[發(fā)明專利]電機(jī)狀態(tài)判斷方法及裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410077813.0
• 申請(qǐng)日: 2014-03-04
• 公開（公告）號(hào): CN104898055B
• 公開（公告）日: 2017-11-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李哲
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 樂星產(chǎn)電（無錫）有限公司
• 主分類號(hào): G01R31/34
• 分類號(hào): G01R31/34;G01R19/165;G01R23/02;H02P27/04
• 代理公司: 隆天知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司72003
• 代理人: 金相允,向勇

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種電機(jī)狀態(tài)判斷方法及裝置，特別是涉及一種通過對(duì)變頻器的輸出電流進(jìn)行采樣和分析，來判斷電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)的電機(jī)狀態(tài)判斷方法及裝置。

背景技術(shù)

通常，在運(yùn)用變頻器驅(qū)動(dòng)異步電機(jī)（下面，簡(jiǎn)稱為電機(jī)）時(shí)，由于電機(jī)的轉(zhuǎn)速與電磁轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系即電機(jī)的機(jī)械特性，以及系統(tǒng)的設(shè)備慣性等的原因，有時(shí)電機(jī)不能夠正常的運(yùn)行。此時(shí)，需要對(duì)變頻器的參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，來滿足工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的要求，彌補(bǔ)一些潛在的問題，使電機(jī)控制系統(tǒng)與機(jī)械系統(tǒng)達(dá)到最佳的匹配狀態(tài)。

在運(yùn)用變頻器驅(qū)動(dòng)新型的電機(jī)時(shí)，因上述的機(jī)械性能等的原因?qū)е伦冾l器與電機(jī)不完全匹配時(shí)，會(huì)出現(xiàn)變頻器的輸出電流過電流的情況。這種過電流的現(xiàn)象會(huì)導(dǎo)致變頻器的IGBT等開關(guān)元件因電流過大而被損壞，電機(jī)也會(huì)因勵(lì)磁電流等過大而被燒壞。

為了使電機(jī)能夠安全、穩(wěn)定、正常地運(yùn)行，需要根據(jù)在變頻器的輸出電流過電流時(shí)電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，正確地調(diào)整變頻器的參數(shù)。在變頻器的輸出電流過電流時(shí)電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)一般有電機(jī)堵轉(zhuǎn)和電機(jī)過勵(lì)磁兩種情況。

當(dāng)負(fù)載過大或者啟動(dòng)頻率過高時(shí)，電機(jī)會(huì)出現(xiàn)堵轉(zhuǎn)的現(xiàn)象。在電機(jī)出現(xiàn)堵轉(zhuǎn)的情況下，因電機(jī)堵轉(zhuǎn)時(shí)功率因數(shù)低，堵轉(zhuǎn)電流迅速升高，變頻器溫度也快速上升。例如，在對(duì)電機(jī)進(jìn)行控制的方式為U/F控制的情況下，根據(jù)變頻器的輸出頻率，來判斷采取怎樣的措施，即判斷對(duì)變頻器的哪些參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)。當(dāng)負(fù)載過大等導(dǎo)致變頻器的輸出頻率很小（例如，對(duì)于大功率的電機(jī)而言，小于5Hz的頻率）時(shí)，則認(rèn)為對(duì)電機(jī)進(jìn)行控制不適當(dāng)，使負(fù)載驅(qū)動(dòng)的電磁轉(zhuǎn)矩小于負(fù)載轉(zhuǎn)矩，需要增加轉(zhuǎn)矩增益來啟動(dòng)電機(jī)。當(dāng)變頻器的輸出頻率過大時(shí)，則認(rèn)為在電子的轉(zhuǎn)子的慣性的影響下因變頻器的輸出頻率過大而導(dǎo)致電機(jī)的定子與轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)差率過大（s＝1），使得轉(zhuǎn)子無法跟隨定子的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的速度。因此，此時(shí)需要降低變頻器的輸出頻率，也就是降低定子的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的速度，來減小轉(zhuǎn)差率，從而解決電機(jī)的堵轉(zhuǎn)問題。

當(dāng)變頻器的輸出頻率改變時(shí)，電機(jī)的內(nèi)部阻抗也隨之改變，從而會(huì)引起勵(lì)磁電流的變化，有時(shí)這種勵(lì)磁電流增加過多，使電機(jī)出現(xiàn)勵(lì)磁過強(qiáng)的情況，電機(jī)鐵芯的磁感應(yīng)強(qiáng)度不再顯著增加，外加電壓高于電機(jī)的額定電壓，而導(dǎo)致電機(jī)產(chǎn)生磁飽和，此時(shí)，容易燒壞電機(jī)。在該情況下，需要降低變頻器的輸出電壓，即降低施加給電機(jī)的電壓，來降低勵(lì)磁電壓，以降低勵(lì)磁電流。另一方面，在變頻器的輸出頻率很小時(shí)，由于頻率的變化率很小，電機(jī)的定子的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)所產(chǎn)生的電能不能有效地傳遞給轉(zhuǎn)子，在該情況下，電機(jī)所產(chǎn)生的反電動(dòng)勢(shì)很小，也會(huì)導(dǎo)致電機(jī)出現(xiàn)過勵(lì)磁現(xiàn)象，此時(shí)，需要減小變頻器的加速時(shí)間，增加變頻器的加速度，使電機(jī)快速啟動(dòng)。

如上所述，在利用變頻器驅(qū)動(dòng)電機(jī)時(shí)，如果不能夠正常地啟動(dòng)電機(jī)或者電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)出現(xiàn)異常，則需要根據(jù)電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)（是電機(jī)堵轉(zhuǎn)還是電機(jī)過勵(lì)磁）來選擇適當(dāng)?shù)慕鉀Q方法。

然而，由于現(xiàn)場(chǎng)的調(diào)試人員難以簡(jiǎn)單地確認(rèn)電機(jī)的機(jī)械性能是否滿足當(dāng)前的工作狀態(tài)，也難以獲取系統(tǒng)的慣性等因素，從而難以準(zhǔn)確、及時(shí)地判斷出電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)（即判斷電機(jī)是出于堵轉(zhuǎn)還是處于過勵(lì)磁的狀態(tài)）。因此，往往在調(diào)試上花費(fèi)很多時(shí)間，并且，在調(diào)試的過程中，會(huì)浪費(fèi)太多的電能，不符合環(huán)保及節(jié)能的要求。甚至，有些缺乏調(diào)試經(jīng)驗(yàn)的調(diào)試人員會(huì)盲目地修改一些變頻器的參數(shù)，致使變頻器與機(jī)械系統(tǒng)不匹配，而最終導(dǎo)致變頻器損壞。

因此，準(zhǔn)確、及時(shí)地判斷電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)的手段尤為重要。

從控制的角度來看，變頻器能夠得到電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速信息是實(shí)現(xiàn)電機(jī)狀態(tài)判斷的重要手段。已知獲得變頻器能夠得到電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速信息的最普遍的手段是，在電機(jī)軸上裝上速度編碼器，然而，這會(huì)導(dǎo)致變頻器硬件和安裝以及設(shè)備和維護(hù)成本的增加，而且，在現(xiàn)場(chǎng)中還有限制條件不允許安裝速度編碼器的情況。

在沒有安裝速度編碼器的情況下，需要基于變頻器的輸出電流即電機(jī)定子的電流來判斷電機(jī)狀態(tài)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種在變頻器的輸出電流產(chǎn)生過電流時(shí)，通過基于采樣得到的輸出電流的值和頻率而描畫出的近似正弦的電流變化曲線，來判斷電機(jī)狀態(tài)的電機(jī)狀態(tài)判斷方法及裝置。