本发明专利技术提供一种电机状态判断方法，在运用变频器驱动电机的状态下，在该电机状态判断方法中，对变频器的输出电流的频率以及电流值进行采样，并且根据所采样的输出电流的频率和电流值，描画输出电流的近似正弦变化曲线，在变频器的输出电流出现异常（过电流）时，通过判断实际测量的输出电流的电流值是否落在所描画出的近似正弦电流变化曲线上，来判断电机的运行状态，若落在正弦电流变化曲线上，则判断为电机处于堵转状态，若没有落在正弦电流变化曲线上，则判断为电流处于过励磁状态。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术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。
技术介绍
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。
技术实现思路
本专利技术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。 本专利技术提供一种电机状态判断方法，其用于在运用变频器驱动电机的状态下，对 电机的运行状态进行判断，其特征在于，包括以下的步骤：对变频器的输出电流的电流值和 频率进行采样的采样步骤，根据所采样的所述输出电流的电流值和频率，来描画近似正弦 的电流变化曲线的描画步骤，判断所述输出电流是否过电流的报警步骤，在所述报警步骤 中判断为所述输出电流为过电流的情况下，对所采样的所述输出电流的电流值与所描画出 的所述近似正弦的电流变化曲线进行比较的比较步骤，根据在所述比较步骤中获得的比较 结果，来判断电机的运行状态的判断步骤。 在本专利技术中，优选地，所述采样步骤具有：对所述输出电流的频率进行采样的第一 采样步骤，对所述输出电流的电流值进行采样的第二采样步骤。 在本专利技术中，优选地，所述第一采样步骤包括：通过过零比较器对变频器的所述输 出电流的第一过零点进行采样的步骤，通过过零比较器对变频器的所述输出电流的第二过 零点进行采样的步骤，所述第二过零点为所述第一过零点的下一个过零点，根据所述第一 过零点与所述第二过零点的采样时间，来计算所述输出电流的频率的步骤。 在本专利技术中，优选地，在所述判断步骤中，当所述比较结果为在某个采样点的所述 输出电流的电流值与在所描画出的所述近似正弦的电流变化曲线上的与该采样点对应的 电流值的差值没有超过容许范围时，判断为电机处于堵转的状态，当所述比较结果为在某 个采样点的所述输出电流的电流值与在所描画出的所述近似正弦的电流变化曲线上的与 该采样点对应的电流值的差值超过容许范围时，判断为电机处于过励磁状态。 在本专利技术中，优选地，在所述描画步骤中，运用麦克劳林公式来描画所述输出电流 的近似正弦的电流变化曲线。 本专利技术还提供一种电机状态判断装置，其用于在运用变频器驱动电机的状态下， 对电机的运行状态进行判断，其特征在于，包括：对变频器的输出电流的电流值和频率进行 采样的采样模块，根据所采样的所述输出电流的电流值和频率，来描画近似正弦的电流变 化曲线的描画模块，判断所述输出电流是否过电流的报警模块，在所述报警模块判断为所 述输出电流为过电流的情况下，对所采样的所述输出电流的电流值与所描画出的所述近似 正弦的电流变化曲线进行比较的比较模块，根据所述比较模块的比较结果，来判断电机的 运行状态的判断模块。 在本专利技术中，优选地，所述采样模块具有：对所述输出电流的频率进行采样的第一 采样模块，对所述输出电流的电流值进行采样的第二采样模块。 在本专利技术中，优选地，所述第一采样模块包括过零比较器，通过所述过零比较器对 变频器的所述输出电流的第一过零点进行采样，通过所述过零比较器对变频器的所述输出 电流的第二过零点进行采样，所述第二过零点为所述第一过零点的下一个过零点，所述第 一采样模块根据所述第一过零点与所述第二过零点的采样时间，来计算所述输出电流的频 率。 在本专利技术中，优选地，当所述比较结果为在某个采样点的所述输出电流的电流值 与在所描画出的所述近似正弦的电流变化曲线上的与该采样点对应的电流值的差值没有 超过容许范围时，所述判断模块判断为电机处于堵转的状态，当所述比较结果为在某个采 样点的所述本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种电机状态判断方法，其用于在运用变频器驱动电机的状态下，对电机的运行状态进行判断，其特征在于，包括以下的步骤：对变频器的输出电流的电流值和频率进行采样的采样步骤，根据所采样的所述输出电流的电流值和频率，来描画近似正弦的电流变化曲线的描画步骤，判断所述输出电流是否过电流的报警步骤，在所述报警步骤中判断为所述输出电流为过电流的情况下，对所采样的所述输出电流的电流值与所描画出的所述近似正弦的电流变化曲线进行比较的比较步骤，根据在所述比较步骤中获得的比较结果，来判断电机的运行状态的判断步骤。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李哲，
申请(专利权)人：乐星产电无锡有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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