CN112540295A - 电机缺相检测方法、装置、控制器、缺相检测电路及设备 - Google Patents

Abstract

本申请涉及电机缺相检测方法、装置、控制器、缺相检测电路及设备，属于电机缺相检测技术领域。本申请包括：获取三相电机的两相检测电流；根据两相检测电流计算出第三相电流；根据两相检测电流和计算出的第三相电流三者之间的关系，判断三相电机是否缺相运行，并在判断出缺相运行时，输出缺相保护信号。通过本申请，有助于提升电机缺相检测的通用性，进而提升电机缺相检测的可靠性。

Description

电机缺相检测方法、装置、控制器、缺相检测电路及设备

技术领域

本申请属于电机缺相检测技术领域，具体涉及电机缺相检测方法、装置、控制器、缺相检测电路及设备。

背景技术

电机在各行各业有着广泛的应用，实际工作中可会发生缺相异常，如果没有有效的检测及保护措施，往往会导致严重的后果，比如，电机烧毁。

相关技术中，电机具有多样性，包括同步电机和异步电机，电机绕组上可分为星形绕组和三角形绕组，控制方式可分为开环控制或者闭环控制，因而，电机缺相检测是受到电机类型、绕组接法及控制方式限制的。并且电机缺相原因较多，比如，电机接线不良、老化磨损、断线或者人为忘记接线等各种原因，在缺相表现上会出现差异性。而相关技术中，比如，根据电机缺相时相应的能检测到缺相的电流发生异常来判断，但是该缺相检测往往难以兼容通用上述电机多样性和缺相原因多样性的情况。

上述情况下，相关技术中的电机缺相检测存在着通用性不足的问题，进而导致缺相检测可靠性降低。

发明内容

为至少在一定程度上克服相关技术中存在的问题，本申请提供电机缺相检测方法、装置、控制器、缺相检测电路及设备，有助于提升电机缺相检测的通用性和可靠性。

为实现以上目的，本申请采用如下技术方案：

第一方面，

本申请提供一种电机缺相检测方法，所述方法包括：

获取三相电机的两相检测电流；

根据所述两相检测电流计算出第三相电流；

根据所述两相检测电流和计算出的所述第三相电流三者之间的关系，判断三相电机是否缺相运行，并在判断出缺相运行时，输出缺相保护信号。

进一步地，所述根据所述两相检测电流计算出第三相电流，包括：

对所述两相检测电流分别进行数字滤波处理，根据经数字滤波处理的所述两相检测电流计算出所述第三相电流。

进一步地，所述根据所述两相检测电流和计算出的所述第三相电流三者之间的关系，判断三相电机是否缺相运行，包括：

从所述两相检测电流和所述第三相电流三者中，确定出最大值电流和最小值电流；

若所述最大值电流和所述最小值电流之间满足预设的电流失衡判断条件，或者，若所述最大值电流和所述最小值电流均小于预设电流阈值，则判断出三相电机缺相运行。

进一步地，所述从所述两相检测电流和所述第三相电流三者中，确定出最大值电流和最小值电流，包括：

对所述两相检测电流和所述第三相电流三者分别进行滑动平均值滤波处理，然后，确定出所述最大值电流和所述最小值电流。

进一步地，所述电流失衡判断条件包括：

Imax/Imin＞N；

其中，Imax为所述最大值电流，Imin为所述最小值电流，N为电流失衡比例阈值。

进一步地，所述根据所述两相检测电流和计算出的所述第三相电流三者之间的关系，判断三相电机是否缺相运行，包括：

对所述两相检测电流和所述第三相电流三者分别进行相位角度估算；

将所述两相检测电流和所述第三相电流三者进行两两一组分组，并根据计算出的相位角度计算各组的电流相位角度差；

从各组的电流相位角度差中选取出电流相位角度差最小值；

若选取出的电流相位角度差最小值大于预设相位角度差阈值，则判断出三相电机缺相运行。

第二方面，

本申请提供一种电机缺相检测装置，所述装置包括：

获取模块，用于获取三相电机的两相检测电流；

计算模块，用于根据所述两相检测电流计算出第三相电流；

判断模块，用于根据所述两相检测电流和计算出的所述第三相电流三者之间的关系，判断三相电机是否缺相运行，并在判断出缺相运行时，输出缺相保护信号。

第三方面，

本申请提供一种电机控制器，包括：

一个或者多个存储器，其上存储有可执行程序；

一个或者多个处理器，用于执行所述存储器中的所述可执行程序，以实现上述任一项所述方法的步骤。

第四方面，

本申请提供一种电机缺相检测电路，包括：

三相电机；

至少两个电流检测元件，用于对应检测所述三相电机至少两相的电流；

如上述所述的电机控制器，分别与所述三相电机和至少两个所述电流检测元件连接。

进一步地，所述电流检测元件的数量为两个。

第五方面，

本申请提供一种具有三相电机的设备，包括上述所述的电机缺相检测电路。

本申请采用以上技术方案，至少具备以下有益效果：

本申请仅利用两相检测电流，计算出第三相电流，然后，根据获取的两相检测电流和计算出的第三相电流三者之间的关系，综合判断三相电机是否缺相运行，并在判断出缺相运行时，输出缺相保护信号。通过本申请，有助于提升电机缺相检测的通用性，进而提升电机缺相检测的可靠性，保障电机运行安全。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据一示例性实施例示出的一种电机缺相检测方法的流程图；

图2是根据一示例性实施例示出的一种电机缺相检测具体方法的流程图；

图3是根据一示例性实施例示出的一种电机缺相检测装置的框图示意图；

图4是根据一示例性实施例示出的一种电机控制器的结构示意图；

图5是根据一示例性实施例示出的一种电机缺相检测电路的结构示意图；

图6是根据一示例性实施例示出的一种具有三相电机的设备的结构示意图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本申请的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本申请所保护的范围。

请参阅图1，图1是根据一示例性实施例示出的一种电机缺相检测方法的流程图，如图1所示，该电机缺相检测方法包括如下步骤：

步骤S101、获取三相电机的两相检测电流；

步骤S102、根据所述两相检测电流计算出第三相电流；

步骤S103、根据所述两相检测电流和计算出的所述第三相电流三者之间的关系，判断三相电机是否缺相运行，并在判断出缺相运行时，输出缺相保护信号。

具体的，获取三相电机的两相检测电流，可实现本申请仅依赖于两相检测电流，减少对第三相检测电流的依赖，在实际应用中，可以只采用两个电流检测元件，节省一路电流检测元件，减少电路接线，提高电路的可靠性，也可节约成本。也可以是，仍采用三个电流检测元件，但仅通过其中两相检测电流来判断，当其中一个电流检测元件损坏时，通过本申请仍可以实现电机的缺相检测，进而提升电机缺相检测的可靠性，保障电机运行安全。

对于根据检测的两相检测电流计算得到第三相电流，其利用三相电流平衡状态下三相电流的矢量和为0，即Ia+Ib+Ic＝0，计算出的第三相电流。电机三相正常情况下，两相检测电流和计算出的第三相电流三者之间，体现出的是平衡关系，而当电机缺相运行时，两相检测电流和计算出的第三相电流三者之间，则体现出不平衡关系。

根据获取的两相检测电流和计算出的第三相电流三者之间的关系，来综合判断三相电机是否缺相运行，避免通过单相电流进行缺相判断存在的通用性不足的问题，比如，断线情况下，可以通过单相电流的阈值比较判断来准确判断出缺相，而在电机接线不良、老化磨损等情况下，电流变化可能并不是非常明显，通过单相电流的阈值比较判断可能不能及时判断出电机缺相运行。因而，本申请通过三相电流(两相检测电流和计算出的第三相电流)来综合判断三相电机是否缺相运行，有助于提升电机缺相检测的通用性，进而提升电机缺相检测的可靠性，保障电机运行安全。

在判断出三相电机缺相运行时，输出缺相保护信号，比如，向故障灯、报警器等输出报警信号，控制电机断电等，保障电机运行安全，避免电机烧毁。

请参阅图2，图2是根据一示例性实施例示出的一种电机缺相检测具体方法的流程图。

如图2所示，在一个实施例中，所述根据所述两相检测电流计算出第三相电流，包括：

对所述两相检测电流分别进行数字滤波处理，根据经数字滤波处理的所述两相检测电流计算出所述第三相电流。

具体的，本申请中第三相电流是通过计算而得到，对两相检测电流进行前置数字滤波处理，可以提升计算出的第三相电流的精确性，进而保障申请缺相检测的可靠性。

请参阅图2，在一个实施例中，所述根据所述两相检测电流和计算出的所述第三相电流三者之间的关系，判断三相电机是否缺相运行，包括：

从所述两相检测电流和所述第三相电流三者中，确定出最大值电流和最小值电流；

若所述最大值电流和所述最小值电流之间满足预设的电流失衡判断条件，或者，若所述最大值电流和所述最小值电流均小于预设电流阈值，则判断出三相电机缺相运行。

具体的，该方案为本申请缺相检测的手段之一，该方案通过两相检测电流和计算出的第三相电流三者的电流大小来综合判断电机是否缺相运行。该方案中，进一步给出的两种判断方案，一种是通过最大值电流和最小值电流之间满足预设的电流失衡判断条件来判断，另一种是通过最大值电流和最小值电流均小于预设电流阈值连判断，两者之间是或的关系，即只要有一者满足时，即可判处出电机缺相运行。

如图2所示，图2中示出以Imax/Imin＞N(N为电流失衡比例阈值)作为电流失衡判断条件,图2中Is为电流阈值。上述在实际应用下，可以设定一个周期时间，获取周期时间内的三相电流各自的最大值和最小值，然后取出三相电流中的最大电流和最小电流，从其大小和比值方面分别判断电机是否缺相运行，可进一步提升电机缺相判断的全面性和通用性，进而保障电机缺相检测的可靠性。

在一个实施例中，所述从所述两相检测电流和所述第三相电流三者中，确定出最大值电流和最小值电流，包括：

对所述两相检测电流和所述第三相电流三者分别进行滑动平均值滤波处理，然后，确定出所述最大值电流和所述最小值电流。

具体的，滑动平均值滤波处理是把连续取得的n个采样值看成一个队列，队列的长度固定为n，每次采样得到一个新数据放到队尾，并丢掉原来队首的一次数据，把队列中的n个数据进行平均运算，就可以获得新的滤波结果。经滑动平均值滤波处理后得到的数据，在实现滤波的同时，还可以使相邻数据间具有一定的关联性，为保证缺相检测判断提供可靠的判断数据，进而有助于提升缺相检测判断的可靠性。

请参阅图2，在另一个实施例中，所述根据所述两相检测电流和计算出的所述第三相电流三者之间的关系，判断三相电机是否缺相运行，包括：

对所述两相检测电流和所述第三相电流三者分别进行相位角度估算；

将所述两相检测电流和所述第三相电流三者进行两两一组分组，并根据计算出的相位角度计算各组的电流相位角度差；

从各组的电流相位角度差中选取出电流相位角度差最小值；

若选取出的电流相位角度差最小值大于预设相位角度差阈值，则判断出三相电机缺相运行。

具体的，该方案为本申请缺相检测的手段之二，该方案通过两相检测电流和计算出的第三相电流三者中两两之间的电流相位角度差，来判断电机是否缺相运行。根据三相电流之间的相对情况，能够估算出三相电流各自的相位角度，然后两两一组(ab相一组，bc相一组，ca相一组)，计算各组中两相检测电流的相位角度差，图2中，ab相的相位角度差为ΔΘab，bc相的相位角度差为ΔΘbc，ca相的相位角度差为ΔΘca。然后，从ΔΘab、ΔΘbc和ΔΘca中选取出最小值，与相位角度差阈值Θs进行比较，如果选取出的最小值大于Θs，视为电机缺相运行，输出缺相保护。

通过本申请上述相关实施例方案，可实现适用于电机通用缺相检测，有助于克服电机类型、绕组接法及控制方式等的限制。对于电机接线不良、老化磨损、断线或者人为忘记接线等各种原因引起的缺相状况，能够有效检测保护，有助于避免电机缺相漏检而长期缺相下不平衡运行而导致绕组发热严重甚至烧毁电机的问题。

上述说明的缺陷检测的手段之一和手段之二，在应用于电机缺相检测时，二者间是或的关系，即任一手段满足时，即判断出电机缺相运行。

请参阅图3，图3是根据一示例性实施例示出的一种电机缺相检测装置的框图示意图，如图3所示，该电机缺相检测装置3包括如下：

获取模块301，用于获取三相电机的两相检测电流；

计算模块302，用于根据所述两相检测电流计算出第三相电流；

判断模块303，用于根据所述两相检测电流和计算出的所述第三相电流三者之间的关系，判断三相电机是否缺相运行，并在判断出缺相运行时，输出缺相保护信号。

进一步地，计算模块302，具体用于：

对所述两相检测电流分别进行数字滤波处理，根据经数字滤波处理的所述两相检测电流计算出所述第三相电流。

进一步地，判断模块303中，所述根据所述两相检测电流和计算出的所述第三相电流三者之间的关系，判断三相电机是否缺相运行，包括：

从所述两相检测电流和所述第三相电流三者中，确定出最大值电流和最小值电流；

若所述最大值电流和所述最小值电流之间满足预设的电流失衡判断条件，或者，若所述最大值电流和所述最小值电流均小于预设电流阈值，则判断出三相电机缺相运行。

进一步地，所述从所述两相检测电流和所述第三相电流三者中，确定出最大值电流和最小值电流，包括：

对所述两相检测电流和所述第三相电流三者分别进行滑动平均值滤波处理，然后，确定出所述最大值电流和所述最小值电流。

进一步地，所述电流失衡判断条件包括：

Imax/Imin＞N；

其中，Imax为所述最大值电流，Imin为所述最小值电流，N为电流失衡比例阈值。

进一步地，判断模块303中，所述根据所述两相检测电流和计算出的所述第三相电流三者之间的关系，判断三相电机是否缺相运行，包括：

对所述两相检测电流和所述第三相电流三者分别进行相位角度估算；

将所述两相检测电流和所述第三相电流三者进行两两一组分组，并根据计算出的相位角度计算各组的电流相位角度差；

从各组的电流相位角度差中选取出电流相位角度差最小值；

若选取出的电流相位角度差最小值大于预设相位角度差阈值，则判断出三相电机缺相运行。

关于上述实施例中的电机缺相检测装置3，其中各个模块执行操作的具体方式已经在有关该方法的实施例中进行了详细描述，此处将不做详细阐述说明。

请参阅图4，图4是根据一示例性实施例示出的一种电机控制器的结构示意图，如图4所示，该电机控制器4包括：

一个或者多个存储器401，其上存储有可执行程序；

一个或者多个处理器402，用于执行所述存储器401中的所述可执行程序，以实现上述任一项所述方法的步骤。

关于上述实施例中的电机控制器4，可应用于仅配置有两个电流检测元件的情形下，或者，配置三个两个电流检测元件，但其中一个电流检测元件故障的情形下。在应用于仅配置有两个电流检测元件时，可节省一路检测电路，降低成本。在应用于配置三个两个电流检测元件，但其中一个电流检测元件故障的情形时，可保证缺陷检测仍可进行。

上述实施例中的电机控制器4其处理器402执行存储器401中程序的具体方式已经在有关该方法的实施例中进行了详细描述，此处将不做详细阐述说明。

请参阅图5，图5是根据一示例性实施例示出的一种电机缺相检测电路的结构示意图，如图5所示，该电机缺相检测电路5包括：

三相电机501；

至少两个电流检测元件502，用于对应检测所述三相电机501至少两相的电流；

如上述所述的电机控制器4，分别与所述三相电机和至少两个所述电流检测元件连接。

该方案下，可应用于仅配置有两个电流检测元件502的情形下(如图5所示)，在应用于仅配置有两个电流检测元件时，可节省一路检测电路，降低成本。或者，配置三个两个电流检测元件502，其中一个电流检测元件502故障的情形时，控制器4可排除故障的电流检测元件502而选择另外两个正常工作的电流检测元件502，控制器4的缺相检测方法上仍保持具有通用性和可靠性，因而具有低成本且具有高可靠性的双重优点，在行业发展应用中具有积极意义。

上述实施例电机缺相检测电路5，其具体检测应用已经在上述有关该方法的实施例中进行了详细描述，此处将不做详细阐述说明。

请参阅图6，图6是根据一示例性实施例示出的一种具有三相电机的设备的结构示意图，如图6所示，该具有三相电机的设备6包括：上述所述的电机缺相检测电路5。

在实际应用中，具有三相电机的设备5各式各样，应用范围很广，比如，可以是使用三相电的空调，使用三相电机的加工设备等。因本申请中，具有三相电机的设备6体现的是电机缺相检测电路5方面的改进，关于电机缺相检测电路5，其具体检测应用已经在上述有关该方法的实施例中进行了详细描述，此处将不做详细阐述说明。

可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。

需要说明的是，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”、“多”的含义是指至少两个。

应该理解，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者可能同时存在居中元件；当一个元件被称为“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件,此外，这里使用的“连接”可以包括无线连接；使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为：表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本申请的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本申请的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

应当理解，本申请的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行***执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (11)

1.一种电机缺相检测方法，其特征在于，所述方法包括：

获取三相电机的两相检测电流；

根据所述两相检测电流计算出第三相电流；

根据所述两相检测电流和计算出的所述第三相电流三者之间的关系，判断三相电机是否缺相运行，并在判断出缺相运行时，输出缺相保护信号。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述两相检测电流计算出第三相电流，包括：

对所述两相检测电流分别进行数字滤波处理，根据经数字滤波处理的所述两相检测电流计算出所述第三相电流。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述根据所述两相检测电流和计算出的所述第三相电流三者之间的关系，判断三相电机是否缺相运行，包括：

从所述两相检测电流和所述第三相电流三者中，确定出最大值电流和最小值电流；

若所述最大值电流和所述最小值电流之间满足预设的电流失衡判断条件，或者，若所述最大值电流和所述最小值电流均小于预设电流阈值，则判断出三相电机缺相运行。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述从所述两相检测电流和所述第三相电流三者中，确定出最大值电流和最小值电流，包括：

对所述两相检测电流和所述第三相电流三者分别进行滑动平均值滤波处理，然后，确定出所述最大值电流和所述最小值电流。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述电流失衡判断条件包括：

Imax/Imin＞N；

其中，Imax为所述最大值电流，Imin为所述最小值电流，N为电流失衡比例阈值。

6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述根据所述两相检测电流和计算出的所述第三相电流三者之间的关系，判断三相电机是否缺相运行，包括：

对所述两相检测电流和所述第三相电流三者分别进行相位角度估算；

将所述两相检测电流和所述第三相电流三者进行两两一组分组，并根据计算出的相位角度计算各组的电流相位角度差；

从各组的电流相位角度差中选取出电流相位角度差最小值；

若选取出的电流相位角度差最小值大于预设相位角度差阈值，则判断出三相电机缺相运行。

7.一种电机缺相检测装置，其特征在于，所述装置包括：

获取模块，用于获取三相电机的两相检测电流；

计算模块，用于根据所述两相检测电流计算出第三相电流；

判断模块，用于根据所述两相检测电流和计算出的所述第三相电流三者之间的关系，判断三相电机是否缺相运行，并在判断出缺相运行时，输出缺相保护信号。

8.一种电机控制器，其特征在于，包括：

一个或者多个存储器，其上存储有可执行程序；

一个或者多个处理器，用于执行所述存储器中的所述可执行程序，以实现权利要求1-6任一项所述方法的步骤。

9.一种电机缺相检测电路，其特征在于，包括：

三相电机；

至少两个电流检测元件，用于对应检测所述三相电机至少两相的电流；

如权利要求8所述的电机控制器，分别与所述三相电机和至少两个所述电流检测元件连接。

10.根据权利要求9所述的电机缺相检测电路，其特征在于，所述电流检测元件的数量为两个。

11.一种具有三相电机的设备，其特征在于，包括权利要求9或10所述的电机缺相检测电路。

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