CN112952758A - 一种控制器 - Google Patents

Abstract

本申请涉及电子电力技术领域，特别是涉及一种关于三相电机的欠相检测和保护的控制器，该控制器执行一种三相电机的欠相检测保护方法。其中，该三相电机的欠相检测保护方法通过对该三相电机各相实际电流值与该三相电机电流闭环的目标电流值之间的大小关系进行判断，判断出三相电机是否发生欠相，因此该三相电机的检测保护方法可以实现对三相电机的欠相检测和保护。

Description

一种控制器

技术领域

本发明涉及电机控制技术领域，特别是涉及一种关于三相电机的欠相检测和保护的控制器。

背景技术

三相电机在运行阶段中，可能因发生自身电源线接触不充分、脱落等异常状况而导致电机欠相，如果电机控制器不能及时检测到电机发生欠相并对三相电机进行欠相保护，可能会造成三相电机的损坏。

发明内容

有鉴于此，本申请提供了一种控制器，能够实现三相电机的欠相检测和保护。

为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：

本申请提供一种控制器，用于控制三相电机，包括以下三相电机的欠相检测保护方法：

确定所述三相电机的电流闭环的目标电流值；

获取所述三相电机各相的实际电流值；

判断所述三相电机中各相的实际电流值是否均大于等于所述目标电流值的预设比例值；

若所述三相电机存在至少一相的实际电流值小于所述目标电流值的预设比例值，则判定所述三相电机发生欠相；

当所述三相电机发生欠相时，对所述三相电机进行欠相保护。

可选的，所述目标电流值为目标电流有效值，所述实际电流值为实际电流有效值。

可选的，确定所述三相电机的电流闭环的目标电流值之前，还包括：

判断所述三相电机是否处于启动阶段；

若所述三相电机处于启动阶段，则执行确定所述三相电机的电流闭环的目标电流值的步骤。

可选的，判断所述三相电机是否处于启动阶段，包括：

判断所述三相电机是否处于速度开环、电流闭环控制模式中；

若所述三相电机处于速度开环、电流闭环控制模式中，则判定所述三相电机处于启动阶段。

可选的，在所述判定所述三相电机发生欠相的步骤之前，还包括：

判断所述三相电机存在至少一相的实际电流值小于所述目标电流值的预设比例值的持续时长超过预设时长；

若所述三相电机存在至少一相的实际电流值小于所述目标电流值的预设比例值的持续时长超过所述预设时长，则执行所述判定所述三相电机发生欠相的步骤。

可选的，在所述判断所述三相电机中各相的实际电流值是否均大于等于所述目标电流值的预设比例值的步骤之前，还包括：

分别对所述三相电机各相的实际电流值进行取平均值或者滤波的操作，再以操作后各相的实际电流值执行所述判断所述三相电机中各相的实际电流值是否均大于等于所述目标电流值的预设比例值的步骤。

可选的，当所述三相电机发生欠相时，进行欠相保护，包括：

当所述三相电机发生欠相时，所述控制器调用自身存储的欠相保护程序，断开所述三相电机与电源之间的连接。

可选的，所述目标电流有效值的计算公式为：

其中，I^* _rms为所述目标电流有效值，I^*为所述电流闭环的目标电流峰值。

可选的，所述目标电流有效值的预设比例值为：所述目标电流有效值的80％的值。

可选的，所述控制器包括控制单元，所述控制单元执行所述三相电机的欠相检测保护方法，所述控制单元的信号输入端与三相电机的电流采样单元输出端相连，用于获取各相的实际电流值；所述控制单元的信号输出端与报警装置相连。

本申请提供一种控制器，用于控制三相电机，包括以下三相电机的欠相检测保护方法。其中，该三相电机的欠相检测保护方法，先确定三相电机的电流闭环的目标电流值，以及，获取三相电机各相的实际电流值；之后，对三相电机各相的实际电流值是否大于等于目标电流值的预设比例值进行判断，若三相电机存在至少一相的实际电流值小于目标电流值的预设比例值，则判定三相电机发生欠相；最后，当三相电机发生欠相时，进行欠相保护。由上述说明可知，该三相电机的欠相检测保护方法，通过对该三相电机各相实际电流值与该三相电机电流闭环的目标电流值之间的大小关系进行判断，判断出三相电机是否发生欠相，因此该三相电机的检测方法可以实现对三相电机的欠相检测和保护。

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为本申请实施例提供的三相电机的欠相检测保护方法的流程示意图；

图2为本申请实施例提供的三相电机的欠相检测保护方法的一种实施方式的流程示意图；

图3为本申请实施例提供的步骤S160的一种具体实施方式的流程示意图；

图4为本申请实施例提供的三相电机的欠相检测保护方法的另一种实施方式的流程示意图；

图5为本申请实施例提供的三相电机的欠相检测保护方法的又一种实施方式的流程示意图；

图6为本申请实施例提供的三相电机的欠相检测保护方法的再一种实施方式的流程示意图。

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。

为解决三相电机欠相问题，有一种欠相检测方法，在三相电机的运行过程中，当三相电机的转速大于规定转速时，若三相电机的最小相电流占最大相电流的百分比小于规定百分比，则判定三相电机发生欠相，并对三相电机进行欠相保护。但是对于风机、水泵等自身启动前三相电机就已经开始转动的装置来说，在三相电机的启动阶段，无法及时检测出电机是否发生欠相，因此，亟需一种三相电机的欠相保护检测方法，能够实现对于三相电机的启动阶段的欠相检测和保护。

基于此，本申请实施例提供一种控制器，用于控制三相电机。通常情况下，控制器的控制单元的信号输入端与三相电机的电流采样单元的输出端相连，电流采样单元用于采样三相电机各相的实际电流值，并输送至控制器的控制单元。

控制器的控制单元的一个信号输出端与报警装置的接收端相连，当控制单元经过判断后，判定三相电机发生欠相时，可以输出报警信号到报警装置，以控制报警装置发出报警提示，方便工作人员获悉该三相电机发生欠相，并及时对该三相电机进行维修。

可选的，该报警装置可以是声音报警装置，也可以是光报警装置，还可以是两者结合的报警装置，此处不做具体限定，可视具体情况而定，只要能够发出报警提示的装置均在本申请的保护范围内。

另外，本实施例提供的控制器用于执行一种三相电机的欠相检测保护方法，该方法具体可以在控制器的控制单元中执行，该三相电机的欠相检测保护方法的具体流程如图1所示，具体包括如下步骤：

S110、确定三相电机的电流闭环的目标电流值。

通常情况下，电流闭环的目标电流值即为三相电机的预设安全电流值，因此，电流闭环的目标电流值可以根据三相电机的实际承受能力以及安全要求预先设定并存储在控制器中；需要说明的是，通常情况下，控制器是以目标电流峰值的形式对电流闭环的目标电流值进行存储的。

可选的，在实际应用中，电流闭环的目标电流值可以是目标电流有效值，也可以是目标电流峰值，还可以是目标电流平均值，此处不做具体限定，可视具体情况而定，但均在本申请的保护范围内。

其中，优选目标电流值为目标电流的有效值，即若三相电机的电流闭环的目标电流值为目标电流有效值，则步骤S110的具体实现方式为：先从控制器中调取电流闭环的目标电流峰值，再对电流闭环的目标电流峰值进行变换计算，获得电流闭环的目标电流有效值。

具体而言，实际应用中，电流闭环的目标电流有效值的计算公式为：

其中，I^* _rms为三相电机电流闭环的目标电流有效值，I^*为三相电机电流闭环的目标电流峰值。

S120、获取三相电机各相的实际电流值。

在实际应用中，三相电机的电流采样单元用于采样三相电机各相的实际电流值，并通过自身的输出端和控制器的控制单元的信号输入端输送至控制器的控制单元，通常情况下，控制器以实际电流峰值的形式将各相的实际电流值进行储存。

可选的，三相电机各相的实际电流值可以是实际电流有效值，也可以是实际电流峰值，还可以是实际电流平均值，此处不做具体限定，可视具体情况而定，均在本申请的保护范围内。

需要注意的是，通常情况下，步骤S120中实际电流值的实现形式与步骤S110中目标电流值的实现形式相同，因此若步骤S110中确定的三相电机的电流闭环的目标电流值为目标电流有效值，则控制器获取三相电机各相的实际电流值同样为各相的实际电流有效值，即此时，步骤S120的具体实现形式：先获取三相电机各相的实际电流峰值，再对三相电机各相的实际电流峰值进行变换计算，以获取三相电机各相的实际电流有效值。

需要说明的是，在实际应用中，三相电机各相自身实际电流有效值的计算公式为：

其中，I＇为采集得到的三相电机各相自身实际电流峰值，I＇_rms为三相电机各相自身实际电流有效值。

S130、判断三相电机中各相的实际电流值是否均大于等于目标电流值的预设比例值。

实际应用中，三相电机中一相的实际电流值小于目标电流值的预设比例值，表明该相的电路连接出现问题，影响该相的电流输入，即出现欠相问题。因此，若三相电机存在至少一相的实际电流值小于目标电流值的预设比例值，则执行步骤S140；若三相电机三相的实际电流值均大于等于目标电流值的预设比例值，则执行步骤S150。

需要说明的是，在实际应用中，该目标电流值的预设比例值可以是指该目标电流值的80％的值，也可以是指该目标电流值的85％的值，此处不做具体限定，但是要根据三相电机的具体电路结构和具体情况进行设定，避免三相电机出现因预设比例值设定不当而出现电力故障。

S140、判定三相电机发生欠相。

S150、判定三相电机未发生欠相。

需要说明的是，在步骤S140之后，即当三相电机发生欠相保护时，还需要执行一下步骤：

S160、对三相电机进行欠相保护。

在实际应用中，控制器中存储有欠相保护程序，当三相电机发生欠相时，控制器调用该欠相保护程序，断开三相电机与电源之间的连接，从而实现对三相电机的欠相保护。

由上述说明可知，该三相电机的欠相检测保护方法，通过对该三相电机各相实际电流值与该三相电机电流闭环的目标电流值之间的大小关系进行判断，判断出三相电机是否发生欠相，因此该三相电机的检测方法可以实现对三相电机的欠相检测和保护。

值得说明的是，即便在三相电机的启动阶段，也能够因速度开环、电流闭环，而实现对于三相电机是否欠相的检测；因此，本申请提供的三相电机的欠相检测保护方法也能够在三相电机的启动阶段对三相电机进行欠相检测和保护；并且，由于该三相电机的欠相检测保护方法在启动阶段就可检测出三相电机是否发生欠相，所以该三相电机的欠相检测保护方法对三相电机进行欠相检测时，具有响应速度快的优点；另外，该三相电机的欠相检测保护方法根据三相电机各相实际电流值与目标电流值之间的相对关系，判断三相电机是否发生欠相，使得三相电机即使在启动阶段出现缺两相或缺三相时，仍然可以对三相电机进行欠相检测；因此，该三相电机的欠相检测保护方法可适用于较多的工作场景。

进一步需要说明的是，该三相电机的欠相检测保护方法可以应用于三相电机的各个阶段，比如，三相电机的启动阶段和正常运行阶段，因此，在三相电机的工作过程中，可以无需更换欠相检测保护方法，便可以完成对三相电机的欠相检测；当然，也可以在正常运行阶段更换为其它的欠相检测保护方法，此处不做限定，视其具体应用环境而定即可，均在本申请的保护范围内。

以用目标电流有效值作为目标电流值，并用实际电流有效值作为实际电流值为例，本申请另一实施例在上述实施例的基础上，提供三相电机的欠相检测保护方法的一种具体实施方式，其具体流程如图2所示，在步骤S110之前，还包括以下步骤：

S170、判断三相电机是否处于启动阶段。

其中，启动阶段是三相电机在接通电源之后，由静止到自身正常运行阶段起点之间的阶段。在此阶段，三相电机的转速不断增加，即三相电机处于速度开环控制模式中；与此同时，三相电机的电流也会迅速增加，当三相电机各相的实际电流值超过三相电机自身的预设安全电流值时，会使三相电机发生电力故障，严重时会烧毁三相电机，因此在此阶段，三相电机需要处于电流闭环控制模式中，以防止三相电机出现电力故障，或是存在烧毁三相电机的风险。因此，步骤S170的具体实施方式如图3所示，包括如下步骤：

S171、判断三相电机是否处于速度开环、电流闭环控制模式中。

若三相电机处于速度开环、电流闭环控制模式中，则执行步骤S172；若三相电机未处于速度开环控制模式中和/或未处于电流闭环控制模式中，则执行步骤S173。

S172、判定三相电机处于启动阶段。

S173、判定三相电机未处于启动阶段。

在实际应用中，若三相电机处于启动阶段，则执行步骤S110；若三相电机未处于启动阶段，则说明控制器处于待机阶段或者正常运行阶段。

需用说明的是，在正常工作阶段下，即三相电机处于正常运行阶段，控制器可以采用本方案继续对三相电机进行欠相检测，也可以采用其它方法对三相电机进行欠相检测，此处不做具体限定，可视具体情况而定，均在本申请的保护范围内。但是若采用其它方法对三相电机进行欠相检测，则本方案结束。

值得说明的是，在三相电机的启动过程中，采用本实施例提供的三相电机的检测方法对三相电机进行欠相检测，会使欠相检测的结果更加准确，降低误判的可能性。

同样的，以用目标电流有效值作为目标电流值，并用实际电流有效值作为实际电流值为例，本实施例在上述实施例的基础上，提供三相电机的欠相检测保护方法的另一种具体实施方式，其具体流程如图4所示，在步骤S140之前，还包括如下步骤：

S210、判断三相电机是否存在至少一相的实际电流有效值小于目标电流有效值的预设比例值的持续时间超过预设时长。

在实际应用中，当某些偶然情况出现时，可能导致三相电机的某一相实际电流有效值在一瞬间或较短的时间内小于目标电流有效值的预设比例值，若此时判定三相电机发生欠相，则会影响三相电机的正常工作，降低三相电机的工作效率。因此，若三相电机存在至少一相的实际电流有效值小于目标电流有效值的预设比例值的持续时间超过预设时长，则执行步骤S140；而若三相电机存在至少一相的实际电流有效值小于目标电流有效值的预设比例值的持续时间未超过预设时长，则执行步骤S150。

其中，预设时长是预先根据三相电机的实际运行情况预先设定的时间长度，并存储在控制器中，用于避免因偶然情况出现而导致对三相电机是否欠相出现误判的情况。

实际应用中，步骤S210具体为：

先判断三相电机是否存在至少一相的实际电流有效值连续小于目标有效值的预设比例值；若三相电机各相的实际电流有效值均没有连续小于目标有效值的预设比例值，则判定三相电机未发生欠相；若三相电机存在至少一相的实际电流有效值连续小于目标电流有效值的预设比例值，则继续判断三相电机对应相的实际电流有效值连续小于目标电流有效值的持续时间是否超过预设时长；若三相电机对应相的实际电流有效值连续小于目标电流有效值的持续时间超过预设时长，则判定三相电机发生欠相；若三相电机对应相的实际电流有效值连续小于目标电流有效值的持续时间没有超过预设时长，则判定三相电机未发生欠相。

需要说明的是，通过增加步骤S210，可以避免因出现偶然情况而导致对三相电机是否欠相的误判，增加本实施例提供的三相电机的欠相检测保护方法对三相电机是否欠相的判断的准确性，进而提高三相电机的工作效率。

同样的，以用目标电流有效值作为目标电流值，并用实际电流有效值作为实际电流值为例，本实施例在上述实施例的基础上，提供三相电机的欠相检测保护方法的又一种具体实施方式，其具体流程如图5所示，在步骤S130之前，还包括如下步骤：

S220、对三相电机各相的实际电流有效值进行取平均值操作，再以操作后的各相实际电流有效值执行步骤S130。

在实际应用中，需要在执行步骤S220之前连续多次执行步骤S120，以获取三相电机各相实际电流有效值的样本数据，以便对三相电机各相的实际电流有效值进行取平均值操作；需要说明的是，三相电机各相实际电流有效值的样本数据越多，越可以减少三相电机各相的实际电流有效值的误差，从而提高对三相电机是否欠相的判断的准确性。

同样的，以用目标电流有效值作为目标电流值，并用实际电流有效值作为实际电流值为例，本实施例在如1图所示实施例的基础上，还提供三相电机的欠相检测保护方法的再一种具体实施方式，其具体流程如图6所示，在步骤S130之前，还包括如下步骤：

S230、对三相电机各相的实际电流有效值进行滤波操作，再以操作后的各相实际电流有效值执行步骤S130。

需要说明的是，对三相电机各相的实际电流进行滤波操作，可以保证只允许三相电机各相的实际电流通过，进而可以避免因出现偶然情况或意外情况而导致对三相电机是否欠相的误判，从而可以提高对三相电机是否欠相的判断的准确性。

其余流程与上述实施例相同，此处不再一一赘述。

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 (10)

1.一种控制器，用于控制三相电机，其特征在于，包括以下三相电机的欠相检测保护方法：

确定所述三相电机的电流闭环的目标电流值；

获取所述三相电机各相的实际电流值；

判断所述三相电机中各相的实际电流值是否均大于等于所述目标电流值的预设比例值；

若所述三相电机存在至少一相的实际电流值小于所述目标电流值的预设比例值，则判定所述三相电机发生欠相；

当所述三相电机发生欠相时，对所述三相电机进行欠相保护。

2.根据权利要求1所述的控制器，其特征在于，所述目标电流值为目标电流有效值，所述实际电流值为实际电流有效值。

3.根据权利要求2所述的控制器，其特征在于，确定所述三相电机的电流闭环的目标电流值之前，还包括：

判断所述三相电机是否处于启动阶段；

若所述三相电机处于启动阶段，则执行确定所述三相电机的电流闭环的目标电流值的步骤。

4.根据权利要求3所述的控制器，其特征在于，判断所述三相电机是否处于启动阶段，包括：

判断所述三相电机是否处于速度开环、电流闭环控制模式中；

若所述三相电机处于速度开环、电流闭环控制模式中，则判定所述三相电机处于启动阶段。

5.根据权利要求2-4任一项所述的控制器，其特征在于，在所述判定所述三相电机发生欠相的步骤之前，还包括：

判断所述三相电机存在至少一相的实际电流值小于所述目标电流值的预设比例值的持续时长超过预设时长；

若所述三相电机存在至少一相的实际电流值小于所述目标电流值的预设比例值的持续时长超过所述预设时长，则执行所述判定所述三相电机发生欠相的步骤。

6.根据权利要求2-4任一项所述的控制器，其特征在于，在所述判断所述三相电机中各相的实际电流值是否均大于等于所述目标电流值的预设比例值的步骤之前，还包括：

分别对所述三相电机各相的实际电流值进行取平均值或者滤波的操作，再以操作后各相的实际电流值执行所述判断所述三相电机中各相的实际电流值是否均大于等于所述目标电流值的预设比例值的步骤。

7.根据权利要求1-4任一项所述的控制器，其特征在于，当所述三相电机发生欠相时，进行欠相保护，包括：

当所述三相电机发生欠相时，所述控制器调用自身存储的欠相保护程序，断开所述三相电机与电源之间的连接。

8.根据权利要求2-4任一项所述的控制器，其特征在于，所述目标电流有效值的计算公式为：

其中，I^* _rms为所述目标电流有效值，I^*为所述电流闭环的目标电流峰值。

9.根据权利要求2-4任一项所述的控制器，其特征在于，所述目标电流有效值的预设比例值为：所述目标电流有效值的80％的值。

10.根据权利要求1所述的控制器，其特征在于，所述控制器包括控制单元，所述控制单元执行所述三相电机的欠相检测保护方法，所述控制单元的信号输入端与三相电机的电流采样单元输出端相连，用于获取各相的实际电流值；所述控制单元的信号输出端与报警装置相连。

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