电机的控制方法、装置、存储介质、设备及脉冲提取电路与流程

文档序号:14039557阅读:311来源:国知局
电机的控制方法、装置、存储介质、设备及脉冲提取电路与流程

本发明属于电机控制技术领域,具体涉及一种电机的控制方法、装置、存储介质、设备及脉冲提取电路;尤其涉及一种基于无传感器的磁悬浮压缩机停机控制方法,与该方法对应的装置,存储有该方法对应的指令的存储介质,具有该装置、或能够执行该方法对应的指令的设备,以及用于提取该设备中电机的惰转转速对应的脉冲信号的电路。



背景技术:

压缩机,是一种将低压气体提升为高压气体的从动的流体机械,是制冷系统的心脏;它从吸气管吸入低温低压的制冷剂气体,通过电机运转带动活塞对其进行压缩后,向排气管排出高温高压的制冷剂气体,为制冷循环提供动力。传统的压缩机,采用的轴承是机械轴承;磁悬浮压缩机,采用的轴承是磁悬浮轴承。

磁悬浮压缩机与传统的压缩机的区别在于:开机启动时,磁悬浮压缩机先将轴浮起,然后再驱动电机转动;停机时,先停转再将轴落到轴承上;轴落完后,停机过程才完成。正常停机时,电机转子开始进入惰性旋转,基于无传感器的磁悬浮压缩在惰转(即惰性旋转)期间,无法通过无位置观测器获取电机的转速,所以相应的停机控制过程为:停机指令发出后,轴承控制器经过预设的延时后,将轴落在轴承上。

这种停机方式存在如下缺陷:初始转速(即停机指令发出前电机的转速)不相同时,变频器发出停机指令后,惰转时间(即从逆变器关闭pwm输出到电机转速为零的时间)也相应不同;也就是说,不同的初始转速,对应不同的惰转时间。若轴承控制器预设的延时时间长于惰转时间,则虽然轴已经停止转动了,仍然不能及时停浮并落下,需要消耗母线电容中存储的电能,随着电能的消耗,母线电压就会不断降低,当母线电压低于一定值时,轴承控制器就会突然断电,影响轴承控制器的正常工作,发生一些不可预知的问题。若轴承控制器预设的延时时间短于惰转时间,则轴还没有完全停转就落到轴承上,若此时转速较高,则可能发生轴承碰撞,严重的可能导致压缩机损毁,后果严重。

现有技术中,存在轴停浮不准时、易发生轴碰撞和影响电机安全性等缺陷。



技术实现要素:

本发明的目的在于,针对上述缺陷,提供一种电机的控制方法、装置、存储介质、设备及脉冲提取电路,以解决现有技术中磁悬浮电机不能在转子完全停转的时刻准时控制轴停浮的问题,达到轴停浮准时的效果。

本发明提供一种电机的控制方法,包括:确定所述电机惰转时的惰转频率;确定所述惰转频率是否降低至设定频率;当所述惰转频率降低至所述设定频率时,使所述电机进行轴停浮。

可选地,确定所述电机惰转时的惰转频率,包括:获取所述电机惰转所产生反电动势的初始交流信号;自所述初始交流信号中提取与所述电机的惰转转速对应的脉冲信号;将所述脉冲信号转换为所述电机的惰转频率;和/或,使所述电机进行轴停浮,包括:向所述电机的轴承控制器发送停止悬浮指令,以使所述轴承控制器接收到所述停止悬浮指令时将轴落到轴承上。

可选地,自所述初始交流信号中提取与所述电机的惰转转速对应的脉冲信号,包括:对所述初始交流信号进行比例缩放、以及求和的处理,得到具有设定电压范围、以及设定偏置电压的第一交流信号;对所述第一交流信号进行滤波处理,得到所需的第二交流信号;将所述第二交流信号与所述设定偏置电压进行比较,得到与所述电机的惰转转速对应的脉冲信号;和/或,将所述脉冲信号转换为所述电机的惰转频率,包括:捕获所述脉冲信号的同极性边沿;计算当前捕获到的一个同极性边沿与前一次捕获到的同极性边沿的当前时间间隔;根据设定时钟频率与设定时间间隔之间的对应关系,确定与所述当前时间间隔对应的时钟频率为所述惰转频率;和/或,向所述电机的轴承控制器发送停止悬浮指令,包括:控制所述电机的变频控制器,使所述变频控制器给轴承控制器发送停止悬浮指令。

可选地,其中,对所述第一交流信号进行滤波处理,包括:以所述电机在停机指令发出前的转速为基波,滤除所述第一交流信号中除所述基波外的其它谐波;和/或,所述脉冲信号,包括:高电平信号和/或低电平信号;将所述第二交流信号与所述设定偏置电压进行比较,包括:按幅值,使所述第二交流信号中高于所述设定偏置电压的部分形成所述高电平信号,和/或使所述第二交流信号中低于所述设定偏置电压的部分形成所述低电平信号;和/或,所述脉冲信号,包括:方波脉冲信号;和/或,所述同极性边沿,包括:上升沿或下降沿;和/或,所述对应关系,包括:比例关系。

可选地,还包括:确定所述电机在停机指令发出前的转速;和/或,确定所述电机是否惰转;以当所述电机惰转时,才对所述惰转频率进行获取;和/或,对所述惰转频率、所述设定频率、所述轴停浮的情形、所述电机在停机指令发出前的转速、所述电机是否惰转的情形中的至少之一,进行显示、打印、发送至设定客户端中的至少一种输出控制;和/或,所述电机,包括:磁悬浮电机。

可选地,确定所述电机是否惰转,包括:确定所述电机的停机指令是否发出;当确定所述停机指令发出时,确定是否接收到所述停机指令;当确定接收到所述停机指令时,确定所述电机的pwm信号是否关闭;当确定所述pwm信号关闭时,确定所述电机开始惰转;和/或,当确定所述停机指令发出、并确定未接收到所述停机指令时,发起故障提示;和/或,当确定接收到所述停机指令、并确定所述pwm信号未关闭时,继续对所述pwm信号是否关闭进行确定、或发起故障提示。

与上述方法相匹配,本发明另一方面提供一种电机的控制装置,包括:确定单元,用于确定所述电机惰转时的惰转频率;所述确定单元,还用于确定所述惰转频率是否降低至设定频率;控制单元,用于当所述惰转频率降低至所述设定频率时,使所述电机进行轴停浮。

可选地,所述确定单元确定所述电机惰转时的惰转频率,具体包括:获取所述电机惰转所产生反电动势的初始交流信号;自所述初始交流信号中提取与所述电机的惰转转速对应的脉冲信号;将所述脉冲信号转换为所述电机的惰转频率;和/或,所述控制单元使所述电机进行轴停浮,具体包括:向所述电机的轴承控制器发送停止悬浮指令,以使所述轴承控制器接收到所述停止悬浮指令时将轴落到轴承上。

可选地,所述确定单元自所述初始交流信号中提取与所述电机的惰转转速对应的脉冲信号,具体包括:对所述初始交流信号进行比例缩放、以及求和的处理,得到具有设定电压范围、以及设定偏置电压的第一交流信号;对所述第一交流信号进行滤波处理,得到所需的第二交流信号;将所述第二交流信号与所述设定偏置电压进行比较,得到与所述电机的惰转转速对应的脉冲信号;和/或,所述确定单元将所述脉冲信号转换为所述电机的惰转频率,具体包括:捕获所述脉冲信号的同极性边沿;计算当前捕获到的一个同极性边沿与前一次捕获到的同极性边沿的当前时间间隔;根据设定时钟频率与设定时间间隔之间的对应关系,确定与所述当前时间间隔对应的时钟频率为所述惰转频率;和/或,所述控制单元向所述电机的轴承控制器发送停止悬浮指令,具体包括:控制所述电机的变频控制器,使所述变频控制器给轴承控制器发送停止悬浮指令。

可选地,其中,所述确定单元对所述第一交流信号进行滤波处理,具体包括:以所述电机在停机指令发出前的转速为基波,滤除所述第一交流信号中除所述基波外的其它谐波;和/或,所述脉冲信号,包括:高电平信号和/或低电平信号;所述确定单元将所述第二交流信号与所述设定偏置电压进行比较,具体包括:按幅值,使所述第二交流信号中高于所述设定偏置电压的部分形成所述高电平信号,和/或使所述第二交流信号中低于所述设定偏置电压的部分形成所述低电平信号;和/或,所述脉冲信号,包括:方波脉冲信号;和/或,所述同极性边沿,包括:上升沿或下降沿;和/或,所述对应关系,包括:比例关系。

可选地,还包括:所述确定单元,还用于确定所述电机在停机指令发出前的转速;和/或,所述确定单元,还用于确定所述电机是否惰转;以当所述电机惰转时,才对所述惰转频率进行获取;和/或,所述控制单元,还用于对所述惰转频率、所述设定频率、所述轴停浮的情形、所述电机在停机指令发出前的转速、所述电机是否惰转的情形中的至少之一,进行显示、打印、发送至设定客户端中的至少一种输出控制;和/或,所述电机,包括:磁悬浮电机。

可选地,所述确定单元确定所述电机是否惰转,具体包括:确定所述电机的停机指令是否发出;当确定所述停机指令发出时,确定是否接收到所述停机指令;当确定接收到所述停机指令时,确定所述电机的pwm信号是否关闭;当确定所述pwm信号关闭时,确定所述电机开始惰转;和/或,当确定所述停机指令发出、并确定未接收到所述停机指令时,发起故障提示;和/或,当确定接收到所述停机指令、并确定所述pwm信号未关闭时,继续对所述pwm信号是否关闭进行确定、或发起故障提示。

与上述方法相匹配,本发明再一方面提供一种存储介质,包括:所述存储介质中存储有多条指令;其中,所述多条指令,用于由处理器加载并执行以上所述的电机的控制方法。

与上述方法或装置相匹配,本发明另一方面提供一种设备,包括:以上所述的电机的控制装置;或者,处理器,用于执行多条指令;存储器,用于存储多条指令;其中,所述多条指令,用于由所述存储器存储,并由处理器加载并执行以上所述的电机的控制方法。

可选地,该设备包括:压缩机或机组;其中,所述机组,包括:螺杆机组,光伏变频机组,磁悬浮机组中的至少之一。

与上述设备相匹配,本发明再一方面提供一种脉冲提取电路,包括:用于提取与以上所述的设备中电机的惰转转速对应的脉冲信号,该电路包括:获取电路、滤波电路和比较电路;其中,所述获取电路,用于对所述电机惰转时的反电动势的初始交流信号进行比例缩放、以及求和的处理,得到具有设定电压范围、以及设定偏置电压的第一交流信号;所述滤波电路,用于以所述电机在停机指令发出前的转速为基波,滤除所述第一交流信号中除所述基波外的其它谐波,得到所需的第二交流信号;所述比较电路,用于将所述第二交流信号与所述设定偏置电压进行比较,得到与所述电机的惰转转速对应的脉冲信号。

可选地,其中,所述获取电路,包括:第一比较器,以及与所述第一比较器适配设置的第一电阻模块、和/或第一电容模块;和/或,所述滤波电路,包括:阻容滤波器;和/或,所述比较电路,包括:第二比较器,以及与所述第二比较器适配设置的第二电阻模块、和/或第二电容模块。

本发明的方案,通过使得落轴的时刻正好为电机转速为零的时刻,避免了停浮不及时或停浮过早带来的碰轴事故,可靠性高,安全性好。

进一步,本发明的方案,通过将输入的脉冲信号转换为电机的频率值,进而为控制磁悬浮压缩机落轴提供可靠的依据,有利于提升轴停浮的精准性和安全性。

进一步,本发明的方案,通过将正常停机时,电机惰性旋转产生的电动势中包含的转速信息有效的利用起来,真正的实现了磁悬浮落轴的实时性,避免了落轴不及时甚至碰轴的问题。

进一步,本发明的方案,通过捕获输入方波信号中所有的同极性边沿(例如:该同极性边沿可以是上升沿或下降沿),并计算相邻两次同极性边沿的时间间隔(即捕获计数器的数值),根据系统时钟频率和捕获计数器的数值的比例关系,计算出电机反电动势频率值,检测方式可靠、安全,检测结果精准性好。

进一步,本发明的方案,通过将电机惰转时的反电动势转换为电机惰转转速对应的数字脉冲信号,将输入的脉冲信号转换为电机的频率值,并将该频率值是否为零作为控制磁悬浮压缩机落轴的命令;使得基于无传感器的磁悬浮轴承控制器控制轴停浮的执行时刻,不再依据延时时间,可靠性好。

由此,本发明的方案,通过获取电机惰转时的反电动势,根据该反电动势确定电机的频率值,在该频率值为零时控制电机落轴,解决现有技术中磁悬浮电机不能在转子完全停转的时刻准时控制轴停浮的问题,从而,克服现有技术中轴停浮不准时、易发生轴碰撞和影响电机安全性的缺陷,实现轴停浮准时、不易发生轴碰撞和不影响电机安全性的有益效果。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述,并且,部分地从说明书中变得显而易见,或者通过实施本发明而了解。

下面通过附图和实施例,对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明的电机的控制方法的一实施例的流程示意图;

图2为本发明的方法中确定所述电机惰转时的惰转频率的一实施例的流程示意图;

图3为本发明的方法中自所述初始交流信号中提取与所述电机的惰转转速对应的脉冲信号的一实施例的流程示意图;

图4为本发明的方法中将所述脉冲信号转换为所述电机的惰转频率的一实施例的流程示意图;

图5为本发明的方法中判断电机是否惰转的一实施例的流程示意图;

图6为本发明的方法中确定所述电机是否惰转的一实施例的流程示意图;

图7为本发明的电机的控制装置的一实施例的结构示意图;

图8为本发明的设备中电机停机过程的一实施例的软件计算频率及停机逻辑流程图;

图9为本发明的脉冲提取电路(例如:电机惰转频率检测电路)的一实施例的结构示意图;

图10为本发明的电路中获取电路的一实施例的结构示意图;

图11为本发明的电路中滤波电路的一实施例的结构示意图;

图12为本发明的电路中比较电路的一实施例的结构示意图。

结合附图,本发明实施例中附图标记如下:

10-获取电路;20-滤波电路;30-比较电路;102-确定单元;104-控制单元。

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它实施例,都属于本发明保护的范围。

在传统的制冷压缩机中,机械轴承是必需的部件,并且需要有润滑油以及润滑油循环系统来保证机械轴承的工作。在所有烧毁的压缩机中,实际上仅90%是由于润滑的失效而引起的;而机械轴承不仅产生摩擦损失,润滑油随制冷循环而进入到热交换器中,在传热表面形成的油膜成为热阻,影响换热器的效率,并且过多的润滑油存在于系统中对制冷效率带来很大的影响。

而磁悬浮轴承是一种利用磁场,使转子悬浮起来,从而在旋转时不会产生机械接触,不会产生机械摩擦,不再需要机械轴承以及机械轴承所必需的润滑系统。在制冷压缩机中使用磁悬浮轴承,可以避免机械轴承因为润滑油而带来的隐患。

根据本发明的实施例,还提供了一种电机控制方法,如图1所示本发明的方法的一实施例的流程示意图。该电机控制方法可以包括:

在步骤s110处,确定所述电机惰转时的惰转频率。

其中,所述电机,可以包括:磁悬浮电机。例如:所述电机的轴与轴承之间通过磁悬浮协同作用。

由此,通过惰转频率控制磁悬浮电机的轴停浮时机,准确性好,停机可靠性和安全性均可以得到保证。

可选地,可以结合图2所示本发明的方法中确定所述电机惰转时的惰转频率的一实施例的流程示意图,进一步说明步骤s110中确定所述电机惰转时的惰转频率的具体过程。

步骤s210,获取所述电机惰转所产生反电动势的初始交流信号(例如:幅值较大且正负波动的反电动势交流电压信号)。

步骤s220,自所述初始交流信号中提取与所述电机的惰转转速对应的脉冲信号。

例如:可以通过如图9至图12所示的硬件电路,将电机惰转时的反电动势转换为电机惰转转速对应的数字脉冲信号。

例如:对电机的惰转(即惰性旋转)在定子绕组中产生的反电动势,经过比例及求和电路、低通滤波电路及比较电路后转转换为数字脉冲波形,如图9至图12所示的例子。

其中,所述脉冲信号,可以包括:方波脉冲信号。

例如:利用mcu中的捕获单元,捕获输入的方波信号。

由此,通过方波脉冲信号,更容易确定上升沿和下将沿,进而可以提升对惰转频率确定的精准性和可靠性。

更可选地,可以结合图3所示本发明的方法中使所述电机进行轴停浮的一实施例的流程示意图,进一步说明步骤s220中自所述初始交流信号中提取与所述电机的惰转转速对应的脉冲信号的具体过程。

步骤s310,对所述初始交流信号进行比例缩放、以及求和的处理(例如:按设定比例对所述初始交流电压信号进行缩放及求和处理),得到具有设定电压范围、以及设定偏置电压的第一交流信号。

其中,比例缩放、求和电路都进行了处理,处理后的信号的特点是:以偏置电压为中心,进线上下波动,波动的最大值和最小值之间的范围就是电压范围。

例如:参见图9和图10所示的例子,第一级电路为比例及求和电路,将幅值较大且正负波动的反电动势交流电压信号,转换为电压范围为0~vp的交流信号,该交流信号的偏置电压为vref。本级电路的缩放范围及偏移电压的值,可根据使用的mcu能够直接处理的信号的范围进行调整。其中,电阻的阻值可以根据反电动势幅值以及dsp的采样范围来确定,电容可根据系统中的干扰进行调整。

步骤s320,对所述第一交流信号进行滤波处理,得到所需的第二交流信号。

在一个更可选具体例子中,步骤s320中对所述第一交流信号进行滤波处理,可以包括:以所述电机在停机指令(即使所述电机自身停机的停机指令)发出前的转速为基波,滤除所述第一交流信号中除所述基波外的其它谐波。

例如:参见图9和图11所示的例子,第二级电路为低通滤波电路,以初始转速(即停机指令发出前电机的转速)为基波,滤除其它谐波成分,得到较为纯净的交流信号。电阻和电容的阻值可根据最大的初始转速对应的低通滤波的截止频率值来调整。

由此,通过以电机在停机指令发出前的转速为基波进行谐波滤除,有利于提升第二交流信号的纯度,进而提升对与惰转转速对应的脉冲信号确定的精准性和可靠性。

步骤s330,将所述第二交流信号与所述设定偏置电压进行比较,得到与所述电机的惰转转速对应的脉冲信号。

其中,第一级电路和第三级电路中使用的偏置电压,可以是同一个偏置电压。

例如:参见图9和图12所示的例子,第三级电路为比较电路,将交流信号与vref(即经比例及求和电路转换所得交流信号的偏置电压)的基准电压进行比较,超过vref的部分形成vcc的正电平(即mcu对应的高电平),而低于vref的部分形成vss的低电平(即mcu对应的低电平)。通过该级电路的处理,将模拟的信号转换成为mcu的ecap(增强型捕捉外设)模块可以直接处理的脉冲数字电平信号,作为ecap引脚的输入。

由此,通过自电机惰转产生的反电动势中提取与惰转转速对应的脉冲信号,使得基于惰转转速对轴停浮进行控制成为可能,从而可以实现对轴停浮时机控制的准确性。

在一个更可选具体例子中,所述脉冲信号,可以包括:高电平信号和/或低电平信号。

由此,通过多种电平形式,有利于提升对脉冲信号确定的灵活性和便捷性。

在一个更可选具体例子中,步骤s330中将所述第二交流信号与所述设定偏置电压进行比较,可以包括:按幅值,使所述第二交流信号中高于所述设定偏置电压的部分形成所述高电平信号,和/或使所述第二交流信号中低于所述设定偏置电压的部分形成所述低电平信号。

由此,通过按幅值对第二交流信号与设定偏置电压进行对比的方式确定脉冲信号,确定方式简便,确定结果可靠性高。

步骤s230,将所述脉冲信号转换为所述电机的惰转频率。

例如:将脉冲信号输入到mcu的ecap引脚,在mcu中通过软件算法将输入的脉冲信号转换为电机的频率值。

由此,通过自电机惰转产生的反电动势提取与惰转转速对应的脉冲信号,再将该脉冲信号转换为惰转频率,以将正常停机时电机惰性旋转产生的电动势中包含的转速信息有效的利用起来,有利于真正地实现了磁悬浮落轴的实时性,以避免落轴不及时甚至碰轴的问题。

更可选地,可以结合图4所示本发明的方法中将所述脉冲信号转换为所述电机的惰转频率的一实施例的流程示意图,进一步说明步骤s230中将所述脉冲信号转换为所述电机的惰转频率的具体过程。

步骤s410,捕获所述脉冲信号的同极性边沿。

例如:磁悬浮电机旋转的逆变控制器的pwm信号关闭后,使mcu的ecap功能启动,ecap引脚输入的脉冲电平进行捕获操作。

例如:利用mcu中的捕获单元,捕获输入方波信号中所有的同极性边沿。

步骤s420,计算当前捕获到的一个同极性边沿与前一次捕获到的同极性边沿的当前时间间隔。

其中,每次捕获到一个同极性边沿,mcu就会计算出与上一捕获的同极性边沿的时间间隔。程序中总是用最新的时间间隔来计算电机的惰转频率。

例如:计算相邻两次捕获的同极性脉冲边沿的时间间隔。

其中,所述同极性边沿,可以包括:上升沿或下降沿。

例如:该同极性边沿可以是上升沿或下降沿。

由此,通过多种形式的同极性边沿,可以提升对同极性边沿获取的灵活性和便捷性。

步骤s430,根据设定时钟频率与设定时间间隔之间的对应关系,确定与所述当前时间间隔对应的时钟频率为所述惰转频率(例如:电机反电动势频率值)。

例如:计算相邻两次同极性边沿的时间间隔(即捕获计数器的数值),根据系统时钟频率和捕获计数器的数值的比例关系,计算出电机反电动势频率值。

例如:结合系统时钟频率,即可得求得当前电机的惰转的转速。

由此,通过捕获脉冲信号中的同极性边沿,并基于同极性边沿确定惰转频率,使得对惰转频率确定的准确性好、可靠性高。

其中,所述对应关系,可以包括:比例关系。

例如:系统时钟频率和捕获计数器的数值的比例关系。

由此,通过以比例关系作为对应关系,可以使得基于对应关系的处理更加简单,且可靠、安全。

在步骤s120处,确定所述惰转频率是否降低至设定频率(例如:确定所述惰转频率是否为零)。

在步骤s130处,当所述惰转频率降低至所述设定频率时,使所述电机进行轴停浮。

例如:该转速逐渐降低,当转速为零时,变频控制器给轴承控制器发出停止悬浮指令,轴承控制器随即将轴落到轴承上,整个安全的停机过程结束。

例如:将该频率值(即惰转频率)是否为零作为控制磁悬浮压缩机落轴的命令。使得落轴的时刻正好为电机转速为零的时刻,避免了停浮不及时或停浮过早带来的碰轴事故;从而,可以实现基于无传感器的磁悬浮轴承控制器控制轴停浮的执行时刻,不再依据延时时间。

由此,通过惰转频率确定所述电机的轴停浮时机,使得电机轴停浮时机的精准性好,进而可以使电机准时、可靠地实现轴停浮,且安全性好。

可选地,步骤s130中使所述电机进行轴停浮,可以包括:向所述电机的轴承控制器发送停止悬浮指令,以使所述轴承控制器接收到所述停止悬浮指令时将轴落到轴承(例如:磁悬浮轴承)上。

由此,通过向电机的轴承控制器发送停止悬浮指令的方式使电机轴停浮,可以提升轴停浮的可靠性和安全性。

更可选地,向所述电机的轴承控制器发送停止悬浮指令,可以包括:控制所述电机的变频控制器,使所述变频控制器给轴承控制器(例如:无传感器的磁悬浮轴承控制器)发送停止悬浮指令。

其中,变频控制器和轴承控制器是整个控制系统中的其中两个部分,相互间发送命令,是自动完成的,不需要额外的客户端。

当然,在需要时也可以通过客户端进行控制。例如:向所述电机的轴承控制器发送停止悬浮指令,还可以包括:通过设定的客户端向所述电机的轴承控制器发送停止悬浮指令。

由此,通过电机本身的控制器给自身发送停止悬浮指令、或外部控制器向电机发送停止悬浮指令等多种方式,有利于提升对电机轴停浮控制的灵活性与便捷性。

在一个可选实施方式中,还可以包括:对电机在停机指令发出前的转速进行确定的过程。

可选地,可以确定所述电机在停机指令发出前的转速。

例如:只有确定了停机前的转速为零,才发出停机指令。

例如:可以在电机的停机指令发出前,记录其转速。

由此,通过在停机指令发出前确定电机的转速,可以在滤波过程中作为基波,进而可以提升滤除结果的纯度,有利于提升对电机轴停浮时机确定的准确性,进而提升电机轴停浮的可靠性和安全性。

在一个可选实施方式中,还可以包括:判断电机是否惰转的过程。

可选地,可以结合图5所示本发明的方法中判断电机是否惰转的一实施例的流程示意图,进一步说明判断电机是否惰转的具体过程。

步骤s510,在确定所述电机惰转时的惰转频率前,确定所述电机是否惰转。

更可选地,可以结合图6所示本发明的方法中确定所述电机是否惰转的一实施例的流程示意图,进一步说明步骤s510中确定所述电机是否惰转的具体过程。

步骤s610,在确定所述电机在停机指令发出前的转速后,确定所述电机的停机指令(例如:可以用于使所述电机停机的停机指令)是否发出。

步骤s620,当确定所述停机指令发出时,确定是否接收到所述停机指令。

步骤s630,当确定接收到所述停机指令时,确定所述电机的pwm信号(例如:可以用于控制所述电机旋转的逆变控制器的pwm信号)是否关闭。

例如:当控制器发出停机指令后,控制磁悬浮电机旋转的逆变控制器的pwm信号关闭。

步骤s640,当确定所述pwm信号关闭时,确定所述电机开始惰转。

例如:控制磁悬浮电机旋转的逆变控制器的pwm信号关闭之后,电机按照惯性旋转下去,直到完全停转。

由此,通过确定电机的pwm信号在停机指令的控制下关闭后,才确定电机惰转,才对惰转频率进行获取,有利于提升对惰转频率获取时机的精准性,进而可以提升对轴停浮时机确定的准确性。

更可选地,步骤s510中确定所述电机是否惰转的具体过程,还可以包括:当确定所述停机指令发出、并确定未接收到所述停机指令时,发起故障提示。

由此,通过在停机指令发出但未接收到停机指令时,发起故障提示,有利于提升对电机控制的可靠性和安全性。

更可选地,步骤s510中确定所述电机是否惰转的具体过程,还可以包括:当确定接收到所述停机指令、并确定所述pwm信号未关闭时,继续对所述pwm信号是否关闭进行确定、或发起故障提示。

由此,通过在接收到停机指令但pwm信号未关闭时,进一步关闭或发起故障提示,以确保pwm关闭时才确定电机惰转,或发起故障提示以便工作人员及时维护,有利于提升对电机控制的可靠性和安全性。

步骤s520,当所述电机惰转时,才对所述惰转频率进行获取。

由此,通过对电机是否惰转进行确定,以在确定电机惰转时才对惰转频率进行获取,进而可以避免电机未惰转时获取惰转频率费时费力、且可以避免以电机未惰转时确定的惰转频率进行轴停浮控制而带来的安全隐患,有利于提升对惰转频率获取的精准性和可靠性。

在一个可选实施方式中,还可以包括:对相应参数或状态进行输出控制的过程。

可选地,可以对所述惰转频率、所述设定频率、所述轴停浮的情形、所述电机在停机指令发出前的转速、所述电机是否惰转的情形中的至少之一,进行显示、打印、发送至设定客户端中的至少一种输出控制。

由此,通过对电机的相应参数或状态进行输出控制,以便于用户的多种使用或随时查看,进而使用户更好地掌握电机的运行情况,有利于提升对电机控制的可靠性和精准性,且人性化好。

经大量的试验验证,采用本发明的技术方案,通过使得落轴的时刻正好为电机转速为零的时刻,避免了停浮不及时或停浮过早带来的碰轴事故,可靠性高,安全性好。

根据本发明的实施例,还提供了对应于检测电路的一种电机控制装置。参见图7所示本发明的装置的一实施例的结构示意图。该电机控制装置可以包括:确定单元102和控制单元104。

在一个可选例子中,确定单元102,可以用于确定所述电机惰转时的惰转频率。该确定单元102的具体功能及处理参见步骤s110。

其中,所述电机,可以包括:磁悬浮电机。例如:所述电机的轴与轴承之间通过磁悬浮协同作用。

由此,通过惰转频率控制磁悬浮电机的轴停浮时机,准确性好,停机可靠性和安全性均可以得到保证。

可选地,所述确定单元102确定所述电机惰转时的惰转频率,具体可以包括:获取所述电机惰转所产生反电动势的初始交流信号(例如:幅值较大且正负波动的反电动势交流电压信号)。该确定单元102的具体功能及处理还参见步骤s210。

可选地,所述确定单元102确定所述电机惰转时的惰转频率,具体还可以包括:自所述初始交流信号中提取与所述电机的惰转转速对应的脉冲信号。该确定单元102的具体功能及处理还参见步骤s220。

例如:可以通过如图9至图12所示的硬件电路,将电机惰转时的反电动势转换为电机惰转转速对应的数字脉冲信号。

例如:对电机的惰转(即惰性旋转)在定子绕组中产生的反电动势,经过比例及求和电路、低通滤波电路及比较电路后转转换为数字脉冲波形,如图9至图12所示的例子。

其中,所述脉冲信号,可以包括:方波脉冲信号。

例如:利用mcu中的捕获单元,捕获输入的方波信号。

由此,通过方波脉冲信号,更容易确定上升沿和下将沿,进而可以提升对惰转频率确定的精准性和可靠性。

更可选地,所述确定单元102自所述初始交流信号中提取与所述电机的惰转转速对应的脉冲信号,具体可以包括:对所述初始交流信号进行比例缩放、以及求和的处理(例如:按设定比例对所述初始交流电压信号进行缩放及求和处理),得到具有设定电压范围、以及设定偏置电压的第一交流信号。该确定单元102的具体功能及处理还参见步骤s310。

其中,比例缩放、求和电路都进行了处理,处理后的信号的特点是:以偏置电压为中心,进线上下波动,波动的最大值和最小值之间的范围就是电压范围。

例如:参见图9和图10所示的例子,第一级电路为比例及求和电路,将幅值较大且正负波动的反电动势交流电压信号,转换为电压范围为0~vp的交流信号,该交流信号的偏置电压为vref。本级电路的缩放范围及偏移电压的值,可根据使用的mcu能够直接处理的信号的范围进行调整。其中,电阻的阻值可以根据反电动势幅值以及dsp的采样范围来确定,电容可根据系统中的干扰进行调整。

更可选地,所述确定单元102自所述初始交流信号中提取与所述电机的惰转转速对应的脉冲信号,具体还可以包括:对所述第一交流信号进行滤波处理,得到所需的第二交流信号。该确定单元102的具体功能及处理还参见步骤s320。

在一个更可选具体例子中,所述确定单元102对所述第一交流信号进行滤波处理,具体可以包括:以所述电机在停机指令(即使所述电机自身停机的停机指令)发出前的转速为基波,滤除所述第一交流信号中除所述基波外的其它谐波。

例如:参见图9和图11所示的例子,第二级电路为低通滤波电路,以初始转速(即停机指令发出前电机的转速)为基波,滤除其它谐波成分,得到较为纯净的交流信号。电阻和电容的阻值可根据最大的初始转速对应的低通滤波的截止频率值来调整。

由此,通过以电机在停机指令发出前的转速为基波进行谐波滤除,有利于提升第二交流信号的纯度,进而提升对与惰转转速对应的脉冲信号确定的精准性和可靠性。

更可选地,所述确定单元102自所述初始交流信号中提取与所述电机的惰转转速对应的脉冲信号,具体还可以包括:将所述第二交流信号与所述设定偏置电压进行比较,得到与所述电机的惰转转速对应的脉冲信号。该确定单元102的具体功能及处理还参见步骤s330。

其中,第一级电路和第三级电路中使用的偏置电压,可以是同一个偏置电压。

例如:参见图9和图12所示的例子,第三级电路为比较电路,将交流信号与vref(即经比例及求和电路转换所得交流信号的偏置电压)的基准电压进行比较,超过vref的部分形成vcc的正电平(即mcu对应的高电平),而低于vref的部分形成vss的低电平(即mcu对应的低电平)。通过该级电路的处理,将模拟的信号转换成为mcu的ecap(增强型捕捉外设)模块可以直接处理的脉冲数字电平信号,作为ecap引脚的输入。

由此,通过自电机惰转产生的反电动势中提取与惰转转速对应的脉冲信号,使得基于惰转转速对轴停浮进行控制成为可能,从而可以实现对轴停浮时机控制的准确性。

在一个更可选具体例子中,所述脉冲信号,可以包括:高电平信号和/或低电平信号。

由此,通过多种电平形式,有利于提升对脉冲信号确定的灵活性和便捷性。

在一个更可选具体例子中,所述确定单元102将所述第二交流信号与所述设定偏置电压进行比较,具体可以包括:按幅值,使所述第二交流信号中高于所述设定偏置电压的部分形成所述高电平信号,和/或使所述第二交流信号中低于所述设定偏置电压的部分形成所述低电平信号。

由此,通过按幅值对第二交流信号与设定偏置电压进行对比的方式确定脉冲信号,确定方式简便,确定结果可靠性高。

可选地,所述确定单元102确定所述电机惰转时的惰转频率,具体还可以包括:将所述脉冲信号转换为所述电机的惰转频率。该确定单元102的具体功能及处理还参见步骤s230。

例如:将脉冲信号输入到mcu的ecap引脚,在mcu中通过软件算法将输入的脉冲信号转换为电机的频率值。

由此,通过自电机惰转产生的反电动势提取与惰转转速对应的脉冲信号,再将该脉冲信号转换为惰转频率,以将正常停机时电机惰性旋转产生的电动势中包含的转速信息有效的利用起来,有利于真正地实现了磁悬浮落轴的实时性,以避免落轴不及时甚至碰轴的问题。

更可选地,所述确定单元102将所述脉冲信号转换为所述电机的惰转频率,具体可以包括:捕获所述脉冲信号的同极性边沿。该确定单元102的具体功能及处理还参见步骤s410。

例如:磁悬浮电机旋转的逆变控制器的pwm信号关闭后,使mcu的ecap功能启动,ecap引脚输入的脉冲电平进行捕获操作。

例如:利用mcu中的捕获单元,捕获输入方波信号中所有的同极性边沿。

更可选地,所述确定单元102将所述脉冲信号转换为所述电机的惰转频率,具体还可以包括:计算当前捕获到的一个同极性边沿与前一次捕获到的同极性边沿的当前时间间隔。该确定单元102的具体功能及处理还参见步骤s420。

其中,每次捕获到一个同极性边沿,mcu就会计算出与上一捕获的同极性边沿的时间间隔。程序中总是用最新的时间间隔来计算电机的惰转频率。

例如:计算相邻两次捕获的同极性脉冲边沿的时间间隔。

其中,所述同极性边沿,可以包括:上升沿或下降沿。

例如:该同极性边沿可以是上升沿或下降沿。

由此,通过多种形式的同极性边沿,可以提升对同极性边沿获取的灵活性和便捷性。

更可选地,所述确定单元102将所述脉冲信号转换为所述电机的惰转频率,具体还可以包括:根据设定时钟频率与设定时间间隔之间的对应关系,确定与所述当前时间间隔对应的时钟频率为所述惰转频率(例如:电机反电动势频率值)。该确定单元102的具体功能及处理还参见步骤s430。

例如:计算相邻两次同极性边沿的时间间隔(即捕获计数器的数值),根据系统时钟频率和捕获计数器的数值的比例关系,计算出电机反电动势频率值。

例如:结合系统时钟频率,即可得求得当前电机的惰转的转速。

由此,通过捕获脉冲信号中的同极性边沿,并基于同极性边沿确定惰转频率,使得对惰转频率确定的准确性好、可靠性高。

其中,所述对应关系,可以包括:比例关系。

例如:系统时钟频率和捕获计数器的数值的比例关系。

在一个可选例子中,所述确定单元102,还可以用于确定所述惰转频率是否降低至设定频率(例如:确定所述惰转频率是否为零)。该确定单元102的具体功能及处理还参见步骤s120。

在一个可选例子中,控制单元104,可以用于当所述惰转频率降低至所述设定频率时,使所述电机进行轴停浮。该控制单元104的具体功能及处理参见步骤s130。

例如:该转速逐渐降低,当转速为零时,变频控制器给轴承控制器发出停止悬浮指令,轴承控制器随即将轴落到轴承上,整个安全的停机过程结束。

例如:将该频率值(即惰转频率)是否为零作为控制磁悬浮压缩机落轴的命令。使得落轴的时刻正好为电机转速为零的时刻,避免了停浮不及时或停浮过早带来的碰轴事故;从而,可以实现基于无传感器的磁悬浮轴承控制器控制轴停浮的执行时刻,不再依据延时时间。

可选地,所述控制单元104使所述电机进行轴停浮,具体可以包括:向所述电机的轴承控制器发送停止悬浮指令,以使所述轴承控制器接收到所述停止悬浮指令时将轴落到轴承(例如:磁悬浮轴承)上。

由此,通过向电机的轴承控制器发送停止悬浮指令的方式使电机轴停浮,可以提升轴停浮的可靠性和安全性。

更可选地,所述控制单元104向所述电机的轴承控制器发送停止悬浮指令,具体可以包括:控制所述电机的变频控制器,使所述变频控制器给轴承控制器(例如:无传感器的磁悬浮轴承控制器)发送停止悬浮指令。

其中,变频控制器和轴承控制器是整个控制系统中的其中两个部分,相互间发送命令,是自动完成的,不需要额外的客户端。

当然,在需要时也可以通过客户端进行控制。例如:所述控制单元104向所述电机的轴承控制器发送停止悬浮指令,具体还可以包括:通过设定的客户端向所述电机的轴承控制器发送停止悬浮指令。

由此,通过电机本身的控制器给自身发送停止悬浮指令、或外部控制器向电机发送停止悬浮指令等多种方式,有利于提升对电机轴停浮控制的灵活性与便捷性。

由此,通过惰转频率确定所述电机的轴停浮时机,使得电机轴停浮时机的精准性好,进而可以使电机准时、可靠地实现轴停浮,且安全性好。

在一个可选实施方式中,还可以包括:对电机在停机指令发出前的转速进行确定的过程。

可选地,所述确定单元102,还可以用于确定所述电机在停机指令发出前的转速。

例如:只有确定了停机前的转速为零,才发出停机指令。

例如:可以在电机的停机指令发出前,记录其转速。

由此,通过在停机指令发出前确定电机的转速,可以在滤波过程中作为基波,进而可以提升滤除结果的纯度,有利于提升对电机轴停浮时机确定的准确性,进而提升电机轴停浮的可靠性和安全性。

在一个可选实施方式中,还可以包括:判断电机是否惰转的过程。

可选地,所述确定单元102,还可以用于在确定所述电机惰转时的惰转频率前,确定所述电机是否惰转。该确定单元102的具体功能及处理还参见步骤s510。

更可选地,所述确定单元102确定所述电机是否惰转,具体可以包括:在确定所述电机在停机指令发出前的转速后,确定所述电机的停机指令(例如:可以用于使所述电机停机的停机指令)是否发出。该确定单元102的具体功能及处理还参见步骤s610。

更可选地,所述确定单元102确定所述电机是否惰转,具体还可以包括:当确定所述停机指令发出时,确定是否接收到所述停机指令。该确定单元102的具体功能及处理还参见步骤s620。

更可选地,所述确定单元102确定所述电机是否惰转,具体还可以包括:当确定接收到所述停机指令时,确定所述电机的pwm信号(例如:可以用于控制所述电机旋转的逆变控制器的pwm信号)是否关闭。该确定单元102的具体功能及处理还参见步骤s630。

例如:当控制器发出停机指令后,控制磁悬浮电机旋转的逆变控制器的pwm信号关闭。

更可选地,所述确定单元102确定所述电机是否惰转,具体还可以包括:当确定所述pwm信号关闭时,确定所述电机开始惰转。该确定单元102的具体功能及处理还参见步骤s640。

例如:控制磁悬浮电机旋转的逆变控制器的pwm信号关闭之后,电机按照惯性旋转下去,直到完全停转。

由此,通过确定电机的pwm信号在停机指令的控制下关闭后,才确定电机惰转,才对惰转频率进行获取,有利于提升对惰转频率获取时机的精准性,进而可以提升对轴停浮时机确定的准确性。

更可选地,所述确定单元102确定所述电机是否惰转,具体还可以包括:当确定所述停机指令发出、并确定未接收到所述停机指令时,发起故障提示。

由此,通过在停机指令发出但未接收到停机指令时,发起故障提示,有利于提升对电机控制的可靠性和安全性。

更可选地,所述确定单元102确定所述电机是否惰转,具体还可以包括:当确定接收到所述停机指令、并确定所述pwm信号未关闭时,继续对所述pwm信号是否关闭进行确定、或发起故障提示。

由此,通过在接收到停机指令但pwm信号未关闭时,进一步关闭或发起故障提示,以确保pwm关闭时才确定电机惰转,或发起故障提示以便工作人员及时维护,有利于提升对电机控制的可靠性和安全性。

可选地,所述确定单元102,还可以用于当所述电机惰转时,才对所述惰转频率进行获取。该确定单元102的具体功能及处理还参见步骤s520。

由此,通过对电机是否惰转进行确定,以在确定电机惰转时才对惰转频率进行获取,进而可以避免电机未惰转时获取惰转频率费时费力、且可以避免以电机未惰转时确定的惰转频率进行轴停浮控制而带来的安全隐患,有利于提升对惰转频率获取的精准性和可靠性。

在一个可选实施方式中,还可以包括:对相应参数或状态进行输出控制的过程。

可选地,所述控制单元104,还可以用于对所述惰转频率、所述设定频率、所述轴停浮的情形、所述电机在停机指令发出前的转速、所述电机是否惰转的情形中的至少之一,进行显示、打印、发送至设定客户端中的至少一种输出控制。

由此,通过对电机的相应参数或状态进行输出控制,以便于用户的多种使用或随时查看,进而使用户更好地掌握电机的运行情况,有利于提升对电机控制的可靠性和精准性,且人性化好。

由于本实施例的装置所实现的处理及功能基本相应于前述图1至图6所示的方法的实施例、原理和实例,故本实施例的描述中未详尽之处,可以参见前述实施例中的相关说明,在此不做赘述。

经大量的试验验证,采用本发明的技术方案,通过将输入的脉冲信号转换为电机的频率值,进而为控制磁悬浮压缩机落轴提供可靠的依据,有利于提升轴停浮的精准性和安全性。

根据本发明的实施例,还提供了对应于电机控制方法的一种存储介质。该存储介质可以包括:所述存储介质中存储有多条指令。

其中,所述多条指令,可以用于由处理器加载并执行以上所述的电机的控制方法。

由于本实施例的存储介质所实现的处理及功能基本相应于前述图1至图6所示的方法的实施例、原理和实例,故本实施例的描述中未详尽之处,可以参见前述实施例中的相关说明,在此不做赘述。

经大量的试验验证,采用本发明的技术方案,通过将正常停机时,电机惰性旋转产生的电动势中包含的转速信息有效的利用起来,真正的实现了磁悬浮落轴的实时性,避免了落轴不及时甚至碰轴的问题。

根据本发明的实施例,还提供了对应于电机控制装置或电机控制方法的一种设备。该设备可以包括:以上所述的电机的控制装置;或者,处理器,可以用于执行多条指令;存储器,可以用于存储多条指令。

其中,所述多条指令,可以用于由所述存储器存储,并由处理器加载并执行以上所述的电机的控制方法。

可选地,该设备可以包括:压缩机或机组。

其中,所述机组,可以包括:螺杆机组,光伏变频机组,磁悬浮机组中的至少之一。

例如:本方案适用于各种使用无传感器进行驱动的压缩机或机组(如螺杆机组,光伏变频机组,磁悬浮机组等)中,电机惰转过程中转速的检测,以及需要依据该转速进行相关操作(如落轴、阀门控制,导叶开度控制等)的场合。

可见,上述压缩机或机组,可以基于无传感器的磁悬浮轴承控制器控制轴停浮的执行时刻,不再依据延时时间,而是首先通过硬件电路将电机惰转时的反电动势转换为电机惰转转速对应的数字脉冲信号,并输入到mcu的ecap引脚,在mcu中通过软件算法将输入的脉冲信号转换为电机的频率值,并将该频率值是否为零作为控制磁悬浮压缩机落轴的命令。使得落轴的时刻正好为电机转速为零的时刻,避免了停浮不及时或停浮过早带来的碰轴事故。

在一个可选实施方式中,本申请的方案,基于无传感器的磁悬浮轴承控制器控制轴停浮的执行时刻,不再依据延时时间,而是首先通过硬件电路将电机惰转时的反电动势转换为电机惰转转速对应的数字脉冲信号;并输入到mcu的ecap引脚,在mcu中通过软件算法将输入的脉冲信号转换为电机的频率值;并将该频率值是否为零作为控制磁悬浮压缩机落轴的命令。使得落轴的时刻正好为电机转速为零的时刻,避免了停浮不及时或停浮过早带来的碰轴事故。

其中,在停止输电后电机转动在工业上称作电机的惰转,是惯性现象,其能量来源就是之前电机转动的动能。

可选地,在mcu中通过软件算法将输入的脉冲信号转换为电机的频率值,具体可以包括:利用mcu中的捕获单元,捕获输入方波信号中所有的同极性边沿(例如:该同极性边沿可以是上升沿或下降沿),并计算相邻两次同极性边沿的时间间隔(即捕获计数器的数值),根据系统时钟频率和捕获计数器的数值的比例关系,计算出电机反电动势频率值。

其中,边沿有上升沿和下降沿两种。同极性边沿是检测到的多个边沿是同一种边沿。程序设计时,可以选择上升沿,也可以选择下降沿,但一旦确定了用哪种边沿了,mcu每次检测边沿时,都是检测这种边沿。

例如:相邻两次同极性边沿,都是同一种边沿,要么是上升沿,要么是下降沿。

例如:系统时钟频率和捕获计数器的数值的比例关系,与选用的处理器的频率有关,如选择dsp28335时,系统时钟为150mhz;而若选择dsp28035,则系统时钟频率为60mhz。而两个同极性边沿的时间间隔,对应的捕获计数器的值也与程序中的设置有关,不同的组合就会有不同的比例关系,可以设置成为很多种比例关系。但是一旦设置好了,就会按照唯一的比例关系来运算了。

在一个可选实施方式中,本申请的方案,由硬件电路和软件程序共同配合完成。硬件电路如附图9所示,软件控制流程如附图8所示。

在一个可选例子中,可以通过硬件和软件的结合,将正常停机时,电机惰性旋转产生的电动势中包含的转速信息有效的利用起来,真正的实现了磁悬浮落轴的实时性,避免了落轴不及时甚至碰轴的问题。

可选地,本方案中的硬件电路工作过程,可以包括:电机的惰转(即惰性旋转)在定子绕组中产生的反电动势,经过比例及求和电路、低通滤波电路及比较电路后转转换为数字脉冲波形,如图9至图12所示的例子。

其中,获取电机的惰转(即惰性旋转)在定子绕组中产生的反电动势时,可以从电机输入端的三相端子排上引线出来,惰转时,任意两根线之间的电压就是反电动势,这两根信号线连接到控制器相的比例求和电路(即本申请中的电路中的比例求和电路)的输入端。

在一个可选具体例子中,第一级电路为比例及求和电路,将幅值较大且正负波动的反电动势交流电压信号,转换为电压范围为0~vp的交流信号,该交流信号的偏置电压为vref。本级电路的缩放范围及偏移电压的值,可根据使用的mcu能够直接处理的信号的范围进行调整。其中,电阻的阻值可以根据反电动势幅值以及dsp的采样范围来确定,电容可根据系统中的干扰进行调整。

例如:根据使用的mcu能够直接处理的信号的范围,调整比例及求和电路的缩放范围及偏移电压的值时,对于不同的mcu处理的信号的范围不同,如28035处理的范围为0~3.3v,28335处理的范围为0~3v。以28335为例,通过调整比例及求和电路,目的是保证将较大的交流信号(如-300v~+300v)调整成为0~3v范围内的信号;既不能超过这个范围,若超过这个范围则mcu处理结果会出错;也不要太小,若太小则影响处理的准确度。

例如:偏移电压,可以是偏置电压vref。

例如:系统运行过程中有许多开关信号,会造成电磁辐射,对电路产生干扰,需要通过电磁辐射等具体测试来定调节电容的参数和设置方式。

在一个可选具体例子中,第二级电路为低通滤波电路,以初始转速(即停机指令发出前电机的转速)为基波,滤除其它谐波成分,得到较为纯净的交流信号。电阻和电容的阻值可根据最大的初始转速对应的低通滤波的截止频率值来调整,例如可以选用电压比较器进行调整。

在一个可选具体例子中,第三级电路为比较电路,将交流信号与vref(即经比例及求和电路转换所得交流信号的偏置电压)的基准电压进行比较,超过vref的部分形成vcc的正电平(即mcu对应的高电平),而低于vref的部分形成vss的低电平(即mcu对应的低电平)。通过该级电路的处理,将模拟的信号转换成为mcu的ecap(增强型捕捉外设)模块可以直接处理的脉冲数字电平信号,作为ecap引脚的输入。

例如:vref就是基准电压的值;可以理解为以vref为基准电压。控制器上的电源电路经过分压可得到。

例如:比较时,可以对电压幅值进行比较。

例如:反电动势经处理后,到这里的交流信号是一个以基准电压为中心波动正弦波信号,是变化的信号,于基准电压相同的点出现时,也是高低电平切换之时,具体变为高电平还是低电平,就看这个点后面的信号是增大的还是缩小的,增大的对应高电平,减小对应低电平。

可选地,本方案中的软件工作过程,可以如下:

当控制器发出停机指令后,控制磁悬浮电机旋转的逆变控制器的pwm信号关闭;此时ecap功能启动,ecap引脚输入的脉冲电平进行捕获操作。通过计算相邻两次捕获的同极性脉冲边沿的时间间隔,结合系统时钟频率,即可得求得当前电机的惰转的转速。该转速逐渐降低,当转速为零时,变频控制器给轴承控制器发出停止悬浮指令,轴承控制器随即将轴落到轴承上,整个安全的停机过程结束,如图8所示。其中,控制磁悬浮电机旋转的逆变控制器的pwm信号关闭之后,电机按照惯性旋转下去,直到完全停转。

可见,本发明相对于传统的基于无传感器的磁悬浮压缩机停机方法,解决了磁悬浮压缩机不能在准确的时间(即转子完全停转的时刻)控制轴停浮的问题,可以避免压缩机停机时轴承碰撞问题,从而提高了基于无传感器的磁悬浮压缩机停机时的安全性、可靠性及实时性。

由于本实施例的设备所实现的处理及功能基本相应于前述图1至图6所示的方法或图7所示的装置的实施例、原理和实例,故本实施例的描述中未详尽之处,可以参见前述实施例中的相关说明,在此不做赘述。

经大量的试验验证,采用本发明的技术方案,通过捕获输入方波信号中所有的同极性边沿(例如:该同极性边沿可以是上升沿或下降沿),并计算相邻两次同极性边沿的时间间隔(即捕获计数器的数值),根据系统时钟频率和捕获计数器的数值的比例关系,计算出电机反电动势频率值,检测方式可靠、安全,检测结果精准性好。

根据本发明的实施例,提供了一种脉冲提取电路,如图9所示本发明的电路的一实施例的结构示意图。该脉冲提取电路,可以用于提取与以上所述的设备中电机的惰转转速对应的脉冲信号,该电路可以包括:获取电路10、滤波电路20和比较电路30。

在一个可选例子中,所述获取电路10,可以用于对所述电机惰转时的反电动势的初始交流信号进行比例缩放、以及求和的处理(例如:按设定比例对所述初始交流电压信号进行缩放及求和处理),得到具有设定电压范围、以及设定偏置电压的第一交流信号。

例如:接收所述电机惰转时的反电动势的初始交流信号(例如:幅值较大且正负波动的反电动势交流电压信号),对所述初始交流信号进行比例缩放及求和处理(例如:按设定比例对所述初始交流电压信号进行缩放及求和处理),得到具有设定电压范围、以及设定偏置电压的第一交流信号。

可选地,所述获取电路10,可以包括:第一比较器,以及与所述第一比较器适配设置的第一电阻模块、和/或第一电容模块。例如:该获取电路10,可以参见图10所示的例子。

例如:参见图9和图10所示的例子,第一级电路为比例及求和电路,将幅值较大且正负波动的反电动势交流电压信号,转换为电压范围为0~vp的交流信号,该交流信号的偏置电压为vref。本级电路的缩放范围及偏移电压的值,可根据使用的mcu能够直接处理的信号的范围进行调整。其中,电阻的阻值可以根据反电动势幅值以及dsp的采样范围来确定,电容可根据系统中的干扰进行调整。

由此,通过第一比较器、第一电阻模块、第一电容模块的适配设置,可以提升对第一交流信号获取的灵活性和可靠性。

在一个可选例子中,所述滤波电路20,可以用于以所述电机在停机指令(即使所述电机自身停机的停机指令)发出前的转速为基波,滤除所述第一交流信号中除所述基波外的其它谐波,得到所需的第二交流信号。

可选地,所述滤波电路20,可以包括:阻容滤波器。例如:该滤波电路20,可以参见图11所示的例子。

例如:参见图9和图11所示的例子,第二级电路为低通滤波电路,以初始转速(即停机指令发出前电机的转速)为基波,滤除其它谐波成分,得到较为纯净的交流信号。电阻和电容的阻值可根据最大的初始转速对应的低通滤波的截止频率值来调整。

由此,通过以电机在停机指令发出前的转速为基波进行谐波滤除,有利于提升第二交流信号的纯度,进而提升对与惰转转速对应的脉冲信号确定的精准性和可靠性。

在一个可选例子中,所述比较电路30,可以用于将所述第二交流信号与所述设定偏置电压进行比较,得到与所述电机的惰转转速对应的脉冲信号。

例如:所述脉冲信号(即脉冲数字电平信号),可以包括:高电平信号和/或低电平信号。将所述第二交流信号与所述设定偏置电压进行比较,可以包括:按幅值,使所述第二交流信号中高于所述设定偏置电压的部分形成所述高电平信号,和/或使所述第二交流信号中低于所述设定偏置电压的部分形成所述低电平信号。

例如:可以通过如图9至图12所示的硬件电路,将电机惰转时的反电动势转换为电机惰转转速对应的数字脉冲信号。

例如:对电机的惰转(即惰性旋转)在定子绕组中产生的反电动势,经过比例及求和电路、低通滤波电路及比较电路后转转换为数字脉冲波形,如图9至图12所示的例子。

由此,通过自电机惰转产生的反电动势中提取与惰转转速对应的脉冲信号,使得基于惰转转速对轴停浮进行控制成为可能,从而可以实现对轴停浮时机控制的准确性。

可选地,所述比较电路30,可以包括:第二比较器,以及与所述第二比较器适配设置的第二电阻模块、和/或第二电容模块。例如:该比较电路30,可以参见图12所示的例子。

例如:参见图9和图12所示的例子,第三级电路为比较电路,将交流信号与vref(即经比例及求和电路转换所得交流信号的偏置电压)的基准电压进行比较,超过vref的部分形成vcc的正电平(即mcu对应的高电平),而低于vref的部分形成vss的低电平(即mcu对应的低电平)。通过该级电路的处理,将模拟的信号转换成为mcu的ecap(增强型捕捉外设)模块可以直接处理的脉冲数字电平信号,作为ecap引脚的输入。

由此,通过第二比较器、第二电阻模块、第二电容模块的适配设置,可以提升对脉冲信号形成的便捷性和可靠性。

由于本实施例的电路所实现的处理及功能基本相应于前述图8所示的设备的实施例、原理和实例,故本实施例的描述中未详尽之处,可以参见前述实施例中的相关说明,在此不做赘述。

经大量的试验验证,采用本实施例的技术方案,通过将电机惰转时的反电动势转换为电机惰转转速对应的数字脉冲信号,将输入的脉冲信号转换为电机的频率值,并将该频率值是否为零作为控制磁悬浮压缩机落轴的命令;使得基于无传感器的磁悬浮轴承控制器控制轴停浮的执行时刻,不再依据延时时间,可靠性好。

综上,本领域技术人员容易理解的是,在不冲突的前提下,上述各有利方式可以自由地组合、叠加。

以上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。

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