[发明专利]电机状态判断方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种电机状态判断方法及装置，特别是涉及一种通过对变频器的输出电流进行采样和分析，来判断电机的运行状态的电机状态判断方法及装置。

背景技术

通常，在运用变频器驱动异步电机（下面，简称为电机）时，由于电机的转速与电磁转矩之间的关系即电机的机械特性，以及系统的设备惯性等的原因，有时电机不能够正常的运行。此时，需要对变频器的参数进行调整，来满足工业现场的要求，弥补一些潜在的问题，使电机控制系统与机械系统达到最佳的匹配状态。

在运用变频器驱动新型的电机时，因上述的机械性能等的原因导致变频器与电机不完全匹配时，会出现变频器的输出电流过电流的情况。这种过电流的现象会导致变频器的IGBT等开关元件因电流过大而被损坏，电机也会因励磁电流等过大而被烧坏。

为了使电机能够安全、稳定、正常地运行，需要根据在变频器的输出电流过电流时电机的运行状态，正确地调整变频器的参数。在变频器的输出电流过电流时电机的运行状态一般有电机堵转和电机过励磁两种情况。

当负载过大或者启动频率过高时，电机会出现堵转的现象。在电机出现堵转的情况下，因电机堵转时功率因数低，堵转电流迅速升高，变频器温度也快速上升。例如，在对电机进行控制的方式为U/F控制的情况下，根据变频器的输出频率，来判断采取怎样的措施，即判断对变频器的哪些参数进行调节。当负载过大等导致变频器的输出频率很小（例如，对于大功率的电机而言，小于5Hz的频率）时，则认为对电机进行控制不适当，使负载驱动的电磁转矩小于负载转矩，需要增加转矩增益来启动电机。当变频器的输出频率过大时，则认为在电子的转子的惯性的影响下因变频器的输出频率过大而导致电机的定子与转子的转差率过大（s＝1），使得转子无法跟随定子的旋转磁场的速度。因此，此时需要降低变频器的输出频率，也就是降低定子的旋转磁场的速度，来减小转差率，从而解决电机的堵转问题。

当变频器的输出频率改变时，电机的内部阻抗也随之改变，从而会引起励磁电流的变化，有时这种励磁电流增加过多，使电机出现励磁过强的情况，电机铁芯的磁感应强度不再显著增加，外加电压高于电机的额定电压，而导致电机产生磁饱和，此时，容易烧坏电机。在该情况下，需要降低变频器的输出电压，即降低施加给电机的电压，来降低励磁电压，以降低励磁电流。另一方面，在变频器的输出频率很小时，由于频率的变化率很小，电机的定子的旋转磁场所产生的电能不能有效地传递给转子，在该情况下，电机所产生的反电动势很小，也会导致电机出现过励磁现象，此时，需要减小变频器的加速时间，增加变频器的加速度，使电机快速启动。

如上所述，在利用变频器驱动电机时，如果不能够正常地启动电机或者电机的运行状态出现异常，则需要根据电机的运行状态（是电机堵转还是电机过励磁）来选择适当的解决方法。

然而，由于现场的调试人员难以简单地确认电机的机械性能是否满足当前的工作状态，也难以获取系统的惯性等因素，从而难以准确、及时地判断出电机的运行状态（即判断电机是出于堵转还是处于过励磁的状态）。因此，往往在调试上花费很多时间，并且，在调试的过程中，会浪费太多的电能，不符合环保及节能的要求。甚至，有些缺乏调试经验的调试人员会盲目地修改一些变频器的参数，致使变频器与机械系统不匹配，而最终导致变频器损坏。

因此，准确、及时地判断电机的运行状态的手段尤为重要。

从控制的角度来看，变频器能够得到电机转子的转速信息是实现电机状态判断的重要手段。已知获得变频器能够得到电机转子的转速信息的最普遍的手段是，在电机轴上装上速度编码器，然而，这会导致变频器硬件和安装以及设备和维护成本的增加，而且，在现场中还有限制条件不允许安装速度编码器的情况。

在没有安装速度编码器的情况下，需要基于变频器的输出电流即电机定子的电流来判断电机状态。

发明内容

本发明提供一种在变频器的输出电流产生过电流时，通过基于采样得到的输出电流的值和频率而描画出的近似正弦的电流变化曲线，来判断电机状态的电机状态判断方法及装置。