CN117895870A - 一种限流的控制方法和控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种限流的控制方法和控制系统，第一采样模块获取采样电阻的第一信号，基于所述第一信号生成电平信号，控制模块基于所述电平信号控制驱动模块输出关闭和恢复；第二采样模块获取所述采样电阻的电压信号并生成第二信号，所述控制模块基于所述第二信号与预设电流值的比较结果，生成控制信息，所述控制信息用于指示限制所述驱动模块的占空比。本发明通过控制模块根据采样模块获取的信号信号控制驱动模块输出，实现在无电解电容的情况下进行限流，避免过调制。

Description

一种限流的控制方法和控制系统

【技术领域】

本发明涉及一种限流的控制方法和控制系统。

【背景技术】

市电电源电压波动，易造成突变，电压突变可能导致烧坏电机以及造成其他电路元器件损坏，整流电路中，一般采用整流桥和大电解电容的滤波方式将交流电压转变为直流电压，通过电解电容进行滤波，滤除高频噪音，稳定输出电信号；但电解电容过大或输出占空比限制过多会拉低电压，导致输出受限。在不使用电解电容的基础上，现有限流的控制方案限流效果不佳，电压波动大，依旧导致过调制。

因此，有必要设计一种限流的控制方法和控制系统，在无电解电容的情况下进行限流，避免过调制，以解决上述问题。

【发明内容】

本发明的主要目的是提供一种限流的控制方法和系统，旨在无电解电容的情况下进行限流，避免过调制。

本申请实施例的第一个方面，提供了一种限流的控制方法，所述控制方法包括：第一采样模块获取采样电阻的第一信号，基于所述第一信号生成电平信号，控制模块基于所述电平信号控制驱动模块输出关闭和恢复；第二采样模块获取所述采样电阻的第二信号，所述控制模块基于所述第二信号与预设电流值的比较结果，生成控制信息，所述控制信息用于指示限制所述驱动模块的占空比；其中，所述控制模块获取过零检测模块检测的交流电过零点信号，若所述第二信号大于所述预设电流值，生成使能信号，所述控制模块在获取到所述使能信号后的下一个过零点信号时进入下个半波周期，并在下个所述半波周期内限制所述驱动模块的占空比。

所述过零检测模块检测交流电过零点信号，当所述控制模块获取到所述交流电过零点信号时，计时单元启动直至所述过零检测模块再次检测到所述过零点信号，存储单元存储相邻零点的间隔时间作为一个所述半波周期。

第一采样模块获取采样电阻的第一信号，基于所述第一信号生成电平信号，控制模块基于所述电平信号控制驱动模块输出关闭和恢复，包括：若所述第一信号大于第一电压值，生成上升沿信号，控制模块基于所述上升沿信号控制所述驱动模块输出关闭；若所述第一信号小于第二电压值，生成下降沿信号，控制模块基于所述下降沿信号控制所述驱动模块输出恢复。

所述第一采样模块包括施密特比较器。

计数单元计数单个所述半波周期内检测到的所述第二信号大于所述预设电流值的次数，若所述次数不小于1，在下个所述半波周期内限制所述驱动模块的占空比，所述占空比与所述次数成负相关关系。

所述控制模块在下个所述半波周期内限制所述驱动模块的占空比，包括：所述控制模块检测到所述使能信号后的下一个过零点信号时，在所述半波周期的设定时间段内，基于所述计数次数限制所述驱动模块的占空比。

本申请实施例的第二个方面，提供了一种限流的控制系统，所述控制系统包括：采样电阻、第一采样模块、第二采样模块、过零检测模块、控制模块和驱动模块；所述第一采样模块与所述采样电阻相连，用于获取所述采样电阻的第一信号，并基于所述第一信号生成电平信号；所述控制模块与所述第一采样模块相连，用于基于所述电平信号控制所述驱动模块输出关闭和恢复；所述第二采样模块与所述采样电阻相连，用于获取所述采样电阻的第二信号；所述控制模块与所述第二采样模块相连，用于基于所述第二信号与预设电流值的比较结果，生成控制信息，所述控制信息用于指示限制所述驱动模块的占空比；其中，所述控制模块与所述过零检测模块相连，用于获取所述过零检测模块检测的交流电过零点信号；若所述第二信号大于所述预设电流值，生成使能信号，所述控制模块被配置为：在获取到所述使能信号后的下一个过零点信号时进入下个半波周期，并在下个所述半波周期内限制所述驱动模块的占空比。

所述控制模块还包括：计时单元和存储单元；所述控制模块被配置为：获取到交流电过零点时，所述计时单元启动直至所述过零检测模块再次获取到过零点信号，所述存储单元存储相邻零点的间隔时间作为一个所述半波周期。

所述第一采样模块包括施密特触发器，所述施密特触发器，用于获取采样电阻的第一信号，并基于所述第一信号生成电平信号；若所述第一信号大于第一电压值，生成上升沿信号；若所述第一信号小于第二电压值，生成下降沿信号；所述控制模块被配置为：基于所述上升沿信号控制所述驱动模块输出关闭；基于所述下降沿信号控制所述驱动模块输出恢复。

所述控制模块还包括计数单元；所述计数单元，用于计数单个所述半波周期内检测到的所述第二信号大于所述预设电流值的次数；所述控制模块被配置为：若所述次数不小于1，在下个所述半波周期内限制所述驱动模块的占空比，所述占空比与所述次数成负相关关系。

本申请实施例提供了一种限流的控制方法和控制系统，第一采样模块获取采样电阻的第一信号，基于所述第一信号生成电平信号，控制模块基于所述电平信号控制驱动模块输出关闭和恢复；第二采样模块获取所述采样电阻的电压信号并生成第二信号，所述控制模块基于所述第二信号与预设电流值的比较结果，生成控制信息，所述控制信息用于指示限制所述驱动模块的占空比；其中，所述控制模块获取过零检测模块检测的交流电过零点信号，若所述第二信号大于所述预设电流值，生成使能信号，所述控制模块在获取到所述使能信号后的下一个过零点信号时进入下个半波周期，并在下个所述半波周期内限制所述驱动模块的占空比。即通过控制模块根据采样模块获取的信号信号控制驱动模块输出，实现在无电解电容的情况下进行限流，避免过调制。

【附图说明】

下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步详细的说明：

图1是本发明的一种限流的控制方法的示意图；

图2是本发明的一种限流的控制系统的框图；

图3是本发明的一种限流的控制系统的电路图。

图中附图标记的含义：

100、控制系统1、采样电阻101、电流放大电路2、第一采样模块201、比较器电路3、第二采样模块4、过零检测模块5、控制模块501、计时单元502、存储单元503、计数单元6、驱动模块7、整流电路

【具体实施方式】

下面结合附图和实施方式对本发明作进一步详细说明。

请参阅图1所示，为本发明涉及的一种限流的控制方法的示意图，所述控制方法包括：采样模块获取采样电阻的信号；比较所述信号与预设值，并基于所述比较信息，控制驱动模块输出。所述采样模块包括第一采样模块和第二采样模块；所述第一采样模块获取采样电阻的第一信号，基于所述第一信号生成电平信号，控制模块基于所述电平信号控制驱动模块输出关闭和恢复；所述第二采样模块获取所述采样电阻的电压信号并生成第二信号，所述控制模块基于所述第二信号与预设电流值的比较结果，生成控制信息，所述控制信息用于指示限制所述驱动模块的占空比。

本申请实施例所提供的方法通过上述的处理过程，控制模块根据采样模块获取的电信号控制驱动模块输出，实现限流。

在可选实施例中，第一采样模块获取采样电阻的第一信号，基于所述第一信号生成电平信号，控制模块基于所述电平信号控制驱动模块输出关闭和恢复。所述第一采样模块获取采样电阻的两端电压作为第一信号，所述电压为瞬时值；所述第一采样模块包括施密特比较器，所述施密特比较器提供两个阈值电压值，若所述第一信号大于第一电压值，生成上升沿信号，所述控制模块获取所述上升沿信号，并基于所述上升沿信号控制所述驱动模块输出关闭；若所述第一信号小于第二电压值，生成下降沿信号，所述控制模块获取所述下降沿信号，并基于所述下降沿信号控制所述驱动模块输出恢复，所述驱动模块的占空比恢复至关闭前占空比。通过第一采样模块的两个阈值电压控制驱动模块输出关闭及恢复，避免电压突变导致烧坏电机以及造成其他电路元器件损坏，并在电压降至一定值时及时恢复输出，实现驱动模块输出的即时反馈控制。

在可选实施例中，第二采样模块获取所述采样电阻的第二信号，所述控制模块基于所述第二信号与预设电流值的比较结果，生成控制信息，所述控制信息用于指示限制所述驱动模块的占空比。其中，所述控制模块获取过零检测模块检测的交流电过零点信号，若所述第二信号大于所述预设电流值，生成使能信号，所述控制模块在获取到所述使能信号后的下一个过零点信号时进入下个半波周期，并在下个所述半波周期内限制所述驱动模块的占空比。根据所述第一采样模块的第一信号控制所述驱动模块关闭的优先级高于根据所述第二采样模块的第二信号控制限制所述驱动模块的占空比的优先级。

在可选实施例中，过零检测模块检测交流电过零点信号，若所述过零检测模块输出上升沿或下降沿信号，所述控制模块基于所述上升沿或下降沿信号判断所述交流电过零点；当所述控制模块获取到所述交流电过零点信号时，计时单元启动直至所述过零检测模块再次检测到所述过零点信号，存储单元存储相邻零点的间隔时间作为一个所述半波周期。所述第二采样模块获取所述采样电阻的第二信号，所述第二信号为瞬时电压值，所述控制模块获取所述第二信号，并将所述瞬时电压值转化为瞬时电流值，若所述瞬时电流值大于所述预设电流值，生成使能信号，所述控制模块在获取到所述使能信号后的下一个过零点信号时进入下个所述半波周期，并在下个所述半波周期内限制所述驱动模块的占空比。通过第二采样模块获取的信号与预设电流值比较，控制驱动模块占空比的输出，实现限流。

在可选示例中，所述控制模块存储有限流序号的初始值，且存储有所述限流序号最小值和最大值；所述限流序号的所述初始值为0、所述最小值为0以及所述最大值为100，所述控制模块存储有所述限流序号与占空比的对应关系；在单个所述半波周期内，若所述第二信号大于所述预设电流值，计数单元计数加1，计数所述第二信号大于所述预设电流值的次数，若所述计数次数不小于3且所述限流序号小于所述最大值，设置限流序号加1；若所述计数次数小于3且所述限流序号大于所述最小值，设置所述限流序号减1；若所述计数次数不小于1，生成使能信号，所述控制模块在检测到所述使能信号后的下一个过零点信号时，在所述半波周期的设定时间段内，基于所述计数次数限制所述驱动模块的占空比。所述设定时间段范围为0.3T-0.7T，T为所述半波周期，所述控制模块在检测到所述使能信号后的下一个过零点信号时进入下个所述半波周期，计时模块启动，计时到0.3T时，基于所述计数次数限制所述驱动模块的占空比，计时到0.7T时，恢复至0-0.3T的未限制的占空比或在0-0.3T的未限制的占空比基础上增大占空比。所述限流序号对应的所述占空比为存储值，所述限流序号与所述占空比的限制程度成正相关关系，所述限流序号越大，所述驱动模块占空比的限制程度越大；所述计数次数与所述占空比成负相关关系。根据计数次数限制占空比，实现占空比的灵活限制，避免占空比限制后输出过大或过小的情况；在一段时间内限制占空比，并在其余时间恢复，避免占空比限制程度过大，导致低压，影响扭矩输出。本实施例采用限流序号作为根据计数次数限制占空比的判断条件，本申请实施例中的方法并不局限于此。

请参阅图2所示，为本发明涉及的一种限流的控制系统100的框图，所述控制系统100包括：采样电阻1、第一采样模块2、第二采样模块3、过零检测模块4、控制模块5和驱动模块6；所述第一采样模块2与所述采样电阻1相连，用于获取所述采样电阻1的第一信号，并基于所述第一信号生成电平信号；所述控制模块5与所述第一采样模块2相连，用于基于所述电平信号控制所述驱动模块6输出关闭和恢复；所述第二采样模块3与所述采样电阻1相连，用于获取所述采样电阻1的第二信号；所述控制模块5与所述第二采样模块3相连，用于基于所述第二信号与预设电流值的比较结果，生成控制信息，所述控制信息用于指示限制所述驱动模块6的占空比；其中，所述控制模块5与所述过零检测模块4相连，用于获取所述过零检测模块4检测的交流电过零点信号；若所述第二信号大于所述预设电流值，生成使能信号，所述控制模块5被配置为：在检测到所述使能信号后的下一个过零点信号时进入下个半波周期，并下个所述半波周期内限制所述驱动模块6的占空比。通过比较信息控制驱动模块输出，避免尖峰电流损坏元件，并与预设电流值比较进行限制占空比，保证输出稳定。

在可选实施例中，所述控制模块5还包括：计时单元和501存储单元502；所述控制模块5被配置为：获取到交流电过零点时，所述计时单元501启动直至所述过零检测模块4再次获取到过零点信号，所述存储单元502存储相邻零点的间隔时间作为一个所述半波周期。所述第一采样模块2包括施密特触发器，所述施密特触发器，用于获取采样电阻1的第一信号，并基于所述第一信号生成电平信号；若所述第一信号大于第一电压值，生成上升沿信号；若所述第一信号小于第二电压值，生成下降沿信号；所述控制模块5被配置为：基于所述上升沿信号控制所述驱动模块6输出关闭；基于所述下降沿信号控制所述驱动模块6输出恢复。所述控制模块5还包括计数单元503；所述计数单元503，用于计数单个所述半波周期内检测到的所述第二信号大于所述预设电流值的次数；所述控制模块5被配置为：若所述次数不小于1，在下个所述半波周期内限制所述驱动模块6的占空比，所述占空比与所述次数成负相关关系。所述控制模块5检测到所述使能信号后的下一个过零点信号时，在所述半波周期的设定时间段内，基于所述计数次数限制所述驱动模块6的占空比；所述占空比限制时间范围为0.3T-0.7T，T为所述半波周期。在一段时间内限制占空比，避免占空比限制程度过大，导致低压，影响扭矩输出。

请参阅图3所示，为本发明涉及的一种限流的控制系统100的电路图，所述控制系统100包括采样电阻1、电流放大电路101、比较器电路201、整流电路7_、过零检测模块4、控制模块5和驱动模块6。所述整流电路7，包括4个二极管组成的桥式电路D1和小电容C1、C2，用于将交流电转化为直流电；所述驱动模块6，包括多个绝缘栅双极晶体管IGBT，用于驱动电机(未图示)运行；第一采样模块包括电流放大电路101和比较器电路201，所述第一采样模块与所述采样电阻1相连，用于获取所述采样电阻1的第一信号，并基于所述第一信号生成电平信号；所述控制模块5与所述第一采样模块相连，用于基于所述电平信号控制所述驱动模块6输出关闭和恢复；第二采样模块包括电流放大电路101和集成于所述控制模块5的转换电路(未图示)，所述第二采样模块与所述采样电阻1相连，用于获取所述采样电阻1的第二信号；所述控制模块5与所述第二采样模块相连，用于基于所述第二信号与预设电流值的比较结果，生成控制信息，所述控制信息用于指示限制所述驱动模块6的占空比；其中，所述控制模块5与所述过零检测模块4相连，用于获取所述过零检测模块4检测的交流电过零点信号；若所述第二信号大于所述预设电流值，生成使能信号，所述控制模块5被配置为：在检测到所述使能信号后的下一个过零点信号时进入下个半波周期，并在下个所述半波周期内限制所述驱动模块6的占空比。整流电路中使用小电容，负载较大时整流后的电压也会随市电波动，通过设置比较值，控制驱动模块输出关闭或限制，实现限流。

在可选实施例中，所述过零检测模块4包括光耦O1，当交流电处于正半周时，光耦O1的发光二极管导通并发光，致使内部的光敏三极管导通，并输出低电平；当交流电处于负半周时，光耦O1的发光二极管截止，致使内部的光敏三极管截止，并输出高电平；所述控制模块5根据电平切换的边沿检测交流电过零点；所述控制模块5还包括：计时单元501和存储单元502；所述控制模块5被配置为：获取到交流电过零点时，所述计时单元501启动直至所述过零检测模块4再次获取到过零点信号，所述存储单元502存储相邻零点的间隔时间作为一个所述半波周期。基于变化的电平信号判断交流电过零点，避免过零点误判，检测准确。本实施例采用光耦作为过零检测的元件，本申请实施例中的方法并不局限于此。

在可选实施例中，所述比较器电路201为施密特触发器，所述电流放大电路101检测采样电阻1两端电压，并生成第一信号，所述第一信号为瞬时值；所述比较器电路201获取所述第一信号，若所述第一信号大于第一电压值，即电容C3端电压，比较器CMP1输出上升沿信号，所述控制模块5基于所述上升沿信号控制所述驱动模块6输出关闭；若所述第一信号小于第二电压值，即电容C4端电压，比较器CMP2输出下降沿信号，所述控制模块5基于所述下降沿信号控制所述驱动模块6输出恢复。设置施密特触发器作为比较器，提供两个基准电压作为比较值，利用元件特性输出信号，避免电压突变导致烧坏电机以及造成其他电路元器件损坏，并在电压降至一定值时及时恢复输出，实现驱动模块输出的即时反馈控制。

在可选实施例中，所述电流放大电路101检测采样电阻1两端电压，生成第二信号，所述第二信号为瞬时电压值，所述转换电路获取所述第二信号，并将所述瞬时电压值转化为瞬时电流值，若所述瞬时电流值大于预设电流值，生成使能信号，所述控制模块5在获取到所述使能信号后的下一个过零点信号时进入下个所述半波周期，并在下个所述半波周期内限制所述驱动模块6的占空比。通过获取信号与预设电流值比较，控制驱动模块占空比的输出，实现限流。

在可选实施例中，所述控制模块5还包括计数单元503；所述计数单元503，用于计数单个所述半波周期内检测到的所述第二信号大于所述预设电流值的次数；所述控制模块5被配置为：若所述次数不小于1，在下个所述半波周期内限制所述驱动模块6的占空比，所述占空比与所述次数成负相关关系。所述控制模块5检测到所述使能信号后的下一个过零点信号时进入下个所述半波周期，并在所述半波周期的设定时间段内，基于所述计数次数限制所述驱动模块6的占空比；所述设定时间段范围为0.3T-0.7T，T为所述半波周期。在一段时间内限制占空比，避免占空比限制程度过大，导致低压，影响扭矩输出。

本申请实施例还提供一种计算机设备，包括存储器和处理器；所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现所述的方法的步骤。

本申请实施例还提供一种计算机可读介质，其具有处理器可执行的非易失的程序代码，所述程序代码使所述处理器执行所述的方法的步骤。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统和装置的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解:任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种限流的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括：

第一采样模块获取采样电阻的第一信号，基于所述第一信号生成电平信号，控制模块基于所述电平信号控制驱动模块输出关闭和恢复；

第二采样模块获取所述采样电阻的第二信号，所述控制模块基于所述第二信号与预设电流值的比较结果，生成控制信息，所述控制信息用于指示限制所述驱动模块的占空比；

其中，所述控制模块获取过零检测模块检测的交流电过零点信号，若所述第二信号大于所述预设电流值，生成使能信号，所述控制模块在获取到所述使能信号后的下一个过零点信号时进入下个半波周期，并在下个所述半波周期内限制所述驱动模块的占空比。

2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，

所述过零检测模块检测交流电过零点信号，当所述控制模块获取到所述交流电过零点信号时，计时单元启动直至所述过零检测模块再次检测到所述过零点信号，存储单元存储相邻零点的间隔时间作为一个所述半波周期。

3.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，

第一采样模块获取采样电阻的第一信号，基于所述第一信号生成电平信号，控制模块基于所述电平信号控制驱动模块输出关闭和恢复，包括：

若所述第一信号大于第一电压值，生成上升沿信号，所述控制模块基于所述上升沿信号控制所述驱动模块输出关闭；

若所述第一信号小于第二电压值，生成下降沿信号，所述控制模块基于所述下降沿信号控制所述驱动模块输出恢复_。

4.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，

所述第一采样模块包括施密特比较器。

5.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，

计数单元计数单个所述半波周期内检测到的所述第二信号大于所述预设电流值的次数，若所述次数不小于1，在下个所述半波周期内限制所述驱动模块的占空比，所述占空比与所述次数成负相关关系。

6.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，

所述控制模块在下个所述半波周期内限制所述驱动模块的占空比，包括：

所述控制模块检测到所述使能信号后的下一个过零点信号时，在所述半波周期的设定时间段内，基于所述计数次数限制所述驱动模块的占空比。

7.一种限流的控制系统，其特征在于，

所述控制系统包括：采样电阻、第一采样模块、第二采样模块、过零检测模块、控制模块和驱动模块；

所述第一采样模块与所述采样电阻相连，用于获取所述采样电阻的第一信号，并基于所述第一信号生成电平信号；

所述控制模块与所述第一采样模块相连，用于基于所述电平信号控制所述驱动模块输出关闭和恢复；

所述第二采样模块与所述采样电阻相连，用于获取所述采样电阻的第二信号；所述控制模块与所述第二采样模块相连，用于基于所述第二信号与预设电流值的比较结果，生成控制信息，所述控制信息用于指示限制所述驱动模块的占空比；

其中，所述控制模块与所述过零检测模块相连，用于获取所述过零检测模块检测的交流电过零点信号；若所述第二信号大于所述预设电流值，生成使能信号，所述控制模块被配置为：在获取到所述使能信号后的下一个过零点信号时进入下个半波周期，并在下个所述半波周期内限制所述驱动模块的占空比。

8.根据权利要求7所述的控制系统，其特征在于，

所述控制模块还包括：计时单元和存储单元；

所述控制模块被配置为：获取到交流电过零点时，所述计时单元启动直至所述过零检测模块再次获取到过零点信号，所述存储单元存储相邻零点的间隔时间作为一个所述半波周期。

9.根据权利要求8所述的控制系统，其特征在于，

所述第一采样模块包括施密特触发器，所述施密特触发器，用于获取采样电阻的第一信号，并基于所述第一信号生成电平信号；

若所述第一信号大于第一电压值，生成上升沿信号；

若所述第一信号小于第二电压值，生成下降沿信号；

所述控制模块被配置为：基于所述上升沿信号控制所述驱动模块输出关闭；

基于所述下降沿信号控制所述驱动模块输出恢复。

10.根据权利要求8所述的控制系统，其特征在于，

所述控制模块还包括计数单元；所述计数单元，用于计数单个所述半波周期内检测到的所述第二信号大于所述预设电流值的次数；

所述控制模块被配置为：若所述次数不小于1，在下个所述半波周期内限制所述驱动模块的占空比，所述占空比与所述次数成负相关关系。