一种氢燃料动力系统中高速空压机的反转检测方法技术方案

本发明专利技术属于氢燃料电池动力系统技术领域，公开了一种氢燃料动力系统中高速空压机的反转检测方法，包括：空压机驱动器将空压机拖动到转速Sn；空压机驱动器停止驱动，使空压机自由停机；自由停机过程中记录三相交流电压Vab,Vbc,Vca的采样值；通过锁相算法提取记录得到的Vab电压的相位角和幅值，对其幅值大小进行判断，在其相位角过零点对Vbc和Vca的值进行判断，如果Vbc<0且Vca>0，则为正转，如果Vbc>0且Vca<0，则为反转；本发明专利技术能够快速准确检测高速空压机的正反转情况，提高检测效率。提高检测效率。提高检测效率。

【技术实现步骤摘要】
一种氢燃料动力系统中高速空压机的反转检测方法


[0001]本专利技术属于氢燃料电池动力系统
，尤其涉及一种氢燃料动力系统中高速空压机的反转检测方法。

技术介绍

[0002]离心式高速空压机是氢燃料电池动力系统中的重要零部件，其转速控制的精度和稳定性是空压机控制器的重要任务，但离心式高速空压机由于其叶轮和轴承设计的特殊性，一般不允许反向高速旋转，否则容易损坏空压机轴承和叶轮。
[0003]当前检测空压机反转的主要方法是用空压机驱动器拖动空压机转动之后，使其自由停机，在停机的过程中人工观察其叶轮转动方向。这种检测方式存在如下缺点：
[0004]1.人工检测的效率和可靠性较低。
[0005]2.燃料电池动力系统中，空压机，空压机驱动器和连接线束往往来自不同的供应商，三者任何一个出错都会导致空压机反转，而系统集成商缺乏反转检测的手段。

技术实现思路

[0006]本专利技术实施例的目的在于提供一种氢燃料动力系统中高速空压机的反转检测方法，能够快速准确检测高速空压机的正反转情况，提高检测效率。
[0007]本专利技术实施例是这样实现的：
[0008]一种氢燃料动力系统中高速空压机的反转检测方法，包括：
[0009]空压机驱动器将空压机拖动到转速Sn；
[0010]空压机驱动器停止驱动，使空压机自由停机；
[0011]自由停机过程中记录三相交流电压Vab,Vbc,Vca的采样值；
[0012]通过锁相算法提取记录得到的Vab电压的相位角和幅值，对其幅值大小进行判断，在其相位角过零点对Vbc和Vca的值进行判断，如果Vbc<0且Vca>0，则为正转，如果Vbc>0且Vca<0，则为反转；
[0013]其中，所述锁相算法为：构造电压Vab的正交量，经过αβ
‑
>dq变换，控制Vq到0，使得相位角θ与真实相位角匹配，同时得到电压幅值vd。
[0014]其中，所述转速Sn的取值为额定转速的20％。
[0015]其中，所述空压机驱动器拓扑是三电平或两电平逆变器。
[0016]其中，空压机和空压机驱动器通过三相线束连接。
[0017]其中，若正转计数大于或等于10次，则判断为正转；若反转计数大于或等于10次，则判断为反转。
[0018]本专利技术实施例通过在氢燃料电池动力系统中引入其重要零部件高速空压机的自动化反转侦测方法，为集成系统的可靠性检测提供保障，避免了人工检测的繁琐和错误，提高了检测效率，避免了装车后高速反转运行导致的空压机损坏，并且该方法有利于动力系统的批量生产和质量控制。
附图说明
[0019]图1是本专利技术典型的单相锁相算法原理图；
[0020]图2是三相正序波形图；
[0021]图3是三相逆序波形图；
[0022]图4是本专利技术典型的相序检测流程图；
[0023]图5是一种I型三电平逆变器的参考拓扑图及三相电压采样原理图。
具体实施方式
[0024]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0025]以下结合具体实施例对本专利技术的具体实现进行详细描述：
[0026]一种氢燃料动力系统中高速空压机的反转检测方法，包括：空压机驱动器将空压机拖动到转速Sn；空压机驱动器停止驱动，使空压机自由停机；自由停机过程中记录三相交流电压Vab,Vbc,Vca的采样值；通过锁相算法提取记录得到的Vab电压的相位角和幅值，对其幅值大小进行判断，在其相位角过零点对Vbc和Vca的值进行判断，如果Vbc<0且Vca>0，则为正转，如果Vbc>0且Vca<0，则为反转；其中，所述锁相算法为：构造电压Vab的正交量，经过αβ
‑
>dq变换，控制Vq到0，使得相位角θ与真实相位角匹配，同时得到电压幅值v
d
。
[0027]具体的，本专利技术的检测方法是在空压机驱动器的硬件基础上，通过短时驱动空压机转动到较低转速，然后自由停机，最后检测停机过程中的三相电压相序，进而判断是否发生反转：
[0028](1)空压机驱动器拓扑可以是三电平或两电平逆变器；
[0029](2)空压机和空压机驱动器通过三相线束连接；
[0030](3)空压机驱动器需要对三相电压进行采样，采样值分别为Vab,Vbc,Vca；
[0031](4)整个反转检测过程需要按照如下步骤依次执行：
[0032]首先空压机驱动器需要将空压机拖动到一定转速Sn；
[0033]然后停止驱动，使空压机自由停机；
[0034]自由停机过程中记录三相交流电压Vab,Vbc,Vca的采样值；
[0035]最后通过锁相算法提取记录得到的Vab电压的相位角和幅值，对其幅值大小进行判断，在其相位角过零点对Vbc和Vca的值进行判断，进而得出三相是否为逆序和反转的结论；
[0036](5)转速Sn的取值，其典型值为额定转速的20％，如果该值太小，会导致相电压的幅值太小而不易检测，也会导致停机过程太短从而检测时间不足；如果该值太大，在反转的情况下，容易损坏空压机轴承和叶轮。
[0037](6)自由停车过程中，采集空压机三相电压Vab,Vbc,Vca，在空压机控制器不工作的情况下，该三相电压即为空压机的反电动势，如果该三相电压为逆序，则表示空压机处于反转工况。
[0038]本专利技术采用的典型的单相锁相算法如图1所示，用于检测电压Vab的幅值v
d
和相位角θ(过零点)，其基本思路是构造电压Vab的正交量，经过αβ
‑
>dq变换，控制Vq到0，使得相位
角θ与真实相位角匹配，同时得到电压幅值v
d
。图1的原理是现有技术中，电力电子系统中一种常见的锁相环算法。
[0039]图2为三相正序波形图，图3为三相逆序波形图。
[0040]本专利技术采用的典型的相序检测方法如图4所示，在Vab的相位角正方向穿越0角度的时候，判断Vbc和Vca的大小，如果Vbc<0且Vca>0，则为正序(正转)，如果Vbc>0且Vca<0，则为逆序(反转)，具体检测流程图如图4中所描述，流程图中具体的数据值仅供参考，实际值可以根据具体应用进行调整。图中，若正转计数大于10次，则判断为正转；若反转计数大于10次，则判断为反转，计数的数值可以根据实际情况进行调整。
[0041]应用本专利技术检测方法的一种I型三电平逆变器的参考拓扑图及三相电压采样，如图5中所示，图中的拓扑结构为常见结构，属于现有
技术实现思路
范畴，此处不再赘述。
[0042]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氢燃料动力系统中高速空压机的反转检测方法，其特征在于，包括：空压机驱动器将空压机拖动到转速Sn；空压机驱动器停止驱动，使空压机自由停机；自由停机过程中记录三相交流电压Vab,Vbc,Vca的采样值；通过锁相算法提取记录得到的Vab电压的相位角和幅值，对其幅值大小进行判断，在其相位角过零点对Vbc和Vca的值进行判断，如果Vbc<0且Vca>0，则为正转，如果Vbc>0且Vca<0，则为反转；其中，所述锁相算法为：构造电压Vab的正交量，经过αβ
‑
>dq变换，控制Vq到0，使得相位角θ与真实相位...

【专利技术属性】
技术研发人员：景孝凯，符仁德，汤忠，
申请(专利权)人：深圳市福瑞电气有限公司，
类型：发明
国别省市：