[发明专利]三相电机系统、单相电机系统、运行状态检测装置和方法

说明书

技术领域

本公开一般地涉及电机断相保护领域，尤其涉及一种星形连接的三相电机系统、单相电机系统，以及电机运行状态检测装置和方法。

背景技术

电机损坏主要是由于电机在断相状态下运行引起的。电机断相主要包括：电机绕组本身断开引起的断相、三相交流电源与电机端子之间连接线路断开引起的断相，以及交流电源各相线中发生的断相或逆相。要进行电机运行保护，则需要准确并及时地对上述几种情况的发生进行检测。

在一种已知方案中，考虑到电机在绕组本身故障情况下运行会导致绕组的异常发热，通过检测绕组的异常温升来检测绕组的损坏。具体地，通过在安装电机时在绕组处安装的温度传感器来检测温升。或者，考虑到温度对电阻阻值的影响，通过估计电机定子绕组的电阻值来间接地确定定子绕组温升，从而检测绕组是否损坏。

在另一种已知方案中，利用光电耦合器，在交流电源的三相接触器闭合时对各相线电压进行耦合，通过脉冲相差算法检测三相电源的断相和逆相故障。

发明内容

然而，在上述第一种已知方案中，绕组的温升也可能是由于过载等问题引起的，因而依据绕组温度变化来确定绕组断相可能是不准确的。此外，通过估计绕组电阻来检测断相的方法需要建立复杂的数学模型和算法，增加了检测成本。再者，这种方案只对绕组断相进行检测，而没有考虑由于电源故障引起的电机断相运行，因而无法全面地对电机运行状态进行检测。

此外，在上述第二种已知方案中，由于使用了光电耦合器，则在应用于星形连接的电机时，会因为电机定子产生的反电动势而无法检测到三相接触器与电机定子之间发生的线路断开。此外，这种方案只对电源状态进行检测，而不能检测电机绕组的断相，因而也无法全面地对电机运行状态进行检测。

鉴于存在的问题，本发明的一个目的是提供一种电路结构简单、算法简单、能够准确地检测出由于电机绕组断相而发生的电动机运行故障的检测装置、使用其的电机系统。

此外，本发明的另一个目的是提供一种电路结构简单、算法简单、能够准确地检测出各种原因引起的电机运行故障，并且准确性不受定子反向电动式影响的检测装置、使用其的电机系统。

此外，本发明的再一个目的是提供一种电路结构简单、算法简单、能够准确地检测出由于电源故障引起的电机运行故障，并且准确性不受定子反向电动式影响的检测装置、使用其的电机系统。

根据本公开的一个方面，提供一种检测装置，用于检测电机运行状态，包括：电阻器网络，能够连接到电机定子的三相绕组，并且设置有检测点对；测量单元，用于测量能够反映检测点对之间的电阻值的物理量；以及绕组状态确定单元，用于根据所测量的物理量的值确定绕组的运行状态；其中，电阻器网络和检测点对被布置为三相绕组中的每一相绕组的通断状态组合之一所导致的检测点对之间的电阻值不同于另一组合所导致的检测点对之间的电阻值。

在根据本公开的实施例中，电阻器网络可以包括第一电阻器、第二电阻器、第三电阻器和第四电阻器，并且按照第三、第一、第二和第四电阻器的顺序串联连接。串联电阻器组的两端以及第一和第二电阻器的连接点被配置为分别与电机定子的三相绕组连接。并且第三和第一电阻器的连接点以及第二和第四电阻器的连接点可以用作检测点对。

在根据本公开的实施例中，测量单元可以包括：分压单元；直流电源，经由分压单元连接到检测点对中的第一检测点；以及电压测量单元，用于测量第一检测点处的电压值作为物理量。其中，检测点对中的第二检测点可以被接地。

在根据本公开的实施例中，检测装置还可以包括：控制单元，用于在电机从交流电源断开的情况下，启动检测装置的检测。

在根据本公开的实施例中，控制单元可以被进一步配置为在检测装置初始化之后、交流电源接通之前启动检测装置的检测。

在根据本公开的实施例中，控制单元可以被进一步配置为在电机处于周期性断电期间启动检测装置的检测。

在根据本公开的实施例中，绕组状态确定单元可以被进一步配置为根据测量的预定数量的物理量的平均值确定绕组的运行状态。

在根据本公开的实施例中，检测装置还可以包括交流电源检测单元。交流电源检测单元可以包括：线电压计算单元，用于计算各相线之间的线电压；以及电源状态确定单元，用于根据所计算的线电压确定交流电源的工作状态。