电机控制方法、设备及存储介质与流程

1.本发明涉及电气技术领域，尤其涉及一种电机控制方法、设备及存储介质。


背景技术：

2.在常见的真空泵设备运行过程中，在真空泵的阀门关闭的情况下，真空罐内被抽成真空，此时电机负载最轻、近似空载，并按额定频率运行；但是当真空泵内的阀门被打开时，罐内气压急剧增加，电机负载迅速变大，在短时间内可由空载变为极限过载，极易导致故障，甚至烧毁电机。
3.上述内容仅用于辅助理解本发明的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。


技术实现要素：

4.本发明的主要目的在于提供一种电机控制方法、设备及存储介质，旨在解决现有技术真空泵在阀门开启时，真空罐内气压急剧增加，会使得电机的负载迅速变大，使得电机极易发生故障的技术问题。
5.为实现上述目的，本发明提供了一种电机控制方法，所述方法包括以下步骤：
6.在所述电机运行过程中，实时采集电机驱动器的过流抑制标志值，根据所述过流抑制标志值识别所述电机的负载状态，所述负载状态至少包括负载加载突变状态和负载加载稳定状态；
7.当所述负载状态为负载加载突变状态时，采用过流抑制模式对电机进行运行控制；
8.当所述负载状态为负载加载稳定状态时，采用恒流pid调频模式对电机进行运行控制。
9.可选地，所述过流抑制标志值为0或1，当所述电机驱动器的输出电流小于或等于预设过流阈值时，所述过流抑制标志值为0，当所述电机驱动器的输出电流大于所述预设过流阈值时，所述过流抑制标志值为1；
10.当所述电机的负载状态为负载加载突变状态时，所述预设过流阈值为第一预设过流阈值；
11.当所述电机的负载状态为负载加载稳定状态时，所述预设过流阈值为第二预设过流阈值；
12.所述第二预设过流阈值大于所述第一预设过流阈值。
13.可选地，所述第二预设阈值比所述第一预设阈值大4％～5％。
14.可选地，所述根据所述过流抑制标志值识别所述电机的负载状态包括：
15.当所述过流抑制标志值，从0跳变为1时，建立滑动观测窗口；
16.采用所述滑动观测窗口实时观测所述过流抑制标志值，并计算所述过流抑制标志值在所述滑动观测窗口内的滑动平均标幺值；
17.若所述滑动平均标幺值不小于第一预设阈值，则说明所述电机的负载状态为负载加载突变状态；
18.若所述滑动平均标幺值小于第二预设阈值，则说明所述电机的负载状态为负载加载稳定状态；
19.其中，所述第一预设阈值大于所述第二预设阈值。
20.可选地，所述采用过流抑制模式对电机进行运行控制，包括：
21.保证所述电机驱动器的输出电压的幅值与频率成正比，当所述电机驱动器的输出电流大于预设电流阈值时，采用pid算法降低所述电机驱动器的输出电压的频率，使所述电机驱动器的输出电流降低至所述预设电流阈值范围内。
22.可选地，所述采用恒流pid调频模式对电机进行运行控制，包括：
23.保证所述电机驱动器的输出电压的幅值与频率成正比，采用pid算法调整所述电机驱动器的输出电压的频率，使所述电机驱动器的输出电流维持在预设恒定电流值。
24.此外，为实现上述目的，本发明还提出一种电机控制设备，所述电机控制设备包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的电机控制程序，所述电机控制程序配置为实现如上文所述的电机控制方法的步骤。
25.此外，为实现上述目的，本发明还提出一种存储介质，所述存储介质上存储有电机控制程序，所述电机控制程序被处理器执行时实现如上文所述的电机控制方法的步骤。
26.本发明在所述电机运行过程中，实时采集电机驱动器的过流抑制标志值，根据所述过流抑制标志值识别所述电机的负载状态；所述负载状态至少包括负载加载突变状态和负载加载稳定状态；当所述负载状态为负载加载突变状态时，采用过流抑制模式对电机进行运行控制；当所述负载状态为负载加载稳定状态时，采用恒流pid调频模式对电机进行运行控制。与现有技术相比，由于本发明通过实时采集电机驱动器的过流抑制标志值，并根据过流抑制标志值判定电机驱动器的负载状态，在负载状态为负载加载突变状态时，采用过流抑制模式对电机进行运行控制；在负载状态为负载加载稳定状态时，采用恒流pid调频模式对电机进行运行控制，根据电机驱动器的不同负载状态以不同的控制电机模式对电机进行运行控制，避免了真空泵在阀门开启时，真空罐内气压急剧增加，会使得电机的负载迅速变大，使得电机极易发生故障的技术问题。
附图说明
27.图1是本发明实施例方案涉及的硬件运行环境的电机控制设备的结构示意图；
28.图2为本发明电机控制方法第一实施例的流程示意图；
29.图3为本发明电机控制方法一实施例的真空泵参数控制效果图；
30.图4为本发明电机控制方法第二实施例的流程示意图；
31.图5为本发明电机控制方法第三实施例的流程示意图。
32.本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
33.应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
34.参照图1，图1为本发明实施例方案涉及的硬件运行环境的电机控制设备结构示意
图。
35.如图1所示，该电机控制设备可以包括：处理器1001，例如中央处理器(central processing unit，cpu)，通信总线1002、用户接口1003，网络接口1004，存储器1005。其中，通信总线1002用于实现这些组件之间的连接通信。用户接口1003可以包括显示屏(display)、输入单元比如键盘(keyboard)，可选用户接口1003还可以包括标准的有线接口、无线接口。网络接口1004可选的可以包括标准的有线接口、无线接口(如无线保真(wireless-fidelity，wi-fi)接口)。存储器1005可以是高速的随机存取存储器(random access memory，ram)，也可以是稳定的非易失性存储器(non-volatile memory，nvm)，例如磁盘存储器。存储器1005可选的还可以是独立于前述处理器1001的存储装置。
36.本领域技术人员可以理解，图1中示出的结构并不构成对电机控制设备的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。
37.如图1所示，作为一种存储介质的存储器1005中可以包括操作系统、网络通信模块、用户接口模块以及电机控制程序。
38.在图1所示的电机控制设备中，网络接口1004主要用于与网络服务器进行数据通信；用户接口1003主要用于与用户进行数据交互；本发明电机控制设备中的处理器1001、存储器1005可以设置在电机控制设备中，所述电机控制设备通过处理器1001调用存储器1005中存储的电机控制程序，并执行本发明实施例提供的电机控制方法。
39.本发明实施例提供了一种电机控制方法，参照图2，图2为本发明一种电机控制方法第一实施例的流程示意图。
40.本实施例中，所述电机控制方法包括以下步骤：
41.步骤s10：在所述电机运行过程中，实时采集电机驱动器的过流抑制标志值，根据所述过流抑制标志值识别所述电机的负载状态；所述负载状态至少包括负载加载突变状态和负载加载稳定状态。
42.在实际操作中，由于正常状态下，真空泵设备阀门关闭，真空泵设备内的真空罐被抽成真空，在此时刻，电机的负载最轻，接近空载运行，且电机按照额定频率运行，此时电机状态识别机识别当前状态可以是“未加载”，但是如果此时打开阀门，罐内气压将会迅速增加，使得电机的运行负载迅速变大，在短时间内可以由空载状态变为满载或者极限过载，由此造成电流过大，烧毁电机。
43.需要说明的是，本实施例的执行主体可以是电机控制设备，其中，所述电机控制设备可以是具有数据处理及数据传输的设备，还可以电机的控制器等，本实施例对此不做具体限制，在本实施例及下述实施例中将会以电机的控制器为例进行说明。
44.值得说明的是，过流抑制标志值用于判断电机驱动器的运行状态，其中，过流抑制标准值存在两种状态，分别为0或1，当电机驱动器的输出电流小于或等于预设过流阈值时，所述过流抑制标志值为0，当所述电机驱动器的输出电流大于所述预设过流阈值时，所述过流抑制标志值为1。
45.可以理解的是，预设过流阈值用于判断电机驱动器的输出电流是否达到更新过流抑制标志值的条件，例如：预设过流阈值为17.2a，当电机驱动器的输出电流小于17.2a时，过流抑制标志值为0不启动过流抑制模式，当电机驱动器的输出电流不小于17.2a时，过流抑制标志值为0启动过流抑制模式，以控制电机驱动器的运行，降低电机的输出电流值额定
电流。
46.此外，电机在不同的负载状态下，对应的预设过流阈值也不同，在电机的负载状态为负载加载突变状态时，预设过流阈值为第一预设过流阈值；当电机的负载状态为负载加载稳定状态时，预设过流阈值为第二预设过流阈值，其中，预设第二预设过流阈值大于第一预设过流阈值，且在实际操作过程中，第二预设阈值比第一预设阈值大4％～5％。
47.进一步地，根据所述过流抑制标志值识别所述电机的负载状态的步骤，包括：
48.当所述过流抑制标志值，从0跳变为1时，建立滑动观测窗口；
49.采用所述滑动观测窗口实时观测所述过流抑制标志值，并计算所述过流抑制标志值在所述滑动观测窗口内的滑动平均标幺值；
50.若所述滑动平均标幺值不小于第一预设阈值，则说明所述电机的负载状态为负载加载突变状态；
51.若所述滑动平均标幺值小于第二预设阈值，则说明所述电机的负载状态为负载加载稳定状态；
52.其中，所述第一预设阈值大于所述第二预设阈值。
53.应当理解的是，滑动观测窗口用于实时检测过流抑制标志值在预设时间内的变化值，以获得滑动平均标幺值。
54.易于理解的是，滑动平均标幺值是指电机的过流抑制标志位在预设时间内滑动观测窗口的滑动均值，由于电机负载的变大，使得电机运行电流变大，导致电机触发过流抑制模式，建立滑动观测窗口，且负载变化越大，过流抑制标志位滑动幅度越大，此时电机控制器通过计算预设时间内的过流抑制标志位滑动值，从而得到滑动平均标幺值，其中，预设时间可以是1s、2s等，本实施例对此不做具体限制。
55.值得说明的是，由于电机输出电流触发过流抑制标志位时，生成过流抑制标志位，且负载变化越大，过流抑制标志位滑动幅度越大，过流抑制标志位所处的位置对应着一个过流抑制标志位标幺值，所述当前过流抑制标志位标幺值即是当前时刻过流抑制标志位所处的位置对应的过流抑制标志位标幺值。
56.在具体实现中，当电机的阀门打开使得电机负载变大，从而使得电机运行电流变大达到第一预设过流阈值以触发过流抑制模式，生成过流抑制标志值，以过流抑制标志值量化电机负载的变化情况滑动平均标幺值的数值范围最大为100％，最小为0％，例如：在1s内过流抑制标志位的滑动值为1则其对应的过流抑制标志位滑动均值为100％。
57.此外，由于电机负载的突然增加，导致滑动平均标幺值的增加，容易导致电机的故障，因此在检测是否需要对电机进行运行控制时，可以判断滑动平均标幺值与预设阈值的大小关系，在检测到滑动平均标幺值不小于预设第一阈值时，则说明所述电机的负载状态为负载加载突变状态，表示需要根据过流抑制模式对电机进行运行控制，例如：在当前标幺均值大于或者等于100％时，判定此时电机负载变化过大，可能会出现烧毁电机的情况，此时需要根据过流抑制模式对电机进行运行控制，电机状态机识别当前状态为“加载-突加载保护”。
58.可以理解的是，预设第一阈值用于判定是否需要根据过流抑制模式对电机进行运行控制的依据，例如：预设第一阈值可以是100％等，本实施例对此不作具体限制。
59.可以理解的是，第二预设阈值用于判定是否需要根据过流抑制模式对电机进行运
行控制的依据，且在本实施例中，预设第一阈值一般要大于第二预设阈值，在本实施例中，预设第一阈值可以是100％，第二预设阈值可以是80％，本实施例对此不做具体限定。
60.步骤s20：当所述负载状态为负载加载突变状态时，采用过流抑制模式对电机进行运行控制。
61.需要说明的是，当电机处于负载加载突变状态时，电机驱动器的输出电流大于电机的额定电流，为了防止电流过大损坏电机，可以采用过流抑制模式对电机进行控制，以使电机输出的电流降低至额定电流。
62.值得说明的是，电机额定电流是指电机在电机额定电压下，以电机额定功率运行的电流，一般来说，若电机当前运行电流超过电机额定电流，会使得电机出现损坏，例如：电机当前运行电流为20a，但是电机额定电流为17.2a，在对电机进行过流抑制控制时，降低电机的当前运行电流至17.2a，避免当前运行电流过高，损坏电机。
63.步骤s30：当所述负载状态为负载加载稳定状态时，采用恒流pid调频模式对电机进行运行控制。
64.需要说明的是，当电机处于负载加载稳定状态时，此时电机的输出电流不大于额定电流，不存在由于电机电流过高损坏电机的情况，此时，为了保证电机的工作效率，可以通过恒流pid调频模式对电机进行运行控制，以使电机当前运行频率调整至电机额定频率，以使电机以最高频率进行工作，提高电机工作效率。
65.需要说明的是，参考图3，在电机负载逐渐接近稳态，但是由于电机阀门开启，电机的过流抑制标志位依然处于震荡状态，且震荡范围可以是0～1之间，此时，电机的滑动标幺均值缓慢变低，即在检测到控制后的滑动平均标幺值小于第二预设阈值时，表示电机出现负载变化逐渐稳定。
66.此外，由于在对电机进行过流抑制的过程中由于电机依然处于震荡状态，且以额定频率进行工作，所以为了防止电机在震荡过程中，由于工作频率过高导致的电机损坏，所以，在检测到控制后的滑动平均标幺值小于第二预设阈值时，根据预设恒电流运行模式对电机进行运行控制，以减少电机损坏的可能性，电机状态机识别当前状态为“加载-恒电流pid”。
67.在具体实现中，在电机负载过大，高电平电流可能损坏电机时，即当前标幺均值不小于100％时，根据预设过流抑制模式对电机进行运行控制，在电机通过预设过流抑制模式进行运行控制之后，检测控制后的滑动平均标幺值，以判断此时电机是否可能出现损坏，即检测到控制后的滑动平均标幺值小于80％时，根据预设恒电流运行模式对电机进行运行控制。
68.本实施例公开了在所述电机运行过程中，实时采集电机驱动器的过流抑制标志值，根据所述过流抑制标志值识别所述电机的负载状态；所述负载状态至少包括负载加载突变状态和负载加载稳定状态；当所述负载状态为负载加载突变状态时，采用过流抑制模式对电机进行运行控制；当所述负载状态为负载加载稳定状态时，采用恒流pid调频模式对电机进行运行控制。本实施例通过实时采集电机驱动器的过流抑制标志值，并根据过流抑制标志值判定电机驱动器的负载状态，在负载状态为负载加载突变状态时，采用过流抑制模式对电机进行运行控制；在负载状态为负载加载稳定状态时，采用恒流pid调频模式对电机进行运行控制，根据电机驱动器的不同负载状态以不同的控制电机模式对电机进行运行
控制，避免了真空泵在阀门开启时，真空罐内气压急剧增加，会使得电机的负载迅速变大，使得电机极易发生故障的技术问题。
69.参考图4，图4为本发明一种电机控制方法第二实施例的流程示意图。
70.基于上述第一实施例，在本实施例中，所述步骤s20，包括：
71.步骤s201：保证所述电机驱动器的输出电压的幅值与频率成正比，当所述电机驱动器的输出电流大于预设电流阈值时，采用pid算法降低所述电机驱动器的输出电压的频率，使所述电机驱动器的输出电流降低至所述预设电流阈值范围内。
72.可以理解的是，预设电流阈值是指电机额定工作电流，电机额定电流是指电机在电机额定电压下，以电机额定功率运行的电流。
73.当电机采用过流抑制模式进行电机控制时，还会降低电机运行频率，但是电机在运行时，一般会按照给定运行频率进行工作，其中，给定运行频率大于电机经过过流抑制模式控制后的电机运行频率，导致电机又会提高电机的当前运行频率，使得电机运行电流再次上升，使得电机发生振荡，对电机造成损坏，并且此时电机标幺均值也会发生振荡，导致模式频繁切换，影响电机的控制效果。
74.为了避免这种情况的出现，通过降低电机的额定频率至当前运行频率，使得电机在运行时，不会发生运行频率突然提高，带动电机运行电流增加，避免了电机的损坏，例如：电机在调整电流之后，电机的当前运行频率为20hz，但是电机的额定运行频率为100hz，导致电机会提高本身的运行频率，在电机提高运行频率的过程中，电机运行电流增大，电机发生振荡，但是如果将电机的额定频率降低至当前运行频率，将电机的额定频率降低至20hz，电机就不会进行提高运行频率以及运行电流，避免了震荡的发生。
75.应当理解的是，恒流pid调频模式是指恒电流pid算法下的电机运行模式，其中，通过恒流pid调频模式主要是通过调节恒电流pid算法中的积分值，以实现对于电机运行频率的调整。
76.其中，恒电流pid算法存在三个变量，分别是比例、积分以及微分，在本实施例中，恒电流pid算法的积分值对于电机运行的影响最大，因此，为了保证电机稳定运行，在通过恒电流pid算法进行运行控制时，需要锁定恒电流pid算法的积分值，使得变化最小。
77.为了准确的限定恒电流pid算法的积分值，还可以通过获取预设积分值，根据所述预设积分值确定预设恒电流运行模式的运行参数。
78.可以理解的是，预设积分值可以是由用户设置的恒电流pid算法的积分值，通过预设积分值将预设恒电流模式中的恒电流pid算法的积分值进行限定，防止出现震荡。
79.本实施例公开了电机处于过流抑制模式下对电机进行控制时，通过保证所述电机驱动器的输出电压的幅值与频率成正比，当所述电机驱动器的输出电流大于预设电流阈值时，采用pid算法降低所述电机驱动器的输出电压的频率，使所述电机驱动器的输出电流降低至所述预设电流阈值范围内。
80.参考图5，图5为本发明一种电机控制方法第三实施例的流程示意图。
81.基于上述第二实施例，在本实施例中，所述步骤s30，包括：
82.步骤s301：保证所述电机驱动器的输出电压的幅值与频率成正比，采用pid算法调整所述电机驱动器的输出电压的频率，使所述电机驱动器的输出电流维持在预设恒定电流值。
83.应当理解的是，在电机处于负载加载稳定状态时，采用恒流pid调频模式对电机的输出电压的频率进行调整，使得电机驱动器的输出电流维持在预设恒定电流值。
84.易于理解的是，预设恒定电流值可以是由用户设置的电流数据，且所述预设恒定电流值可以稍大于电机额定电流，例如：电机额定电流为17.2a，则可以将预设电流阈值设置为17.4a，以给电机留有一定的缓冲空间。
85.此外，为了提高电机的运行效率，还可以将过流抑制模式下降低的电机运行频率进行调整，以实现电机可以以更高的运行频率进行工作。
86.在具体实现中，由于电机额定频率在进行过流抑制时，降低了电机额定频率至电机在过流抑制过程中的当前运行频率，在对电机进行恒电流pid模式运行控制之前，需要将电机额定频率调整回来，保证电机的正常运行效率，例如：电机在过流抑制模式运行控制之前，电机的额定频率为100hz，在过流抑制模式运行控制后电机的额定频率降为20hz，在过流抑制即将结束时，为了保证的电机的正常工作，需要将电机额定频率提高至100hz。
87.本实施例公开了在恒流pid调频模式下对电机进行控制时，通过保证所述电机驱动器的输出电压的幅值与频率成正比，采用pid算法调整所述电机驱动器的输出电压的频率，使所述电机驱动器的输出电流维持在预设恒定电流值。
88.此外，本发明实施例还提出一种存储介质，所述存储介质上存储有电机控制程序，所述电机控制程序被处理器执行时实现如上文所述的电机控制方法的步骤。
89.由于本存储介质采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少县有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。
90.应当理解的是，以上仅为举例说明，对本发明的技术方案并不构成任何限定，在具体应用中，本领域的技术人员可以根据需要进行设置，本发明对此不做限制。
91.需要说明的是，以上所描述的工作流程仅仅是示意性的，并不对本发明的保护范围构成限定，在实际应用中，本领域的技术人员可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部来实现本实施例方案的目的，此处不做限制。
92.另外，未在本实施例中详尽描述的技术细节，可参见本发明任意实施例所提供的电机控制方法，此处不再赘述。
93.此外，需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者系统中还存在另外的相同要素。
94.上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
95.通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。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(如只读存储器(read only memory，rom)/ram、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，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的方法。
96.以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。