一种多电机机群系统保护方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种多电机机群系统保护方法及装置，该保护方法在实现多电机机群系统功率平衡控制的基础上实施，所述保护方法包括功率分配异常保护、堵转故障保护，超、欠速故障保护，反转故障保护，该方法实现了多电机机群驱动系统的安全运行，能够对堵转、超速、欠速、反转及功率分配不平衡进行判断，并做出相应的系统保护动作。

A protection method and device for multi motor group system

【技术实现步骤摘要】
一种多电机机群系统保护方法及装置
本申请涉及电机控制
，尤其涉及一种多电机机群系统保护方法及装置。
技术介绍
随着工业技术的发展，多电机驱动应用场合越来越普遍。多电机驱动系统可以满足大功率应用、分布式设备驱动等场合，具有多电机互为冗余备用的特点，广泛应用于工业驱动场合。由于系统中机电设备较多，因此当一台设备或者几台设备出现故障时，必须及时发现处理，否则会因为一台或者几台设备的损坏，造成整套多电机系统的瘫痪。现有技术中，对多电机系统中电机及驱动器的保护范围较少，主要是对超速和限速的判断。对于电机的反转，主要依靠逆止器防止反转，未在变频器中做出相应的保护。对于电机转矩不平衡的保护较少，而且判断的机制较简单。在电机矢量控制定向角不准的情况下，电机转矩电流虽然跟随给定的转矩电流，但是实际出力却达不到给定的转矩，造成电机因电流过大而发热，严重时甚至损坏电机，该转矩不均衡现象鲜有相应的保护措施。因此完善多电机系统驱动的保护机制，识别多电机驱动系统中因电机控制引起的力矩不均衡，是目前亟需解决的问题。
技术实现思路
本申请针对现有技术的缺点，提出一种多电机机群系统保护方法及装置，用以解决当多电机机群系统任何一台或者几台设备发生故障时，能第一时间停车并报出故障信息。本专利技术提供了一种多电机机群系统保护方法，该保护方法在多电机机群系统进行功率平衡控制的基础上实施，该保护方法包括功率分配异常保护，所述功率分配异常保护方法包括：实时采集各电机的转矩指令信息Td，将各电机的转矩指令信息Td与各电机的转矩限幅指令信息Ta进行比较；若电机的转矩指令信息Td≥转矩限幅指令信息Ta，则该多电机机群系统出现一类电机功率分配异常；若电机的转矩指令信息Td＜转矩限幅指令信息Ta，则继续计算各电机的视在功率，即S=UI；所述S为视在功率，U为相电压有效值，I为相电流有效值；将各电机的视在功率传输至主电机控制单元，主电机控制单元通过各电机的视在功率计算各电机的视在功率分配因子KSn；将各电机的功率分配因子Kn与视在功率分配因子KSn进行比较，若|KSn-Kn|﹥不平衡因子设定值，则该多电机机群系统出现二类电机功率分配异常；将电机功率分配异常故障信息传至主电机控制单元，根据功率分配异常故障的类型，主电机控制单元发出报警或停车命令，从而实现对多电机机群系统功率分配异常的保护。优选的，所述各电机视在功率分配因子KSn为:（n=0,1……m）其中,m为多电机机群电机数量。优选的，所述不平衡因子根据不超过电机允许过载能力的10%进行设定。优选的，所述多电机机群系统功率平衡控制的方法包括：设定出主电机和从电机；采集多电机综合控制单元的速度指令与主电机的速度信息，进行PI控制器调节，输出转矩指令信息Te；根据各电机的转矩限幅信息Ta，得出各电机转矩分配比例因子Kn；将转矩指令信息Te与各电机转矩分配比例Kn相乘，作为各电机的转矩给定信息Td，控制各电机输出相应的电流，实现多电机机群系统的功率平衡控制。优选的，所述从各电机转矩分配比例因子Kn为：（n=0,1……m）其中m为多电机机群电机数量。优选的，所述保护方法包括堵转故障保护，所述堵转故障保护方法包括：实时采集各电机的速度信息；当主电机控制单元发出的转矩指令给定值达到各从电机设置的转矩限幅值，且各从电机速度反馈值小于堵转速度设定值，判定发生第一堵转故障；当第一堵转故障发生时，开始计时，计时至堵转设定时间后，判定发生第二堵转故障；将堵转故障信息传至主电机控制单元，主电机控制单元发出停车命令。优选的，保护方法还包括超速故障保护，具体方法如下：当主电机实际反馈速度大于速度指令的超速允许值时，开始计时，当计时超过设定的超速允许时间，判定发生超速故障；将超速故障信息传至主电机控制单元，主电机控制单元发出停车命令；所述超速允许值设定为速度指令值的10%。优选的，该保护方法还包括欠速故障保护，具体方法如下：当主电机实际反馈速度小于速度指令的欠速允许值时，开始计时，当计时超过设定的欠速允许时间，判定发生欠速故障；将欠速故障信息传至主电机控制单元，主电机控制单元发出停车命令；所述欠速允许值设定为速度指令值的10%。优选的，该保护方法还包括反转故障保护，具体方法如下：实时采集主电机的速度信息；当主电机实际反馈速度与多机综合控制单元发出的速度指令信息正负异号时，开始计时，当计时超过设定的反转允许时间，判定发生反转故障；将反转故障信息传至主电机控制单元，主电机控制单元发出停车命令。本专利技术还提供了一种多电机机群系统系统保护装置，其特征在于，包括功率平衡模块、功率分配异常保护模块，所述功率平衡模块，用于多电机机群系统实现功率平衡进行控制；所述功率分配异常保护模块，用于多电机机群系统在实施功率平衡控制后，当发生功率分配异常，对多电机机群系统实施保护；其中，功率分配异常保护模块包括信息采集模块，比较模块，功率分配异常判断模块，和故障输出模块，所述信息采集模块，用于实时采集各电机的转矩指令信息Td；所述比较模块，用于将各电机的转矩指令信息Td与各电机的转矩限幅指令信息Ta进行比较；所述功率分配异常判断模，用于根据比较结果判断多电机机群系统是否发生功率分配异常，并判断出功率分配异常故障的类型；所述故障输出模块，用于将功率分配异常故障信息输出至主电机控制单元，使主电机控制单元发出报警或停车命令。优选的，还包括堵转保护模块，超速保护模块、欠速保护模块，反转保护模块，其中所述堵转判断模块，用于判断是否发生第一堵转故障、第二堵转故障，并且当第一堵转故障发生后，进行计时操作；所述超速判断模块，用于判断是否发生第一超速故障、第二超速故障，并且当第一超速故障发生后，进行计时操作；所述欠速判断模块，用于判断是否发生第一欠速故障、第二欠速故障，并且当第一欠速故障发生后，进行计时操作；所述反转判断模块，用于判断是否发生电机实际反馈速度与速度给定信息正负异号，并当发生该现象后，进行计时操作；优选的，所述功率平衡模块包括，主从设定模块，信息采集模块，第一转矩计算模块，转矩分配比例因子计算模块，第二转矩计算模块，信息发布模块；主从设定模块，用于设定主、从电机；所述编号最小的电机设定为主电机，余下工作电机为从电机；信息采集模块，用于采集驱动系统的速度指令与主电机的速度信息；第一转矩计算模块，用于主电机计算电机转矩指令；转矩分配比例因子计算模块，用于根据转矩指令信息Te及各从电机的转矩限幅指令信息Ta，得出各从电机转矩分配比例因子Kn；第二转矩计算模块，用于根据转矩分配比例因子计算从电机转矩指令；所述第二转矩计算模块，当从电机接收的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多电机机群系统保护方法，其特征在于，该保护方法在多电机机群系统进行功率平衡控制的基础上实施，该保护方法包括功率分配异常保护，所述功率分配异常保护方法包括：/n实时采集各电机的转矩指令信息Td，将各电机的转矩指令信息Td与各电机的转矩限幅指令信息Ta进行比较；/n若电机的转矩指令信息Td≥转矩限幅指令信息Ta，则该多电机机群系统出现一类电机功率分配异常；/n若电机的转矩指令信息Td＜转矩限幅指令信息Ta，则继续计算各电机的视在功率，即S=UI；所述S为视在功率，U为相电压有效值，I为相电流有效值；/n将各电机的视在功率传输至主电机控制单元，主电机控制单元通过各电机的视在功率计算各电机的视在功率分配因子KSn；/n将各电机的功率分配因子Kn与视在功率分配因子KSn进行比较，若|KSn-Kn|﹥不平衡因子设定值，则该多电机机群系统出现二类电机功率分配异常；/n将电机功率分配异常故障信息传至主电机控制单元，根据功率分配异常故障的类型，主电机控制单元发出报警或停车命令，从而实现对多电机机群系统功率分配异常的保护。/n

【技术特征摘要】
1.一种多电机机群系统保护方法，其特征在于，该保护方法在多电机机群系统进行功率平衡控制的基础上实施，该保护方法包括功率分配异常保护，所述功率分配异常保护方法包括：
实时采集各电机的转矩指令信息Td，将各电机的转矩指令信息Td与各电机的转矩限幅指令信息Ta进行比较；
若电机的转矩指令信息Td≥转矩限幅指令信息Ta，则该多电机机群系统出现一类电机功率分配异常；
若电机的转矩指令信息Td＜转矩限幅指令信息Ta，则继续计算各电机的视在功率，即S=UI；所述S为视在功率，U为相电压有效值，I为相电流有效值；
将各电机的视在功率传输至主电机控制单元，主电机控制单元通过各电机的视在功率计算各电机的视在功率分配因子KSn；
将各电机的功率分配因子Kn与视在功率分配因子KSn进行比较，若|KSn-Kn|﹥不平衡因子设定值，则该多电机机群系统出现二类电机功率分配异常；
将电机功率分配异常故障信息传至主电机控制单元，根据功率分配异常故障的类型，主电机控制单元发出报警或停车命令，从而实现对多电机机群系统功率分配异常的保护。


2.根据权利要求1所述的多电机机群系统保护方法，其特征在于，
所述各电机视在功率分配因子KSn为:

（n=0,1……m）
其中,m为多电机机群电机数量。


3.根据权利要求1所述的多电机机群系统保护方法，其特征在于，
所述不平衡因子根据不超过电机允许过载能力的10%进行设定。


4.根据权利要求1所述的多电机机群系统保护方法，其特征在于，所述多电机机群系统功率平衡控制的方法包括：
设定出主电机和从电机；
采集多电机综合控制单元的速度指令与主电机的速度信息，进行PI控制器调节，输出转矩指令信息Te；
根据各电机的转矩限幅信息Ta，得出各电机转矩分配比例因子Kn；
将转矩指令信息Te与各电机转矩分配比例Kn相乘，作为各电机的转矩给定信息Td，控制各电机输出相应的电流，实现多电机机群系统的功率平衡控制。


5.根据权利要求4所述的多电机机群系统保护方法，其特征在于，所述从各电机转矩分配比例因子Kn为：

（n=0,1……m）
其中m为多电机机群电机数量。


6.根据权利要求5所述的多电机机群系统保护方法，其特征在于，所述保护方法包括堵转故障保护，所述堵转故障保护方法包括：
实时采集各电机的速度信息；
当主电机控制单元发出的转矩指令给定值达到各从电机设置的转矩限幅值，且各从电机速度反馈值小于堵转速度设定值，判定发生第一堵转故障；当第一堵转故障发生时，开始计时，计时至堵转设定时间后，判定发生第二堵转故障；
将堵转故障信息传至主电机控制单元，主电机控制单元发出停车命令。


7.根据权利要求6所述的多电机机群系统保护方法，其特征在于，该保护方法还包括超速故障保护，具体方法如下：
当主电机实际反馈速度大于速度指令的超速允许值时，开始计时，当计时超过设定的超速允许时间，判定发生超速故障；
将超速故障信息传至主电机控制单元，主电机控制单元发出停车命令；
所述超速允许值设定为速度指令值的10%。


8.据权利要求7所述的多电机机群系统保护方法，其特征在于，该保护方法还包括欠速故障保护，具体方法如下：
当主电机实际反馈速度小于速度指令的欠速允许值时，开始计时，当计时超过设定的欠速允许时间，判定发生欠速故障；
将欠速故障信息传至主电机控制单元，主电机控制单元发出停车命令；
所述欠速允许值设定为速度指令值的10%。


9.根据权利要求8所述的多电机机群系统保护方法，其特征在于，该保护方法还包括反转故障保护，具体...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭国俊，杨波，双永顺，吴翔，张经纬，李登辉，潘雷，平修远，王建，
申请(专利权)人：徐州中矿大传动与自动化有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32