CN106645995A - 一种三相电机的缺相检测方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电机控制领域，公开了一种三相电机的缺相检测方法及系统。本发明中，三相电机的缺相检测方法包括：当接收到启动指令时，在三相电机的第一定子绕组以及第二定子绕组上施加检测电压；如果施加检测电压的各定子绕组的电流绝对值，在预设时长内到达预设电流阈值，则在第一定子绕组、第二定子绕组的其中之一以及第三定子绕组上再次施加检测电压；如果再次施加检测电压的各定子绕组的电流绝对值，在预设时长内到达预设电流阈值，则三相电机不缺相，启动三相电机。通过这种先后两次在三相电机上施加检测电压的方式，对三相电机是否缺相进行检测，并在确定三相电机不缺相时，启动三相电机，从而实现了电机的缺相保护，提高了电机运行的可靠性。

Description

一种三相电机的缺相检测方法及系统

技术领域

本发明涉及电机控制领域，特别涉及一种三相电机的缺相检测方法及系统。

背景技术

电机作为拖动系统中的重要组成部分，在国民经济中占有举足轻重的地位。它的使用几乎渗透到了各行各业，是工业农业和国防建设及人民生活正常进行的重要保障。

电机在运行过程中会因各种原因造成损坏。在这些故障中，缺相故障造成电机损坏占很大比例，由此而烧毁的电机数量是巨大的，造成的经济损失也是极为严重的。

在实现本发明创造的过程中，发明人发现现有技术至少存在如下缺陷：

在现有技术中，针对电机缺相的检测方法大多是在电机运行时进行的，通过对电机的电流进行检测，以判断电机是否缺相。如果检测到缺相，则停止电机运行。

由于缺相检测需要一定的时间，因此在启动电机时，电机缺相并不能被立马检测出来。此时，电机会在缺相的情况下，运行一段时间之后才能停止。但是，在某些场合下(如起重设备中)，如果在启动电机时，不能立刻检测出电机缺相，则会导致负载不按指定的方向移动，存在较大的安全隐患。

发明内容

本发明的目的在于提供一种三相电机的缺相检测方法及系统，在启动电机前，对电机是否缺相进行检测，在电机不缺相的情况下，才启动电机工作，实现了电机的缺相保护，提高了电机运行的可靠性。

为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种三相电机的缺相检测方法，包括：

当接收到启动指令时，在三相电机的第一定子绕组以及第二定子绕组上施加检测电压；

如果施加检测电压的各定子绕组的电流绝对值，在预设时长内到达预设电流阈值，则在第一定子绕组、第二定子绕组的其中之一以及第三定子绕组上再次施加检测电压；

如果再次施加检测电压的各定子绕组的电流绝对值，在预设时长内到达预设电流阈值，则三相电机不缺相，启动三相电机。

本发明的实施方式还提供了一种三相电机的缺相检测系统，包括：供电电源、功率变换器以及三相电机；

功率变换器连接在供电电源与三相电机之间；

功率变换器用于在接收到启动指令时，在三相电机的第一定子绕组以及第二定子绕组上施加检测电压；

功率变换器还用于在第一定子绕组以及第二定子绕组的电流绝对值在预设时长内到达预设电流阈值时，在第三定子绕组以及第一定子绕组、第二定子绕组的其中之一上再次施加检测电压；

功率变换器还用于在再次施加检测电压的各定子绕组的电流绝对值，在预设时长内到达预设电流阈值时，启动三相电机。

本发明实施方式相对于现有技术而言，当接收到启动指令时，在三相电机的第一定子绕组以及第二定子绕组上施加检测电压，第三定子绕组不导通，如果第一定子绕组以及第二定子绕组上的电流绝对值在预设时长内到达预设电流阈值，则说明第一定子绕组以及第二定子绕组正常；否则，说明第一定子绕组或第二定子绕组不正常，此时三相电机缺相。然后，在确定第一定子绕组以及第二定子绕组正常的情况下，再在第一定子绕组、第二定子绕组的其中之一以及第三定子绕组上再次施加检测电压，以判断第三定子绕组是否正常。如果再次施加检测电压的各定子绕组的电流绝对值，在预设时长内到达预设电流阈值，则说明第三定子绕组正常；否则，说明第三定子绕组不正常，此时三相电机缺相。这样，通过这种先后两次在三相电机上施加检测电压的方式，对三相电机是否缺相进行检测，并在确定三相电机正常，不缺相时，启动三相电机，从而实现了电机的缺相保护，提高了电机运行的可靠性。

另外，预设电流阈值与三相电机的额定电流的比值大于0.3，且小于1，以便于准确地对定子绕组是否正常工作进行判断，降低了误判的可能。

另外，预设时长大于三相电机在不缺相的情况下，任意两相定子绕组上施加检测电压时，施加检测电压的各定子绕组的电流绝对值达到预设电流阈值的最大时长，从而能够准确地对定子绕组是否正常工作进行判断，降低了误判的可能。

另外，通过功率变换器控制三相电机上施加的检测电压。提供了在三相电机上施加检测电压的一种具体实现形式，增加了本发明的可行性。

另外，功率变换器为变频器。提供了功率变频器的一种具体实现形式，增加了本发明的可行性。

附图说明

图1是根据本发明第一实施方式中三相电机的缺相检测方法的流程图；

图2是根据本发明第二实施方式中三相电机的缺相检测系统的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请各权利要求所要求保护的技术方案。

本发明的第一实施方式涉及一种三相电机的缺相检测方法，具体流程如图1所示。本实施方式在包括供电电源、功率变换器以及三相电机的三相电机的缺相检测系统的基础上进行实施，功率变换器连接在供电电源与三相电机之间。其中，功率变换器可以为变频器。

以下对图1所示的三相电机的缺相检测方法中的各步骤进行具体说明：

步骤101，判断是否接收到启动指令。若是，则执行步骤102，否则执行步骤101。

具体的说，由功率变换器对是否接收到启动指令进行判断。当功率变换器接收到启动指令时，判断结果为是。

步骤102，在三相电机的第一定子绕组以及第二定子绕组上施加检测电压。

具体的说，功率变换器在接收到启动指令时，在三相电机的第一定子绕组以及第二定子绕组上施加检测电压。假设三相电机的第一定子绕组为A相绕组、第二定子绕组为B相绕组、第三定子绕组为C相绕组，则在本实施方式中，相当于在三相电机的A相绕组以及B相绕组上施加检测电压。其中，施加在A相绕组以及B相绕组上的检测电压可以为537伏特。

步骤103，判断施加检测电压的各定子绕组的电流绝对值是否在预设时长内到达预设电流阈值。若是，则执行步骤104，否则结束。

本实施方式中，在三相电机的A相绕组以及B相绕组上施加检测电压，如果三相电机的A相绕组以及B相绕组正常，则检测到的A相绕组的电流与B相绕组的电流互为相反数，如A相绕组的电流为正，B相绕组的电流为负。由于电流可能为正或负，因此在本实施方式中，通过判断施加检测电压的各定子绕组的电流绝对值是否在预设时长内到达预设电流阈值的方式，判断A相绕组以及B相绕组是否正常，从而判断三相电机是否缺相。

如，A相绕组以及B相绕组正常，则A相绕组以及B相绕组上的电流绝对值可以在预设时长内到达预设电流阈值，判定结果为是。A相绕组或者B相绕组不正常，则A相绕组或者B相绕组上的电流绝对值不能在预设时长内到达预设电流阈值，判定结果为否。此时说明三相电机缺相。

具体的说，如果预设时长设置较长，会拉长三相电机是否缺相的检测时间，使得三相电机的缺相检测系统在接收到启动指令后反馈时间较长，很容易导致用户误以为三相电机的缺相检测系统出现故障，降低用户体验。因此，在本实施方式中，预设时长大于三相电机在不缺相的情况下，任意两相定子绕组上施加检测电压时，施加检测电压的各定子绕组的电流绝对值达到预设电流阈值的最大时长，从而能够准确地对定子绕组是否正常工作进行判断，降低了误判的可能。在实际操作时，预设时长与最大时长的比值可以大于3，且小于5。一般而言，预设时长设置为大于10ms，且小于100ms的一个时间段就可以满足要求。

并且，如果预设电流阈值设置的较小，会出现误判的情况；反之，如果预设电流阈值设置的太大，则会使得A相绕组以及B相绕组上有一段时间的电流很大，从而容易缩短三相电机的使用寿命。因此，本实施方式中，可以令预设电流阈值与三相电机的额定电流的比值大于0.3，且小于1，能够准确地对定子绕组是否正常工作进行判断，降低误判的可能，且对三相电机的损害较小。

更具体的说，预设时长与预设电流阈值可以由技术人员预先设置并保存在三相电机的缺相检测系统中。如，针对额定电压为380V，额定功率为3.7kw，额定电流为9.5A的三相电机，可以设置预设电流阈值为5A，预设时长为50ms。

步骤104，在第一定子绕组以及第三定子绕组上再次施加检测电压。

具体的说，在三相电机的A相绕组以及C相绕组上再次施加检测电压。其中，施加在A相绕组以及C相绕组的检测电压也可以为537伏特。当然，在实际操作时，步骤104中，还可以在三相电机的B相绕组以及C相绕组上再次施加检测电压，以检测C相绕组是否正常。

步骤105，判断再次施加检测电压的各定子绕组的电流绝对值是否在预设时长内到达预设电流阈值。若是，则执行步骤106，否则结束。

具体的说，在三相电机的A相绕组以及C相绕组上施加检测电压，如果三相电机的A相绕组以及C相绕组正常，则检测到的A相绕组的电流与C相绕组的电流互为相反数，如A相绕组的电流为正，C相绕组的电流为负。由于电流可能为正或负，因此在本实施方式中，通过判断施加检测电压的各定子绕组的电流绝对值是否在预设时长内到达预设电流阈值的方式，判断A相绕组以及C相绕组是否正常，从而判断三相电机是否缺相。

由于在步骤103中，已经判断出A相绕组以及B相绕组正常，因此，在本步骤中，如果A相绕组以及C相绕组正常，则A相绕组以及C相绕组上的电流绝对值可以在预设时长内到达预设电流阈值，判定结果为是。如果A相绕组或者C相绕组上的电流绝对值不能在预设时长内到达预设电流阈值，判断结果为否，则说明C相绕组不正常，三相电机缺相。

步骤106，启动三相电机。

不难看出，本实施方式中，在接收到启动指令时，在三相电机的第一定子绕组以及第二定子绕组上施加检测电压，第三定子绕组不导通，如果第一定子绕组以及第二定子绕组上的电流绝对值在预设时长内到达预设电流阈值，则说明第一定子绕组以及第二定子绕组正常。然后，在确定第一定子绕组以及第二定子绕组正常的情况下，再在第一定子绕组、第二定子绕组的其中之一以及第三定子绕组上再次施加检测电压，以判断第三定子绕组是否正常。如果再次施加检测电压的各定子绕组的电流绝对值，在预设时长内到达预设电流阈值，则说明第三定子绕组正常。此时，三相电机不缺相，启动三相电机。通过这种先后两次在三相电机上施加检测电压的方式，对三相电机是否缺相进行检测，并在确定三相电机不缺相时，启动三相电机，从而实现了电机的缺相保护，提高了电机运行的可靠性。

上面各种方法的步骤划分，只是为了描述清楚，实现时可以合并为一个步骤或者对某些步骤进行拆分，分解为多个步骤，只要包含相同的逻辑关系，都在本专利的保护范围内；对算法中或者流程中添加无关紧要的修改或者引入无关紧要的设计，但不改变其算法和流程的核心设计都在该专利的保护范围内。

本发明第二实施方式涉及一种三相电机的缺相检测系统，如图2所示，包括：供电电源1、功率变换器2以及三相电机3。

功率变换器2连接在供电电源1与三相电机3之间。

功率变换器2用于在接收到启动指令时，在三相电机3的第一定子绕组以及第二定子绕组上施加检测电压。

功率变换器2还用于在第一定子绕组以及第二定子绕组的电流绝对值在预设时长内到达预设电流阈值时，在第三定子绕组以及第一定子绕组、第二定子绕组的其中之一上再次施加检测电压。

功率变换器2还用于在再次施加检测电压的各定子绕组的电流绝对值，在预设时长内到达预设电流阈值时，启动三相电机3。

本实施方式中，功率变换器2可以是变频器，以下对变频器的工作原理进行简要说明：

当变频器的VT1和VT4开通，VT2、VT3、VT5、VT6关断时，供电电源1在三相电机3的A相绕组和B相绕组上施加电压。当变频器的VT1和VT6开通，VT2、VT3、VT4、VT5关断时，供电电源1在三相电机3的A相绕组和C相绕组上施加电压。

不难发现，本实施方式为与第一实施方式相对应的系统实施例，本实施方式可与第一实施方式互相配合实施。第一实施方式中提到的相关技术细节在本实施方式中依然有效，为了减少重复，这里不再赘述。相应地，本实施方式中提到的相关技术细节也可应用在第一实施方式中。

值得一提的是，本实施方式中所涉及到的各模块均为逻辑模块，在实际应用中，一个逻辑单元可以是一个物理单元，也可以是一个物理单元的一部分，还可以以多个物理单元的组合实现。此外，为了突出本发明的创新部分，本实施方式中并没有将与解决本发明所提出的技术问题关系不太密切的单元引入，但这并不表明本实施方式中不存在其它的单元。

本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (9)

1.一种三相电机的缺相检测方法，其特征在于，包括：

当接收到启动指令时，在所述三相电机的第一定子绕组以及第二定子绕组上施加检测电压；

如果施加所述检测电压的各定子绕组的电流绝对值，在预设时长内到达预设电流阈值，则在所述第一定子绕组、第二定子绕组的其中之一以及第三定子绕组上再次施加所述检测电压；

如果再次施加所述检测电压的各定子绕组的电流绝对值，在所述预设时长内到达所述预设电流阈值，则所述三相电机不缺相，启动所述三相电机。

2.根据权利要求1所述的三相电机的缺相检测方法，其特征在于，所述预设电流阈值与所述三相电机的额定电流的比值大于0.3，且小于1。

3.根据权利要求1所述的三相电机的缺相检测方法，其特征在于，所述预设时长大于所述三相电机在不缺相的情况下，任意两相定子绕组上施加所述检测电压时，施加所述检测电压的各定子绕组的电流绝对值达到所述预设电流阈值的最大时长。

4.根据权利要求3所述的三相电机的缺相检测方法，其特征在于，所述预设时长与所述最大时长的比值大于3，且小于5。

5.根据权利要求4所述的三相电机的缺相检测方法，其特征在于，所述预设时长大于10ms，且小于100ms。

6.根据权利要求1所述的三相电机的缺相检测方法，其特征在于，通过功率变换器控制所述三相电机上施加的所述检测电压。

7.根据权利要求1所述的三相电机的缺相检测方法，其特征在于，所述功率变换器为变频器。

8.一种三相电机的缺相检测系统，其特征在于，包括：供电电源、功率变换器以及三相电机；

所述功率变换器连接在所述供电电源与所述三相电机之间；

所述功率变换器用于在接收到启动指令时，在所述三相电机的第一定子绕组以及第二定子绕组上施加检测电压；

所述功率变换器还用于在所述第一定子绕组以及第二定子绕组的电流绝对值在预设时长内到达预设电流阈值时，在第三定子绕组以及所述第一定子绕组、第二定子绕组的其中之一上再次施加所述检测电压；

所述功率变换器还用于在再次施加所述检测电压的各定子绕组的电流绝对值，在所述预设时长内到达所述预设电流阈值时，启动所述三相电机。

9.根据权利要求8所述的三相电机的缺相检测系统，其特征在于，所述功率变换器为变频器。