CN113014180B - 一种电机转速控制方法、装置及计算机可读存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电机转速控制方法、装置及计算机可读存储介质，该方法包括：检测电机的当前转速；判断当前转速是否大于预设最高安全转速；当当前转速是大于预设最高安全转速时，减小电机的励磁电压的占空比及相应的超前角度，直至当前转速达到预设最高安全转速。实现了在电机达到最高安全转速后及时对电机的励磁电压的占空比及相应的超前角度进行调节，进而实现对电机转速的控制，防止电机进入过高转速的运行状态，并且在电机的当前转速达到预设最高安全转速时停止对电机转速的调节，从而既保障了电机的功能不受影响，又延长了电机的使用寿命。

Description

一种电机转速控制方法、装置及计算机可读存储介质

技术领域

本发明涉及电机控制技术领域，具体涉及一种电机转速控制方法、装置及计算机可读存储介质。

背景技术

目前的家电产品都趋于智能化、小型化的发展。电机作为众多家电产品的核心部件，只有在电机具备小型化、智能化的前提下，其应用的家电产品才能实现小型化、智能化。在电机体积减小的同时只有维持电机的高转速才能保证电机的输出功率。而当高速电机应用于、吸尘器、电吹风等具有出风口和进风口的生活电器时，由于这些电器的进风口或出风口常常会发生堵塞的情况，将导致整个生活电器进风量或出风量变少，进而会造成电机处于超出额定转速的工作状态，当电机长期处于过高转速的非正常工作状态下，会对电机乃至生活电器都造成损坏，影响生活电器的功能及使用寿命，因此，如何在电器的进风口或出风口发生堵塞时，对电机的转速进行有效控制，对电机及生活电器的性能和使用寿命具有重要意义。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种电机转速控制方法及装置，以克服现有技术中在电器的进风口或出风口发生堵塞的情况时，电机处于过高转速的运行状态，影响电机及生活电器的功能及使用寿命的问题。

根据第一方面，本发明实施例提供了一种电机转速控制方法，包括：检测电机的当前转速；判断所述当前转速是否大于预设最高安全转速；当所述当前转速是大于所述预设最高安全转速时，减小所述电机的励磁电压的占空比及相应的超前角度，直至所述当前转速达到所述预设最高安全转速。

可选地，所述电机转速控制方法，还包括：检测所述电机的母线电压和母线电流，根据所述母线电压和母线电流计算所述电机的当前输入功率；判断所述当前输入功率是否大于额定输入功率；当所述当前输入功率大于所述额定输入功率时，减小所述电机的励磁电压的占空比及相应的超前角度，从而降低所述当前转速，直至所述当前输入功率等于所述额定输入功率。

可选地，所述电机转速控制方法，还包括：当所述当前输入功率不大于所述额定输入功率时，控制所述电机以所述预设最高安全转速运行。

可选地，所述电机转速控制方法，还包括：在检测到所述当前转速低于预设最低转速时，增大所述电机的励磁电压的占空比及相应的超前角度，直至所述当前转速达到所述预设最低转速。

根据第二方面，本发明实施例还提供了一种电机转速控制装置，包括：第一处理模块，用于检测电机的当前转速；第二处理模块，用于判断所述当前转速是否大于预设最高安全转速最高安全转速；第三处理模块，当所述当前转速是大于所述预设最高安全转速时，所述第三处理模块用于减小所述电机的励磁电压的占空比及相应的超前角度，直至所述当前转速达到所述预设最高安全转速。

可选地，所述电机转速控制装置，还包括：第四处理模块，用于检测所述电机的母线电压和母线电流，根据所述母线电压和母线电流计算所述电机的当前输入功率；第五处理模块，用于判断所述当前输入功率是否大于额定输入功率；第六处理模块，当所述当前输入功率大于所述额定输入功率时，所述第六处理模块用于减小所述电机的励磁电压的占空比及相应的超前角度，从而降低所述当前转速，直至所述当前输入功率等于所述额定输入功率。

可选地，所述电机转速控制装置，还包括：第七处理模块，当所述当前输入功率不大于所述额定输入功率时，所述第七处理模块用于控制所述电机以所述预设最高安全转速运行。

可选地，所述电机转速控制装置，还包括：第八处理模块，用于在检测到所述当前转速低于预设最低转速时，增大所述电机的励磁电压的占空比及相应的超前角度，直至所述当前转速达到所述预设最低转速。

根据第三方面，本发明实施例还提供了一种电子设备，包括：存储器和处理器，所述存储器和所述处理器之间互相通信连接，所述存储器中存储有计算机指令，所述处理器通过执行所述计算机指令，从而执行第一方面或者其任意一种可选实施方式中所述的电机转速控制方法。

根据第四方面，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令用于使所述计算机执行第一方面，或者其任意一种可选实施方式中所述的电机转速控制方法。

本发明技术方案，具有如下优点：

本发明实施例提供的电机转速控制方法及装置，通过检测电机的当前转速，在检测到当前转速超过预设最高安全转速时，减小电机的励磁电压的占空比及相应的超前角度，从而降低电机的当前转速，直至当前转速达到预设最高安全转速。从而实现了在电机超过最高安全转速时，及时对电机的励磁电压的占空比及相应的超前角度进行调节，进而实现对电机转速的控制，防止电机进入过高转速的运行状态，并且在电机的当前转速达到预设最高安全转速时停止对电机转速的调节，从而既保障了电机的功能不受影响，又延长了电机的使用寿命。

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为本发明实施例的一种电机转速控制方法的流程图；

图2为本发明实施例的位置传感器与励磁电压的波形示意图；

图3为本发明实施例的电机转速控制过程的示意图；

图4为本发明实施例的计算电机当前输入功率的结构示意图；

图5为本发明实施例的一种电机转速控制装置的结构示意图；

图6为本发明实施例的一种电子设备的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，本领域技术人员在没有作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。

下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

在实际应用中，如果电机所应用的生活电器例如吹风机发生风口(进风口或出风口)堵风的情况，影响吹风机的进风量或出风量变少，此时会导致电机叶轮需要做的功减小，所需要电机轴功也随之减小，即电机的负载将会变轻，由于电机输出同样的扭力，当负载阻力变轻，出现电机输出扭力与负载扭力不平衡的情况，此时只有电机转速提升，其负载阻力才有所加大，以此来保证电机输出扭力与负载扭力达到平衡，而此时电机的转速将超出额定转速很多，使电机工作于超高速的非正常状态，电机长期处于超高速的运行状态会给电机及生活电器造成损伤，进而严重影响电机及生活电器的使用寿命。

图1示出了根据本发明实施例的一种电机转速控制方法的流程图，如图1所示，该电机转速控制方法具体包括如下步骤：

步骤S101：检测电机的当前转速。在实际应用中，可以利用电机中内置或外装的速度检测设备来对电机的当前转速进行实时检测。

步骤S102：判断当前转速是否大于预设最高安全转速。具体地，该预设最高安全转速为电机在实际工作中安全运行的最大转速，如果电机的转速超过该预设最高安全转速，则会对电机造成损坏，影响电机的使用寿命。需要说明的是，在实际应用中，该预设最高安全转速可以根据电机实际工作环境及对电机转速的工作要求进行合理的设置，本发明并不以此为限。

步骤S103：在当前转速是大于预设最高安全转速时，减小电机的励磁电压的占空比及相应的超前角度，直至当前转速达到预设最高安全转速。具体地，在电机的转速值已经超过预设最高安全转速的情况下，如果此时不对电机进行相应的调节，则电机接下来的转速必然会继续增加，进而使得电机工作在过高转速的非正常工作状态下，会对电机乃至生活电器都造成损坏，因此，在电机的当前转速已经超过预设最高安全转速时，通过减小电机励磁电压的占空比及对应的超前角度的方式，来降低电机的平均输入电压的有效值，从而达到降低电机当前转速的目的，保障电机始终工作在安全转速范围内，避免对电机造成损坏。

在实际应用中，上述超前角度为电机的励磁电压与位置传感器的超前角度。其调节方式可以根据占空比进行调节，具体地，电机中的位置传感器的波形和励磁电压波形图如图2所示，其中，励磁电压采用PWM波形式，其中α(超前角度)是励磁电压超前于位置传感器电平跳变沿的角度。PWM的占空比a％＝(ton/tcycle)×100％，ton表示载波内励磁电压高电平时间，而tcycle表示载波周期。由于只有在励磁电压的占空比与其对应的超前角度值的大小，会影响电机的工作效率，只有将超前角度在励磁电压的占空比对应的超前角度的目标值时，才能使得电机保持最优的效率，因此，在不断调节电机励磁电压的过程中，需要相应地调节励磁电压与位置传感器的超前角度。需要说明的是，电机的工作效率与励磁电压的占空比及对应的超前角度的对应关系为现有技术，具体可参照现有技术中电机的效率与占空比及超前角度的关系对超前角度进行调节，以保持电机在最优效率下运行，在此不再进行赘述。

具体地，在一实施例中，上述的电机转速控制方法还包括如下步骤：

步骤S104：检测电机的母线电压和母线电流，根据母线电压和母线电流计算电机的当前输入功率。在实际应用中，母线电压及母线电流的检测可以通过现有技术中测量仪器或检测电路来实现对电机的母线电压及母线电流的检测，以实现对电机母线电压及母线电流的实时监测，电机的当前输入功率可通过检测到电机的当前母线电压值与母线电流值的乘积计算得出。需要说明的是，上述的测量仪器或检测电路的可以根据需要进行选择，不限于具体的检测方式，只要能实现对电机母线电压及母线电流的检测功能即可。

步骤S105：判断当前输入功率是否大于额定输入功率。在实际应用中，电机在吹风机等家用电器中使用时，由于吹风机等具有恒定功率功能的要求，即吹风机在生产设计中需要该吹风机以相对恒定的功率输出，例如吹风机上标注的500W、1000W等。而电机作为吹风机最重要的组成部分，电机需要维持在一定相对值较大的输出功率值，从而才能能够保证电机能够满足其性能功能达到吹风机的要求。因此，在不断减小电机的励磁电压的占空比的过程中，如果检测到电机的当前输入功率大于额定输入功率，则需要对电机转速进行进一步地调节，进而保障电机能够满足其性能功能达到其应用电器的功率要求。

步骤S106：在当前输入功率大于额定输入功率时，减小电机的励磁电压的占空比，从而降低电机的当前转速，直至当前输入功率等于额定输入功率。具体地，在电机的转速值已经调节到预设最高安全转速的情况下，如果此时电机输入功率大于额定输入功率，可以通过减小电机励磁电压的占空比的方式，来降低电机的平均输入电压的有效值，进而降低当前输入功率，进而继续降低电机当前转速，从而既保障了电机始终工作在安全转速范围内，避免对电机造成损坏，又同时保障电机维持在相对恒定的输出功率，使得电机能够满足其性能功能达到其应用电器的功率要求。

具体地，在一实施例中，上述的电机转速控制方法还包括如下步骤：

步骤S107：在当前输入功率不大于额定输入功率时，控制电机以预设最高安全转速运行。在实际应用中，如果检测到电机的转速在调整到预设最高安全转速时，电机的当前输入功率没有超过额定输入功率，则说明该电机已经工作在相对较大的输出功率，并且电机也不会进入超高速的非正常运行状态，不会对电机造成损坏，此时，不需要对电机的转速进行调节，电机可以继续以预设最高安全转速运行。

具体地，在一实施例中，上述的电机转速控制方法还包括如下步骤：

步骤S108：在检测到当前转速低于预设最低转速时，增大电机的励磁电压的占空比及相应的超前角度，直至当前转速达到预设最低转速。在实际应用中，在对电机的转速进行调节的如果从中，可能会出现将电机的转速调整的过低的情况，而电机只有维持电机的高转速才能保证电机的输出功率，因此电机转速的调节不能过小，如果一旦转速小于预设最低转速，则需要立即提高转速保障电机的输出功率。需要说明的是，在实际应用中，该预设最低转速可以根据电机实际工作环境及对电机转速的工作要求进行合理的设置，本发明并不以此为限。

下面将结合具体应用示例，如图3所示，对本发明实施例提供的电机转速控制方法的工作原理进行详细的描述。

首先，通过理论及实验评估出电机的最高安全转速n1，且通过电机上设置的速度检测模块实时检测电机的运行转速n。

如图4所示，分别通过电压检测模块及电流检测模块检测电机的母线电压U和母线电流I，并且通过功率计算模块实时计算出输入功率P＝U×I，。

当速度检测模块实时检测电机的运行转速n触发至最高安全转速n1时，迅速响应电机的控制器(该控制器用于向电机输出PWM波)减小其输出的励磁电压的占空比a％，并按照令电机最优效率下占空比a％及对应的超前角度目标值的关系，对超前角度α进行调节。直至电机转速运行至最高安全转速n1。

如果电机在此最高安全转速下，检测到电机输入功率P小于额定输入功率P1，此时不对电机的励磁电压占空比a％和超前角度α进行调节，维持最高安全转速即可。

如果电机在最高安全转速下，检测到电机输入功率P大于额定输入功率P1，此时继续对电机进行降速调节，当电机随着转速降低，电机的输入功率P等于电机额定输入功率P1时，停止调节励磁电压占空比和超前角度。

当励磁电压占空比a％跟超前角度α不变的情况下，如果堵住电机所应用电器的风口(进风口或者出风口)，电机的负载变轻，此时电机输入电流将减小。因此可通过检测母线电流I来判断堵风口的大小。若检测母线电流I减小，此时电机负载变轻(电机堵风面积大，负载变轻；堵风面积减小，负载变重)，如果不对电机进行转速调节，电机的转速会上升，使电机工作在非正常工作状态，此时可以通过减小励磁电压占空比a％和超前角度α来实时降低电机转速。若检测母线电流I增大，此时电机负载变重(即电机堵住风口面积减小)，如果不进行相关控制值调节，电机的转速会下降，电机转速持续下降将影响电机所在电器的输出功率，此时，可以通过增大励磁电压占空比a％和超前角度α，来实时提高电机转速，从而使得电机维持在安全转速范围下运行，使电机能够维持一定相对值较大的输出功率值，以保证电机能够满足其性能功能达到其所在电器的功率要求。

需要说明的是，如果在实际应用中，发生堵住风口程度比较大的情况下，无论如何调节均无法满足电机所在负载的恒定功率要求的情况下，随着堵风口程度的变大，将继续通过降低电机励磁电压的占空比a％及超前角度α的方式，使得电机的转速快速降低，以优先保证电机不被损坏为目的，本发明并不以此为限。

通过执行上述各个步骤，本发明实施例提供的电机转速控制方法，通过检测电机的当前转速，在检测到当前转速超过预设最高安全转速时，减小电机的励磁电压的占空比及相应的超前角度，从而降低电机的当前转速，直至当前转速达到预设最高安全转速。从而实现了在电机超过最高安全转速时，及时对电机的励磁电压的占空比及相应的超前角度进行调节，进而实现对电机转速的控制，防止电机进入过高转速的运行状态，并且在电机的当前转速达到预设最高安全转速时停止对电机转速的调节，从而既保障了电机的功能不受影响，又延长了电机的使用寿命。

图5示出了本发明提供的电机转速控制装置的结构示意图，如图5所示，该电机转速控制装置具体包括：

第一处理模块1，用于检测电机的当前转速。详细内容参见上述方法实施例中步骤S101的相关描述。

第二处理模块2，用于判断当前转速是否大于预设最高安全转速。详细内容参见上述方法实施例中步骤S102的相关描述。

第三处理模块3，在当前转速是大于预设最高安全转速时，第三处理模块用于减小电机的励磁电压的占空比及相应的超前角度，直至当前转速达到预设最高安全转速。详细内容参见上述方法实施例中步骤S103的相关描述。

具体地，在一实施例中，上述的电机转速控制装置还包括：

第四处理模块，用于检测电机的母线电压和母线电流，根据母线电压和母线电流计算电机的当前输入功率。详细内容参见上述方法实施例中步骤S104的相关描述。

第五处理模块，用于判断当前输入功率是否大于额定输入功率。详细内容参见上述方法实施例中步骤S105的相关描述。

第六处理模块，在当前输入功率大于额定输入功率时，第六处理模块用于减小电机的励磁电压的占空比，从而降低电机的当前转速，直至当前输入功率等于额定输入功率。详细内容参见上述方法实施例中步骤S106的相关描述。

具体地，在一实施例中，上述的电机转速控制装置还包括：第七处理模块，在当前输入功率不大于额定输入功率时，第七处理模块用于控制电机以预设最高安全转速运行。详细内容参见上述方法实施例中步骤S107的相关描述。

具体地，在一实施例中，上述的电机转速控制装置还包括：第八处理模块，用于在检测到当前转速低于预设最低转速时，增大电机的励磁电压的占空比及相应的超前角度，直至当前转速达到预设最低转速。详细内容参见上述方法实施例中步骤S108的相关描述。

通过上述各个组成部分的协同合作，本发明实施例提供的电机转速控制装置，通过检测电机的当前转速，在检测到当前转速超过预设最高安全转速时，减小电机的励磁电压的占空比及相应的超前角度，从而降低电机的当前转速，直至当前转速达到预设最高安全转速。从而实现了在电机超过最高安全转速时，及时对电机的励磁电压的占空比及相应的超前角度进行调节，进而实现对电机转速的控制，防止电机进入过高转速的运行状态，并且在电机的当前转速达到预设最高安全转速时停止对电机转速的调节，从而既保障了电机的功能不受影响，又延长了电机的使用寿命。

图6示出了本发明实施例的一种电子设备，如图6所示，该电子设备可以包括处理器901和存储器902，其中处理器901和存储器902可以通过总线或者其他方式连接，图6中以通过总线连接为例。

处理器901可以为中央处理器(Central Processing Unit，CPU)。处理器901还可以为其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，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、分立硬件组件等芯片，或者上述各类芯片的组合。

存储器902作为一种非暂态计算机可读存储介质，可用于存储非暂态软件程序、非暂态计算机可执行程序以及模块，如上述方法实施例中的方法所对应的程序指令/模块。处理器901通过运行存储在存储器902中的非暂态软件程序、指令以及模块，从而执行处理器的各种功能应用以及数据处理，即实现上述方法实施例中的方法。

存储器902可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储处理器901所创建的数据等。此外，存储器902可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非暂态存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非暂态固态存储器件。在一些实施例中，存储器902可选包括相对于处理器901远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至处理器901。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。

一个或者多个模块存储在存储器902中，当被处理器901执行时，执行上述方法实施例中的方法。

上述电子设备具体细节可以对应参阅上述方法实施例中对应的相关描述和效果进行理解，此处不再赘述。

本领域技术人员可以理解，实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read－Only Memory，ROM)、随机存储记忆体(Random Access Memory，RAM)、快闪存储器(Flash Memory)、硬盘(Hard Disk Drive，缩写：HDD)或固态硬盘(Solid－StateDrive，SSD)等；存储介质还可以包括上述种类的存储器的组合。

虽然结合附图描述了本发明的实施例，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下作出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。

Claims (8)

1.一种电机转速控制方法，其特征在于，包括：

检测电机的当前转速；

判断所述当前转速是否大于预设最高安全转速；

当所述当前转速是大于所述预设最高安全转速时，减小所述电机的励磁电压的占空比及相应的超前角度，直至所述当前转速达到所述预设最高安全转速；

检测所述电机的母线电压和母线电流，根据所述母线电压和母线电流计算所述电机的当前输入功率；

判断所述当前输入功率是否大于额定输入功率；

当所述当前输入功率大于所述额定输入功率时，减小所述电机的励磁电压的占空比及相应的超前角度，从而降低所述当前转速，直至所述当前输入功率等于所述额定输入功率；

当励磁电压的占空比和超前角度不变的情况下，若检测母线电流减小，减小励磁电压的占空比和超前角度来实时降低电机转速，若检测母线电流增大，增大励磁电压的占空比和超前角度，来实时提高电机转速。

2.根据权利要求1所述的电机转速控制方法，其特征在于，还包括：

当所述当前输入功率不大于所述额定输入功率时，控制所述电机以所述预设最高安全转速运行。

3.根据权利要求1－2任一项所述的电机转速控制方法，其特征在于，还包括：在检测到所述当前转速低于预设最低转速时，增大所述电机的励磁电压的占空比及相应的超前角度，直至所述当前转速达到所述预设最低转速。

4.一种电机转速控制装置，其特征在于，包括：

第一处理模块，用于检测电机的当前转速；

第二处理模块，用于判断所述当前转速是否大于预设最高安全转速最高安全转速；

第三处理模块，当所述当前转速是大于所述预设最高安全转速时，所述第三处理模块用于减小所述电机的励磁电压的占空比及相应的超前角度，直至所述当前转速达到所述预设最高安全转速；

第四处理模块，用于检测所述电机的母线电压和母线电流，根据所述母线电压和母线电流计算所述电机的当前输入功率；

第五处理模块，用于判断所述当前输入功率是否大于额定输入功率；

第六处理模块，当所述当前输入功率大于所述额定输入功率时，所述第六处理模块用于减小所述电机的励磁电压的占空比及相应的超前角度，从而降低所述当前转速，直至所述当前输入功率等于所述额定输入功率；

第九处理模块，当励磁电压的占空比和超前角度不变的情况下，若检测母线电流减小，减小励磁电压的占空比和超前角度来实时降低电机转速，若检测母线电流增大，增大励磁电压的占空比和超前角度，来实时提高电机转速。

5.根据权利要求4所述的电机转速控制装置，其特征在于，还包括：第七处理模块，当所述当前输入功率不大于所述额定输入功率时，所述第七处理模块用于控制所述电机以所述预设最高安全转速运行。

6.根据权利要求4－5任一项所述的电机转速控制装置，其特征在于，还包括：第八处理模块，用于在检测到所述当前转速低于预设最低转速时，增大所述电机的励磁电压的占空比及相应的超前角度，直至所述当前转速达到所述预设最低转速。

7.一种电子设备，其特征在于，包括：

存储器和处理器，所述存储器和所述处理器之间互相通信连接，所述存储器中存储有计算机指令，所述处理器通过执行所述计算机指令，从而执行权利要求1－3任一项所述的电机转速控制方法。

8.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使所述计算机从而执行权利要求1－3任一项所述的电机转速控制方法。

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