CN113014157B - 一种电机励磁电压换相控制方法、装置及电机 - Google Patents

Abstract

一种电机励磁电压换相控制方法和装置，其中方法包括如下步骤：获取电机在给定负载下输出最大功率时的最小超前角；依据最小超前角和电机的电周期时间，计算电机的励磁电压超前换相时间；依据励磁电压超前换相时间，控制电机的励磁电压换相。还公开了一种电机，包括电机本体和电机励磁电压换相控制装置。通过依据给定负载下最大功率时的最小超前角和电机的电周期时间，得到固定的电机励磁电压超前换相时间，并按照固定电机励磁电压超前换相时间控制电机在高速运转时的励磁电压进行换相，提高了电机高速运转时的励磁电压的换相精度，确保了电机高速运转时的平稳状态。

Description

一种电机励磁电压换相控制方法、装置及电机

技术领域

本发明涉及电机控制技术领域，具体涉及一种电机励磁电压换相控制方法、装置及电机。

背景技术

常规电机的转速相对较低，其转速一般在10000rpm之下，多数电机的额定转速在1000rpm左右，电机工作在上述转速范围时对电机换相励磁电压的精度要求较低。即使在电机换相励磁电压的控制误差较大时，电机也可以正常运行。

随着高速电机的快速发展，电机的转速越来越高，相应地电机电周期也非常短。例如当电机的转子磁极为2对极时，如果电机的转速达到120000rpm时，电周期仅为250μs，此时电机励磁有效电压相对较高，接近满占空比。如果电机换相励磁电压控制误差较大的话，对电流影响较大，使不同电周期的电流峰值差值很大，造成电机无法平稳运行。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服电机高速运转励磁电压换相误差过大而造成电机不同电周期内电流峰值差值过大导致电机运行不平稳的缺陷，从而提供一种电机励磁电压换相控制方法，包括如下步骤：

获取所述电机在给定负载下输出最大功率时的最小超前角；

依据所述最小超前角和所述电机的电周期时间，计算所述电机的励磁电压超前换相时间；

依据所述励磁电压超前换相时间，控制所述电机的励磁电压换相。

优选的，所述励磁电压超前换相时间在所述负载不变时为固定数值。

优选的，所述依据所述最小超前角和所述电机的电周期时间得到所述电机的励磁电压超前换相时间的步骤中，所述励磁电压超前换相时间的计算方法为:

t＝βmin/180*T*K，

其中，t为所述励磁电压超前换相时间，βmin为所述最小超前角，T为所述电机的电周期时间，K为控制系数。

优选的，所述控制系数的数值范围为1.2-1.5。

优选的，所述控制系数数值为1.3。

相应地，本发明还提供了一种电机励磁电压换相控制装置，包括：

获取模块，用于获取所述电机在给定负载下输出最大功率时的最小超前角；

计算模块，用于依据所述最小超前角和所述电机的电周期，计算所述电机的励磁电压超前换相时间；

控制模块，用于依据所述励磁电压超前换相时间，控制所述电机的励磁电压换相。

优选的，所述计算模块在所述负载不变时，得到的所述励磁电压超前换相时间为固定数值。

优选的，所述计算模块计算所述励磁电压超前换相时间的计算公式为：

t＝βmin/180*T*K，

其中，t为所述励磁电压超前换相时间，βmin为所述最小超前角，T为所述电机的电周期时间，K为控制系数。

优选的，所述控制系数的数值范围为1.2-1.5。

优选的，所述控制系数数值为1.3。

本发明还提供了一种电机，包括电机本体，还包括：上述任一种电机励磁电压换相控制装置。

本发明还提供了一种存储介质，所述存储介质上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现前述任一种电机励磁电压换相控制方法的步骤。

本发明还提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现前述任一项电机励磁电压换相控制方法的步骤。

本发明技术方案，具有如下优点：

本发明提供的电机励磁电压换相控制方法、装置及电机，通过依据给定负载下最大功率时的最小超前角和电机的电周期时间，得到固定的电机励磁电压超前换相时间，并按照固定电机励磁电压超前换相时间控制电机在高速运转时的励磁电压进行换相，提高了电机高速运转时的励磁电压的换相精度，确保了电机高速运转时的平稳状态。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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为本发明实施例中电机励磁电压超前换相控制方法流程图；

图2为本发明实施例中电机运行位置传感器及励磁电压波形图；

图3为本发明实施例中励磁电流、励磁电压及霍尔波形示意图；

图4为本发明实施例中电机励磁电压超前换相控制装置框图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

本发明实施例的第一方面提供了电机励磁电压换相控制方法，请参照图1，包括如下步骤：

S100，获取电机在给定负载下输出最大功率时的最小超前角。

步骤S100中，在电机的负载给定的情况下，控制电机输出最大功率。当电机按照最大功率输出时，获取电机励磁电压超前换相的最小超前角。负载不变的情况下，电机的最大输出功率时的最小超前角满足要求，则电机需以较低功率运行时，只需将电机励磁电压的占空比降低，即可实现电机以低功率运行的状态，而无需改变电机励磁电压超前换相时间。

电机在给定负载的情况下，其输出最大功率时的最小超前角为一固定数值。当电机需要以低于最大功率运行时，电机的超前角小于电机以最大功率运行的最小超前角，即电机不论工作于何种状态，其励磁电压的超前角必然小于最大功率运行的最小超前角。

S200，依据最小超前角和电机的电周期时间，计算电机的励磁电压超前换相时间。

步骤S200中，依据步骤S100中获取的电极励磁电压超前换相的最小超前角，结合电机最大功率时的电周期计算电机的励磁电压超前换相时间。

S300，依据励磁电压超前换相时间，控制电机的励磁电压换相。

步骤S300中，依据得到的励磁电压超前换相时间，使得电机的励磁电压在高速运转时按照固定的超前换相时间进行换相，而随着转速的提高，转速所对应的的电机励磁电压的超前励磁角度也随之提高。超前励磁角度随着转速的提高而提高，能够保证电机在稳步运行过程中，电流相对平稳，转速波动小。

上述电机励磁电压换相控制方法，通过依据给定负载下最大功率时的最小超前角和电机的电周期时间，得到固定的电机励磁电压超前换相时间，并按照固定电机励磁电压超前换相时间控制电机在高速运转时的励磁电压进行换相，提高了电机高速运转时的励磁电压的换相精度，确保了电机高速运转时的平稳状态，减小了电机转速、绕组电流的波动，避免了电流峰值变化导致的电极器件损坏。

具体的，励磁电压超前换相时间在负载不变时为固定数值。

在本发明实施例的一个实施方式中，依据最小超前角和电机的电周期时间得到电机的励磁电压超前换相时间的步骤中，励磁电压超前换相时间的计算方法为:

t＝βmin/180*T*K，

其中，t为励磁电压超前换相时间，βmin为最小超前角，T为电机的电周期时间，K为控制系数。

在本发明实施例的一个实施方式中，为了满足电机最大功率使用余量，在励磁电压超前换相时间的计算公式中加入控制系数，使电机具备能够运行至客户所要求的额定功率以上的能力，且为了避免励磁电压超前角度过大导致效率较低及弱磁无用，控制系数的数值范围为1.2-1.5。通过加入控制系数，使电机励磁电压超前换相时间具有了20％-50％的冗余度，确保了电机励磁电压换相的准确性和可靠性。

优选的，控制系数数值为1.3。当控制系数设置于1.3时，电机励磁电压超前换相实现具备最优的可靠性和准确性。

由图2可知，当高速运行的电机转速提高时，将电机励磁电压超前换相时间设定为一个固定值，可知：位置传感器的输出信号的跳变周期越来越短，励磁电压换相超前角随着电机转速的提高越来越大，即β1＝27°、β2＝30°、β3＝45°。

由于电机霍尔传感器安装的位置是霍尔波形跳变沿跟反电动势零点重合，由图3可知，电流波形的过零点与霍尔波形跳变沿重合。此时，电机的效率最优。在实际弱磁调速过程中，尽可能使用较小的超前角度，可使电流与反电动势的相位差相对较小，以使电机的效率达到最优。

本发明实施例的第二方面提供了一种电机励磁电压换相控制装置，请参照图4，包括：获取模块1、计算模块2和控制模块3。获取模块1用于获取电机在给定负载下输出最大功率时的最小超前角。计算模块2用于依据最小超前角和电机的电周期，计算电机的励磁电压超前换相时间。控制模块3用于依据励磁电压超前换相时间，控制电机的励磁电压换相。

上述电机励磁电压换相控制装置，通过依据给定负载下最大功率时的最小超前角和电机的电周期时间，得到固定的电机励磁电压超前换相时间，并按照固定电机励磁电压超前换相时间控制电机在高速运转时的励磁电压进行换相，提高了电机高速运转时的励磁电压的换相精度，确保了电机高速运转时的平稳状态。

具体的，计算模块2在负载不变时，得到的励磁电压超前换相时间为固定数值。

在本发明实施例的一个实施方式中，计算模块计算励磁电压超前换相时间的计算公式为：

t＝βmin/180*T*K，

其中，t为励磁电压超前换相时间，βmin为最小超前角，T为电机的电周期时间，K为控制系数。

可选的，电机励磁电压控制系数的数值范围为1.2-1.5。

优选的，控制系数数值为1.3。

本发明实施例的第三方面提供了一种电机，包括电机本体和电机励磁电压换相控制装置。

本发明实施例的第四方面提供了一种存储介质，存储介质上存储有计算机程序，程序被处理器执行时实现本发明实施例第一方面中的电机励磁电压换相控制方法的步骤。

本发明实施例的第五方面提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行程序时实现本发明实施例第一方面中的电机励磁电压换相控制方法的步骤。

本发明实施例提供的一种电极励磁电压换相控制方法和装置，通过依据给定负载下最大功率时的最小超前角和电机的电周期时间，得到固定的电机励磁电压超前换相时间，并按照固定电机励磁电压超前换相时间控制电机在高速运转时的励磁电压进行换相，提高了电机高速运转时的励磁电压的换相精度，确保了电机高速运转时的平稳状态。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (11)

1.一种电机励磁电压换相控制方法，其特征在于，包括如下步骤:

获取所述电机在给定负载下输出最大功率时的最小超前角；

依据所述最小超前角和所述电机的电周期时间，计算所述电机的励磁电压超前换相时间；

依据所述励磁电压超前换相时间，控制所述电机的励磁电压换相；

所述依据所述最小超前角和所述电机的电周期时间得到所述电机的励磁电压超前换相时间的步骤中，所述励磁电压超前换相时间的计算方法为:

t＝βmin/180*T*K，

其中，t为所述励磁电压超前换相时间，βmin为所述最小超前角，T为所述电机的电周期时间，K为控制系数。

2.根据权利要求1所述的电机励磁电压换相控制方法，其特征在于，所述励磁电压超前换相时间在所述负载不变时为固定数值。

3.根据权利要求1所述的电机励磁电压换相控制方法，其特征在于，

所述控制系数的数值范围为1.2-1.5。

4.根据权利要求3所述的电机励磁电压换相控制方法，其特征在于，

所述控制系数数值为1.3。

5.一种电机励磁电压换相控制装置，其特征在于，包括：

获取模块，用于获取所述电机在给定负载下输出最大功率时的最小超前角；

计算模块，用于依据所述最小超前角和所述电机的电周期，计算所述电机的励磁电压超前换相时间；

控制模块，用于依据所述励磁电压超前换相时间，控制所述电机的励磁电压换相；

所述计算模块计算所述励磁电压超前换相时间的计算公式为：

t＝βmin/180*T*K，

其中，t为所述励磁电压超前换相时间，βmin为所述最小超前角，T为所述电机的电周期时间，K为控制系数。

6.根据权利要求5所述的电机励磁电压换相控制装置，其特征在于，

所述计算模块在所述负载不变时，得到的所述励磁电压超前换相时间为固定数值。

7.根据权利要求5所述的电机励磁电压换相控制装置，其特征在于，

所述控制系数的数值范围为1.2-1.5。

8.根据权利要求7所述的电机励磁电压换相控制装置，其特征在于，

所述控制系数数值为1.3。

9.一种电机，其特征在于，包括电机本体，还包括权利要求5-8任一项所述的电机励磁电压换相控制装置。

10.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现权利要求1-4任一项所述电机励磁电压换相控制方法的步骤。

11.一种电子设备，其特征在于，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现权利要求1-4任一项所述电机励磁电压换相控制方法的步骤。

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