[发明专利]一种永磁同步电机失步检测及保护方法

说明书

本发明公开了一种永磁同步电机失步检测及保护方法，该方法包括依据公式Eq＝Uq‑R*Iq计算得到电机的实时反向电动势；判断电机当前的运动状态，即加速或减速状态；依据当前电机运动状态得到该电机反向电动势的最大值；判断电机是否失步；若判断结果为电机不失步，则让该电机继续工作；若判断结果为电机失步，则停止该电机工作，本发明能简单、快速的进行电机失步的检测，避免了复杂的数学运算，使检测结果更加精准可靠，能够有效防止电机工作过程中出现失步的情况，避免了电机的损伤。

技术领域

本发明涉及电机检测技术领域，具体为一种永磁同步电机失步检测及保护方法。

背景技术

永磁同步电机(PMSM)具有大转矩、高效率、转动惯量小、功率因数高、调速范围广、结构简单、易维护等优点，近年来随着电子电力技术、永磁材料技术及电机控制理论等的发展，永磁同步电机得到广泛的应用及深入研究。

永磁同步电机定子三相对称绕组通入三相相位差120°的正弦波电流时，定子侧将会产生一个旋转的正弦分布磁场，该磁场旋转的转速即为同步转速。在转子上通入直流励磁电流，此时转子侧也会产生一个正弦分布磁场。永磁同步电机正常运转时，定子磁场吸引转子磁场以同步转速运转，转子磁场落后于定子磁场θ角，当永磁同步电机拖动负载运行时，其电磁转矩和负载转矩存在着力矩平衡，当电机转轴上的力矩平衡被破坏时，转子转速和定子转速不再同步，电机出现失步现象。

造成电机失步的原因有很多，大致可分为以下两种：一、当转子励磁电流、电压出现严重的欠励磁时，转子磁场慢慢衰减，电磁转矩减小，而负载转矩不变，转子磁场滞后定子旋转磁场很大的角度，进而导致电机失去力矩平衡，转子失去同步转速，产生失步现象；二、当电机负载大幅度突增或电机出现堵转现象时，负载转矩变大，转子磁场超前定子磁场很大角度，电机转轴失去力矩平衡，产生失步。

当电机出现失步现象时，力矩平衡被破坏，电机会受到很大的冲击电流和冲击转矩，长时间的波动会导致电机被烧毁，根据公式Eq＝CeФn(Ce：电动势常数、Ф：电枢磁势、n：转速)可得出电机的反向电动势和转速成正比，电机反向电动势和转速的关系如图1所示，电机正常运转时，随着时间的增加转速不断上升，反向电动势不断上升，当达到目标转速时，转速不变，反向电动势也不变，一旦电机出现失步现象，电机转速开始下降，同时反向电动势减小,利用上述特点，可根据反向电动势的变化趋势来判断电机的失步现象。

如图2所示，当电机失步时，反向电动势不再保持上升或稳定趋势开始下降，T1时刻电机开始失步，反向电动势开始下降且下降趋势持续很长一段时间，以此可以判定电机失步；若反向电动势下降趋势较小，且在T2时刻开始上升趋势，则认为该波动为可接受范围内的失步，不判定电机失步，由于直接根据Eq＝CeФn计算反向电动势将存在大量的数学运算，增加了算法的复杂程度，通过利用FOC控制，样电机三相电流，通过Clark、Park变换的到Id、Iq，通过PI控制环路得到Ud、Uq，其中q轴即为交轴，则交轴反向电动势Eq＝Uq-R*Iq，其中Uq：交轴电压、R：电机相电阻、Iq：交轴电流，因此根据该公式作为检测电机失步的基础，及时检测出电机失布并作出相对应的保护措施是十分必要的。

发明内容

针对背景技术中存在的问题，本发明提供了一种永磁同步电机失步检测及保护方法。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种永磁同步电机失步检测及保护方法，包括以下步骤：

S10：依据公式Eq＝Uq-R*Iq计算得到电机的实时反向电动势；

S20：判断电机当前的运动状态，即加速、减速或恒速状态；

S30：依据当前电机运动状态得到该电机反向电动势的最大值；

S40：判断电机是否失步；

S50：若判断结果为电机不失步，则让该电机继续工作；若判断结果为电机失步，则停止该电机工作。