CN113839603A - 一种控制方法、控制系统和控制器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种控制方法、控制系统和控制器，该方法包括步骤：获取电机的参数，所述参数包括第一电参数或者第二电参数，所述第一电参数为向所述电机的三相线圈中任意一组两相线圈施加电能后采样得到的表征电机相电流的电参数，所述第二电参数为电机运行时获取得到的表征电机运行频率的电参数；采用不同的判断条件对所述参数进行判断，所述判断条件与所述电机的故障对应，并根据判断结果判定所述电机的故障，从而可以根据判断结果准确快速地判定出电机的故障。

Description

一种控制方法、控制系统和控制器

技术领域

本发明涉及电机技术领域，更具体地说，涉及一种控制方法、控制系统和控制器。

背景技术

空调、冰箱、洗衣机等家用电器在使用过程中可能会出现各种各样的故障。通常有故障发生时，电器的控制系统会停止电动机电机的运行，并控制指示灯闪烁，以提醒维护人员检查系统故障，从而达到保护电动机电机及整个电器系统的目的。但是，作为系统的核心组件，电动机电机最常见的故障有很多种，包括短路、开路等，对于维护人员而言，首先要判断电动机电机的故障类型，才能更准确的进行维修。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种控制方法、控制系统和控制器，能够准确快速地判断电机的故障。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种控制方法，用于控制电机，所述控制方法包括电机控制步骤和电机故障检测步骤，所述电机控制步骤应用于控制电机运行，所述电机故障检测步骤应用于检测电机故障，所述电机故障检测步骤包括：

获取电机的参数，所述参数包括第一电参数或者第二电参数，所述第一电参数为向所述电机的三相线圈中任意一组两相线圈施加电能后采样得到的表征电机相电流的电参数，所述第二电参数为电机运行时获取得到的表征电机运行频率的电参数；

采用不同的判断条件对所述参数进行判断，所述判断条件与所述电机的故障对应，并根据判断结果判定所述电机的故障。

可选地，根据判断结果判定所述电机的故障之后，还包括：

若不存在电机故障，执行所述电机控制步骤。

可选地，向所述电机的三相线圈中任意一组两相线圈施加电能包括施加恒电流。

可选地，采用不同的判断条件对所述参数进行判断，并根据判断结果判定所述电机的故障包括：

判断每一组两相线圈对应的所述第一电参数是否超过电流保护阈值，所述电流保护阈值表征电机的最大电流值；

若至少一组两相线圈对应的所述第一电参数超过所述电流保护阈值，则判定所述电机的故障为短路故障。

可选地，采用不同的判断条件对所述参数进行判断，并根据判断结果判定所述电机的故障还包括：

判断每一组两相线圈对应的所述第一电参数是否在第一预设范围内，所述第一预设范围表征所述恒电流大小的80％～120％；

若否，则判定所述电机的故障为开路故障。

可选地，采用不同的判断条件对所述参数进行判断，并根据判断结果判定所述电机的故障还包括：

判断电机运行后的预设时间内所述第二电参数是否达到目标频率值，所述目标频率值表征电机运行的目标频率；

若否，则判定所述电机的故障为堵转故障。

可选地，还包括：

获取控制器的第三电参数，所述第三电参数表征电源回路的直流电压；

判断所述第三电参数表征的直流电压是否在所述控制器的正常工作电压范围内；

若否，则判定所述控制器的电源回路故障。

一种控制系统，用于控制电机，所述控制系统包括电机控制子系统和电机故障检测子系统，所述电机控制子系统用于控制电机控制步骤运行，所述电机故障检测子系统应用于检测电机故障，所述电机故障检测子系统包括：

第一获取单元，获取电机的参数，所述参数包括第一电参数或者第二电参数，所述第一电参数为向所述电机的三相线圈中任意一组两相线圈施加电能后采样得到的表征电机相电流的电参数，所述第二电参数为电机运行时采样得到的表征电机运行频率的电参数；

第一判断单元，用于采用不同的判断条件对所述参数进行判断，所述判断条件与所述电机的故障对应，并根据判断结果判定所述电机的故障。

可选地，所述第一判断单元还用于在判定所述电机不存在故障时，向所述电机控制子系统发送指令，以使所述电机控制子系统开始工作。

可选地，向所述电机的三相线圈中任意一组两相线圈施加电能包括施加恒电流；

所述第一判断单元包括第一判断子模块和第二判断子模块；

所述第一判断子模块用于判断每一组两相线圈对应的所述第一电参数是否超过电流保护阈值，所述电流保护阈值表征电机的最大电流值；

若至少一组两相线圈对应的所述第一电参数超过所述电流保护阈值，则判定所述电机的故障为短路故障；

所述第二判断子模块用于判断每一组两相线圈对应的所述第一电参数是否在第一预设范围内，所述第一预设范围表征所述恒电流大小的80％～120％；若否，则判定所述电机的故障为开路故障。

可选地，所述第一判断单元还包括第三判断子模块；

所述第三判断子模块用于判断电机运行后的预设时间内所述第二电参数是否达到目标频率值，所述目标频率值表征电机运行的目标频率，若否，则判定所述电机的故障为堵转故障。

可选地，还包括第二获取单元和第二判断单元；

所述第二获取单元用于获取电机的控制器的第三电参数，所述第三电参数表征电源回路的直流电压；

所述第二判断单元用于判断所述第三电参数表征的直流电压是否在所述控制器的正常工作电压范围内，若否，则判定所述控制器的电源回路故障。

一种控制器，用于控制电机，包括如上任一项所述的控制系统。

本发明所提供的控制方法，不仅包含电机控制步骤，还包括电机故障检测步骤，通过该电机故障检测步骤先自动获取电机的参数，然后再采用不同的判断条件对参数同时或依次进行判断，其中，判断条件与电机的故障对应，从而可以根据判断结果准确快速地判定出电机的故障类型，该控制方法不仅具有电机运行控制功能，还具有电机故障检测功能，以便在确定电机不存在故障后再控制电机工作；该方法不仅具有故障检测能力，还能提高电机运行可靠性。

本发明提供的控制系统和控制器，不仅包含电机控制子系统，还包括电机故障检测子系统，电机故障检测子系统包括：获取电机参数的第一获取单元，采用不同判断条件对所述参数进行判断的第一判断单元，其中，判断条件与电机的故障对应，该控制系统不仅具有电机运行控制功能，还具有电机故障检测功能，可以根据判断结果准确快速地判定出电机的故障类型，以便在确定电机不存在故障后再控制电机工作。该控制系统和控制器不仅具有故障检测能力，还能提高电机运行可靠性。

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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明一个实施例提供的一种电机故障检测方法的流程图；

图2为本发明另一个实施例提供的一种电机故障检测方法的流程图；

图3为本发明一个实施例提供的一种电机故障检测子系统的结构示意图；

图4为本发明另一个实施例提供的一种电机故障检测子系统的结构示意图。

具体实施方式

以上是本发明的核心思想，为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，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。

电机作为空调、洗衣机、冰箱等系统的核心组件，最常见的故障有很多种，包括短路、开路等，对于维护人员而言，首先要判断电机的故障类型，才能更准确的进行维修。目前，发明人发现：通过万用表测量确定电机或电控装置的故障时，测量较为麻烦，需要将包含电机的家用电器拆卸，取出电控装置进行确认，且对技术经验要求较高；而通过Led灯闪烁提示故障或者液晶屏显示相应故障时，因需要将家用电器开启，耗时较长，对产品的可靠性存在一定的风险，并且也存在损坏电机的风险。

本发明实施例提供了一种控制方法，用于控制空调、冰箱、洗衣机等家用电器的电机，该控制方法包括电机控制步骤和电机故障检测步骤，电机控制步骤应用于控制电机运行，电机故障检测步骤应用于检测电机故障，如图1所示，电机故障检测步骤或方法包括：

S101：获取电机的参数，参数包括第一电参数或者第二电参数，第一电参数为向电机的三相线圈中任意一组两相线圈施加电能后采样得到的表征电机相电流的电参数，第二电参数为电机运行时获取得到的表征电机运行频率的电参数；

本发明实施例中，通过电机的控制系统获取电机的参数，这些参数包括第一电参数和第二电参数等，第一电参数为向电机的三相线圈中任意一组两相线圈施加电能后采样得到的表征电机相电流的电参数，第二电参数为电机运行时获取得到的表征电机运行频率的电参数。

可选地，向电机的三相线圈中任意一组两相线圈施加电能包括施加恒电流。如电机的三相线圈包括UVW三相，以两相为一组施加电流进行导通，在实际实施例中，可以进行恒电流通电导通，即对UV、UW、VW、VU、WU及WV施加恒电流，其中电机电流环闭环控制，目标电流固定运行后输出恒电流，然后通过采样计算获得电机的三相电流。

S102：采用不同的判断条件对参数进行判断，判断条件与电机的故障对应，并根据判断结果判定电机的故障。

可选地，当参数为第一电参数时，采用不同的判断条件对参数进行判断，并根据判断结果判定电机的故障包括：

判断每一组两相线圈对应的第一电参数是否超过电流保护阈值，电流保护阈值表征电机的最大电流值；

若至少一组两相线圈对应的第一电参数超过电流保护阈值，则判定电机的故障为短路故障。其中，第一电参数超过电流保护阈值，即表征电机相电流大于电机的最大电流值，该最大电流值可由系统设置，也就表征电机出现了短路故障。

如依次判断UV、UW、VW、VU、WU及WV导通恒电流后的相电流即第一电参数是否超过电流保护阈值，若至少一组两相线圈对应的第一电参数超过电流保护阈值，则判定电机的故障为短路故障，若六组两相线圈的相电流即第一电参数都没有超过电流保护阈值，则判定电机的故障不是短路故障。

本发明实施例中，可以由控制系统如MCU(Microcontroller Unit，微控制单元)检测得到采样电阻Rs两端电压V的AD值，再根据公式V＝a+b*I*Rs计算可得到相电流即第一电参数I，其中系数a、b根据硬件回路得到。

本申请实施例提供的控制方法，不仅能够控制电机正常工作，还能对电机进行故障判断，因此，也可用作电机故障检测。具体的，可以在电机正常工作前先进行故障检测，当不存在故障时，才使电机控制步骤被正常执行。或者，在某个时间间隔内，开机时，要先执行故障检测步骤，再执行电机控制步骤；电机控制步骤可为常用的电机控制原理实现，比如SVPMW(SpaceVector Pulse Width Modulation：空间矢量脉宽调制)，对此不做限定；当然，具体使用过程中，也可以仅使用该方法中的电机故障检测步骤，进行电机判断，若检测到故障时，维修人员可以根据具体故障类型进行维修。

进一步地，采用不同的判断条件对参数进行判断，并根据判断结果判定电机的故障还包括：

判断每一组两相线圈对应的第一电参数是否在第一预设范围内，第一预设范围表征恒电流大小的80％～120％；

若否，则判定电机的故障为开路故障。

如，依次将UV、UW、VW、VU、WU及WV导通恒电流后的相电流即第一电参数与恒电流的80％以及恒电流120％进行对比，若相电流即第一电参数都没有在表征恒电流的80％～120％范围的第一预设范围内，则判定电机的故障为开路故障，若六组相电流即第一电参数在恒电流的80％～120％范围内，则判定电机的故障不是开路故障。

进一步地，采用不同的判断条件对参数进行判断，并根据判断结果判定电机的故障还包括：

判断电机运行后的预设时间内第二电参数是否达到目标频率值，目标频率值表征电机运行的目标频率；

若否，则判定电机的故障为堵转故障。

具体地，电机运行后，可以通过电机内部的速度传感器直接采样得到或通过无速度传感器的采用特定的算法计算得到电机的实际频率即得到第二电参数，然后判定预设时间内实际频率即得到第二电参数是否达到目标频率值，若否，则判定电机的故障为堵转故障，若是，则判定电机的故障不是堵转故障。比如，目标频率值为15Hz，在规定时间10s内，若实际频率值为10Hz，则电机的故障为堵转。

本发明实施例中，不仅可以对电机本身的故障进行检测，还可以对电机电源的故障进行检测，也就是说，本发明实施例提供的电机检测步骤或方法还包括：

获取电机的控制器的第三电参数，所述第三电参数表征电源回路的直流电压；

判断第三电参数表征的直流电源是否在控制器的正常工作电压范围内；

若否，则判定控制器的电源回路故障。

具体地，可通过采样得到的DC电压进行判断，如通过电阻分压，由MCU直接检测到DC电压的AD值，该AD值即为第三电参数，第三电参数与直流电压对应，本实施例中，两者成线性关系；若第三电参数表征的、采样的直流电压在350V～390V范围外，则判定电机的控制器的电源回路存在故障，若在范围内，则判定电机的控制器的电源回路不存在故障。其中，350V～390V为电源的PFC(Power Factor Correction，功率因数校正)电路即控制器正常工作时的电压范围。

需要说明的是，本发明实施例中，可以同时对电机的多个故障进行判断，也可以依次对电机的多个故障进行判断。如图2所示，可以先进入S201，判断第三电参数表征的直流电压是否在控制器的正常工作电压范围内，若否，判定电机的控制器的电源回路故障，显示相应的故障名称或代码等，并结束判断流程，若是，进入S202，判断每一组两相线圈对应的第一电参数是否超过电流保护阈值，若至少一组两相线圈对应的第一电参数超过电流保护阈值，则判定电机的故障为短路故障，显示相应的故障名称或代码等，并结束判断流程，若否，进入S203，判断每一组两相线圈对应的第一电参数是否在第一预设范围内，若否，则判定电机的故障为开路故障，显示相应的故障名称或代码等，并结束判断流程，若是，进入S204，判断电机运行后的预设时间内第二电参数是否达到目标频率值，若否，则判定电机的故障为堵转故障，显示相应的故障名称或代码等，并结束判断流程，若是，结束流程。当然，本发明并不对故障的判断次序进行限定，可以是任意个数或次序故障的组合。

本发明实施例提供的控制方法，不仅包含电机控制步骤，还包括电机故障检测步骤，通过该电机故障检测步骤先自动获取电机的参数，然后再采用不同的判断条件对参数同时或依次进行判断，其中，判断条件与电机的故障对应，从而可以根据判断结果准确快速地判定出电机的故障类型，该控制方法不仅具有电机运行控制功能，还具有电机故障检测功能。

本发明实施例还提供了一种控制系统，应用于控制空调、冰箱、洗衣机等家用电器的电机，控制系统包括电机控制子系统和电机故障检测子系统，电机控制子系统应用于电机控制步骤运行，电机故障检测子系统应用于检测电机故障，如图3所示，电机故障检测子系统包括第一获取单元10和第一判断单元11。

其中，第一获取单元10用于获取电机的参数，参数包括第一电参数或者第二电参数，第一电参数为向电机的三相线圈中任意一组两相线圈施加电能后采样得到的表征电机相电流的电参数，第二电参数为电机运行时采样得到的表征电机运行频率的电参数；第一判断单元11用于采用不同的判断条件对参数进行判断，判断条件与电机的故障对应，并根据判断结果判定电机的故障。

需要说明的是，本发明实施例中，在有故障发生，且电机的控制系统控制电机停止后，维护人员可以向控制系统发送检测指令，第一获取单元10接收到检测指令后，会获取电机的参数，之后，第一判断单元11会根据参数对电机的故障进行判断。

当然，本发明并不仅限于此，在其他实施例中，也可以在电机开始运行之前，对故障进行检测，第一判断单元11确定电机不存在故障之后，向电机控制子系统发送指令，以使电机控制子系统开始工作。

本发明实施例中的第一获取单元10通过MCU和有速度传感器或无速度传感器等获取相电流即第一电参数，通过有速度传感器或无速度传感器等获取实际频率即第二电参数。

可选地，第一判断单元11包括第一判断子模块；第一判断子模块用于判断每一组两相线圈对应的相电流即第一电参数是否超过电流保护阈值，若至少一组两相线圈对应的第一电参数超过电流保护阈值，则判定电机的故障为短路故障。

进一步地，第一判断单元11还包括第二判断子模块；第二判断子模块用于判断每一组两相线圈对应的相电流即第一电参数是否在第一预设范围内，第一预设范围表征恒电流大小的80％～120％，若否，则判定电机的故障为开路故障。

进一步地，第一判断单元11还包括第三判断子模块；第三判断子模块用于判断电机运行后的预设时间内第二电参数是否达到目标频率值，若否，则判定电机的故障为堵转故障。

可选地，如图4所示，本发明实施例中的故障检测系统还包括第二获取单元12和第二判断单元13；

第二获取单元12用于获取电机的控制器的第三电参数，所述第三电参数表征电源回路的直流电压；

第二判断单元13用于判断所述第三电参数表征的直流电压是否在控制器的正常工作电压范围内，若否，则判定电机的控制器的电源回路故障。

本发明实施例还提供了一种控制器，用于控制电机，该控制器包括如上任一实施例提供的控制系统。

本发明实施例提供的控制系统和控制器，不仅包含电机控制子系统，还包括电机故障检测子系统，电机故障检测子系统包括：获取电机参数的第一获取单元，采用不同判断条件对参数进行判断的第一判断单元，其中，判断条件与电机的故障对应，该控制系统不仅具有电机运行控制功能，还具有电机故障检测功能，可以根据判断结果准确快速地判定出电机的故障类型。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (13)

1.一种控制方法，用于控制电机，其特征在于，所述控制方法包括电机控制步骤和电机故障检测步骤，所述电机控制步骤用于控制电机运行，所述电机故障检测步骤用于检测电机故障，所述电机故障检测步骤包括：

获取电机的参数，所述参数包括第一电参数或者第二电参数，所述第一电参数为向所述电机的三相线圈中任意一组两相线圈施加电能后采样得到的表征电机相电流的电参数，所述第二电参数为电机运行时获取得到的表征电机运行频率的电参数；

采用不同的判断条件对所述参数进行判断，所述判断条件与所述电机的故障对应，并根据判断结果判定所述电机的故障。

2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，根据判断结果判定所述电机的故障之后，还包括：

若不存在电机故障，执行所述电机控制步骤。

3.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，向所述电机的三相线圈中任意一组两相线圈施加电能包括施加恒电流。

4.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，采用不同的判断条件对所述参数进行判断，并根据判断结果判定所述电机的故障包括：

判断每一组两相线圈对应的所述第一电参数是否超过电流保护阈值，所述电流保护阈值表征电机的最大电流值；

若至少一组两相线圈对应的所述第一电参数超过所述电流保护阈值，则判定所述电机的故障为短路故障。

5.根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于，采用不同的判断条件对所述参数进行判断，并根据判断结果判定所述电机的故障还包括：

判断每一组两相线圈对应的所述第一电参数是否在第一预设范围内，所述第一预设范围表征所述恒电流大小的80％～120％；

若否，则判定所述电机的故障为开路故障。

6.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，采用不同的判断条件对所述参数进行判断，并根据判断结果判定所述电机的故障还包括：

判断电机运行后的预设时间内所述第二电参数是否达到目标频率值，所述目标频率值表征电机运行的目标频率；

若否，则判定所述电机的故障为堵转故障。

7.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，还包括：

获取控制器的第三电参数，所述第三电参数表征电源回路的直流电压；

判断所述第三电参数表征的直流电压是否在所述控制器的正常工作电压范围内；

若否，则判定所述控制器的电源回路故障。

8.一种控制系统，用于控制电机，其特征在于，所述控制系统包括电机控制子系统和电机故障检测子系统，所述电机控制子系统用于控制电机运行，所述电机故障检测子系统应用于检测电机故障，所述电机故障检测子系统包括：

第一获取单元，获取电机的参数，所述参数包括第一电参数或者第二电参数，所述第一电参数为向所述电机的三相线圈中任意一组两相线圈施加电能后采样得到的表征电机相电流的电参数，所述第二电参数为电机运行时采样得到的表征电机运行频率的电参数；

第一判断单元，用于采用不同的判断条件对所述参数进行判断，所述判断条件与所述电机的故障对应，并根据判断结果判定所述电机的故障。

9.根据权利要求8所述的控制系统，其特征在于，所述第一判断单元还用于在判定所述电机不存在故障时，向所述电机控制子系统发送指令，以使所述电机控制子系统开始工作。

10.根据权利要求8所述的控制系统，其特征在于，向所述电机的三相线圈中任意一组两相线圈施加电能包括施加恒电流；

所述第一判断单元包括第一判断子模块和第二判断子模块；

所述第一判断子模块用于判断每一组两相线圈对应的所述第一电参数是否超过电流保护阈值，所述电流保护阈值表征电机的最大电流值；

若至少一组两相线圈对应的所述第一电参数超过所述电流保护阈值，则判定所述电机的故障为短路故障；

所述第二判断子模块用于判断每一组两相线圈对应的所述第一电参数是否在第一预设范围内，所述第一预设范围表征所述恒电流大小的80％～120％；若否，则判定所述电机的故障为开路故障。

11.根据权利要求10所述的控制系统，其特征在于，所述第一判断单元还包括第三判断子模块；

所述第三判断子模块用于判断电机运行后的预设时间内所述第二电参数是否达到目标频率值，所述目标频率值表征电机运行的目标频率，若否，则判定所述电机的故障为堵转故障。

12.根据权利要求8所述的控制系统，其特征在于，还包括第二获取单元和第二判断单元；

所述第二获取单元用于获取电机的控制器的第三电参数，所述第三电参数表征电源回路的直流电压；

所述第二判断单元用于判断所述第三电参数表征的直流电压是否在所述控制器的正常工作电压范围内，若否，则判定所述控制器的电源回路故障。

13.一种控制器，用于控制电机，其特征在于，包括权利要求8～12任一项所述的控制系统。

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