MCU对缓存的所述电流估计数据进行平滑滤波取加权平均，以得到5个相位周期内的平均值，所述平均值为5个电网相位周期内的最大电流；

其中，值得说明的是，所述5个电网相位周期为50毫秒，而每10毫秒有一次平滑滤波，窗口为5，如此最快10毫秒内可以对保护极限电流作出反应；

本实施例可以针对电机的不同功率输出实时检测其最大电流，取代了通过采用电流环进行电流检测所导致的检测过程过高的问题，且节省了电机上的整体结构的空间，通过主MCU与从MCU相互通信，实现最大电流检测，不用专用电流芯片，节省了检测成本。

实施例二

请参阅图2，是本发明第一实施例提供的电机电流检测方法的流程图，本实施例中，待测电机分别与一主MCU和从MCU电性连接，所述从MCU与所述待测电机之间设有一可控硅，该方法包括步骤：

步骤S11，所述主MCU实时对所述待测电机进行零点检测，根据所述待测电机的当前的转速及目标转速计算所时的延时时间，并控制在所述延时时间内所述可控硅处于截止状态，并开始计时，以得到计时时间；

步骤S21，当判断到所述待测电机过零点时，所述主MCU发送关闭指令至所述可控硅，所述可控硅接收到的所述关闭指令时，对所述待测电机进行断电；

其中，所述关闭指令用于通过所述可控硅控制关闭对所述待测电机的功率输出，以使当前所述待测电机停止工作，进而有效的提高了后续针对所述待测电机的转速激励的精准度；

步骤S31，当所述主MCU判断到所述计时时间等于时间阈值时，向所述可控硅和所述从MCU对应发送激励信号和中断检测信号；

步骤S41，所述可控硅接收到的所述激励信号时，对所述待测电机进行转速激励，所述从MCU接收到所述中断检测信号时，产生事件中断，并实时对所述待测电机进行电流采样，以得到电流采样信号；

步骤S51，所述从MCU将所有所述电流采样数据全部存入存储器中，当所述从MCU判断到所述采样信号的变化钭率小于预设钭率时，停止所述电流采样，所述从MCU分析统计所采的电流数据，并将统计分析后得到的最大电流估计值发送至所述主MCU；

步骤S61，当所述主MCU接收到所述最大采样电流估计值时，产生串口中断，并将所述最大采样电流估计值存入所述主MCU的缓存中，以得到电流估计数据；

步骤S71，当所述主MCU判断到所述最大平均值大于电流阈值时，发出提示报警，并控制所述可控硅关闭所述待测电机；

其中，所述电流阈值可以根据用户需求自主进行设置，例如230A、250A或270A等，本实施例中，通过所述最大电流值与所述电流阈值之间的判断设计，有效的对所述待测电机的使用状态进行监测，以防止由于电流过大所述导致的电机损坏，提高了所述待测电机的使用寿命；

优选的，本实施例中，该提示报警可以采用无线报警、语音报警、声光报警或音频报警的方式对工作人员或用户进行提示，以及时提醒工作人员进行检测或维护；

实施例三

请参阅图3，是本发明第三实施例提供的电机电流检测方法的流程图，本实施例中，待测电机分别与一主MCU和从MCU电性连接，所述从MCU与所述待测电机之间设有一可控硅，该方法包括步骤：

步骤S12，所述主MCU实时对所述待测电机进行零点检测，并当判断到所述待测电机过零点时，开始计时，以得到计时时间；

步骤S22，当判断到所述待测电机过零点时，所述主MCU发送关闭指令至所述可控硅，所述可控硅接收到的所述关闭指令时，对所述待测电机进行断电；

步骤S32，当所述主MCU判断到所述计时时间等于时间阈值时，向所述可控硅和所述从MCU对应发送激励信号和中断检测信号；

步骤S42，所述可控硅接收到的所述激励信号时，对所述待测电机进行转速激励，所述从MCU接收到所述中断检测信号时，产生事件中断，并实时对所述待测电机进行电流采样，以得到电流采样信号；

步骤S52，当所述从MCU判断到所述采样信号的变化钭率小于预设钭率时，停止所述电流采样，并将所有所述电流采样信号中的最大采样信号发送至所述主MCU；

步骤S62，当所述主MCU接收到所述最大采样信号时，产生串口中断，并将所述最大采样信号进行信号转换，以得到最大电流值；

步骤S72，当所述主MCU判断到所述最大电流值大于电流阈值时，根据预设累加值进行累加计算，以得到计数值；

其中，该预设累加值可以根据用户需求进行设置，本实施例中，所述预设累加值为数值“1”，即当判断到所述最大电流值大于所述电流阈值时，进行1的累加计算，以得到所述计数值；

步骤S82，所述主MCU判断所述计数值是否满足停机条件；

具体的，本实施例中，所述主MCU判断所述计数值是否满足停机条件的步骤包括：

判断预设次数内所述计数值是否大于计数阈值；

若是，则判定所述计数值满足所述停机条件；

其中，该预设次数和计数阈值均可根据用户需求对应自主进行设置，例如5次、10次或15次等，该计数值为所述最大电流值大于所述电流阈值的次数；

当步骤S82判定到所述计数值满足所述停机条件时，执行步骤S92；

步骤S92，所述主MCU发出提示报警，并控制所述可控硅关闭所述待测电机；

步骤S102，当所述主MCU判断到所述最大电流值未大于所述电流阈值时，将所述计数值清零；

其中，通过将所述计数值清零的设计，以使该计数值为所述最大电流值大于所述电流阈值的持续次数，以使步骤S82判断最大电流值大于电流阈值的持续次数是否大于计数阈值；

实施例四

请参阅图4，是本发明第四实施例提供的电机电流检测系统100的结构示意图，所述系统包括主MCU10、与所述主MCU10电性连接的从MCU11和与所述从MCU11电性连接的可控硅电路12，所述主MCU10与所述待测电机之间设有过零检测电路14，所述从MCU11上设有采样电阻13，所述可控硅电路内设有可控硅，其中：

所述主MCU10用于：

实时对所述待测电机进行零点检测，根据所述待测电机的当前的转速及目标转速计算所时的延时时间，并控制在所述延时时间内所述可控硅处于截止状态，并开始计时，以得到计时时间，当判断所述计时时间等于延时时间时，向所述可控硅和所述从MCU11对应发送激励信号和中断检测信号；

所述可控硅用于：

接收到的所述激励信号时，对所述待测电机进行转速激励；

所述从MCU11用于：

接收到所述中断检测信号时，产生事件中断，并实时对所述待测电机进行电流采样，以得到电流采样信号，将所有所述电流采样数据全部存入存储器中，当所述从MCU11判断到所述采样信号的变化钭率小于预设钭率时，停止所述电流采样，并分析统计所采的电流数据，并将统计分析后得到的最大电流估计值发送至所述主MCU10；

所述主MCU10还用于：

当所接收到所述最大采样电流估计值时，产生串口中断，并将所述最大采样电流估计值存入所述主MCU10的缓存中，以得到电流估计数据，对缓存的所述电流估计数据进行平滑滤波取加权平均，以得到5个相位周期内的平均值，所述平均值为5个电网相位周期内的最大电流。

更进一步的，所述主MCU10还用于：

判断所述计数值是否满足停机条件；

若是，则所述主MCU10发出提示报警，并控制所述可控硅关闭所述待测电机。

更进一步的，所述主MCU10还用于：

判断预设次数内所述计数值是否大于计数阈值；

若是，则判定所述计数值满足所述停机条件。

本实施例可以针对电机的不同功率输出实时检测其最大电流，取代了通过采用电流环进行电流检测所导致的检测过程过高的问题，且节省了电机上的整体结构的空间，通过主MCU10与从MCU11相互通信，实现最大电流检测，不用专用电流芯片，节省了检测成本。

实施例五

请参阅图5，是本发明第五实施例提供的搅拌机的结构示意图，包括存储设备以及处理器，所述存储设备用于存储计算机程序，所述处理器运行所述计算机程序以使所述电机电流检测系统100执行上述的电机电流检测方法。

本实施例还提供了一种存储介质，其上存储有上述搅拌机中所使用的计算机程序，该程序在执行时，包括如下步骤：

所述主MCU对缓存的所述电流估计数据进行平滑滤波取加权平均，以得到5个相位周期内的平均值，所述平均值为5个电网相位周期内的最大电流。所述的存储介质，如：ROM/RAM、磁碟、光盘等。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元或模块完成，即将存储装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施方式中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。

本领域技术人员可以理解，图4中示出的组成结构并不构成对本发明的电机电流检测系统的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置，而图1-3中的电机电流检测方法亦采用图4中所示的更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置来实现。本发明所称的单元、模块等是指一种能够被所述电机电流检测系统中的处理器(图未示)所执行并功能够完成特定功能的一系列计算机程序，其均可存储于所述电机电流检测系统的存储设备(图未示)内。

以上所述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

1.一种电机电流检测方法，其特征在于，待测电机分别与一主MCU和从MCU电性连接，所述从MCU与所述待测电机之间设有一可控硅，所述方法包括：

2.如权利要求1所述的电机电流检测方法，其特征在于，所述得到5个相位周期内的平均值的步骤之后，所述方法还包括：

3.如权利要求1所述的电机电流检测方法，其特征在于，所述将统计分析后得到的最大电流估计值发送至所述主MCU的步骤之前，所述方法还包括：

所述主MCU判断所述计数值是否满足停机条件；

4.如权利要求3所述的电机电流检测方法，其特征在于，所述主MCU判断所述计数值是否满足停机条件的步骤包括：

判断预设次数内所述计数值是否大于计数阈值；

若是，则判定所述计数值满足所述停机条件。

5.一种电机电流检测系统，其特征在于，所述系统包括：主MCU、与所述主MCU电性连接的从MCU和与所述从MCU电性连接的可控硅，其中：

所述主MCU用于：

所述可控硅用于：

接收到的所述激励信号时，对所述待测电机进行转速激励；

所述从MCU用于：

所述主MCU还用于：

6.如权利要求5所述的电机电流检测系统，其特征在于，所述主MCU还用于：

7.如权利要求5所述的电机电流检测系统，其特征在于，所述主MCU还用于：

判断所述计数值是否满足停机条件；

8.如权利要求7所述的电机电流检测系统，其特征在于，所述主MCU还用于：

判断预设次数内所述计数值是否大于计数阈值；

若是，则判定所述计数值满足所述停机条件。

9.一种搅拌机，其特征在于，包括存储设备以及处理器，所述存储设备用于存储计算机程序，所述处理器运行所述计算机程序以使所述搅拌机执行根据权利要求1至4任一项所述的电机电流检测方法。

10.一种存储介质，其特征在于，其存储有权利要求9所述的搅拌机中所使用的计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至4任一项所述的电机电流检测方法的步骤。