CN107448398B - 一种检测直流水泵运行状态的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于检测技术领域，具体涉及一种检测直流水泵运行状态的方法。该检测直流水泵运行状态的方法，包括以下步骤：1)水泵的电机开始工作，系统采集电机两相定子电流Ia和Ib，并经Clarke变换得到α‑β轴系下的分量Iα和Iβ；2)再将α‑β两相静止坐标系经Park变换后得到d‑q轴旋转坐标系，并得出该坐标系下相应的分量Id和Iq；3)再通过磁链观测器估算，得出当前水泵的电机转速n；4)将与设定的容差值σset进行比较，当识别出水泵为空转状态，电机停止工作。本发明的优点在于：通过电机转速n与q轴电流Iq的关系，能够准确的判断直流水泵空转运行状态，并及时停机。
Description
技术领域
本发明属于检测技术领域，具体涉及一种检测直流水泵运行状态的方法。
技术背景
直流水泵由于具有高功率密度、高效率、体积小和结构简单等特点，采用无位置传感器控制方案的直流水泵，更是省略传感器安装的复杂工艺，具备更高的可靠性，使其得到越来越广泛的运用。但当水泵处于干涸运行状态时，水泵叶轮极容易磨损，造成水泵工作流量无法满足客户要求，因此需要一种可以准确检测水泵运行状态的方法。
传统方法通过以最小工作转速下设定的母线有效电流范围值进行判断，缺点在于，较难区分空转和轻负载情况而容易造成误判，且随着输入电源电压变化，更容易发生误判。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种检测直流水泵运行状态的方法，通过电机转速n与q轴电流Iq的关系，能够准确的判断直流水泵空转运行状态，并及时停机。
一种检测直流水泵运行状态的方法，包括以下步骤：
1)水泵的电机开始工作，系统采集电机两相定子电流Ia和Ib，并经Clarke变换得到α-β轴系下的分量Iα和Iβ；
2)再将α-β两相静止坐标系经Park变换后得到d-q轴旋转坐标系，并得出该坐标系下相应的分量Id和Iq；
3)再通过磁链观测器估算，得出当前水泵的电机转速n；
4)将与设定的容差值σset进行比较，当识别出水泵为空转状态，电机停止工作。
本发明的优点在于：通过电机转速n与q轴电流Iq的关系，能够准确的判断直流水泵空转运行状态，并及时停机。
附图说明
图1是本发明一种检测直流水泵运行状态的方法流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例只用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明一种检测直流水泵运行状态的方法，如图1所示，包括以下步骤：
1、测量两相定子电流Ia和Ib，并经Clarke变换得到α-β轴系下的分量Iα和Iβ；
2、再将α-β两相静止坐标系经Park变换后得到d-q轴旋转坐标系，并得出该坐标系下相应的分量Id和Iq；
3、PMSM在d-q轴旋转坐标系下，其转矩方程为：
Te＝1.5np[ψfIq+(Ld-Lq)IdIq](式1-1)
其中：Id,Iq——d,q轴电流；
Ld,Lq——d,q轴电感；
Te——电磁转矩；
np——电机极对数；
ψf——永磁体磁链；
由于表贴式PMSM的d-q轴电感相当(即Ld-Lq＝0)，其转矩方程简化为：
其中：在设计完成的电磁方案中，此参数为固定值，控制器对其影响可以忽略不计。
4、由于电机输出功率与转矩和转速满足以下公式：
其中：Po——电机输出功率；
n——电机转速；
因此，由式1-2及式1-3得：
Po＝λ·Iq·n(式1-4)
其中：为常量。
5、再通过程序工程中的磁链观测器估算，即可得出当前电机转速n；
6、对于水泵而言，其在液体中正常工作时，满足电机输出功率与转速成三次方关系，即：
其中：Po1——转速为n1时电机输出功率；
Po2——转速为n2时电机输出功率；
7、由式1-4及式1-5可得：
其中：Iq1——转速为n1时q轴电流；
Iq2——转速为n2时q轴电流；
8、当水泵离开液体空转时，其将不再满足式1-5，从而导致所推导出的公式1-6也不再成立，因此可以通过水泵正常抽取液体时所测试出为标准参照值，并设定相应容差值σset来更为准确的判断水泵是否为空转状态。当识别出水泵为空转状态，停机。
本发明方案的设计，实现的效果如下：1)本发明设计有效的实现了水泵在全程工作电压和流量范围内空负载准确的判断识别，避免了由于空转所造成的叶轮磨损现象；2)本发明设计由原来转速n与电机输出功率Po的关系转化为了转速n与q轴电流Iq的关系，使工程算法极大简化，减少ECU(电子控制单元)开销，使其识别更为快速精准。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (1)
1.一种检测直流水泵运行状态的方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)水泵的电机开始工作，系统采集电机两相定子电流Ia和Ib，并经Clarke变换得到α-β轴系下的分量Iα和Iβ；
2)再将α-β轴系经Park变换后得到d-q轴旋转坐标系，并得出该坐标系下相应的分量Id和Iq；
3)再通过磁链观测器估算，得出当前水泵的电机转速n；
4)将与设定的容差值σset进行比较，当识别出水泵为空转状态，电机停止工作。
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