CN115425909B - 一种提高电机堵转保护效果的软件算法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种提高电机堵转保护效果的软件算法，包括以下步骤：S1：判断电机的转速小于设定的最小值或大于设定的最大值，则判断为堵转并触发保护；S2：判断实际Iq电流值大于设定的Iq电流比较值的同时满足电机转速要小于设定的转速值，则判断为堵转并触发保护；S3：判断三相电流的幅值大于设定的堵转电流值，则判断为堵转并触发保护。本发明，实现了通过对保护控制算法的优化升级，增加更多保护逻辑策略，增加对更多异常情况下的保护检测，提升了保护系统的逻辑嵌套性、可靠性、健壮性、整体性；能有效杜绝堵转异常带来的严重发热、烧坏电机或爆燃导致火灾等风险，极大程度保障了用户安全的同时，还延长了手持吸尘器的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及电机堵转技术领域，具体是一种提高电机堵转保护效果的软件算法。
背景技术
现阶段科技发展迅速、社会生活节奏加快，吸尘器已经走进了千家万户，吸尘器的使用节约了大家大量的宝贵时间。随着科技的进步和能耗要求的提高，FOC控制的手持式吸尘器正在慢慢推广开来。无刷直流电机的吸尘器具有效率高，噪音小等系列优点，同时也带来了算法的复杂性以及保护功能要求的提高。用户的安全和良好耐用的产品体验是最重要的，这就需要一套强大的软硬件保护系统支持，为了应对使用中的各种异常情况，往往需要非常多的保护功能，防止烧坏控制器或电机、产生爆燃火灾等安全隐患。这类吸尘器的保护包括过压、欠压保护，软件、硬件过流保护，堵转保护、缺相保护、堵孔保护、过温保护等，很多产品还没有这么丰富的保护功能，更别说对其中某一具体的保护做到精益求精的效果。手持吸尘器的实际工作情况往往是复杂多变的，软件保护算法考虑的并不周全，导致明明遇到一些异常时软件却判断不出异常，形成不了及时有效的保护。
发明内容
本发明的目的在于提供一种提高电机堵转保护效果的软件算法，以解决现有技术中的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种提高电机堵转保护效果的软件算法，包括以下步骤：
S1：判断电机的转速小于设定的最小值或大于设定的最大值，则判断为堵转并触发保护；
S2：判断实际Iq电流值大于设定的Iq电流比较值的同时满足电机转速要小于设定的转速值，则判断为堵转并触发保护；
S3：判断三相电流的幅值大于设定的堵转电流值，则判断为堵转并触发保护。
优选的，所述S1中电机的转速根据电频率和电机极对数确定：
转速单位:r/min。
优选的，所述电机的转速为0或低于正常转速，判断为堵转；当电机转速超出设定最高转速上限时，同时判断为堵转并触发保护。
优选的，所述S2中Iq是经过采样电阻对电机三相电流进行采样，得到Iu,Iv,Iw后经过Clarke变换，将三相电流变两轴静止的两相电流Iα和Iβ，再通过Park变换，经过两轴静止变两轴旋转的坐标变换，将转子电角度θ、交流的Iα和Iβ变换为直流的Id和Iq。
优选的，所述S2中根据电磁转矩公式：
FOC控制中Id给定为0，可知Iq增大时转矩(Te)增大，电机的加速度就会增大，起到调节电机速度的作用；在启动后在一定判断时间内，Iq在增大同时转速并没有达到设定的最小速度值，则判断为堵转；且通过实际数据观测，确定在其他条件不变的情况下，转速随着Iq增大而增加。
优选的，所述S3中电机转动时，转子中感应电流产生的磁场在定子绕组感应出反电动势，反电动势的存在消耗了一部分电压；而电机堵转时反电势为零，所有电压都加载在绕组上，导致电流增大；此时通过采样电阻计算并得到三相电流的幅值，若三相电流幅值大于设定的堵转电流值，则可判断为堵转。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：实现了通过对保护控制算法的优化升级，增加更多保护逻辑策略，增加对更多异常情况下的保护检测，提升了保护系统的逻辑嵌套性、可靠性、健壮性、整体性；
对手持式吸尘器来说，能有效杜绝堵转异常带来的严重发热、烧坏电机或爆燃导致火灾等风险，极大程度保障了用户安全的同时，还延长了手持吸尘器的使用寿命。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明电机的转速小于设定的最小值或大于设定的最大值判断图；
图3为本发明实际Iq电流值大于设定的Iq电流比较值的同时满足电机转速要小于设定的转速值判断图；
图4是本发明正常运行时三相电流幅值图；
图5为本发明堵转时三相电流幅值图。
具体实施方式
为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通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方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通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方式，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-5，本发明实施例中，一种提高电机堵转保护效果的软件算法，包括以下步骤：
S1：判断电机的转速小于设定的最小值或大于设定的最大值，则判断为堵转并触发保护；
S2：判断实际Iq电流值大于设定的Iq电流比较值的同时满足电机转速要小于设定的转速值，则判断为堵转并触发保护；
S3：判断三相电流的幅值大于设定的堵转电流值，则判断为堵转并触发保护。
优选的，所述S1中电机的转速根据电频率和电机极对数确定：
转速单位:r/min。
优选的，所述电机的转速为0或低于正常转速，判断为堵转；当电机转速超出设定最高转速上限时，同时判断为堵转并触发保护。
优选的，所述S2中Iq是经过采样电阻对电机三相电流进行采样，得到Iu,Iv,Iw后经过Clarke变换，将三相电流变两轴静止的两相电流Iα和Iβ，再通过Park变换，经过两轴静止变两轴旋转的坐标变换，将转子电角度θ、交流的Iα和Iβ变换为直流的Id和Iq。
优选的，所述S2中根据电磁转矩公式：
FOC控制中Id给定为0，可知Iq增大时转矩(Te)增大，电机的加速度就会增大，起到调节电机速度的作用；在启动后在一定判断时间内，Iq在增大同时转速并没有达到设定的最小速度值，则判断为堵转；且通过实际数据观测，确定在其他条件不变的情况下，转速随着Iq增大而增加。
优选的，所述S3中电机转动时，转子中感应电流产生的磁场在定子绕组感应出反电动势，反电动势的存在消耗了一部分电压；而电机堵转时反电势为零，所有电压都加载在绕组上，导致电流增大；此时通过采样电阻计算并得到三相电流的幅值，若三相电流幅值大于设定的堵转电流值，则可判断为堵转。
本发明的工作原理是：
1、算法判断：判断电机的转速小于设定的最小值或大于设定的最大值，则判断为堵转并触发保护；
其中电机的转速根据电频率和电机极对数确定：
转速(单位:r/min)
算法思路：电机转子卡死或没有完全卡死的情况下，电机的转速为0或明显低于正常转速，这时候判断为堵转，并且一般性的，当电机转速超出我们设定最高转速上限时，我们也同时判断为堵转并触发保护；
2、算法判断：判断实际Iq电流值大于设定的Iq电流比较值的同时满足电机转速要小于设定的转速值，则判断为堵转并触发保护；
其中Iq是经过采样电阻对电机三相电流进行采样，得到Iu,Iv,Iw后经过Clarke变换，将三相电流变两轴静止的两相电流Iα和Iβ，再通过Park变换，经过两轴静止变两轴旋转的坐标变换，将转子电角度θ、交流的Iα和Iβ变换为直流的Id和Iq；
算法思路：根据电磁转矩公式 又因为FOC控制中Id给定为0，可知Iq增大时转矩(Te)增大，电机的加速度就会增大，这样就起到调节电机速度的作用；在启动后在一定判断时间内，Iq在增大同时转速并没有达到设定的最小速度值，则判断为堵转；且通过实际数据观测，确定在其他条件不变的情况下，转速随着Iq增大而增加；
3、算法判断：判断三相电流的幅值大于设定的堵转电流值，则判断为堵转并触发保护；
算法思路：电机转动时，转子中感应电流产生的磁场在定子绕组感应出反电动势，反电动势的存在消耗了一部分电压；而电机堵转时反电势为零，所有电压都加载在绕组上，导致电流增大；此时通过采样电阻计算并得到三相电流的幅值，若三相电流幅值大于设定的堵转电流值，则可判断为堵转。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (1)
1.一种提高电机堵转保护效果的软件算法，其特征在于：包括以下步骤：
S1：判断电机的转速小于设定的最小值或大于设定的最大值，则判断为堵转并触发保护；即所述电机的转速为0或低于正常转速，判断为堵转；当电机转速超出设定最高转速上限时，同时判断为堵转并触发保护；
S2：判断实际Iq电流值大于设定的Iq电流比较值的同时满足电机转速要小于设定的转速值，则判断为堵转并触发保护；
S3：判断三相电流的幅值大于设定的堵转电流值，则判断为堵转并触发保护；
所述S1中电机的转速根据电频率Frequency和电机极对数PolePairs确定：
转速单位:r/min；
所述S2中Iq是经过采样电阻对电机三相电流进行采样，得到Iu,Iv,Iw后经过Clarke变换，将三相电流变两轴静止的两相电流Iα和Iβ，再通过Park变换，经过两轴静止变两轴旋转的坐标变换，将转子电角度θ、交流的Iα和Iβ变换为直流的Id和Iq；
所述S2中根据电磁转矩公式：
FOC控制中Id给定为0，可知Iq增大时转矩Te增大，电机的加速度就会增大，起到调节电机转速的作用；在启动后在一定判断时间内，Iq在增大同时转速并没有达到设定的转速值，则判断为堵转；且通过实际数据观测，确定在其他条件不变的情况下，转速随着Iq增大而增加；
所述S3中电机转动时，转子中感应电流产生的磁场在定子绕组感应出反电动势，反电动势的存在消耗了一部分电压；而电机堵转时反电势为零，所有电压都加载在绕组上，导致电流增大；此时通过采样电阻计算并得到三相电流的幅值，若三相电流幅值大于设定的堵转电流值，则可判断为堵转；
所述电机用于手持式吸尘器；
实现了通过对保护控制算法的优化升级，增加更多保护逻辑策略，增加对更多异常情况下的保护检测，提升了保护系统的逻辑嵌套性、可靠性、健壮性、整体性；
对手持式吸尘器来说，能有效杜绝堵转异常带来的严重发热、烧坏电机或爆燃导致火灾各种风险，极大程度保障了用户安全的同时，还延长了手持吸尘器的使用寿命。
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| PB01 | Publication | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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