本發(fā)明涉及同步電機(jī)領(lǐng)域，特別是涉及一種同步電機(jī)失步檢測(cè)方法及裝置。

背景技術(shù)：

永磁同步電機(jī)(PMSM)，它實(shí)際上是一種交流電機(jī)，其定子運(yùn)行是三相角度相差120度的交流電，而轉(zhuǎn)子則是永磁體。永磁同步電機(jī)是機(jī)電一體化的關(guān)鍵產(chǎn)品之一，因其具有效率高、體積小、噪音小等特點(diǎn)被廣泛用于壓縮機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)、伺服等領(lǐng)域。

但是永磁同步電機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，由于負(fù)載過(guò)重或運(yùn)行方式不當(dāng)?shù)群苋菀讓?dǎo)致同步電機(jī)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速度與定子磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)速度不同步，造成同步電機(jī)失步。同步電機(jī)長(zhǎng)時(shí)間處于失步狀態(tài)，將導(dǎo)致同步電機(jī)繞組燒壞。

現(xiàn)有技術(shù)方案中一般通過(guò)硬件，如設(shè)計(jì)檢測(cè)電路或使用傳感器來(lái)檢測(cè)永磁同步電機(jī)的失步故障。該硬件檢測(cè)方法需要增加額外的器件，增加系統(tǒng)成本的成本和復(fù)雜度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于上述狀況，有必要針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中永磁同步電機(jī)失步故障檢測(cè)過(guò)程復(fù)雜的問(wèn)題，提供一種同步電機(jī)失步檢測(cè)方法及裝置。

本發(fā)明提供了一種同步電機(jī)失步檢測(cè)方法，包括：

計(jì)算所述同步電機(jī)的反電動(dòng)勢(shì)峰值，并根據(jù)所述反電動(dòng)勢(shì)峰值確定所述同步電機(jī)的輸出電壓閾值；

計(jì)算每個(gè)控制周期的所述同步電機(jī)的輸出電壓峰值，并計(jì)算預(yù)設(shè)數(shù)量的控制周期內(nèi)所述輸出電壓峰值的平均值；

比較所述平均值與所述輸出電壓閾值，當(dāng)所述平均值小于所述輸出電壓閾值時(shí)，確定所述同步電機(jī)失步。

上述同步電機(jī)失步檢測(cè)方法，其中，所述計(jì)算所述同步電機(jī)的反電動(dòng)勢(shì)峰值的步驟包括：

獲取所述同步電機(jī)的當(dāng)前給定轉(zhuǎn)速；

根據(jù)所述當(dāng)前給定轉(zhuǎn)速計(jì)算所述同步電機(jī)的反電動(dòng)勢(shì)峰值，計(jì)算公式為：

Ue＝Ke*SpdRef，其中所述Ue為所述同步電機(jī)的反電動(dòng)勢(shì)峰值，所述Ke為所述同步電機(jī)的電壓反電動(dòng)勢(shì)常數(shù)，SpdRef為所述同步電機(jī)的當(dāng)前給定轉(zhuǎn)速。

上述同步電機(jī)失步檢測(cè)方法，其中，所述輸出電壓閾值的計(jì)算公式為：

UmThold＝0.4*Ue，其中，UmThold為所述同步電機(jī)的輸出電壓閾值，Ue為所述同步電機(jī)的反電動(dòng)勢(shì)峰值。

上述同步電機(jī)失步檢測(cè)方法，其中，所述同步電機(jī)的輸出電壓峰值計(jì)算公式為：

其中，Um為所述同步電機(jī)在第m個(gè)控制周期的輸出電壓峰值，Ud為所述同步電機(jī)d軸的調(diào)制電壓，Uq為所述同步電機(jī)q軸的調(diào)制電壓。

上述同步電機(jī)失步檢測(cè)方法，其中，所述控制周期的預(yù)設(shè)數(shù)量為800～1500。

本發(fā)明還提供了一種同步電機(jī)失步檢測(cè)裝置，包括：

確定模塊，用于計(jì)算所述同步電機(jī)的反電動(dòng)勢(shì)峰值，并根據(jù)所述反電動(dòng)勢(shì)峰值確定所述同步電機(jī)的輸出電壓閾值；

第一計(jì)算模塊，用于計(jì)算每個(gè)控制周期的所述同步電機(jī)的輸出電壓峰值，并計(jì)算預(yù)設(shè)數(shù)量的控制周期內(nèi)所述輸出電壓峰值的平均值；

比較模塊，用于比較所述平均值與所述輸出電壓閾值，當(dāng)所述平均值小于所述輸出電壓閾值時(shí)，確定所述同步電機(jī)失步。

上述同步電機(jī)失步檢測(cè)裝置，其中，所述確定模塊包括：

獲取模塊，用于獲取所述同步電機(jī)的當(dāng)前給定轉(zhuǎn)速；

第二計(jì)算模塊，用于根據(jù)所述當(dāng)前給定轉(zhuǎn)速計(jì)算所述同步電機(jī)的反電動(dòng)勢(shì)峰值，計(jì)算公式為：Ue＝Ke*SpdRef，其中所述Ue為所述同步電機(jī)的反電動(dòng)勢(shì)峰值，所述Ke為所述同步電機(jī)的電壓反電動(dòng)勢(shì)常數(shù)，SpdRef為所述同步電機(jī)的當(dāng)前給定轉(zhuǎn)速。

上述同步電機(jī)失步檢測(cè)裝置，其中，所述第二計(jì)算模塊還用于計(jì)算所述輸出電壓閾值，計(jì)算公式為：

UmThold＝0.4*Ue，其中，UmThold為所述同步電機(jī)的輸出電壓閾值，Ue為所述同步電機(jī)的反電動(dòng)勢(shì)峰值。

上述同步電機(jī)失步檢測(cè)裝置，其中，所述同步電機(jī)的輸出電壓峰值計(jì)算公式為：

其中，Um為所述同步電機(jī)在第m個(gè)控制周期的輸出電壓峰值，Ud為所述同步電機(jī)d軸的調(diào)制電壓，Uq為所述同步電機(jī)q軸的調(diào)制電壓。

上述同步電機(jī)失步檢測(cè)裝置，其中，所述控制周期的預(yù)設(shè)數(shù)量為800～1500。

本發(fā)明根據(jù)反電動(dòng)勢(shì)的峰值設(shè)定同步電機(jī)的輸出電壓閾值，并用所述電壓閾值與同步電機(jī)的輸出電壓峰值進(jìn)行比較，確定同步電機(jī)的失步，檢測(cè)準(zhǔn)確、操作簡(jiǎn)單，而且不需要額外增加硬件，降低成本。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明第一實(shí)施例提供的同步電機(jī)失步檢測(cè)方法的流程圖；

圖2為本發(fā)明第二實(shí)施例提供的同步電機(jī)失步檢測(cè)方法的流程圖；

圖3為本發(fā)明第三實(shí)施例提供的同步電機(jī)失步檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)框圖。

具體實(shí)施方式

下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類(lèi)似的標(biāo)號(hào)表示相同或類(lèi)似的元件或具有相同或類(lèi)似功能的元件。下面通過(guò)參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。

參照下面的描述和附圖，將清楚本發(fā)明的實(shí)施例的這些和其他方面。在這些描述和附圖中，具體公開(kāi)了本發(fā)明的實(shí)施例中的一些特定實(shí)施方式，來(lái)表示實(shí)施本發(fā)明的實(shí)施例的原理的一些方式，但是應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明的實(shí)施例的范圍不受此限制。相反，本發(fā)明的實(shí)施例包括落入所附加權(quán)利要求書(shū)的精神和內(nèi)涵范圍內(nèi)的所有變化、修改和等同物。

本發(fā)明實(shí)施例中的同步電機(jī)為

請(qǐng)參閱圖1，為本法明第一實(shí)施例中的同步電機(jī)失步檢測(cè)方法，包括步驟：

步驟S11，計(jì)算所述同步電機(jī)的反電動(dòng)勢(shì)峰值，并根據(jù)所述反電動(dòng)勢(shì)峰值確定所述同步電機(jī)的輸出電壓閾值。

步驟S12，計(jì)算每個(gè)控制周期的所述同步電機(jī)的輸出電壓峰值，并計(jì)算預(yù)設(shè)數(shù)量的控制周期內(nèi)所述輸出電壓峰值的平均值。

上述步驟中，每一個(gè)控制周期相當(dāng)于同步電機(jī)的一個(gè)脈沖，由于每個(gè)周期計(jì)算的同步電機(jī)的電壓峰值并不是恒定不變的，為了保證失步檢測(cè)的準(zhǔn)確性，計(jì)算一定數(shù)量的控制周期內(nèi)同步電機(jī)的輸出電壓峰值的平均值，一般周期數(shù)為800～1500。例如，本實(shí)施例中，計(jì)算1000個(gè)控制周期的同步電機(jī)的輸出電壓峰值，并計(jì)算平均值。一般開(kāi)機(jī)運(yùn)行一定時(shí)間，待同步電機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定后，開(kāi)始循環(huán)地計(jì)算預(yù)設(shè)數(shù)量周期內(nèi)的同步電機(jī)輸出電壓峰值的平均值。

步驟S13，比較所述平均值與所述輸出電壓閾值，當(dāng)所述平均值小于所述輸出電壓閾值時(shí)，執(zhí)行步驟S14，否則執(zhí)行步驟S12。

步驟S14，確定所述同步電機(jī)失步。

同步電機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，電機(jī)的輸出電壓大部分用于平衡電機(jī)的反電動(dòng)勢(shì)，當(dāng)同步電機(jī)發(fā)生失步故障時(shí)電機(jī)反電動(dòng)勢(shì)會(huì)急劇下降時(shí)，同步電機(jī)的輸出電壓相應(yīng)的減小。而同步電機(jī)的反電動(dòng)勢(shì)的峰值為固定值，因此可根據(jù)反電動(dòng)勢(shì)的峰值設(shè)定同步電機(jī)的輸出電壓閾值，并用所述電壓閾值與同步電機(jī)的輸出電壓峰值進(jìn)行比較，判斷同步電機(jī)的失步障礙。在一定數(shù)量的控制周期內(nèi)的同步電機(jī)的輸出電壓峰值的平均值小于所述電壓閾值時(shí)，說(shuō)明該同步電機(jī)處于失步故障狀態(tài)。此時(shí)，DSP處理器封鎖PWM脈沖報(bào)故障停機(jī)保護(hù)。

本實(shí)施例通過(guò)比較控制狀態(tài)變量中同步電機(jī)的輸出電壓峰值與反電勢(shì)峰值來(lái)檢測(cè)電機(jī)失步故障，檢測(cè)準(zhǔn)確、操作簡(jiǎn)單，而且不需要額外增加硬件，降低成本。

請(qǐng)參閱圖2，為本發(fā)明第二實(shí)施例中的同步電機(jī)失步檢測(cè)方法的流程圖。如圖2所示，所示方法包括步驟S21～S25。

步驟S21，獲取所述同步電機(jī)的當(dāng)前給定轉(zhuǎn)速。

上述步驟中，同步電機(jī)的當(dāng)前給定轉(zhuǎn)速SpdRef的計(jì)算公式為：SpdRef＝60f/p，其中f為定子電流的電頻率，p為電機(jī)的極對(duì)數(shù)。若電機(jī)極對(duì)數(shù)不變，則穩(wěn)態(tài)時(shí)同步電機(jī)的給定轉(zhuǎn)速為常數(shù)，同步電機(jī)定子電流的電頻率不同時(shí)，給定轉(zhuǎn)速不同。

步驟S22，根據(jù)所述當(dāng)前給定轉(zhuǎn)速計(jì)算所述同步電機(jī)的反電動(dòng)勢(shì)峰值。計(jì)算公式為：

Ue＝Ke*SpdRef，其中，所述Ue為所述同步電機(jī)的反電動(dòng)勢(shì)峰值，所述Ke為所述同步電機(jī)的電壓反電動(dòng)勢(shì)常數(shù)，SpdRef為所述同步電機(jī)的當(dāng)前給定轉(zhuǎn)速。因此當(dāng)獲取到同步電機(jī)的當(dāng)前給定轉(zhuǎn)速時(shí)，可計(jì)算出同步電機(jī)在當(dāng)前給定轉(zhuǎn)速下的反電動(dòng)勢(shì)峰值。

步驟S23，根據(jù)所述反電動(dòng)峰值計(jì)算所述同步電機(jī)的輸出電壓閾值。其計(jì)算公式為：

UmThold＝0.4*Ue＝0.4*Ke*SpdRef

其中，UmThold為所述同步電機(jī)的輸出電壓閾值，Ue為同步電機(jī)的反電動(dòng)勢(shì)峰值。

步驟S24，計(jì)算所述同步電機(jī)的輸出電壓峰值，并計(jì)算預(yù)設(shè)數(shù)量的控制周期內(nèi)所述輸出電壓峰值的平均值。

上述步驟中，每個(gè)所述控制周期的所述同步電機(jī)的輸出電壓峰值計(jì)算公式為：

其中，Um為所述同步電機(jī)在第m個(gè)控制周期的輸出電壓峰值，Ud為所述同步電機(jī)d軸的調(diào)制電壓，Uq為所述同步電機(jī)q軸的調(diào)制電壓。本實(shí)施例中計(jì)算1000個(gè)控制周期內(nèi)所述輸出電壓峰值的平均值，即：

步驟S25，比較所述平均值與所述輸出電壓閾值，并判斷所述平均值是否小于所述輸出電壓閾值，當(dāng)所述平均值小于所述輸出電壓閾值時(shí)，執(zhí)行步驟S26，否則執(zhí)行步驟24。

步驟S26，確定所述同步電機(jī)失步。

本實(shí)施例給出了同步電機(jī)的輸出電壓閾值的具體計(jì)算方法，通過(guò)比較同步電機(jī)的輸出電壓與輸出電壓閾值確定該同步電機(jī)是否失步。

請(qǐng)參閱圖3，為本發(fā)明第三實(shí)施例中的同步電機(jī)失步檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)框圖。如圖3所示，所述同步電機(jī)失步檢測(cè)裝置包括確定模塊10、第一計(jì)算模塊20和比較模塊30。

所述確定模塊10用于計(jì)算所述同步電機(jī)的反電動(dòng)勢(shì)峰值，并根據(jù)所述反電動(dòng)勢(shì)峰值確定所述同步電機(jī)的輸出電壓閾值。

進(jìn)一步的，所述確定模塊10包括：

獲取模塊101，用于獲取所述同步電機(jī)的當(dāng)前給定轉(zhuǎn)速；

第二計(jì)算模塊102，用于根據(jù)所述當(dāng)前給定轉(zhuǎn)速計(jì)算所述同步電機(jī)的反電動(dòng)勢(shì)峰值，計(jì)算公式為：Ue＝Ke*SpdRef，其中所述Ue為所述同步電機(jī)的反電動(dòng)勢(shì)峰值，所述Ke為所述同步電機(jī)的電壓反電動(dòng)勢(shì)常數(shù)，SpdRef為所述同步電機(jī)的當(dāng)前給定轉(zhuǎn)速。

進(jìn)一步的，所述第二計(jì)算模塊102還用于計(jì)算所述輸出電壓閾值，計(jì)算公式為：

UmThold＝0.4*Ue，其中，UmThold為所述同步電機(jī)的輸出電壓閾值，Ue為所述同步電機(jī)的反電動(dòng)勢(shì)峰值。

所述第一計(jì)算模塊20用于計(jì)算每個(gè)控制周期的所述同步電機(jī)的輸出電壓峰值，并計(jì)算預(yù)設(shè)數(shù)量的控制周期內(nèi)所述輸出電壓峰值的平均值。

進(jìn)一步的，每個(gè)所述控制周期的所述同步電機(jī)的輸出電壓峰值計(jì)算公式為：

其中，Um為所述同步電機(jī)在第m個(gè)控制周期的輸出電壓峰值，Ud為所述同步電機(jī)d軸的調(diào)制電壓，Uq為所述同步電機(jī)q軸的調(diào)制電壓。

所述比較模塊30用于比較所述平均值與所述輸出電壓閾值，當(dāng)所述平均值小于所述輸出電壓閾值時(shí)，確定所述同步電機(jī)失步。

本實(shí)施例通過(guò)同步電機(jī)的反電勢(shì)峰值確定同步電機(jī)的輸出電壓閾值，通過(guò)檢測(cè)同步電機(jī)的d軸的調(diào)制電壓和q軸的調(diào)制電壓來(lái)檢測(cè)同步電機(jī)的輸出電壓峰值，并通過(guò)比較預(yù)設(shè)數(shù)量的控制周期內(nèi)同步電機(jī)的輸出電壓峰值的平均值與輸出電壓閾值的大小，確定該同步電機(jī)是否失步。

在本說(shuō)明書(shū)的描述中，參考術(shù)語(yǔ)“一個(gè)實(shí)施例”、“一些實(shí)施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)包含于本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例或示例中。在本說(shuō)明書(shū)中，對(duì)上述術(shù)語(yǔ)的示意性表述不一定指的是相同的實(shí)施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可以在任何的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中以合適的方式結(jié)合。

盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解：在不脫離本發(fā)明的原理和宗旨的情況下可以對(duì)這些實(shí)施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求及其等同物限定。