CN113726257B - 电机制动方法、洗衣机、计算机可读存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电机制动方法、洗衣机、计算机可读存储介质。其中电机制动方法，包括：基于电机的反电动势获取电机的电压偏差值；将所述电压偏差值作为PI调节器的输入量；基于PI调节器的输出量来输出对应的电参数对电机进行控制，直至电机停机。本发明使得电机的转速平滑下降，既可以缩短电机制动的时间，又可以确保电机运行的稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及电机控制技术领域，尤其涉及一种电机制动方法。
背景技术
随着新技术的进步、新工艺的运用，衣物处理装置，例如，洗衣机制造水平不断提高，同时，以用户需求为出发点的创新驱动下，智能洗护、健康洗护、便捷洗护越来越受到重视，除此之外，安全洗护的概念更加聚焦了厂家和用户的目光。
但若洗衣机的脱水过程不带制动功能，即在洗衣机程序完成后，让电机转速自由下降，由于惯性原因，电机的制动速度比较长，考虑到安全原因，有些洗衣机的电机速度降不到安全转速下不允许开门，这样就导致程序运行完成后，开门时间比较长，给用户带来不便。且电机运行时会产生反电动势，转速越大所产生的反电动势也越大，如果在高速脱水时，洗衣机判断到门锁异常打开，电机无法减速，则会带来比较大的安全隐患。
现有技术中提供的洗衣机的变频电机的刹车控制方法有的是突然断电进行制动，也有的是在洗衣机高速脱水后，控制电机转速以减速度层级递增方式逐渐降低，这些方式电机的降速不够平滑，噪音也较大。
发明内容
为了解决现有技术中电机制动不够平滑的技术问题，本发明提出电机制动方法、洗衣机、计算机可读存储介质。
本发明提出的电机制动方法，包括：
基于电机的反电动势获取电机的电压偏差值；
将所述电压偏差值作为PI调节器的输入量；
基于PI调节器的输出量来输出对应的电参数对电机进行控制，直至电机停机。
进一步，所述PI调节器为增量型PI调节器。
进一步，所述基于电机的反电动势获取电机的电压偏差值具体包括：
对电机当前的反电动势进行采样；
将最近两次采样得到的反电动势分别减去参考电平得到最近两次采样的电压偏差值。
进一步，所述增量型PI调节器的表达式为，△F(k)为增量型PI调节器的输出量，E(k)为本次的电压偏差值，E(k-1)为以上一次的电压偏差值，Kp为比例系数，Ki为积分系数。
进一步，所述采样为对电机当前的反电动势进行两次采样。
进一步，所述基于PI调节器的输出量来输出对应的电参数对电机进行控制具体包括：
将电机最近一次采样得到的反电动势减去参考电平，再加上PI调节器的输出量，得到输出结果；
将输出结果与基准值进行比较；
当输出结果大于基准值时，采用制动力矩增加状态的相位和占空比对电机进行控制，否则采样制动力矩减少状态的相位和占空比对电机进行控制。
进一步，所述制动力矩增加的占空比具体通过公式100%-（X1-X0）/K得到，所述X1为所述输出结果，所述X0为所述基准值，所述K为电压经验值。
进一步，所述制动力矩减少状态的占空比具体为100%。
本发明提出的洗衣机，包括控制器，通过控制器进行控制的电机，所述控制器采用上述技术方案中的电机制动方法对电机的制动进行控制。
本发明提出的计算机可读存储介质，用于存储计算机程序，所述计算机程序运行时执行上述技术方案中电机制动方法。
进一步，本发明的电机制动方法还包括：采用将电机的母线外径加粗至大于等于外径阈值、将电机的母线上的电容的电容量增加至电容量阈值、增加能耗电阻和可将所述能耗电阻与母线连接的继电器当中的至少一种方式来消耗电机的能量。
本发明采用增量型PI调节，输入为电压偏差信号，输出为不同的脉冲相位和脉冲占空比的PWM控制信号，使洗衣机可以自适应调节制动模式，实现了洗衣机制动模式切换的连续、自动、实时，确保洗衣机高速运转的安全性、稳定性及制动控制的可靠性，保证用户体验,解决了洗衣机程序运行完成后，开门时间比较长，给用户带来不便的问题，同时还解决了高速脱水时电机无法减速所带来的安全隐患。
附图说明
下面结合实施例和附图对本发明进行详细说明，其中：
图1是本发明一实施例的流程图。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，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用以解释本发明，并不用于限定本发明。
由此，本说明书中所指出的一个特征将用于说明本发明的一个实施方式的其中一个特征，而不是暗示本发明的每个实施方式必须具有所说明的特征。此外，应当注意的是本说明书描述了许多特征。尽管某些特征可以组合在一起以示出可能的系统设计，但是这些特征也可用于其他的未明确说明的组合。由此，除非另有说明，所说明的组合并非旨在限制。
下面结合附图以及实施例对本发明的原理进行详细说明。
如图1所示，本发明的电机制动方法，先基于电机的反电动势获取电机的电压偏差值，再将电压偏差值作为PI调节器的输入量，最后基于PI调节器的输出量来输出对应的电参数对电机进行控制，直至电机停机。
本发明的PI调节器采用的是增量型PI调节器，因此需要获得最近两次的电机的电压偏差值，具体的基于电机的反电动势获取电机的电压偏差值需要先对电机当前的反电动势进行采样，在一个实施例中，只需要在电机准备制动时，采样两次电机的反电动势即可，可以看出该方法只需保持最近2个时刻的偏差值就可以得出结果，这样就大大提高了系统的稳定性。在其他实施例中，也可以周期性的对电机的反电动势进行采样，并选择最近两次采样的反电动势。接着将最近两次采样得到的反电动势分别减去参考电平得到最近两次采样的电压偏差值。本发明的参考电平具体由技术人员的开发经验和/或对应型号电机的有关实验数据得到。
将最近两次采样的电压偏差值作为增量型PI调节器的输入量。增量型PI调节器的表达式为，其中△F(k)为增量型PI调节器的输出量，E(k)为本次的电压偏差值，E(k-1)为以上一次的电压偏差值，Kp为比例系数，Ki为积分系数。该增量型PI 调节器的PI控制其实是对偏差的控制过程。如果偏差为0,则比例环节不起作用，只有存在偏差时，比例环节才起作用。积分环节主要是用来消除静差，所谓静差，就是系统稳定后输出值和设定值之间的差值，积分环节实际上就是偏差累计的过程，把累计的误差加到原有系统上以抵消系统造成的静差。
通过上述表达式可以得到增量型PI调节器的输出量，将增量型PI调节器的输出量与本次的电压偏差值相加得到输出结果，即将电机最近一次采样得到的反电动势减去参考电平，再加上PI调节器的输出量，得到输出结果，将输出结果与基准值进行比较，当输出结果大于基准值时，采用制动力矩增加状态的相位和占空比对电机进行控制，否则采用制动力矩减少状态的相位和占空比进行控制。
具体的，当输出结果大于基准值时，采用A型占空比对电机进行控制，A型占空比=100%-（X1-X0）/K，X1为输出结果，即增量型PI调节器的输出量与本次的电压偏差值相加得到的输出结果，X0为基准值，K为电压经验值，在一个具体实施例中，根据经验K可以取值为400，意味着此时电机的输入电压较高，需要将电机的输入电压进一步降低。当输出结果小雨等于基准值时，采用B型占空比对电机进行控制，B型占空比=100%，意味着此时电机的输入电压不是很高。
制动力矩增加状态的占空比和制动力矩减少状态的占空比的原理可以通过以下公式来说明。
电机的制动力矩的公式为。
求导可得到。
上述公式中，Te为电机电磁转矩，为Te的求导; 此处的Ki为电磁转矩系数；Ke为电动势系数；w为电机转速，/>为电机转速的求导；D为占空比，/>为占空比的求导；Ud为电源电压。当/>时，即/>，使用的是制动力矩增加状态的占空比，即A型占空比。当/>时，即/>，使用的是制动力矩减小状态的占空比，即B型占空比。
本发明还保护一种洗衣机，洗衣机包括控制器，通过控制器进行控制的电机，控制器采用上述技术方案中的电机制动方法对电机的制动进行控制。同时，由于本发明的电机制动方法主要都是通过计算机程序来实现的，因此本发明还保护计算机可读存储介质，用于存储计算机程序，计算机程序运行时，执行上述技术方案所述的电机制动方法。
本发明在采用上述的制动方法来对电机进行制动控制的同时，还可以采用将电机的母线外径加粗至大于等于外径阈值、将电机的母线上的电容的电容量增加至电容量阈值、增加能耗电阻和可将所述能耗电阻与母线连接的继电器当中的至少一种方式来消耗电机的能量，以确保电机制动的稳定性、可靠性。也就是说，除了上述采用软件的形式，利用相应的逻辑来达到对电机的制动降速，还可以选择加粗母线，提高母线的耐压值，加大母线上相应的电容，这样可以将电机多余的能量消耗，还有在母线上加相应的能耗电阻与继电器，在制动的时候控制继电器，将能耗电阻连接到电路中，形成回路，消耗电机的能量。
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 (9)
1.一种电机制动方法，其特征在于，包括：
基于电机的反电动势获取电机的电压偏差值；
将所述电压偏差值作为PI调节器的输入量；
基于PI调节器的输出量来输出对应的电参数对电机进行控制，直至电机停机；
所述基于电机的反电动势获取电机的电压偏差值具体包括：
对电机当前的反电动势进行采样；
将最近两次采样得到的反电动势分别减去参考电平得到最近两次采样的电压偏差值；
所述基于PI调节器的输出量来输出对应的电参数对电机进行控制具体包括：
将电机最近一次采样得到的反电动势减去参考电平，再加上PI调节器的输出量，得到输出结果；
将输出结果与基准值进行比较；
当输出结果大于基准值时，采用制动力矩增加状态的相位和占空比对电机进行控制，否则采用制动力矩减少状态的相位和占空比对电机进行控制。
2. 如权利要求1所述的电机制动方法，其特征在于，所述PI调节器为增量型PI调节器。
3.如权利要求2所述的电机制动方法，其特征在于，所述增量型PI调节器的表达式为
，△F(k)为增量型PI调节器的输出量，E(k)为本次的电压偏差值，E(k-1)为上一次的电压偏差值，Kp为比例系数，Ki为积分系数。
4.如权利要求1所述的电机制动方法，其特征在于，所述对电机当前的反电动势进行采样为对电机当前的反电动势进行两次采样。
5.如权利要求1所述的电机制动方法，其特征在于，所述制动力矩增加的占空比具体通过公式100%-（X1-X0）/K得到，所述X1为所述输出结果，所述X0为所述基准值，所述K为电压经验值。
6.如权利要求1所述的电机制动方法，其特征在于，所述制动力矩减少状态的占空比具体为100%。
7.如权利要求1所述的电机制动方法，其特征在于，还包括：采用将电机的母线外径加粗至大于等于外径阈值、将电机的母线上的电容的电容量增加至电容量阈值、增加能耗电阻和可将所述能耗电阻与母线连接的继电器当中的至少一种方式来消耗电机的能量。
8.一种洗衣机，包括控制器，通过控制器进行控制的电机，其特征在于，所述控制器采用如权利要求1至6任意一项所述的电机制动方法对电机的制动进行控制。
9.一种计算机可读存储介质，用于存储计算机程序，其特征在于，所述计算机程序运行时执行如权利要求1至6任意一项所述的电机制动方法。
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