电机堵转保护控制方法及装置与流程

1.本说明书一个或多个实施例涉及洗衣机技术领域，尤其涉及一种电机堵转保护控制方法及装置。


背景技术：

2.对于像冰箱、空调、洗衣机等电器设备，在电机启动和运行过程中有可能会因为电机内部机械结构、外部作用力、控制算法不准确或参数选择不合理等因素而发生堵转，进而容易造成电机机械卡死、振动大、电机退磁和电机损毁等问题，因此有必要提供一种堵转判断机制。


技术实现要素：

3.本说明书一个或多个实施例描述了一种滚筒洗衣机降速控制方法及装置。
4.根据第一方面，提供了一种滚筒洗衣机降速控制方法，包括：
5.确定电机的电阻，设置第一电流阈值，根据所述第一电流阈值和所述电阻确定对应的第一功率阈值；其中，所述第一电流阈值为所述电机启动时最大电流限制值；
6.获取第一三相电流，根据所述第一三相电流确定第一q轴估算电流，并根据所述第一q轴估算电流和所述电阻确定对应的第一功率值；其中，所述第一三相电流为所述电机启动时所述电机的三相电流；所述第一q轴估算电流为所述电机在启动时对应的q轴估算电流，所述第一功率值为所述电机在启动时对应的功率值；
7.判断所述第一q轴估算电流是否达到所述第一电流阈值以及所述第一功率值是否达到所述第一功率阈值；
8.若所述第一q轴估算电流达到所述第一电流阈值以及所述第一功率值达到所述第一功率阈值，且所述第一q轴估算电流维持在所述第一电流阈值且所述第一功率值维持在所述第一功率阈值的时长达到第一时长，则确定所述电机在启动时发生堵转，将所述电机进行停机保护。
9.根据第二方面，提供了一种滚筒洗衣机降速控制装置，包括：
10.第一确定模块，用于确定电机的电阻，设置第一电流阈值，根据所述第一电流阈值和所述电阻确定对应的第一功率阈值；其中，所述第一电流阈值为所述电机启动时最大电流限制值；
11.第二确定模块，用于获取第一三相电流，根据所述第一三相电流确定第一q轴估算电流，并根据所述第一q轴估算电流和所述电阻确定对应的第一功率值；其中，所述第一三相电流为所述电机启动时所述电机的三相电流；所述第一q轴估算电流为所述电机在启动时对应的q轴估算电流，所述第一功率值为所述电机在启动时对应的功率值；
12.数据判断模块，用于判断所述第一q轴估算电流是否达到所述第一电流阈值以及所述第一功率值是否达到所述第一功率阈值；
13.第三确定模块，用于若所述第一q轴估算电流达到所述第一电流阈值以及所述第
一功率值达到所述第一功率阈值，且所述第一q轴估算电流维持在所述第一电流阈值且所述第一功率值维持在所述第一功率阈值的时长达到第一时长，则确定所述电机在启动时发生堵转，将所述电机进行停机保护。
14.本说明书实施例提供的电机堵转保护控制方法及装置，通过电机启动时的三相电流确定电机启动时的q轴估算电流，根据q轴估算电流确定电机启动时的功率值，并根据电机启动时的q轴估算电流和功率值判断电机启动时是否发生堵转，并在发生堵转时进行停机保护，避免造成电机机械卡死、振动大、电机退磁和电机损毁等问题，延长电机的使用寿命。通过设置合理大小的第一时长，可以及时的对电机进行堵转保护，又能尽量避免误保护。
附图说明
15.为了更清楚地说明本说明书实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本说明书的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
16.图1是本说明书一个实施例中电机堵转保护控制方法的流程示意图；
17.图2为本说明书一个实施例中foc矢量控制算法的流程示意图。
具体实施方式
18.下面结合附图，对本说明书提供的方案进行描述。
19.如图1所示，本发明实施例提供一种电机堵转保护控制方法，该方法包括：
20.s110、确定电机的电阻，设置第一电流阈值，根据所述第一电流阈值和所述电阻确定对应的第一功率阈值；其中，所述第一电流阈值为所述电机启动时最大电流限制值；
21.在具体实施时，可以采用第一公式计算所述第一功率阈值，所述第一公式包括：
22.p1＝i1_limit2*r
23.式中，p1为所述第一功率阈值，r为所述电阻，i1_limit为所述第一电流阈值。
24.s120、获取第一三相电流，根据所述第一三相电流确定第一q轴估算电流，并根据所述第一q轴估算电流和所述电阻确定对应的第一功率值；
25.其中，所述第一三相电流为所述电机启动时所述电机的三相电流；所述第一q轴估算电流为所述电机在启动时对应的q轴估算电流，所述第一功率值为所述电机在启动时对应的功率值。
26.具体可以在电机的三相逆变器中获取第一三相电流，三相电流即u、v、w三相电流。
27.在具体实施时，s120中根据所述第一三相电流确定第一q轴估算电流可以包括：根据克拉克变换和派克变换对所述第一三相电流进行变换处理，得到所述第一q轴估算电流。
28.其中，克拉克变换即clark变换，派克变换即park变换。两种变换为foc矢量控制算法中的变换算法，foc矢量控制算法为控制电机运行过程的算法。具体可以先对第一三相电流进行clark变换，对clark变换结果进行park变换，即可得到第一q轴估算电流和第一d轴估算电流。由于在启动时电机的d轴电流为0，所以在启动时的堵转判断过程中不考虑d轴估算电流。
29.参见图2，在foc矢量控制算法中，从三相逆变器中获取三相电流，然后对三相电流进行clark变换和park变换，得到q轴估算电流和d轴估算电流，然后将两个估算电流参与到pi调节中，实现对电压环的pi调节。另外，依据两个估算电流可以计算出反馈转速，进而通过给定转速(即命令转速)和反馈转速进行速度环的pi调节，实现对电机的整体控制。
30.在具体实施时，s120中可以根据公式确定对应的第一功率值，r为电机的电阻，i
q1
为第一q轴估算电流。
31.s130、判断所述第一q轴估算电流是否达到所述第一电流阈值以及所述第一功率值是否达到所述第一功率阈值；
32.s140、若所述第一q轴估算电流达到所述第一电流阈值以及所述第一功率值达到所述第一功率阈值，且所述第一q轴估算电流维持在所述第一电流阈值且所述第一功率值维持在所述第一功率阈值的时长达到第一时长，则确定所述电机在启动时发生堵转，将所述电机进行停机保护。
33.也就是说，第一q轴估算电流达到了第一电流阈值且所述第一功率值达到所述第一功率阈值，而且两者在最大值的持续时长达到了第一时长，则认为电机在启动时发生了堵转。
34.在正常情况下，电机启动、运行时经过转速环、电流环等pi控制算法，会使其反馈转速w无限接近于命令转速w
*
，反馈转速w在命令转速w
*
值上下小范围波动。但是当电机发生堵转时，刚开始反馈转速会小于命令转速，为了使反馈转速跟上命令转速，命令转速与反馈转速经过转速环pi运算后得到的q轴电流命令值会不断增加，一直增加到设定的最大电流限制值，然后电机一直以最大电流值运行。所以当电机发生堵转时，电机的电流达到最大，且波形正弦性好。这就是本发明采用电流判断是否发生堵转的原理。
35.在具体实施时，所述电机进行停机保护的过程可以包括：将所述电机的命令转速设置为0，并关闭脉冲宽度调制波，所述命令转速用于与所述电机的实际转速进行转速环的pi控制。
36.当将电机的命令转速设置为0后，基于转速环pi控制，电机的实际转速会逐渐趋近于命令转速，从而使电机停转。同时关闭脉冲宽度调制波，可以让电机安全的停下来，减少安全隐患的发生。
37.可见上述步骤s110～s140为在电机启动时对电机是否发生堵转的判断以及在发生堵转时如何处理的过程。当然，电机在启动后进入运行状态时也需要实时的判断是否发生堵转，下面对在运行过程中的处理过程进行介绍。
38.在具体实施时，本发明提供的电机堵转保护控制方法还可以包括如下步骤：
39.s210、设置第二电流阈值，并根据所述第二电流阈值和所述电阻确定对应的第二功率阈值；其中，所述第二电流阈值为所述电机在运行过程中最大电流限制值；
40.在具体实施时，可以采用第二公式计算所述第二功率阈值，所述第二公式包括：
41.p2＝i2_limit2*r
42.式中，p2为所述第二功率阈值，r为所述电阻，i2_limit为所述第二电流阈值。
43.s220、判断所述电机在运行过程中是否处于弱磁状态；
44.在具体实施时，s220中所述判断所述电机在运行过程中是否处于弱磁状态，可以
包括：
45.s221、获取所述电机的直流母线电压；
46.s222、若所述直流母线电压小于预设电压值，则所述电机处于弱磁状态；否则，所述电机未处于弱磁状态。
47.也就是说，根据电机的直流母线电压的大小判断电机是否处于弱磁状态，当直流母线电压较小，电机转速比较高时，直流母线电压提供不了足够的动力，此时需启动弱磁模块，从而电机进入弱磁状态。
48.以下步骤s230a～250a为电机处于非弱磁状态时的处理过程，步骤s230b～250b为电机处于弱磁状态时的处理过程。
49.s230a、若所述电机处于非弱磁状态，则获取第二三相电流，根据所述第二三相电流确定第二q轴估算电流，并根据所述第二q轴估算电流和所述电阻确定第二功率值；
50.其中，所述第二三相电流为所述电机运行过程中所述电机的三相电流，所述第二q轴估算电流为所述电机在运行过程中对应的q轴估算电流，所述第二功率值为所述电机在运行过程中对应的功率值。
51.具体可以在电机的三相逆变器中获取第二三相电流，三相电流即u、v、w三相电流。
52.在具体实施时，s230a中根据所述第二三相电流确定第二q轴估算电流可以包括：根据克拉克变换和派克变换对所述第二三相电流进行变换处理，得到所述第二q轴估算电流。
53.其中，克拉克变换即clark变换，派克变换即park变换。具体可以先对第二三相电流进行clark变换，对clark变换结果进行park变换，即可得到第二q轴估算电流和第二d轴估算电流。由于在运行过程中在电机为非弱磁状态时，电机的d轴电流为0，所以此时的堵转判断过程中不考虑d轴估算电流。
54.在具体实施时，s230a中可以根据公式确定对应的第二功率值，r为电机的电阻，i
q2
为第二q轴估算电流。
55.s240a、判断所述第二q轴估算电流是否达到所述第二电流阈值以及所述第二功率值是否达到所述第二功率阈值；
56.s250a、若所述第二q轴估算电流达到所述第二电流阈值以及所述第二功率值达到所述第二功率阈值，且所述第二q轴估算电流维持在所述第二电流阈值且所述第二功率值维持在所述第二功率阈值的时长达到所述第一时长，则确定所述电机在运行过程中发生堵转，将所述电机进行停机保护。
57.也就是说，第二q轴估算电流达到了第二电流阈值且所述第二功率值达到所述第二功率阈值，而且两者在最大值的持续时长达到了第一时长，则认为电机在运行过程中发生了堵转。
58.在具体实施时，s250a中所述电机进行停机保护的过程可以包括：将所述电机的命令转速设置为0，并关闭脉冲宽度调制波，所述命令转速用于与所述电机的实际转速进行转速环的pi控制。
59.当将电机的命令转速设置为0后，基于转速环pi控制，电机的实际转速会逐渐趋近于命令转速，从而使电机停转。同时关闭脉冲宽度调制波，可以让电机安全的停下来，减少安全隐患的发生。
60.在具体实施时，本发明提供的电机堵转保护控制方法还可以包括：
61.s230b、若所述电机处于弱磁状态，则获取第二三相电流，根据所述第二三相电流确定第二q轴估算电流和第二d轴估算电流，并根据所述第二q轴估算电流、所述第二d轴估算电流和所述电阻确定第二功率值；
62.其中，所述第二d轴估算电流为所述电机在运行过程中对应的d轴估算电流。当电机处于弱磁状态时，d轴电流不为0，此时需要考虑到第二d轴估算电流。d轴电流为励磁电流，q轴电流为转矩电流，q轴电流用于控制给电机的驱动力的大小。
63.具体可以在电机的三相逆变器中获取第二三相电流，三相电流即u、v、w三相电流。
64.在具体实施时，s230b中根据所述第二三相电流确定第二q轴估算电流和第二d轴估算电流可以包括：根据克拉克变换和派克变换对所述第二三相电流进行变换处理，得到所述第二q轴估算电流和所述第二d轴估算电流。
65.其中，克拉克变换即clark变换，派克变换即park变换。具体可以先对第二三相电流进行clark变换，对clark变换结果进行park变换，即可得到第二q轴估算电流和第二d轴估算电流。
66.在具体实施时，s230b中可以根据公式确定对应的第二功率值，r为电机的电阻，i
q2
为第二q轴估算电流，i
d2
为第二d轴估算电流。
67.s240b、判断所述第二d轴估算电流和所述第二q轴估算电流是否达到所述第二电流阈值以及所述第二功率值是否达到所述第二功率阈值；
68.在具体实施时，可以判断是否达到所述第二电流阈值，以判断所述第二d轴估算电流和所述第二q轴估算电流是否达到所述第二电流阈值。
69.s250b、若所述d轴估算电流和所述第二q轴估算电流达到所述第二电流阈值以及所述第二功率值达到所述第二功率阈值，且所述d轴估算电流和所述第二q轴估算电流维持在所述第二电流阈值且所述第二功率值维持在所述第二功率阈值的时长达到第一时长，则确定所述电机在运行过程中发生堵转，将所述电机进行停机保护，所述命令转速用于与所述电机的实际转速进行转速环的pi控制。
70.也就是说，所述d轴估算电流和所述第二q轴估算电流达到了第二电流阈值且所述第二功率值达到了所述第二功率阈值，而且两者在最大值的持续时长达到了第一时长，则认为电机在运行过程中发生了堵转。
71.在具体实施时，s250b中所述电机进行停机保护的过程可以包括：将所述电机的命令转速设置为0，并关闭脉冲宽度调制波，所述命令转速用于与所述电机的实际转速进行转速环的pi控制。
72.当将电机的命令转速设置为0后，基于转速环pi控制，电机的实际转速会逐渐趋近于命令转速，从而使电机停转。同时关闭脉冲宽度调制波，可以让电机安全的停下来，减少安全隐患的发生。
73.其中，第一时长的选取不可太大也不可过小，第一时长太大会出现保护不及时的问题，第一时长太小有可能出现误保护。第一时长可以取10s。
74.本发明提供的电机堵转保护控制方法，通过电机启动时的三相电流确定电机启动时的q轴估算电流，根据q轴估算电流确定电机启动时的功率值，并根据电机启动时的q轴估
算电流和功率值判断电机启动时是否发生堵转，并在发生堵转时进行停机保护，延长电机的使用寿命。通过设置合理大小的第一时长，可以及时的对电机进行堵转保护，又能尽量避免误保护。
75.而且，在电机运行过程中，若电机处于非弱磁状态，则通过电机运行时的三相电流确定运行时的q轴估算电流，根据q轴估算电流确定电机运行时的功率值，并根据电机运行时的q轴估算电流和功率值判断电机运行时是否发生堵转，并在发生堵转时进行停机保护，延长电机的使用寿命。
76.进一步的，在电机运行时，若电机处于弱磁状态，则通过电机运行时的三相电流确定运行时的q轴估算电流和d轴估算电流，根据q轴估算电流和d轴估算电流确定电机运行时的功率值，并根据电机运行时的q轴估算电流、d轴估算电流和功率值判断电机运行时是否发生堵转，并在发生堵转时进行停机保护，延长电机的使用寿命。
77.可见，通过本技术可以是实现对电机的整个过程进行堵转控制。
78.第二方面，本发明提供一种电机堵转保护控制装置，该装置包括：
79.第一确定模块，用于确定电机的电阻，设置第一电流阈值，根据所述第一电流阈值和所述电阻确定对应的第一功率阈值；其中，所述第一电流阈值为所述电机启动时最大电流限制值；
80.第二确定模块，用于获取第一三相电流，根据所述第一三相电流确定第一q轴估算电流，并根据所述第一q轴估算电流和所述电阻确定对应的第一功率值；其中，所述第一三相电流为所述电机启动时所述电机的三相电流；所述第一q轴估算电流为所述电机在启动时对应的q轴估算电流，所述第一功率值为所述电机在启动时对应的功率值；
81.数据判断模块，用于判断所述第一q轴估算电流是否达到所述第一电流阈值以及所述第一功率值是否达到所述第一功率阈值；
82.第三确定模块，用于若所述第一q轴估算电流达到所述第一电流阈值以及所述第一功率值达到所述第一功率阈值，且所述第一q轴估算电流维持在所述第一电流阈值且所述第一功率值维持在所述第一功率阈值的时长达到第一时长，则确定所述电机在启动时发生堵转，将所述电机进行停机保护。
83.可理解的是，本发明实施例提供的装置，有关内容的解释、举例、有益效果等部分可以参考上述方法中的相应部分，此处不再赘述。
84.本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
85.本领域技术人员应该可以意识到，在上述一个或多个示例中，本发明所描述的功能可以用硬件、软件、挂件或它们的任意组合来实现。当使用软件实现时，可以将这些功能存储在计算机可读介质中或者作为计算机可读介质上的一个或多个指令或代码进行传输。
86.以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的技术方案的基础之上，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明的保护范围之内。