CN110572101B

CN110572101B - 一种三相交流电机相序的校验方法及系统

Info

Publication number: CN110572101B
Application number: CN201910910516.2A
Authority: CN
Inventors: 张磊; 李军营; 王冬; 高乐; 徐亚美
Original assignee: Weichai Power Co Ltd
Current assignee: Weichai Power Co Ltd
Priority date: 2019-09-25
Filing date: 2019-09-25
Publication date: 2021-06-22
Anticipated expiration: 2039-09-25
Also published as: CN110572101A

Abstract

本发明提供一种三相交流电机相序的校验方法及系统，实时采集三相交流电机的电机控制器对应的三相电流；给定交轴电压和正向夹角，调节直轴电压；通过电机控制器的三相电流判断电机控制器与三相交流电机的相序是否一致；若不一致，在三相交流电机处于电流闭环模式下时，交换B相调制波和C相调制波，交换B相电流和C相电流。本方案中，给定交轴电压和正向夹角，通过电机控制器的三相电流的大小和方向，确定三相交流电机和电机控制器的相序方向是否一致。若不一致，交换B相调制波和C相调制波，以及交换B相电流和C相电流，完成三相交流电机的相序校正，使得三相交流电机和电机控制器的相序方向一致，以保证三相交流电机稳定运行。

Description

一种三相交流电机相序的校验方法及系统

技术领域

本发明涉及三相交流电机技术领域，具体涉及一种三相交流电机相序的校验方法及系统。

背景技术

随着科学技术的发展，三相交流电机广泛应用于各个领域。在具体应用三相交流电机的过程中，保证三相交流电机的稳定运行至关重要。

三相交流电机的电机控制器中包含三相电流传感器，三相电流传感器的相序分别为A相、B相和C相。在对三相交流电机进行电流闭环控制时，为保证三相交流电机稳定运行，A相、B相和C相分别与三相交流电机的U相、V相和W相连接。当三相电流传感器与三相交流电机的相序不一致时，会导致三相交流电机出现故障，从而致使三相交流电机不转、抖动或反转。

因此，目前亟需一种三相交流电机相序的校验方法，以保证三相交流电机稳定运行。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种三相交流电机相序的校验方法及系统，以保证三相交流电机稳定运行。

为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：

本发明实施例第一方面公开一种三相交流电机相序的校验方法，所述方法包括：

实时采集三相交流电机的电机控制器对应的A相电流、B相电流和C相电流；

当所述三相交流电机处于开环电压模式下时，将交轴电压和正向夹角设置为0和第一夹角阈值，增大直轴电压直至所述三相交流电机的U相电流等于电流阈值，所述正向夹角为直轴正向和U相正向的夹角；

将所述直轴电压清零；

当所述三相交流电机处于开环电压模式下时，将所述交轴电压和所述正向夹角设置为0和第二夹角阈值，以所述A相电流、B相电流和C相电流满足预设条件为前提增大所述直轴电压；

若采集到的所述A相电流和所述B相电流小于0，且所述C相电流大于0，确定所述三相交流电机和所述电机控制器的相序方向不一致；

若所述三相交流电机和所述电机控制器的相序方向不一致，当所述三相交流电机处于电流闭环模式下时，交换B相调制波和C相调制波，以及交换所述B相电流和所述C相电流。

优选的，所述当所述三相交流电机处于电流闭环模式下时，交换B相调制波和C相调制波，以及交换所述B相电流和所述C相电流，包括：

对所述三相交流电机进行闭环控制时，基于B相调制波控制C相绝缘栅双极型晶体管IGBT，以及基于C相调制波控制B相IGBT；

将所述B相电流作为闭环控制过程中的实际C相电流，以及将所述C相电流作为闭环控制过程中的实际B相电流。

优选的，所述将交轴电压和正向夹角设置为0和第一夹角阈值，增大直轴电压直至所述三相交流电机的U相电流等于电流阈值，包括：

将交轴电压和正向夹角都设置为0，增大直轴电压直至所述三相交流电机的U相电流等于电流阈值，其中，所述A相电流为正值，所述B相电流和C相电流为负值。

优选的，分别将所述交轴电压和所述正向夹角设置为0和第二夹角阈值，以所述A相电流、B相电流和C相电流满足预设条件为前提增大所述直轴电压，包括：

分别将所述交轴电压和所述正向夹角设置为0和2π/3；

以所述A相电流、B相电流和C相电流都小于所述电流阈值为前提增大所述直轴电压。

优选的，所述方法还包括：

若执行两种动作后采集到的所述A相电流和C相电流都小于0，且所述B相电流大于0，确定所述三相交流电机和所述电机控制器的相序方向一致。

优选的，所述将交轴电压和正向夹角设置为0和第一夹角阈值，增大直轴电压直至所述三相交流电机的U相电流等于电流阈值的过程中，还包括：

若所述A相电流为负值，和/或，所述B相电流和C相电流中的任一电流为正值，停止对所述三相交流电机相序的校验。

本发明实施例第二方面公开一种三相交流电机相序的校验系统，所述系统包括：

采集单元，用于实时采集三相交流电机的电机控制器对应的A相电流、B相电流和C相电流；

第一执行单元，用于当所述三相交流电机处于开环电压模式下时，将交轴电压和正向夹角设置为0和第一夹角阈值，增大直轴电压直至所述三相交流电机的U相电流等于电流阈值，所述正向夹角为直轴正向和U相正向的夹角；

清零单元，用于将所述直轴电压清零；

第二执行单元，用于当所述三相交流电机处于开环电压模式下时，将所述交轴电压和所述正向夹角设置为0和第二夹角阈值，以所述A相电流、B相电流和C相电流满足预设条件为前提增大所述直轴电压；

确定单元，用于若采集到的所述A相电流和所述B相电流小于0，且所述C相电流大于0，确定所述三相交流电机和所述电机控制器的相序方向不一致；

交换单元，用于若所述三相交流电机和所述电机控制器的相序方向不一致，当所述三相交流电机处于电流闭环模式下时，交换B相调制波和C相调制波，以及交换所述B相电流和所述C相电流。

优选的，所述交换单元包括：

调制波交换模块，用于对所述三相交流电机进行闭环控制时，基于B相调制波控制C相绝缘栅双极型晶体管IGBT，以及基于C相调制波控制B相IGBT；

电流交换模块，用于将所述B相电流作为闭环控制过程中的实际C相电流，以及将所述C相电流作为闭环控制过程中的实际B相电流。

优选的，所述第一执行单元具体用于：将交轴电压和正向夹角都设置为0，增大直轴电压直至所述三相交流电机的U相电流等于电流阈值，其中，所述A相电流为正值，所述B相电流和C相电流为负值。

优选的，所述第二执行单元具体用于：分别将所述交轴电压和所述正向夹角设置为0和2π/3，以所述A相电流、B相电流和C相电流都小于所述电流阈值为前提增大所述直轴电压。

基于上述本发明实施例提供的一种三相交流电机相序的校验方法及系统，该方法为：实时采集三相交流电机的电机控制器对应的A相电流、B相电流和C相电流；将交轴电压和正向夹角设置为0和第一夹角阈值，增大直轴电压直至三相交流电机的U相电流等于电流阈值，将直轴电压清零；将交轴电压和正向夹角设置为0和第二夹角阈值，以A相电流、B相电流和C相电流满足预设条件为前提增大直轴电压；A相电流和B相电流小于0，且C相电流大于0，确定三相交流电机和电机控制器的相序方向不一致；当三相交流电机处于电流闭环模式下时，交换B相调制波和C相调制波，以及交换B相电流和C相电流。本方案中，给定交轴电压和正向夹角，通过电机控制器的三相电流的大小和方向，确定三相交流电机和电机控制器的相序方向是否不一致。若不一致，交换B相调制波和C相调制波，以及交换B相电流和C相电流，完成三相交流电机的相序校正，保证三相交流电机稳定运行。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种三相交流电机相序的校验方法流程图；

图2为本发明实施例提供的相序检测原理图；

图3为本发明实施例提供的相序校正前的电流闭环控制原理图；

图4为本发明实施例提供的相序校正后的电流闭环控制原理图；

图5为本发明实施例提供的一种三相交流电机相序的检验系统的结构框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本申请中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

由背景技术可知，为保证三相交流电机稳定运行，A相、B相和C相分别与三相交流电机的U相、V相和W相连接。当三相电流传感器与三相交流电机的相序不一致时，会导致三相交流电机出现故障，从而致使三相交流电机不转、抖动或反转。

因此，本发明实施例提供一种三相交流电机相序的校验方法及系统，给定交轴电压和正向夹角，通过电机控制器的三相电流的大小和方向，确定三相交流电机和电机控制器的相序方向是否不一致。若不一致，交换B相调制波和C相调制波，以及交换B相电流和C相电流，完成三相交流电机的相序校正，以保证三相交流电机稳定运行。

本发明实施例涉及的三相交流电机的类型包括但不仅限于永磁同步电机，由前述内容可知，三相交流电机与电机控制器的正确相序连接仅有一种情况，即为电机控制器的A相、B相和C相分别与三相交流电机的U相、V相和W相连接。三相交流电机与电机控制器的相序方向不一致存在以下错误连接情况：

错误连接情况一、A相、B相和C相分别连接U相、W相和V相。

错误连接情况二、A相、B相和C相分别连接V相、U相和W相。

错误连接情况三、A相、B相和C相分别连接W相、V相和U相。

针对以上三种错误连接情况，通过本发明实施例示出的三相交流电机相序的校验方法进行相序校正，使三相交流电机与电机控制器的相序方向一致，以保证三相交流电机稳定运行。

参见图1，示出了本发明实施例提供的一种三相交流电机相序的校验方法流程图，所述校验方法包括以下步骤：

步骤S101：实时采集三相交流电机的电机控制器对应的A相电流、B相电流和C相电流。

在具体实现步骤S101的过程中，通过电流采集装置实时采样所述电机控制器对应的A相电流、B相电流和C相电流。其中，所述电流采集装置包括但不仅限于电流传感器，对所述电流采集装置的类型不做具体限定。

步骤S102：当所述三相交流电机处于开环电压模式下时，将交轴电压和正向夹角设置为0和第一夹角阈值，增大直轴电压直至所述三相交流电机的U相电流等于电流阈值。

需要说明的是，所述三相交流电机处于开环电压模式或者处于电流闭环模式，可用技术人员根据实际需求进行切换。

在具体实现步骤S102的过程中，当所述三相交流电机处于开环电压模式下时，将交轴电压设置为0，将正向夹角设置为0(第一夹角阈值的一种方式)。逐渐增大直轴电压，直至所述三相交流电机的U相电流iu等于电流阈值。其中，在逐渐增大所述直轴电压的过程中，A相电流为正值，并且逐渐增大。当所述U相电流等于所述电流阈值时，此时所述B相电流和C相电流为负值。

需要说明的是，所述正向夹角为直轴正向和U相正向的夹角。

优选的，在执行步骤S102的过程中，若A相电流为负值，和/或，所述B相电流和C相电流中的任一电流为正值，停止对所述三相交流电机相序的校验。以发送提示信息的方式通知技术人员需要检测所述电机控制器的硬件。

步骤S103：将所述直轴电压清零。

在具体实现步骤S103的过程中，在前述步骤S102中逐渐增大所述直轴电压直至iu等于电流阈值之后，所述直轴电压处于某个电压值。为执行下述步骤S104的内容，在执行步骤S104之前需将所述直轴电压清零。

步骤S104：当所述三相交流电机处于开环电压模式下时，将所述交轴电压和所述正向夹角设置为0和第二夹角阈值，以所述A相电流、B相电流和C相电流满足预设条件为前提增大所述直轴电压。

在具体实现步骤S104的过程中，当所述三相交流电机处于开环电压模式下时，将所述交轴电压设置为0，将所述正向夹角设置为2π/3(第二夹角阈值的一种方式)。以所述A相电流、B相电流和C相电流都小于所述电流阈值为前提，逐渐增大所述直轴电压。

为更好解释说明上述步骤S102至步骤S104中的内容，通过图2示出的相序检测原理图进行举例说明，需要说明的是，所述图2中示出的内容仅用于举例说明。

在所述图2中，Ud为直轴电压，Uq为交轴电压，θ为正向夹角，ta、tb和tc分别为A相调制波、B相调制波和C相调制波，ia、ib和ic分别为A相电流、B相电流和C相电流。

在所述三相电机处于开环电压模式下，将Uq和θ都设置为0，逐渐增大Ud直至U相电流等于电流阈值，将Ud清零。

在所述三相电机处于开环电压模式下，将Uq设置为0，将θ设置为2π/3，以ia、ib和ic都小于所述电流阈值为前提，逐渐增大Ud。

步骤S105：若所述A相电流和所述B相电流小于0，且所述C相电流大于0，确定所述三相交流电机和所述电机控制器的相序方向不一致。

在具体实现步骤S105的过程中，当执行上述步骤S102至步骤S104之后，若采集到的所述A相电流和所述B相电流小于0，且所述C相电流大于0，确定所述三相交流电机和所述电机控制器的相序方向不一致。即结合所述图2中的内容，若ic>0，ia<0，ib<0，确定所述三相交流电机和所述电机控制器的相序方向不一致。

优选的，当执行上述步骤S102至步骤S104之后，若采集到的所述A相电流和C相电流都小于0，且所述B相电流大于0，确定所述三相交流电机和所述电机控制器的相序方向一致。即结合所述图2中的内容，若ib>0，ia<0，ic<0，确定所述三相交流电机和所述电机控制器的相序方向一致，此时无需对三相交流电机的相序进行调整，即可保证三相交流电机稳定工作。

步骤S106：若所述三相交流电机和所述电机控制器的相序方向不一致，当所述三相交流电机处于电流闭环模式下时，交换B相调制波和C相调制波，以及交换所述B相电流和所述C相电流。

需要说明的是，所述电机控制器的每相内部的上下桥分别有一个绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT)。在进行闭环控制时采用脉冲宽度调制(Pulse width modulation，PWM)控制，即针对所述电机控制器的三相，分别输出三相PWM调制波。PWM置1表示上桥臂导通，PWM置0表示下桥臂导通。

在具体实现步骤S106的过程中，对所述三相交流电机进行闭环控制时，基于B相调制波控制C相IGBT，以及基于C相调制波控制B相IGBT。将所述B相电流作为闭环控制过程中的实际C相电流，以及将所述C相电流作为闭环控制过程中的实际B相电流。

需要说明的是，在进行闭环控制运算的过程中，利用B相调制波控制C相IGBT动作，利用C相调制波控制B相IGBT动作。同时，在进行闭环控制运算时，将采集得到的B相电流作为闭环控制运算中的实际C相电流，将采集得到的C相电流作为闭环控制运算中的实际B相电流。通过上述调换B相调制波和C相调制波，以及调换所述B相电流和所述C相电流，完成对所述三相交流电机的相序校正。

为更好解释说明上述校正三相交流电机相序的过程，通过图3和图4示出的内容进行举例说明，需要说明的是，所述图3和图4仅用于举例说明。

参见图3，示出了本发明实施例提供的相序校正前的电流闭环控制原理图，此时所述三相交流电机和所述电机控制器的相序方向不一致，需校正所述三相交流电机的相序。

通过上述步骤S106示出的执行原理，交换B相调制波和C相调制波，以及交换所述B相电流和所述C相电流。进行调制波和电流交换后的电流闭环控制原理图如图4。

参见图4，示出了本发明实施例提供的相序校正后的电流闭环控制原理图。在所述图4中，将所述B相调制波和C相调制波进行调换，以及将所述B相电流和所述C相电流进行调换。

在本发明实施例中，给定交轴电压和正向夹角，通过电机控制器的三相电流的大小和方向，确定三相交流电机和电机控制器的相序方向是否不一致。若不一致，交换B相调制波和C相调制波，以及交换B相电流和C相电流，完成三相交流电机的相序校正，使得三相交流电机和电机控制器的相序方向一致，以保证三相交流电机稳定运行。

与上述本发明实施例提供的一种三相交流电机相序的校验方法相对应，参见图5，本发明实施例还提供一种三相交流电机相序的校验系统的结构框图，所述校验系统包括：采集单元501、第一执行单元502、清零单元503、第二执行单元504、确定单元505和交换单元506。

采集单元501，用于实时采集三相交流电机的电机控制器对应的A相电流、B相电流和C相电流。

第一执行单元502，用于当所述三相交流电机处于开环电压模式下时，将交轴电压和正向夹角设置为0和第一夹角阈值，增大直轴电压直至所述三相交流电机的U相电流等于电流阈值，所述正向夹角为直轴正向和U相正向的夹角。

在具体实现中，所述第一执行单元502具体用于将交轴电压和正向夹角都设置为0，增大直轴电压直至所述三相交流电机的U相电流等于电流阈值，其中，所述A相电流为正值，所述B相电流和C相电流为负值。

清零单元503，用于将所述直轴电压清零。

第二执行单元504，用于当所述三相交流电机处于开环电压模式下时，将所述交轴电压和所述正向夹角设置为0和第二夹角阈值，以所述A相电流、B相电流和C相电流满足预设条件为前提增大所述直轴电压。

在具体实现中，所述第二执行单元504具体用于：分别将所述交轴电压和所述正向夹角设置为0和2π/3，以所述A相电流、B相电流和C相电流都小于所述电流阈值为前提增大所述直轴电压。

确定单元505，用于若采集到的所述A相电流和所述B相电流小于0，且所述C相电流大于0，确定所述三相交流电机和所述电机控制器的相序方向不一致。

优选的，所述确定单元505还用于：若采集到的所述A相电流和C相电流都小于0，且所述B相电流大于0，确定所述三相交流电机和所述电机控制器的相序方向一致。

交换单元506，用于若所述三相交流电机和所述电机控制器的相序方向不一致，当所述三相交流电机处于电流闭环模式下时，交换B相调制波和C相调制波，以及交换所述B相电流和所述C相电流。

在本发明实施例中，给定交轴电压和正向夹角，通过电机控制器的三相电流的大小和方向，确定三相交流电机和电机控制器的相序方向是否不一致。若不一致，交换B相调制波和C相调制波，以及交换B相电流和C相电流，完成三相交流电机的相序校正，保证三相交流电机稳定运行。

优选的，结合图5示出的内容，所述校验系统还包括：

停止单元，用于在将交轴电压和正向夹角设置为0和第一夹角阈值，增大直轴电压直至所述三相交流电机的U相电流等于电流阈值的过程中，若所述A相电流为负值，和/或，所述B相电流和C相电流中的任一电流为正值，停止对所述三相交流电机相序的校验。

优选的，结合图5示出的内容，所述交换单元506包括调制波交换模块和电流交换模块。各个模块的执行原理如下：

调制波交换模块，用于对所述三相交流电机进行闭环控制时，基于B相调制波控制C相IGBT，以及基于C相调制波控制B相IGBT。

综上所述，本发明实施例提供一种三相交流电机相序的校验方法及系统，该方法为：实时采集三相交流电机的电机控制器对应的A相电流、B相电流和C相电流；将交轴电压和正向夹角设置为0和第一夹角阈值，增大直轴电压直至三相交流电机的U相电流等于电流阈值，将直轴电压清零；将交轴电压和正向夹角设置为0和第二夹角阈值，以A相电流、B相电流和C相电流满足预设条件为前提增大直轴电压；A相电流和B相电流小于0，且C相电流大于0，确定三相交流电机和电机控制器的相序方向不一致；当三相交流电机处于电流闭环模式下时，交换B相调制波和C相调制波，以及交换B相电流和C相电流。本方案中，给定交轴电压和正向夹角，通过电机控制器的三相电流的大小和方向，确定三相交流电机和电机控制器的相序方向是否不一致。若不一致，交换B相调制波和C相调制波，以及交换B相电流和C相电流，完成三相交流电机的相序校正，使得三相交流电机和电机控制器的相序方向一致，以保证三相交流电机稳定运行。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统或系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的系统及系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims

1.一种三相交流电机相序的校验方法，其特征在于，所述方法包括：

将所述直轴电压清零；

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述当所述三相交流电机处于电流闭环模式下时，交换B相调制波和C相调制波，以及交换所述B相电流和所述C相电流，包括：

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将交轴电压和正向夹角设置为0和第一夹角阈值，增大直轴电压直至所述三相交流电机的U相电流等于电流阈值，包括：

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，分别将所述交轴电压和所述正向夹角设置为0和第二夹角阈值，以所述A相电流、B相电流和C相电流满足预设条件为前提增大所述直轴电压，包括：

分别将所述交轴电压和所述正向夹角设置为0和2π/3；

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将交轴电压和正向夹角设置为0和第一夹角阈值，增大直轴电压直至所述三相交流电机的U相电流等于电流阈值的过程中，还包括：

7.一种三相交流电机相序的校验系统，其特征在于，所述系统包括：

清零单元，用于将所述直轴电压清零；

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述交换单元包括：

9.根据权利要求7的系统，其特征在于，所述第一执行单元具体用于：将交轴电压和正向夹角都设置为0，增大直轴电压直至所述三相交流电机的U相电流等于电流阈值，其中，所述A相电流为正值，所述B相电流和C相电流为负值。

10.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述第二执行单元具体用于：分别将所述交轴电压和所述正向夹角设置为0和2π/3，以所述A相电流、B相电流和C相电流都小于所述电流阈值为前提增大所述直轴电压。