CN102590607A - 一种电机端过电压估测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电机端过电压估测方法，涉及电机端过电压估测技术领域。该方法采用由键盘、控制器、显示器驱动模块和显示器组成的估测装置，电机端过电压估测方法具体如下：（1）通过键盘将PWM脉冲和电机端、逆变器端反射系数、电缆长度、脉冲边沿的上升下降时间存储于控制器；（2）控制器筛选出占空比最大的脉冲及其相邻的两脉冲，再根据实际传动***的参数更改该三个脉冲边沿的上升时间和下降时间，依据传输线理论和实际传动***中PWM脉冲的反射过程，运算得出电机端的最大电压值。优点是：在未运行***的条件下，估测***参数是否会造成电机端过电压，以减少对电机的损坏。

Description

一种电机端过电压估测方法

技术领域

本发明涉及电机端过电压估测技术领域，具体是一种电机端过电压估测方法。

背景技术

目前变频器与电机间采用长电缆连接的应用已遍及油田、水电等领域，随着全控型电力电子器件的迅速发展，逆变器的开关频率得到了提高，脉冲上升时间缩短，但当上升时间缩短到次微妙级时，电机端就会产生瞬间过电压，而且变频器与电机间长电缆传输时，电机端过电压幅值会随着电缆长度的增加而变的越大，电机端电压过高使电机线圈临近的空气离子化而产生臭氧，使电机绝缘出现局部高温热点，对电机的绝缘造成强烈的损害，日积月累会使电机最终疲劳破坏，在一定程度上严重影响了传动***运行的稳定性和安全性，致使传动***的整体效率偏低。

实际传动***负载增加时需要替换更大功率的电机来带动负载，电机功率增大就会影响电机端电压反射系数，引起电机端过电压；当电机工作地点需要改变，而变频器不易挪动时，就需要调节电缆长度，电缆长度的改变也会引起电机端过电压。为预测实际传动***参数的变化是否会引起电机端产生过大电压，就需要一种能够估测电机端过电压的方法。

发明内容

为预测实际传动***参数变化时是否会引起电机端过电压，本发明提供一种电机端过电压估测方法，可以估算出电机端电压最大值，并在显示器上显示。

本发明是以如下技术方案实现的：一种电机端过电压估测方法，采用由键盘、控制器、显示器驱动模块和显示器组成的估测装置，键盘和与控制器操作信号输入端连接，显示器驱动模块和控制器的显示信号输出端连接，显示器驱动模块的输出端连接显示器，电机端过电压估测方法如下：（1）通过键盘将PWM脉冲和电机端、逆变器端反射系数、电缆长度、脉冲边沿的上升下降时间存储于控制器；

（2）控制器筛选出占空比最大的脉冲及其相邻的两脉冲，再根据实际传动***的参数更改该三个脉冲边沿的上升时间和下降时间，依据传输线理论和实际传动***中PWM脉冲的反射过程，运算得出电机端的最大电压值，电压最大值在显示器上显示。

本发明的有益效果：在未运行***的条件下，估测***参数是否会造成电机端过电压，工程技术人员依据该电压值是否会对电机造成损坏来判断新的***参数是否合理，以减少对电机的损坏，因而具有较高的实用价值、经济价值。

附图说明

下面结合附图中和实例对本发明作进一步描述。

图1为本发明装置框图；

图2为本发明的电路图；

图3是电机端过电压估测方法框图。

具体实施方式

如图1所示，一种电机端过电压估测方法包括键盘、控制器、显示器驱动模块和显示器。键盘与控制器的操作信号输入端相连，显示器驱动模块与控制器的显示信号输出端相连，显示器驱动模块的输出端和显示器的数据接收端连接。PWM脉冲作为控制器的输入信号，工作人员通过键盘输入实际传动***的参数（包括电机端、逆变器段反射系数、电缆长度、脉冲上升下降时间），控制器依据输入的参数对PWM脉冲进行运算处理，运算结果通过显示器驱动模块和显示器进行显示。

如图2所示，本实施例中，控制器由单片机、复位电路以及外部时钟电路构成，单片机选用STC12C2052AD系列单片机；复位电路采用R/C复位电路，R/C复位电路与单片机1管脚连接；外部时钟电路选用晶体振荡器，4管脚和5管脚分别作为外部时钟电路的输入、输出端；键盘为4×4中断扫描键盘电路，单片机的7管脚接收中断信号，16～19管脚与键盘的扫描输入线连接，12～15管脚与键盘的输出线连接；显示驱动和显示器由74CH247和三个LED显示块组成，单片机16～19管脚与74CH247输入端连接，74CH247输出端与LED段选线(a～dp)连接。

如图3所示，电机端过电压估测原理：对输入的PWM脉冲的高电平持续时间进行比较，根据传输线理论，高频PWM脉冲波会经电缆传输在电机端、逆变器端产生反射，反射波在电机端的叠加致使电机端产生接近2倍的直流侧电压冲击，另外PWM脉冲间隔减小时，过电压衰减时间缩短，当下一个脉冲来临时，两者共同作用使电机端电压大于2倍的直流侧电压。因此只需对输入的PWM脉冲中占空比最大的脉冲及相邻的两个脉冲进行运算处理，然后根据实际传动***的参数更改该三个脉冲的上升沿和下降沿，依据传输线理论和实际传动***中PWM脉冲波的反射过程，对电压反射波进行叠加，计算出电机端电压最大值。

 估测方法的实现具体分为PWM脉冲检索环节、占空比最大的脉冲及其邻近的两个脉冲的选取环节、脉冲边沿的上升和下降时间更改环节、脉冲反射波运算环节和电压最大值显示环节5个过程。

PWM脉冲检索环节检索并存储输入的PWM脉冲，再经占空比最大的脉冲及其邻近的两个脉冲的选取环节筛选出占空比最大的脉冲及其相邻的两脉冲，筛选出的三个脉冲依据实际传动***的参数经脉冲边沿的上升和下降时间更改环节更改脉冲的上升和下降时间，然后经脉冲反射波运算环节对脉冲的反射波进行运算并得出电压最大值，最后电压最大值显示环节显示电机端最大电压值。

电机端过电压估测方法：

（1）通过键盘将PWM脉冲和电机端、逆变器端反射系数、电缆长度、脉冲边沿的上升下降时间存储于控制器；

（2）控制器筛选出占空比最大的脉冲及其相邻的两脉冲，再根据实际传动***的参数更改该三个脉冲边沿的上升时间和下降时间，依据传输线理论和实际传动***中PWM脉冲的反射过程，运算得出电机端的最大电压值，电压最大值在显示器上显示。

逆变器交流侧输出电压为u(t)，距离逆变器x处电压为u(x,t)，经拉普拉斯变换后分别为U(s)、U(x,s)，各入射波分量和反射波分量如式(1)、(2)所示，u _k (x,s)⁺为第k个入射波分量，u _k (x,s)^-为第k个反射波分量：

       (1)

      (2)

式中，t _p为脉冲波在电缆中传输一次所需要的时间，l为电缆长度。

逆变器交流侧输出电压脉冲波作为第1个入射波分量u ₁(x,s)⁺沿电缆传输，由于电缆与电机阻抗不匹配，传输至电机端后发生反射，反射波为u ₁(x,s)^-，该反射波传输至逆变器端后，由于电缆与逆变器端阻抗不匹配，脉冲波在逆变器端发生反射，反射波为u ₂(x,s)⁺，该反射波作为第2个入射波分量传输至电机端后再次发生脉冲波反射现象，反射波分量为u ₂(x,s)^-。电压脉冲波在电机和逆变器间不断进行着反射传输，在电机端各入射波分量和反射波分量叠加形成了电机端电压，如式(3)、(4)、(5)所示：

             (3)

           (4)

     (5)。

Claims (1)

1.一种电机端过电压估测方法，采用由键盘、控制器、显示器驱动模块和显示器组成的估测装置，键盘和与控制器操作信号输入端连接，显示器驱动模块和控制器的显示信号输出端连接，显示器驱动模块的输出端连接显示器，其特征在于：（1）通过键盘将PWM脉冲和电机端、逆变器端反射系数、电缆长度、脉冲边沿的上升下降时间存储于控制器；

（2）控制器筛选出占空比最大的脉冲及其相邻的两脉冲，再根据实际传动***的参数更改该三个脉冲边沿的上升时间和下降时间，依据传输线理论和实际传动***中PWM脉冲的反射过程，运算得出电机端的最大电压值，电压最大值在显示器上显示。

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