CN109884334B - 非工作状态下屏蔽电机转子转速测量方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了非工作状态下屏蔽电机转子转速测量方法，屏蔽电机上设置有两组及以上的励磁线圈；方法包括以下步骤：向非工作状态下屏蔽电机上的一组励磁线圈A输入电信号；检测屏蔽电机上另一组励磁线圈B上的输出信号；从输出信号中提取基波频率，并将基波频率转换为转子被迫转动的转速。本发明还公开了非工作状态下屏蔽电机转子转速测量系统。本发明非工作状态下屏蔽电机转子转速测量方法及系统，解决了屏蔽电机非工作状态下，即不通电的情况下的转子转速测量问题，可以测量不同的被迫转速并检测低转速下的转子转动情况。

Description

非工作状态下屏蔽电机转子转速测量方法及系统

技术领域

本发明涉及电气测量技术领域，具体涉及非工作状态下屏蔽电机转子转速测量方法及系统。

背景技术

监测屏蔽电机非工作状态下，转子转速对于判断系统运行状态有重要意义。电机转速测量通常是对电机转子转速进行测量的，然而由于屏蔽电机转子被屏蔽套封闭，现阶段无直接有效测量屏蔽电机转子转速方法。现阶段电机转子转速的主要测量方法有以下几种：

同步测量法，常见的如闪光式测量法，将可调脉冲频率的专用电源施加至闪光灯上，并使闪光灯灯光照到电机转动部分，调整脉冲频率使黑色扇形片静止不动，此时脉冲频率与电机转动是同步的，便可求出电机转速，例如中国发明专利CN107741505A提出了转速传感器及系统，通过转速传感器将激光转化为电信号，采用非接触式的方式测量电机转速。但是这种传感器对于转子不外露的屏蔽电机来说，无法将闪激光照到电机转子上，因此并不适用于屏蔽电机被迫转动下的测量。

漏磁测速法，异步电机转子在旋转磁场中切割磁力线时会产生感应电流，该电流频率为转子频率与定子电流频率的差频，而定子电流频率已知，故可通过测量转子感应电流频率求出转子频率。例如，中国实用新型专利CN203672905U提出了一种漏磁感应式转速检测装置，通过感应式传感器采集转子及定子的感应电动势，再经信号处理部件得到电机的同步转速等参数，最后经显示控制部件显示。这种测量装置是基于电机在通电转动的过程中，转子和定子上面才会产生感应电动势，但是在屏蔽电机非工作状态，即在不通电的情况下，被迫转动时，转子和定子上不会产生感应电动势，因此这种方法不适用于屏蔽电机被迫转动下的转速测量。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有的检测技术不适用于屏蔽电机被迫转动下的转速测量，目的在于提供非工作状态下屏蔽电机转子转速测量方法及系统，解决上述问题。

本发明通过下述技术方案实现：

非工作状态下屏蔽电机转子转速测量方法，屏蔽电机上设置有两组及以上的励磁线圈；方法包括以下步骤：向非工作状态下屏蔽电机上的一组励磁线圈A输入电信号；检测屏蔽电机上另一组励磁线圈B上的输出信号；从输出信号中提取基波频率，并将基波频率转换为转子被迫转动的转速。

本发明应用时，由于屏蔽电机转子被屏蔽套封闭，现阶段无直接有效测量屏蔽电机转子转速方法。屏蔽电机上需要设置有两组或者更多组的励磁线圈，这里所说的一组线圈是指可以单独输入励磁信号的一组线圈，两组或多组励磁线圈可以是变速电机的高速线圈和低速线圈，也可以是电机中相互独立的励磁线圈。

先向非工作状态下屏蔽电机上的一组励磁线圈A输入电信号，这个电信号可以为直流励磁信号，也可以为交流励磁信号，不同的励磁信号对应的后续具体信号处理会有所差异，但是不同的励磁信号都在本发明的保护范围之内。

由于励磁线圈A输入了电信号，所以在励磁线圈A上会产生一个磁场，而当屏蔽电机的转子发生被迫转动时，转子切割励磁线圈A上的磁场，这样会使得在其他励磁线圈上会产生一个相应的感应电动势，此时检测屏蔽电机上另一组励磁线圈B上的输出信号，并对输出信号进行处理后提取输出信号中的基波频率，基波频率和转子的转速之间是有着明确的对应关系的，从而这样就可以得到转子的转速。本发明通过设置上述步骤，解决了屏蔽电机非工作状态下，即不通电的情况下的转子转速测量问题，可以测量不同的被迫转速并检测低转速下的转子转动情况。

进一步的，向励磁线圈A输入的电信号为直流信号。

本发明应用时，为了进一步的减少后期处理的运算成本，所以采用直流励磁信号对励磁线圈A。

进一步的，所述直流信号的电压为0.1V～2V。

本发明应用时，发明人发现当对励磁线圈A进行励磁时，如果励磁线圈A输入的励磁电压过大，则励磁线圈A产生的磁场会对转子的转动产生影响，而对励磁线圈A输入的励磁电压过小，则会影响励磁线圈B上信号的采样结果，所以发明人通过长期的创造性劳动，将直流信号的电压控制在0.1V～2V，可以使得既满足励磁线圈B上的采样，又对转子转动不会产生影响。

进一步的，通过采集励磁线圈B上的电压信号来检测励磁线圈B上的输出信号。

本发明应用时，通过对励磁线圈B上的电压信号的采集，可以便于后续的信号处理。

进一步的，从输出信号中提取基波频率包括以下步骤：对输出信号进行滤波放大后通过检波将输出信号中的低频信号检出生成预处理信号；对预处理信号进行快速傅里叶变换提取基波频率。

本发明应用时，先对输出信号进行滤波放大初步滤除噪声，并检波检出输出信号中的低频信号，因为高频信号可能是由电路中器件发生衰减振荡等问题时所产生的噪声信号，完成后对预处理信号进行快速傅里叶变换对基波频率进行提取，这里提取出来的基波频率就与转子的转速直接存在明确的映射关系；这样可以便于后续处理获得转子转速。

非工作状态下屏蔽电机转子转速测量系统，包括励磁单元、采样调理单元和处理单元；屏蔽电机上设置有两组及以上的励磁线圈；所述励磁单元连接于屏蔽电机上的一组励磁线圈A，并向励磁线圈A输入电信号；当励磁单元输出电信号时，所述采样调理单元检测屏蔽电机上另一组励磁线圈B上的输出信号并发送至处理单元；所述处理单元从输出信号中提取基波频率，并将基波频率转换为转子被迫转动的转速。

本发明应用时，由于屏蔽电机转子被屏蔽套封闭，在电机不通电的情况下，现阶段无直接有效测量屏蔽电机转子转速方法。屏蔽电机上需要设置有两组或者更多组的励磁线圈，这里所说的一组线圈是指可以单独输入励磁信号的一组线圈，两组或多组励磁线圈可以是变速电机的高速线圈和低速线圈，也可以是电机中相互独立的励磁线圈。

励磁单元向非工作状态下屏蔽电机上的一组励磁线圈A输入电信号，这个电信号可以为直流励磁信号，也可以为交流励磁信号，不同的励磁信号对应的后续具体信号处理会有所差异，但是不同的励磁信号都在本发明的保护范围之内。

由于励磁单元向励磁线圈A输入了电信号，所以在励磁线圈A上会产生一个磁场，而当屏蔽电机的转子发生被迫转动时，转子切割励磁线圈A上的磁场，这样会使得在其他励磁线圈上会产生一个相应的感应电动势，采样调理单元检测屏蔽电机上另一组励磁线圈B上的输出信号，并将信号调理为周期信号，处理单元对输出信号进行处理后提取输出信号中的基波频率，基波频率和转子的转速之间是有着明确的对应关系的，从而这样就可以得到转子的转速。

进一步的，所述处理单元包括：滤波放大单元：用于对输出信号进行滤波放大；检波单元：用于对滤波放大后的输出信号进行检波并检出低频信号；FFT单元：用于对低频信号进行快速傅里叶变换提取基波频率；转换单元：用于将基波频率转换为转子被迫转动的转速。

进一步的，还包括：通信单元：用于将转子的转速信息进行处理后发送至远端。

进一步的，还包括：显示单元：用于将转子的转速信息进行显示。

进一步的，所述励磁单元向励磁线圈A输入的电信号为直流信号，且所述直流信号的电压为0.1V～2V。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

本发明非工作状态下屏蔽电机转子转速测量方法及系统，解决了屏蔽电机非工作状态下，即不通电的情况下的转子转速测量问题，可以测量不同的被迫转速并检测低转速下的转子转动情况。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明系统结构示意图。

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明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例

本发明非工作状态下屏蔽电机转子转速测量方法，屏蔽电机上设置有两组及以上的励磁线圈；方法包括以下步骤：向非工作状态下屏蔽电机上的一组励磁线圈A输入电信号；检测屏蔽电机上另一组励磁线圈B上的输出信号；从输出信号中提取基波频率，并将基波频率转换为转子被迫转动的转速。

本实施例实施时，由于屏蔽电机转子被屏蔽套封闭，在电机不通电的情况下，现阶段无直接有效测量屏蔽电机转子转速方法。屏蔽电机上需要设置有两组或者更多组的励磁线圈，这里所说的一组线圈是指可以单独输入励磁信号的一组线圈，两组或多组励磁线圈可以是变速电机的高速线圈和低速线圈，也可以是电机中相互独立的励磁线圈，也可以是电机中并联安装但是可以单独供电工作的励磁线圈。

先向非工作状态下屏蔽电机上的一组励磁线圈A输入电信号，这个电信号可以为直流励磁信号，也可以为交流励磁信号，不同的励磁信号对应的后续具体信号处理会有所差异，但是不同的励磁信号都在本发明的保护范围之内。

由于励磁线圈A输入了电信号，所以在励磁线圈A上会产生一个磁场，而当屏蔽电机的转子发生被迫转动时，转子切割励磁线圈A上的磁场，这样会使得在其他励磁线圈上会产生一个相应的感应电动势，此时检测屏蔽电机上另一组励磁线圈B上的输出信号，并对输出信号进行处理后提取输出信号中的基波频率，基波频率和转子的转速之间是有着明确的对应关系的，从而这样就可以得到转子的转速。本发明通过设置上述步骤，解决了屏蔽电机非工作状态下，即不通电的情况下的转子转速测量问题，可以测量不同的被迫转速并检测低转速下的转子转动情况。

励磁线圈A和励磁线圈B之间的关系应该为，当励磁线圈A通入电流时且转子被迫转动时，励磁线圈B上可以产生感应电势，所以无论是励磁线圈A和励磁线圈B都设置于转子，或者都设置于定子，或者一个在转子上一个在定子上，那么都可以实现本实施例中对转子被迫转动转速检测的发明目的。

为了进一步的说明本实施例中的工作情况，向励磁线圈A输入的电信号设置为直流信号。

本实施例实施时，为了进一步的减少后期处理的运算成本，所以采用直流励磁信号对励磁线圈A。

为了进一步的对本实施例进行说明，将所述直流信号的电压为0.1V～2V。

本实施例实施时，发明人发现当对励磁线圈A进行励磁时，如果励磁线圈A输入的励磁电压过大，则励磁线圈A产生的磁场会对转子的转动产生影响，而对励磁线圈A输入的励磁电压过小，则会影响励磁线圈B上信号的采样结果，所以发明人通过长期的创造性劳动，将直流信号的电压控制在0.1V～2V，可以使得既满足励磁线圈B上的采样，又对转子转动不会产生影响。

为了进一步的对本实施例进行说明，通过采集励磁线圈B上的电压信号来检测励磁线圈B上的输出信号。

本实施例实施时，通过对励磁线圈B上的电压信号的采集，可以便于后续的信号处理。

为了进一步的对本实施例进行说明，从输出信号中提取基波频率包括以下步骤：对输出信号进行滤波放大后通过检波将输出信号中的低频信号检出生成预处理信号；对预处理信号进行快速傅里叶变换提取基波频率。

本实施例实施时，先对输出信号进行滤波放大初步滤除噪声，并检波检出输出信号中的低频信号，因为高频信号可能是由电路中器件发生衰减振荡等问题时所产生的噪声信号，完成后对预处理信号进行快速傅里叶变换对基波频率进行提取，这里提取出来的基波频率就与转子的转速直接存在明确的映射关系；这样可以便于后续处理获得转子转速。

如图1所示，本发明非工作状态下屏蔽电机转子转速测量系统，包括励磁单元、采样调理单元和处理单元；屏蔽电机上设置有两组及以上的励磁线圈；所述励磁单元连接于屏蔽电机上的一组励磁线圈A，并向励磁线圈A输入电信号；当励磁单元输出电信号时，所述采样调理单元检测屏蔽电机上另一组励磁线圈B上的输出信号并发送至处理单元；所述处理单元从输出信号中提取基波频率，并将基波频率转换为转子被迫转动的转速。

本实施例实施时，由于屏蔽电机转子被屏蔽套封闭，在电机不通电的情况下，现阶段无直接有效测量屏蔽电机转子转速方法。屏蔽电机上需要设置有两组或者更多组的励磁线圈，这里所说的一组线圈是指可以单独输入励磁信号的一组线圈，两组或多组励磁线圈可以是变速电机的高速线圈和低速线圈，也可以是电机中相互独立的励磁线圈。

励磁单元向非工作状态下屏蔽电机上的一组励磁线圈A输入电信号，这个电信号可以为直流励磁信号，也可以为交流励磁信号，不同的励磁信号对应的后续具体信号处理会有所差异，但是不同的励磁信号都在本发明的保护范围之内。

由于励磁单元向励磁线圈A输入了电信号，所以在励磁线圈A上会产生一个磁场，而当屏蔽电机的转子发生被迫转动时，转子切割励磁线圈A上的磁场，这样会使得在其他励磁线圈上会产生一个相应的感应电动势，采样调理单元检测屏蔽电机上另一组励磁线圈B上的输出信号，并将信号调理为周期信号，处理单元对输出信号进行处理后提取输出信号中的基波频率，基波频率和转子的转速之间是有着明确的对应关系的，从而这样就可以得到转子的转速。

为了进一步的对本实施例进行说明，所述处理单元包括：滤波放大单元：用于对输出信号进行滤波放大；检波单元：用于对滤波放大后的输出信号进行检波并检出低频信号；FFT单元：用于对低频信号进行快速傅里叶变换提取基波频率；转换单元：用于将基波频率转换为转子被迫转动的转速。

为了进一步的对本实施例进行说明，还包括：通信单元：用于将转子的转速信息进行处理后发送至远端。

为了进一步的对本实施例进行说明，还包括：显示单元：用于将转子的转速信息进行显示。

为了进一步的对本实施例进行说明，所述励磁单元向励磁线圈A输入的电信号为直流信号，且所述直流信号的电压为0.1V～2V。

为了对本实施例具体的实施过程进行说明，如图1所示，检测对象设置为屏蔽双绕组电机，屏蔽双绕组电机上设置有两组励磁线圈：高速绕组和低速绕组；

在本实施例中采用向高速绕组中施加励磁信号，并检测低速绕组中的感应信号，同样的还可以采用向低速绕组中施加励磁信号，并检测高速绕组中的感应信号；

励磁单元的输入为三相电压，而输出为可调的直流电压，并且具备可以显示输出电压的功能便于控制，输出电压设置为2V；

采样调理单元获取低速绕组上的感应信号，并调理成周期信号后送达处理单元；

处理单元将常用的电机双绕组结构存储于相应的内存中，在使用处理单元时，可选择相应的绕组结构，进而选择对应的算法，将频率转化为相应的电机转速；

处理单元中的滤波放大单元执行高通滤波对低频噪声进行滤除，再由检波单元检出低频信号，低频信号经过FFT单元进行FFT变换后输出为规则的感应电压信号提取出基波频率信号；

转换单元将基波频率信号转换为电机转子的转速；

显示单元进行数据显示，而通信单元将数据转化为适合远程传输的4～20mA的直流信号用于远程传输。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的方法的具体执行过程，可以参考前述实施例进行理解，在此不再赘述。

在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.非工作状态下屏蔽电机转子转速测量方法，其特征在于，屏蔽电机上设置有两组或以上的励磁线圈；

方法包括以下步骤：

向非工作状态下屏蔽电机上的一组励磁线圈A输入电信号；

检测屏蔽电机上另一组励磁线圈B上的输出信号；

从输出信号中提取基波频率，并将基波频率转换为转子被迫转动的转速；

向励磁线圈A输入的电信号为直流信号；

所述直流信号的电压为0.1V~2V。

2.根据权利要求1所述的非工作状态下屏蔽电机转子转速测量方法，其特征在于，通过采集励磁线圈B上的电压信号来检测励磁线圈B上的输出信号。

3.根据权利要求1所述的非工作状态下屏蔽电机转子转速测量方法，其特征在于，从输出信号中提取基波频率包括以下步骤：

对输出信号进行滤波放大后通过检波将输出信号中的低频信号检出生成预处理信号；

对预处理信号进行快速傅里叶变换提取基波频率。

4.非工作状态下屏蔽电机转子转速测量系统，其特征在于，包括励磁单元、采样调理单元和处理单元；

屏蔽电机上设置有两组或 以上的励磁线圈；

所述励磁单元连接于屏蔽电机上的一组励磁线圈A，并向励磁线圈A输入电信号；

当励磁单元输出电信号时，所述采样调理单元检测屏蔽电机上另一组励磁线圈B上的输出信号并发送至处理单元；

所述处理单元从输出信号中提取基波频率，并且根据绕组结构，选择相应的算法，并将基波频率转换为转子被迫转动的转速；所述励磁单元向励磁线圈A输入的电信号为直流信号，且所述直流信号的电压为0.1V~2V。

5.根据权利要求4所述的非工作状态下屏蔽电机转子转速测量系统，其特征在于，所述处理单元包括：

滤波放大单元：用于对输出信号进行滤波放大；

检波单元：用于对滤波放大后的输出信号进行检波并检出低频信号；

FFT单元：用于对低频信号进行快速傅里叶变换提取基波频率；

转换单元：用于将基波频率转换为转子被迫转动的转速。

6.根据权利要求4所述的非工作状态下屏蔽电机转子转速测量系统，其特征在于，还包括：

通信单元：用于将转子的转速信息进行处理后发送至远端。

7.根据权利要求4所述的非工作状态下屏蔽电机转子转速测量系统，其特征在于，还包括：

显示单元：用于将转子的转速信息进行显示。

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