[发明专利]交流同步电机及其电流有效值计算方法和过载保护方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种交流同步电机及其电流有效值计算方法和过载保护方法。

背景技术

随着社会的发展，电动机尤其是交流同步电动机在工业生产及人们生活中作为不可替代的动力和驱动装置应用越来越广泛。由于过载导致电机烧毁的情况时有发生。

现有过载保护方法，主要包括：首先判断电机是否发生或将要过载，在判断过载时采用停机、降低转速或输出功率的方式保护电机。

对于判断电机发生或将要发生过载的方法，现有技术中主要包括：

①热继电器保护法。热继电器是利用双金属片膨胀性原理研制的。但金属片的离散性大，需要经常对金属片进行校准。

②通过埋设温度传感器直接测温的方法。该方法需要电机厂的配合，目前某些大型电动机中已埋设了温度传感器，但大部分中小型电动机中还没有埋设温度传感器。

③建立电机的热模型。该方法是一种比较切实可行的方法，可实现热累计。目前在电动机热保护器中采用的多为一阶或二阶的热模型，模型比较简单，但电机热模型中关键参数的获取相对比较困难。

④利用反时限过流来实现过流保护。该方法是通过设定限制线对I-t特性曲线进行判断来实现热过载保护，但该方法没有反映出热积累效应。

⑤利用电机电流的大小进行判断，而采集电机电流会导致计算值滞后。

另外，在判断过载发生或将要发生以后，需要限制转速，如果设置转速不当仍会产生烧毁的情况。

因此，现有方法的缺陷主要在于三个方面：1，电流采样时，采集电机电流有滞后性；2，判断过载时，涉及的电机热模型获取困难；3，对电机转速限制时，设置转速不当仍导致电机烧毁。

发明内容

本发明的目的是提供一种电流有效值计算方法和过载保护方法，用以解决采集电机电流的滞后性问题。同时本发明还提供利用上述电流有效值计算方法和过载保护方法的同步电机。

为实现上述目的，本发明的方案包括：

交流同步电机电流有效值计算方法，采集任两相电流和转子角度，进行计算，ia、ib为a、b相电流，θ为电机转子角度，iq为q轴电流，即电流有效值。

本发明还提供了交流同步电机过载保护方法，采集任两相电流和转子角度，进行计算，ia、ib为a、b相电流，θ为电机转子角度，iq为q轴电流，即电流有效值，根据计算出的电流有效值，判断是否过载，若过载则限制电机转速。

进一步的，判断是否过载的具体步骤包括：对i²_q-I²_额进行零下限积分，并计算积分结果与发热动作值的差值；同时计算i_q与I_最的差值；比较上述两差值的大小，令较大的一个为过载启动量；若过载启动量不小于零，则限制电机转速；其中，发热动作值为k(I²_最-I²_额)，k为设定系数，I_额为电机的额定电流，I_最为电机的最大电流。

进一步的，通过电流环控制限制电机转速，若过载启动量小于零，则过载保护电流取给定电流；若过载启动量不小于零，则过载保护电流取校验电流与给定电流的较小值；其中，过载保护电流是经过载保护方法计算出的电流给定值；校验电流是根据额定电流、最大电流和电流有效值的校验产生的。

进一步的，校验电流是目标电流与电流有效值的差值经过PID调节产生的；其中，目标电流在q轴电流大于最大电流且持续时间小于设定时间的情况下，取最大电流，在持续时间大于等于设定时间情况下，取额定电流。

进一步的，所述设定时间为2s。

本发明还提供了一种交流同步电机，包括控制器，控制器根据采集到的任两相电流，根据计算电流有效值，ia、ib为a、b相电流，θ为电机转子角度，iq为q轴电流，即电流有效值。

还有一种交流同步电机，包括控制器，控制器根据过载保护方法确定过载保护电流，所述过载保护电流是经过载保护方法计算出的电流给定值。

本发明的电流有效值计算方法利用两相电流实时值直接计算出电流有效值，具备实时有效电流的特性，能够解决采集电机电流滞后的问题。

在将这种有效值计算方法应用于过载保护，由于过载保护首先需要检测电流有效值才能进行后续的判断和处理，因此，迅速检测出电流有效值有助于后续处理，避免因电流采集的滞后性而使过载保护不及时导致电机烧毁。

附图说明

图1是本发明过载保护方法实施例同步电机控制系统框图；