电机绕组故障检测电路制造技术

在所描述的电机绕组故障检测电路和用以检测电机绕组故障的方法的示例中，示例故障检测电路(900)包含：正序电压计算器(902)，所述正序电压计算器用以计算三相电机的正序电压值(954)；正序电流计算器(904)，所述正序电流计算器用以计算所述三相电机的正序电流值(956)；内插器(908)，所述内插器用以基于所述正序电压值(954)、所述正序电流值(956)以及所述三相电机的测得特性来计算预期负序电压值(938a、938b)；负序电压计算器(906)，所述负序电压计算器用以计算所述三相电机的测得负序电压值(936a、936b)；以及故障检测器(910)，所述故障检测器用以在所述预期负序电压值(938a、938b)与所述测得负序电压值(936a、936b)之间的差值满足阈值时检测到绕组故障存在于所述三相电机中。

Fault detection circuit for motor winding

In the motor winding fault detection circuit is described and method for winding motor fault detection example, sample fault detection circuit (900) comprises: a positive voltage calculator (902), the positive sequence voltage calculator to calculate the positive sequence voltage value of the three-phase motor (954); positive sequence current calculator (904), the the positive sequence current calculator configured to calculate the phase sequence current value of the motor (956); the interpolator (908), the interpolator for the positive sequence voltage based on the value (954), the positive sequence current value (956) and the three-phase electric machine is measured to calculate the expected characteristics the negative sequence voltage (938a, 938b); negative sequence voltage calculator (906), the negative sequence voltage calculator to calculate the three-phase motor measured negative sequence voltage (936a, 936b); and (910) fault detector, the fault detection device for negative sequence power in the expected the When the difference between the pressure value (938a, 938b) and the measured negative sequence voltage value (936a, 936b) satisfies the threshold, it is detected that the winding fault exists in the three phase motor.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电机绕组故障检测电路
本专利技术总体上涉及电机故障检测，且更确切地说，涉及电机绕组故障检测电路和用以检测电机绕组故障的方法。
技术介绍
在三相电机中，绕组故障在围绕个别绕组的绝缘件中的一部分磨损并在导体间发生短路时发生。绕组故障实际上减少在三相电机的受影响相中的匝数，这可能使电机失衡，降低电机的性能和/或损害电机。
技术实现思路
在所描述的电机绕组故障检测电路和用以检测电机绕组故障的方法的示例中，示例电机绕组故障检测电路包含：正序电压计算器、正序电流计算器、内插器、负序电压计算器以及故障检测器。正序电压计算器计算三相电机的正序电压值。正序电流计算器计算三相电机的正序电流值。内插器基于正序电压值、正序电流值以及三相电机的测得特性来计算预期负序电压值。负序电压计算器计算三相电机的测得负序电压值。故障检测器在预期负序电压值与测得负序电压值之间的差值满足阈值时检测到绕组故障存在于三相电机中。所揭示的示例方法包含计算三相电机的正序电压值、计算三相电机的正序电流值，以及基于正序电压值、正序电流值以及三相电机的测得特性来计算预期负序电压值。示例方法还包含计算三相电机的测得负序电压值，并在预期负序电压值与测得负序电压值之间的差值满足阈值时检测到绕组故障存在于三相电机中。所揭示的示例故障检测电路包含第一克拉克(Clarke)变换器、正序电压计算器、负序电压计算器、第二克拉克变换器、正序电流计算器、内插器、第一减法器、第二减法器、幅度计算器以及故障检测器。第一克拉克变换器将三相电压信号作为第一输入且将阿尔法(α)电压信号作为第一输出并将贝塔(β)电压信号作为第二输出。正序电压计算器将α电压信号作为第二输入且将β电压信号作为第三输入，并将正序电压值作为第三输出。负序电压计算器将α电压信号作为第四输入且将β电压信号作为第五输入，并将直流负序电压值作为第四输出且将正交负序电压值作为第五输出。第二克拉克变换器将三相电流信号作为第六输入且将α电流信号作为第六输出并将β电流信号作为第七输出。正序电流计算器将α电流信号作为第七输入且将β电流信号作为第八输入，并将正序电流值作为第八输出。内插器将正序电压值作为第九输入，将正序电流值作为第十输入，并将基线表作为第十一输入，所述内插器基于存储在基线表中的训练数据来产生正序电压值和正序电流值，所述内插器将预期直流负序电压值作为第九输出并将预期正交负序电压值作为第十输出。第一减法器将直流负序电压值作为第十二输入并将预期直流负序电压值作为第十三输入，所述第一减法器确定在直流负序电压值与预期直流负序电压值之间的第一差值，作为第十一输出。第二减法器将正交负序电压值作为第十四输入并将预期正交负序电压值作为第十五输入，所述第二减法器确定在正交负序电压值与预期正交负序电压值之间的第二差值，作为第十二输出。幅度计算器将第一差值作为第十六输入且将第二差值作为第十七输入，所述幅度计算器输出第一差值和第二差值的幅度作为第十三输出。故障检测器将幅度作为第十八输入，并在幅度满足阈值时输出故障检测信号作为第十四输出。附图说明图1是包含根据本专利技术的教示构造的示例绕组故障检测电路的三相电机控制装置的方框图。图2是包含根据本专利技术的教示构造的示例绕组故障检测电路的另一三相电机控制装置的方框图。图3是连接到根据本专利技术的教示构造的示例绕组故障检测电路的三相电机的方框图。图4说明可以在图1、图2和/或图3中的三相电机的相绕组中观测到的示例时域信号。图5至图7说明可以从图2的示例时域信号计算出的示例正序、负序以及零序信号。图8说明在图1和/或图2的三相电机的正序电压量值、正序电流量值以及负序电压之间的示例关系。图9是根据本专利技术的教示构造以检测Y型连接的三相电机中的绕组故障的示例绕组故障检测电路的方框图。图10是根据本专利技术的教示构造以检测德尔塔(Δ)型连接的三相电机中的绕组故障的示例绕组故障检测电路的方框图。图11说明图9和图10的示例正序电压量值计算器的更详细方框图。图12至图15说明在计算三相电机的正序电压量值时在图9、图10以及图11的示例正序电压量值计算器内产生的示例信号。图16说明图9和图10的示例正序电流量值计算器的更详细方框图。图17至图20说明在计算三相电机的正序电压量值时在图9、图10和/或图16的示例正序电流量值计算器内产生的示例信号。图21说明图9和图10的示例负序电压计算器的更详细方框图。图22至图25说明在计算三相电机的正序电压量值时在图9、图10和/或图21的示例正序电压量值计算器内产生的示例信号。图26说明图9和图10的示例数据采集控制器的更详细方框图。图27是表示在故障检测电路的训练阶段期间可通过图9和/或图10的故障检测电路实施以存储对应于训练正序电压量值和训练正序电流量值的组合的训练负序电压值的集合的逻辑的示例状态机。图28说明在于故障检测电路的训练阶段期间实施图27的状态机时可通过图9和/或图10的示例学习器存储的对应于训练正序电压量值和训练正序电流量值的组合的训练负序电压值的示例集合。图29是表示在保护阶段期间可通过图9和/或图10的故障检测电路实施以检测电机中的绕组故障的逻辑的示例状态机。图30说明包含负序电压值的集合的示例操作点空间。图31A至图31B是表示可经执行以实施图9和/或图10的示例故障检测电路以进行训练阶段从而存储对应于训练正序电压量值和训练正序电流量值的组合的训练负序电压值的集合的示例机器可读指令的流程图。图32A至图32B是表示可经执行以实施图9和/或图10的示例故障检测电路以进行训练阶段从而计算用以基于正序电压量值和正序电流量值的组合来估计预期负序电压值的方程的权重的示例机器可读指令的流程图。图33A至图33B是表示可经执行以实施图9和/或10的示例故障检测电路以在保护阶段期间基于对应于训练正序电压量值和训练正序电流量值的组合的负序电压值的集合来检测电机中的绕组故障的示例机器可读指令的流程图。图34A至图34B是表示可经执行以实施图9和/或10的示例故障检测电路以在保护阶段期间使用用以基于正序电压量值和正序电流量值的组合来估计预期负序电压值的方程来检测电机中的绕组故障的示例机器可读指令的流程图。图35A至图35E是表示可通过图9和/或图10的示例故障检测电路执行以测量正序电压量值、正序电流量值以及负序电压值的示例机器可读指令的流程图。图36是表示可经执行以实施图9、图10以及图26的示例数据采集控制器以控制正序电压量值、正序电流量值以及负序电压值的测量的示例机器可读指令的流程图。图37是包含图9和/或图10的示例绕组故障检测电路以测试用以检测电机中的绕组故障的时间的示例测试设备的方框图。图38说明在模拟电机中的绕组故障之后图37的测试设备中的示例绕组故障检测电路检测电机中的绕组故障所需的示例时间段。图39说明在于图37的示例测试设备中模拟示例绕组故障之前、期间以及之后的示例三相电机的示例相电压。图40说明表示在图37的示例测试设备中模拟的绕组故障之前、期间以及之后的图39的相电压的示例正相序列、示例负相序列以及示例零相序列。图41至图44说明在使用图37的测试设备执行的选定电机速度和电机负载处的示例负序电压。图45是能够执行图31A至图31B、图32A至图32B、图33A本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电机绕组故障检测电路，所述电路包括：正序电压计算器，所述正序电压计算器用以计算三相电机的正序电压值；正序电流计算器，所述正序电流计算器用以计算所述三相电机的正序电流值；内插器，所述内插器用以基于所述正序电压值、所述正序电流值以及所述三相电机的测得特性来计算预期负序电压值；负序电压计算器，所述负序电压计算器用以计算所述三相电机的测得负序电压值；以及故障检测器，所述故障检测器用以在所述预期负序电压值与所述测得负序电压值之间的差值满足阈值时检测到绕组故障存在于所述三相电机中。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.06.30 US 14/755,0691.一种电机绕组故障检测电路，所述电路包括：正序电压计算器，所述正序电压计算器用以计算三相电机的正序电压值；正序电流计算器，所述正序电流计算器用以计算所述三相电机的正序电流值；内插器，所述内插器用以基于所述正序电压值、所述正序电流值以及所述三相电机的测得特性来计算预期负序电压值；负序电压计算器，所述负序电压计算器用以计算所述三相电机的测得负序电压值；以及故障检测器，所述故障检测器用以在所述预期负序电压值与所述测得负序电压值之间的差值满足阈值时检测到绕组故障存在于所述三相电机中。2.根据权利要求1所述的电路，所述电路另外包含学习器，所述学习器用以存储对应于训练正序电压值和训练正序电流值的组合的训练负序电压值，所述内插器用以基于所述训练负序电压值、所述训练正序电压值以及所述训练正序电流值来计算所述预期负序电压值。3.根据权利要求2所述的电路，其中所述内插器通过以下操作来计算所述预期负序电压值：基于所述正序电压值和所述正序电流值来识别所述训练正序电压值和所述训练正序电流值的所述组合中的一个；以及使用所述训练负序电压值中的对应于所述训练正序电压值和所述训练正序电流值的所述组合中的所述一个的所识别的一个的一个训练负序电压值来内插所述预期负序电压值。4.根据权利要求2所述的电路，其中所述内插器通过以下操作来计算所述预期负序电压值：基于所述训练正序电压值和所述训练正序电流值的所述组合中的所述正序电压值和所述正序电流值来识别所述训练正序电压值和所述训练正序电流值的所述组合中的三个或更多个；以及使用所述训练负序电压值中的对应于所述训练正序电压值和所述训练正序电流值的所述组合中的所识别的三个或更多个的三个或更多个训练负序电压值来内插所述预期负序电压值。5.根据权利要求2所述的电路，其中所述学习器将仅在所述训练正序电压值中的第一测得变化小于第一阈值且所述训练正序电流值中的第二测得变化小于第二阈值时，才存储所述训练负序电压值。6.根据权利要求5所述的电路，其中所述学习器在所述训练正序电压值中的所述第一测得变化大于所述第一阈值时或在所述训练正序电流值中的所述第二测得变化大于所述第二阈值时进入瞬变状态，且在处于所述瞬变状态中时不存储训练负序电压值。7.根据权利要求1所述的电路，其中所述故障检测器仅在正序电压值的集合中的第一测得变化小于第一阈值且正序电流值的集合中的第二测得变化小于第二阈值时才检测到所述绕组故障存在，且在处于瞬变状态中时不检测绕组故障是否存在。8.根据权利要求7所述的电路，其中所述故障检测器在所述正序电压值的集合中的所述第一测得变化大于所述第一阈值时或在所述正序电流值的集合中的所述第二测得变化大于第二阈值时进入所述瞬变状态。9.根据权利要求1所述的电路，所述电路另外包含学习器，所述学习器用以计算负序电压值、训练正序电压值以及训练正序电流值之间的关系，所述绕组故障存在的所述检测基于所述关系。10.根据权利要求9所述的电路，其中所述内插器使用所述关系、所述正序电压值以及所述正序电流值来计算所述预期负序电压值。11.根据权利要求1所述的电路，所述电路另外包含数据采集控制器，所述数据采集控制器用以控制所述正序电压计算器、所述正序电流计算器以及所述负序电压计算器。12.根据权利要求11所述的电路，其中所述数据采集控制器控制由所述正序电压计算器用于所述正序电压值的相电压的多个样本。13.根据权利要求1所述的电路，所述电路另外包含脉宽调制转换器，所述脉宽调制转换器用以接收脉宽调制信号且用以基于...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·J·费迪干，
申请(专利权)人：德克萨斯仪器股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US