CN1832329A - 确定无感马达启动的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种确定无感马达启动的装置和方法。该装置包括耗时确定单元、马达速度确定单元和异常启动确定单元。耗时确定单元确定马达启动后是否已经过预定时间。当马达启动后已经过预定时间时，马达速度确定单元确定马达速度是否超过预定值。当马达速度未超过预定值时，异常启动确定单元通过比较马达中流动的电流量，来确定马达是否已异常启动，并且当电流量超过预定值时，判定马达已异常启动。因此，无论马达的位置测评正确与否，都能够确定马达是否已正常启动。

Description

确定无感马达启动的装置和方法

技术领域

本发明涉及一种确定无感马达(sensorless motor)启动的装置和方法，更具体地，涉及一种确定不连接传感器的无感马达启动的装置和方法，其中，在马达启动后已经过预定时间时，即使对马达的位置测评失败，也能利用马达的速度及施加至马达的电压和电流等来确定马达是否已正常启动。

背景技术

图1是与马达一起的普通逆变器驱动器的结构框图。

逆变器是用于改变频率从而以任意速度驱动马达的一种电力装置。如图1所示，逆变器通常包括：模块化有电源器件的电源模块，栅电路，以及过流保护电路。

同时，逆变器感应式电机由于其特性而通常使用不具位置和速度测评的开环式电压/频率(V/F)控制方法。设置在电源器件中的过流保护电路用作逆变器感应式电机的保护模块。

但是，由于过流保护电路旨在保护电源器件，所以其可以工作在极高的工作电平，处于该电平的较高电流流至电路，导致马达损坏。

也就是说，即使马达处于保护电路的工作电平以下，比马达的耐受电压特性更高的电流也可能在马达中流动。此时，马达可能被损坏。特别是，当马达未能启动时，由于马达的特性，不进行速度测评就难以确定启动失败。

然而，为解决上述问题，过流保护电路的工作电平可以降低到低于预定值。但是在此情况下，即使马达中流动的电流正常，马达也可能被确定为高于保护电路的工作电平，从而导致电源器件的工作停止。

因此，需要另外的保护电路来保护马达而非电源器件。

在上述马达是不连接传感器的无感马达时，在不检测马达的位置和速度的情况下，使用V/F控制方法对马达施以开环状态的电压。因此，即使马达未能启动，也不可能确定马达中流动的电流是否过量，这可能导致马达损坏。

发明内容

因此，鉴于上述问题而提出本发明，本发明的目的在于提供一种确定无感马达启动的装置和方法，由此，当无感马达启动时，无论马达的位置测评是否正确地进行，都能够确定马达是否已正常启动。

根据本发明的一个方案，通过提供一种确定无感马达启动的装置能够实现上述和其它目的，该装置包括：耗时确定单元，用于确定马达启动后是否已经过预定时间；马达速度确定单元，用于当马达启动后已经过预定时间时确定马达速度是否大于预定值；以及异常启动确定单元，用于当马达速度未超过预定值时，通过比较马达中流动的电流量，来确定马达是否已异常启动，并且当电流量超过预定值时，判定马达已异常启动。

根据本发明的另一方案，提供一种确定无感马达启动的方法，该方法包括步骤：a)确定马达启动后是否已经过预定时间；b)已经过预定时间时确定马达速度是否超过预定值；c)当马达速度未超过预定值时，确定马达中流动的电流是否超过预定值；以及d)当马达中流动的电流超过预定值时，判定马达已异常启动。

在本发明的特征中，在马达启动后已经过预定时间时，将马达速度及施加到马达的电压和电流分别与由试验确定的各预定值相比较。因此，能够确定马达是否已正常启动，而不论马达的位置测评是否正确地进行。

附图说明

通过以下结合附图的详细说明，能够更清楚地了解本发明的上述和其它目的、特征和其它优点，其中：

图1是与马达一起的普通逆变器驱动器的结构框图；

图2是根据本发明典型实施例的确定无感马达启动的装置的结构框图；

图3是根据本发明的马达的一般启动特性的示意图；

图4是根据本发明另一实施例即使当位置测评失败时用于确定无感马达启动的装置的结构框图；

图5是根据本发明的马达的一般电压矢量的示意图；

图6是根据本发明典型实施例的确定无感马达启动的方法的流程图；及

图7是根据本发明另一实施例即使当位置测评失败时用于确定无感马达启动的方法的流程图。

具体实施方式

下面，将参照附图详细描述本发明的优选实施例。

图2是根据本发明典型实施例的确定无感马达启动的装置的结构框图。

如图2所示，根据本发明典型实施例的马达启动确定装置包括：耗时确定单元200，马达速度确定单元210，电流值确定单元220，异常启动确定单元230，以及正常启动确定单元240。

耗时确定单元200确定在马达启动后是否已经过预定时间。

当已经过预定时间时，马达速度确定单元210确定马达速度是否超过预定值。确定的理由源于以下事实：如果马达已正常启动，那么在马达启动后已经过预定时间时，在马达中流动的电流量不超过预定值的情况下，马达的速度会达到预定值。

图3是根据本发明的马达的一般启动特性的示意图。

在根据本发明的马达中，可用于最多负载的马达速度区域的起点并非在0以上，而是在取决于负载的预定速度以上。

例如，在用于空调中的压缩机马达的负载的情况下，因为在只进行了一次启动后马达就被加速超过预定速度以上，所以在预定速度以下的区域仅存在于用于初始加速的过渡状态。在具有此种特性的负载中，如果压缩机马达处于正常状态，那么马达的最大加速时间和马达中所需的最大电流可以分别定义为预定值。

因此，根据本发明的确定马达启动的装置可以在马达启动后已经过预定时间时，在马达中流动的电流不超过预定电流值的情况下，确定马达的速度是否达到预定速度，从而确定马达是否已成功启动。

电流值确定单元220确定当马达速度未超过预定值时，马达中流动的电流是否超过预定值。可以通过试验计算预定电流和预定时间。也就是说，当最大负载，即在马达的最大电流的允许范围内可接受的最大负载施加到马达时，可以通过测量预定速度的到达时间来得到预定电流和预定时间。

异常启动确定单元230可以包括启动失败计数器232和启动失败输出单元234。当通过从电流值确定单元220传送的信号确定马达中流动的电流超过预定值时，异常启动确定单元230判定马达已异常启动。

当已确定马达中流动的电流超过预定值时，启动失败计数器232可以增加启动失败计数。

当启动失败计数超过预定值时，启动失败输出单元234判定马达的启动已失败，并向外部输出出错显示信息。

当通过从马达速度确定单元210传送的信号确定马达速度超过预定值时，正常启动确定单元240判定马达已正常启动。

另一方面，即使当马达的位置测评失败时，也可以使用根据本发明另一实施例的马达启动确定装置。

图4是根据本发明另一实施例即使当位置测评失败时也可以使用的确定无感马达启动的装置的结构框图。

根据本发明另一实施例的马达启动确定装置可以包括：耗时确定单元200，马达速度确定单元210，电流值确定单元220，第一异常启动确定单元230，位置测评确定单元250，第二异常启动确定单元260，以及正常启动确定单元270。

耗时确定单元200、马达速度确定单元210、电流值确定单元220及第一异常启动确定单元230的说明与根据本发明典型实施例的上述说明相同，因此省略其详细说明，以免重复。

参照图4，当通过从马达速度确定单元210传送的信号确定马达速度超过预定速度时，位置测评确定单元250确定马达的位置测评是否正确。

可以通过确定施加到马达的电压是否超过预定值来进行位置测评正确性的确定。也就是说，当施加到马达的电压超过预定值时，可以确定马达的位置测评是正确的。

图5是根据本发明的马达的一般电压矢量的示意图。

在根据本发明的无感马达中，能够测评施加到马达的电压。也就是说，因为从PWM占空比还能够计算固定坐标系中的电压，所以可以测评施加到马达的电压，而与测评位置的精度如何无关。

例如，如图5所示，因为通过当前施加到马达的PWM占空比还能够计算各个U、V和W的电压相位，所以可以获得固定坐标系中的电压V_αβ。

但是，在旋转坐标系中，需要马达的测评位置以获得测评电压。参照图5，因为需要位置信号θ的值以获得旋转坐标系中的电压V_dq，所以当位置测评失败时难以使用旋转坐标系中的测评电压。

为获得施加到马达的电压|V|，可以使用电压矢量。参照图5，在使用固定坐标系中的电压V_αβ的情况下，使用以下方程式可以获得施加到马达的电压|V|。

[方程式1]

$\left|V\right|=\sqrt{{V_{\mathrm{\α}}}^2+{V_{\mathrm{\β}}}^2}$

同时，第二异常启动确定单元260包括位置测评失败计数器262和第二启动失败输出单元264。当马达的位置测评错误时，第二异常启动确定单元260判定马达已异常启动。

当马达的位置测评错误时，位置测评失败计数器262增加位置测评失败计数。

当位置测评失败计数超过预定值时，第二启动失败输出单元264确定马达的启动已经失败，并向外部输出出错显示信息。

此外，当马达的位置测评正确时，正常启动确定单元270判定马达已正常启动。

图6是根据本发明典型实施例的确定无感马达启动的方法的流程图。将参照图2说明根据本发明典型实施例的马达启动确定方法。

首先，马达启动(S400)。当马达启动时，耗时确定单元200确定马达是否已启动了预定时间(S410)。

根据该确定结果，马达速度确定单元210检测马达速度，并确定检测到的速度是否超过预定速度(S420)。当检测到的速度超过预定速度时，正常启动确定单元240判定马达已正常启动(S470)，然后，确定马达是否已正常启动的后续过程结束。

如果即使在已经过预定时间时马达速度仍未达到预定速度，那么电流值确定单元220确定马达中流动的电流是否超过预定值(S430)。

根据该确定结果，当马达中流动的电流未超过预定值时，因为无法认定马达是否已异常启动，所以重新进行确定马达正常启动的上述过程。

此外，当马达中流动的电流超过预定值时，启动失败计数器232能够将启动失败计数加1(S440)。启动失败计数器232确定启动失败计数是否超过预定值(S450)，当已确定启动失败计数超过预定值时，判定马达启动已失败，然后启动失败输出单元向外部输出出错显示信息(S465)。

当启动失败计数未超过预定值时，马达驱动停止(S460)，然后重新进行确定马达正常启动的上述过程。

另一方面，参照图4和图7，以下将说明根据本发明另一实施例的确定无感马达启动的方法。图7是根据本发明另一实施例即使位置测评失败时也可用于确定无感马达启动的方法的流程图。

除了位置测评失败以外，根据本发明另一实施例的马达启动确定方法与本发明的上述实施例相似，因此省略其详细说明，以免重复。

首先，在马达启动后的预定时间段确定是否已经过预定时间，然后在已经过预定时间时确定马达速度是否超过预定速度(S400到S420)。

在已经过预定时间且当马达速度超过预定速度时，位置测评确定单元250确定施加到马达的电压是否超过预定电压(S480)。根据该确定结果，当施加到马达的电压超过预定电压时，正常启动确定单元270推定马达已正常启动，然后确定马达启动的后续过程结束(S490)。

此外，当施加到马达的电压未超过预定电压时，位置测评失败计数器262能够将位置测评失败计数加1(S500)，并确定位置测评失败计数是否超过预定值。当位置测评失败计数超过预定值时，第二启动失败输出单元264确定马达启动已失败(S530)，并向外部输出出错显示信息。然后，确定马达启动的后续过程结束。

同时，当位置测评失败计数未超过预定值时，马达的驱动停止(S520)，然后重新进行确定马达正常启动的上述过程。

从以上说明显见，本发明提供一种确定无感马达启动的装置和方法，其中，在马达是不连接传感器的无感马达的情况下，在马达启动后已经过预定时间时，将马达速度及施加到马达的电压和电流与由试验所得的各预定值相比较。因此，能够确定马达是否已正常启动，而不论马达的位置测评正确与否。

虽然已经为说明目的揭示了本发明的优选实施例，但本领域技术人员应当了解，只要不脱离所附权利要求书中揭示的本发明的范围和精神，能够进行各种修改、添加或替换。

Claims (14)

1、一种确定无感马达启动的装置，该装置包括：

耗时确定单元，用于确定马达启动后是否已经过预定时间；

马达速度确定单元，用于当马达启动后已经过预定时间时确定马达速度是否大于预定值；以及

异常启动确定单元，用于当马达速度未超过预定值时，通过比较马达中流动的电流量，来确定马达是否已异常启动，并且当电流量超过预定值时，判定马达已异常启动。

2、如权利要求1所述的装置，还包括电流值确定单元，用于当马达速度未超过预定值时，确定马达中流动的电流是否超过预定值。

3、如权利要求2所述的装置，其中该异常启动确定单元包括：

启动失败计数器，用于当马达中流动的电流超过预定值时增加启动失败计数；以及

启动失败输出单元，用于当增加后的启动失败计数超过预定值时，确定马达启动已经失败，然后向外部输出出错显示信号。

4、如权利要求1所述的装置，其中还包括正常启动确定单元，用于当马达速度超过预定值时，判定马达已正常启动。

5、一种确定无感马达启动的装置，该装置包括：

耗时确定单元，用于确定马达启动后是否已经过预定时间；

马达速度确定单元，用于当马达启动后已经过预定时间时确定马达速度是否大于预定值；

第一异常启动确定单元，用于当马达速度未超过预定值时，通过比较马达中流动的电流量，来确定马达是否已异常启动，并且当电流量超过预定值时，判定马达已异常启动；以及

第二异常启动确定单元，用于当马达的位置测评错误时判定马达已异常启动。

6、如权利要求5所述的装置，还包括：

位置测评确定单元，用于当马达速度超过预定值时确定马达的位置测评是否正确；以及

正常启动确定单元，用于当马达的位置测评正确时判定马达已正常启动。

7、如权利要求6所述的装置，其中该位置测评确定单元确定施加到马达的电压是否超过预定值，并且当施加的电压超过预定值时，输出表示马达的位置测评正确的信号。

8、如权利要求6所述的装置，其中第二异常启动确定单元包括：

位置测评失败计数器，用于当马达的位置测评错误时增加位置测评失败计数，以及

启动失败输出单元，用于当增加后的位置测评失败计数超过预定值时，确定马达的位置测评已经失败，然后向外部输出出错显示信号。

9、一种确定无感马达启动的方法，该方法包括步骤：

a)确定马达启动后是否已经过预定时间；

b)当已经过预定时间时确定马达速度是否超过预定值；

c)当马达速度未超过预定值时，确定马达中流动的电流是否超过预定值；以及

d)当马达中流动的电流超过预定值时，判定马达已异常启动。

10、如权利要求9所述的方法，其中步骤d)包括步骤：

d-1)当马达中流动的电流量超过预定值时，增加启动失败计数；

d-2)当启动失败计数超过预定值时，判定马达启动已经失败；以及

d-3)输出表示马达启动失败的出错显示信号。

11、如权利要求9所述的方法，还包括步骤：当马达速度超过预定值时，判定马达已正常启动。

12、如权利要求9所述的方法，还包括步骤：

e)当马达速度超过预定值时，确定马达的位置测评是否正确；

f)当已确定马达的位置测评正确时，判定马达已正常启动；以及

g)当已确定马达的位置测评错误时，判定马达已异常启动。

13、如权利要求12所述的方法，其中步骤e)包括步骤：确定施加到马达的电压是否超过预定电压，并且当施加的电压超过预定值时，输出表示马达的位置测评正确的信号。

14、如权利要求12所述的方法，其中步骤g)包括步骤：

g-1)当已确定马达的位置测评错误时，增加位置测评失败计数；

g-2)当位置测评失败计数超过预定值时，判定马达启动失败；以及

g-3)输出表示马达启动失败的出错显示信号。

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