[發明專利]基于轉子電阻的電機熱保護

在審

• 申請號: 202110300736.0
• 申請日: 2021-03-22
• 公開（公告）號: CN113497437A
• 公開（公告）日: 2021-10-12
• 發明（設計）人: R.S.科爾比
• 申請（專利權）人: 施耐德電氣美國股份有限公司
• 主分類號: H02H7/085
• 分類號: H02H7/085
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 陳金林

電機過載保護裝置配有熱監測器，可根據轉子電阻估計值確定預期的轉子溫度升高值。熱監測器通過使用根據轉子電阻估計值計算出的轉子溫度升高值和電機熱狀態估計值之間的相關性來確定預期的轉子溫度升高值。相關性可以通過將線擬合到多個點并確定該線的斜率來導出，其中每個點由轉子溫度升高估計值和相應的電機熱狀態估計值組成的有序對來定義。然后，在給定轉子電阻估計值和相應的電機熱狀態估計值的情況下，熱監測器可以使用該轉子溫度斜率來確定轉子溫度升高值。在一些實施例中，如果轉子溫度升高值超過預期的轉子溫度升高值大于預定義閾值，熱監測器發出警報和/或采取校正動作。

技術領域

本公開涉及一種感應電機，尤其涉及基于轉子電阻估計值來監測和保護這種電機免受熱過載的方法和系統。

背景技術

感應電機因其低成本、高效率和高可靠性等優點而廣泛應用于工業領域。典型的感應電機包括其上具有多個繞組的固定部件或定子，以及可旋轉地設置在定子內的旋轉部件或轉子。向定子繞組施加正弦或交流電壓會感應出旋轉磁場，從而導致轉子旋轉。感應電機通常在單相和三相電壓下運行，盡管也兩相感應電機也是可用的。

大多數感應電機采用過載保護裝置來保護電機免受過電流、熱過載和諸如此類影響。過載保護裝置檢測電機中的過大電流或發熱，并中斷電機電源以防止損壞發生。這些裝置可以包括斷路器、過載繼電器和其他類型的電路中斷裝置，這些裝置通常具有與電機的電源線串聯連接的電阻元件。當電阻元件變得過熱時，過載保護裝置切斷電機的電源。

雖然在感應電機熱過載保護領域已經取得了許多進展，但是很容易理解，仍然需要不斷的改進。

發明內容

本公開的實施例涉及用于監測和保護感應電機免受熱過載狀況影響的系統和方法。該方法和系統提供了一種配備有熱監測器的電機過載保護裝置，該熱監測器可以根據轉子電阻估計值來確定預期的轉子溫度升高值。熱監測器通過使用基于轉子電阻估計值的轉子溫度升高估計值與電機熱狀態估計值之間的關系或相關性來確定預期的轉子溫度升高值。該關系或相關性可以通過將線擬合到多個點并確定該線的斜率來導出，每個點通過由轉子溫度升高估計值和相應的電機熱狀態估計值組成的有序對來定義。在給定轉子電阻估計值和相應的電機熱狀態估計值的情況下，該斜率(也可被稱為轉子溫度斜率)然后可被熱監測器用于確定轉子溫度升高值。在一些實施例中，如果轉子溫度升高值超過預期的轉子溫度升高值大于預定義閾值，則熱監測器發出警報和/或采取校正動作。

一般而言，在一個方面，本公開的實施例涉及一種保護感應電機免受熱過載狀況影響的方法。該方法尤其包括根據感應電機的轉子電阻估計值計算轉子溫度升高估計值，以及計算感應電機的電機熱狀態估計值。該方法還包括導出熱狀態估計值和轉子溫度升高估計值之間的相關性，并根據感應電機的新的轉子電阻估計值計算新的溫度升高估計值。該方法還包括計算感應電機的新的電機熱狀態估計值，以及使用相關性和新的電機熱狀態計算感應電機的預期轉子溫度升高值。該方法然后包括檢查新的溫度升高估計值是否超過預期的轉子溫度升高值大于感應電機的預定義的轉子溫度升高閾值，并且響應于新的溫度升高估計值超過預期的轉子溫度升高值大于預定義的轉子溫度升高閾值執行校正動作。

根據前述實施例中的一個或多個，轉子電阻估計值根據感應電機的復數電機輸入導納的實部和轉差率值獲得，并且復數電機輸入導納根據同步參考系中的電機電壓和電流確定，其中電機電壓定向在同步參考系的Q軸上。根據一個或多個前述實施例，導出相關性包括將線擬合到多個點以及確定該線的斜率，每個點通過由轉子溫度升高估計值和相應的電機熱狀態估計值組成的有序對定義。根據一個或多個前述實施例，計算感應電機的預期的轉子溫度升高值包括將斜率應用于新的電機熱估計值，執行校正動作包括切斷感應電機的電源和發出警報中的一個或多個，并且在電機過載保護裝置或邊緣裝置之一中執行對感應電機的預期的轉子溫度升高值的計算。