CN115015754A - 一种电机缺相快速检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电机检测技术领域，且公开了一种电机缺相快速检测方法，包括以下步骤：用电机驱动器对三相电流非过零点的任意一个电流采样时刻点进行采样，采集三相电流每一个采样时刻的瞬时值；根据步骤一中得到的瞬时值和反推公式反推出三相电流的峰值；用步骤二中反推出的三相电流峰值进行阈值比较即可判断电机是否缺相。该电机缺相快速检测方法，算法更加简单且易于实施，算法资源占用开销小，对硬件资源没有特殊要求，无需设计特殊的硬件检测电路，常规的变频器和伺服驱动器都能满足要求，可以快速检测出缺相故障，可以有效避免在检测到缺相故障之前误报其他故障，特别是电机低速运行时效果更加明显。
Description
技术领域
本发明涉及电机检测技术领域，具体为一种电机缺相快速检测方法。
背景技术
通常变频器、伺服驱动器等各种电机驱动器在检测电机缺相时，通过采样一个频率周期内的电机三相电流，然后取一个频率周期内每一相电流的最大值，当存在某一相的最大电流值大于阈值1，而另外一相的最大电流值小于阈值2(阈值1大于阈值2)时，则可以判断为最大电流值小于阈值2的这一相缺相。由于电机缺相的时刻是随机的，为了采集到三相正弦电流的最大值，至少需要采集1/4个电机运行频率周期内的多个时刻的电流瞬时值，即电机缺相后至少需要延时等待1/4个电机运行频率周期的时刻才能检测出电机缺相。若电机低速运行时，例如0.5HZ运行，则至少要延时500毫秒才能检测出电机缺相，在此时通常电机已经失控，驱动器会提前报其他类型的故障，为此，提出一种电机缺相快速检测方法。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种电机缺相快速检测方法，具备只要用三相电流非过零点的任意一个电流采样时刻点采样到的三相电流，就可以快速准确的判断电机缺相故障的优点，巧妙的解决了常规缺相检测算法(最大值比较法或者有效值比较法)延迟时间太长容易误报其他故障的问题。
本发明提供如下技术方案：一种电机缺相快速检测方法，包括以下步骤：
步骤一：用电机驱动器对三相电流非过零点的任意一个电流采样时刻点进行采样，采集三相电流每一个采样时刻的瞬时值；
步骤二：根据步骤一中得到的瞬时值和反推公式反推出三相电流的峰值，反推公式如下：
步骤三：用步骤二中反推出的三相电流峰值进行阈值比较，若至少有某一相反推的电流峰值大于阈值1，且有另外一相反推的电流峰值小于阈值2，则判断为电机缺相。
优选的，所述步骤二中ti为第i个电流采样时刻的时间，Iu_ti,Iv_ti,Iw_ti分别为第i个电流采样时刻采样到的U,V,W三相电流瞬时值；Ium_ti,Ivm_ti, Iwm_ti为第i个电流采样时刻反推的U,V,W三相电流峰值，f为电机当前运行频率。
优选的，所述步骤一中，电机驱动器在采样过程中，在每一个采样时刻点均进行连续多次采样，且采样到的三相电流瞬时值经过低通滤波器进行滤波。
优选的，任意一相电流的过零点附近的采样点不能用于缺相检测，当采样点在过零点附近时，缺相判断应用禁止。
优选的，所述缺相检测的滞后时间最多为一个采样时间间隔，且该时间间隔取决与电机驱动器中设置的电流采样频率，电机驱动器的电流采样频率F远大于电机运行频率f，每一个电机电流周期内有N个等时间隔的采样时刻点，且N=F/f。
优选的，适应于电机高速运行状态和低速运行状态，且电机低速运行时效果更加明显。
与现有技术对比，本发明具备以下有益效果：
1、该电机缺相快速检测方法，仅需采样电机三相正弦电流非过零点的任意时刻点，即可判断电机是否缺相，本方法不管电机是高速运行还是低速运行都可以快速准确的检测出电机缺相，有效的避免了驱动器误报其他故障，极大的方便现场用户排除故障风险。
2、该电机缺相快速检测方法，算法更加简单且易于实施，算法资源占用开销小，对硬件资源没有特殊要求，无需设计特殊的硬件检测电路，常规的变频器和伺服驱动器都能满足要求，可以快速检测出缺相故障，可以有效避免在检测到缺相故障之前误报其他故障，特别是电机低速运行时效果更加明显。
附图说明
图1为电机三相电流波形示意图；
图2为电流采样方式示意图。
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。
请参阅图1和2，一种电机缺相快速检测方法，包括以下步骤：
步骤一：用电机驱动器对三相电流非过零点的任意一个电流采样时刻点进行采样，采集三相电流每一个采样时刻的瞬时值，电机驱动器在采样过程中，在每一个采样时刻点均进行连续多次采样，采样到的三相电流瞬时值经过低通滤波器进行滤波，且去除任意一相电流的过零点附近的采样点，剩余的采样点为有效瞬时值；
步骤二：根据步骤一中得到的有效瞬时值和反推公式反推出三相电流的峰值，反推公式如下：
其中，ti为第i个电流采样时刻的时间，Iu_ti,Iv_ti,Iw_ti分别为第i个电流采样时刻采样到的U,V,W三相电流瞬时值；Ium_ti,Ivm_ti, Iwm_ti为第i个电流采样时刻反推的U,V,W三相电流峰值，f为电机当前运行频率，在任意一个采样时刻，ti和f在电机驱动器中都是已知量，即三相电流的电角度是已知的，因此由采样到的瞬时电流即可通过以上公式反推出当前的三相电流峰值。
步骤三：用步骤二中反推出的三相电流峰值进行阈值比较即可判断电机是否缺相，若至少有某一相反推的电流峰值大于阈值1，且有另外一相反推的电流峰值小于阈值2，则判断为电机缺相。
在一个周期0~360度电角内总共有6个过零点，如下表：
上表中，T=1/f，由此可以看出，采样时刻为0,T/6,T/3,T/2,2*T/3,5*T/6时，三相电流中的某一相为过零点，因此，实际使用本发明时，通常当采样点在过零点附近时，缺相判断应用禁止。在极限情况下，即缺相发生的时刻点刚好在某一相电流过零点正负1度边沿，则电机缺相检测的滞后时间为2度的电角度时间，明显小于常规方法至少90度电角度的滞后时间。除了过零点附近的极限情况，本发明可以在电机缺相发生之后的第一个采样时刻点就准确检测出缺相故障，即缺相检测的滞后时间最多为一个采样时间间隔，且该时间间隔取决与电机驱动器中设置的电流采样频率。
电机驱动器的电流采样频率F远大于电机运行频率f，每一个电机电流周期内有N个等时间隔的采样时刻点，且N=F/f。
该方法适应于电机高速运行状态和低速运行状态，且电机低速运行时效果更加明显。
本申请涉及到的电器元件均在市场上可以买到，均是现有技术，尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (6)
1.一种电机缺相快速检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：用电机驱动器对三相电流非过零点的任意一个电流采样时刻点进行采样，采集三相电流每一个采样时刻的瞬时值；
步骤二：根据步骤一中得到的瞬时值和反推公式反推出三相电流的峰值，反推公式如下：
步骤三：用步骤二中反推出的三相电流峰值进行阈值比较，若至少有某一相反推的电流峰值大于阈值1，且有另外一相反推的电流峰值小于阈值2，则判断为电机缺相。
2.根据权利要求1所述的一种电机缺相快速检测方法，其特征在于：所述步骤二中ti为第i个电流采样时刻的时间，Iu_ti,Iv_ti,Iw_ti分别为第i个电流采样时刻采样到的U,V,W三相电流瞬时值；Ium_ti,Ivm_ti, Iwm_ti为第i个电流采样时刻反推的U,V,W三相电流峰值，f为电机当前运行频率。
3.根据权利要求1所述的一种电机缺相快速检测方法，其特征在于：所述步骤一中，电机驱动器在采样过程中，在每一个采样时刻点均进行连续多次采样，且采样到的三相电流瞬时值经过低通滤波器进行滤波。
4.根据权利要求1所述的一种电机缺相快速检测方法，其特征在于：任意一相电流的过零点附近的采样点不能用于缺相检测，当采样点在过零点附近时，缺相判断应用禁止。
5.根据权利要求1所述的一种电机缺相快速检测方法，其特征在于：所述缺相检测的滞后时间最多为一个采样时间间隔，且该时间间隔取决与电机驱动器中设置的电流采样频率，电机驱动器的电流采样频率F远大于电机运行频率f，每一个电机电流周期内有N个等时间隔的采样时刻点，且N=F/f。
6.根据权利要求1所述的一种电机缺相快速检测方法，其特征在于：适应于电机高速运行状态和低速运行状态，且电机低速运行时效果更加明显。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117970106A (zh) * | 2024-03-28 | 2024-05-03 | 比亚迪股份有限公司 | 电机异常检测方法、存储介质、控制器及车辆 |
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2022
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