[发明专利]一种基于灰色关联算法的电机启动堵转判断方法

说明书

本发明公开了一种基于灰色关联算法的电机启动堵转判断方法，本发明通过检测电机软启动特定时间窗口内电流序列，并与正常软启动特定时间窗口内参考电流序列进行灰色关联度分析，依据得出的关联度判断电机是否存在堵转故障。本发明提出的电机启动堵转判断方法将电机运行工况发生改变时的正常软启动特定时间窗口内电流序列作为基准参考序列，能有效提高该算法适应不同工况环境以及抑制电机老化导致参数漂移的能力。

技术领域

本发明涉及电机技术领域，特别涉及一种基于灰色关联算法的电机启动堵转判断方法。

背景技术

电机作为动力来源，被广泛使用在各行各业，如各种机床、电动汽车、高铁机车、工厂动力设备、给排水设备、电梯、电风扇、空调等等。由于电机应用的工况条件复杂以及保护措施不完善，经常遇到电机转子被堵转的情况，例如电机转子上传动机构被抱死或者变速齿轮因异物或故障导致堵转、电梯传动链条被卡死、传送装置的皮带卡住、水泵流体介质结冰或者泥沙堵转等等。一旦发生堵转，电机的电流急剧上升，其远大于额定工作电流，甚至能达到额定电流的十几倍。巨大的电流导致电机功耗急剧增加，电机内部的温度快速上升，电机线圈绝缘漆损坏，导致电机内部短路，进一步增大的电机的电流，严重时甚至会引起火灾。目前，现有文献中给出的堵转检测技术普遍采用检测电机转速、电机反电动势、电机内部温度以及电机电流等方案。采用电机转速和电机内部温度来检测堵转方案，需要在电机的内部或者转轴上增加检测元件，导致电机结构复杂，进而影响整个电机的设计和制造工艺，增加成本和复杂性。采用反电动势方案检测堵转，一方面需要准确可靠的数学模型通过反电动势计算出转速；另一方面，当转速较低时，反电动势的值较小，采样得到的数据信噪比不高，容易受到噪声的干扰，需要复杂的信号处理方法，导致软件算法复杂，成本高。采用电流检测堵转，由于获取数据方面，无需改变结构而广泛使用。但现有方案往往只是检测电流的峰值大小来判断是否发生堵转，通过与出厂前测试获得的电机堵转电流参考值进行比较，进而判断水泵是否发生启动堵转。该方案主要存在以下问题：其一，电机老化及工作环境的差异等原因导致堵转电流漂移；其二，仅依靠启动电流峰值单点参数判断，会导致的误判及失效，降低判断的可靠性、鲁棒性和抑制干扰的能力。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种基于灰色关联算法的电机启动堵转判断方法。本发明具有判断准确，结构简单，成本低廉的优点。

本发明的技术方案：一种基于灰色关联算法的电机启动堵转判断方法，包括如下步骤：

步骤一、在电机正常软启动时，以采样周期T_s为间隔对电机电流有效值进行采样，对采样数据进行无量纲处理得到归一化参考序列

步骤二、在电机启动转堵检测时，同样以采样周期T_s为间隔对电机电流有效值I_soft(t)进行采样，对采样数据进行无量纲处理得到归一化参考序列

步骤三、将作为比较序列，作为参考序列，得到误差序列{Δ₀(m)}_{m＝1,2,…,N}，其中：

步骤四、计算关联系数式中，第二级最小差Δ(min)＝0，第二级最大差Δ(max)＝1，分辨系数γ＝0.5；

步骤五、计算关联度r：

步骤六、判断关联度r是否大于等于0.8，若不是则认定电机启动堵转故障。

上述的基于灰色关联算法的电机启动堵转判断方法，步骤一中的采样过程是确定电机电流有效值的最大值出现时刻获取时间内的电流有效值数据，组成序列其中：

前述的基于灰色关联算法的电机启动堵转判断方法，步骤二中的采样过程是确定电机电流有效值I_soft(t)的最大值出现时刻获取时间内的电流有效值数据，组成序列{I_soft(m)}_{m＝1,2,…,N}，其中：