CN112737426B - 基于温升模型重构的深井永磁同步电机防退磁控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种基于温升模型重构的深井永磁同步电机防退磁控制方法，包括如下步骤：根据室温和额定负载条件下以10分钟间隔记录电机温度及绕组温度变化；根据温升公式计算室温条件下电机温升并绘制温升曲线；根据温升重构公式计算当前负载及时间下对应的理论温升值；根据时间间隔重复记录时间及运行电流；根据计算理论温升和时间点重新绘制温升曲线并以数据表格形式存储；根据重构温升曲线计算当前电机温度值，判断电机是否处于过温状态，若没有处于过温状态则继续运行，若处于过温状态，则控制电机温升在合理区间内。该方法能够实时监控电机温度，并通过实时调整电机输出功率的方式保证电机温度处于合理的运行区间。

Description

基于温升模型重构的深井永磁同步电机防退磁控制方法
技术领域
本发明涉及永磁同步电机防退磁技术领域，具体涉及一种基于温升模型重构的深井永磁同步电机防退磁控制方法。
背景技术
目前，永磁同步电机因其各方面性能优越在多种行业得到广泛应用，但其缺点是在遇到极端的温度或负载条件时，容易因发热产生缓慢退磁的现象，地面使用的永磁电机可以通过温度传感器等手段进行有效保护，但是对于严酷环境如深井采油采气等场合，因高温、高压环境和长距离控制，无法安装传感器，电机的真实工作状态无法真实反馈，在遇到极端负载变化时得不到有效保护，永磁体会因长期高温下缓慢退磁，导致使用寿命降低。
因此需要一种可靠的方法来解决不可控因素导致的退磁问题，目前有采用在线检测电机阻值变化的方式来估算电机温度，这种方式在地面及短线模式下可用，但深井环境下温度呈阶梯变化，电缆阻值变化甚至比电机定子电阻更大，导致计算出来的电机温度与实际值偏差太大，无法用来有效保护电机。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种基于温升模型重构的深井永磁同步电机防退磁控制方法，能够实时监控电机温度，并通过实时调整电机输出功率的方式保证电机温度处于合理的运行区间，防止电机因温度达高退磁。
为解决上述技术问题，本发明提供一种基于温升模型重构的深井永磁同步电机防退磁控制方法，包括如下步骤：
S1、根据室温和额定负载条件下以10分钟时间间隔记录电机温度及绕组温度变化；
S2、根据温升公式计算室温条件下电机温升并绘制温升曲线；
S3、根据温升重构公式计算当前负载及时间下对应的理论温升值；
S4、根据时间间隔重复记录时间及运行电流；
S5、根据计算理论温升和时间点重新绘制温升曲线并以数据表格形式存储；
S6、根据重构温升曲线计算当前电机温度值，判断电机是否处于过温状态，若没有处于过温状态则继续运行，若处于过温状态，则控制电机温升在合理区间内。
进一步的，电机定子绕组平均温升计算公式:
Figure BDA0002870578520000021
式中：Δθ1为温升，单位为K；
Rf为加热一定温度后实测阻值，单位为Ω；
R0为常温下绕组阻值，单位为Ω；
Ka为绕组材质的温升系数；
θ0为环境温度，θf为实测温度，单位为℃。
进一步的，温升重构公式根据实际温度条件下的运行电流和时间计算出额定负载下的温度升，温升重构公式如下：
Figure BDA0002870578520000022
式中：IN为额定电流，It为实测电流，单位为安培。
进一步的，根据运行时间和重构的温升曲线计算或查询数据表格得到对应时间点的理论温度值TP，根据电机实际温度
Figure BDA0002870578520000023
得到电机的实际温度，即额定负载下的理论温度换算到实际负载条件下对应电机温度。
进一步的，控制电机温升在合理区间内的手段包括降低电机输出功率或停机保护。
本发明的上述技术方案的有益效果如下：
本发明参考电机室温条件下的温升曲线，绘制出电机在工作井温条件下的温升曲线，进而根据对应的负载曲线及时间常数计算出当前电机工作温度，从而对电机的温度实时监控，当电机温度超允许的范围时，采用降低电机输出功率的方式降低电机的温升，将电机温度始终控制在安全的范围内，从而延长电机的使用寿命。
该方法简单方便可靠，无需另外增加设备，计算量小，而且得到电机温度的误差较其它方式大大减小，能够实时监控电机温度，并通过实时调整电机输出功率的方式保证电机温度处于合理的运行区间，防止电机因温度达高退磁，有效延长电机的使用寿命。
附图说明
图1为本发明电机温升重构控制流程图；
图2为本发明电机温升曲线图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图1-2，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
如图1-2所示：本发明提供了一种基于温升模型重构的深井永磁同步电机防退磁控制方法，包括如下步骤：
S1、根据室温和额定负载条件下以10分钟时间间隔记录电机温度及绕组温度变化；
S2、根据温升公式计算室温条件下电机温升并绘制温升曲线；
S3、根据温升重构公式计算当前负载及时间下对应的理论温升值；
S4、根据时间间隔重复记录时间及运行电流；
S5、根据计算理论温升和时间点重新绘制温升曲线并以数据表格形式存储；
S6、根据重构温升曲线计算当前电机温度值，判断电机是否处于过温状态，若没有处于过温状态则继续运行，若处于过温状态，则控制电机温升在合理区间内。
电机定子绕组平均温升计算公式:
Figure BDA0002870578520000041
式中：Δθ1为温升，单位为K；
Rf为加热一定温度后实测阻值，单位为Ω；
R0为常温下绕组阻值，单位为Ω；
Ka为绕组材质的温升系数；
θ0为环境温度，θf为实测温度，单位为℃。
温升重构公式根据实际温度条件下的运行电流和时间计算出额定负载下的温度升，温升重构公式如下：
Figure BDA0002870578520000042
式中：IN为额定电流，It为实测电流，单位为安培。
根据运行时间和重构的温升曲线计算或查询数据表格得到对应时间点的理论温度值TP，根据电机实际温度
Figure BDA0002870578520000043
得到电机的实际温度，即额定负载下的理论温度换算到实际负载条件下对应电机温度。
控制电机温升在合理区间内的手段包括降低电机输出功率或停机保护。
具体而言，
如图1所示，首先根据室温条件下的温升试验方法，以10分钟为间隔记录电机在额定负载下的定子绕组直流电阻值和温度。根据电机定子绕组平均温升计算公式得到电机的温升并绘制出温升曲线。电机定子绕组平均温升计算公式:
Figure BDA0002870578520000051
式中：Δθ1为温升，单位为K；
Rf为加热一定温度后实测阻值，单位为Ω；
R0为常温下绕组阻值，单位为Ω；
Ka为绕组材质的温升系数；
θ0为环境温度，θf为实测温度，单位为℃。
温升重构公式的模型如下，其原理是根据实际温度条件下的运行电流和时间计算出额定负载下的温度升ΔθN。
Figure BDA0002870578520000052
式中：IN为额定电流，It为实测电流，单位为安培；
根据重新生成的温升曲线示例如图2所示，详细数据以数据表格的形式存储在控制系统中。则可以根据运行时间和重构的温升曲线计算或查询数据表格得到对应时间点的理论温度值TP，然后根据电机实际温度公式得到电机的实际温度，即额定负载下的理论温度换算到实际负载条件下对应电机温度。
电机实际温度
Figure BDA0002870578520000053
其中TS为电机实际温度，TP为根据重构温升曲线对应时间点的理论温度。
在得到电机实际运行温度后，可以对电机实时监控，当电机温度处理合理的区间时继续运行，当电机温度超过一定限值时，可以采取降低电机输出功率的方式来减小电机温升，从而有效避免电机温度持续升高后退磁。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种基于温升模型重构的深井永磁同步电机防退磁控制方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1、根据室温和额定负载条件下以10分钟时间间隔记录电机温度及绕组温度变化；
S2、根据温升公式计算室温条件下电机温升并绘制温升曲线；
S3、根据温升重构公式计算当前负载及时间下对应的理论温升值；
S4、根据时间间隔重复记录时间及运行电流；
S5、根据计算理论温升和时间点重新绘制温升曲线并以数据表格形式存储；
S6、根据重构温升曲线计算当前电机温度值，判断电机是否处于过温状态，若没有处于过温状态则继续运行，若处于过温状态，则控制电机温升在合理区间内；
电机定子绕组平均温升计算公式:
Figure FDA0003742811610000011
式中：Δθ1为温升，单位为K；
Rf为加热一定温度后实测阻值，单位为Ω；
R0为常温下绕组阻值，单位为Ω；
Ka为绕组材质的温升系数；
θ0为环境温度，θf为实测温度，单位为℃；
温升重构公式根据实际温度条件下的运行电流和时间计算出额定负载下的温度升，温升重构公式如下：
Figure FDA0003742811610000012
式中：IN为额定电流，It为实测电流，单位为安培。
2.如权利要求1所述的基于温升模型重构的深井永磁同步电机防退磁控制方法，其特征在于：根据运行时间和重构的温升曲线计算或查询数据表格得到对应时间点的理论温度值TP，根据电机实际温度公式
Figure FDA0003742811610000021
得到电机的实际温度，即额定负载下的理论温度换算到实际负载条件下对应电机温度。
3.如权利要求1所述的基于温升模型重构的深井永磁同步电机防退磁控制方法，其特征在于：控制电机温升在合理区间内的手段包括降低电机输出功率或停机保护。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114633628B (zh) * 2022-03-21 2023-12-15 潍柴动力股份有限公司 一种过温保护方法、装置、电子设备及存储介质

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013255373A (ja) * 2012-06-08 2013-12-19 Mitsubishi Electric Corp モータ駆動装置および空気調和装置
CN103954872A (zh) * 2014-05-20 2014-07-30 中华人民共和国东莞出入境检验检疫局 一种变压器温升测量装置及其测量方法
CN105490606A (zh) * 2015-12-25 2016-04-13 杭州乾景科技有限公司 用于潜油交流永磁同步电机防退磁的保护方法
CN111262503A (zh) * 2020-02-15 2020-06-09 杭州电子科技大学 一种直流无刷电机热保护方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10418929B2 (en) * 2015-02-02 2019-09-17 Mitsubishi Electric Corporation Synchronous machine control device and permanent magnet temperature estimation method for synchronous machine
CN107966659A (zh) * 2017-12-07 2018-04-27 重庆车辆检测研究院有限公司 永磁同步电机中定子绕组温升在线检测方法及检测系统

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013255373A (ja) * 2012-06-08 2013-12-19 Mitsubishi Electric Corp モータ駆動装置および空気調和装置
CN103954872A (zh) * 2014-05-20 2014-07-30 中华人民共和国东莞出入境检验检疫局 一种变压器温升测量装置及其测量方法
CN105490606A (zh) * 2015-12-25 2016-04-13 杭州乾景科技有限公司 用于潜油交流永磁同步电机防退磁的保护方法
CN111262503A (zh) * 2020-02-15 2020-06-09 杭州电子科技大学 一种直流无刷电机热保护方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
干式变压器温升试验与不确定度分析;申丹 等;《电器与能效管理技术》;20170915(第17期);第51页第4段-最后1段 *
高速电主轴冷却系统的创新设计;李伟光 等;《制造技术与机床》;20090430(第4期);第38页第1段-最后1段 *

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