電機保護控制系統和方法與流程
2023-05-24 04:20:06
本發明涉及電機技術領域，具體涉及一種電機保護控制系統和一種電機保護控制方法。
背景技術：
交流電機運行過程中，會產生大量的熱量，使得電機內部的溫度升高。當溫度升高到一定數值時，會破壞電機內部的絕緣性能，同時還可能會造成其他因溫度過高的損害，甚至可能會引起火災。
為了保護電機，相關技術中，如圖1所示，在繞組中安裝溫度保護器。如圖2a、圖2b、圖2c所示，t0時刻，溫度保護器周圍的溫度高於溫度保護閾值，溫度保護器主動切斷電機的電源，將電機的輸入電壓由v1降為0，以使電機的轉速由s0變為0(即電機停轉)，此時電機的輸出功率為0，使得電機暫停或完全失去功能。該技術中電機保護分為可恢復性保護和不可恢復性保護，可恢復性保護是指當溫度低於溫度保護閾值後，電機重新上電；不可恢復性保護是指一次性保護，即溫度降低後電機不能恢復上電。
可以看出，相關技術中的電機保護方案存在如下缺點：
1、造成電機功能暫停或喪失，例如風機停轉，無風輸出；
2、保護衝擊性較大，可能會產生電機從停到轉的跳變；
3、不能實現上位機對電機的主動保護。
技術實現要素：
本發明旨在至少在一定程度上解決上述技術中的技術問題之一。為此，本發明的一個目的在於提出一種電機保護控制系統，該系統通過在電機的轉速檢測板上增設溫度檢測裝置，實現了電機內部溫度的實時傳遞，進而根據電機內部的溫度能夠對電機進行主動保護，避免了電機的功能的暫停或喪失。
本發明的另一個目的在於提出一種電機保護控制方法。
為達到上述目的，本發明第一方面實施例提出了一種電機保護控制系統，包括：設置在電機內部的溫度保護器，所述溫度保護器用於對所述電機進行溫度保護；設置在所述電機內部的轉速檢測板，所述轉速檢測板上安裝有轉速檢測裝置和溫度檢測裝置，所述轉速檢測裝置用於檢測電機的轉速，所述溫度檢測裝置用於檢測電機內部的溫度；設置在所述電機外部的控制裝置，所述控制裝置分別與所述溫度保護器、所述轉速檢測裝置和所述溫度檢測裝置相連，所述控制裝置用於通過所述溫度保護器給所述電機定子供電，以帶動電機轉子轉動，以及根據所述電機內部的溫度階梯式調節所述電機的輸入電壓，以控制所述電機的轉速階梯式變化。
根據本發明實施例的電機保護控制系統，通過在電機的轉速檢測板上增設溫度檢測裝置，實現了電機內部溫度的實時傳遞，進而根據電機內部的溫度能夠對電機進行主動保護，避免了電機的功能的暫停或喪失。
另外，根據本發明上述實施例的電機保護控制系統還可以具有如下附加的技術特徵：
根據本發明的一個實施例，所述控制裝置具體包括：判斷子模塊，用於判斷所述電機內部的溫度是否大於或等於第n預設溫度；控制子模塊，用於在所述電機內部的溫度大於或等於所述第n預設溫度時，控制所述電機的輸入電壓降低至第n輸入電壓，其中，第n預設溫度小於第n+1預設溫度，第n輸入電壓大於第n+1輸入電壓，1≤n≤n，n、n均為整數。
根據本發明的一個實施例，所述控制子模塊還用於：在所述電機內部的溫度大於或等於第n預設溫度時，控制所述電機的輸入電壓降低至第n輸入電壓，以使所述電機停轉，其中，所述第n輸入電壓為0。
根據本發明的一個實施例，n取值範圍為2～5。
為達到上述目的，本發明第二方面實施例提出了一種電機保護控制方法，包括以下步驟：通過溫度檢測裝置檢測電機內部的溫度，其中，所述溫度檢測裝置安裝在所述電機內部設置的轉速檢測板上；根據所述電機內部的溫度階梯式調節所述電機的輸入電壓，以控制所述電機的轉速階梯式變化。
根據本發明實施例的電機保護控制方法，通過在電機的轉速檢測板上增設溫度檢測裝置，實現了電機內部溫度的實時傳遞，進而根據電機內部的溫度能夠對電機進行主動保護，避免了電機的功能的暫停或喪失。
另外，根據本發明上述實施例的電機保護控制方法還可以具有如下附加的技術特徵：
根據本發明的一個實施例，所述根據所述電機內部的溫度階梯式調節所述電機的輸入電壓，包括：判斷所述電機內部的溫度是否大於或等於第n預設溫度；如果所述電機內部的溫度大於或等於所述第n預設溫度，則控制所述電機的輸入電壓降低至第n輸入電壓，其中，第n預設溫度小於第n+1預設溫度，第n輸入電壓大於第n+1輸入電壓，1≤n≤n，n、n均為整數。
根據本發明的一個實施例，如果所述電機內部的溫度大於或等於第n預設溫度，則控制所述電機的輸入電壓降低至第n輸入電壓，以使所述電機停轉，其中，所述第n輸入電壓為0。
根據本發明的一個實施例，n取值範圍為2～5。
本發明的附加方面和優點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發明的實踐了解到。
附圖說明
本發明的上述和/或附加的方面和優點從結合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：
圖1是相關技術中的電機保護控制系統的方框示意圖；
圖2a、圖2b、圖2c是相關技術中電機保護控制的原理圖；
圖3是根據本發明實施例的電機保護控制系統的方框示意圖；
圖4是根據本發明一個實施例的電機保護控制系統的方框示意圖；
圖5a、圖5b、圖5c是根據本發明實施例的電機保護控制的原理圖；
圖6是根據本發明實施例的電機保護控制方法的流程圖；以及
圖7是根據本發明一個具體實施例的電機保護控制方法的流程圖。
具體實施方式
下面詳細描述本發明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用於解釋本發明，而不能理解為對本發明的限制。
下面參考附圖描述根據本發明實施例提出的電機保護控制系統和電機保護控制方法。
圖3是根據本發明一個實施例的電機保護控制系統的方框示意圖。如圖3所述，該電機保護控制系統包括：溫度保護器10、轉速檢測板20和控制裝置30。
其中，溫度保護器10設置在電機內部，用於對電機進行溫度控制。轉速檢測板20設置在電機內部，轉速檢測板20上安裝有轉速檢測裝置21和溫度檢測裝置22，轉速檢測裝置21用於檢測電機的轉速，溫度檢測裝置22用於檢測電機內部的溫度。控制裝置30設置在電機外部，控制裝置30分別與溫度保護器10、轉速檢測裝置21和溫度檢測裝置22相連，控制裝置30用於通過溫度保護器10給電機定子供電，以帶動電機轉子轉動，以及根據電機內部的溫度階梯式調節電機的輸入電壓，以控制電機的轉速階梯式變化。
具體地，控制裝置30通過溫度保護器10供電給電機內部的電機定子(繞組)，以轉換為電磁力矩，帶動電機轉子旋轉，輸出力矩給外部負載，使得電能轉為機械能。同時，轉速檢測板20上的轉速檢測裝置21檢測電機轉子的旋轉速度，轉速檢測板20上的溫度檢測裝置22檢測電機內部的溫度，並分別將檢測到的轉速和溫度轉換為電信號反饋給控制裝置30(如上位機/電機控制系統)，控制裝置30用於監測電機的轉速和電機內部的溫度。
其中，控制裝置30在監測電機內部的溫度時，根據電機內部的溫度階梯式調節電機的輸入電壓，以控制電機的轉速階梯式變化。換言之，控制裝置30中預設多個基準溫度，進而根據電機內部的溫度與基準溫度的大小關係對應調節電機的輸入電壓，並通過溫度保護器10將調節後的輸入電壓供給電機定子，以實現對電機轉子轉速的階梯式調節。由此，通過在轉速檢測板上增設溫度檢測裝置，實現電機內部溫度的實時傳遞，便於控制裝置對電機進行主動溫度保護，避免電機功能的暫停或喪失。
在本發明的一個實施例中，如圖4所示，控制裝置可以包括判斷子模塊31和控制子模塊32。
具體地，判斷子模塊31用於判斷電機內部的溫度是否大於或等於第n預設溫度。控制子模塊32用於在電機內部的溫度大於或等於第n預設溫度時，控制電機的輸入電壓降低至第n輸入電壓，其中，第n預設溫度小於第n+1預設溫度，第n輸入電壓大於第n+1輸入電壓，1≤n≤n，n、n均為整數。
其中，在電機內部的溫度大於或等於第n預設溫度時，控制子模塊32用於控制電機的輸入電壓降低至第n輸入電壓，以使電機停轉，其中，第n輸入電壓為0。
在本發明的一個實施例中，n取值範圍為2～5。
舉例而言，當n的取值為2時，如圖5a、圖5b、圖5c所示，溫度檢測裝置22將檢測的電機內部的溫度反饋至控制裝置30，判斷子模塊31判斷電機內部的溫度是否到達溫度temp0(即第一預設溫度)，若是，控制子模塊32則控制電機的輸入電壓由當前的v0降為v1(即第一輸入電壓)，此時電機的轉速可由當前的s0降為s1。
進一步地，隨著電機的繼續運行，如果溫度檢測裝置22檢測的電機內部的溫度到達temp1(即第二預設溫度)，控制子模塊32則控制電機的電壓由當前的v1降為0(即第二輸入電壓)，以使電機的轉速降為0。由此，實現對電機的主動保護。
可以理解，在電機的輸入電壓降低時，電機的輸出功率會降低，使得電機的損耗降低，減少發熱，從而能夠避免溫度保護器的工作，且有利於避免電機功能的暫停或喪失。
需要說明的是，在本發明的一些實施例中，當溫度檢測裝置22損壞失效後，在溫度保護器10周圍的溫度大於溫度保護閾值時，溫度保護器10可以主動切斷電機的電源，以使電機停轉。可以理解，溫度保護閾值大於或等於第n預設溫度。由此，能夠有效避免電機功能的暫停或喪失。
在本發明的一些實施例中，n的取值還可以是3、4、5等，通過緩慢調節電機的輸入電壓，以使電機的轉速緩慢變化，即實現電機內部的溫度在temp0～temp1之間調節3、4、5次電機的輸入電壓，以使電機的轉速對應變化3、4、5次。
在本發明的另一些實施例中，還可以實現在溫度temp0～temp1之間電機的輸入電壓的連續調節，以實現轉速的線性下降。
綜上，本發明實施例的電機保護控制系統，通過在電機的轉速檢測板上增設溫度檢測裝置，實現了電機內部溫度的實時傳遞，進而根據電機內部的溫度能夠對電機進行主動保護，避免了電機的功能的暫停或喪失
圖6是根據本發明實施例的電機保護控制方法的流程圖。如圖6所示，該電機保護控制方法包括以下步驟：
s1，通過溫度檢測裝置檢測電機內部的溫度。
其中，溫度檢測裝置安裝在電機內部設置的轉速檢測板上。
s2，根據電機內部的溫度階梯式調節電機的輸入電壓，以控制電機的轉速階梯式變化。
具體地，可以基於圖3所示的控制系統採用該控制方法，通過轉速檢測板上的溫度檢測裝置實時檢測電機內部的溫度，並將檢測到的溫度轉換為電信號反饋給控制裝置(如上位機/電機控制系統)。進而控制裝置根據電機內部的溫度階梯式調節電機的輸入電壓，以控制電機的轉速階梯式變化。換言之，可以在控制裝置30中預設多個基準溫度，進而根據電機內部的溫度與基準溫度的大小關係對應調節電機的輸入電壓，並通過溫度保護器將調節後的輸入電壓供給電機定子，以實現對電機轉子轉速的階梯式調節。由此，通過在轉速檢測板上增設溫度檢測裝置，實現電機內部溫度的實時傳遞，便於控制裝置對電機進行主動溫度保護，避免電機功能的暫停或喪失。
在本發明的一個實施例中，上述步驟s2包括：
s21，判斷電機內部的溫度是否大於或等於第n預設溫度。
s22，如果電機內部的溫度大於或等於第n預設溫度，則控制電機的輸入電壓降低至第n輸入電壓。
其中，第n預設溫度小於第n+1預設溫度，第n輸入電壓大於第n+1輸入電壓，1≤n≤n，n、n均為整數。
進一步地，如果電機內部的溫度大於或等於第n預設溫度，則控制電機的輸入電壓降低至第n輸入電壓，以使電機停轉，其中，第n輸入電壓為0。
在本發明的實施例中，n取值範圍可以為2～5，如n＝2。
舉例而言，當n的取值為2時，如圖5a、圖5b、圖5c所示，溫度檢測裝置將檢測的電機內部的溫度反饋至控制裝置，如果電機內部的溫度到達溫度temp0(即第一預設溫度)，控制裝置則控制電機的輸入電壓由當前的v0降為v1(即第一輸入電壓)，此時電機的轉速可由當前的s0降為s1。
進一步地，隨著電機的繼續運行，如果溫度檢測裝置檢測的電機內部的溫度到達temp1(即第二預設溫度)，控制裝置則控制電機的電壓由當前的v1降為0，以使電機的轉速降為0。由此，實現對電機的主動保護。
可以理解，在電機的輸入電壓降低時，電機的輸出功率會降低，使得電機的損耗降低，減少發熱，從而能夠避免溫度保護器的工作，且有利於避免電機功能的暫停或喪失。
需要說明的是，在本發明的一些實施例中，n的取值還可以是3、4、5等，通過緩慢調節電機的輸入電壓，以使電機的轉速緩慢變化，即實現電機內部的溫度在temp0～temp1之間調節3、4、5次電機的輸入電壓，以使電機的轉速對應變化3、4、5次。
在本發明的另一些實施例中，還可以實現在溫度temp0～temp1之間電機的輸入電壓的連續調節，以實現轉速的線性下降。
本發明實施例的電機保護控制方法，通過在電機的轉速檢測板上增設溫度檢測裝置，實現了電機內部溫度的實時傳遞，進而根據電機內部的溫度能夠對電機進行主動保護，避免了電機的功能的暫停或喪失。
在本說明書的描述中，參考術語「一個實施例」、「一些實施例」、「示例」、「具體示例」、或「一些示例」等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特徵、結構、材料或者特點包含於本發明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不一定指的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特徵、結構、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。
在本發明的描述中，需要理解的是，術語「中心」、「縱向」、「橫向」、「長度」、「寬度」、「厚度」、「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」、「豎直」、「水平」、「頂」、「底」「內」、「外」、「順時針」、「逆時針」、「軸向」、「徑向」、「周向」等指示的方位或位置關係為基於附圖所示的方位或位置關係，僅是為了便於描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。
此外，術語「第一」、「第二」僅用於描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術特徵的數量。由此，限定有「第一」、「第二」的特徵可以明示或者隱含地包括至少一個該特徵。在本發明的描述中，「多個」的含義是至少兩個，例如兩個，三個等，除非另有明確具體的限定。
在本發明中，除非另有明確的規定和限定，術語「安裝」、「相連」、「連接」、「固定」等術語應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通或兩個元件的相互作用關係，除非另有明確的限定。對於本領域的普通技術人員而言，可以根據具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。
在本發明中，除非另有明確的規定和限定，第一特徵在第二特徵「上」或「下」可以是第一和第二特徵直接接觸，或第一和第二特徵通過中間媒介間接接觸。而且，第一特徵在第二特徵「之上」、「上方」和「上面」可是第一特徵在第二特徵正上方或斜上方，或僅僅表示第一特徵水平高度高於第二特徵。第一特徵在第二特徵「之下」、「下方」和「下面」可以是第一特徵在第二特徵正下方或斜下方，或僅僅表示第一特徵水平高度小於第二特徵。
儘管上面已經示出和描述了本發明的實施例，可以理解的是，上述實施例是示例性的，不能理解為對本發明的限制，本領域的普通技術人員在本發明的範圍內可以對上述實施例進行變化、修改、替換和變型。