一种水泵电机恒功率控制方法与系统与流程

1.本技术涉及水泵电机控制的领域，尤其是涉及一种水泵电机恒功率控制方法与系统。


背景技术：

2.在一些地势较高或者水压较低的地区，经常使用水泵对水进行增压以此使水可以到达更高的区域，方便人们的使用。
3.相关技术中，水泵进行增压，通常使用交流电机控制电机的转动方向对水进行增压。
4.针对上述中的相关技术，发明人认为，水泵在进行增压的时候，受外界磁场干扰或者负载等原因会导致水泵的功率发生改变，导致水泵对水增压的压力不稳定，给人在使用过程中带来不便。


技术实现要素：

5.为了使水泵功率恒定，使水的压力保持恒定，方便人们使用，本技术提供一种水泵电机恒功率控制方法与系统。
6.本技术提供的一种水泵电机恒功率控制方法采用如下的技术方案：一种水泵电机恒功率控制方法，包括s100、控制电机转动，使电机转动方向恒定；s110、获取所述电机运行时平均电流的绝对值；s120、判断所述平均电流的绝对值是否大于预设电流数值；s130、若大于，则控制所述电机的运行电流减小使电机的功率降低；s140、若小于，则控制所述电机的运行电流增大使电机的功率增加。
7.通过采用上述技术方案，控制电机启动，交流电机启动后，转动方向不确定，控制电机的转动方向为所需要的方向，电机正常启动后，检测电机正常运行时的工作电流的平均值的绝对值，将平均电流和预设好的值进行比较，若平均电流大于预设值，由于电机的电压不变，电机的电流变大，则说明电机的功率变大，控制电机的运行电流减小使电机的功率降低，若平均电流小于预设值，则说明目前电机的功率小于预设值，增加电机的运行电流使电机的功率增加，使电机的功率保持恒定，方便人们的使用。
8.可选的，所述控制电机转动包括：s200、获取启动电流信号电位；s210、获取电机启动电流电位；s220、判断所述启动电流信号电位于所述电机启动电流电位是否同为低电平，s230、若是，则控制可控硅闭合使电机启动运行；s240、若否，则不产生动作。
9.通过采用上述技术方案，启动电流电位为高低电平交替变换，而电机启动电流信号，由于电机还未开始旋转，因此电机启动电流信号为低电平，当启动电流信号变为低电平
的同时，电机启动电流信号也为低电平，此时可控硅闭合控制电机启动，启动电流信号为高电平，电机启动电流信号为低电平，则不启动电机，利用启动电流和电机启动电流的电位对可控硅进行控制以此控制电机的启动或者停止，实现自动化启动，不需要人工操作。
10.可选的，所述使电机转动方向恒定包括：s300、判断电机的转动方向是否为所需方向；s310、若否，则说明所述电流信号电位和所述电机启动电流信号电位不相同，停止电机转动，重新启动电机并重新执行步骤s310；s320、若是，则说明所述启动电流信号电位和所述电机启动电流信号电位相同，控制电机转动并使所述转动方向为所需方向。
11.通过采用上述技术方案，电机启动时，电机的转动方向可能和所需要的转动方向不相同，因此，电机转动后先判断电机的转动方向和所需要的转动方向是否相同，若转动方向相同，则启动电流信号和电机启动电流信号的电位是相同的，若转动方向和所需要的方向不相同，则启动电流信号和电机启动电流信号不相同，则控制可控硅关闭使电机停止转动，等到启动电流信号变为低电平的时候又重新启动电机，继续判断电机的转动方向是否为所需方向，如此反复，直到电机的转动方向为所需要的转动方向为止，防止电机启动后的转动方向不是所需要的方向。
12.可选的，所述检测所述电机运行时的交流电流的平均电流的绝对值包括：s400、获取周期数据；s410、根据周期数据，分别获取电机运行时正半周电流的平均电流和负半周电流的平均电流。
13.通过采用上述技术方案，电机正常运行后，获取电机运行时交流电的周期数据，然后再一个周期内，分别获取到正半周电流的平均电流和负半周电流的平均电流，从平均电流的变化情况来反映电机运行时的功率变化情况。
14.可选的，所述控制电机转动，使电机转动方向恒定之前包括：s500、获取输入交流电压数值；s510、根据输入交流电压数值，调节输出所需直流电压大小使对驱动芯片供电。
15.通过采用上述技术方案，芯片常用的电压为5v直流电压，而输入的电压则为不确定电压大小的交流电压，首先获取输入的电流电压大小，然后将交流电压郑柳成直流电压，再将直流电压的大小改变成芯片使用的电压并将其输入芯片中给芯片供电，芯片可以适配于各种类型的输入电压，不用特地给芯片采用专用电压供电。
16.一种水泵电机恒功率控制系统，包括启动模块，用于控制电机转动，使电机转动方向恒定；检测模块，用于检测所述电机运行时的交流电流的平均电流的绝对值；比较模块，用于判断所述平均电流的绝对值是否大于预设电流数值，若大于，则控制所述电机的运行电流减小使电机的功率降低，若小于，则控制所述电机的运行电流增大使电机的功率增加。
17.通过采用上述技术方案，启动模块控制电机的启动并使电机的转动方向为所需的方向，电机启动后，通过监测模块获取电机运行时的平均电流一次获取电机的功率变化情况，然后通过比较模块判断平均电流和预设电流数值的大小，平均电流大于预设电流值时，
电机的运行功率大于设定值，减小对电机的输入电流一次降低电机的功率，平均电流小于预设电流值时，电机的运行功率小于设定值，减小对电机的输入电流一次增加电机的功率，使电机的输出功率保持恒定，方便人们的使用。
18.可选的，所述启动模块，包括：电源转换单元，电源转换单元包括整流电路和降压电路；整流电路，用于将电源交流电压整流成芯片使用的直流电压；降压电路，用于将所述芯片使用直流电压的大小调成芯片使用所需电压的大小并输入mcu芯片；过零检测电路单元，用于检测启动电流信号的电位；霍尔驱动电路单元，用于采集电机启动时转动方向，生成电机启动电流电位；可控硅驱动电路单元，控制可控硅启闭以控制电机是否转动。
19.通过采用上述技术方案，电源接入整流电路单元后，将电源的交流电压整流成直流电压，然后将直流电压的输入端接入降压电路单元对直流电压进行降压，使直流电压的大小变为芯片供电所需要的电压，芯片供电后，过零检测电路单元检测启动电流信号的电位并输入芯片，霍尔驱动电路单元检测电机的转动方向输出电机启动电流信号并输入芯片，当启动电流信号的电位和电机启动电流信号同为低电平时，芯片控制可控硅驱动电路单元控制可控硅闭合以此启动电机。
20.可选的，所述检测模块包括交流电流采样电路单元，所述交流电流采样电路单元用于采集电机运行时的平均电流的绝对值。
21.通过采用上述技术方案，电机正常运行后，交流电流采样电路单元采集电机运行时的平均电流，通过平均电流反映电机的功率变化情况。
22.可选的，比较模块包括mcu芯片，所述mcu芯片的5引脚连接交流电流采样电路单元。
23.通过采用上述技术方案，mcu芯片的5引脚接收交流电流采样电路单元的平均电流，并将平均电流和预设的电流数值进行比较，若平均电流小于预设电流数值，则说明目前电机的功率小于预设值，增加电机的运行电流使电机的功率增加，若平均电流大于预设值，则说明目前电机的功率大于预设值，减小电机的运行电流使电机的功率减小，使电机的输出功率保持恒定。
24.综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：控制电机启动，交流电机启动后，转动方向不确定，控制电机的转动方向为所需要的方向，电机正常启动后，检测电机正常运行时的工作电流的平均值的绝对值，将平均电流和预设好的值进行比较，若平均电流大于预设值，由于电机的电压不变，电机的电流变大，则说明电机的功率变大，控制电机的运行电流减小使电机的功率降低，若平均电流小于预设值，则说明目前电机的功率小于预设值，增加电机的运行电流使电机的功率增加，使电机的功率保持恒定，方便人们的使用。
附图说明
25.图1是本技术实施例一种水泵电机恒功率控制方法流程示意图；图2是本技术实施例一种水泵电机恒功率控制方法其中一步骤s100流程示意图；
图3是本技术实施例一种水泵电机恒功率控制方法其中一步骤s100又一流程示意图；图4是本技术实施例一种水泵电机恒功率控制方法其中一步骤s110流程示意图；图5是本技术实施例一种水泵电机恒功率控制方法其中一步骤s110之前的流程示意图；图6是本技术实施例一种水泵电机恒功率控制系统的系统框图；图7是本技术实施例一种水泵电机恒功率控制系统的电路原理图。
26.附图标记说明：1、启动模块；2、检测模块；3、比较模块；4、电源转换单元；5、过零检测电路单元；6、霍尔驱动电路单元；。
具体实施方式
27.以下结合附图1-7对本技术作进一步详细说明。
28.本技术实施例公开一种水泵电机恒功率控制方法，参照图1，包括s100、控制电机转动，使电机转动方向恒定。
29.其中，在本实施例中，电机为交流电机，通过mcu芯片控制电机启动。并控制朝一个方向转动，转动方向为使电机旋转给水加压后，使水只增加压力，水的流向保持不变。
30.s110、获取电机运行时平均电流的绝对值。
31.其中，平均电流为一个周期内电机的运行电流的平均值。
32.s120、判断平均电流的绝对值是否大于预设电流数值。
33.其中，mcu芯片内预设电流数值为电机正常运行时电流的数值，电机的电压是恒定的，判断平均电流和预设电流的大小，即判断出电机运行时的实际功率和预设的功率的大小。
34.s130、若大于，则控制电机的运行电流减小使电机的功率降低。
35.s140、若小于，则控制电机的运行电流增大使电机的功率增加。
36.本技术实施例一种水泵电机恒功率控制方法的实施原理为：mcu芯片控制电机启动，并使电机朝所需要的方向转动，电机转动后，获取电机运行时的平均电流，根据平均电流和预设电流进行比较，判断出电机的功率是否大于预设的功率，若平均电流大于预设电流，则控制电机的运行电流减小使电机的功率降低，若平均电流小于预设电流，则控制电机的运行电流增大使电机的功率增加。
37.参照图2，控制电机转动包括：s200、获取启动电流信号电位。
38.其中，启动电流为由外接电源接入，用于启动电机，启动电流信号电位为外接电流某一时刻的电位，电流为正值时，为高电位，电流为负值或者零时，为低电位。
39.s210、获取电机启动电流电位。
40.其中，电机启动电流电位为电机启动或者运行时电流的电位，电流为正时，为高电位，电流为负时，为低电位。
41.s220、判断启动电流信号电位于电机启动电流电位是否同为低电平，s230、若是，则控制可控硅闭合使电机启动运行；s240、若否，则不产生动作。
42.其中，电机启动前，电机未转动，电机启动电流为低电位，启动电流电位在高电位和低电位之间变化，当启动电流电位变成低电位时，此时，启动电流电位和电机启动电流电位同为低电位，电机启动，若电机启动电机为低电位而启动电流信号为高电位，则电机不启动，等到启动电流信号变为低电位启动电机。
43.本技术实施例控制电机转动的实施原理为：外接电源接入后，获取启动电流信号电位和电机启动电流信号电位，当电机启动电流信号的电位和启动电流信号的电位均为低电平时启动电机，当电机启动电流信号和启动电流信号的电位不相同时，电机不动作。
44.参照图3，使电机转动方向恒定包括：s300、判断电机的转动方向是否为所需方向。
45.其中，电机为交流电机，电机启动时的转动方向不确定，所需方向为将水进行增压但不改变水的流向的方向。
46.s310、若否，则说明电流信号电位和电机启动电流信号电位不相同，停止电机转动，重新启动电机并重新执行步骤s310。
47.s320、若是，则说明启动电流信号电位和电机启动电流信号电位相同，控制电机转动并使转动方向为所需方向；其中，电机启动后，电机启动电流信号的电位随周期进行变化，启动电流信号也随周期进行变化，只有当电机启动电流信号的电位和启动电流信号的电位同为高电位或者同为低电位时，电机才启动，因此电机启动电流信号和启动电流信号的频率相同或者呈倍数，电机启动后，若电机转动反向不是所需方向，则电机启动电流信号为低电位，启动电流信号为高电位，则电机停止转动，电机起启动后，当电机启动电流信号的电位和电机启动电流信号的电位不相同时，控制可控硅断开使电机停止转动，电机启动电流信号变为低电位，当启动电流信号变为低电位的时候，电机重新启动，继续检测电机的转动方向，如此往复，直到电机的转动方向为所需要的方向的时候，此时，电机启动电流信号电位的变化和启动电流电流信号的电位同步变化，电机持续运行。
48.本技术实施例使电机转动方向恒定的实施原理为：电机启动后，若转动方向为不是所需方向，则电机启动电流信号为低电平，启动电流信号由低电位变成高电位，电机启动电流信号和启动电流信号电位不相同，控制电机停止转动，电机启动电流信号变为低电位，启动电流信号的电位变为低电位的时候，电机重新启动，然后检测电机的转动方向，若转动方向为所需方向的时候，电机启动电流信号的电位和启动电流信号的电位相同且同步变化。
49.参照图4，检测电机运行时的交流电流的平均电流的绝对值包括：s400、获取周期数据。
50.其中，周期数据为电机运行时电流变化的频率，频率的倒数即为周期。
51.s410、根据周期数据，分别获取电机运行时正半周电流的平均电流和负半周期电流的平均电流。
52.其中，平均电流为负半周期内电机运行时电流的平均值的绝对值和正半周是电机运行时电流的平均值，电机的电压恒定不变，电流的变化即带边电机的功率在发生变化，通过平均电流检测单个周期内电机的功率的数值，若平均电流大于预设电流，则控制电机的运行电流减小使电机的功率降低，若平均电流小于预设电流，则控制电机的运行电流增大
使电机的功率增加。
53.本技术实施例检测电机运行时的交流电流的平均电流的绝对值的实施原理为：获取到电机运行时电流的频率，根据频率得出周期数据，获取正半周电机运行时电机的平均电流和负半轴电机运行时电流的平均电流，通过平均电流反映电机的功率变化情况，对电机的功率进行调节，若平均电流大于预设电流，则控制电机的运行电流减小使电机的功率降低，若平均电流小于预设电流，则控制电机的运行电流增大使电机的功率增加。
54.参照图5，控制电机转动，使电机转动方向恒定之前包括：s500、获取输入交流电压数值。
55.其中，输入交流电压为外接电源。
56.s510、根据输入交流电压数值，调节输出所需直流电压大小使对驱动芯片供电。
57.其中，芯片通常使用5v直流电进行供电，而输入的为不知道电压值的交流电，将交流电调成整流电后再将直流电压多大小调成芯片供电所需要的大小。
58.本技术实施例芯片供电电源供电的实施原理为：获取到输入的交流电源的大小，将交流电源整流成直流电源，调节直流电源大小使其为芯片供电所需要的大小并输入给芯片。
59.以上实施例中详细说明了一种水泵电机恒功率控制方法,下面对应用于该一种水泵电机恒功率控制方法的一种水泵电机恒功率控制系统进行说明。
60.参照图6和图7，一种水泵电机恒功率控制系统，包括：启动模块1，用于控制电机转动，使电机转动方向恒定，启动模块1包括：电源转换单元4，电源转换单元4包括整流电路和降压电路；整流电路，用于将电源交流电压整流成芯片使用的直流电压，其中，直流电路单元包括整流二极管d1，整流二极管d1正极接入外接电源一端，在本实施例中，外接电源可为220v交流电，外接电源另一端串联有整流二极管d2且合二极管d2的正极串联，二极管d2的负极串联有稳压电容c2的正极，稳压电容c2的另一端串联外接电源的负极，二极管d2接入芯片的4引脚，在本实施例中，芯片的型号可为bp8523d。
61.降压电路，用于将芯片使用直流电压的大小调成芯片使用所需电压的大小并输入mcu芯片，芯片bp8523d的1引脚输出电压，2引脚串联有电容c3，c3另一端接入输出电压，c3并联有保护电阻r2，r2一端接地，一端接入输出电压，芯片的5引脚和6引脚并联且串联有电感l2，l2另一端接入输出电压，芯片内部集成有mosfet，芯片发出pwm脉冲信号控制mosfet的启闭传输给电感l2，外接电源接入整流二极管后，交流电源被整流成直流电源，直流电源输入芯片中，通过芯片发出的pwm脉冲信号调节输出电压的大小，调节脉冲信号的占空比，使mosfet的开断时间不同，在mosfet闭合时间给电容充电，输出电压根据占空比的不同可以输出不同的电压。
62.过零检测电路单元5，用于检测启动电流信号的电位，过零检测电路单元5包括分压电阻r7和r8，r7和r8串联，外接电源接入r7，r8另一端接入芯片的3引脚，在本实施例中芯片可为sn8f5701，r8一端串联二极管d3的正极，二极管d3的负极接入5电源，外接电源接入后，通过分压电阻进行降压后，产生的电流被芯片的2引脚所采集。
63.霍尔驱动电路单元6，用于采集电机启动时转动方向，生成电机启动电流电位，霍尔驱动电路单元6包括保护电阻r1和r17，电阻r13一端串联芯片sn8f5701的3引脚，另一端
接入霍尔传感器的1引脚，芯片sn8f5701的4引脚串联r17,r17另一端串联霍尔传感器的3引脚，霍尔传感器的2引脚接地，r17串联有电容c12，电容c12接地，霍尔传感器安装在电机中，霍尔传感器将磁场信号转化为电位信号，当电机正转时，电位信号为高电位，当电机反转或者为零时，电位信号为低电位。
64.可控硅驱动电路单元7，芯片sn8f5701控制可控硅启闭以控制电机是否转动，可控硅驱动电路单元7包括限流电阻r9，限流电阻r9一端接入5v电源，r9另一端串联分压电阻r12，r12串联有电阻r14，r14接入芯片sn8f5701的5引脚，r9串联有可控硅，可控硅另一端串联电阻r14过零检测电路单元5的输出端串联r12，5引脚发出电流流过可控硅的基极，可控硅导通使发射极电流放大，可控硅发射极串联有可调电阻，可调电阻输入电机，电流流过可调电阻传输至电机控制电机启动。
65.检测模块2，用于检测电机运行时的交流电流的平均电流的绝对值，检测模块2包括电流采样电路单元8，交流电流采样电路单元8用于采集电机运行时的平均电流的绝对值，电流采样电路单元8包括滤波电容c6,c6一端串联可控硅的集电极，另一端串联有保护电阻r6，r6接入芯片，在本实施例中，芯片可为lm321，r6接入芯片lm321的3引脚，滤波电容c6和保护电阻r6之间串联有上拉电阻r5，r5另一端串联电源，在本实施中，电电源为5v，r5串联有保护电阻r10，r5并联r6，r6并联r10,r10另一端接地，5v电源串联上拉电阻r3，r3串联有保护电阻r4，r4接地，r4并联有滤波电容c5,r3和r4之间串联有滤波电阻r16，滤波电阻r16并联有稳压电容c9，稳压电容c9串联有滤波电容c11，r16另一端串联芯片lm321的4引脚，芯片lm321的1引脚输入滤波电容c9和滤波电容c5之间，电机运行时的交流电流流过滤波电容c6后和保护电阻r6后，流入芯片的3引脚，经过芯片lm321处理后，将电机运行时的交流电的负半周的值翻转成正值。
66.比较模块3，用于判断平均电流的绝对值是否大于预设电流数值，若大于，则控制电机的运行电流减小使电机的功率降低，若小于，则控制电机的运行电流增大使电机的功率增加，比较模块3包括mcu芯片，mcu芯片的5引脚连接交流电流采样电路单元8，在本实施例中，mcu芯片型号为sn8f5701，电流采样电路单元8的输出端接入电阻r9和可控硅集电极之间，芯片sn8f5701内预设有电机运行时的预设电流，预设电流流过保护电阻r14和r12，流入三极管的集电极，通过集电极的电流变化调整芯片5引脚的输出电流，控制可控硅的发射极的电流大小依次控制电机的转速。
67.本技术实施例一种水泵电机恒功率控制系统的实施原理为：外接电源供电后，流过整流电路将交流电整流成直流电，然后将直流电输入芯片bp8523d，芯片发出脉冲信号控制芯片内部集成的mosfet，mosfet的输出级接入降压电路单元，通过芯片发出的脉冲信号的占空比，调节降压电路的输出电压，使其输出电压为适配于芯片的电压，外接电源输入过零检测电路，过零检测电路单元5输入芯片sn8f5701，芯片检测过零检测电路单元5的电位情况，霍尔驱动电路单元6获取电机的转向并输出为电位信号，电机转动方向为所需方向时为高电位，反之为低电位，芯片sn8f5701接收过零检测电路单元5的电位信号和霍尔驱动电路单元6的电位信号同时为低电平时启动，芯片控制可控硅的启闭控制电机的启动，过零检测电路单元5的电位信号和霍尔驱动电路单元6的电位信号电位变化相同时电机正常运行，过零检测电路单元5的电位信号和霍尔驱动电路单元6的电位信号相反时，电机停止转动，并重新启动电机，电机正常运行以后，通过交流电流采样电路单元8检测电机运行时的交流
电流，通过电机运行时交流电流的变化情况，芯片sn8f5701控制对电机的输入电机，调节电机的功率，使电机的功率保持恒定。
68.以上均为本技术的较佳实施例，并非依此限制本技术的保护范围，故：凡依本技术的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本技术的保护范围之内。