一種提高電機繞組溫度檢測精度的方法
2023-06-23 09:44:11 1
專利名稱：一種提高電機繞組溫度檢測精度的方法
技術領域：
本發明涉及一種提高電機繞組溫度檢測精度的方法。
背景技術：
電機繞組溫度是電機設計與運行的一項重要指標，電機在運行過程中其最高溫度 需要小於其繞組絕緣等級規定的溫度，以防止損壞電機繞組絕緣材料。目前一般採用軟體算法來檢測電機繞組溫度，軟體算法檢測溫度的檢測原理主要是利用電機繞組電阻阻值大小與電機繞組溫度具有確定的比例關係，也可稱為電機繞阻材料的電阻溫度係數，通過電機繞組的電阻阻值的變化來計算電機繞組的溫度變化，具體為通過變頻器的功率模塊(功率模塊一般為IPM模塊或IGBT模塊)向電機繞組提供直流電壓，檢測該直流電壓下的直流電流，根據上述的電壓和電流值即可計算得到目標計算溫度下的電機繞組電阻，結合該溫度的電機繞組電阻和零溫度下的電機繞組標稱電阻，同時結合電機繞組材料的電阻溫度係數，便可計算得到電機繞組溫度，即為目標計算溫度。然而實際中，為了防止變頻器的功率模塊的上下橋臂直通，需要設置功率模塊的「死區」時間，而且功率模塊本身還具有導通壓降，「死區」時間和導通壓降均會導致變頻器向電機繞組的實際輸出直流電壓隨變頻器母線電壓的波動而波動，無法處於恆定狀態，因而使得變頻器功率模塊向電機繞組的實際輸出直流電壓與理論計算輸出直流電壓的差異，該差異會影響目標計算溫度下的電機繞組電阻阻值的檢測精度，從而導致對電機繞組溫度的檢測精度有較大影響。
發明內容
本發明要解決的技術問題是提供一種提高電機繞組溫度檢測精度的方法，有效消除了變頻器死區時間和功率模塊導通壓降對目標計算溫度下的電機繞組阻值檢測精度的影響，大幅度提高了目標計算溫度下的電機繞組電阻阻值的檢測精度，從而有效提高了電機繞組溫度的檢測精度。本發明的技術方案為一種提高電機繞組溫度檢測精度的方法，應用於電源、變頻器、電機組成的系統，包括計算目標計算溫度下的電機繞組電阻；基於零溫度下的電機繞組標稱電阻和電機繞阻材料的電阻溫度係數，得到電機繞組溫度，其中，所述的計算目標計算溫度下的電機繞組電阻的方法為計算或檢測變頻器向電機繞組輸出的直流電壓；計算或檢測電機繞組在該直流電壓下的直流電流；根據確定的直流電壓和直流電流計算得到目標計算溫度下的電機繞組電阻。本發明所述的目標計算溫度即為最終計算得到電機繞組溫度的實際值。一種提高電機繞組溫度檢測精度的方法，應用於電源、變頻器、電機組成的系統，包括計算目標計算溫度下的電機繞組電阻；基於零溫度下的電機繞組標稱電阻和電機繞阻材料的電阻溫度係數，得到電機繞組溫度，其中，所述的計算目標計算溫度下的電機繞組電阻的方法為檢測變頻器母線電壓；基於檢測的變頻器母線電壓大小確定變頻器母線電壓波動範圍；基於變頻器母線電壓波動範圍劃分多個不同的電壓範圍，並根據各個不同的電壓範圍的中心電壓確定各個電壓範圍內變頻器向電機繞組輸出電壓的佔空比，以儘量確保在各個電壓範圍內變頻器向電機繞組輸出的直流電壓相等或接近相等，並根據該確定的佔空比向電機繞組輸出直流電壓；通過反比例補償係數對各個電壓範圍內變頻器向電機繞組輸出的直流電壓的大 小變化進行反比例補償；計算得到變頻器向電機繞組輸出的直流電壓；檢測並確定電機繞組在該直流電壓下的直流電流；根據確定的直流電壓和直流電流計算得到目標計算溫度下的電機繞組電阻。本發明所述的變頻器向電機繞組輸出的直流電壓=各相應電壓範圍的中心電壓X佔空比X反比例補償係數，有效確保了變頻器向電機繞組輸出的直流電壓接近於恆定狀態，有效消除了變頻器死區時間和功率模塊導通壓降對目標計算溫度下的電機繞組阻值檢測精度的影響。優選地，所述的檢測變頻器母線電壓的方法為根據變頻器母線採樣電壓AD值和預先確定的變頻器母線採樣電壓的分壓比計算得到變頻器母線電壓。優選地，採用變頻器母線採樣電壓的分壓比校正係數對變頻器母線電壓進行校正。優選地，所述的變頻器母線採樣電壓的分壓比校正係數的確定方法為向線路板提供恆定的交流輸入電壓，然後結合變頻器母線採樣電壓AD值與恆定的交流輸入電壓之間的比值，以得到變頻器母線採樣電壓的分壓比校正係數。進一步優選地，本發明所述的變頻器母線採樣電壓的分壓比校正係數的確定可以在變頻器線路板進行FCT (FunctionalCircuit Test的英文縮寫，意為功能測試)時進行，同時得到變頻器母線採樣電壓的分壓比校正係數保存到掉電保存器件中以備後用於對變頻器母線電壓進行校正。優選地，所述的劃分多個不同的電壓範圍的劃分空間可在5-15V左右，具體劃分可根據實際需求來選定。優選地，所述的反比例補償係數等於I/各相應電壓範圍的中心電壓，用於消除由於各電壓範圍的中心電壓差異而導致的各個電壓範圍內變頻器向電機繞組輸出的直流電壓的大小變化。優選地，所述的檢測並確定電機繞組在該直流電壓下的直流電流是去除了電機繞組在變頻器零電流輸出時的電流採樣偏置AD值的直流電流。進一步優選地，所述的去除電機繞組在變頻器零電流輸出時的電流採樣偏置AD值的方法為預先檢測電機繞組在變頻器零電流輸出時的電流採樣偏置AD值，然後檢測其在該直流電壓下的電流採樣AD值，結合檢測得到的電流採樣偏置AD值和其在該直流電壓下的電流採樣AD值，以得到電機繞組在該直流電壓下的直流電流。本發明所述的功率模塊是指IPM模塊或IGBT模塊。
本發明所述的AD值是指單片機的AD轉換結果。本發明的工作原理和優點I、本發明通過對變頻器母線直流電壓的波動範圍設置多個不同的電壓範圍，然後根據各個電壓範圍的中心電壓確定各個電壓範圍內變頻器向電機繞組輸出電壓的佔空比，以儘量確保在各個電壓範圍內，變頻器向電機繞組輸出的直流電壓相等或接近相等，然後利用反比例補償係數對各個電壓範圍內變頻器向電機繞組輸出的直流電壓的大小變化進行反比例補償，有效消除了變頻器死區時間和功率模塊導通壓降對目標計算溫度下的電機繞組阻值檢測精度的影響，雖然在各個電壓範圍內均以根據其各自範圍內的中心電壓來確定各個電壓範圍內變頻器向電機繞組輸出電壓的佔空比，但電壓範圍內的微量差異對電機繞組溫度精度的影響經大量實驗證明是完全可以被接受的，本發明通過設置不同電壓範圍和反比例校正係數來確保變頻器向電機繞組輸出的直流電壓接近恆定狀態，大幅度提高了目標計算溫度下的電機繞組電阻的檢測精度，由於電機繞組電阻阻值大小與繞組溫度具有確定的比例關係，即為電機繞阻材料的電阻溫度係數，因此即大幅度有效提高了本發明所 述電機繞組溫度的檢測精度。2、本發明為進一步提高電機繞組溫度的檢測精度，通過預先檢測電機繞組在零電流下的電流採樣偏置AD值，然後檢測其在該直流電壓下的電流採樣AD值，通過去除零電流下的電流採樣AD值，得到電機繞組在該直流電壓下的直流電流，本發明通過修正零偏置差異消除其對直流電流的檢測精度影響，有效提高了電機繞組電阻的檢測精度，即提高了本發明所述電機繞組溫度的檢測精度。3、本發明為進一步提高電機繞組溫度的檢測精度，本發明通過向線路板輸入恆定的交流輸入電壓，然後結合變頻器母線採樣電壓AD值與恆定的交流輸入電壓之間的比值，得到變頻器母線採樣電壓的分壓比校正係數，通過變頻器母線採樣電壓的分壓比校正係數對變頻器母線電壓進行校正，提高了變頻器母線電壓的檢測精度，從而提高了本發明所述電機繞組溫度的檢測精度。
附圖I是本發明的系統框圖；附圖2是本發明實施例17所述計算目標計算溫度下的電機繞組電阻步驟的模塊示意具體實施例方式實施例I、一種提高電機繞組溫度檢測精度的方法，應用於電源、變頻器、電機組成的系統，包括計算目標計算溫度下的電機繞組電阻；基於零溫度下的電機繞組標稱電阻和電機繞阻材料的電阻溫度係數，得到電機繞組溫度，其中，所述的計算目標計算溫度下的電機繞組電阻的方法為計算或檢測變頻器向電機繞組輸出的直流電壓；計算或檢測電機繞組在該直流電壓下的直流電流；根據確定的直流電壓和直流電流計算得到目標計算溫度下的電機繞組電阻。實施例2、一種提高電機繞組溫度檢測精度的方法，應用於電源、變頻器、電機組成的系統，包括計算目標計算溫度下的電機繞組電阻；基於零溫度下的電機繞組標稱電阻和電機繞阻材料的電阻溫度係數，得到電機繞組溫度，其中，所述的計算目標計算溫度下的電機繞組電阻的方法為檢測變頻器母線電壓；基於檢測的變頻器母線電壓大小確定變頻器母線電壓波動範圍；基於變頻器母線電壓波動範圍劃分多個不同的電壓範圍，並根據各個不同的電壓範圍的中心電壓確定各個電壓範圍內變頻器向電機繞 組輸出電壓的佔空比，以儘量確保在各個電壓範圍內變頻器向電機繞組輸出的直流電壓相等或接近相等，並根據該確定的佔空比向電機繞組輸出直流電壓；通過反比例補償係數對各個電壓範圍內變頻器向電機繞組輸出的直流電壓的大小變化進行反比例補償；計算得到變頻器向電機繞組輸出的直流電壓；檢測並確定電機繞組在該直流電壓下的直流電流；根據確定的直流電壓和直流電流計算得到目標計算溫度下的電機繞組電阻。實施例3、一種提高電機繞組溫度檢測精度的方法，其中所述的檢測變頻器母線電壓的方法為根據變頻器母線採樣電壓AD值和預先確定的變頻器母線採樣電壓的分壓比計算得到變頻器母線電壓，其餘同實施例I或實施例2。實施例4、一種提高電機繞組溫度檢測精度的方法，其中採用變頻器母線採樣電壓的分壓比校正係數對變頻器母線電壓進行校正，其餘同實施例3。實施例5、一種提高電機繞組溫度檢測精度的方法，其中所述的變頻器母線採樣電壓的分壓比校正係數的確定方法為向線路板提供恆定的交流輸入電壓，然後結合變頻器母線採樣電壓AD值與恆定的交流輸入電壓之間的比值，以得到變頻器母線採樣電壓的分壓比校正係數，其餘同實施例4。實施例6、一種提高電機繞組溫度檢測精度的方法，其中所述的劃分多個不同的電壓範圍的劃分空間為2V左右，其餘同實施例2-5中的任意一種實施例。實施例7、一種提高電機繞組溫度檢測精度的方法，其中所述的劃分多個不同的電壓範圍的劃分空間為4V左右，其餘同實施例2-5中的任意一種實施例。實施例8、一種提高電機繞組溫度檢測精度的方法，其中所述的劃分多個不同的電壓範圍的劃分空間為5V左右，其餘同實施例2-5中的任意一種實施例。實施例9、一種提高電機繞組溫度檢測精度的方法，其中所述的劃分多個不同的電壓範圍的劃分空間為6V左右，其餘同實施例2-5中的任意一種實施例。實施例10、一種提高電機繞組溫度檢測精度的方法，其中所述的劃分多個不同的電壓範圍的劃分空間為8V左右，其餘同實施例2-5中的任意一種實施例。實施例11、一種提高電機繞組溫度檢測精度的方法，其中所述的劃分多個不同的電壓範圍的劃分空間為IOV左右，其餘同實施例2-5中的任意一種實施例。實施例12、一種提高電機繞組溫度檢測精度的方法，其中所述的劃分多個不同的電壓範圍的劃分空間為12V左右，其餘同實施例2-5中的任意一種實施例。實施例13、一種提高電機繞組溫度檢測精度的方法，其中所述的劃分多個不同的電壓範圍的劃分空間為15V左右，其餘同實施例2-5中的任意一種實施例。
實施例14、一種提高電機繞組溫度檢測精度的方法，其中所述的反比例補償係數等於I/各相應電壓範圍的中心電壓，其餘同實施例2-13中的任意一種實施例。實施例15、一種提高電機繞組溫度檢測精度的方法，其中所述的檢測並確定電機繞組在該直流電壓下的直流電流是去除了電機繞組在變頻器零電流輸出時的電流採樣偏置AD值的直流電流，其餘同實施例2-14中的任意一種實施例。實施例16、一種提高電機繞組溫度檢測精度的方法，其中所述的檢測並確定電機繞組在該直流電壓下的直流電流的方法包括預先檢測變頻器電機繞組在零電流輸出時的電流採樣偏置AD值，然後檢測其在該直流電壓下的電流採樣AD值，結合檢測得到的電流採樣偏置AD值和其在該直流電壓下的電流採樣AD值，以得到電機繞組在該直流電壓下的直流電流，其餘同實施例15。實施例17、一種提高電機繞組溫度檢測精度的方法，應用於電源、變頻器、電機組成的系統，包括計算目標計算溫度下的電機繞組電阻；基於零溫度下的電機繞組標稱電阻 和電機繞阻材料的電阻溫度係數，得到電機繞組溫度，其中所述的計算目標計算溫度下的電機繞組電阻的方法為在變頻器線路板進行FCT(Functional Circuit Test的英文縮寫,意為功能測試)時，向線路板提供恆定的交流輸入電壓，然後結合變頻器母線採樣電壓AD值與恆定的交流輸入電壓之間的比值，以得到變頻器母線採樣電壓的分壓比校正係數；根據變頻器母線採樣電壓AD值和預先確定的變頻器母線採樣電壓的分壓比計算得到變頻器母線電壓，並通過變頻器母線採樣電壓的分壓比校正係數對變頻器母線電壓進行校正；基於計算得到的變頻器母線電壓大小確定變頻器母線電壓波動範圍；基於變頻器母線電壓波動範圍劃分多個不同的電壓範圍，並根據各個不同的電壓範圍的中心電壓確定各個電壓範圍內變頻器向電機繞組輸出電壓的佔空比，以儘量確保在各個電壓範圍內變頻器向電機繞組輸出的直流電壓相等或接近相等，並根據該確定的佔空比向電機繞組輸出直流電壓；通過反比例補償係數對各個電壓範圍內變頻器向電機繞組輸出的直流電壓的大小變化進行反比例補償，所述的反比例補償係數等於I/各相應電壓範圍的中心電壓；計算得到變頻器向電機繞組輸出的直流電壓，變頻器向電機繞組輸出的直流電壓=各相應電壓範圍的中心電壓X佔空比X反比例補償係數；預先檢測變頻器電機繞組在零電流輸出時的電流採樣偏置AD值，然後檢測其在該直流電壓下的電流採樣AD值，結合檢測得到的電流採樣偏置AD值和其在該直流電壓下的電流採樣AD值，以得到電機繞組在該直流電壓下的直流電流；根據確定的直流電壓和直流電流計算得到目標計算溫度下的電機繞組電阻，其餘同實施例2-16中的任意一種實施例。本實施例17所述的計算目標計算溫度下的電機繞組電阻的具體操作步驟順序可按照本說明書附圖2所示。由於本發明所述的變頻器母線採樣電壓的分壓比校正係數與未經過校正的檢測得到的變頻器母線電壓為比例關係，因此變頻器母線採樣電壓的分壓比校正係數只要在計算得到目標計算溫度下的電機繞組電阻步驟前對變頻器母線電壓進行校正即可，對於具體校正順序無具體限制。同樣原理，由於本發明所述的反比例補償係數用於電機繞組的直流電壓的校正，因此反比例補償係數只要在確定電機繞組的直流電壓步驟前進行校正即可，對於具體校正順序無具體限制。 以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對於本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，對本發明做出若干改進和潤飾也應視為本發明的保護範圍。
權利要求
1.一種提高電機繞組溫度檢測精度的方法，應用於電源、變頻器、電機組成的系統，包括計算目標計算溫度下的電機繞組電阻；基於零溫度下的電機繞組標稱電阻和電機繞阻材料的電阻溫度係數，得到電機繞組溫度，其特徵在於所述的計算目標計算溫度下的電機繞組電阻的方法為 計算或檢測變頻器向電機繞組輸出的直流電壓； 計算或檢測電機繞組在該直流電壓下的直流電流； 根據確定的直流電壓和直流電流計算得到目標計算溫度下的電機繞組電阻。
2.一種提高電機繞組溫度檢測精度的方法，應用於電源、變頻器、電機組成的系統，包括計算目標計算溫度下的電機繞組電阻；基於零溫度下的電機繞組標稱電阻和電機繞阻材料的電阻溫度係數，得到電機繞組溫度，其特徵在於所述的計算目標計算溫度下的電機繞組電阻的方法為 檢測變頻器母線電壓； 基於檢測的變頻器母線電壓大小確定變頻器母線電壓波動範圍； 基於變頻器母線電壓波動範圍劃分多個不同的電壓範圍，並根據各個不同的電壓範圍的中心電壓確定各個電壓範圍內變頻器向電機繞組輸出電壓的佔空比，以儘量確保在各個電壓範圍內變頻器向電機繞組輸出的直流電壓相等或接近相等，並根據該確定的佔空比向電機繞組輸出直流電壓； 通過反比例補償係數對各個電壓範圍內變頻器向電機繞組輸出的直流電壓的大小變化進行反比例補償； 計算得到變頻器向電機繞組輸出的直流電壓； 檢測並確定電機繞組在該直流電壓下的直流電流； 根據確定的直流電壓和直流電流計算得到目標計算溫度下的電機繞組電阻。
3.如權利要求I或2所述的一種提高電機繞組溫度檢測精度的方法，其特徵在於所述的檢測變頻器母線電壓的方法為根據變頻器母線採樣電壓AD值和預先確定的變頻器母線採樣電壓的分壓比計算得到變頻器母線電壓。
4.如權利要求3所述的一種提高電機繞組溫度檢測精度的方法，其特徵在於 採用變頻器母線採樣電壓的分壓比校正係數對變頻器母線電壓進行校正。
5.如權利要求4所述的一種提高電機繞組溫度檢測精度的方法，其特徵在於 所述的變頻器母線採樣電壓的分壓比校正係數的確定方法為向線路板提供恆定的交流輸入電壓，然後結合變頻器母線採樣電壓AD值與恆定的交流輸入電壓之間的比值，以得到變頻器母線採樣電壓的分壓比校正係數。
6.如權利要求2所述的一種提高電機繞組溫度檢測精度的方法，其特徵在於 所述的劃分多個不同的電壓範圍的劃分空間可在5-15V左右。
7.如權利要求2所述的一種提高電機繞組溫度檢測精度的方法，其特徵在於 所述的反比例補償係數等於I/各相應電壓範圍的中心電壓。
8.如權利要求2所述的一種提高電機繞組溫度檢測精度的方法，其特徵在於 所述的檢測並確定電機繞組在該直流電壓下的直流電流是去除了電機繞組在變頻器零電流輸出時的電流採樣偏置AD值的直流電流。
全文摘要
本發明涉及一種提高電機繞組溫度檢測精度的方法，包括計算目標計算溫度下的電機繞組電阻；基於零溫度下的電機繞組標稱電阻和電機繞阻材料的電阻溫度係數，得到電機繞組溫度，其中所述的計算目標計算溫度下的電機繞組電阻的方法為計算或檢測變頻器向電機繞組輸出的直流電壓；計算或檢測電機繞組在該直流電壓下的直流電流；根據確定的直流電壓和直流電流計算得到目標計算溫度下的電機繞組電阻，本發明有效消除了變頻器死區時間和功率模塊導通壓降對目標計算溫度下的電機繞組阻值檢測精度的影響，大幅度提高了目標計算溫度下的電機繞組電阻阻值的檢測精度，從而有效提高了電機繞組溫度的檢測精度。
文檔編號G01R27/08GK102661812SQ20121015138
公開日2012年9月12日 申請日期2012年5月15日 優先權日2012年5月15日
發明者何志明, 周文忠, 王明仁, 王紅興 申請人:無錫艾柯威科技有限公司