变频设备及其控制方法

文档序号:1878030 发布日期:2021-11-23 浏览:21次 >En<

阅读说明:本技术 变频设备及其控制方法 (Frequency conversion equipment and control method thereof ) 是由 高超 楼铁军 唐吉林 张波 于 2021-08-23 设计创作,主要内容包括:本申请属于电器控制技术领域,具体涉及一种变频设备以及变频设备的控制方法。本申请实施例中的变频设备包括:设备本体;电机,所述电机包括用于向所述设备本体输出动力的动力单元以及用于根据阻抗值标识电机型号的阻抗单元;变频器,所述变频器包括用于对所述阻抗单元进行电压信号采样的电机识别单元以及用于根据采样得到的电压信号向所述动力单元输出控制信号的电机驱动单元。本申请实施例能够提高变频器与电机的匹配效率,避免因变频器与电机不配而导致的电器设备故障率高的问题,并可以基于自动化的匹配检测而降低电器设备的检测维修难度。(The application belongs to the technical field of electric appliance control, and particularly relates to frequency conversion equipment and a control method of the frequency conversion equipment. The frequency conversion equipment in the embodiment of the application comprises: an apparatus body; the motor comprises a power unit for outputting power to the equipment body and an impedance unit for identifying the model of the motor according to the impedance value; and the frequency converter comprises a motor identification unit for sampling the voltage signal of the impedance unit and a motor driving unit for outputting a control signal to the power unit according to the sampled voltage signal. The embodiment of the application can improve the matching efficiency of the frequency converter and the motor, avoid the problem of high failure rate of electrical equipment caused by the fact that the frequency converter and the motor are not matched, and reduce the detection and maintenance difficulty of the electrical equipment based on automatic matching detection.)

变频设备及其控制方法

技术领域

本申请属于电器控制技术领域,具体涉及一种变频设备以及变频设备的控制方法。

背景技术

变频技术是指通过改变交流电频的方式实现交流电控制的技术,变频器是应用变频技术与微电子技术,通过改变电机工作电源频率方式来控制交流电动机的电力控制设备。变频器靠内部IGBT的开断来调整输出电源的电压和频率,根据电机的实际需要来提供其所需要的电源电压,进而达到节能、调速的目的,另外,变频器还有很多的保护功能,如过流、过压、过载保护等等。

在电器设备中使用的变频器一般只能匹配一种型号的电机,在更换不同的型号的其他电机后,变频器将无法正常运行。另外,针对匹配的电机型号,变频器内需要烧写与之对应的变频程序,否则也无法实现电机的正常控制。受到变频器与电机的匹配限制,现有的基于变频器与电机进行工作的变频设备普遍存在变频器匹配效率低、设备故障率高、检测维修困难等技术问题。

发明内容

本申请的目的在于提供一种变频设备以及变频设备的控制方法,至少在一定程度上克服相关技术中存在的变频器匹配效率低、变频设备故障率高、检测维修困难等技术问题。

本申请的其他特性和优点将通过下面的详细描述变得显然,或部分地通过本申请的实践而习得。

根据本申请实施例的一个方面,提供一种变频设备,所述变频设备包括:

设备本体;

电机,所述电机包括用于向所述设备本体输出动力的动力单元以及用于根据阻抗值标识电机型号的阻抗单元;

变频器,所述变频器包括用于对所述阻抗单元进行电压信号采样的电机识别单元以及用于根据采样得到的电压信号向所述动力单元输出控制信号的电机驱动单元。

在本申请的一些实施例中,基于以上技术方案,所述电机识别单元包括:

电压采样点,用于向所述电机驱动单元输入采样得到的电压信号,所述电压采样点与所述阻抗单元的第一端电连接,所述阻抗单元的第二端与第一电压端电连接;

第一电阻,所述第一电阻的第一端与所述电压采样点电连接,所述第一电阻的第二端与第二电压端电连接。

在本申请的一些实施例中,基于以上技术方案,所述电机识别单元还包括:

第一电容,所述第一电容的第一端与所述阻抗单元的第一端电连接,所述第一电容的第二端与所述第一电压端电连接;

第二电容,所述第二电容的第一端与所述电压采样点电连接,所述第二电容的第二端与所述第一电压端电连接;

第二电阻,所述第二电阻的第一端与所述第一电容的第一端电连接,所述第二电阻的第二端与所述第二电容的第一端电连接。

在本申请的一些实施例中,基于以上技术方案,所述电机识别单元还包括:

第一二极管,所述第一二级管的正极与所述电压采样点电连接,所述第一二极管的负极与所述第二电压端电连接;

第二二级管,所述第二二极管的正极与所述第一电压端电连接,所述第二二极管的负极与所述电压采样点电连接。

在本申请的一些实施例中,基于以上技术方案,所述阻抗单元包括具有预设阻抗值的电阻器件、电容器件或者电感器件中的至少一种。

在本申请的一些实施例中,基于以上技术方案,所述电机驱动单元被配置为:

根据采样得到的电压信号确定与所述电压信号相匹配的阻抗值;

获取与所述阻抗值相对应的电机型号,并根据所述电机型号确定所述电机的电机参数;

根据所述电机参数向所述动力单元输出控制信号。

在本申请的一些实施例中,基于以上技术方案,所述阻抗值与所述电压信号呈线性相关关系。

根据本申请实施例的一个方面,提供一种变频设备的控制方法,所述控制方法包括:

通过变频器的电机识别单元对电机的阻抗单元进行采样,得到所述阻抗单元的电压信号;

根据采样得到的电压信号确定与所述电压信号相匹配的阻抗值;

获取与所述阻抗值相对应的电机型号,并根据所述电机型号确定所述电机的电机参数;

根据所述电机参数向所述电机的动力单元输出控制信号;

所述电机的动力单元根据所述控制信号向设备本体输出动力。

在本申请的一些实施例中,基于以上技术方案,根据采样得到的电压信号确定与所述电压信号相匹配的阻抗值,包括:

获取所述变频器的采样精度;

根据所述采样精度对所述电压信号进行数值转换得到与所述电压信号相对应的数字信号;

在预设的映射关系表中查找与所述数字信号相匹配的阻抗值。

在本申请的一些实施例中,基于以上技术方案,在预设的映射关系表中查找与所述数字信号相匹配的阻抗值,包括:

在预设的映射关系表中查找与所述数字信号具有最小差值的信号标准值;

获取与所述信号标准值相匹配的阻抗值。

在本申请实施例提供的技术方案中,通过在电机内预先配置用于根据阻抗值标识电机型号的阻抗单元,能够通过变频器对阻抗单元进行电压信号采样,在根据电压信号采样结果识别电机中阻抗单元的阻抗值后,能够根据阻抗值与电机型号的匹配关系确定对应的电机型号,进而能够根据电机型号控制电机运行。本申请实施例能够提高变频器与电机的匹配效率,避免因变频器与电机不配而导致的电器设备故障率高的问题,并基于自动化的匹配检测而降低电器设备的检测维修难度。

应当理解的是,以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的,并不能限制本申请。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分,示出了符合本申请的实施例,并与说明书一起用于解释本申请的原理。显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例,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。

图1示意性地示出了本申请一个实施例中的变频设备的结构框图。

图2示意性地示出了本申请一个实施例中变频器的电机识别单元的电路结构图。

图3示意性地示出了本申请一个实施例中的变频设备的控制方法的步骤流程图。

附图标记如下:

100-变频设备;110-设备本体;120-电机130-变频器;121-动力单元;122-阻抗单元;131-电机识别单元;132-电机驱动单元;

201-电压采样点;202-第一电阻;203-第一电压端;204-第二电压端;205-第一电容;206-第二电容;207-第二电阻;208-第一二极管;209-第二二级管。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,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,都属于本申请保护的范围。

在本申请的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本申请和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本申请的限制。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中,除非另有说明,“多个”的含义是两个或两个以上。

在本申请的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

图1示意性地示出了本申请一个实施例中的变频设备的结构框图。本申请实施中的变频设备可以是配置有变频器的滚筒洗衣机、波轮洗衣机、空调、冰箱等各种应用变频技术控制电机运行的电器设备。

如图1所示,本申请实施例中的变频设备100主要可以包括设备本体110、电机120和变频器130。

设备本体110是变频设备100中提供主要应用功能的设备结构,例如当变频设备100为空调时,设备本体110可以包括在电机驱动下工作的压缩机、蒸发器、冷凝器等提供温度调节功能的电器结构。

电机120是为变频设备100提供电力驱动的来源,例如可以包括三相异步电机、直流无刷电机、交流无刷电机及开关磁阻电机等等。本申请实施例中的电机120可以包括动力单元121和阻抗单元122两个功能单元。其中,动力单元121用于向设备本体输出动力,阻抗单元122用于根据阻抗值标识电机型号。电机型号是为简化技术文件中产品名称、规格、型式等叙述而引用的一种代号。电机型号一般可以由电机类型代号、电机特点代号、设计序号和励磁方式代号等型号参数构成,基于电机型号能够获知其对应的电机运行参数。

变频器130通过变换电源频率来控制电机变速运行。本申请实施例中的变频器130可以包括电机识别单元131和电机驱动单元132两个功能单元。其中,电机识别单元131用于对阻抗单元122进行电压信号采样。电机驱动单元132用于根据采样得到的电压信号向动力单元121输出控制信号。

在本申请实施例提供的变频设备中,通过在电机120内配置用于根据阻抗值标识电机型号的阻抗单元122,可以根据阻抗单元122的阻抗值来对电机型号进行标识,当通过电路信号采样或者其他方式获得阻抗单元122的阻抗值时,可以基于该阻抗值与电机型号之间的映射关系,高效且准确地识别电机型号,从而可以基于电机型号对变频器进行工作参数的匹配。

图2示意性地示出了本申请一个实施例中变频器的电机识别单元的电路结构图。

如图2所示,本申请实施例中的电机识别单元131主要可以包括电压采样点201和第一电阻202。

电压采样点201用于向变频器的电机驱动单元132输入采样得到的电压信号,电压采样点201与电机内配置的阻抗单元122的第一端电连接,阻抗单元122的第二端与第一电压端203电连接。

第一电阻202的第一端与电压采样点201电连接,第一电阻202的第二端与第二电压端204电连接。

在本申请的一个实施例中,第一电压端203是低电位电压端,例如可以是模拟电路接地端AGND;第二电压端204可以是高电位电压端,例如可以是电位值为5V的电压端。

在本申请的一个实施例中,电机识别单元131还可以包括第一电容205、第二电容206和第二电阻207,形成两级RC滤波电路,用以对采样信号进行滤波,从而抑制或防止出现信号干扰。另外,第二电阻207还可以针对静电放电ESD、浪涌等问题,对变频器中的MCU起到限流保护作用。在本申请实施例中,第一电容205的第一端与阻抗单元122的第一端电连接,第一电容205的第二端与第一电压端203电连接;第二电容206的第一端与电压采样点201电连接,第二电容206的第二端与第一电压端203电连接。第二电阻207的第一端与第一电容205的第一端电连接,第二电阻207的第二端与第二电容206的第一端电连接。

在本申请的一个实施例中,第一电容205例如可以选用电容值为0.1μF的电容,第二电容206例如可以选用电容值为1nF的电容,第二电阻207例如可以选用电阻值为100Ω的电阻。

在本申请的一个实施例中,电机识别单元131还可以包括第一二极管208和第二二级管209,用以进行电路保护,防止出现电路击穿或过压。在本申请实施例中,第一二极管208正极与电压采样点201电连接,第一二极管208的负极与第二电压端204电连接;第二二级管209的正极与第一电压端203电连接,第二二极管209的负极与电压采样点201电连接。

在本申请的一个实施例中,阻抗单元122可以包括具有预设阻抗值的电阻器件、电容器件或者电感器件中的至少一种。另外,本申请式实施例中的阻抗单元122也可以是由电阻器件、电容器件或者电感器件中的一种或者多种器件进行组合而成的具有预设阻抗值的电路单元。

在本申请的一个实施例中,阻抗单元122可以是具有预设阻值的电阻,选用电阻作为电机内部的阻抗单元,能够与电机外部的检测电路实现线性分压,算法识别实现简单,而且电阻还具有成本低、精度高、占用体积小等优点。

在本申请的一个实施例中,电机驱动单元132被配置为:根据采样得到的电压信号确定与电压信号相匹配的阻抗值;获取与阻抗值相对应的电机型号,并根据电机型号确定电机的电机参数;根据电机参数向动力单元输出控制信号。电机驱动单元132可以基于内置的硬件程序或者软件程序实现如上所述的控制逻辑。电机驱动单元132例如可以选用HC32F030J8TA或者其他任意型号的微处理器MCU。

在本申请的一个实施例中,阻抗单元122的阻抗值与电机识别单元131采集得到的电压信号呈线性相关关系。基于线性相关的阻抗值和电压信号,能够简化阻抗值的识别算法,提高识别效率和识别精度。

图3示意性地示出了本申请一个实施例中的变频设备的控制方法的步骤流程图。如图3所示,该变频设备的控制方法主要可以包括如下的步骤S310至步骤S350。

在步骤S310中,通过变频器的电机识别单元对电机的阻抗单元进行采样,得到阻抗单元的电压信号。

在本申请的一个实施例中,基于图2所示的电路结构,电机识别单元采集得到的电压信号AD可以表示为如下计算公式。

AD=(U2-U1)*R1/(R1+R2)

其中,U1为第一电压端的电位值,U2为第二电压端的电位值,R1为阻抗单元的电阻值,R2为第一电阻的电阻值。在本申请的一个实施例中,U1例如为0V,U2例如为5V,R1例如为1KΩ,R2例如为5.1KΩ。

在步骤S320中,根据采样得到的电压信号确定与电压信号相匹配的阻抗值。

在本申请的一个实施例中,变频器可以基于数字信号采样,以便基于数字信号对电机进行控制。本申请实施例中确定阻抗值的方法可以包括:获取变频器的采样精度;根据采样精度对电压信号进行数值转换得到与电压信号相对应的数字信号;在预设的映射关系表中查找与数字信号相匹配的阻抗值。

在本申请的一个实施例中,基于图2所示的电路结构,根据采样精度转换得到的数字信号D可以表示为如下计算公式。

D=(AD/(U2-U1))*2^n

其中,AD为电机识别单元采集到的电压信号,U1为第一电压端的电位值,U2为第二电压端的电位值,n为变频器的采样精度,具体可以为MCU模数转换(AD采样)模块的精度。在本申请的一个实施例中,U1例如为0V,U2例如为5V,n例如为12bit。

在本申请的一个实施例中,经过电压采样和数值转换后得到的数字信号可能存在一定的误差,在查找阻抗值时,可以首先在预设的映射关系表中查找与数字信号具有最小差值的信号标准值,然后获取与信号标准值相匹配的阻抗值。

在步骤S330中,获取与阻抗值相对应的电机型号,并根据电机型号确定电机的电机参数。

在本申请的一个实施例中,可以预先在阻抗单元的阻抗值与电机型号之间建立一一对应的映射关系,从而在获得对应的阻抗值后,能够准确映射至对应的电机型号,进而根据电机型号确定电机的电机参数。

表1示意性地示出了本申请一个实施例中的映射关系表,基于该映射关系表能够根据采样得到的数字信号值确定电机内阻抗单元的电阻值,进而能够确定对应的电机型号。

在本申请实施例中,对于采样和数值变换得到的数字信号可以保留一位小数位,以便于匹配计算。本申请实施例中的预埋电阻设计从1KΩ开始每隔100Ω设置为一个型号节点,这样在1KΩ~10KΩ范围内可区分90个电机型号。若设置10Ω为一个节点,则可扩展到900个电机识别数量。理论上,若果有需要,还可以通过更改第一电阻的阻值以进一步扩展电机识别数量。

在步骤S340中,根据电机参数向电机的动力单元输出控制信号。

电机参数是与电机运行相关的参数,例如可以包括额定功率、工作电压、空载转速、额定转速、额定转矩、额定电流、空载电流、启动电流、最大连续电流、最大输出功率等等。基于识别得到的电机型号,可以确定用于控制电机运行的电机参数,变频器的电机驱动单元能够根据电机参数向电机的动力单元输出控制信号。

在步骤S350中,电机的动力单元根据控制信号向设备本体输出动力。

在本申请实施例提供的变频设备控制方法中,通过在电机内预先配置用于根据阻抗值标识电机型号的阻抗单元,能够通过变频器对阻抗单元进行电压信号采样,在根据电压信号采样结果识别电机中阻抗单元的阻抗值后,能够根据阻抗值与电机型号的匹配关系确定对应的电机型号,进而根据电机型号控制电机运行。本申请实施例能够提高变频器与电机的匹配效率,避免因变频器与电机不配而导致的电器设备故障率高的问题,并基于自动化的匹配检测而降低电器设备的检测维修难度。

应当注意,尽管在附图中以特定顺序描述了本申请中方法的各个步骤,但是,这并非要求或者暗示必须按照该特定顺序来执行这些步骤,或是必须执行全部所示的步骤才能实现期望的结果。附加的或备选的,可以省略某些步骤,将多个步骤合并为一个步骤执行,以及/或者将一个步骤分解为多个步骤执行等。

根据本申请的实施例,各个方法流程图中所描述的过程可以被实现为计算机软件程序。例如,本申请的实施例包括一种计算机程序产品,其包括承载在计算机可读介质上的计算机程序,该计算机程序包含用于执行流程图所示的方法的程序代码。

需要说明的是,本申请实施例所示的计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质或者是上述两者的任意组合。计算机可读存储介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件,或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子可以包括但不限于:具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机访问存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(Erasable Programmable Read Only Memory,EPROM)、闪存、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(Compact Disc Read-Only Memory,CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本申请中,计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质,该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。而在本申请中,计算机可读信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号,其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式,包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质,该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输,包括但不限于:无线、有线等等,或者上述的任意合适的组合。

附图中的流程图和框图,图示了按照本申请各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上,流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分,上述模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意,在有些作为替换的实现中,方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如,两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行,它们有时也可以按相反的顺序执行,这依所涉及的功能而定。也要注意的是,框图或流程图中的每个方框、以及框图或流程图中的方框的组合,可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现,或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

应当注意,尽管在上文详细描述中提及了用于动作执行的设备的若干模块或者单元,但是这种划分并非强制性的。实际上,根据本申请的实施方式,上文描述的两个或更多模块或者单元的特征和功能可以在一个模块或者单元中具体化。反之,上文描述的一个模块或者单元的特征和功能可以进一步划分为由多个模块或者单元来具体化。

通过以上的实施方式的描述,本领域的技术人员易于理解,这里描述的示例实施方式可以通过软件实现,也可以通过软件结合必要的硬件的方式来实现。因此,根据本申请实施方式的技术方案可以以软件产品的形式体现出来,该软件产品可以存储在一个非易失性存储介质(可以是CD-ROM,U盘,移动硬盘等)中或网络上,包括若干指令以使得一台计算设备(可以是个人计算机、服务器、触控终端、或者网络设备等)执行根据本申请实施方式的方法。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后,将容易想到本申请的其它实施方案。本申请旨在涵盖本申请的任何变型、用途或者适应性变化,这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。

应当理解的是,本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构,并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求来限制。

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