基于绕组电阻的电动机绕组温度检测方法与流程

本发明涉及电动机运行参数检测技术，特别涉及电动机绕组温度检测技术。

背景技术：

电动机工作时，电流经过使电动机本身不断发热，电动机绕组温度过高会导致电动机绝缘失效，随着温度上升会使某些永磁材料的退磁电流变小，导致电动机失步、永磁体退磁等情况出现，进而导致整个电动机运转效率下降或直接报废，因此需要检测电动机绕组的温度并进行相应的保护控制。

现有电动机绕组温度检测方法，一般是通过温度传感器检测绕组温度或通过软件计算绕组温度。使用温度传感器检测时，需要在每个电动机上都安装温度传感器，成本高。使用软件计算时，虽然能够节约温度传感器的成本，但是目前通过软件计算绕组温度的方法所计算出的绕组温度都不太准确。例如cn106404208a公开的一种检测电动机绕组温度的方法及包含电动机的设备，其通过电阻与温度之间的变化关系计算得到温度变化值，进而计算出电动机绕组温度，但是，通过上述方法计算出的温度值并不准确，比如电动机运行时，不同的负载会有不同的相电流，不同的电流变频器输出的电压也不同，输出电压的变化会影响温度的估算。

技术实现要素：

本发明为解决现有电动机绕组温度检测方法成本高，准确度低的问题，提供一种基于绕组电阻的电动机绕组温度检测方法。

为解决上述问题，本发明采用的技术方案是：

基于绕组电阻的电动机绕组温度检测方法，包括参数预存部分和温度计算部分；

所述参数预存部分包括：

设电动机绕组的电阻温度系数为α，将α存储到存储装置中；

在电动机的绕组位置布设温度传感器，使电动机运行在需要进行绕组温度检测的指定频率下；

在该指定频率下，将任一电动机运行工况作为初始工况，使电动机运行在初始工况下并检测获取r0、和t0，然后根据和计算出其中，r0是初始工况下电动机绕组的电阻，是初始工况下的电动机直轴电流，是初始工况下的电动机交轴电流，t0是初始工况下温度传感器检测到的电动机绕组温度，是初始工况下的电动机电流；

在该指定频率下，使电动机分别运行在至少n个校正工况下，并检测获取电动机分别运行在n个校正工况下的rj、和tj；其中，校正工况是不同于初始工况的电动机运行工况，rj是第j个校正工况下电动机绕组的电阻，是第j个校正工况下的电动机直轴电流，是第j个校正工况下的电动机交轴电流，tj是第j个校正工况下温度传感器检测到的电动机绕组温度，j和n都是整数，n≥1，1≤j≤n；

根据rj、r0、t0和α分别计算出电动机运行在n个校正工况下的tj_c，根据和分别计算出电动机运行在n个校正工况下的其中，tj_c是第j个校正工况下计算出的电动机绕组温度，是第j个校正工况下的电动机电流；然后根据以及电动机所运行的n个校正工况下的tj_c、tj和计算得到该指定频率下的k；其中，k是电动机处于同一频率时，电动机绕组温度随电动机电流变化的变化率；

将在该指定频率下得到的r0、t0、k和该指定频率一一对应存储到存储装置中；

所述温度计算部分包括：

电动机运行过程中检测电动机运行频率，若当前电动机运行频率等于存储装置中所存储的任一指定频率时，则检测获取当前电动机直轴电流、当前电动机交轴电流和当前电动机绕组的电阻，并根据当前电动机直轴电流、当前电动机交轴电流、当前电动机绕组的电阻以及存储装置中的α以及与当前电动机运行频率相等的指定频率所对应的r0、t0、和k，计算当前电动机绕组温度。

作为进一步优化，所述的计算公式采用：所述的计算公式采用

作为进一步优化，所述tj_c的计算公式采用

作为进一步优化，当n＝1时，k的计算公式采用

作为进一步优化，当n≥2时，k的计算公式采用

作为进一步优化，当前电动机绕组温度的计算公式采用：

设：r为当前电动机绕组的电阻，id为当前电动机直轴电流，iq为当前电动机交轴电流，idq为当前电动机电流，t为当前电动机绕组温度；

作为进一步优化，在所述存储装置中存储多个需要进行绕组温度检测的指定频率以及与每个指定频率相对应的r0、t0、和k。

有益效果是：本发明最后计算出的电动机绕组温度，由一个基本温度值和一个修正温度值两部分组成，即是基本温度值，即是修正温度值，根据电流变化对基本温度值进行修正后，最后得到的结果更加真实准确；同时，频率点与t0、k等参数一一对应，排除了因负载不同对温度计算带来的影响，因此，本发明最后得到的温度结果更加准确。另外，本发明在参数预存部分获得相应参数并预存后，后期计算温度时只需通过软件检测相应参数以及调用相应预存的参数，因此电动机不需要安装温度传感器，节约了成本。本发明特别适用于绕组阻值较大的电动机，例如风机的电动机。

具体实施方式

下面结合实施例，进一步说明本发明的技术方案。

本发明的原理是：本发明最后需要得到的电动机绕组温度，由一个基本温度值和一个修正温度值两部分组成，即是根据电阻与温度之间的变化关系计算出的基本温度值，即是根据温度与电流之间的变化关系计算出的修正温度值，对k的计算则是以理论计算出的温度与温度传感器的实测温度之差作为温度偏差，因为温度传感器的实测温度是最真实准确的温度，再用该温度偏差除以相应时刻的电动机电流相对于初始工况下电动机电流的电流偏差，得到温度随电流的变化率，通过该变化率计算出的修正温度值对基本温度值进行修正，最终得到的结果更加真实准确；同时，频率点与t0、k等参数一一对应，排除了因负载不同对温度计算带来的影响，因此，本发明最后得到的温度结果更加真实准确。另外，本发明在参数预存部分获得相应参数并预存后，后期计算温度时只需通过软件检测相应参数以及调用相应预存的参数，因此电动机不需要安装温度传感器，节约了成本。

具体的说，本发明提供的一种基于绕组电阻的电动机绕组温度检测方法是：包括参数预存部分和温度计算部分；

参数预存部分包括：

设电动机绕组的电阻温度系数为α，将α存储到存储装置中；

在电动机的绕组位置布设温度传感器，使电动机运行在需要进行绕组温度检测的指定频率下；

在该指定频率下，将任一电动机运行工况作为初始工况，使电动机运行在初始工况下并检测获取r0、和t0，然后根据和计算出其中，r0是初始工况下电动机绕组的电阻，是初始工况下的电动机直轴电流，是初始工况下的电动机交轴电流，t0是初始工况下温度传感器检测到的电动机绕组温度，是初始工况下的电动机电流；

在该指定频率下，使电动机分别运行在至少n个校正工况下，并检测获取电动机分别运行在n个校正工况下的rj、和tj；其中，校正工况是不同于初始工况的电动机运行工况，rj是第j个校正工况下电动机绕组的电阻，是第j个校正工况下的电动机直轴电流，是第j个校正工况下的电动机交轴电流，tj是第j个校正工况下温度传感器检测到的电动机绕组温度，j和n都是整数，n≥1，1≤j≤n；

根据rj、r0、t0和α分别计算出电动机运行在n个校正工况下的tj_c，根据和分别计算出电动机运行在n个校正工况下的其中，tj_c是第j个校正工况下计算出的电动机绕组温度，是第j个校正工况下的电动机电流；然后根据以及电动机所运行的n个校正工况下的tj_c、tj和计算得到该指定频率下的k；其中，k是电动机处于同一频率时，电动机绕组温度随电动机电流变化的变化率；

将在该指定频率下得到的r0、t0、k和该指定频率一一对应存储到存储装置中；

温度计算部分包括：

电动机运行过程中检测电动机运行频率，若当前电动机运行频率等于存储装置中所存储的任一指定频率时，则检测获取当前电动机直轴电流、当前电动机交轴电流和当前电动机绕组的电阻，并根据当前电动机直轴电流、当前电动机交轴电流、当前电动机绕组的电阻以及存储装置中的α以及与当前电动机运行频率相等的指定频率所对应的r0、t0、和k，计算当前电动机绕组温度。

对上述的检测方法进行优化，具体可以是：为了得到电动机的电流，的计算公式采用：的计算公式采用tj_c的计算公式采用tj_c是初始工况下检测到的温度值加上相对于初始工况下温度的变化值。如果为了节约预存参数时的时间、工作量，可以取n＝1，即只在一个校正工况下进行检测和计算，则k的计算可以采用而为了得到同一频率下更加精确的k，可以检测和计算多个校正工况下的数据，则当n≥2时，k的计算可以采用当前电动机绕组温度的计算公式可以采用：设r为当前电动机绕组的电阻，id为当前电动机直轴电流，iq为当前电动机交轴电流，idq为当前电动机电流，t为当前电动机绕组温度；则每一个频率点对应一组r0、t0、和k，为了使温度检测的频率覆盖范围大，可以在存储装置中存储多个需要进行绕组温度检测的指定频率以及与每个指定频率相对应的r0、t0、和k。

实施例

下面具体举例说明本发明的技术方案，以风机为例，计算风机的电动机的绕组温度，本例中的n＝2。

首先通过实验获取相应的需要预存的参数，本例采用以下步骤：

步骤一、设电动机绕组的电阻温度系数为α，将α存储到存储装置中；其中α由电动机的生产厂家提供。

步骤二、在电动机的绕组位置布设温度传感器，使电动机运行在需要进行绕组温度检测的指定频率下；本例假设在50hz时需要对电动机绕组温度进行检测。

步骤三、使风机运行在初始工况(本例假设初始工况为：频率50hz，环境温度25℃)，然后检测得到初始工况下的电动机绕组的电阻r0、初始工况下的电动机直轴电流初始工况下的电动机交轴电流和初始工况下温度传感器检测到的电动机绕组温度t0，然后计算出初始工况下的电动机电流

步骤四、使风机运行在第一个校正工况(本例假设第一个校正工况为：频率50hz，环境温度35℃)，然后检测得到第一个校正工况下的电动机绕组的电阻r1、第一个校正工况下的电动机直轴电流第一个校正工况下的电动机交轴电流和第一个校正工况下温度传感器检测到的电动机绕组温度t1；然后计算得到第一个校正工况下计算出的电动机绕组温度t1_c，以及第一个校正工况下的电动机电流

步骤五、使压缩机运行在第二个校正工况(本例假设第二个校正工况为：频率50hz，环境温度40℃)，然后检测得到第二个校正工况下的电动机绕组的电阻r2、第二个校正工况下的电动机直轴电流第二个校正工况下的电动机交轴电流和第二个校正工况下温度传感器检测到的电动机绕组温度t2；然后计算得到第二个校正工况下计算出的电动机绕组温度t2_c，以及第二个校正工况下的电动机电流

步骤六、根据以及电动机所运行的上述2个校正工况下的t1_c、t1、t2_c、t2和计算得到频率50hz下的k,

步骤七、将在上述频率50hz下得到的r0、t0、k和频率50hz一一对应存储到存储装置中。

通过上述步骤预存好参数后，就能检测风机运行在50hz的前提下，任意工况的电动机绕组温度，本例温度检测的具体过程为：

设：r为当前电动机绕组的电阻，id为当前电动机直轴电流，iq为当前电动机交轴电流，idq为当前电动机电流，t为当前电动机绕组温度。

风机运行过程中实时检测其电动机的运行频率，若检测到当前电动机运行频率等于50hz，则检测获取当前电动机直轴电流id、当前电动机交轴电流iq和当前电动机绕组的电阻r，并调用存储装置中的α以及频率50hz对应的r0、t0、和k，然后通过公式计算出当前电动机绕组温度t，具体计算公式为：

通过上述过程，能够计算出风机运行在50hz时，任意工况下其电动机绕组的温度。按照以上方法，将其他需要检测电动机绕组温度的频率点以及各个频率点所对应的参数进行预存，就能检测出其他频率点任意工况下的电动机绕组温度。