CN113030729A - 一种永磁电机退磁在线检测方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种永磁电机退磁在线检测方法及系统，均能执行如下步骤：测量待测永磁电机定子绕组侧的信号输出频率f₀和开路电压u₀，同时对应测量待测永磁电机的温度t；采用公式

计算出临时空载反电动势u；采用公式

计算得到待测永磁电机的空载反电动势u_sh；比较u_sh与预设标准空载反电势值E_0t的大小，在u_sh≤E_0t时输出退磁警示信号以及上述空载反电动势u_sh。本发明用于在永磁电机的空载反电动势发生退磁故障时方便用户及时获知改变后的空载反电动势。

Description

一种永磁电机退磁在线检测方法及系统

技术领域

本发明涉及永磁电机空载反电动势检测领域，具体涉及一种永磁电机退磁在线检测方法及系统。

背景技术

永磁同步电机因其结构紧凑、体积小、重量轻、效率高、转矩高、功率密度高、工作可靠、噪声低等性能特点，已在抽油机、电动汽车等越来越多的领域被广泛使用。

空载反电动势是永磁电机的特征参数，是评判永磁电机品质性能、运行性能、节能潜力及发展趋势的特征数据。空载反电动势的值不是一成不变的。永磁电机常年使用后，会因化学(使用环境酸碱性)、时效、电机设计与工艺产生的反向磁场、电机振动、温升等原因造成各种程度的退磁现象，造成永磁电机空载反电动势值发生改变。

现有技术中出现了很多关于永磁电机退磁检测的方法。

比如，公开号为CN102944857A的发明专利申请文件公开了一种永磁同步电机转子失磁检测方法，该方法利用上位机给定转速，控制电机运行到稳定状态后，不断增加电流，观察测功机测得的转矩是否相应的增加，初步判断永磁电机转子是否失磁，在可能失磁的情况下，控制电机空载运行标定数据之间的差是否过大，确定永磁同步电机是否转子失磁，该方法依赖试验数据，实际应用中误差较大，且检测到退磁时无法提供具体的空载反电动势的值。

比如，公开号为CN103454585A的发明专利申请文件公开了一种基于失残压的永磁同步电动机失磁故障诊断方法，该方法：采集电机失压瞬间定子端任一相的电压瞬时信号，从电压瞬时信号中截取自失电时刻起的残压波形，初步判断发生退磁的可能性；对截取的失电残压进行频谱变换，确定基波分量幅值；确定基波分量幅值与电机转速的比值即为故障特征；设置故障预警阈值，所述故障特征与故障预警阈值的比值即为故障因子；依据故障因子判断是否存在退磁故障。该方法只能模糊判断是否存在退磁故障，无法对空载反电动势的值进行量化。

比如，公开号为CN107294450A的发明专利申请文件公开了一种应用于电动汽车的永磁电机退磁在线检测方法，其检测相电流幅值，同样无法对空载反电动势的值进行量化的问题。

为此，本发明提供一种永磁电机退磁在线检测方法及系统，用于解决上述问题。

发明内容

针对现有技术的上述不足，本发明提供一种永磁电机退磁在线检测方法及系统，用于在永磁电机的空载反电动势发生退磁故障时方便用户及时获知改变后的空载反电动势。

第一方面，本发明提供一种永磁电机退磁在线检测方法，包括步骤：

S1、测量待测永磁电机定子绕组侧的信号输出频率f₀及与之对应的开路电压u₀，同时测量待测永磁电机的温度t；

S2、依据上述f₀和u₀，采用公式

计算待测永磁电机的临时空载反电动势u，式中f是待测永磁电机的额定频率；

S3、基于上述u和t，采用公式

计算得到待测永磁电机的空载反电动势u_sh,式中tp代表预先设定的温度阈值，tp的取值范围为20℃～25℃，k为永磁同步电动机空载反电势系数；

S4、将上述空载反电动势u_sh与预先设定的待测永磁电机的标准空载反电势值E_0t进行大小比较，并且在u_sh≤E_0t时，输出待测永磁电机退磁警示信号以及上述空载反电动势u_sh。

进一步地，所述k的取值范围为3％-7％。

进一步地，步骤S1的实现方法为：

获取待测永磁电机的运行状态；

在所述运行状态为变频运行状态时,切断待测永磁电机的供电电源，使待测永磁电机由正常运行转为自由减速停止运行过程,并在待测永磁电机处于自由减速停止运行的过程中，测量待测永磁电机定子绕组侧的信号输出频率及与之对应的开路电压，同时测量待测永磁电机的温度，该测量所得到的信号输出频率、开路电压及温度，即为所要测量的信号输出频率f₀、开路电压u₀及温度t；

在所述运行状态为工频运行状态时,实时测量待测永磁电机定子绕组侧的信号输出频率及与之对应的开路电压，并对应测量待测永磁电机的温度，直至测得的信号输出频率满足预先设定的频率阈值范围,该测得的满足上述预先设定的频率阈值范围的信号输出频率以及与之对应的开路电压及温度，即为所要测量的信号输出频率f₀、开路电压u₀及温度t；其中，所述频率阈值范围中所有的频率均小于预先设定的基准频率F，F＝0.96f，f是待测永磁电机的额定频率；

步骤S1中测量信号输出频率及与之对应的开路电压的方法均为：

在预设时间段内，每间隔设定时间间隔Δt检测并记录一次待测永磁电机定子绕组侧的瞬时电压，并利用所记录的所有瞬时电压及其各自的检测时间，生成瞬时电压变化曲线S；

分析所述瞬时电压变化曲线S，截取瞬时电压变化曲线S上自第一个上沿过零点或下沿过零点，到下一个与之对应的上沿过零点或下沿过零点的曲线段，记为目标曲线段；

基于目标曲线段，获取所述第一个上沿过零点或下沿过零点对应的瞬时电压u₁、获取上述记录的待测永磁电机定子绕组侧的瞬时电压中位于目标曲线段的两端点之间的曲线上的所有瞬时电压u₂、u₃、...、u_N-1，以及获取所述的下一个与之对应的上沿过零点或下沿过零点对应的瞬时电压u_N；

采用表达式

计算瞬时电压变化曲线S对应的信号频率，该信号频率即为当前测量到的待测永磁电机定子绕组侧的信号输出频率，记为目标信号输出频率；

基于上述瞬时电压u₁、u₂、u₃、...、u_N-1和u_N，利用以下公式①或公式②计算上述目标信号输出频率对应的待测永磁电机定子绕组侧的开路电压：

其中，在公式②中：u_m为上述瞬时电压u₁、u₂、u₃、...、u_N-1和u_N中的最大值，-u_m为上述瞬时电压u₁、u₂、u₃、...、u_N-1和u_N中的最小值。

进一步地，该永磁电机退磁在线检测方法还包括步骤：

定期或每间隔预先设定的时间长度，执行一次步骤S1-S4对待测永磁电机进行退磁检测；

每一次在退磁检测完成后，分别计算当前次退磁检测过程中得到的待测永磁电机的空载反电动势u_sh与上一次退磁检测过程中得到的待测永磁电机的空载反电动势u_sh之间的时间差ΔT；其中，第一次退磁检测对应的时间差ΔT＝0；

实时利用退磁检测中所得到的待测永磁电机的空载反电动势u_sh及其对应的时间差ΔT，按检测顺序，对应绘制待测永磁电机的空载反电动势瞬时值曲线；

每一次在退磁检测完成后，均利用对应的空载反电动势瞬时值曲线，分析待测永磁电机的空载反电动势在未来达到上述标准空载反电势值E_0t的时间，并将该分析出的时间作为预测到的待测永磁电机的未来使用寿命。

进一步地，该永磁电机退磁在线检测方法还包括步骤：

每一次在计算出当前次退磁检测过程中得到的待测永磁电机的空载反电动势u_sh与上一次退磁检测过程中得到的待测永磁电机的空载反电动势u_sh之间的时间差ΔT之后，均将当前次退磁检测过程中得到的待测永磁电机的空载反电动势u_sh、以上计算所得的该当前次退磁检测过程中得到的待测永磁电机的空载反电动势u_sh与上一次退磁检测过程中得到的待测永磁电机的空载反电动势u_sh之间的时间差ΔT，以及将该当前次退磁检测过程中得到的待测永磁电机的空载反电动势u_sh对应的待测永磁电机的临时空载反电动势u和温度t作为一组数据，采用预先设定的无线传输模块进行数据上传。

第二方面，本发明提供一种永磁电机退磁在线检测系统，包括电源开关模块、第一电机温度采集模块、第二电机温度采集模块、控制模块、第一信号采集模块、第二信号采集模块、第一计算模块、第二计算模块和退磁判断模块，第一信号采集模块和第二信号采集模块均与待测永磁电机的定子绕组的输出端信号连接，第一电机温度采集模块和第二电机温度采集模块均安装在待测永磁电机的机壳上，其中：

电源开关模块，串联在待测永磁电机的电源电路上，用于控制待测永磁电机的电源电路的通与断；

控制模块，用于获取待测永磁电机的运行状态，并用于在所述运行状态为变频运行状态时,调用电源开关模块切断待测永磁电机的供电电源，使待测永磁电机由正常运行转为自由减速停止运行过程,并在待测永磁电机处于自由减速停止运行的过程中，调用第一信号采集模块和第一电机温度采集模块；以及用于在所述运行状态为工频运行状态时,调用第二电机温度采集模块和第二信号采集模块；

第一信号采集模块，用于测量待测永磁电机定子绕组侧的信号输出频率及与之对应的开路电压，依次记为f₀和u₀；

第一电机温度采集模块，用于在第一信号采集模块测量待测永磁电机定子绕组侧的信号输出频率f₀及与之对应的开路电压u₀时，测量待测永磁电机的温度，记为t；

第二信号采集模块，用于实时测量待测永磁电机定子绕组侧的信号输出频率及与之对应的开路电压，直至测得的信号输出频率满足预先设定的频率阈值范围,之后将该测得的满足预先设定的频率阈值范围的信号输出频率以及与之对应的开路电压，依次记为f₀、u₀；其中，所述频率阈值范围中所有的频率均小于预先设定的基准频率F，F＝0.96f，f是待测永磁电机的额定频率；

第二电机温度采集模块，用于在第二信号采集模块每一次测量待测永磁电机定子绕组侧的信号输出频率及与之对应的开路电压时，对应测量待测永磁电机的温度，并将最后一次测量到的待测永磁电机的温度记为t；

第一计算模块，用于依据最新测得的f₀和u₀，采用公式

计算待测永磁电机的临时空载反电动势u，式中f是待测永磁电机的额定频率；

第二计算模块，基于上述u和最新测得的温度t，采用公式

计算得到待测永磁电机的空载反电动势u_sh,式中tp代表预先设定的温度阈值，tp的取值范围为20℃～25℃，k为永磁同步电动机空载反电势系数；

退磁判断模块，用于将上述空载反电动势u_sh与预先设定的待测永磁电机的标准空载反电势值E_0t进行大小比较，并且在u_sh≤E_0t时，输出待测永磁电机退磁警示信号以及上述空载反电动势u_sh。

进一步地，所述k的取值范围为3％-7％。

进一步地，第一信号采集模块和第二信号采集模块中测量待测永磁电机定子绕组侧的信号输出频率及与之对应的开路电压的方法均为：

在预设时间段内，每间隔设定时间间隔Δt检测并记录一次待测永磁电机定子绕组侧的瞬时电压，并利用所记录的所有瞬时电压及其各自的检测时间，生成瞬时电压变化曲线S；

分析所述瞬时电压变化曲线S，截取瞬时电压变化曲线S上自第一个上沿过零点或下沿过零点，到下一个与之对应的上沿过零点或下沿过零点的曲线段，记为目标曲线段；

基于目标曲线段，获取所述第一个上沿过零点或下沿过零点对应的瞬时电压u₁、获取上述记录的待测永磁电机定子绕组侧的瞬时电压中位于目标曲线段的两端点之间的曲线上的所有瞬时电压u₂、u₃、...、u_N-1，以及获取所述的下一个与之对应的上沿过零点或下沿过零点对应的瞬时电压u_N；

采用表达式

计算瞬时电压变化曲线S对应的信号频率，该信号频率即为当前测量到的待测永磁电机定子绕组侧的信号输出频率，记为目标信号输出频率；

基于上述瞬时电压u₁、u₂、u₃、...、u_N-1和u_N，利用以下公式①或公式②计算上述目标信号输出频率对应的待测永磁电机定子绕组侧的开路电压E：

其中，在公式②中：u_m为上述瞬时电压u₁、u₂、u₃、...、u_N-1和u_N中的最大值，-u_m为上述瞬时电压u₁、u₂、u₃、...、u_N-1和u_N中的最小值。

进一步地，该永磁电机退磁在线检测系统还包括：

控制中心，用于定期或每间隔预先设定的时间长度向控制模块发送测试指令；其中，控制模块在接收到控制中心发送的测试指令后，调用各相关模块对待测永磁电机进行退磁检测；

第三计算模块，与退磁判断模块相连，用于在每一次在退磁检测完成后，分别计算当前次退磁检测过程中得到的待测永磁电机的空载反电动势u_sh与上一次退磁检测过程中得到的待测永磁电机的空载反电动势u_sh之间的时间差ΔT；其中，第一次退磁检测对应的时间差ΔT＝0；

反电动势瞬时值曲线生成模块，与退磁判断模块和第三计算模块均相连，用于实时利用退磁检测中所得到的待测永磁电机的空载反电动势u_sh及其对应的时间差ΔT，按检测顺序，对应绘制待测永磁电机的空载反电动势瞬时值曲线；

使用寿命预测模块，与反电动势瞬时值曲线生成模块相连，用于在每一次在退磁检测完成后，均利用对应的空载反电动势瞬时值曲线，分析待测永磁电机的空载反电动势在未来达到上述标准空载反电势值E_0t的时间，并将该分析出的时间作为预测到的待测永磁电机的未来使用寿命。

进一步地，该永磁电机退磁在线检测系统还包括：

数据上传模块，与第三计算模块相连，用于每一次在计算出当前次退磁检测过程中得到的待测永磁电机的空载反电动势u_sh与上一次退磁检测过程中得到的待测永磁电机的空载反电动势u_sh之间的时间差ΔT之后，均将当前次退磁检测过程中得到的待测永磁电机的空载反电动势u_sh、以上计算所得的该当前次退磁检测过程中得到的待测永磁电机的空载反电动势u_sh与上一次退磁检测过程中得到的待测永磁电机的空载反电动势u_sh之间的时间差ΔT，以及将该当前次退磁检测过程中得到的待测永磁电机的空载反电动势u_sh对应的待测永磁电机的临时空载反电动势u和温度t作为一组数据，采用预先设定的无线传输模块进行数据上传。

本发明的有益效果在于，

(1)本发明基于待测永磁电机定子绕组侧的信号输出频率及与之对应的开路电压，以及基于每次测量待测永磁电机定子绕组侧的信号输出频率及与之对应的开路电压的同时对应测量的待测永磁电机的温度、以及基于预先设定的待测永磁电机的标准空载反电势值E_0t(经验值)，即可完成对待测永磁电机的退磁检测，便于实现，且有助于避免对背景技术中所述试验数据的使用，继而有助于避免实际应用中试验数据带来的误差，一定程度上有助于提高检测准确度。

(2)本发明通过计算出的待测永磁电机的空载反电动势u_sh对待测永磁电机进行退磁检测，不仅有助于对待测永磁电机的退磁故障进行模糊判定，还能够在检测到退磁时，有助于用户直观了解待测永磁电机的空载反电动势u_sh，从而有助于达到对待测永磁电机的最新空载反电动势的值进行量化。

(3)本发明可以定期或每间隔预先设定的时间长度执行一次对待测永磁电机进行退磁检测，且能够实时利用退磁检测中所得到的待测永磁电机的空载反电动势u_sh及其对应的时间差ΔT，对应绘制待测永磁电机的空载反电动势瞬时值曲线，且能够在每一次退磁检测完成后，分别利用对应的空载反电动势瞬时值曲线，分析待测永磁电机的空载反电动势在未来达到上述标准空载反电势值E_0t的时间，并将该分析出的时间作为预测到的待测永磁电机的未来使用寿命，便于用户及时了解待测永磁电机的未来使用寿命,继而有助于增加永磁电机使用的安全性。

(5)本发明能够采用预先设定的无线传输模块对相关数据进行数据上传，有助于后台实现对多台永磁电机的统计数据分析，继而方便用户和维修商对永磁电机进行维护，同时也便于基于最新上传的空载反电动势u_sh实现对永磁电机的数字化管控。

(6)本发明将公式

和公式

用于计算待测永磁电机定子绕组侧的开路电压，公式简单，一定程度上有助于确保计算开路电压的快速进行。

(7)本发明可在线检测，无需将待测永磁电机运回测试场所进行测试，增加了使用的便利性。

此外，本发明设计原理可靠，结构简单，具有非常广泛的应用前景。

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，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一个实施例的方法的示意性流程图。

图2是本发明一个实施例的系统的示意性框图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，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，都应当属于本发明保护的范围。

图1是本发明一个实施例的永磁电机退磁在线检测方法的示意性流程图。该永磁电机退磁在线检测方法用于对待测永磁电机进行退磁检测。

如图1所示，该方法100包括：

步骤110、测量待测永磁电机定子绕组侧的信号输出频率f₀及与之对应的开路电压u₀，同时测量待测永磁电机的温度t。

具体地，该步骤110的实现方法为：

获取待测永磁电机的运行状态；

在所述运行状态为变频运行状态时,切断待测永磁电机的供电电源，使待测永磁电机由变频运行转为自由减速停止运行过程,并在待测永磁电机处于自由减速停止运行的过程中，测量待测永磁电机定子绕组侧的信号输出频率及与之对应的开路电压，同时测量待测永磁电机的温度，该测量所得到的信号输出频率、开路电压及温度，即为所要测量的信号输出频率f₀、开路电压u₀及温度t；

在所述运行状态为工频运行状态时,实时测量待测永磁电机定子绕组侧的信号输出频率及与之对应的开路电压，并对应测量待测永磁电机的温度，直至测得的信号输出频率满足预先设定的频率阈值范围,该测得的满足上述预先设定的频率阈值范围的信号输出频率以及与之对应的开路电压及温度，即为所要测量的信号输出频率f₀、开路电压u₀及温度t。其中，上述预先设定的频率阈值范围中的所有频率，均小于预先设定的基准频率F，F＝0.96f，f是待测永磁电机的额定频率。

具体实现时，所述频率阈值的范围可由本领域技术人员依据实际情况设定。该述频率阈值范围中所有的频率均大于0且小于预先设定的基准频率F，其中F＝0.96f，f是待测永磁电机的额定频率。

其中，每执行完一次步骤110-步骤140，即完成一次对待测永磁电机的退磁检测。

在每一次测得待测永磁电机定子绕组侧的信号输出频率及与之对应的开路电压时，均对应测量待测永磁电机的温度。比如，在测得待测永磁电机定子绕组侧的信号输出频率A1及与该信号输出频率A1对应的开路电压B1时，对应测量待测永磁电机的温度，该温度的值记为温度值1。相类似的，在测量得到待测永磁电机定子绕组侧的其他信号输出频率及与其对应的开路电压时,也对应测量待测永磁电机的温度。

待测永磁电机的温度，可使用温度传感器进行测量，比如可将温度传感器安装在待测永磁电机机壳上进行测量。

测量得到的待测永磁电机定子绕组侧的每一个信号输出频率及与之对应的开路电压，均对应一个对应测量得到的待测永磁电机的温度。即有测量得到的待测永磁电机定子绕组侧的每一个开路电压，各自对应一个测量得到的温度值。比如在最新测得的f₀为上述A1时，则最新一次测得的温度t是上述温度值1。

步骤120、依据上述的f₀和u₀，采用公式

计算待测永磁电机的临时空载反电动势u，式中f是待测永磁电机的额定频率。

步骤130、基于上述u和t，采用公式

计算得到待测永磁电机的空载反电动势u_sh,式中tp代表预先设定的温度阈值，tp的取值范围为20℃～25℃，k为永磁同步电动机空载反电势系数。

步骤140、将上述空载反电动势u_sh与预先设定的待测永磁电机的标准空载反电势值E_0t进行大小比较，并且在u_sh≤E_0t时，输出待测永磁电机退磁警示信号以及上述空载反电动势u_sh。

通过上述公式

可以看出，每一个u_sh，对应一个临时空载反电动势u。

k的取值范围为3％-7％。具体实现时，k的取值可由本领域技术人员依据实际情况(比如可依据待测电机的磁钢材料、规格型号以及电机本体的电磁密度等实际情况)设定。

该步骤140在具体实现时，还能够在u_sh＞E_0t时，输出待测永磁电机未退磁的告知信息，并一并输出上述空载反电动势u_sh。

作为本发明的一个示意性实施例，步骤110中测量所涉及的每一个信号输出频率及与之对应的开路电压的方法均为：

在预设时间段内，每间隔设定时间间隔Δt检测并记录一次待测永磁电机定子绕组侧的瞬时电压，并利用所记录的所有瞬时电压及其各自的检测时间，生成瞬时电压变化曲线S；

分析所述瞬时电压变化曲线S，截取瞬时电压变化曲线S上自第一个上沿过零点或下沿过零点，到下一个与之对应的上沿过零点或下沿过零点的曲线段，记为目标曲线段；

基于目标曲线段，获取所述第一个上沿过零点或下沿过零点对应的瞬时电压u₁、获取上述记录的待测永磁电机定子绕组侧的瞬时电压中位于目标曲线段的两端点之间的曲线上的所有瞬时电压u₂、u₃、...、u_N-1，以及获取所述的下一个与之对应的上沿过零点或下沿过零点对应的瞬时电压u_N；

采用表达式

计算瞬时电压变化曲线S对应的信号频率，该信号频率即为当前测量到的待测永磁电机定子绕组侧的信号输出频率，记为目标信号输出频率；

基于上述瞬时电压u₁、u₂、u₃、...、u_N-1和u_N，利用以下公式①或公式②计算上述目标信号输出频率对应的待测永磁电机定子绕组侧的开路电压：

其中，在公式②中：u_m为上述瞬时电压u₁、u₂、u₃、...、u_N-1和u_N中的最大值，-u_m为上述瞬时电压u₁、u₂、u₃、...、u_N-1和u_N中的最小值。

具体实现时，上述公式①与公式②，可由本领域技术人员择一使用。

上述预设时间段的取值，可由本领域技术人员依据实际情况设定，比如可设置为15ms(毫秒)，也可以设置为其他数值。

上述时间间隔Δt的取值,可由本领域技术人员依据实际情况设定，比如可设置Δt的值为1ms，也可以设置为其他数值，该数值小于上述预设时间段。

另外，具体实现时，也可采用现有技术中任意相关技术方案测量待测永磁电机定子绕组侧的信号输出频率及与之对应的开路电压。

作为本发明的一个示意性实施例，该方法100还包括步骤：

定期或每间隔预先设定的时间长度，执行一次步骤110-140对待测永磁电机进行退磁检测；

每一次在退磁检测完成后，分别计算当前次退磁检测过程中得到的待测永磁电机的空载反电动势u_sh与上一次退磁检测过程中得到的待测永磁电机的空载反电动势u_sh之间的时间差ΔT；其中，第一次退磁检测对应的时间差ΔT＝0；

实时利用退磁检测中所得到的待测永磁电机的空载反电动势u_sh及其对应的时间差ΔT，按检测顺序，对应绘制待测永磁电机的空载反电动势瞬时值曲线；

每一次在退磁检测完成后，均利用对应的空载反电动势瞬时值曲线，分析待测永磁电机的空载反电动势在未来达到上述标准空载反电势值E_0t的时间，并将该分析出的时间作为预测到的待测永磁电机的未来使用寿命。

所述的定期(比如每个月的第一天的凌晨1：00)，以及所述的每间隔预先设定的时间长度(比如每间隔300个小时)，可在具体实现时依实际需要选择设定。

作为本发明的一个示意性实施例，该永磁电机退磁在线检测方法还包括步骤：

每一次在计算出当前次退磁检测过程中得到的待测永磁电机的空载反电动势u_sh与上一次退磁检测过程中得到的待测永磁电机的空载反电动势u_sh之间的时间差ΔT之后，均将当前次退磁检测过程中得到的待测永磁电机的空载反电动势u_sh、以上计算所得的该当前次退磁检测过程中得到的待测永磁电机的空载反电动势u_sh与上一次退磁检测过程中得到的待测永磁电机的空载反电动势u_sh之间的时间差ΔT，以及将该当前次退磁检测过程中得到的待测永磁电机的空载反电动势u_sh对应的待测永磁电机的临时空载反电动势u和温度t作为一组数据，采用预先设定的无线传输模块进行数据上传。

比如当前次退磁检测过程中得到的待测永磁电机的空载反电动势u_sh为u_sh1，当前次退磁检测过程中得到的待测永磁电机的空载反电动势u_sh1及其上一次退磁检测过程中得到的待测永磁电机的空载反电动势u_sh之间的时间差ΔT为ΔT1，u_sh1对应的待测永磁电机的临时空载反电动势u为u¹，u¹对应的待测永磁电机的温度为t¹，则将u_sh1、ΔT1、u¹和t¹作为一组数据，采用预先设定的无线传输模块进行数据上传。

所述预先设定的无线传输模块，可以是GPRS模块，可以是4G通信模块、也可以是5G通信模块,还可以是现有技术中其他任意无线通信模块。

图2是本发明所述永磁电机退磁在线检测系统的一个实施例。该永磁电机退磁在线检测系统用于对待测永磁电机进行退磁在线检测。

如图2所示，该系统200包括电源开关模块207、第一电机温度采集模块208、第二电机温度采集模块209、控制模块201、第一信号采集模块202、第二信号采集模块203、第一计算模块204、第二计算模块205和退磁判断模块206，第一信号采集模块202和第二信号采集模块203均与待测永磁电机的定子绕组的输出端信号连接，第一电机温度采集模块208和第二电机温度采集模块209均安装在待测永磁电机的机壳上，其中：

电源开关模块，串联在待测永磁电机的电源电路上，用于控制待测永磁电机的电源电路的通与断；

控制模块201，用于获取待测永磁电机的运行状态，并用于在所述运行状态为变频运行状态时,调用电源开关模块207切断待测永磁电机的供电电源，使待测永磁电机由正常运行转为自由减速停止运行过程,并在待测永磁电机处于自由减速停止运行的过程中，调用第一信号采集模块202和第一电机温度采集模块208；以及用于在所述运行状态为工频运行状态时,调用第二电机温度采集模块209和第二信号采集模块203；

第一信号采集模块202，用于测量待测永磁电机定子绕组侧的信号输出频率及与之对应的开路电压，依次记为f₀和u₀；

第一电机温度采集模块208，用于在第一信号采集模块202测量待测永磁电机定子绕组侧的信号输出频率f₀及与之对应的开路电压u₀时，测量待测永磁电机的温度，记为t；

第二信号采集模块203，用于实时测量待测永磁电机定子绕组侧的信号输出频率及与之对应的开路电压，直至测得的信号输出频率满足预先设定的频率阈值范围,之后将该测得的满足预先设定的频率阈值范围的信号输出频率以及与之对应的开路电压，依次记为f₀、u₀；其中，所述频率阈值范围中所有的频率均小于预先设定的基准频率F，F＝0.96f，f是待测永磁电机的额定频率；

第二电机温度采集模块209，用于在第二信号采集模块203每一次测量待测永磁电机定子绕组侧的信号输出频率及与之对应的开路电压时，对应测量待测永磁电机的温度，并将最后一次测量到的待测永磁电机的温度记为t；

第一计算模块204，用于依据上述的f₀和u₀，采用公式

计算待测永磁电机的临时空载反电动势u，式中f是待测永磁电机的额定频率；

第二计算模块205，基于上述u和t，采用公式

计算得到待测永磁电机的空载反电动势u_sh,式中tp代表预先设定的温度阈值，tp的取值范围为20℃～25℃，k为永磁同步电动机空载反电势系数；

退磁判断模块206，用于将上述空载反电动势u_sh与预先设定的待测永磁电机的标准空载反电势值E_0t进行大小比较，并且在u_sh≤E_0t时，输出待测永磁电机退磁警示信号以及上述空载反电动势u_sh。

控制模块201可依据待测永磁电机的运行状态是变频运行状态还是变频运行状态，对应调用第一信号采集模块202和第二信号采集模块203。第一信号采集模块202和第二信号采集模块203各自在被调用后，均可采集待测永磁电机的定子绕组的输出端输出的信号，用于测量待测永磁电机定子绕组侧的信号输出频率及开路电压。

作为本发明的一个示意性实施例，所述k的取值范围为3％-7％。

作为本发明的一个示意性实施例，第一信号采集模块202和第二信号采集模块203中测量待测永磁电机定子绕组侧的信号输出频率及与之对应的开路电压的方法均为：

基于时域采样定理，每间隔预设时间段，测量一次待测永磁电机定子绕组侧的信号输出频率及与之对应的开路电压；

在每个所述的预设时间段内，测量待测永磁电机定子绕组侧的信号输出频率及与之对应的开路电压的方法均为：

在预设时间段内，每间隔设定时间间隔Δt检测并记录一次待测永磁电机定子绕组侧的瞬时电压，并利用所记录的所有瞬时电压及其各自的检测时间，生成瞬时电压变化曲线S；

分析所述瞬时电压变化曲线S，截取瞬时电压变化曲线S上自第一个上沿过零点或下沿过零点，到下一个与之对应的上沿过零点或下沿过零点的曲线段，记为目标曲线段；

基于目标曲线段，获取所述第一个上沿过零点或下沿过零点对应的瞬时电压u₁、获取上述记录的待测永磁电机定子绕组侧的瞬时电压中位于目标曲线段的两端点之间的曲线上的所有瞬时电压u₂、u₃、...、u_N-1，以及获取所述的下一个与之对应的上沿过零点或下沿过零点对应的瞬时电压u_N；

采用表达式

计算瞬时电压变化曲线S对应的信号频率，该信号频率即为当前预设时间段内测量到的待测永磁电机定子绕组侧的信号输出频率，记为目标信号输出频率；

基于上述瞬时电压u₁、u₂、u₃、...、u_N-1和u_N，利用以下公式①或公式②计算上述目标信号输出频率对应的待测永磁电机定子绕组侧的开路电压E：

其中，在公式②中：u_m为上述瞬时电压u₁、u₂、u₃、...、u_N-1和u_N中的最大值，-u_m为上述瞬时电压u₁、u₂、u₃、...、u_N-1和u_N中的最小值。

作为本发明的一个示意性实施例，该永磁电机退磁在线检测系统还包括：

控制中心，用于定期或每间隔预先设定的时间长度向控制模块201发送测试指令；其中，控制模块201在接收到控制中心发送的测试指令后，调用各相关模块对待测永磁电机进行退磁检测；

第三计算模块，与退磁判断模块206相连，用于在每一次在退磁检测完成后，分别计算当前次退磁检测过程中得到的待测永磁电机的空载反电动势u_sh与上一次退磁检测过程中得到的待测永磁电机的空载反电动势u_sh之间的时间差ΔT；其中，第一次退磁检测对应的时间差ΔT＝0；

反电动势瞬时值曲线生成模块，与退磁判断模块206和第三计算模块均相连，用于实时利用退磁检测中所得到的待测永磁电机的空载反电动势u_sh及其对应的时间差ΔT，按检测顺序，对应绘制待测永磁电机的空载反电动势瞬时值曲线；

使用寿命预测模块，与反电动势瞬时值曲线生成模块相连，用于在每一次在退磁检测完成后，均利用对应的空载反电动势瞬时值曲线，分析待测永磁电机的空载反电动势在未来达到上述标准空载反电势值E_0t的时间，并将该分析出的时间作为预测到的待测永磁电机的未来使用寿命。

控制中心可以是一个PC机。

控制模块201每次在接收到控制中心发送的测试指令后，均获取待测永磁电机的运行状态，之后依据判断结果对第一信号采集模块202和第二信号采集模块203进行调用,被调用的第一信号采集模块202或第二信号采集模块203将测量数据传给第一计算模块204，第一计算模块204计算出对应的临时空载反电动势u并传给第二计算模块205，第二计算模块205计算出对应的空载反电动势u_sh并传输给退磁判断模块206，由退磁判断模块206对待测永磁电机进行退磁检测。

作为本发明的一个示意性实施例，该永磁电机退磁在线检测系统还包括：

数据上传模块，与第三计算模块相连，用于每一次在计算出当前次退磁检测过程中得到的待测永磁电机的空载反电动势u_sh与上一次退磁检测过程中得到的待测永磁电机的空载反电动势u_sh之间的时间差ΔT之后，均将当前计算出的时间差ΔT以及将当前次退磁检测过程中得到的待测永磁电机的空载反电动势u_sh、以及将该当前次退磁检测过程中得到的待测永磁电机的空载反电动势u_sh对应的待测永磁电机的临时空载反电动势u和温度t作为一组数据，采用预先设定的无线传输模块进行数据上传。

本说明书中各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例中的说明即可。

尽管通过参考附图并结合优选实施例的方式对本发明进行了详细描述，但本发明并不限于此。在不脱离本发明的精神和实质的前提下，本领域普通技术人员可以对本发明的实施例进行各种等效的修改或替换，而这些修改或替换都应在本发明的涵盖范围内/任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种永磁电机退磁在线检测方法，其特征在于，包括步骤：

S1、测量待测永磁电机定子绕组侧的信号输出频率f₀及与之对应的开路电压u₀，同时测量待测永磁电机的温度t；

S2、依据上述f₀和u₀，采用公式

计算待测永磁电机的临时空载反电动势u，式中f是待测永磁电机的额定频率；

S3、基于上述u和t，采用公式

计算得到待测永磁电机的空载反电动势u_sh，式中tp代表预先设定的温度阈值，tp的取值范围为20℃～25℃，k为永磁同步电动机空载反电势系数；

S4、将上述空载反电动势u_sh与预先设定的待测永磁电机的标准空载反电势值E_0t进行大小比较，并且在u_sh≤E_0t时，输出待测永磁电机退磁警示信号以及上述空载反电动势u_sh。

2.根据权利要求1所述的永磁电机退磁在线检测方法，其特征在于，所述k的取值范围为3％-7％。

3.根据权利要求1所述的永磁电机退磁在线检测方法，其特征在于，

步骤S1的实现方法为：

获取待测永磁电机的运行状态；

在所述运行状态为变频运行状态时，切断待测永磁电机的供电电源，使待测永磁电机由正常运行转为自由减速停止运行过程，并在待测永磁电机处于自由减速停止运行的过程中，测量待测永磁电机定子绕组侧的信号输出频率及与之对应的开路电压，同时测量待测永磁电机的温度，该测量所得到的信号输出频率、开路电压及温度，即为所要测量的信号输出频率f₀、开路电压u₀及温度t；

在所述运行状态为工频运行状态时，实时测量待测永磁电机定子绕组侧的信号输出频率及与之对应的开路电压，并对应测量待测永磁电机的温度，直至测得的信号输出频率满足预先设定的频率阈值范围，该测得的满足上述预先设定的频率阈值范围的信号输出频率以及与之对应的开路电压及温度，即为所要测量的信号输出频率f₀、开路电压u₀及温度t；其中，所述频率阈值范围中所有的频率均小于预先设定的基准频率F，F＝0.96f，f是待测永磁电机的额定频率；

步骤S1中测量信号输出频率及与之对应的开路电压的方法均为：

在预设时间段内，每间隔设定时间间隔Δt检测并记录一次待测永磁电机定子绕组侧的瞬时电压，并利用所记录的所有瞬时电压及其各自的检测时间，生成瞬时电压变化曲线S；

分析所述瞬时电压变化曲线S，截取瞬时电压变化曲线S上自第一个上沿过零点或下沿过零点，到下一个与之对应的上沿过零点或下沿过零点的曲线段，记为目标曲线段；

基于目标曲线段，获取所述第一个上沿过零点或下沿过零点对应的瞬时电压u₁、获取上述记录的待测永磁电机定子绕组侧的瞬时电压中位于目标曲线段的两端点之间的曲线上的所有瞬时电压u₂、u₃、...、u_N-1，以及获取所述的下一个与之对应的上沿过零点或下沿过零点对应的瞬时电压u_N；

采用表达式

计算瞬时电压变化曲线S对应的信号频率，该信号频率即为当前测量到的待测永磁电机定子绕组侧的信号输出频率，记为目标信号输出频率；

基于上述瞬时电压u₁、u₂、u₃、...、u_N-1和u_N，利用以下公式①或公式②计算上述目标信号输出频率对应的待测永磁电机定子绕组侧的开路电压：

其中，在公式②中：u_m为上述瞬时电压u₁、u₂、u₃、...、u_N-1和u_N中的最大值，-u_m为上述瞬时电压u₁、u₂、u₃、...、u_N-1和u_N中的最小值。

4.根据权利要求3所述的永磁电机退磁在线检测方法，其特征在于，该永磁电机退磁在线检测方法还包括步骤：

定期或每间隔预先设定的时间长度，执行一次步骤S1-S4对待测永磁电机进行退磁检测；

每一次在退磁检测完成后，分别计算当前次退磁检测过程中得到的待测永磁电机的空载反电动势u_sh与上一次退磁检测过程中得到的待测永磁电机的空载反电动势u_sh之间的时间差ΔT；其中，第一次退磁检测对应的时间差ΔT＝0；

实时利用退磁检测中所得到的待测永磁电机的空载反电动势u_sh及其对应的时间差ΔT，按检测顺序，对应绘制待测永磁电机的空载反电动势瞬时值曲线；

每一次在退磁检测完成后，均利用对应的空载反电动势瞬时值曲线，分析待测永磁电机的空载反电动势在未来达到上述标准空载反电势值E_0t的时间，并将该分析出的时间作为预测到的待测永磁电机的未来使用寿命。

5.根据权利要求4所述的永磁电机退磁在线检测方法，其特征在于，该永磁电机退磁在线检测方法还包括步骤：

每一次在计算出当前次退磁检测过程中得到的待测永磁电机的空载反电动势u_sh与上一次退磁检测过程中得到的待测永磁电机的空载反电动势u_sh之间的时间差ΔT之后，均将当前次退磁检测过程中得到的待测永磁电机的空载反电动势u_sh、以上计算所得的该当前次退磁检测过程中得到的待测永磁电机的空载反电动势u_sh与上一次退磁检测过程中得到的待测永磁电机的空载反电动势u_sh之间的时间差ΔT，以及将该当前次退磁检测过程中得到的待测永磁电机的空载反电动势u_sh对应的待测永磁电机的临时空载反电动势u和温度t作为一组数据，采用预先设定的无线传输模块进行数据上传。

6.一种永磁电机退磁在线检测系统，其特征在于，包括电源开关模块、第一电机温度采集模块、第二电机温度采集模块、控制模块、第一信号采集模块、第二信号采集模块、第一计算模块、第二计算模块和退磁判断模块，第一信号采集模块和第二信号采集模块均与待测永磁电机的定子绕组的输出端信号连接，第一电机温度采集模块和第二电机温度采集模块均安装在待测永磁电机的机壳上，其中：

电源开关模块，串联在待测永磁电机的电源电路上，用于控制待测永磁电机的电源电路的通与断；

控制模块，用于获取待测永磁电机的运行状态，并用于在所述运行状态为变频运行状态时，调用电源开关模块切断待测永磁电机的供电电源，使待测永磁电机由正常运行转为自由减速停止运行过程，并在待测永磁电机处于自由减速停止运行的过程中，调用第一信号采集模块和第一电机温度采集模块；以及用于在所述运行状态为工频运行状态时，调用第二电机温度采集模块和第二信号采集模块；

第一信号采集模块，用于测量待测永磁电机定子绕组侧的信号输出频率及与之对应的开路电压，依次记为f₀和u₀；

第一电机温度采集模块，用于在第一信号采集模块测量待测永磁电机定子绕组侧的信号输出频率f₀及与之对应的开路电压u₀时，测量待测永磁电机的温度，记为t；

第二信号采集模块，用于实时测量待测永磁电机定子绕组侧的信号输出频率及与之对应的开路电压，直至测得的信号输出频率满足预先设定的频率阈值范围，之后将该测得的满足预先设定的频率阈值范围的信号输出频率以及与之对应的开路电压，依次记为f₀、u₀；其中，所述频率阈值范围中所有的频率均小于预先设定的基准频率F，F＝0.96f，f是待测永磁电机的额定频率；

第二电机温度采集模块，用于在第二信号采集模块每一次测量待测永磁电机定子绕组侧的信号输出频率及与之对应的开路电压时，对应测量待测永磁电机的温度，并将最后一次测量到的待测永磁电机的温度记为t；

第一计算模块，用于依据最新测得的f₀和u₀，采用公式

计算待测永磁电机的临时空载反电动势u，式中f是待测永磁电机的额定频率；

第二计算模块，基于上述u和最新一次测得的温度t，采用公式

计算得到待测永磁电机的空载反电动势u_sh，式中tp代表预先设定的温度阈值，tp的取值范围为20℃～25℃，k为永磁同步电动机空载反电势系数；

退磁判断模块，用于将上述空载反电动势u_sh与预先设定的待测永磁电机的标准空载反电势值E_0t进行大小比较，并且在u_sh≤E_0t时，输出待测永磁电机退磁警示信号以及上述空载反电动势u_sh。

7.根据权利要求6所述的永磁电机退磁在线检测系统，其特征在于，所述k的取值范围为3％-7％。

8.根据权利要求6所述的永磁电机退磁在线检测系统，其特征在于，第一信号采集模块和第二信号采集模块中测量待测永磁电机定子绕组侧的信号输出频率及与之对应的开路电压的方法均为：

在预设时间段内，每间隔设定时间间隔Δt检测并记录一次待测永磁电机定子绕组侧的瞬时电压，并利用所记录的所有瞬时电压及其各自的检测时间，生成瞬时电压变化曲线S；

分析所述瞬时电压变化曲线S，截取瞬时电压变化曲线S上自第一个上沿过零点或下沿过零点，到下一个与之对应的上沿过零点或下沿过零点的曲线段，记为目标曲线段；

基于目标曲线段，获取所述第一个上沿过零点或下沿过零点对应的瞬时电压u₁、获取上述记录的待测永磁电机定子绕组侧的瞬时电压中位于目标曲线段的两端点之间的曲线上的所有瞬时电压u₂、u₃、...、u_N-1，以及获取所述的下一个与之对应的上沿过零点或下沿过零点对应的瞬时电压u_N；

采用表达式

计算瞬时电压变化曲线S对应的信号频率，该信号频率即为当前测量到的待测永磁电机定子绕组侧的信号输出频率，记为目标信号输出频率；

基于上述瞬时电压u₁、u₂、u₃、...、u_N-1和u_N，利用以下公式①或公式②计算上述目标信号输出频率对应的待测永磁电机定子绕组侧的开路电压E：

其中，在公式②中：u_m为上述瞬时电压u₁、u₂、u₃、...、u_N-1和u_N中的最大值，-u_m为上述瞬时电压u₁、u₂、u₃、...、u_N-1和u_N中的最小值。

9.根据权利要求8所述的永磁电机退磁在线检测系统，其特征在于，该永磁电机退磁在线检测系统还包括：

控制中心，用于定期或每间隔预先设定的时间长度向控制模块发送测试指令；其中，控制模块在接收到控制中心发送的测试指令后，调用各相关模块对待测永磁电机进行退磁检测；

第三计算模块，与退磁判断模块相连，用于在每一次在退磁检测完成后，分别计算当前次退磁检测过程中得到的待测永磁电机的空载反电动势u_sh与上一次退磁检测过程中得到的待测永磁电机的空载反电动势u_sh之间的时间差ΔT；其中，第一次退磁检测对应的时间差ΔT＝0；

反电动势瞬时值曲线生成模块，与退磁判断模块和第三计算模块均相连，用于实时利用退磁检测中所得到的待测永磁电机的空载反电动势u_sh及其对应的时间差ΔT，按检测顺序，对应绘制待测永磁电机的空载反电动势瞬时值曲线；

使用寿命预测模块，与反电动势瞬时值曲线生成模块相连，用于在每一次在退磁检测完成后，均利用对应的空载反电动势瞬时值曲线，分析待测永磁电机的空载反电动势在未来达到上述标准空载反电势值E_0t的时间，并将该分析出的时间作为预测到的待测永磁电机的未来使用寿命。

10.根据权利要求9所述的永磁电机退磁在线检测系统，其特征在于，该永磁电机退磁在线检测系统还包括：

数据上传模块，与第三计算模块相连，用于每一次在计算出当前次退磁检测过程中得到的待测永磁电机的空载反电动势u_sh与上一次退磁检测过程中得到的待测永磁电机的空载反电动势u_sh之间的时间差ΔT之后，均将当前次退磁检测过程中得到的待测永磁电机的空载反电动势u_sh、以上计算所得的该当前次退磁检测过程中得到的待测永磁电机的空载反电动势u_sh与上一次退磁检测过程中得到的待测永磁电机的空载反电动势u_sh之间的时间差ΔT，以及将该当前次退磁检测过程中得到的待测永磁电机的空载反电动势u_sh对应的待测永磁电机的临时空载反电动势u和温度t作为一组数据，采用预先设定的无线传输模块进行数据上传。

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