CN118310119A - 一种电机故障诊断方法、装置及空调设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种电机故障诊断方法、装置及空调设备。其中，该方法包括：控制电机按照目标转速运行之后，监测电机的运行参数是否异常；其中，运行参数至少包括：实际转速，绕组频率，绕组电流；如果运行参数出现异常，则进一步监测控制参数是否异常；其中，控制参数至少包括：反电势K、电流环Pb、状态观测器估算角度值θ；如果控制参数也异常，则根据异常的控制参数诊断电机的故障原因。通过本发明，在空调运行过程中监测电机的运行参数，在电机运行出现异常情况时，进一步实时监测控制参数，根据异常的控制参数诊断电机的故障原因。保证及时发现问题，及时确定电机的故障原因，从而能够保障售后及时处理。

Description

一种电机故障诊断方法、装置及空调设备

技术领域

本发明涉及电机控制技术领域，具体而言，涉及一种电机故障诊断方法、装置及空调设备。

背景技术

在现有空调控制技术中，电机在运行中接收到目标转速后，电机按目标转速正常运行或低于目标转速运行时，只要不停机，则认为电机属于正常工作状态。

如果电子运行过程中，出现电机的实际转速持续低于目标转速的情况，或者实际转速波动较大的情况，会影响空调的制冷制热效果。

针对现有技术中电机故障原因监测效果不佳的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明实施例中提供一种电机故障诊断方法、装置及空调设备，以解决现有技术中电机故障原因监测效果不佳的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种电机故障诊断方法，其中，所述方法包括：控制电机按照目标转速运行之后，监测电机的运行参数是否异常；其中，所述运行参数至少包括：实际转速，绕组频率，绕组电流；如果所述运行参数出现异常，则进一步监测控制参数是否异常；其中，所述控制参数至少包括：反电势K、电流环Pb、状态观测器估算角度值θ；如果所述控制参数也异常，则根据异常的控制参数诊断电机的故障原因。

进一步地，监测电机的运行参数是否异常，包括：确定与所述目标转速对应的实际转速、绕组频率、绕组电流；其中，预设有所述目标转速与实际转速、绕组频率、绕组电流的对应关系；判断监测的运行参数与所述对应的实际转速、绕组频率、绕组电流是否一致；如果一致，则确定运行参数无异常，电机无故障，控制电机正常运行；如果至少有一项运行参数不一致，则确定运行参数有异常，电机有故障。

进一步地，进一步监测控制参数是否异常之前，所述方法还包括：获取电机的控制参数：反电势K、电流环Pb、状态观测器估算角度值θ。

进一步地，获取电机的控制参数，包括：

通过以下公式计算得到反电势K：

其中，P是电机的极对数，N是电机的实时转速，Φ是电机磁通；

通过以下公式计算得到电流环Pb，所述电流环Pb包括以下两个参数：Kp和Ki；

Kp＝ω*L；

Ki＝ω*R；其中，ω为截止角频率，L为电机电感，R为电机电阻；

通过以下公式计算得到状态观测器估算角度值θ：

θ＝ΠNPt/30；其中，t是电机的运行时间。

进一步地，如果所述控制参数也异常，则根据异常的控制参数诊断电机的故障原因，包括：如果异常的控制参数是反电势K、电流环Pb中的至少之一，则诊断电机的故障原因是电机本体异常；如果异常的控制参数是状态观测器估算角度值θ，则诊断电机的故障原因是电机软件失效。

本发明还提供了一种电机故障诊断装置，其中，所述装置包括：第一监测模块，用于控制电机按照目标转速运行之后，监测电机的运行参数是否异常；其中，所述运行参数至少包括：实际转速，绕组频率，绕组电流；第二监测模块，用于确定所述运行参数出现异常的情况下，进一步监测控制参数是否异常；其中，所述控制参数至少包括：反电势K、电流环Pb、状态观测器估算角度值θ；诊断模块，用于确定所述控制参数也异常的情况下，根据异常的控制参数诊断电机的故障原因。

本发明还提供了一种空调设备，其中，所述空调设备包括上述的电机故障诊断装置。

本发明还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其中，所述程序被处理器执行时实现如上述的方法。

本发明还提供了一种电子设备，其中，包括：一个或多个处理器；存储装置，用于存储一个或多个程序，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器实现如上述的方法。

应用本发明的技术方案，在空调运行过程中监测电机的运行参数，在电机运行出现异常情况时，进一步实时监测控制参数，根据异常的控制参数诊断电机的故障原因。从而能够保证及时发现问题，及时确定电机的故障原因，从而能够保障售后及时处理。

附图说明

图1是根据本发明实施例的电机故障诊断方法的流程图；

图2是根据本发明实施例的电机故障诊断方法的详细流程图；

图3是根据本发明实施例的电机故障诊断装置的结构框图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，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它实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义，“多种”一般包含至少两种。

应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

应当理解，尽管在本发明实施例中可能采用术语第一、第二、第三等来描述监测模块，但这些监测模块不应限于这些术语。这些术语仅用来将监测模块区分开。例如，在不脱离本发明实施例范围的情况下，第一监测模块也可以被称为第二监测模块，类似地，第二监测模块也可以被称为第一监测模块。

取决于语境，如在此所使用的词语“如果”、“若”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”或“响应于检测”。类似地，取决于语境，短语“如果确定”或“如果检测(陈述的条件或事件)”可以被解释成为“当确定时”或“响应于确定”或“当检测(陈述的条件或事件)时”或“响应于检测(陈述的条件或事件)”。

还需要说明的是，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商品或者装置不仅包括那些要素，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商品或者装置所固有的要素。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商品或者装置中还存在另外的相同要素。

下面结合附图详细说明本发明的可选实施例。

实施例1

根据本发明实施例，提供了一种电机故障诊断方法的实施例，需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

图1是根据本发明实施例的电机故障诊断方法的流程图，如图1所示，该方法包括以下步骤：

步骤S101，控制电机按照目标转速运行之后，监测电机的运行参数是否异常；其中，运行参数至少包括：实际转速，绕组频率，绕组电流。

步骤S102，如果运行参数出现异常，则进一步监测控制参数是否异常；其中，控制参数至少包括：反电势K、电流环Pb、状态观测器估算角度值θ。

步骤S103，如果控制参数也异常，则根据异常的控制参数诊断电机的故障原因。

本实施例在空调运行过程中监测电机的运行参数，在电机运行出现异常情况时，进一步实时监测控制参数，根据异常的控制参数诊断电机的故障原因。从而能够保证及时发现问题，及时确定电机的故障原因，从而能够保障售后及时处理。

本实施例的运行参数至少包括：实际转速N，绕组频率F，绕组电流I。预设有不同的目标转速与实际转速、绕组频率、绕组电流之间的对应关系。在实际应用中，向电机发送目标转速的指令后，如果电机无故障，运行正常，那么该目标转速与电机的实际转速、绕组频率、绕组电流则符合上述对应关系。例如，设定的目标转速N＝N1时，实际转速N＝N1、F＝F1、I＝I1；设定的目标转速N＝N2时，实际转速N＝N2、F＝F2，I＝I2，以此类推。此时认为电机无故障，正常运行。其中，N＝60F/P，N为转速(RPM)，F为电机绕组频率，P为电机极对数。

本实施例在监测电机的运行参数是否异常时，通过以下优选实施方式实现：确定与所述目标转速对应的实际转速、绕组频率、绕组电流；其中，预设有所述目标转速与实际转速、绕组频率、绕组电流的对应关系；判断监测的运行参数与所述对应的实际转速、绕组频率、绕组电流是否一致；如果一致，则确定运行参数无异常，电机无故障，控制电机正常运行；如果至少有一项运行参数不一致，则确定运行参数有异常，电机有故障。基于此，能够在电机运行过程中，实时监测电机运行是否正常，例如是否出现电机实际转速持续低于目标转速，或者，电机转速波动大等情况。如果运行参数有异常，则进一步通过控制参数诊断故障原因。

在现有技术中，电机按目标转速正常运行或低于目标转速运行时，只要不停机，则认为电机属于正常工作状态。但是电机的实际转速持续低于目标转速的情况，或者实际转速波动较大的情况，会影响空调的制冷制热效果。考虑到在保证空调正常制冷制热效果的前提下，如何及时准确的识别到电机故障并诊断故障具体原因，本实施例在空调运行过程中监测电机的运行参数，在电机运行出现异常情况时，进一步实时监测控制参数。需要说明的是，在监测控制参数是否异常之前，获取电机的控制参数：反电势K、电流环Pb、状态观测器估算角度值θ。

具体地，可以通过以下公式计算得到：反电势K：

其中，Π是3.1415926，P是电机的极对数，N是电机的实时转速，Φ是电机磁通。

可以通过以下公式计算得到电流环Pb，所述电流环Pb包括以下两个参数：Kp和Ki；

Kp＝ω*L；

Ki＝ω*R；其中，ω为截止角频率，L为电机电感，R为电机电阻。

可以通过以下公式计算得到状态观测器估算角度值θ：

θ＝ΠNPt/30；其中，P是电机的极对数，N是电机的实时转速，t是电机的运行时间。

通过以上公式能够准确及时的获取到电机的控制参数，有助于后续识别控制参数是否异常，从而准确诊断故障原因。

本实施例的控制参数至少包括：反电势K、电流环Pb、状态观测器估算角度值θ。在根据上述控制参数诊断电机的故障原因时，不同的控制参数出现异常表征不同的故障原因。具体地，如果异常的控制参数是反电势K、电流环Pb中的至少之一，则诊断电机的故障原因是电机本体异常。如果异常的控制参数是状态观测器估算角度值θ，则诊断电机的故障原因是电机软件失效。在确认电机本体异常后，可以通过GPRS远程发送数据给终端控制器，上报故障，安排售后上门维修更换电机。在确认电机软件失效后，可以通过GPRS远程发送数据给终端控制器，上报故障，安排售后上门维修，调试，最后刷新软件。

图2是根据本发明实施例的电机故障诊断方法的详细流程图，如图2所示，该流程包括：

1)空调开机，主控板发送目标转速的控制指令给电机，电机按控制指令运行。

2)电机的运行参数包含转速N，绕组频率F，绕组电流I三项，其中N/F/I存在一一对应的关系。

N＝60F/P，N为转速(RPM)，F为电机绕组频率，P为电机极对数。数据采集器1获取各项运行参数，控制器确认运行参数是否出现异常。

①设定的目标转速N＝N1时，按照预设关系，实际转速N＝N1、F＝F1、I＝I1。

设定的目标转速N＝N2时，按照预设关系，实际转速N＝N2、F＝F2，I＝I2，以此类推。

如果符合上述预设关系，则认为电机无故障，正常运行。

②设定的目标转速N＝N1时，如果实际转速N≠N1、和/或F≠F1、和/或I≠I1；

设定的目标转速N＝N2时，如果实际转速N≠N2、和/或F≠F2，和/或I≠I2，以此类推。

则认为电机有故障，不能正常运行。

3)当电机出现第②点情况时，此时主控板控制电机开始校对控制参数，数据采集器2获取各项控制参数，控制器确认控制参数哪一部分出现异常，控制参数包含反电势K、电流环Pb、状态观测器θ；

其中K/Pa/Pb存在一一对应关系,例目标转速N＝N1时，K＝K1，以此类推；

其中，P是电机的极对数，N是电机的实时转速，Φ是电机磁通。

θ无对应关系，属于一个软件估算角度值Y1，实际估算角度值与电机转子旋转角度一致，当角度不一致时，电机功率会增大，效率变低。

例如目标转速N＝N1时，θ值估算正确时，电机功率P＝P1，θ值估算不正确时，电机功率P≠P1，以此类推。

①当出现目标转速≠实际转速时，例N≠N1时，校对反电势K参数，当出现K≠K1时，认为电机本体发生异常，确认电机损坏，通过GPRS远程发送数据给终端控制器，上报故障，安排售后上门维修更换电机。

②当出现目标转速≠实际转速时，例N≠N1时，校对电流环Pa参数，当出现Pa≠Pa1±5％时，电机本体电感、电阻、反电势设计参数发生变化，此时电机转速波动较大，运行过程中和电流环计算不准确，认为电机本体发生异常，确认电机损坏，通过GPRS远程发送数据给终端控制器，上报故障，安排售后上门维修更换电机。

电流环Pb包括以下两个参数：Kp和Ki。

Kp＝ω*L；

Ki＝ω*R；其中，ω为截止角频率，L为电机电感，R为电机电阻。

③当出现目标转速≠实际转速时，例如N≠N1时，校对状态观测器θ参数，θ值估算不正确时，电机功率P≠P1，电机效率降低，以此类推；注：可以通过输入功率的偏差来确定角度是否估算有偏差，如果角度估算有问题，通过输入功率可以看得出来会偏差较大。

认为电机软件失效，确认电机软件问题，通过GPRS远程发送数据给终端控制器，上报故障，安排售后上门维修，调试，刷新软件。

通过空调运行时，控制器校验电机的运行参数和控制参数，识别电机是否出现故障，提前预警，及时处理，避免后期发生问题。

实施例2

对应于图1介绍的电机故障诊断方法，本实施例提供了一种电机故障诊断装置，如图3所示的电机故障诊断装置的结构框图，该装置包括：

第一监测模块10，用于控制电机按照目标转速运行之后，监测电机的运行参数是否异常；其中，运行参数至少包括：实际转速，绕组频率，绕组电流；

第二监测模块20，连接至第一监测模块10，用于确定运行参数出现异常的情况下，进一步监测控制参数是否异常；其中，控制参数至少包括：反电势K、电流环Pb、状态观测器估算角度值θ；

诊断模块30，连接至第二监测模块20，用于确定控制参数也异常的情况下，根据异常的控制参数诊断电机的故障原因。

本实施例还提供了一种空调设备，该空调设备包括上述的电机故障诊断装置。

实施例3

本实施例提供一种电子设备，该设备用于电机故障诊断方法，所述电子设备，包括：至少一个处理器；以及，与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，

所述存储器存储有可被所述一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够：控制电机按照目标转速运行之后，监测电机的运行参数是否异常；其中，运行参数至少包括：实际转速，绕组频率，绕组电流；如果运行参数出现异常，则进一步监测控制参数是否异常；其中，控制参数至少包括：反电势K、电流环Pb、状态观测器估算角度值θ；如果控制参数也异常，则根据异常的控制参数诊断电机的故障原因。

实施例4

本发明实施例提供了一种软件，该软件用于执行上述实施例及优选实施方式中描述的技术方案。

本发明实施例提供了一种非易失性计算机存储介质，所述计算机存储介质存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令可执行上述任意方法实施例中的电机故障诊断方法。

上述存储介质中存储有上述软件，该存储介质包括但不限于：光盘、软盘、硬盘、可擦写存储器等。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

在本发明的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，可以为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。

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单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

上述产品可执行本发明实施例所提供的方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。未在本实施例中详尽描述的技术细节，可参见本发明实施例所提供的方法。

本发明实施例的电子设备以多种形式存在，包括但不限于:

(1)移动通信设备:这类设备的特点是具备移动通信功能，并且以提供话音、数据通信为主要目标。这类终端包括:智能手机(例如iPhone)、多媒体手机、功能性手机，以及低端手机等。

(2)超移动个人计算机设备:这类设备属于个人计算机的范畴，有计算和处理功能，一般也具备移动上网特性。这类终端包括:PDA、MID和UMPC设备等，例如iPad。

(3)便携式娱乐设备:这类设备可以显示和播放多媒体内容。该类设备包括:音频、视频播放器(例如iPod)，掌上游戏机，电子书，以及智能玩具和便携式车载导航设备。

(4)服务器:提供计算服务的设备，服务器的构成包括处理器、硬盘、内存、装置总线等，服务器和通用的计算机架构类似，但是由于需要提供高可靠的服务，因此在处理能力、稳定性、可靠性、安全性、可扩展性、可管理性等方面要求较高。

(5)其他具有数据交互功能的电子装置，例如电视机、车载大屏等。

以上所描述的装置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。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种电机故障诊断方法，其特征在于，所述方法包括：

控制电机按照目标转速运行之后，监测电机的运行参数是否异常；其中，所述运行参数至少包括：实际转速，绕组频率，绕组电流；

如果所述运行参数出现异常，则进一步监测控制参数是否异常；其中，所述控制参数至少包括：反电势K、电流环Pb、状态观测器估算角度值θ；

如果所述控制参数也异常，则根据异常的控制参数诊断电机的故障原因。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，监测电机的运行参数是否异常，包括：

确定与所述目标转速对应的实际转速、绕组频率、绕组电流；其中，预设有所述目标转速与实际转速、绕组频率、绕组电流的对应关系；

判断监测的运行参数与所述对应的实际转速、绕组频率、绕组电流是否一致；

如果一致，则确定运行参数无异常，电机无故障，控制电机正常运行；

如果至少有一项运行参数不一致，则确定运行参数有异常，电机有故障。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步监测控制参数是否异常之前，所述方法还包括：

获取电机的控制参数：反电势K、电流环Pb、状态观测器估算角度值θ。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，获取电机的控制参数，包括：

通过以下公式计算得到反电势K：

其中，P是电机的极对数，N是电机的实时转速，Φ是电机磁通；

通过以下公式计算得到电流环Pb，所述电流环Pb包括以下两个参数：Kp和Ki；

Kp＝ω*L；

Ki＝ω*R；其中，ω为截止角频率，L为电机电感，R为电机电阻；

通过以下公式计算得到状态观测器估算角度值θ：

θ＝ΠNPt/30；其中，t是电机的运行时间。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，如果所述控制参数也异常，则根据异常的控制参数诊断电机的故障原因，包括：

如果异常的控制参数是反电势K、电流环Pb中的至少之一，则诊断电机的故障原因是电机本体异常；

如果异常的控制参数是状态观测器估算角度值θ，则诊断电机的故障原因是电机软件失效。

6.一种电机故障诊断装置，其特征在于，所述装置包括：

第一监测模块，用于控制电机按照目标转速运行之后，监测电机的运行参数是否异常；其中，所述运行参数至少包括：实际转速，绕组频率，绕组电流；

第二监测模块，用于确定所述运行参数出现异常的情况下，进一步监测控制参数是否异常；其中，所述控制参数至少包括：反电势K、电流环Pb、状态观测器估算角度值θ；

诊断模块，用于确定所述控制参数也异常的情况下，根据异常的控制参数诊断电机的故障原因。

7.一种空调设备，其特征在于，所述空调设备包括权利要求6所述的电机故障诊断装置。

8.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述程序被处理器执行时实现如权利要求1至5中任一项所述的方法。

9.一种电子设备，其特征在于，包括：

一个或多个处理器；

存储装置，用于存储一个或多个程序，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器实现如权利要求1至5中任一项所述的方法。