[發(fā)明專利]感應(yīng)馬達(dá)速度估算

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510210940.8
• 申請(qǐng)日: 2015-04-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105048924B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-06-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張品佳;P.內(nèi)蒂;P.B.雷迪
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 通用電氣能源能量變換技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): H02P23/14
• 分類號(hào): H02P23/14
• 代理公司: 中國(guó)專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 嚴(yán)志軍;肖日松

本發(fā)明涉及感應(yīng)馬達(dá)速度估算。具體而言，一種用于估算感應(yīng)馬達(dá)的速度的方法(100)包括對(duì)感應(yīng)馬達(dá)施加(102)電壓和測(cè)量(104)感應(yīng)馬達(dá)的電流。然后確定(106)電流的電流快速傅里葉變換(FFT)，且基于電流FFT計(jì)算(108)感應(yīng)馬達(dá)的轉(zhuǎn)差率。然后基于感應(yīng)馬達(dá)的轉(zhuǎn)差率來(lái)估算(110)感應(yīng)馬達(dá)的速度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明的實(shí)施例涉及感應(yīng)馬達(dá)，并且更具體地涉及感應(yīng)馬達(dá)的速度估算。

背景技術(shù)

工業(yè)馬達(dá)是工業(yè)應(yīng)用的關(guān)鍵構(gòu)件。工業(yè)馬達(dá)的故障不僅導(dǎo)致馬達(dá)自身的修復(fù)，還引起生產(chǎn)損失，這通常比馬達(dá)自身更昂貴。與馬達(dá)的修復(fù)或維護(hù)相關(guān)的成本可通過(guò)密切地監(jiān)控馬達(dá)的健康狀態(tài)和主動(dòng)方式的定期維護(hù)而最小化。因而，消費(fèi)者高度期待在操作期間監(jiān)控馬達(dá)的健康狀態(tài)，以使停工和與馬達(dá)維護(hù)和修復(fù)相關(guān)的成本最小化。

工業(yè)馬達(dá)是工業(yè)應(yīng)用中的最常用馬達(dá)中的一種。大型感應(yīng)馬達(dá)的最典型故障模式包括定子匝間故障、轉(zhuǎn)子條破裂、有缺陷的軸承、轉(zhuǎn)子偏心、軸不對(duì)中、基座松動(dòng)等。初始階段下的這些故障的可靠檢測(cè)對(duì)于這些馬達(dá)的狀態(tài)監(jiān)控是關(guān)鍵的。除了馬達(dá)異常檢測(cè)之外，包括馬達(dá)的輸出扭矩、效率、能量消耗等的性能估算對(duì)于用于感應(yīng)馬達(dá)的監(jiān)控器而言是另一關(guān)鍵組參數(shù)。這些性能相關(guān)參數(shù)的任何趨勢(shì)可指示馬達(dá)操作的反常狀態(tài)。

感應(yīng)馬達(dá)的轉(zhuǎn)子速度測(cè)量被許多監(jiān)控和診斷模塊需要，例如，扭矩估算、效率估算、破裂的轉(zhuǎn)子條檢測(cè)等。而且，對(duì)于感應(yīng)馬達(dá)的閉環(huán)控制而言，速度確定是必須的。

因而，存在對(duì)用于確定感應(yīng)馬達(dá)的速度的系統(tǒng)和方法的需要。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)本技術(shù)的實(shí)施例，提供一種用于估算感應(yīng)馬達(dá)的速度的方法。該方法包括：對(duì)感應(yīng)馬達(dá)施加電壓、測(cè)量感應(yīng)馬達(dá)的電流、和確定電流的電流快速傅里葉變換(FFT)。該方法還包括基于電流FFT確定感應(yīng)馬達(dá)的轉(zhuǎn)差率(slip)和基于感應(yīng)馬達(dá)的轉(zhuǎn)差率來(lái)估算感應(yīng)馬達(dá)的速度。

根據(jù)本技術(shù)的另一實(shí)施例，提供一種系統(tǒng)，其包括：功率供應(yīng)源，以對(duì)感應(yīng)馬達(dá)提供電壓；和測(cè)量單元，以測(cè)量感應(yīng)馬達(dá)的電流，該系統(tǒng)還包括處理器，以估算感應(yīng)馬達(dá)的速度。處理器包括：快速傅里葉傳遞變換(FFT)模塊，以確定電流的電流FFT；轉(zhuǎn)差率計(jì)算模塊，以基于電流FFT確定感應(yīng)馬達(dá)的轉(zhuǎn)差率；和速度計(jì)算模塊，以基于感應(yīng)馬達(dá)的轉(zhuǎn)差率來(lái)估算感應(yīng)馬達(dá)的速度。

一種用于估算感應(yīng)馬達(dá)的速度的方法，包括：

對(duì)所述感應(yīng)馬達(dá)施加電壓；

測(cè)量所述感應(yīng)馬達(dá)的電流；

確定所述電流的電流快速傅里葉變換(FFT)；

基于電流FFT來(lái)確定所述感應(yīng)馬達(dá)的轉(zhuǎn)差率；和

基于所述感應(yīng)馬達(dá)的轉(zhuǎn)差率來(lái)估算所述感應(yīng)馬達(dá)的速度。

優(yōu)選地，確定所述電流FFT包括將時(shí)域電流信號(hào)變換成頻域電流信號(hào)。

優(yōu)選地，確定所述電流FFT包括利用素因子FFT算法、Brunn's FFT算法或Cooley-Tukey FFT算法。

優(yōu)選地，所述電流FFT包括電流諧波的多個(gè)幅度和相位。

優(yōu)選地，所述感應(yīng)馬達(dá)的轉(zhuǎn)差率基于不對(duì)中頻率而確定，所述不對(duì)中頻率是從所述電流諧波、額定頻率和極的數(shù)量計(jì)算的。

優(yōu)選地，確定所述感應(yīng)馬達(dá)的轉(zhuǎn)差率還包括基于所述額定頻率與所述感應(yīng)馬達(dá)的極的數(shù)量之間的關(guān)系來(lái)確定所述感應(yīng)馬達(dá)的第一頻率。

優(yōu)選地，包括從馬達(dá)電流FFT確定第一電流諧波，其中，所述第一電流諧波具有接近所述第一頻率的第二頻率，并且具有與具有接近所述第一頻率的頻率的其他電流諧波相比更高的幅度。