CN102798770A - 一种变频器缺相的检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种变频器缺相的检测方法，包括：对变频器的三相电中的一相电信号进行采样；按照采样顺序，将采集到的多个采样值分为三个组；其中，每组至少包括3个采样值；运算每组采样值的均值的绝对值；如果判断第二组的绝对值大于或小于其它两个组的绝对值、且小于阈值，则确定该相缺相。本发明方案通过三次采样取均值绝对值的方法，很好地抑制了实际波形谐波大毛刺多的情况，提高了缺相判断的准确性，实用性强。

Description

一种变频器缺相的检测方法

技术领域

本发明涉及电机故障检测领域，特别是指一种变频器缺相的检测方法。

背景技术

在电机控制领域，通常用变频器来控制电机的转动性能。无论在电机启动时或运行的过程中，变频器的输出缺相会使电机无法转动，或者动力性能下降，更严重的是导致电机短路，因电流过大、电机发热量过大而烧毁电机。因此在电机启动时和运行的过程中，需要对变频器的输出电源是否缺相进行检测，从而采取相应的电机保护措施。

目前通过变频器的输出侧判断是否缺相，主要判断采集的电流信号是否处于规律的波动状态，如图1所示的波形，当属于缺相状态时，该相的电流波形如图1中的点a1、b1、c1所在的波形，其特点是电信号的b1点的采集值的绝对值总大于a1、c1的绝对值。这种判断方式，容易出现误判。

例如：a2、b2、c2点所在的波形，该波形属于非缺相状态下的波形，但由于采集的点所在的波形有毛刺，导致点b2的采集值的绝对值大于a2、c2的绝对值，且在波形的上升或下降状态，会连续出现这种规律的波动情况，从而将这种非缺相状态误判成缺相。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种变频器缺相的检测方法，以解决上述判断缺相容易出现误判的问题。

为了实现上述目的，本发明提供一种变频器缺相的检测方法，包括：对变频器的三相电中的一相电信号进行采样；按照采样顺序，将采集到的多个采样值分为三个组；其中，每组至少包括3个采样值；运算每组采样值的均值的绝对值；如果判断的结果为第二组的绝对值大于或小于其它两个组的绝对值、且三个组中的最大的绝对值小于阈值，则确定该相缺相。

优选地，在变频器的输出侧对电流信号进行所述采样。

优选地，所述变频器连接电机；在所述电机处于停止状态下，采用弱磁高频方式控制所述变频器发送PWM信号。

优选地，还包括：连续多次执行所述采样；如果每次判断的结果都为第二组的绝对值大于或小于其它两个组的绝对值、且小于阈值，则确定所述该相缺相。

优选地，所述阈值为所采集相电流的电流有效值或电流平均值。

优选地，所述连续多次执行所述采样，每次采样的三个组的采样值不同；或，所述连续多次执行所述采样，将上一次的第二组、第三组的采样值作为本次采样的第一组、第二组的采样值。

一种变频器缺相的检测方法，变频器连接电机，所述方法包括：

S20：变频器启动；

S21：判断变频器缺相是否使能；如果是，则执行S23，将缺相判断标志位置位；如果否，则执行S22，此时电流输出为零，不判断为缺相，允许变频器空载启动；

S24：判断电机是否运行；如果是，则执行S25；如果否，则执行S28；

S25：采集电流，判断是否有缺相；如果是，则执行S27，将缺相标志位置位；如果否，则执行S26，关闭缺相标志位；判断是否有缺相具体包括：对变频器的三相电中的一相电流信号进行采样；按照采样顺序，将采集到的多个采样值分为三个组；其中，每组至少包括3个采样值；运算每组采样值的均值的绝对值；如果判断的结果为第二组的绝对值大于或小于其它两个组的绝对值、且三个组中的最大的绝对值小于阈值，则确定该相缺相；

S28：设定压频比；

S29：设置运行频率；

S30：启动PWM功能；

S31：控制变频器采用弱磁高频方式发送PWM波形信号；

S32：在变频器的输出侧采集电流，判断是否缺相；如果是，则执行S33，将缺相标志位置位；如果否，没有缺相，则执行S34：关闭缺相判断标志位；判断是否有缺相具体包括：对变频器的三相电中的一相电流信号进行采样；按照采样顺序，将采集到的多个采样值分为三个组；其中，每组至少包括3个采样值；运算每组采样值的均值的绝对值；如果判断的结果为第二组的绝对值大于或小于其它两个组的绝对值、且三个组中的最大的绝对值小于阈值，则确定该相缺相；

S35：关闭PWM功能；

S36：恢复默认的频率；

S37：恢复默认的压频比；

变频器在恢复默认的工作参数后，继续运行。

优选的，所述阈值为所采集相电流的电流有效值或电流平均值。

本发明采用三个组的绝对值判断是否缺相。由于每个组的绝对值，是通过多个采样值的均值确定，如果三个组采样值处于波形的上升阶段或下降阶段，计算到的绝对值，不会出现第二组的绝对值大于或小于其它两个组的绝对值的情况，只能出现单调上升或单调下降的情况，不会出现误判缺相；如果三个组得到的绝对值恰好位于波峰或波谷，第二组的绝对值大于其它两个组的绝对值，通过与设定的阈值比较，也不会出现误判缺相。

附图说明

图1是变频器输出侧的信号波形的示意图；

图2是实施例的流程图；

图3是实施例中通过多个点确定均值的波形示意图；

图4是本实施例中变频器启动流程图。

具体实施方式

为清楚说明本发明中的方案，下面给出优选的实施例并结合附图详细说明。

参见图2所示的流程图，本发明一种变频器缺相的检测方法，包括以下步骤：

S11：对变频器的三相电中的一相电流信号进行采样；

S12：按照采样顺序，将采集到的多个采样值分为三个组；其中，每组至少包括3个采样值；

例如：按照采样频率和波形周期设置采样点的数量；经过设置后，在一个波形周期共100个采样点，如果每个组包括顺序的3个采样值，可获得33个组；如果每个组包括顺序采样的4个采样值，可顺序获得25个组。

S13：运算每组采样值的均值的绝对值；

S14：如果判断的结果为第二组的绝对值大于或小于其它两个组的绝对值、且三个组中的最大的绝对值小于阈值，则确定该相缺相。

上述步骤，采用三个组的绝对值判断是否缺相。由于每个组的绝对值，是通过多个采样值的均值确定，如果三个组的绝对值都在图3所示波形的上升阶段或下降阶段，如通过均值计算a3、b3、c3三个值，不会出现第二组的绝对值b3大于或小于其它两个组的绝对值a3、c3的情况，只能出现单调上升或单调下降的情况，不会出现误判缺相；如果三个组的绝对值恰好位于波峰或波谷的附近，如c3、d3、e3，其中第二组的绝对值d3大于其它两个组c3、e3的绝对值，通过与设定的阈值比较，也不会出现误判缺相。当然，有些情况下，第二组的绝对值小于其它两个组的绝对值，例如：三个组的均值为（-0.21，-0.11，-0.24）。

优选地，对于采样顺序，对最初采样的前三个组进行判断后，每采样到一个组，将该组作为第三组，将前两次采样的组作为本次第一组、第二组，然后判断是否缺相；这样处理，通过4组采样可获得2次判断结果，后续每增加1组采样，就可获得一个判断结果。特别是对于要连续获得多次判断结果的情况，这种方式能使用较少的采样值，获得较多的采样结果。从而缩短判断时间，提高操作效率。

或者，对最初采样的前三个组进行判断后，再次采样得到三个组，再次进行判断。这种方式需要采样6次，获得2个判断结果。虽然获得的判断结果相比前一种方式少，但判断的准确度会有相应提高。

优选地，在变频器的输出侧对电流信号进行所述采样。在缺相判断的技术中，有的方案是在变频器的输入侧对电压信号进行判断，以确定是否缺相，但经过试验，在变频器的输出侧对电流信号进行判断，判断缺相的准确度会高于在输入侧通过电压信号判断缺相。

优选地，所述变频器连接电机；

在所述电机处于停止状态下，采用弱磁高频方式控制所述变频器发送PWM信号。

例如：在电机运行前进行缺相判断，在变频器里设定压频比（V/f）,给定运行频率，比如频率为50赫兹，压频比为10%，然后控制变频器采用PWM方式发出波形信号。这时在电机在停止的状态下，同样可以采集到变频器的输出电流值，用采集的电流值进行缺相判断，判断结束后，恢复默认设定的运行频率，恢复默认的压频比。

优选地，还包括：

连续多次执行所述采样；优选3次采样；每次采样包括3个组采样值，如按照采样顺序采集到第一组、第二组、第三组，每组包括至少3个采样点的值。

如果每次判断的结果都为第二组的绝对值大于或小于其它两个组的绝对值、且三个组中的最大的绝对值小于阈值，则确定变频器缺相。通过连续的采样和判断，可更准确的确定变频器的该相是否在缺相状态。

优选地，所述阈值为所采集相电流的电流有效值或电流平均值。

电流有效值是将一直流电与一交流电分别通过相同阻值的电阻，如果相同时间内两电流通过电阻产生的热量相同，则这一直流电的电流值是这一交流电的有效值。

电流平均值是指在一段时间内平均电流的大小。

通常情况下，电流有效值等于0.707倍的峰值，电流平均值等于0.637倍的峰值。

本发明的实施例的方案可应用到变频器的启动过程中，用于判断是否缺相，并根据判断结果控制变频器。

参见图4所示的在变频器启动过程中，对变频器进行判断的流程图，包括：

S20：变频器启动；

S21：判断变频器缺相是否使能；如果是，则执行S23，将缺相判断标志位置位；如果否，则执行S22，此时电流输出为零，有可能是负载与变频器没有电气连接，也有可能此时的采样电流刚好过零点，不判断为缺相，允许变频器空载启动。

S24：判断电机是否运行；如果是，则执行S25；如果否，则执行S28；

S25：采集电流，判断是否有缺相，判断缺相的过程可按照上一个实施例的方案执行；如果是，则执行S27，将缺相标志位置位，并采取相应的保护措施；如果否，则执行S26，关闭缺相标志位。

在电机运行前的检测缺相比在电机运行中的检测更为稳妥，万一存在缺相，将会降低对工作人员造成的危害，较少对设备造成的损失。

S28：设定压频比；

在变频器里设定压频比（C=V/F），压频比值C是一个常数，V、F可调。例如设置运行频率为50赫兹，压频比为10%，根据公式即可得出电压，然后根据此电压、频率就可以采用弱磁高频方式发出PWM波形信号。通过下面的步骤详细说明。

S29：设置运行频率；

S30：启动PWM功能；

S31：控制变频器采用弱磁高频方式发送PWM波形信号；

S32：在变频器的输出侧采集电流，按照前一个实施例判断是否缺相；如果是，则执行S33，将缺相标志位置位；如果否，没有缺相，则执行S34：关闭缺相判断标志位；

S35：关闭PWM功能；

S36：恢复默认的频率；

S37：恢复默认的压频比；

变频器在恢复默认的工作参数后，继续运行。

该实施例中，将电机与变频器连接，在电机运行前后对变频器进行缺相判断，特别是在电机运行前进行缺相判断，可有效避免由于缺相对电机造成的损害。

对于本发明各个实施例中所阐述的方法，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种变频器缺相的检测方法，其特征在于，包括：

对变频器的三相电中的一相电信号进行采样；

按照采样顺序，将采集到的多个采样值分为三个组；其中，每组至少包括3个采样值；

运算每组采样值的均值的绝对值；

如果判断的结果为第二组的绝对值大于或小于其它两个组的绝对值、且三个组中的最大的绝对值小于阈值，则确定该相缺相。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在变频器的输出侧对电流信号进行所述采样。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述变频器连接电机；

在所述电机处于停止状态下，采用弱磁高频方式控制所述变频器发送PWM信号。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

连续多次执行所述采样；

如果每次判断的结果都为第二组的绝对值大于或小于其它两个组的绝对值、且三个组中的最大的绝对值小于阈值，则确定该相缺相。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述阈值为所采集相电流的电流有效值或电流平均值。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述连续多次执行所述采样，每次采样的三个组的采样值不同；

或，所述连续多次执行所述采样，将上一次采样的第二组、第三组的采样值作为本次采样的第一组、第二组的采样值。

7.一种变频器缺相的检测方法，其特征在于，变频器连接电机，所述方法包括：

S20：变频器启动；

S21：判断变频器缺相是否使能；如果是，则执行S23，将缺相判断标志位置位；如果否，则执行S22，此时电流输出为零，不判断为缺相，允许变频器空载启动；

S24：判断电机是否运行；如果是，则执行S25；如果否，则执行S28；

S25：采集电流，判断是否有缺相；如果是，则执行S27，将缺相标志位置位；如果否，则执行S26，关闭缺相标志位；判断是否有缺相具体包括：对变频器的三相电中的一相电流信号进行采样；按照采样顺序，将采集到的多个采样值分为三个组；其中，每组至少包括3个采样值；运算每组采样值的均值的绝对值；如果判断的结果为第二组的绝对值大于或小于其它两个组的绝对值、且三个组中的最大的绝对值小于阈值，则确定该相缺相；

S28：设定压频比；

S29：设置运行频率；

S30：启动PWM功能；

S31：控制变频器采用弱磁高频方式发送PWM波形信号；

S32：在变频器的输出侧采集电流，判断是否缺相；如果是，则执行S33，将缺相标志位置位；如果否，没有缺相，则执行S34：关闭缺相判断标志位；判断是否有缺相具体包括：对变频器的三相电中的一相电流信号进行采样；按照采样顺序，将采集到的多个采样值分为三个组；其中，每组至少包括3个采样值；运算每组采样值的均值的绝对值；如果判断的结果为第二组的绝对值大于或小于其它两个组的绝对值、且三个组中的最大的绝对值小于阈值，则确定该相缺相；

S35：关闭PWM功能；

S36：恢复默认的频率；

S37：恢复默认的压频比；

变频器在恢复默认的工作参数后，继续运行。

8.根据权利要求7所述的一种变频器缺相的检测方法，其特征在于，所述阈值为所采集相电流的电流有效值或电流平均值。

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