基于电流重构的电机缺相检测方法及缺相保护系统.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN116008681A(43)申请公布日2023.04.25(21)申请号202211588169.4H02P29/024(2016.01)(22)申请日2022.12.12H02H1/00(2006.01)H02H7/09(2006.01)(71)申请人广东交通职业技术学院地址510650广东省广州市天河区天源路789号(72)发明人肖心远范立荣李化吴良军黄剑吴朝荣刘坤龙陈晓童郑少鹏列嘉辉(74)专利代理机构广州市华学知识产权代理有限公司44245专利代理师林梅繁(51)Int.Cl.G01R29/16(2006.01)G01R31/34(2020.01)H02P21/14(2016.01)权利要求书3页说明书9页附图4页(54)发明名称基于电流重构的电机缺相检测方法及缺相保护系统(57)摘要本发明涉及电机技术领域，特别涉及一种基于电流重构的电机缺相检测方法及缺相保护系统。本发明提供的基于电流重构的电机缺相检测方法，通过二次采样和电流重构，计算电机的三相电流值，再进一步通过施加检测电压实现对电机缺相故障的检测，本方法只需要采集单相电流，成本低廉，而且体积小，很容易集成在主板上，采样电流经变换后在直流坐标系下进行检测及控制，无需增加硬件成本及软件延迟，而且直流坐标系下检测无需对过零点进行检测，检测灵敏度高且易于扩展。CN116008681ACN116008681A权利要求书1/3页1.一种基于电流重构的电机缺相检测方法，其特征在于，包括以下步骤：发生下溢中断时，EPWM触发AD‑2次采样；根据采样结果，计算电机三相电流；给定位置角度，施加检测电压，分别检测U相、V相、W相电流，并分别根据U相、V相、W相电流检测结果判断U相、V相、W相是否发生缺相故障；计算比较值Ta、Tb、Tc，发送至MCU或PWM进行后续处理。2.根据权利要求1所述的基于电流重构的电机缺相检测方法，其特征在于，EPWM触发AD‑2次采样，具体为：使用芯片内置的EPWM模块进行采样，如图2所示，在EPWM模块的比较值CMPA和CMPB的其中之一与EPWM模块的计数值CNT匹配时进行第一次采样，另一者与EPWM模块的计数值CNT匹配时进行第二次采样；对采样结果进行闭环矢量控制，并设定检测逆变频率；检测采样的脉冲宽度，当脉冲宽度低于设定阈值时进行移相控制，其中脉冲宽度阈值tav_dur的表达式为：tav_dur＝Tr+Ts+TS&H+tdead其中，Tr为IGBT开关动作上升时间，Ts为避开动作干扰的采样稳定时间，TS&H为AD采样保持时间，tdead为死区时间；采样结束后，将采样结果存储至存储器中。3.根据权利要求2所述的基于电流重构的电机缺相检测方法，其特征在于，根据采样结果，计算电机三相电流，包括以下步骤：判断扇区；根据上一次采样时采样的扇区计算α、β轴电压Vα、Vβ；根据电机参数，确立电机模型；根据电机模型，计算电机在α、β模型下的电流变化率；对电流变化率进行Clark逆变换，并更新电流变化率；根据电流变化率，计算EPWM比较值对应的电流纹波补偿增量；使用电流纹波补偿增量修正采样结果，计算电机三相电流中的任意两相；根据基尔霍夫定律，计算电机的第三相电流。4.根据权利要求3所述的基于电流重构的电机缺相检测方法，其特征在于，根据电机参数，确立电机模型，具体为：构建电机模型，表达式为：其中，is为电机定子电流，V为电机定子电压，E为电机反电动势，K1和K2为估计因子；估计因子K1的表达式为：其中，rs为电机定子电阻，Ls为电机定子电感；估计因子K2的表达式为：2CN116008681A权利要求书2/3页其中，Kscale为与硬件相关联的比例因子。5.根据权利要求3所述的基于电流重构的电机缺相检测方法，其特征在于，根据电机模型，计算电机在α、β模型下的电流变化率，其表达式为：其中，Iα、Iβ分别为α、β轴上的电机定子电流，Vα、Vβ分别为α、β轴上的电机定子电压，分别为发生下溢中断时，电机α、β轴上保存的反电动势，ΔIα0、ΔIβ0分别为α、β轴的电机定子电流变化率，ΔIα1、ΔIβ1分别为α、β轴的上一次采样时的电机定子电流变化率。6.根据权利要求5所述的基于电流重构的电机缺相检测方法，其特征在于，根据电流变化率，计算EPWM比较值对应的电流纹波补偿增量，其表达式为：其中，ΔIa1′、ΔIb1′、ΔIc1′分别为第一次采样点的EPWM比较值所对应的a、b、c轴的电流纹波补偿增量，ΔIa2′、ΔIb2′、ΔIc2′分别为第二次采样点的EPWM比较值所对应的a、b、c轴的电流纹波补偿增量，ΔIa0、ΔIb0、ΔIc0分别为a、b、c轴的电机定子电流变化率，ΔIa1、ΔIb1、ΔIc1分别为a、b、c轴的上