直流电机控制装置、控制方法、直流电机及空气净化器与流程

本发明涉及控制领域，尤其涉及直流电机控制装置、控制方法、直流电机及空气净化器。
背景技术：
：在工程上，如果在设计的起动时间内，电机转速达不到额定转速，则认为发生堵转。如果电机发生堵转，不仅对电网和电机本身造成不良影响，而且对拖动的设备和工作环境也会产生不良后果，甚至会带来严重后果。技术实现要素：本发明的主要目的在于克服上述现有技术的缺陷，提供了一种直流电机控制装置、控制方法、直流电机及空气净化器，以解决直流电机的转速有效调节，以有效达到目标转速，避免出现堵转。本发明一方面提供了一种直流电机的控制装置，其包括存储单元，判断单元，与控制单元；所述存储单元，用于存储所述直流电机运行阶段与电机驱动信号占空比调整之间的对应关系；所述判断单元，用于确定所述直流电机的运行阶段；所述控制单元，用于根据所述判断单元确定的运行阶段以及所述对应关系控制电机驱动信号占空比的调整。可选地，所述运行阶段包括启动阶段、启动后阶段、关停阶段中的至少一个。可选地，所述运行阶段包括启动阶段时，与启动阶段对应的电机驱动信号占空比调整具体为：当电机转速大于等于第一转速，且所述占空比小于第一占空比阈值时，将所述占空比调整至第一占空比阈值。可选地，所述运行阶段包括启动后阶段时，与所述启动后阶段对应的电机驱动信号占空比调整具体为：当实际转速大于设定转速时，降低电机驱动信号的占空比，当实际转速小于设定转速时，且设定转速和实际转速的差值大于第一差值时，提高电机驱动信号的占空比。可选地，所述设定转速与实际转速的差值越大，所述提高电机驱动信号的占空比的调整幅度越大。可选地，所述存储单元，还包括电机驱动信号的占空比调整幅度与所述设定转速与实际转速的差值的第二对应关系，根据所述第二对应关系确定所述提高电机驱动信号的占空比的调整幅度。可选地，在进入启动后阶段后,首先判断电机驱动信号的占空比是否小于第二占空比阈值，若小于则将机驱动信号的占空比调整至第二占空比阈值；所述第二占空比阈值等于直流电机占空比下限值。可选地，所述运行阶段包括关停阶段，与关停阶段对应的电机驱动信号占空比调整具体为：若占空比大于等于第三占空比阈值，则占空比降至原占空比的1/8至1/5中的一个值，再以第一速率降至零；若占空比小于第三占空比阈值，则占空比调整为零。可选地，所述装置还包括堵转确定单元，用于当时间大于等于第一时间阈值后，电机的实际转速达不到设定转速，则确定电机堵转。可选地，所述装置还包括堵转保护单元，用于当堵转确定单元确定电机堵转后，将电机驱动信号的占空比调整至直流电机占空比上限并保持第二时间阈值，若电机转速达不到第二转速，则进入电机保护状态；或者当堵转确定单元确定电机堵转后，将电机驱动信号的占空比调整至上限并保持第二时间阈值，若电机转速达不到第二转速，停转第三时间阈值后，再将电机驱动信号的占空比调整至上限并保持第四时间阈值，若电机转速仍达不到第二转速，则进入电机保护状态。本发明还提供了一种直流电机，其特征在于，包括上述任一所述的直流电机的控制装置。本发明还提供了一种空气净化器，其包括上述直流电机包括上述控制装置。本发明还提供了一种直流电机的控制方法，其包括：存储所述直流电机运行阶段与电机驱动信号占空比调整之间的对应关系；确定所述直流电机的运行阶段；根据确定的运行阶段以及所述对应关系控制电机驱动信号占空比的调整。可选地，所述运行阶段包括启动阶段、启动后阶段、关停阶段中的至少一个。可选地，所述运行阶段包括启动阶段时，与启动阶段对应的电机驱动信号占空比调整具体为：当电机转速大于等于第一转速，且所述占空比小于第一占空比阈值时，将所述占空比调整至第一占空比阈值。可选地，所述运行阶段包括启动后阶段时，与所述启动后阶段对应的电机驱动信号占空比调整具体为：当实际转速大于设定转速时，降低电机驱动信号的占空比，当实际转速小于设定转速时，且设定转速和实际转速的差值大于第一差值时，提高电机驱动信号的占空比。可选地，所述设定转速与实际转速的差值越大，所述提高电机驱动信号的占空比的调整幅度越大。可选地，所述方法还包括存储电机驱动信号的占空比调整幅度与所述设定转速与实际转速的差值的第二对应关系，根据所述第二对应关系确定所述提高电机驱动信号的占空比的调整幅度。可选地，在进入启动后阶段后,首先判断电机驱动信号的占空比是否小于第二占空比阈值，若小于则将机驱动信号的占空比调整至第二占空比阈值；所述第二占空比阈值等于直流电机占空比下限值。可选地，所述运行阶段包括关停阶段，与关停阶段对应的电机驱动信号占空比调整具体为：若占空比大于等于第三占空比阈值，则占空比降至原占空比的1/8至1/5中的一个值，再以第一速率降至零；若占空比小于第三占空比阈值，则占空比调整为零。可选地，所述方法还包括堵转确定步骤，用于当时间大于等于第一时间阈值后，电机的实际转速达不到设定转速，则确定电机堵转。可选地，所述方法还包括堵转保护步骤，用于当确定电机堵转后，将电机驱动信号的占空比调整至直流电机占空比上限并保持第二时间阈值，若电机转速达不到第二转速，则进入电机保护状态；或者当确定电机堵转后，将电机驱动信号的占空比调整至上限并保持第二时间阈值，若电机转速达不到第二转速，停转第三时间阈值后，再将电机驱动信号的占空比调整至上限并保持第四时间阈值，若电机转速仍达不到第二转速，则进入电机保护状态。本发明提供的方案通过调整占空比PWM来调节直流电机的转速，在调整过程中，针对直流电机不同阶段给出对应的调整方式，以逐步达到目标转速，减少了堵转的可能性。本发明还提供了直流电机的堵转后的逐步处理方式，并进行堵转保护以防止因堵转对电网和电机本身造成不良影响。附图说明此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：图1是本发明提供的一实施例中直流电机的控制装置的结构示意图；图2是本发明提供的一实施例中直流电机的示意图；图3是本发明提供的一实施例中空气净化器的示意图；图4是本发明提供的一实施例中直流电机控制方法的步骤示意图；图5是本发明提供的另一实施例中包含堵转检测及保护的控制装置。具体实施方式为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例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。需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。基于目前直流电机容易发生堵转的问题，本发明提供了一种直流电机的控制装置，该控制装置从开机状态对直流电机进行控制，直至达到目标转速。该控制装置，具体包括：包括存储单元，判断单元，与控制单元；图1示出各单元的连接关系，其中，存储单元，用于存储直流电机运行阶段与电机驱动信号占空比调整之间的对应关系，供控制单元调用。由于直流电机自开机、启动、运转、关停等阶段中，电机的运转速度都不同，建立合适的对应关系，进而通过该对应关系逐步调节转速才能促使电机正常工作。在本技术中采用调节PWM(脉冲宽度调制)占空比来调节直流电机的转速。pwm占空比就是一个脉冲周期内高电平的所占整个周期的比例。例如1秒高电平1秒低电平的PWM波占空比是50％。pwm就是脉冲宽度调制。判断单元，用于确定直流电机的运行阶段；判断单元将确定的运行阶段共享给控制单元，控制单元，根据判断单元确定的运行阶段，调用存储单元存储的对应关系，进而调整控制电机驱动信号占空比。针对不同的阶段，给出如下的调整方案(即对应关系)：开机后的启动阶段，与启动阶段对应的电机驱动信号占空比调整具体为：当电机转速大于等于第一转速，且占空比小于第一占空比阈值时，将占空比调整至第一占空比阈值，该第一占空比阈值需要根据直流电机型号、功率、占空比范围等具体而定。该阶段调整的原则为首先避免占空比PWM过小，使PWM保持在正常范围的下限以上，同时PWM要与转速保持基本一致，该转速定为启动的基本转速。启动后阶段时，与启动后阶段对应的电机驱动信号占空比调整具体为：可选地，判断电机驱动信号的占空比是否小于第二占空比阈值，若小于则将机驱动信号的占空比调整至第二占空比阈值，以避免占空比过小，第二占空比阈值等于直流电机占空比下限值；经过该调整后，进入转速的逐步调整阶段。在转速的逐步调整中，当实际转速大于设定转速时，降低电机驱动信号的占空比，通过降低占空比进而降低实际转速；当实际转速小于设定转速时，且设定转速和实际转速的差值大于第一差值时，提高电机驱动信号的占空比。在调整过程中遵循设定转速与实际转速的差值越大，提高电机驱动信号的占空比的调整幅度越大。同时为了避免急调、慢调造成堵转，在调整中注意控制调整幅度和调整时间，以达到逐步调整的目的。具体可以遵循电机驱动信号的占空比调整幅度与设定转速与实际转速的差值的第二对应关系，根据第二对应关系确定提高电机驱动信号的占空比的调整幅度。该第二对应关系也可以放在存储单元中，供控制单元调用。当直流电机经过上述调整逐步达到目标转速后，直流电机进入正常的运转阶段。在关停阶段，与关停阶段对应的电机驱动信号占空比调整具体为：若占空比大于等于第三占空比阈值，则占空比降至原占空比的1/8至1/5中的一个值，再以第一速率降至零；若占空比小于第三占空比阈值，则占空比调整为零。以上篇幅描述的均为逐步调整直流电机转速至目标转速，以避免堵转现象，实为堵转的预防。下面描述堵转的检测及保护，如图5所示，：针对堵转的检测及保护，上述装置还包括堵转确定单元，用于确定堵转，确定的原则为：堵转确定单元获取直流电机自开机后的运行时间，将该时间与第一时间阈值进行比较，当时间大于等于第一时间阈值后，电机的实际转速达不到设定转速，则确定电机堵转。上述装置还包括堵转保护单元，用于当堵转确定单元确定电机堵转后，将电机驱动信号的占空比调整至直流电机占空比上限并保持第二时间阈值，若电机转速达不到第二转速，则进入电机保护状态。需要说明的是，在其他的实施例中，可以对是否进入电机保护状态进行多次确认，比如：进行两次确认，其执行方式为：当堵转确定单元确定电机堵转后，将电机驱动信号的占空比调整至上限并保持第二时间阈值，若电机转速达不到第二转速，停转第三时间阈值后，再将电机驱动信号的占空比调整至上限并保持第四时间阈值，若电机转速仍达不到第二转速，则进入电机保护状态。实施例1针对上述的实施例原理，下面通过本实施例1给出一种直流电机的具体控制：在本实施例中，直流电机的转速是通过控制占空比PWM的大小实现，本直流电机的占空比PWM范围为5％-75％。直流电机的转速采用M测速法(测频率法)，一定的采样周期Tm内，用编码器所产生的脉冲数来确定速度的方法称为M测速法。假如编码器旋转一周产生P个脉冲(P为选择编码器的重要依据，是常数)，并且在预先设定的采样周期Tm内得到m1个脉冲，则可以得到电机的每分钟转数即转速nM为：nM=60×m1p×Tm]]>首先开机，在开机状态，判断直流电机转速，若转速小于180R/min，PWM占比不做处理；若转速大于等于180R/min，且PWM占比小于7.5％，则PWM设为7.5％占比，否则维持当前PWM占比。接着确定进入下一个阶段。电机启动后，根据实际转速和设定转速的差值调整占空比，当实际转速>设定转速时，占空比减少；当实际转速<设定转速时(△R＝设定转速-实际转速)，提高占空比PWM增加。以PWM周期为1毫秒为例，调整PWM时，周期不变，通过调整高电平时间改变占空比，高电平调1us相当于占空比调整了1/1000。具体调整参数(即第二对应关系)具体见表1所示，设定转速与实际转速的差值越大，所述提高电机驱动信号的占空比的调整幅度越大。转速差值(r/min)占空比高电平调整时间(us)△R>＝1005100>△R>＝80380>△R>＝60260>△R>＝401.540>△R>＝20120>△R>＝100.5△R<10不调整直流电机经过上述调整进入正常运转阶段。在直流电机关停阶段，断开电机310V电源，同时判断此时的PWM占比，若占空比PWM大于等于22.5％，将占比减15％(在原占空比的1/8-1/5内)，若占比小于22.5％，占比直接降为0，此后将PWM占空比逐步降为0。在整个上述调整过程中，控制装置也在进行堵转检测及堵转保护：当开机后的运转时间大于等于第一时间阈值后，电机的实际转速达不到设定转速，则确定电机堵转。一旦确定堵转，开风机，将PWM调制上限值(75％)，运转15秒，如果直流电机的转速不大于300rpm，则将风机停止运行5秒，5秒后再次将PWM调制上限值(75％)，运转15秒，若还是达不到300rpm，则直接进入堵转保护。进入堵转保护后，关闭所有负载，提示故障，按键有效，关机不显示故障，重新开机清除故障。本发明还保护一种直流电机，如图2所示，该直流电机包含上述的直流电机控制装置。本发明还保护一种空气净化器，如图3所示，该空气净化器采用上述的直流电机。为了对上述直流电机的控制流程进行更明确、更清晰的整理，下面介绍直流电机的控制方法，如图4所示，包括：步骤110，存储直流电机运行阶段与电机驱动信号占空比调整之间的对应关系；步骤120，确定直流电机的运行阶段；步骤130，根据确定的运行阶段以及对应关系控制电机驱动信号占空比的调整。其中，运行阶段包括启动阶段、启动后阶段、关停阶段中的至少一个。运行阶段为启动阶段时，与启动阶段对应的电机驱动信号占空比调整具体为：当电机转速大于等于第一转速(如实施例1中的180R/min)，且占空比小于第一占空比阈值(如实施例1中的7.5％)时，将占空比调整至第一占空比阈值(如实施例1中的7.5％)。电机进入启动后阶段，与启动后阶段对应的电机驱动信号占空比调整具体为：判断电机驱动信号的占空比是否小于第二占空比阈值(如实施例1中的5％)，若小于则将机驱动信号的占空比调整至第二占空比阈值(如实施例1中的5％)；第二占空比阈值等于直流电机占空比范围(如实施例15％-75％)的下限值；当实际转速大于设定转速时，降低电机驱动信号的占空比，当实际转速小于设定转速时，且设定转速和实际转速的差值大于第一差值(如实施例1中的10R/min)时，提高电机驱动信号的占空比，设定转速与实际转速的差值越大，提高电机驱动信号的占空比的调整幅度越大。根据占空比调整幅度与设定转速与实际转速的差值的第二对应关系；来提高电机驱动信号的占空比的调整幅度。因此，在步骤130之前，还包括步骤140：步骤140，将占空比调整幅度与设定转速与实际转速的差值的第二对应关系；第二对应关系见上表1。在关停阶段，与关停阶段对应的电机驱动信号占空比调整具体为：若占空比大于等于第三占空比阈值(如实施例1中的22.5％)，则占空比降至原占空比的1/8至1/5中的一个值(如实施例1中的15％)，再以第一速率降至零；若占空比小于第三占空比阈值(如实施例1中的22.5％)，则占空比调整为零。在步骤130的调整过程中，还包括步骤150，步骤150，堵转确定步骤，用于当时间大于等于第一时间阈值后，电机的实际转速达不到设定转速，则确定电机堵转。步骤160，堵转保护步骤，该步骤至少有两种执行方式:方式一，当确定电机堵转后，将电机驱动信号的占空比调整至直流电机占空比上限(如实施例1中的75％)并保持第二时间阈值(如实施例1中15秒)，若电机转速达不到第二转速(如实施例1300r/min)，则进入电机保护状态。进入堵转保护后，关闭所有负载，提示故障，按键有效，关机不显示故障，重新开机清除故障。方式二，当确定电机堵转后，将电机驱动信号的占空比调整至上限(如实施例1中的75％)并保持第二时间阈值(如实施例1中15秒)，若电机转速达不到第二转速(如实施例1300r/min)，停转第三时间阈值(如实施例1中5秒)后，再将电机驱动信号的占空比调整至上限(如实施例1中的75％)并保持第四时间阈值(如实施例1中15秒)，若电机转速仍达不到第二转速(如实施例1300r/min)，则进入电机保护状态。进入堵转保护后，关闭所有负载，提示故障，按键有效，关机不显示故障，重新开机清除故障。本文中所描述的功能可在硬件、由处理器执行的软件、固件或其任何组合中实施。如果在由处理器执行的软件中实施，那么可将功能作为一或多个指令或代码存储于计算机可读媒体上或经由计算机可读媒体予以传输。其它实例及实施方案在本发明及所附权利要求书的范围及精神内。举例来说，归因于软件的性质，上文所描述的功能可使用由处理器、硬件、固件、硬连线或这些中的任何者的组合执行的软件实施。此外，各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，可以为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为控制装置的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。所述集成的单元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全部或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(可为个人计算机、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、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，RandomAccessMemory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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权利要求范围之内。当前第1页1 2 3