一种基于均方根解调的电机转速测算方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种电动机的转速测算方法，特别的涉及一种基于均方根解调分析的 交流感应电机的转子转速的测算方法。
【背景技术】
[0002] 交流感应电机广泛的应用于工业和国防军事领域，其安全运行至关重要。针对感 应电机可能出现的各种严重故障，采取了各种成熟的电动机继电保护措施，但都只是在事 故发生后或者故障发展严重时动作。在1987年，TavnerP.J.与PenmanJ.首先提出了电 机状态监测的概念。在后来的发展过程中，电机状态监测与故障诊断构成了一个有机的整 体，两者密不可分。电机状态监测与故障诊断是通过在线监测异步电机相关参数（如电压、 电流、磁通、转速、温度、噪声、振动等），并采取适当的手段对电机当前的状态进行评估，进 一步的可以确定电机的故障类型和严重程度，并给予推荐行动。
[0003] 在交流感应电机的状态监测和诊断过程中，转子或电机转速时非常重要和有用的 参数之一。目前，感应电机转速可以通过有速度传感器技术和无速度传感器技术获取，前者 通过在转子上同轴安装速度传感器，获取转速精度高，但是也限制了其在很多场合的使用， 因此无速度传感器技术越来越受到重视。
[0004] 无速度传感器技术是指在不增加传感器的情况下，通过当前易于获取的参数对电 机转速进行估算的技术。当前存在多种电机转速估算技术，其中定子电流谐波分析方法，仅 需要采集定子电流信号，从中获取与转速相关的频率成分，降低了转速估计对电机参数和 电机状态的依赖性。然而目前的定子电流谐波分析方法均是基于转子槽谐波分析，然而电 机的转子槽数往往难以获取，并且计算复杂、实时性差。
【发明内容】
[0005] 因此，期望设计一种完全不依赖电机铭牌参数以外的参数，用于确定感应电机转 速的方法，进一步期望这个方法能减少计算的复杂程度，提高实时性，因此能为电机状态监 测与诊断提供准确而可靠的参数。
[0006] 本发明提供一种基于均方根解调的电机转速测算方法，主要包含以下步骤：
[0007] 步骤一：以一定的采样频率匕采集电机定子三相电流信号；
[0008] 步骤二：对所采集到的三相电流信号做快速傅里叶变换，在频谱上获取工频F1;
[0009] 步骤三：对所采集到的三相电流信号分别进行均方根解调，获得均方根解调频 谱；
[0010] 步骤四：根据额定转速n，估算转速峰查找范围以及极通过频率峰查找范围，在该 范围内，利用工频F1分别在三相电流的每一相的均方根解调频谱上抓取转速峰和极通过频 率峰；
[0011] 步骤五：根据上一步所获取的一个正弦波内三相电流的共3个转速峰和3个极通 过频率峰，折算出6个电机转速值；
[0012] 步骤六：对所述6个电机转速值!^、!^、!。、!^、!^、!^进行一致性检查^除相对 偏差较大的转速值；
[0013] 步骤七：若去除相对偏差较大的转速值后剩余的转速值个数多3,则计算其平均 值作为最终的电机转速测算结果；若剩余转速值个数〈3,间隔一段时间后从步骤一重新开 始计算。
【附图说明】
[0014] 下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。
[0015] 图1为本发明中基于均方根解调获取感应电机转速的流程图；
[0016]图2为本发明中折算转速值一致性判断流程图。
【具体实施方式】
[0017] 为了更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图详细描述本发明提供的实施 例。
[0018] 参照附图1，本发明的基于均方根解调的电机转速测算方法主要包含以下步骤：
[0019] 步骤一：以一定的采样频率Fs采集电机定子三相电流信号，采样时间1-2分钟。
[0020] 步骤二：对所采集到的三相电流信号做快速傅里叶变换，在频谱上获取工频Fp
[0021] 步骤三：对所采集到的三相电流信号分别进行均方根解调，获得解调频谱。
[0022] 计算工频周期时间窗口宽度N=ceil(FsA71)(ceil(FsA71)函数是取大于匕/匕的 最小整数），确定合适的滑动点h用于在全部数据长度上进行滑窗计算，FsA71取整数，在进 行滑窗计算的时候可以避免滑窗误差。
[0023] 以某一相电流信号为例，在全部数据长度上进行窗口宽度为N，滑动点数为h的
【主权项】
1. 一种基于均方根解调的电机转速测算方法，包括w下步骤： 步骤一；W-定的采样频率集电机定子=相电流信号； 步骤二；对所采集到的=相电流信号做快速傅里叶变换，在频谱上获取工频Fi; 步骤对所采集到的=相电流信号分别进行均方根解调，获得均方根解调频谱； 步骤四；根据额定转速n，估算转速峰查找范围W及极通过频率峰查找范围，在该范围 内，利用工频Fi分别在S相电流的每一相的均方根解调频谱上抓取转速峰和极通过频率 峰； 步骤五；根据上一步所获取的一个正弦波内=相电流的共3个转速峰和3个极通过频 率峰，折算出6个电机转速值； 步骤六；对所述6个电机转速值进行一致性检查，去除相对偏差较大的转速值； 步骤走：若去除相对偏差较大的转速值后剩余的转速值个数> 3,则计算其平均值作 为最终的电机转速测算结果；若剩余转速值个数<3,间隔一段时间后从步骤一重新开始计 算。
2. 如权利要求1所述的电机转速测算方法，其中在步骤=中， 第一步，针对每一相电流信号，计算工频周期时间窗口宽度，确定合适的滑动点h用于 在全部数据长度上进行滑窗计算，获得每一相电流的均方根曲线
其 中i(m)为该相在m处的电流信号，H为总的窗口数，k = 1，2,3，...，H， 第二步，针对每一相电流信号，计算H个窗口的总的电流均方根值的平均 值
获得每一相电流的均方根值变化曲线似= Irms 化）^ average ? 第=步，对每一相的电流均方根值变化曲线做快速傅里叶变换，获取均方根 解调频谱。
3. 如权利要求1所述的电机转速测算方法，其中在步骤五中，电机转速折算公式为： r^= RSX60 (r/min) r,= (1-PPF/^(2F 1)) fsynchX60 (r/min) fs阳化=2F i/P 其中，r,为电机转速，单位r/min ;RS为转速，单位化；PPF为极通过频率，单位化； Fi为工频，单位化；f wMh为同步转速，单位化；P为电机极数。
4. 如权利要求1所述的电机转速测算方法，其中在步骤六中， 第一步，计算平均值?= + z = l，2,> n为电机转速值的个数，初始值为 6 ； 第二步，计算相对偏差/ = 1，2,…，"，去除相对偏差e i〉〇. 1%的转 fsa 速值，更新n的值，然后，重复第一步和第二步，直到所有的相对偏差e 0. 1%。
【专利摘要】本发明提供了一种基于均方根解调的电机转速测算方法，通过对三相电流进行均方根解调，滤除工频谐波及高频信号，滤除工频谐波及高频信号，分别在三相电流解调频谱上获取转速峰和极通过频率峰，折算出电机转速值，并计算电机转速值的平均值作为最终的电机转速测算结果。该方法用于确定感应电机转速的方法，进一步期望这个方法能减少计算的复杂程度，提高实时性。
【IPC分类】H02P21-00
【公开号】CN104601074
【申请号】CN201510087878
【发明人】张民恕, 黄沛明, 方在华
【申请人】刘岩
【公开日】2015年5月6日
【申请日】2015年2月25日