永磁同步电机驱动系统的母线电容容量监测方法技术方案

本说明书实施例提供一种永磁同步电机驱动系统的母线电容容量监测方法，方法包括：预先标定永磁同步电机在额定转速下预设比值与母线电容容量之间的曲线关系，在曲线关系中确定母线电容的不同减少程度各自对应的容量区间；在连续工作时长超过预设时长之后，判断永磁同步电机的转速与额定转速之间的差值的绝对值是否小于预设值；若是，则将永磁同步电机的转速调至额定转速；当永磁同步电机工作在额定转速之后，监测当前的母线电压最小值，确定母线电容的当前容量，向上位机发出相应的报警信息，并对永磁同步电机驱动系统进行相应的处理。本发明专利技术可以提高提高驱动系统的可靠性。本发明专利技术可以提高提高驱动系统的可靠性。本发明专利技术可以提高提高驱动系统的可靠性。

【技术实现步骤摘要】
永磁同步电机驱动系统的母线电容容量监测方法


[0001]本说明书一个或多个实施例涉及电机
，尤其涉及一种永磁同步电机驱动系统的母线电容容量监测方法。

技术介绍

[0002]永磁同步电机具有结构简单、效率高、功率因数高、功率密度高、转矩电流比高、转动惯量低、易于散热及维护保养等特点。伴随着新材料、机电一体化、电力电子、计算机、控制理论等高新技术的快速发展，永磁同步电机驱动系统广泛应用于工业、家电等行业。目前，广泛应用的永磁同步电机驱动系统，其拓扑结构如图1所示，这种拓扑结构具有简单、成本低、能应用于单相供电和三相供电的功率变换系统中的优点。然而，这种结构中的驱动系统的母线电容容量会随着使用时间的延长而逐渐减小，导致驱动系统的性能逐渐变差，例如市电输入端电流谐波变大、电机振动变大等问题，并最终出现故障，不能正常工作。
[0003]母线电容具有以下功能：(1)补偿以电源频率两倍或六倍变化的逆变器所需功率与整流桥输出功率之差；(2)减小开关频率的电流谐波进入电网；(3)吸收急停状态时所有功率开关器件关断下的电机去磁能量；4)提供瞬时峰值功率；(5)保护逆变器免受电网瞬时峰值冲击。但母线电容普遍使用电解电容，该类型电容其容量会随着工作时间而逐渐减小，并最终达到生命周期，在这个过程中永磁同步电机驱动系统的性能将逐渐变差，最终不能正常工作。
[0004]影响永磁同步电机驱动系统的母线电容容量的衰减快慢的外部因素如下：(1)环境温度；温度越高，电容容量衰减越快；(2)电流纹波；纹波越大，电容容量衰减越快；(3)工作电压；越接近电容的额定工作电压，可靠性越下降。这些外部因素往往重叠作用使母线电容的容量逐渐减小，直至驱动系统不能正常工作。
[0005]目前行业普遍采用以下被动措施：(1)尽可能选用长寿面电解电容；(2)加大母线电容的余量；(3)快到寿命周期直接更换器件，但寿命与使用环境有关，很难准确判断。以上措施不能从根本上提高驱动系统的可靠性。

技术实现思路

[0006]本说明书一个或多个实施例描述了一种永磁同步电机驱动系统的母线电容容量监测方法。
[0007]本专利技术提供了一种永磁同步电机驱动系统的母线电容容量监测方法，该方法包括：
[0008]预先标定永磁同步电机在额定转速下预设比值与母线电容容量之间的曲线关系，并在所述曲线关系中确定所述母线电容的不同减少程度各自对应的容量区间；所述不同减少程度对所述永磁同步电机驱动系统的运行过程的影响严重程度不同；所述预设比值为母线电压最小值与母线电压峰值之间的比值；
[0009]在所述永磁同步电机驱动系统的连续工作时长超过预设时长之后，判断所述永磁
同步电机的转速与所述额定转速之间的差值的绝对值是否小于预设值；若是，则将所述永磁同步电机的转速调至所述额定转速；
[0010]当所述永磁同步电机工作在所述额定转速之后，实时监测当前的母线电压最小值，并实时计算当前的母线电压最小值和所述母线电压峰值之间的当前比值；
[0011]根据所述当前比值，在所述曲线关系中确定所述母线电容的当前容量；根据所述当前容量所在的容量区间，确定所述母线电容的减小程度；根据所述减小程度，向上位机发出相应的报警信息，并对所述永磁同步电机驱动系统进行相应的处理。
[0012]本说明书实施例提供的永磁同步电机驱动系统的母线电容容量监测方法，预先对预设比值和母线电容容量之间的曲线关系进行标定，确定不同的容量区间对永磁同步电机驱动系统的运行过程的影响程度，其中预设比值为母线电压最小值与母线电压峰值之间的比值，即采用母线电压最小值与母线电压峰值之间的比值来代表母线电压最小值的变化趋势，从而减少市电变化等因素对母线电压最小值的影响。并且在标定过程中电机保持额定转速，也可以减少电机转速的变化对母线电压最小值的影响。在标定好相关数据后，在实际应用场景中，电机连续工作一段时间后，在判断电机转速是否在额定转速附近，只有当电机转速在电机转速附近时才将电机转速调至额定转速，以减少母线电容的监测过程对电机的正常工作产生影响。监测当前的母线电压最小值，计算出当前比值，进而在之前标定的曲线关系中确定对应的当前容量，从而确定母线电容对应的容量区间，从而得知母线电容的减少程度以及会对永磁同步电机驱动系统产生何种程度的影响，进而进行相应的处理和发出相应的报警信息。本专利技术不仅可以区分母线电容的重度减少，而且对于轻度减少和中度减少也可以区分开来，这样可以在对永磁同步电机驱动系统发生损坏之前进行相应的处理，例如，在发生重度减少之前，申报维修，对母线电容进行更换，以免母线电容进入到重度减少的容量区间后，使永磁同步电机驱动系统发生故障，从而可以提高永磁同步电机驱动系统的可靠性。
附图说明
[0013]为了更清楚地说明本说明书实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本说明书的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0014]图1是现有技术中永磁同步电机驱动系统的拓扑结构图；
[0015]图2是本专利技术一个实施例中永磁同步电机驱动系统的母线电容容量监测方法的流程示意图；
[0016]图3是本专利技术一个实施例中市电和母线电压的波形示意图；
[0017]图4是本专利技术一个实施例中曲线关系的示意图；
[0018]图5是本专利技术一个实施例中d/q电压补偿控制的流程图。
具体实施方式
[0019]下面结合附图，对本说明书提供的方案进行描述。
[0020]本专利技术提供一种永磁同步电机驱动系统的母线电容容量监测方法，如图2所示，该
方法包括如下步骤S100～S400：
[0021]S100、预先标定永磁同步电机在额定转速下预设比值与母线电容容量之间的曲线关系，并在所述曲线关系中确定所述母线电容的不同减少程度各自对应的容量区间；
[0022]其中，所述不同减少程度对所述永磁同步电机驱动系统的运行过程的影响严重程度不同；所述预设比值为母线电压最小值与母线电压峰值之间的比值。
[0023]可理解的是，母线电容容量减少的越多，对永磁同步电机驱动系统的运行过程的影响越严重。母线电容容量的减少程度可以分为轻度、中度和重度，相应的，对永磁同步电机驱动系统的运行过程的影响程度也分为轻度、中度和重度。母线电容容量的轻度减少，与正常情况相比，永磁同步电机驱动系统的性能不受影响，但母线电压的波动会增大，不过也在正常范围内；母线电容容量的中度减少，与正常情况相比，永磁同步电机驱动系统的关键指标将会变差，例如，交流输入电流的谐波变大、永磁同步电机的转矩脉动变大、母线电压的波动变大，且母线电压的波动可能会超出正常范围等。母线电容容量的重度减少，与正常情况相比，永磁同步电机驱动系统会出现过/欠压保护、母线电容损坏(如炸裂)、逆变器的功率器件损坏等。目前没有有效的方法能够对轻度减少、中度减少进行预判，只有明确本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种永磁同步电机驱动系统的母线电容容量监测方法，其特征在于，所述方法包括：预先标定永磁同步电机在额定转速下预设比值与母线电容容量之间的曲线关系，并在所述曲线关系中确定所述母线电容的不同减少程度各自对应的容量区间；所述不同减少程度对所述永磁同步电机驱动系统的运行过程的影响严重程度不同；所述预设比值为母线电压最小值与母线电压峰值之间的比值；在所述永磁同步电机驱动系统的连续工作时长超过预设时长之后，判断所述永磁同步电机的转速与所述额定转速之间的差值的绝对值是否小于预设值；若是，则将所述永磁同步电机的转速调至所述额定转速；当所述永磁同步电机工作在所述额定转速之后，实时监测当前的母线电压最小值，并实时计算当前的母线电压最小值和所述母线电压峰值之间的当前比值；根据所述当前比值，在所述曲线关系中确定所述母线电容的当前容量；根据所述当前容量所在的容量区间，确定所述母线电容的减小程度；根据所述减小程度，向上位机发出相应的报警信息，并对所述永磁同步电机驱动系统进行相应的处理。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述曲线关系的预先标定过程包括：在市电电压变化区间内选取多个市电电压；根据所述永磁同步电机驱动系统的母线电容的额定容量和预设容量减小步长，选取多个电容；在所述多个市电电压中的每一个市电电压下，将所述永磁同步电机的转速控制在所述额定转速，并将所述多个电容中按照电容容量从高到低的顺序更换所述永磁同步电机驱动系统的母线电容；在所述母线电容替换为所述多个电容中的任意一个电容后，监测所述永磁同步电机驱动系统的多个运行指标，并在任一运行指标超出其预设指标标准时，记录当前的母线电压最小值和当前电容的容量；在同一电容下，对所述多个市电电压下相同运行指标发生相同变化时分别记录的多个母线电压最小值求平均，得到该电容对应的母线电压平均最小值；计算在所述多个电容分别对应的母线电压平均最小值与所述母线电压峰值之间的比值，得到所述多个电容分别对应的所述预设比值；根据所述多个电容的容量和所述多个电容分别对应的所述预设比值，确定所述曲线关系；在采用所述多个电容更换所述母线电容的过程中，根据所述永磁同步电机驱动系统的多个运行指标的变化情况，确定对所述永磁同步电机驱动系统的运行过程产生不同影响严重程度所对应的不同电容容量区间。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述多个运行指标中包括所述永磁同步电机的振动幅值和市电输入电流谐波；所述监测所述永磁同步电机驱动系统的多个运行指标，并在任一运行指标超出其预设指标标准时，记录当前的母线电压最小值和当前电容的容量，包括：监测所述振动幅值和所述市电输入电流谐波，若所述振动幅值和所述市电输入电流谐波中的至少一个运行指标超出对应的指标标准时，记录当前的母线电压最小值和当前电容的容量，并将所述当前电容的容量作为第一容量区间的下限值，所述第一容量区间的上限值为预设先验值，所述第一容量区间对应的所述影响严重程度为轻度。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述监测所述永磁同步电机驱动系统的多个运行指标，并在任一运行指标超出其预设指标标准时，记录当前的母线电压最小值和当前电容的容量，还包括：若所述永磁同步电机驱动系统出现欠电压、过电压、电容炸裂和逆变器损坏中的任意一个，则记录当前的母线电压最小值和当前电容的容量，并将所述当前电容的容量作为第二容量区间的下限值，所述第二容量区间的上限值为所述第一容量区间的下限值，所述第二容量区间对应的所述影响严重程度为中度。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述电容容量区间还包括第三容量区间...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐明章，罗伦，王榆林，文成全，
申请(专利权)人：四川虹美智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：