一種三相電機的缺相檢測方法及系統與流程

本發明涉及電機控制領域，特別涉及一種三相電機的缺相檢測方法及系統。

背景技術：

電機作為拖動系統中的重要組成部分，在國民經濟中占有舉足輕重的地位。它的使用幾乎滲透到了各行各業，是工業農業和國防建設及人民生活正常進行的重要保障。

電機在運行過程中會因各種原因造成損壞。在這些故障中，缺相故障造成電機損壞占很大比例，由此而燒毀的電機數量是巨大的，造成的經濟損失也是極為嚴重的。

在實現本發明創造的過程中，發明人發現現有技術至少存在如下缺陷：

在現有技術中，針對電機缺相的檢測方法大多是在電機運行時進行的，通過對電機的電流進行檢測，以判斷電機是否缺相。如果檢測到缺相，則停止電機運行。

由于缺相檢測需要一定的時間，因此在啟動電機時，電機缺相并不能被立馬檢測出來。此時，電機會在缺相的情況下，運行一段時間之后才能停止。但是，在某些場合下(如起重設備中)，如果在啟動電機時，不能立刻檢測出電機缺相，則會導致負載不按指定的方向移動，存在較大的安全隱患。

技術實現要素：

本發明的目的在于提供一種三相電機的缺相檢測方法及系統，在啟動電機前，對電機是否缺相進行檢測，在電機不缺相的情況下，才啟動電機工作，實現了電機的缺相保護，提高了電機運行的可靠性。

為解決上述技術問題，本發明的實施方式提供了一種三相電機的缺相檢測方法，包括：

當接收到啟動指令時，在三相電機的第一定子繞組以及第二定子繞組上施加檢測電壓；

如果施加檢測電壓的各定子繞組的電流絕對值，在預設時長內到達預設電流閾值，則在第一定子繞組、第二定子繞組的其中之一以及第三定子繞組上再次施加檢測電壓；

如果再次施加檢測電壓的各定子繞組的電流絕對值，在預設時長內到達預設電流閾值，則三相電機不缺相，啟動三相電機。

本發明的實施方式還提供了一種三相電機的缺相檢測系統，包括：供電電源、功率變換器以及三相電機；

功率變換器連接在供電電源與三相電機之間；

功率變換器用于在接收到啟動指令時，在三相電機的第一定子繞組以及第二定子繞組上施加檢測電壓；

功率變換器還用于在第一定子繞組以及第二定子繞組的電流絕對值在預設時長內到達預設電流閾值時，在第三定子繞組以及第一定子繞組、第二定子繞組的其中之一上再次施加檢測電壓；

功率變換器還用于在再次施加檢測電壓的各定子繞組的電流絕對值，在預設時長內到達預設電流閾值時，啟動三相電機。

本發明實施方式相對于現有技術而言，當接收到啟動指令時，在三相電機的第一定子繞組以及第二定子繞組上施加檢測電壓，第三定子繞組不導通，如果第一定子繞組以及第二定子繞組上的電流絕對值在預設時長內到達預設電流閾值，則說明第一定子繞組以及第二定子繞組正常；否則，說明第一定子繞組或第二定子繞組不正常，此時三相電機缺相。然后，在確定第一定子繞組以及第二定子繞組正常的情況下，再在第一定子繞組、第二定子繞組的其中之一以及第三定子繞組上再次施加檢測電壓，以判斷第三定子繞組是否正常。如果再次施加檢測電壓的各定子繞組的電流絕對值，在預設時長內到達預設電流閾值，則說明第三定子繞組正常；否則，說明第三定子繞組不正常，此時三相電機缺相。這樣，通過這種先后兩次在三相電機上施加檢測電壓的方式，對三相電機是否缺相進行檢測，并在確定三相電機正常，不缺相時，啟動三相電機，從而實現了電機的缺相保護，提高了電機運行的可靠性。

另外，預設電流閾值與三相電機的額定電流的比值大于0.3，且小于1，以便于準確地對定子繞組是否正常工作進行判斷，降低了誤判的可能。

另外，預設時長大于三相電機在不缺相的情況下，任意兩相定子繞組上施加檢測電壓時，施加檢測電壓的各定子繞組的電流絕對值達到預設電流閾值的最大時長，從而能夠準確地對定子繞組是否正常工作進行判斷，降低了誤判的可能。

另外，通過功率變換器控制三相電機上施加的檢測電壓。提供了在三相電機上施加檢測電壓的一種具體實現形式，增加了本發明的可行性。

另外，功率變換器為變頻器。提供了功率變頻器的一種具體實現形式，增加了本發明的可行性。

附圖說明

圖1是根據本發明第一實施方式中三相電機的缺相檢測方法的流程圖；

圖2是根據本發明第二實施方式中三相電機的缺相檢測系統的結構示意圖。

具體實施方式

為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本發明的各實施方式進行詳細的闡述。然而，本領域的普通技術人員可以理解，在本發明各實施方式中，為了使讀者更好地理解本申請而提出了許多技術細節。但是，即使沒有這些技術細節和基于以下各實施方式的種種變化和修改，也可以實現本申請各權利要求所要求保護的技術方案。

本發明的第一實施方式涉及一種三相電機的缺相檢測方法，具體流程如圖1所示。本實施方式在包括供電電源、功率變換器以及三相電機的三相電機的缺相檢測系統的基礎上進行實施，功率變換器連接在供電電源與三相電機之間。其中，功率變換器可以為變頻器。

以下對圖1所示的三相電機的缺相檢測方法中的各步驟進行具體說明：

步驟101，判斷是否接收到啟動指令。若是，則執行步驟102，否則執行步驟101。

具體的說，由功率變換器對是否接收到啟動指令進行判斷。當功率變換器接收到啟動指令時，判斷結果為是。

步驟102，在三相電機的第一定子繞組以及第二定子繞組上施加檢測電壓。

具體的說，功率變換器在接收到啟動指令時，在三相電機的第一定子繞組以及第二定子繞組上施加檢測電壓。假設三相電機的第一定子繞組為A相繞組、第二定子繞組為B相繞組、第三定子繞組為C相繞組，則在本實施方式中，相當于在三相電機的A相繞組以及B相繞組上施加檢測電壓。其中，施加在A相繞組以及B相繞組上的檢測電壓可以為537伏特。

步驟103，判斷施加檢測電壓的各定子繞組的電流絕對值是否在預設時長內到達預設電流閾值。若是，則執行步驟104，否則結束。

本實施方式中，在三相電機的A相繞組以及B相繞組上施加檢測電壓，如果三相電機的A相繞組以及B相繞組正常，則檢測到的A相繞組的電流與B相繞組的電流互為相反數，如A相繞組的電流為正，B相繞組的電流為負。由于電流可能為正或負，因此在本實施方式中，通過判斷施加檢測電壓的各定子繞組的電流絕對值是否在預設時長內到達預設電流閾值的方式，判斷A相繞組以及B相繞組是否正常，從而判斷三相電機是否缺相。

如，A相繞組以及B相繞組正常，則A相繞組以及B相繞組上的電流絕對值可以在預設時長內到達預設電流閾值，判定結果為是。A相繞組或者B相繞組不正常，則A相繞組或者B相繞組上的電流絕對值不能在預設時長內到達預設電流閾值，判定結果為否。此時說明三相電機缺相。

具體的說，如果預設時長設置較長，會拉長三相電機是否缺相的檢測時間，使得三相電機的缺相檢測系統在接收到啟動指令后反饋時間較長，很容易導致用戶誤以為三相電機的缺相檢測系統出現故障，降低用戶體驗。因此，在本實施方式中，預設時長大于三相電機在不缺相的情況下，任意兩相定子繞組上施加檢測電壓時，施加檢測電壓的各定子繞組的電流絕對值達到預設電流閾值的最大時長，從而能夠準確地對定子繞組是否正常工作進行判斷，降低了誤判的可能。在實際操作時，預設時長與最大時長的比值可以大于3，且小于5。一般而言，預設時長設置為大于10ms，且小于100ms的一個時間段就可以滿足要求。

并且，如果預設電流閾值設置的較小，會出現誤判的情況；反之，如果預設電流閾值設置的太大，則會使得A相繞組以及B相繞組上有一段時間的電流很大，從而容易縮短三相電機的使用壽命。因此，本實施方式中，可以令預設電流閾值與三相電機的額定電流的比值大于0.3，且小于1，能夠準確地對定子繞組是否正常工作進行判斷，降低誤判的可能，且對三相電機的損害較小。

更具體的說，預設時長與預設電流閾值可以由技術人員預先設置并保存在三相電機的缺相檢測系統中。如，針對額定電壓為380V，額定功率為3.7kw，額定電流為9.5A的三相電機，可以設置預設電流閾值為5A，預設時長為50ms。

步驟104，在第一定子繞組以及第三定子繞組上再次施加檢測電壓。

具體的說，在三相電機的A相繞組以及C相繞組上再次施加檢測電壓。其中，施加在A相繞組以及C相繞組的檢測電壓也可以為537伏特。當然，在實際操作時，步驟104中，還可以在三相電機的B相繞組以及C相繞組上再次施加檢測電壓，以檢測C相繞組是否正常。

步驟105，判斷再次施加檢測電壓的各定子繞組的電流絕對值是否在預設時長內到達預設電流閾值。若是，則執行步驟106，否則結束。

具體的說，在三相電機的A相繞組以及C相繞組上施加檢測電壓，如果三相電機的A相繞組以及C相繞組正常，則檢測到的A相繞組的電流與C相繞組的電流互為相反數，如A相繞組的電流為正，C相繞組的電流為負。由于電流可能為正或負，因此在本實施方式中，通過判斷施加檢測電壓的各定子繞組的電流絕對值是否在預設時長內到達預設電流閾值的方式，判斷A相繞組以及C相繞組是否正常，從而判斷三相電機是否缺相。

由于在步驟103中，已經判斷出A相繞組以及B相繞組正常，因此，在本步驟中，如果A相繞組以及C相繞組正常，則A相繞組以及C相繞組上的電流絕對值可以在預設時長內到達預設電流閾值，判定結果為是。如果A相繞組或者C相繞組上的電流絕對值不能在預設時長內到達預設電流閾值，判斷結果為否，則說明C相繞組不正常，三相電機缺相。

步驟106，啟動三相電機。

不難看出，本實施方式中，在接收到啟動指令時，在三相電機的第一定子繞組以及第二定子繞組上施加檢測電壓，第三定子繞組不導通，如果第一定子繞組以及第二定子繞組上的電流絕對值在預設時長內到達預設電流閾值，則說明第一定子繞組以及第二定子繞組正常。然后，在確定第一定子繞組以及第二定子繞組正常的情況下，再在第一定子繞組、第二定子繞組的其中之一以及第三定子繞組上再次施加檢測電壓，以判斷第三定子繞組是否正常。如果再次施加檢測電壓的各定子繞組的電流絕對值，在預設時長內到達預設電流閾值，則說明第三定子繞組正常。此時，三相電機不缺相，啟動三相電機。通過這種先后兩次在三相電機上施加檢測電壓的方式，對三相電機是否缺相進行檢測，并在確定三相電機不缺相時，啟動三相電機，從而實現了電機的缺相保護，提高了電機運行的可靠性。

上面各種方法的步驟劃分，只是為了描述清楚，實現時可以合并為一個步驟或者對某些步驟進行拆分，分解為多個步驟，只要包含相同的邏輯關系，都在本專利的保護范圍內；對算法中或者流程中添加無關緊要的修改或者引入無關緊要的設計，但不改變其算法和流程的核心設計都在該專利的保護范圍內。

本發明第二實施方式涉及一種三相電機的缺相檢測系統，如圖2所示，包括：供電電源1、功率變換器2以及三相電機3。

功率變換器2連接在供電電源1與三相電機3之間。

功率變換器2用于在接收到啟動指令時，在三相電機3的第一定子繞組以及第二定子繞組上施加檢測電壓。

功率變換器2還用于在第一定子繞組以及第二定子繞組的電流絕對值在預設時長內到達預設電流閾值時，在第三定子繞組以及第一定子繞組、第二定子繞組的其中之一上再次施加檢測電壓。

功率變換器2還用于在再次施加檢測電壓的各定子繞組的電流絕對值，在預設時長內到達預設電流閾值時，啟動三相電機3。

本實施方式中，功率變換器2可以是變頻器，以下對變頻器的工作原理進行簡要說明：

當變頻器的VT1和VT4開通，VT2、VT3、VT5、VT6關斷時，供電電源1在三相電機3的A相繞組和B相繞組上施加電壓。當變頻器的VT1和VT6開通，VT2、VT3、VT4、VT5關斷時，供電電源1在三相電機3的A相繞組和C相繞組上施加電壓。

不難發現，本實施方式為與第一實施方式相對應的系統實施例，本實施方式可與第一實施方式互相配合實施。第一實施方式中提到的相關技術細節在本實施方式中依然有效，為了減少重復，這里不再贅述。相應地，本實施方式中提到的相關技術細節也可應用在第一實施方式中。

值得一提的是，本實施方式中所涉及到的各模塊均為邏輯模塊，在實際應用中，一個邏輯單元可以是一個物理單元，也可以是一個物理單元的一部分，還可以以多個物理單元的組合實現。此外，為了突出本發明的創新部分，本實施方式中并沒有將與解決本發明所提出的技術問題關系不太密切的單元引入，但這并不表明本實施方式中不存在其它的單元。

本領域的普通技術人員可以理解，上述各實施方式是實現本發明的具體實施例，而在實際應用中，可以在形式上和細節上對其作各種改變，而不偏離本發明的精神和范圍。