异步电机三相相序误接检测系统和方法与流程

本发明涉及电机控制领域，特别涉及一种异步电机三相相序误接检测系统和方法。

背景技术：

随着新能源技术的推广，异步电机广泛应用于行走机械、叉车、汽车等领域，其在生产装配和使用过程中，三相电缆的接线有严格规定，出现三相相序误接，将直接影响产品的正常运行。如果该异步电机是V/F模式控制，则可能由于三相相序误接出现正转和反转颠倒的现象，影响安全使用。如果该异步电机是矢量控制，则可能由于三相相序误接出现电流、电机抖动现象，使其发热严重，甚至无法正常转动。

现有技术中，可通过增加额外硬件以检测异步电机的三相相序是否误接，但是在实际产品中，考虑到成本问题，并未在所有异步电机上都增加额外硬件以检测其三相相序是否误接，而是通过严格要求接线标准来防止接错，这并不能避免由于人为疏忽而导致接错的现象，一旦接错，则需要人工观测电机的运行状况，判断三相相序是否误接，并在误接时更改接线来解决问题。但这种方法仅靠主观判断，需要人员的经验非常丰富，才能及时解决问题，否则将造成电机损毁，甚至是人员危险。如何降低检测异步电机三相相序是否误接的成本，是目前亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提出一种异步电机三相误接检测系统和方法，以降低检测异步电机三相相序是否误接的成本。

一方面，本发明提供了一种异步电机三相相序误接检测系统，包括激励信号提供装置、电流信号采样装置和控制装置；

所述激励信号提供装置，与所述异步电机连接，用于为所述异步电机提供频率和幅值稳定的激励信号；

所述电流信号采样装置，与所述异步电机的电流反馈端和所述控制装置连接，用于采集所述异步电机在所述激励信号下的三相电流信号，并将所述三相电流信号传输至所述控制装置；

所述控制装置，包括：

接收模块，与所述电流信号采样装置连接，用于接收所述三相电流信号；

第一变换模块，与所述接收模块连接，用于对所述三相电流信号进行矢量变换，得到矢量变换结果；

第二变换模块，与所述第一变换模块连接，用于对所述矢量变换结果进行旋转变换，得到旋转变换结果；

判断模块，与所述第二变换模块连接，用于根据所述旋转变换结果，判断所述异步电机的三相相序是否误接。

进一步地，所述判断模块，包括：

第一判断单元，判断公式

是否成立，若成立，则判定所述异步电机的三相相序没有误接；若不成立，则判定所述异步电机的三相相序已误接；

其中，为所述旋转变换结果，I为所述三相电流信号的峰值。

进一步地，所述判断模块，还包括第二判断单元，用于在所述异步电机三相相序误接的情况下，根据所述旋转变换结果判定所述异步电机的误接类型。

进一步地，所述第二判断单元，具体用于判断公式

是否成立，若成立，则判定所述误接类型为，所述激励信号产生的A相与电机的b相误接、所述激励信号产生的B相与电机的c相误接、所述激励信号产生的C相与电机的a相误接；

若不成立，则判断公式

是否成立，若成立，则判定所述误接类型为：所述激励信号产生的A相与电机的c相误接、所述激励信号产生的B相与电机的a相误接、所述激励信号产生的C相与电机的b相误接；

若不成立，则判断公式

是否成立，若成立，则判定所述误接类型为：所述激励信号产生的A相与电机的b相误接、所述激励信号产生的B相与电机的a相误接、所述激励信号产生的C相与电机的c相正确连接；

若不成立，则判断公式

是否成立，若成立，则判定所述误接类型为：所述激励信号产生的A相与电机的c相误接、所述激励信号产生的B相与电机的b相正确连接、所述激励信号产生的C相与电机的a相误接；

若不成立，则判断公式

是否成立，若成立，则判定所述误接类型为：所述激励信号产生的A相与电机的a相正确连接、所述激励信号产生的B相与电机的c相误接、所述激励信号产生的C相与电机的b相误接；

其中，为所述旋转变换结果，I为所述三相电流信号的峰值，w＝2πf。

进一步地，所述激励信号的频率小于所述异步电机的额定频率的50％，所述激励信号的幅值使所述三相电流信号在所述异步电机的额定电流的5％-15％范围内。

另一方面，本发明还提供了一种异步电机三相相序误接检测方法，包括步骤：

为所述异步电机提供频率和幅值稳定的激励信号；

采集所述异步电机在所述激励信号下的三相电流信号；

对所述三相电流信号进行矢量变换，得到矢量变换结果；

对所述矢量变换结果进行旋转变换，得到旋转变换结果；

根据所述旋转变换结果，判断所述异步电机的三相相序是否误接。

进一步地，所述根据所述旋转变换结果，判断所述异步电机的三相相序是否误接的步骤，具体为：判断公式

是否成立，若成立，则判定所述异步电机的三相相序没有误接；若不成立，则判定所述异步电机的三相相序已误接；

其中，为所述旋转变换结果，I为所述三相电流信号的峰值。

进一步地，还包括步骤：在所述异步电机三相相序误接的情况下，根据所述旋转变换结果判定所述异步电机的误接类型。

进一步地，在所述异步电机三相相序误接的情况下，根据所述旋转变换结果判定所述异步电机的误接类型的步骤，具体为：

判断公式

是否成立，若成立，则判定所述误接类型为，所述激励信号产生的A相与电机的b相误接、所述激励信号产生的B相与电机的c相误接、所述激励信号产生的C相与电机的a相误接；

若不成立，则判断公式

是否成立，若成立，则判定所述误接类型为：所述激励信号产生的A相与电机的c相误接、所述激励信号产生的B相与电机的a相误接、所述激励信号产生的C相与电机的b相误接；

若不成立，则判断公式

是否成立，若成立，则判定所述误接类型为：所述激励信号产生的A相与电机的b相误接、所述激励信号产生的B相与电机的a相误接、所述激励信号产生的C相与电机的c相正确连接；

若不成立，则判断公式

是否成立，若成立，则判定所述误接类型为：所述激励信号产生的A相与电机的c相误接、所述激励信号产生的B相与电机的b相正确连接、所述激励信号产生的C相与电机的a相误接；

若不成立，则判断公式

是否成立，若成立，则判定所述误接类型为：所述激励信号产生的A相与电机的a相正确连接、所述激励信号产生的B相与电机的c相误接、所述激励信号产生的C相与电机的b相误接；

所述判断公式步骤的顺序可任意调换；

其中，为所述旋转变换结果，I为所述三相电流信号的峰值，w＝2πf。

进一步地，所述激励信号的频率小于所述异步电机的额定频率的50％，所述激励信号的幅值使所述三相电流信号在所述异步电机的额定电流的5％-15％范围内。

本发明提供的异步电机三相相序误接检测系统和方法，通过事先给异步电机提供一个频率和幅值稳定的激励信号，相当于测试信号，并采样该测试信号下的反馈电流，再对该反馈电流进行矢量变换和旋转变换，并根据变换结果判断异步电机的三相相序是否误接，能避免异步电机在工作中误接，直接被烧损，甚至造成安全事故，该检测系统结构简单方便，成本低廉。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为现有技术中异步电机矢量控制系统的示意图；

图2为本发明异步电机三相相序误接检测系统的一个实施例的结构图；

图3为本发明异步电机三相相序误接检测系统的判断模块一个实施例的结构图；

图4-图9为异步电机三相接线方式的示意图；

图10为本发明异步电机三相相序误接检测方法的一个实施例的流程图；

图11为本发明异步电机三相相序误接检测方法的另一个实施例的流程图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

如图1所示，显示了现有技术中的一个电机矢量控制系统。在该系统中，输入电压经过2R/2S变换，再经过SVPWM脉冲发生器控制逆变器中IGBT的导通和关断时间，将三相电压加载至异步电机中。下面以该电机矢量控制系统为例，详述本发明异步电机三相相序误接检测系统，该具体电机矢量控制系统的示例，并不对本发明的应用范围作限定，本发明的异步电机三相相序误接检测系统，可应用于任何形式的电机控制系统中。

如图2所示，显示了本发明的一实施例，一种异步电机三相相序误接检测系统，包括激励信号提供装置100、电流信号采样装置200和控制装置300。

激励信号提供装置100，与图1示例的异步电机矢量控制系统的输入电压端连接，用于为异步电机提供频率为f和幅值为ud、uq的稳定激励信号。并将电流信号采样装置200，与其电流反馈端连接，用于采集异步电机在激励信号提供装置100提供的激励信号下反馈的三相电流信号。该电流信号采集装置200，还与控制装置300连接，用于将采集的三相电流信号传输至控制装置300。

控制装置300，包括：接收模块310，与电流信号采样装置200连接，用于接收三相电流信号；第一变换模块320，与接收模块310连接，接收采样的三相电流信号，并对该三相电流信号进行矢量变换，得到矢量变换结果；第二变换模块330，与第一变换模块320连接，接收第一变换模块320的矢量变换结果，并对该矢量变换结果进行旋转变换，得到旋转变换结果；判断模块340，与第二变换模块330连接，接收该旋转变换结果，并根据旋转变换结果，判断异步电机的三相相序是否误接。

在该实施例中，通过激励信号提供装置100事先给异步电机提供一个频率和幅值稳定的激励信号，相当于测试信号，并通过电流信号采样装置200采样该测试信号下的反馈电流输入控制装置300，该控制装置300对该反馈电流进行矢量变换和旋转变换，并根据变换结果判断异步电机的三相相序是否误接，避免异步电机在工作中误接，直接被烧损，甚至造成安全事故，该检测系统结构简单方便，成本低廉。

优选的，判断模块340，包括：

第一判断单元341，判断公式

是否成立，若成立，则判定异步电机的三相相序没有误接。若不成立，则判定异步电机的三相相序已误接。

其中，为旋转变换结果，I为三相电流信号的峰值。

在该实施例中，给出了判断模块340的具体结构，详述了其判断异步电机的三相相序是否误接的具体形式。下面，对该判断模块340判断异步电机的三相相序是否误接的具体形式的有效性进行验证。

假设，异步电机在激励信号提供装置100提供的频率为f和幅值为ud、uq的稳定激励信号驱动下，电流信号采样装置200采样的三相电流信号为：

Ia＝Icos(wt)

其中，I为三相电流信号的峰值，w＝2πf，为三相电流信号。

则，若IGBT的A、B、C三相与电机的a、b、c三相没有接错，如图4所示，则根据矢量变换公式可知，该三相电流信号的矢量变换结果为：

进而，根据旋转变换公式可知，旋转变换结果为：

通过将三相电流信号和矢量变换结果代入旋转变换结果，可得：

所以，如图4所示，若IGBT的A、B、C三相与电机的a、b、c三相没有接错，则公式

应当成立，若不成立，则可判定异步电机的三相相序已误接。

更为优选的，如图3所示，判断模块340，还包括第二判断单元342，用于在异步电机三相相序误接的情况下，根据旋转变换结果判定异步电机的误接类型。

在该实施例中，判断模块340，还包括第二判断单元342，可在异步电机三相相序误接的情况下，根据旋转变换结果判定异步电机的误接类型，告知操作人员，操作人员可根据异步电机的误接类型，快速确定哪些相序接错，更改该些相IGBT和电机间的接线，及时迅速的解决相序误接的问题，而无需毫无头绪的试探三相的接线哪里接错。

更为详细的，第二判断单元342，具体用于判断公式

是否成立，若成立，则判定误接类型为，如图5所示的激励信号产生的A相与电机的b相误接、激励信号产生的B相与电机的c相误接、激励信号产生的C相与电机的a相误接。

若不成立，则判断公式

是否成立，若成立，则判定误接类型为：如图6所示的激励信号产生的A相与电机的c相误接、激励信号产生的B相与电机的a相误接、激励信号产生的C相与电机的b相误接。

若不成立，则判断公式

是否成立，若成立，则判定误接类型为：如图7所示的激励信号产生的A相与电机的b相误接、激励信号产生的B相与电机的a相误接、激励信号产生的C相与电机的c相正确连接。

若不成立，则判断公式

是否成立，若成立，则判定误接类型为：如图8所示的激励信号产生的A相与电机的c相误接、激励信号产生的B相与电机的b相正确连接、激励信号产生的C相与电机的a相误接。

若不成立，则判断公式

是否成立，若成立，则判定误接类型为：如图9所示的激励信号产生的A相与电机的a相正确连接、激励信号产生的B相与电机的c相误接、激励信号产生的C相与电机的b相误接。

其中，为旋转变换结果，I为三相电流信号的峰值，w＝2πf。

在该实施例中，给出了第二判断单元342判断异步电机的误接类型的具体形式。下面，对该具体形式的有效性进行验证。

若如图5所示，激励信号产生的A相与电机的b相误接、激励信号产生的B相与电机的c相误接、激励信号产生的C相与电机的a相误接，则可知，三相电流信号的旋转变换结果为：

若如图6所示，激励信号产生的A相与电机的c相误接、激励信号产生的B相与电机的a相误接、激励信号产生的C相与电机的b相误接，则可知，三相电流信号的旋转变换结果为：

若如图7所示，激励信号产生的A相与电机的b相误接、激励信号产生的B相与电机的a相误接、激励信号产生的C相与电机的c相正确连接，则可知，三相电流信号的旋转变换结果为：

若如图8所示，激励信号产生的A相与电机的c相误接、激励信号产生的B相与电机的b相正确连接、激励信号产生的C相与电机的a相误接，则可知，三相电流信号的旋转变换结果为：

若如图9所示，激励信号产生的A相与电机的a相正确连接、激励信号产生的B相与电机的c相误接、激励信号产生的C相与电机的b相误接，，则可知，三相电流信号的旋转变换结果为：

所以，第二判断单元342，可简单有效的根据上述不同接线方式下对应的不同旋转变换结果，判定异步电机的误接类型。

优选的，激励信号的频率小于异步电机的额定频率的50％，激励信号的幅值使三相电流信号在异步电机的额定电流的5％-15％范围内。

在该实施例中对激励信号的频率和幅值作了进一步的优选，既可避免幅值太小，使反馈电流太小，影响检测结果的准确性，又可避免幅值太大，使异步电机误动作，甚至烧损，引起安全事故。更为优选的，激励信号的频率，具体为50Hz。

另一方面，如图10所示，本发明还提供一种异步电机三相相序误接检测方法，包括步骤：

S100：为异步电机提供频率和幅值稳定的激励信号。

S200：采集异步电机在激励信号下的三相电流信号。

S300：对三相电流信号进行矢量变换，得到矢量变换结果。

S400：对矢量变换结果进行旋转变换，得到旋转变换结果。

S500：根据旋转变换结果，判断异步电机的三相相序是否误接。

优选的，步骤S500，根据旋转变换结果，判断异步电机的三相相序是否误接的步骤，具体为：判断公式

是否成立，若成立，则判定异步电机的三相相序没有误接。若不成立，则判定异步电机的三相相序已误接。

其中，为旋转变换结果，I为三相电流信号的峰值。

优选的，该异步电机三相相序误接检测方法，还包括步骤：

S600：在异步电机三相相序误接的情况下，根据旋转变换结果判定异步电机的误接类型。

优选的，步骤S600，在异步电机三相相序误接的情况下，根据旋转变换结果判定异步电机的误接类型的步骤，具体为：

判断公式

是否成立，若成立，则判定误接类型为，激励信号产生的A相与电机的b相误接、激励信号产生的B相与电机的c相误接、激励信号产生的C相与电机的a相误接。

若不成立，则判断公式

是否成立，若成立，则判定误接类型为：激励信号产生的A相与电机的c相误接、激励信号产生的B相与电机的a相误接、激励信号产生的C相与电机的b相误接。

若不成立，则判断公式

是否成立，若成立，则判定误接类型为：激励信号产生的A相与电机的b相误接、激励信号产生的B相与电机的a相误接、激励信号产生的C相与电机的c相正确连接。

若不成立，则判断公式

是否成立，若成立，则判定误接类型为：激励信号产生的A相与电机的c相误接、激励信号产生的B相与电机的b相正确连接、激励信号产生的C相与电机的a相误接。

若不成立，则判断公式

是否成立，若成立，则判定误接类型为：激励信号产生的A相与电机的a相正确连接、激励信号产生的B相与电机的c相误接、激励信号产生的C相与电机的b相误接。

其中，为旋转变换结果，I为三相电流信号的峰值，w＝2πf。

值得注意的，该实施例仅给出示例，并不对该判断公式步骤的顺序进行限定，上述判断公式步骤的顺序可任意调换。

优选的，激励信号的频率小于异步电机的额定频率的50％，激励信号的幅值使三相电流信号在异步电机的额定电流的5％-15％范围内。

以上异步电机三相相序误接检测方法与异步电机三相相序误接检测系统对应，其具体实施方式和技术效果，在此不再赘述。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。