电机故障检测方法和装置以及电机故障保护系统制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种电机故障检测方法和装置以及电机故障保护系统。所述电机故障检测方法包括：获取电机电流；基于所述电机电流获取电机负序电流值；以及基于所述电机负序电流值与预定阈值的大小关系确定电机是否发生故障。本发明专利技术所提供的电机故障检测方法和装置以及电机故障保护系统基于电机瞬时交流电流中含有的负序电流成分进行故障检测，无需进行长时间的瞬时电流采集和复杂的运算，因而能够实时检测电机故障，缩短故障保护延时，实现更安全更高效的故障保护。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及机电变换器的控制和调节领域，具体而言涉及一种电机故障检测方法和装置以及电机故障保护系统。
技术介绍
由于电机使用场合及成本的要求，电机的驱动器通常采用仅采集电机电流的方式进行电机转速的控制。在一些要求较高的复杂使用环境中，要求驱动器具备缺相、相间短路等故障检出保护功能。如果加装额外的保护装置，将带来成本上的增加。现有的电机故障检测方法通常采集电机三相瞬时交流电流，然后通过例如绝对值运算和均方根等效运算计算出三相电流值，再根据计算出的电流值和所设定的判断阈值判断是否发生故障。这样的方法存在的问题是由于采集的电流是交流瞬时值，通常无法进行直接判断，需要转换为有效值。为了计算得到电流有效值需要采集一定时间的瞬时值，以及进行复杂的数学运算，这些延长了故障检出的时间。此外，电流传感器存在零点偏置问题，判断阈值不可能设置为零，阈值选择太小容易出现误保护，阈值选择太大容易漏保护或不保护。
技术实现思路
针对现有技术的不足，一方面，本专利技术提供一种电机故障检测方法，所述电机故障检测方法包括：获取电机电流；基于所述电机电流获取电机负序电流值；以及基于所述电机负序电流值与预定阈值的大小关系确定电机是否发生故障。在本专利技术的一个实施例中，所述基于所述电机负序电流值与预定阈值的大小关系确定电机是否发生故障进一步包括：比较所述电机负序电流值与所述预定阈值的大小关系，当所述电机负序电流值大于所述预定阈值的次数超过上限阈值时，确定所述电机发生故障。在本专利技术的一个实施例中，所述基于所述电机电流获取电机负序电流值进一步包括：将所述电机电流的瞬时电流值变换到两相静止坐标系；将所述静止坐标系中的电流值变换到负序坐标系；滤除负序坐标系中的负序电流信号之外的其他信号；以及采用负序电流直流值或通过计算得到负序电流幅值作为所述电机负序电流值。另一方面，本专利技术还提供一种电机故障检测装置，所述电机故障检测装置包括电机电流采集单元、负序电流检测单元和故障确定单元，其中，所述电机电流采集单元配置为获取电机电流；所述负序电流检测单元配置为基于所述电机电流获取电机负序电流值；以及所述故障确定单元配置为基于所述电机负序电流值与预定阈值的大小关系确定电机是否发生故障。在本专利技术的一个实施例中，所述故障确定单元进一步包括比较单元和计数单元，其中，所述比较单元配置为比较所述电机负序电流值与所述预定阈值的大小关系，并将比较结果发送给所述计数单元；以及所述计数单元配置为当所述电机负序电流值大于所述预定阈值时增大计数值，并且当所述计数值超过上限阈值时，置位故障标志位。在本专利技术的一个实施例中，所述计数单元进一步配置为：当所述电机负序电流值不大于所述预定阈值时减小计数值，并且当所述计数值为零时复位所述故障标志位。在本专利技术的一个实施例中，所述负序电流检测单元进一步包括静止坐标变换单元、负序坐标变换单元和滤波单元，其中，所述静止坐标变换单元配置为将所述电机电流的瞬时电流值变换到两相静止坐标系；所述负序坐标变换单元配置为将所述静止坐标系中的电流值变换到负序坐标系；以及所述滤波单元配置为滤除负序坐标系中的负序电流信号之外的其他信号以得到负序电流直流值作为所述电机负序电流值。在本专利技术的一个实施例中，所述负序电流检测单元还包括计算单元，所述计算单元配置为计算负序电流幅值以作为所述电机负序电流值。再一方面，本专利技术还提供一种电机故障保护系统，所述电机故障保护系统包括上述任一项所述的电机故障检测装置，并基于所述电机故障检测装置的检测结果对电机进行控制，以实现对电机的故障保护。在本专利技术的一个实施例中，所述电机故障保护系统还包括母线电压采集单元、克拉克/帕克(clark/park)变换单元、转速位置估算单元、转速闭环控制单元、电流闭环控制单元、电压指令计算单元、空间矢量脉宽调制(SVPWM)信号产生单元以及三相脉宽调制(PWM)变换器单元。本专利技术所提供的电机故障检测方法和装置以及电机故障保护系统基于电机瞬时交流电流中含有的负序电流成分进行故障检测，无需进行长时间的瞬时电流采集和复杂的运算，因而能够实时检测电机故障，缩短故障保护延时，实现更安全更高效的故障保护。附图说明本专利技术的下列附图在此作为本专利技术的一部分用于理解本专利技术。附图中示出了本专利技术的实施例及其描述，用来解释本专利技术的原理。附图中：图1示出了根据本专利技术实施例的电机故障检测方法的流程图；图2示出了根据本专利技术实施例的故障确定步骤的流程图；图3示出了根据本专利技术实施例的电机故障检测装置的结构框图；以及图4示出了根据本专利技术实施例的电机故障保护系统的结构框图。具体实施方式在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本专利技术更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本专利技术可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本专利技术发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。应当理解的是，本专利技术能够以不同形式实施，而不应当解释为局限于这里提出的实施例。相反地，提供这些实施例将使公开彻底和完全，并且将本专利技术的范围完全地传递给本领域技术人员。在此使用的术语的目的仅在于描述具体实施例并且不作为本发明的限制。在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也意图包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应明白术语“组成”和/或“包括”，当在该说明书中使用时，确定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或更多其它的特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或组的存在或添加。在此使用时，术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。为了彻底理解本专利技术，将在下列的描述中提出详细的步骤以及详细的结构，以便阐释本专利技术提出的技术方案。本专利技术的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本专利技术还可以具有其他实施方式。本专利技术提供一种电机故障检测方法。图1示出了根据本专利技术实施例的电机故障检测方法100的流程图。如图1所示，电机故障检测方法100包括如下步骤：步骤101：获取电机电流；步骤102：基于电机电流获取电机负序电流值；以及步骤103：基于电机负序电流值与预定阈值的大小关系确定电机是否发生故障。当电机(例如同步电机，包括永磁同步电机)正常运行时，电机三相电流中基本不存在负序电流成分。当电机发生故障例如发生缺相或其他含有负序电流成分的三相不对称(例如相间短路)等故障时，负序电流成分将显著增加。通过采集并求解电机瞬时交流电流中含有的负序电流成分，判断负序电流的值是否超过预定阈值，来检出例如电机缺相及类似三相不对称等故障，可以无需像现有方法中那样为得到电流有效值而进行一定时间的瞬时电流值的检测，也无需复杂的数学运算，因此能够实时检测例如缺相或类似三相不对称等电机故障，缩短故障保护延时，从而实现更安全更高效的故障保护。本领域普通技术人员可以理解，可以根据实际需要设定上述预定阈值。根据本专利技术的一个实施例，步骤102可以进一步包括：将电机电流的瞬时电流值变换到两相静止坐标系；将静止坐标系中的电流值变换到负序坐标系；滤除负序坐标系中的负序电流信号之外的其他信号；以及采用负序电流直流值作为将与预定阈值进行比较的电机负序电流值，或者通过计算得到负序电流幅值作本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电机故障检测方法，其特征在于，所述电机故障检测方法包括：获取电机电流；基于所述电机电流获取电机负序电流值；以及基于所述电机负序电流值与预定阈值的大小关系确定电机是否发生故障。

【技术特征摘要】
1.一种电机故障检测方法，其特征在于，所述电机故障检测方法包括：获取电机电流；基于所述电机电流获取电机负序电流值；以及基于所述电机负序电流值与预定阈值的大小关系确定电机是否发生故障。2.如权利要求1所述的电机故障检测方法，其特征在于，所述基于所述电机负序电流值与预定阈值的大小关系确定电机是否发生故障进一步包括：比较所述电机负序电流值与所述预定阈值的大小关系，当所述电机负序电流值大于所述预定阈值的次数超过上限阈值时，确定所述电机发生故障。3.如权利要求1或2所述的电机故障检测方法，其特征在于，所述基于所述电机电流获取电机负序电流值进一步包括：将所述电机电流的瞬时电流值变换到两相静止坐标系；将所述静止坐标系中的电流值变换到负序坐标系；滤除负序坐标系中的负序电流信号之外的其他信号；以及采用负序电流直流值或通过计算得到负序电流幅值作为所述电机负序电流值。4.一种电机故障检测装置，其特征在于，所述电机故障检测装置包括电机电流采集单元、负序电流检测单元和故障确定单元，其中，所述电机电流采集单元配置为获取电机电流；所述负序电流检测单元配置为基于所述电机电流获取电机负序电流值；以及所述故障确定单元配置为基于所述电机负序电流值与预定阈值的大小关系确定电机是否发生故障。5.如权利要求4所述的电机故障检测装置，其特征在于，所述故障确定单元进一步包括比较单元和计数单元，其中，所述比较单元配置为比较所述电机负序电流值与所述预定阈值的大小关系，并将比较结果发送给所述计数单元；以及...

【专利技术属性】
技术研发人员：王律明，谢涌泉，罗林健，
申请(专利权)人：江森自控空调冷冻设备无锡有限公司，江森自控科技公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32