[發明專利]一種永磁同步電機失步檢測及保護方法

有效

• 申請號: 201810746408.1
• 申請日: 2018-07-09
• 公開（公告）號: CN109039175B
• 公開（公告）日: 2022-09-02
• 發明（設計）人: 余世芝
• 申請（專利權）人: 上海肖可雷電子科技有限公司
• 主分類號: H02P6/182
• 分類號: H02P6/182
• 代理公司: 上海海貝律師事務所 31301
• 代理人: 范海燕

本發明公開了一種永磁同步電機失步檢測及保護方法，該方法包括依據公式Eq＝Uq?R*Iq計算得到電機的實時反向電動勢；判斷電機當前的運動狀態，即加速或減速狀態；依據當前電機運動狀態得到該電機反向電動勢的最大值；判斷電機是否失步；若判斷結果為電機不失步，則讓該電機繼續工作；若判斷結果為電機失步，則停止該電機工作，本發明能簡單、快速的進行電機失步的檢測，避免了復雜的數學運算，使檢測結果更加精準可靠，能夠有效防止電機工作過程中出現失步的情況，避免了電機的損傷。

技術領域

本發明涉及電機檢測技術領域，具體為一種永磁同步電機失步檢測及保護方法。

背景技術

永磁同步電機(PMSM)具有大轉矩、高效率、轉動慣量小、功率因數高、調速范圍廣、結構簡單、易維護等優點，近年來隨著電子電力技術、永磁材料技術及電機控制理論等的發展，永磁同步電機得到廣泛的應用及深入研究。

永磁同步電機定子三相對稱繞組通入三相相位差120°的正弦波電流時，定子側將會產生一個旋轉的正弦分布磁場，該磁場旋轉的轉速即為同步轉速。在轉子上通入直流勵磁電流，此時轉子側也會產生一個正弦分布磁場。永磁同步電機正常運轉時，定子磁場吸引轉子磁場以同步轉速運轉，轉子磁場落后于定子磁場θ角，當永磁同步電機拖動負載運行時，其電磁轉矩和負載轉矩存在著力矩平衡，當電機轉軸上的力矩平衡被破壞時，轉子轉速和定子轉速不再同步，電機出現失步現象。

造成電機失步的原因有很多，大致可分為以下兩種：一、當轉子勵磁電流、電壓出現嚴重的欠勵磁時，轉子磁場慢慢衰減，電磁轉矩減小，而負載轉矩不變，轉子磁場滯后定子旋轉磁場很大的角度，進而導致電機失去力矩平衡，轉子失去同步轉速，產生失步現象；二、當電機負載大幅度突增或電機出現堵轉現象時，負載轉矩變大，轉子磁場超前定子磁場很大角度，電機轉軸失去力矩平衡，產生失步。

當電機出現失步現象時，力矩平衡被破壞，電機會受到很大的沖擊電流和沖擊轉矩，長時間的波動會導致電機被燒毀，根據公式Eq＝CeФn(Ce：電動勢常數、Ф：電樞磁勢、n：轉速)可得出電機的反向電動勢和轉速成正比，電機反向電動勢和轉速的關系如圖1所示，電機正常運轉時，隨著時間的增加轉速不斷上升，反向電動勢不斷上升，當達到目標轉速時，轉速不變，反向電動勢也不變，一旦電機出現失步現象，電機轉速開始下降，同時反向電動勢減小,利用上述特點，可根據反向電動勢的變化趨勢來判斷電機的失步現象。

如圖2所示，當電機失步時，反向電動勢不再保持上升或穩定趨勢開始下降，T1時刻電機開始失步，反向電動勢開始下降且下降趨勢持續很長一段時間，以此可以判定電機失步；若反向電動勢下降趨勢較小，且在T2時刻開始上升趨勢，則認為該波動為可接受范圍內的失步，不判定電機失步，由于直接根據Eq＝CeФn計算反向電動勢將存在大量的數學運算，增加了算法的復雜程度，通過利用FOC控制，樣電機三相電流，通過Clark、Park變換的到Id、Iq，通過PI控制環路得到Ud、Uq，其中q軸即為交軸，則交軸反向電動勢Eq＝Uq-R*Iq，其中Uq：交軸電壓、R：電機相電阻、Iq：交軸電流，因此根據該公式作為檢測電機失步的基礎，及時檢測出電機失布并作出相對應的保護措施是十分必要的。

發明內容

針對背景技術中存在的問題，本發明提供了一種永磁同步電機失步檢測及保護方法。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：一種永磁同步電機失步檢測及保護方法，包括以下步驟：

S10：依據公式Eq＝Uq-R*Iq計算得到電機的實時反向電動勢；

S20：判斷電機當前的運動狀態，即加速、減速或恒速狀態；

S30：依據當前電機運動狀態得到該電機反向電動勢的最大值；

S40：判斷電機是否失步；

S50：若判斷結果為電機不失步，則讓該電機繼續工作；若判斷結果為電機失步，則停止該電機工作。