CN117157873A - 马达驱动控制系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种马达驱动控制系统及其控制方法。本发明的目的是提供一种马达驱动控制系统及其控制方法，该马达驱动控制系统能够根据马达的驱动速度改变应用于冷却风扇的BLDC马达的电流限制逻辑，以便稳定地保护马达免受低速驱动状态下的过载以及高速驱动状态下的过载的影响。

Description

马达驱动控制系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种马达驱动控制系统及其控制方法，并且更具体地涉及一种即使在低速过载状况下也可以控制马达以稳定地操作马达的马达驱动控制系统及其控制方法。

背景技术

通常，将电流限制逻辑应用于冷却风扇的BLDC马达以防止由过电流引起的马达和逆变器的烧毁。

具体地，由于冷却风扇的特性，所需的电流消耗随着马达的操作速度增大而增加。因此，根据构成马达的现有元件的规格，考虑马达的容量和线圈、导线和其它元件中的允许电流来设定电流限制逻辑。

如图3所示，在正常操作期间，在电流限制范围内将负荷施加到马达，使得马达在不应用所应用的电流限制逻辑的情况下操作。然而，在迟滞的情况下，即马达由于卡在旋转主体之间的异物在低速和高负荷下旋转而不被完全约束的状况下，马达通过接收对应于驱动信号的电流而连续地操作，并且电流消耗增加。

在这种情况下，如图3的(a)所示，在驱动限制功率信息的情况下，即在当前功率增大到与电流限制逻辑对应的电流限制值时，电流不能再进一步增大，并且操作速度降低。当操作速度降低时，即使当使用相同的电流时操作效率也劣化。此外，热量过度产生，内部温度由于缺乏冷却性能而增大，最终导致烧毁。

因此，本发明致力于解决由在迟滞状况下的低速驱动状态下而不是在对应于典型过载的“高速驱动状态”下发生的过载所引起的问题。本发明还致力于通过响应于马达的操作速度改变应用的电流限制逻辑来稳定地保护马达免受低速驱动状态下的过载以及高速驱动状态下的过载的影响。

就这一点而言，韩国专利申请公开No.10-2020-0059849(“BLDC马达过载检测装置和方法(BLDC MOTOR OVERLOAD DETECTION DEVICE AND METHOD)”)公开了一种测量BLDC马达的机械度与电角度之间的差并且确定BLDC马达是否被约束的装置。

[相关技术文献]

[专利文献]

韩国专利申请公开No.10-2020-0059849(于2020年5月29日公开)

发明内容

技术问题

因此，本发明致力于解决相关技术中的上述问题，本发明的目的在于提供一种马达驱动控制系统及其控制方法，该马达驱动控制系统能够通过响应于马达的操作速度改变应用的电流限制逻辑来稳定地保护马达免受低速驱动状态下的过载以及高速驱动状态下的过载的影响，以便解决由在迟滞状况下的低速驱动状态下而不是在对应于典型过载的“高速驱动状态”下的过载引起的问题。

技术方案

为实现上述目的，本发明提供一种马达驱动控制系统，所述马达驱动控制系统包括：马达驱动单元100，所述马达驱动单元100被配置成响应输入的驱动信号向马达10提供驱动电流；状态计算单元200，所述状态计算单元200被配置成计算在所述马达驱动单元100的控制下操作的所述马达10的操作状态相关信息；分析单元300，所述分析单元300被配置成基于预设的驱动限制功率信息，通过使用由所述状态计算单元200计算出的所述马达10的所述操作状态相关信息来分析所述马达10的允许功率信息；以及功率控制单元400，所述功率控制单元400被配置成通过使用由所述分析单元300分析出的所述马达10的所述允许功率信息来产生用于控制所述马达10的供应电流的控制信号，并将所述控制信号发送到所述马达驱动单元100。

此外，所述状态计算单元200可以在所述马达驱动单元100的控制下计算包括当前操作的所述马达10的当前转速、当前测量电流和当前测量电压的所述操作状态相关信息。

此外，所述分析单元300可以基于构成所述马达10的元件的基本规格根据所述马达10的转速和功率分析发热状态，所述分析单元300可以基于所述转速和所述功率设定所述驱动限制功率信息。

此外，所述分析单元300可以基于由所述状态计算单元200计算出的所述马达10的当前转速根据所述驱动限制功率信息对当前功率和限制功率进行比较和分析，并且当所述当前功率超过所述限制功率时所述分析单元300可以根据所述限制功率对所述允许功率信息进行分析。

此外，所述功率控制单元400可以通过凭借使用通过采用由所述分析单元300分析出的所述马达10的当前转速做出的所述允许功率信息控制所述马达10的所述供应电流来改变所述马达10的当前功率。

为了实现上述目的，本发明提供一种马达驱动控制方法，所述马达驱动控制方法包括：驱动步骤S100，由马达驱动单元响应于输入的驱动信号向马达提供驱动电流；当前功率计算步骤S200，由状态计算单元通过获取在所述驱动步骤S100中操作的所述马达的操作状态相关信息来计算当前功率信息；确定步骤S300，由分析单元比较并确定预设的驱动限制功率信息和在所述当前功率计算步骤S200中计算出的所述马达的当前功率信息；分析步骤S400，当所述确定步骤S300中的比较和确定结果指示所述马达的当前功率信息超过所述驱动限制功率信息时，根据所述驱动限制功率信息分析所述马达的允许功率信息；驱动控制步骤S500，由功率控制单元通过使用在所述分析步骤S400中分析出的所述马达的所述允许功率信息产生用于控制所述马达的供应电流的控制信号。

此外，在所述当前功率计算步骤S200中，所述马达的所述操作状态相关信息可以包括所述马达的当前转速、当前测量电流和当前测量电压。

此外，所述确定步骤S300可以包括基于所述马达的当前转速比较并确定所述马达的所述驱动限制功率信息和当前功率信息。

此外，所述确定步骤S300可以包括：通过基于构成所述马达的元件的基本规格根据所述马达的转速和功率分析发热状态来基于所述马达的转速和功率预先设定所述驱动限制功率信息。

有益效果

按照根据本发明的马达驱动控制系统及其控制方法，可以响应于马达的操作速度改变应用于冷却风扇的BLDC马达的电流限制逻辑，以稳定地保护马达免受低速驱动状态下的过载以及高速驱动状态下的过载的影响。

因此，可以防止由迟滞状况下的低速过载的发生导致的马达和逆变器的烧毁的发生。

然而，马达可以根据输入的驱动信号以低于目标速度的速度操作，因为功率通过供应电流控制而控制。因此，马达驱动系统向外部管理器或高级控制装置提供指示当前马达的过载状况可能发生并且马达可能以低于输入的驱动信号的目标速度操作的警报，从而防止马达、逆变器等的烧毁并检测到故障/异常。

附图说明

图1是示出根据本发明的实施方式的马达驱动控制系统的配置的示例图。

图2是示出根据本发明的实施方式的马达驱动控制方法的顺序的示例图。

图3是示出根据本发明的实施方式的根据马达驱动控制系统及其控制方法的马达驱动控制状态的曲线图。

具体实施方式

下面，参照附图详细描述如上所述配置的根据本发明的马达驱动控制系统及其控制方法。

此外，系统是指一组部件，其包括被组织和定期交互以执行所需功能的装置、设备和机构。

应用于马达驱动控制系统及其控制方法的马达是用于冷却风扇的BLDC马达。通常，电流限制逻辑应用于马达以防止由过电流引起的马达和逆变器的烧毁。

然而，在马达操作时发生迟滞状况的情况下，即使在过载状态下马达的转速也较低。为此原因，电流被持续地施加，最终导致由低速过载引起的冷却不足，并且导致由马达的内部温度升高引起的烧毁。也就是说，应用的电流限制逻辑可以充分地应对“高速过载”，但是不能应对由迟滞状况等引起的“低速过载”。

因此，根据本发明的实施方式的马达驱动控制系统及其控制方法的技术目的是通过响应于马达的操作速度改变应用的电流限制逻辑来稳定地保护马达免受低速驱动状态下的过载以及高速驱动状态下的过载的影响。

图1是示出根据本发明的实施方式的马达驱动控制系统的配置的示例图。下面结合图1详细描述根据本发明的实施方式的马达驱动控制系统。

如图1所示，根据本发明的实施方式的马达驱动控制系统可以包括马达驱动单元100、状态计算单元200、分析单元300和功率控制单元400。这些部件可以通过被包括在单个计算处理装置中或分别包括在计算处理装置中来操作。

将详细描述相应部件。

马达驱动单元100可以响应于从外部管理器或高级控制装置输入的驱动信号向马达10提供驱动电流。

具体地，驱动信号包括马达10旨在操作的目标转速。

因此，马达驱动单元100通过速度控制装置施加电流以允许马达10达到包括在驱动信号中的目标转速。

状态计算单元200可以在马达驱动单元100的控制下计算操作马达10的操作状态相关信息。

具体地，状态计算单元200可以在马达驱动单元100的控制下基于操作状态相关信息获取包括当前操作马达10的当前转速、当前测量电流和当前测量电压的多件信息。

另外，状态计算单元200可以通过利用马达10的获取的当前测量电流和获取的当前测量电压计算马达10的当前功率，并将马达10的当前功率作为操作状态相关信息进行存储和管理。

基于预设的驱动限制功率信息，分析单元300可以通过利用由状态计算单元200计算出的马达10的操作状态相关信息分析马达10的允许功率信息。

在这种情况下，预设的驱动限制功率信息是指根据应用于马达的“电流限制逻辑”的驱动限制功率值。如图3的(b)所示，可以通过基于构成马达10的元件的基本规格信息根据马达10的转速和功率分析发热状态以及通过基于转速和功率设定驱动限制功率信息，来设定驱动限制功率信息。

如图3的(a)所示，根据相关技术中的“电流限制逻辑”的驱动限制功率值被设定成使得不管马达的操作速度如何，都不会发生马达的功率过载。在这种情况下，如上所述，马达的速度较低。然而，即使当功率状态由于迟滞状况而偏离正常操作范围时，仅考虑驱动限制功率信息(驱动限制功率值)为高速的情况。为此，不能准确识别置于低速过载状况下的马达的状态，这可能最终造成烧毁。

为了解决该问题，分析单元300可以通过根据马达的转速和当前功率分析发热状态来设定驱动限制功率信息。

分析单元300可以基于由状态计算单元200计算出的马达10的当前转速，根据驱动限制功率信息比较和分析当前功率和限制功率。在当前功率超过限制功率的情况下，分析单元300可以根据限制功率来分析允许功率信息。

换句话说，分析单元300基于由状态计算单元200计算出的马达10的当前转速，根据驱动限制功率信息和马达10的计算出的当前功率来比较和分析限制功率。在马达10的当前功率超过限制功率的情况下，分析单元300可以确定马达10处于过载状态，并且分析单元300可以得出对应于马达10的当前转速的允许功率信息。在这种情况下，基于驱动限制功率信息得出允许功率信息。允许功率信息不是适当的功率，而是允许功率的上限。

也就是说，换句话说，与相关技术中的驱动限制功率值相比，分析单元300的驱动限制功率信息被设定成使得允许功率的上限值根据马达的转速而变化。即使当马达即使在低速下也过载时，分析单元也有效地检测过载，使得可以执行安全驱动操作。

功率控制单元400可以通过利用由分析单元300分析出的允许功率信息产生用于控制马达10的供应电流的控制信号，并将控制信号发送到马达驱动单元100。

也就是说，功率控制单元400可以借助PI控制装置通过利用通过采用由分析单元300分析出的马达10的当前转速做出的允许功率信息来限制当前功率。功率控制单元400可以通过控制马达10的供应电流来改变马达10的当前功率。

例如，当低速过载由迟滞状况产生时，可以通过将马达10的当前转速应用于驱动限制功率信息来得出允许功率信息，并且通过凭借使用允许功率信息产生的控制信号将马达10的当前功率限制为较低，使得马达的操作速度可以低于目标速度。然而，可以防止由过载导致的发热的问题，并且防止马达、逆变器等的烧毁。

图2是示出根据本发明的实施方式的马达驱动控制方法的顺序的示例图。下面结合图2详细描述根据本发明的实施方式的马达驱动控制方法。

如图2所示，根据本发明的实施方式的马达驱动控制方法可以包括驱动步骤S100、当前功率计算步骤S200、确定步骤S300、分析步骤S400和驱动控制步骤S500。

将详细描述相应步骤。

在驱动步骤S100中，马达驱动单元100响应于从外部管理器或高级控制装置输入的驱动信号向马达10提供驱动电流。

也就是说，马达驱动单元100接收包括马达10旨在操作的目标转速的驱动信号，并且马达驱动单元100通过速度控制装置施加电流以允许马达达到目标转速。

在当前功率计算步骤S200中，状态计算单元200获取通过驱动步骤S100操作的马达10的操作状态相关信息，并计算马达10的当前功率信息。

具体地，在当前功率计算步骤S200中，状态计算单元200在马达驱动单元100的控制下基于操作状态相关信息获取包括当前操作马达10的当前转速、当前测量电流和当前测量电压的多件信息，并且状态计算单元200通过利用马达10的获取的当前测量电流和获取的当前测量电压计算马达10的当前功率信息。

在确定步骤S300中，分析单元300可以比较并确定预设的驱动限制功率信息和在当前功率计算步骤S200中计算出的马达10的当前功率信息。

具体地，如图3的(b)所示，在确定步骤S300中，基于构成马达10的元件的基本规格信息，通过根据马达10的转速和功率分析发热状态，基于转速和功率预先设定驱动限制功率信息。

因此，在确定步骤S300中，通过基于马达10的当前转速比较和分析根据驱动限制功率信息的限制功率和马达10的当前计算的功率来确定马达10的当前功率是否超过限制功率。

当确定步骤S300中的确定结果指示马达10的当前功率超过限制功率时，可以确定当前马达10处于过载状态。

因此，当确定步骤S300中的比较和确定结果指示马达10的当前功率超过限制功率时，基于分析步骤S400中的驱动限制功率信息来分析马达的允许功率信息。

也就是说，基于驱动限制功率信息分析与马达10的当前转速对应的允许功率信息。允许功率信息不是适当的功率而是对应于允许功率的上限值。

在驱动控制步骤S500中，功率控制单元400通过使用由分析步骤S400分析出的马达10的允许功率信息来产生用于控制马达10的供应电流的控制信号，并且功率控制单元400将控制信号发送到马达驱动单元100。

也就是说，在驱动控制步骤S500中，功率控制单元可以借助于PI控制装置通过使用通过采用由分析步骤S400分析出的马达10的当前转速做出的允许功率信息来限制当前功率，并且功率控制单元可以通过控制马达10的供应电流来改变马达10的当前功率。

在这种情况下，根据本发明的实施方式的马达驱动控制系统及其控制方法可以防止由迟滞状况下的低速过载导致的马达、逆变器等的烧毁的发生，但是马达可以根据输入的驱动信号以低于目标速度的速度操作。因此，在基于马达10的允许功率信息产生控制信号时，功率控制单元400可以在向马达驱动单元100发送控制信号的同时借助于外部管理器或高级控制装置产生当前马达10的过载情况，并通知用户另外产生并发送使马达能够以低于输入的驱动信号的目标速度操作的控制信号。

因此，可以防止马达和逆变器的烧毁并检测故障/异常。

本发明不限于上述实施方式，本申请的范围是多样的。当然，在不脱离权利要求中要求保护的本发明的主题的情况下，本发明所属领域的技术人员作出各种修改和实现。

[附图标记的说明]

10：马达

100：马达驱动单元

200：状态计算单元

300：分析单元

400：功率控制单元

Claims (9)

1.一种马达驱动控制系统，所述马达驱动控制系统包括：

马达驱动单元(100)，所述马达驱动单元(100)被配置成响应输入的驱动信号向马达(10)提供驱动电流；

状态计算单元(200)，所述状态计算单元(200)被配置成计算在所述马达驱动单元(100)的控制下操作的所述马达(10)的操作状态相关信息；

分析单元(300)，所述分析单元(300)被配置成基于预设的驱动限制功率信息，通过使用由所述状态计算单元(200)计算出的所述马达(10)的所述操作状态相关信息来分析所述马达(10)的允许功率信息；以及

功率控制单元(400)，所述功率控制单元(400)被配置成通过使用由所述分析单元(300)分析出的所述马达(10)的所述允许功率信息来产生用于控制所述马达(10)的供应电流的控制信号，并将所述控制信号发送到所述马达驱动单元(100)。

2.根据权利要求1所述的马达驱动控制系统，其中，所述状态计算单元(200)在所述马达驱动单元(100)的控制下计算包括当前操作的所述马达(10)的当前转速、当前测量电流和当前测量电压的所述操作状态相关信息。

3.根据权利要求2所述的马达驱动控制系统，其中，所述分析单元(300)基于构成所述马达(10)的元件的基本规格根据所述马达(10)的转速和功率分析发热状态，并且所述分析单元(300)基于所述转速和所述功率设定所述驱动限制功率信息。

4.根据权利要求3所述的马达驱动控制系统，其中，所述分析单元(300)基于由所述状态计算单元(200)计算出的所述马达(10)的当前转速根据所述驱动限制功率信息对当前功率和限制功率进行比较和分析，并且当所述当前功率超过所述限制功率时所述分析单元(300)根据所述限制功率对所述允许功率信息进行分析。

5.根据权利要求4所述的马达驱动控制系统，其中，所述功率控制单元(400)通过凭借使用通过采用由所述分析单元(300)分析出的所述马达(10)的当前转速做出的所述允许功率信息控制所述马达(10)的所述供应电流来改变所述马达(10)的当前功率。

6.一种马达驱动控制方法，所述马达驱动控制方法包括：

驱动步骤(S100)，由马达驱动单元响应于输入的驱动信号向马达提供驱动电流；

当前功率计算步骤(S200)，由状态计算单元通过获取在所述驱动步骤(S100)中操作的所述马达的操作状态相关信息来计算当前功率信息；

确定步骤(S300)，由分析单元比较并确定预设的驱动限制功率信息和在所述当前功率计算步骤(S200)中计算出的所述马达的当前功率信息；

分析步骤(S400)，当所述确定步骤(S300)中的比较和确定结果指示所述马达的当前功率信息超过所述驱动限制功率信息时，根据所述驱动限制功率信息分析所述马达的允许功率信息；

驱动控制步骤(S500)，由功率控制单元通过使用在所述分析步骤(S400)中分析出的所述马达的所述允许功率信息产生用于控制所述马达的供应电流的控制信号。

7.根据权利要求6所述的马达驱动控制方法，其中，在所述当前功率计算步骤(S200)中，所述马达的所述操作状态相关信息包括所述马达的当前转速、当前测量电流和当前测量电压。

8.根据权利要求7所述的马达驱动控制方法，其中，所述确定步骤(S300)包括基于所述马达的当前转速比较并确定所述马达的所述驱动限制功率信息和所述当前功率信息。

9.根据权利要求8所述的马达驱动控制方法，其中，所述确定步骤(S300)包括：通过基于构成所述马达的元件的基本规格根据所述马达的转速和功率分析发热状态来基于所述马达的转速和功率预先设定所述驱动限制功率信息。