CN114814575A - 电机堵转检测方法、装置、外置式变频驱动器以及介质 - Google Patents

电机堵转检测方法、装置、外置式变频驱动器以及介质 Download PDF

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CN114814575A CN202210438400.5A CN202210438400A CN114814575A CN 114814575 A CN114814575 A CN 114814575A CN 202210438400 A CN202210438400 A CN 202210438400A CN 114814575 A CN114814575 A CN 114814575A
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刘志辉
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Abstract

本公开提供了一种电机堵转检测方法、装置、外置式变频驱动器以及存储介质，其中的方法包括：获取状态观测器确定的反电动势电压频率值；判断反电动势电压频率值是否小于反电动势电压频率阈值，如果是，则确定电机出现堵转故障。本公开能够基于反电动势电压频率，以及电机绕组相电压矢量与反电动势矢量之间的关系，检测电机是否出现堵转故障，提高了外置驱动器辨识电机堵转状态的能力，提高了外置式变频驱动器运行的可靠性。

Description

电机堵转检测方法、装置、外置式变频驱动器以及介质
技术领域
本发明涉及变频调速技术领域，尤其涉及一种电机堵转检测方法、装置、外置式变频驱动器以及存储介质。
背景技术
变频空调机组等变频设备具有节能、舒适等诸多优点。变频设备的变频驱动器通常内置在电机的内部，存在电机体积大、成本高等缺点。使用外置式变频驱动器驱动电机，具有降低电机体积、成本等优点，但需要采用无位置传感器方式驱动电机，带来了无法直接检测电机堵转的问题，因此，需要一种适用于外置式变频驱动器检测电机堵转的技术方案。
发明内容
有鉴于此，本发明要解决的一个技术问题是提供一种电机堵转检测方法、装置、外置式变频驱动器以及存储介质，能够根据反电动势电压频率检测电机是否出现堵转故障。
根据本公开的第一方面，提供一种电机堵转检测方法，应用于外置式变频驱动器，其中，所述外置式变频驱动器包括：状态观测器和磁场矢量定向控制器；所述方法包括：获取所述状态观测器确定的反电动势电压频率值；其中，所述状态观测器实时采集电机的三相绕组的电流值，根据所述三相绕组的电流值确定所述反电动势电压频率值；判断所述反电动势电压频率值是否小于反电动势电压频率阈值；如果是，则确定所述电机出现堵转故障。
可选地，如果所述反电动势电压频率值大于或等于所述反电动势电压频率阈值，则确定与所述电机相对应的反电动势电压矢量模值的第一有效值和定子绕组相电压矢量模值的第二有效值，基于所述第一有效值和所述第二有效值之间的比较关系判断所述电机是否出现堵转故障。
可选地，所述基于所述第一有效值和所述第二有效值之间的比较关系判断所述电机是否出现堵转故障包括：如果所述第一有效值大于所述第二有效值，则确定所述电机出现堵转故障。
可选地，所述确定与所述电机相对应的反电动势电压矢量模值的第一有效值包括：获取所述状态观测器确定的d轴反电动势电压值和q轴反电动势电压值；其中，所述状态观测器基于所述三相绕组的电流值确定所述d轴反电动势电压值和所述q轴反电动势电压值；获得所述PWM控制信号的第一周期值以及与所述反电动势电压频率值相对应的第二周期值；基于所述d轴反电动势电压值、所述q轴反电动势电压值、所述第一周期值以及所述第二周期值，计算所述第一有效值。
可选地，所述基于所述d轴反电动势电压值、所述q轴反电动势电压值、所述第一周期值以及与所述第二周期值，计算所述第一有效值包括：计算所述d轴反电动势电压值与所述q轴反电动势电压值的平方和，确定与反电动势电压相对应的第一数值；基于所述第一数值与所述第一周期值，确定所述第一数值的累加值；计算所述第一数值的累加值与所述第二周期值的商，并将此商的平方根作为所述第一有效值。
可选地，所述确定与所述电机相对应的定子绕组相电压矢量模值的第二有效值包括：获取所述磁场矢量定向控制器确定的d轴电压值和q轴电压值；其中，所述状态观测器基于所述三相绕组的电流值确定d轴定子电流值和q轴定子电流值；所述磁场矢量定向控制器基于所述d轴定子电流值和所述q轴定子电流值进行处理，获得用于对所述电机进行控制的所述d轴电压值和所述q轴电压值；基于所述d轴电压值、所述q轴电压值、所述第一周期值以及所述第二周期值，计算所述第二有效值。
可选地，所述基于所述d轴电压值、所述q轴电压值、所述第一周期值以及与所述第二周期值，计算所述第二有效值包括：计算所述d轴电压值和所述q轴电压值的平方和，确定与定子绕组相电压相对应的第二数值；基于所述第二数值与所述第一周期值，确定所述第二数值的累加值；计算所述第二数值的累加值与所述第二周期值的商，并将此商的平方根作为所述第二有效值。
可选地，在确定所述电机的状态正常并且接收到开机指令的情况下，获取所述状态观测器确定的反电动势电压频率值。
可选地，在判断所述电机出现堵转故障的情况下，通过所述磁场矢量定向控制器控制所述电机停止运行。
根据本公开的第二方面，提供一种电机堵转检测装置，应用于外置式变频驱动器，其中，所述外置式变频驱动器包括：状态观测器和磁场矢量定向控制器；所述电机堵转检测装置包括：频率值获取模块，用于获取所述状态观测器确定的反电动势电压频率值；其中，所述状态观测器实时采集电机的三相绕组的电流值，根据所述三相绕组的电流值确定所述反电动势电压频率值；频率值判断模块，用于判断所述反电动势电压频率值是否小于反电动势电压频率阈值；第一故障确定模块，用于如果所述反电动势电压频率值小于反电动势电压频率阈值，则确定所述电机出现堵转故障。
可选地，还包括：第二故障确定模块，用于如果所述反电动势电压频率值大于或等于反电动势电压频率阈值，则确定与所述电机相对应的反电动势电压矢量模值的第一有效值和定子绕组相电压矢量模值的第二有效值，基于所述第一有效值和所述第二有效值之间的比较关系判断所述电机是否出现堵转故障。
可选地，所述第二故障确定模块，包括：堵转故障确定单元，用于如果所述第一有效值大于所述第二有效值，则确定所述电机出现堵转故障。
可选地，所述第二故障确定模块，包括：第一数据获取单元，用于获取所述状态观测器确定的d轴反电动势电压值和q轴反电动势电压值；其中，所述状态观测器基于所述三相绕组的电流值确定所述d轴反电动势电压值和所述q轴反电动势电压值；获得所述PWM控制信号的第一周期值以及与所述反电动势电压频率值相对应的第二周期值；第一计算单元，用于基于所述d轴反电动势电压值、所述q轴反电动势电压值、所述第一周期值以及所述第二周期值，计算所述第一有效值。
可选地，所述第一计算单元，具体用于计算所述d轴反电动势电压值与所述q轴反电动势电压值的平方和，确定与反电动势电压相对应的第一数值；基于所述第一数值与所述第一周期值，确定所述第一数值的累加值；计算所述第一数值的累加值与所述第二周期值的商，并将此商的平方根作为所述第一有效值。
可选地，所述第二故障确定模块，包括：第二数据获取单元，用于获取所述磁场矢量定向控制器确定的d轴电压值和q轴电压值；其中，所述状态观测器基于所述三相绕组的电流值确定d轴定子电流值和q轴定子电流值；所述磁场矢量定向控制器基于所述d轴定子电流值和所述q轴定子电流值进行处理，获得用于对所述电机进行控制的所述d轴电压值和所述q轴电压值；第二计算单元，用于基于所述d轴电压值、所述q轴电压值、所述第一周期值以及所述第二周期值，计算所述第二有效值。
可选地，所述第二计算单元，具体用于计算所述d轴电压值和所述q轴电压值的平方和，确定与定子绕组相电压相对应的第二数值；基于所述第二数值与所述第一周期值，确定所述第二数值的累加值；计算所述第二数值的累加值与所述第二周期值的商，并将此商的平方根作为所述第二有效值。
可选地，所述频率值获取模块，用于在确定所述电机的状态正常并且接收到开机指令的情况下，获取所述状态观测器确定的反电动势电压频率值。
可选地，故障处理模块，用于在判断所述电机出现堵转故障的情况下，通过所述磁场矢量定向控制器控制所述电机停止运行。
根据本公开的第三方面，提供一种电机堵转检测装置，包括：存储器；以及耦接至所述存储器的处理器，所述处理器被配置为基于存储在所述存储器中的指令，执行如上所述的方法。
根据本公开的第四方面，提供一种外置式变频驱动器，包括：如上所述的电机堵转检测装置。
根据本公开的第五方面，提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述指令被处理器执行如上所述的方法。
本公开的电机堵转检测方法、装置、外置式变频驱动器以及存储介质，针对外置式变频驱动器无法直接检测电机转子转动情况以及电机绕组相电流的采样值波动的特性，能够基于反电动势电压频率，以及电机绕组相电压矢量与反电动势矢量之间的关系，检测电机是否出现堵转故障，提高了外置驱动器辨识电机堵转状态的能力，并提高了外置式变频驱动器运行的可靠性，提高了用户的使用感受度。
附图说明
为了更清楚地说明本公开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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为根据本公开的电机堵转检测方法的一个实施例的流程示意图；
图2为根据本公开的电机堵转检测方法的一个实施例中的确定与电机相对应的反电动势电压矢量模值的第一有效值的流程示意图；
图3为根据本公开的电机堵转检测方法的一个实施例中的确定与电机相对应的定子绕组相电压矢量模值的第二有效值的流程示意图；
图4为根据本公开的电机堵转检测方法的另一个实施例的流程示意图；
图5为根据本公开的外置式变频驱动器对电机的控制示意图；
图6为根据本公开的电机堵转检测装置的一个实施例的模块示意图；
图7为根据本公开的电机堵转检测装置的另一个实施例的模块示意图；
图8为根据本公开的电机堵转检测装置的一个实施例中的第二故障确定模块的模块示意图；
图9为根据本公开的电机堵转检测装置的又一个实施例的模块示意图。
具体实施方式
下面参照附图对本公开进行更全面的描述，其中说明本公开的示例性实施例。下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
下文中的“第一”、“第二”仅用于描述上相区别，并没有其它特殊的含义。
图1为根据本公开的电机堵转检测方法的一个实施例的流程示意图，本公开的电机堵转检测方法应用于外置式变频驱动器，本公开的外置式变频驱动器为设置在电机外部的变频驱动器，如图1所示：
步骤101，获取状态观测器确定的反电动势电压频率值。
在一个实施例中，如图5所示，外置式变频驱动器50设置在电机55的外部，电机55为三相电机。外置式变频驱动器50包括状态观测器53和磁场矢量定向控制器52等。本公开的电机堵转检测方法可以应用于电机堵转检测装置51中，电机堵转检测装置51可以为单独设置的模块，也可以与磁场矢量定向控制器52等模型进行集成。
状态观测器53用于对电机52的实时状态进行估算，状态观测器53可以为现有的多种状态观测器，例如为龙贝格观测器等。磁场矢量定向控制器52生成用于控制电机的PWM控制信号，磁场矢量定向控制器52可以为现有的多种磁场矢量定向控制器。
磁场矢量定向控制器52控制电机55的转动，根据电机55的转子磁通方向，控制电机55的定子绕组上生成大于等于90°夹角的电流矢量，以拖动电机55转动。磁场矢量定向控制器52发送用于控制电机55的PWM控制信号，PWM控制信号用于控制逆变器54生成电机55所需的交流电压信号。
状态观测器53实时采集电机55的三相绕组的电流值，根据三相绕组的电流值确定反电动势电压频率值。如图5所示，状态观测器53实时采样检测电机55的三相绕组相电流，其中，U为电机55的U相端，V为电机55的V相端，W为电机55的W相端，Iu为电机55的U相绕组电流采样值，Iv为电机55的V相绕组电流采样值，Iw为电机55的W相绕组电流采样值，Tp为PWM控制信号的周期值。
状态观测器53输出Ed、Eq、Id、Iq、We等状态值，其中，Ed为旋转坐标系的d轴反电动势电压值，Eq为旋转坐标系的q轴反电动势电压值，Id为旋转坐标系的d轴定子电流值，Iq为旋转坐标系的q轴定子电流值，We为状态观测器55估算(确定)的反电动势电压频率值。
步骤102，判断反电动势电压频率值是否小于反电动势电压频率阈值；如果是，则进入步骤103。
步骤103，确定电机出现堵转故障。
在一个实施例中，在步骤102中，当判断反电动势电压频率值大于或等于反电动势电压频率阈值，进入步骤104。
步骤104，确定与电机相对应的反电动势电压矢量模值的第一有效值和定子绕组相电压矢量模值的第二有效值，基于第一有效值和第二有效值之间的比较关系判断电机是否出现堵转故障。
在一个实施例中，在确定电机的状态正常并且接收到开机指令的情况下，获取状态观测器确定的反电动势电压频率值。判断电机是否出现堵转故障可以采用多种方法。例如，如果第一有效值大于第二有效值，则确定电机出现堵转故障。在判断电机出现堵转故障的情况下，通过磁场矢量定向控制器控制电机停止运行，例如，通过控制磁场矢量定向控制器输出的PWM控制信号发生改变，用以控制电机停止运行。
本公开的电机堵转检测方法，针对外置式变频驱动器无法直接检测电机转子转动情况以及电机绕组相电流的采样值波动的特性，基于反电动势电压频率，以及电机绕组相电压矢量与反电动势矢量之间的比较关系，检测电机是否出现堵转故障，解决了外置式变频驱动器难以检测电机堵转的问题，提高了外置式变频驱动器的控制可靠性。
图2为根据本公开的电机堵转检测方法的一个实施例中的确定与电机相对应的反电动势电压矢量模值的第一有效值的流程示意图，如图2所示：
步骤201，获取状态观测器确定的d轴反电动势电压值和q轴反电动势电压值。
状态观测器基于三相绕组的电流值确定d轴反电动势电压值和q轴反电动势电压值。如图5所示，状态观测器53实时采样检测电机55的三相绕组相电流Iu、Iv和Iw，状态观测器53输出Ed、Eq，其中，Ed为旋转坐标系的d轴反电动势电压值，Eq为旋转坐标系的q轴反电动势电压值。
步骤202获得PWM控制信号的第一周期值以及与反电动势电压频率值相对应的第二周期值。
可以从磁场矢量定向控制器52获取PWM控制信号的第一周期值，第一周期值为Tp。可以从状态观测器53获取反电动势电压频率值相对应的第二周期值，第二周期值为We频率的周期值Te。
步骤203，基于d轴反电动势电压值、q轴反电动势电压值、第一周期值以及第二周期值，计算第一有效值。
计算第一有效值可以采用多种方法。例如，计算d轴反电动势电压值与q轴反电动势电压值的平方和，确定与反电动势电压相对应的第一数值；基于第一数值与第一周期值，确定第一数值的累加值；计算第一数值的累加值与第二周期值的商，并将此商的平方根作为第一有效值。
对于电机55的控制需要进行三相到两相坐标变换，以达到分离相关变量并分别进行控制的目的。d-q坐标系为现有的旋转坐标系，计算与电机相对应的反电动势电压矢量模值的第一有效值的公式如下：
Es＝Ed2+Eq2 (1-1)；
其中，Es为与反电动势电压相对应的第一数值，Ed为旋转坐标系的d轴反电动势电压值，Eq为旋转坐标系的q轴反电动势电压值。
Essum＝Essum+Es*Tp (1-2)；
其中，Essum为第一数值的累加值，Tp为PWM控制信号的第一周期值。
Figure BDA0003613897750000091
其中，Esrms为与电机相对应的反电动势电压矢量模值的第一有效值，Te为与反电动势电压频率值相对应的第二周期值，即Te为We频率的周期值。
图3为根据本公开的电机堵转检测方法的一个实施例中的确定与电机相对应的定子绕组相电压矢量模值的第二有效值的流程示意图，如图3所示：
步骤301，获取磁场矢量定向控制器确定的d轴电压值和q轴电压值。
在一个实施例中，状态观测器基于三相绕组的电流值确定d轴定子电流值和q轴定子电流值，磁场矢量定向控制器基于d轴定子电流值和q轴定子电流值进行校正处理，获得用于对电机进行控制的d轴电压值和q轴电压值。
如图5所示，磁场矢量定向控制器52实现磁场矢量定向控制，可以为现有的磁场矢量定向控制器，包括现有的速度环、电流环等模块。磁场矢量定向控制器根据电流Id和Iq以及目标调节电流进行电流校正，获得电压Vd和Vq，并根据所Vd和Vq对电机55进行控制。
例如，磁场矢量定向控制器52中的电流环可以采用PI调节控制，电流环的输出作为d-q坐标系的电压分量Vd、Vq；将电压分量的Vd、Vq通过PARK逆变换计算出αβ坐标系的电压分量Vα、Vβ；电压分量Vα、Vβ通过SVPWM计算功率模块中六个功率管导通的占空比，形成六路PWM信号，通过PWM信号可以驱动电机55工作。
步骤302，基于d轴电压值、q轴电压值、第一周期值以及第二周期值，计算第二有效值。
计算第二有效值可以采用多种方法。例如，计算d轴电压值和q轴电压值的平方和，确定与定子绕组相电压相对应的第二数值；基于第二数值与第一周期值，确定第二数值的累加值；计算第二数值的累加值与第二周期值的商，并将此商的平方根作为第二有效值。
计算与电机相对应的定子绕组相电压矢量模值的第二有效值的公式如下：
Vs＝Vd2+Vq2 (1-4)；
其中，Vd为磁场矢量定向控制器确定的d轴电压值，Vq为磁场矢量定向控制器确定的q轴电压值，Vs为与定子绕组相电压相对应的第二数值。
Vssum＝Vssum+Vs*Tp (1-5)；
其中，Vssum为与定子绕组相电压相对应的第二数值的累加值，Tp为PWM控制信号的第一周期值。
Figure BDA0003613897750000101
其中，Vsrms为定子绕组相电压矢量模值的第二有效值，Te为与反电动势电压频率值相对应的第二周期值，即Te为We频率的周期值。
在一个实施例中，对于电机55的控制需要进行三相到两相坐标变换，以达到分离相关变量并分别进行控制的目的，d-q坐标系为现有的旋转坐标系。本公开的外置式变频驱动器通过定子三相绕组的U相端、V相端及W相端与电机连接，通过测量三相绕组的电流信号作为状态观测器的输入信号。
外置式变频驱动器由于电流采样电路布线、电流采样传感器选型、主芯片ADC采样模块精度等差异，在出现电机堵转故障时，如果相电流采样电路布线好、传感器选型和ADC采样精度高，则对三相绕组的相电流(Iu、Iv、Iw)采样实时值无周期性变化，此时状态观测器输出转速We、反电动势电压Ed和Eq、电流Id和Iq等为0，此时可通过判断We是否小于设置电机堵转故障判断的反电动势电压频率阈值WeStallTH来检测电机堵转情况，否则相电流采样实时值存在着周期性变化。此时状态观测器根据三相绕组的相电流可估算出转速We、反电动势电压值Ed和Eq，由于电机此时实际未转动，因此，状态观测器输出的We、Ed、Eq等数值不真实，不能通过转速We直接判断电机堵转状态。
电机定子电压方程为Vs＝Rs*Is+Ls*pIs+Esreal，其中，Vs为定子电压，Rs为电阻值，Is为电流值，Ls*pIs对应于电感，Esreal为反电动势电压。电机堵转状态时，会伴随着抖动情况，电机绕组中电流Is是存在的，因此，Vs＝Rs*Is+Ls*pIs，Vs大于0；出现这种现象的原因是由于驱动控制器的ADC采样布线、芯片ADC模块采样精度等影响，采样三相定子绕组相电流值存在着周期性变化，使得状态观测器跟随定子绕组相电流变化，从而估算出转速We、Ed、Eq等，在状态观测器模型中，Es是随着We增加而增加的，因此，状态观测器中Es值较大。
变频驱动器施加给电机定子绕组电压Vs，是由目标转速与估算转速We的偏差闭环反馈计算出来的，由于状态观测器输出We跟随目标转速变化，Vs值不会很大，因此，在基于状态观测器的电机控制中，会出现Es电压值大于Vs电压的情况，上述情况仅在驱动控制器布板未能达到最优及使用状态观测器估算转子位置的时候出现。在电机实际未转动的状态下，Esreal(实际反电动势电压)为0V，可得Vs大于0V，因此，可通过状态观测器输出的Ed、Eq计算出的Es与Vs之间的关系，在状态观测器的We值大于WeStallTH情况下，如果Es电压大于Vs电压，则电机处于堵转状态，否则电机未处于堵转状态。
图4为根据本公开的电机堵转检测方法的另一个实施例的流程示意图，如图4所示：
步骤401，判断是否存在着故障，如果是，则返回，如果否，进入步骤402。
检测是否存在着故障，如果存在故障，则返回并等待故障消除，如果无故障，则等待开机指令，其中，故障包括除了堵转故障的其他故障，例如电机缺相、电机失步、电机过流等故障，如果存在上述故障，则电机的状态不正常，如果不存在上述故障，则电机的状态正常。
步骤402，判断是否有开机指令，如果否，则返回，如果是，则进入步骤403。可以接收上位机发送的开机指令。
步骤403，获取状态观测器确定的反电动势电压频率值。
当接收到开机指令后，实时检测电机三相绕组相电流Iu、Iv、Iw，将三相绕组相电流Iu、Iv、Iw输入至状态观测器，以使其运行并输出We、Ed、Eq等电机状态量。
步骤404，判断反电动势电压频率值是否小于反电动势电压频率阈值，如果是，则进入步骤407，如果否，则进入步骤405。
状态观测器如果能准确检测到电机转子的反电动势电压频率值We，当We小于预设的反电动势电压频率阈值WeStallTH，则判断为电机堵转状态，进入步骤407；如果状态观测器非正常运行时，其输出的We是跟随目标转速的，其估算Es值(此时估算的Es并不是真实的电机绕组上的反电动势值)大于控制施加给电机Vs电压值，此时，也判断为电机未堵转状态。
步骤405，计算与电机相对应的反电动势电压矢量模值的第一有效值和定子绕组相电压矢量模值的第二有效值。
步骤406，判断第一有效值是否大于第二有效值，如果是，则进入步骤407，如果否，则返回。
当检测到We小于WeStallTH时，则判断为电机堵转状态；当计算的反电动势电压矢量模值的第一有效值Esrms大于定子绕组相电压矢量模值的第二有效值Vsrms时，则判断为电机堵转状态，并报电机堵转故障，机组停机，并重复上述控制流程。
步骤407，确定电机出现堵转故障，电机停机。
可以控制磁场矢量定向控制器输出PWM信号控制逆变器不再执行直流电压转换为交流电压，电机会由于***阻力自动停止运行。
在一个实施例中，如图5所示，本公开提供一种电机堵转检测装置51，应用于外置式变频驱动器50，其中，外置式变频驱动器50包括状态观测器53和磁场矢量定向控制器52等。如图6所示，电机堵转检测装置51包括：频率值获取模块511、频率值判断模块512、第一故障确定模块513。
频率值获取模块511获取状态观测器确定的反电动势电压频率值，其中，状态观测器53实时采集电机55的三相绕组的电流值，根据三相绕组的电流值确定反电动势电压频率值。频率值获取模块511可以在确定电机的状态正常并且接收到开机指令的情况下，获取状态观测器确定的反电动势电压频率值。
频率值判断模块512判断反电动势电压频率值是否小于反电动势电压频率阈值。如果反电动势电压频率值小于反电动势电压频率阈值，则第一故障确定模块513确定电机出现堵转故障。
在一个实施例中，外置式变频驱动器50还包括第二故障确定模块514，如果反电动势电压频率值大于或等于反电动势电压频率阈值，则第二故障确定模块514确定与电机相对应的反电动势电压矢量模值的第一有效值和定子绕组相电压矢量模值的第二有效值，基于第一有效值和第二有效值之间的比较关系判断电机是否出现堵转故障。
如图7所示，电机堵转检测装置51包括故障处理模块515，故障处理模块515在判断电机出现堵转故障的情况下，通过磁场矢量定向控制器控制电机停止运行。
在一个实施例中，如图8所示，第二故障确定模块514包括堵转故障确定单元5141、第一数据获取单元5142、第一计算单元5143、第二数据获取单元5144和第二计算单元5145。如果第一有效值大于第二有效值，则堵转故障确定单元5141确定电机出现堵转故障。
第一数据获取单元5142获取状态观测器确定的d轴反电动势电压值和q轴反电动势电压值；其中，状态观测器53基于三相绕组的电流值确定d轴反电动势电压值和q轴反电动势电压值；第一数据获取单元5142获得PWM控制信号的第一周期值以及与反电动势电压频率值相对应的第二周期值，基于d轴反电动势电压值、q轴反电动势电压值、第一周期值以及第二周期值，计算第一有效值。
第一计算单元5143计算d轴反电动势电压值与q轴反电动势电压值的平方和，确定与反电动势电压相对应的第一数值，基于第一数值与第一周期值，确定第一数值的累加值；第一计算单元5143计算第一数值的累加值与第二周期值的商，并将此商的平方根作为第一有效值。
第二数据获取单元5144获取磁场矢量定向控制器52确定的d轴电压值和q轴电压值，其中，状态观测器53基于三相绕组的电流值确定d轴定子电流值和q轴定子电流值；磁场矢量定向控制器52基于d轴定子电流值和q轴定子电流值进行校正处理，获得用于对电机进行控制的d轴电压值和q轴电压值；第二计算单元5145基于d轴电压值、q轴电压值、第一周期值以及第二周期值，计算第二有效值。
第二计算单元5145计算d轴电压值和q轴电压值的平方和，确定与定子绕组相电压相对应的第二数值，基于第二数值与第一周期值，确定第二数值的累加值；第二计算单元5145计算第二数值的累加值与第二周期值的商，并将此商的平方根作为第二有效值。
在一个实施例中，如图9所示，电机堵转检测装置可包括存储器92、处理器91、通信接口93以及总线94。存储器92用于存储指令，处理器91耦合到存储器92，处理器91被配置为基于存储器92存储的指令执行实现上述的电机堵转检测方法。
存储器92可以为高速RAM存储器、非易失性存储器(non-volatile memory)等，存储器92也可以是存储器阵列。存储器92还可能被分块，并且块可按一定的规则组合成虚拟卷。处理器91可以为中央处理器CPU，或专用集成电路ASIC(Application SpecificIntegrated Circuit)，或者是被配置成实施本公开的电机堵转检测方法的一个或多个集成电路。
在一个实施例中，本公开提供一种外置式变频驱动器，包括如上任一实施例中的电机堵转检测装置。
在一个实施例中，本公开提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机指令，指令被处理器执行时实现如上任一个实施例中的方法。
上述实施例中的电机堵转检测方法、装置、外置式变频驱动器以及存储介质，针对外置式变频驱动器无法直接检测电机转子转动情况以及电机绕组相电流的采样值波动的特性，能够基于反电动势电压频率，以及电机绕组相电压矢量与反电动势矢量之间的关系，检测电机是否出现堵转故障，解决了外置式变频驱动器难以检测电机堵转的问题，提高了外置驱动器辨识电机堵转状态的能力，并提高了外置式变频驱动器运行的可靠性，提高了用户的使用感受度。
可以使用许多方式来实现本公开的方法和***。例如，可通过软件、硬件、固件或者软件、硬件、固件的任何组合来实现本公开的方法和***。用于方法的步骤的上述顺序仅是为了进行说明，本公开的方法的步骤不限于以上具体描述的顺序，除非以其它方式特别说明。此外，在一些实施例中，还可将本公开实施为记录在记录介质中的程序，这些程序包括用于实现根据本公开的方法的机器可读指令。因而，本公开还覆盖存储用于执行根据本公开的方法的程序的记录介质。
本公开的描述是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本公开限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显然的。选择和描述实施例是为了更好说明本公开的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本公开从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

Claims (21)

1.一种电机堵转检测方法，应用于外置式变频驱动器，其中，所述外置式变频驱动器包括：状态观测器和磁场矢量定向控制器；所述方法包括：
获取所述状态观测器确定的反电动势电压频率值；其中，所述状态观测器实时采集电机的三相绕组的电流值，根据所述三相绕组的电流值确定所述反电动势电压频率值；
判断所述反电动势电压频率值是否小于反电动势电压频率阈值；
如果是，则确定所述电机出现堵转故障。
2.如权利要求1所述的方法，还包括：
如果所述反电动势电压频率值大于或等于所述反电动势电压频率阈值，则确定与所述电机相对应的反电动势电压矢量模值的第一有效值和定子绕组相电压矢量模值的第二有效值，基于所述第一有效值和所述第二有效值之间的比较关系判断所述电机是否出现堵转故障。
3.如权利要求2所述的方法，所述基于所述第一有效值和所述第二有效值之间的比较关系判断所述电机是否出现堵转故障包括：
如果所述第一有效值大于所述第二有效值，则确定所述电机出现堵转故障。
4.如权利要求2或3所述的方法，其中，所述磁场矢量定向控制器生成用于控制电机的PWM控制信号；所述确定与所述电机相对应的反电动势电压矢量模值的第一有效值包括：
获取所述状态观测器确定的d轴反电动势电压值和q轴反电动势电压值；其中，所述状态观测器基于所述三相绕组的电流值确定所述d轴反电动势电压值和所述q轴反电动势电压值；
获得所述PWM控制信号的第一周期值以及与所述反电动势电压频率值相对应的第二周期值；
基于所述d轴反电动势电压值、所述q轴反电动势电压值、所述第一周期值以及所述第二周期值，计算所述第一有效值。
5.如权利要求4所述的方法，所述基于所述d轴反电动势电压值、所述q轴反电动势电压值、所述第一周期值以及与所述第二周期值，计算所述第一有效值包括：
计算所述d轴反电动势电压值与所述q轴反电动势电压值的平方和，确定与反电动势电压相对应的第一数值；
基于所述第一数值与所述第一周期值，确定所述第一数值的累加值；
计算所述第一数值的累加值与所述第二周期值的商，并将此商的平方根作为所述第一有效值。
6.如权利要求4所述的方法，所述确定与所述电机相对应的定子绕组相电压矢量模值的第二有效值包括：
获取所述磁场矢量定向控制器确定的d轴电压值和q轴电压值；
其中，所述状态观测器基于所述三相绕组的电流值确定d轴定子电流值和q轴定子电流值；所述磁场矢量定向控制器基于所述d轴定子电流值和所述q轴定子电流值进行处理，获得用于对所述电机进行控制的所述d轴电压值和所述q轴电压值；
基于所述d轴电压值、所述q轴电压值、所述第一周期值以及所述第二周期值，计算所述第二有效值。
7.如权利要求6所述的方法，所述基于所述d轴电压值、所述q轴电压值、所述第一周期值以及与所述第二周期值，计算所述第二有效值包括：
计算所述d轴电压值和所述q轴电压值的平方和，确定与定子绕组相电压相对应的第二数值；
基于所述第二数值与所述第一周期值，确定所述第二数值的累加值；
计算所述第二数值的累加值与所述第二周期值的商，并将此商的平方根作为所述第二有效值。
8.如权利要求1所述的方法，还包括：
在确定所述电机的状态正常并且接收到开机指令的情况下，获取所述状态观测器确定的反电动势电压频率值。
9.如权利要求1所述的方法，还包括：
在判断所述电机出现堵转故障的情况下，通过所述磁场矢量定向控制器控制所述电机停止运行。
10.一种电机堵转检测装置，应用于外置式变频驱动器，其中，所述外置式变频驱动器包括：状态观测器和磁场矢量定向控制器；所述电机堵转检测装置包括：
频率值获取模块，用于获取所述状态观测器确定的反电动势电压频率值；其中，所述状态观测器实时采集电机的三相绕组的电流值，根据所述三相绕组的电流值确定所述反电动势电压频率值；
频率值判断模块，用于判断所述反电动势电压频率值是否小于反电动势电压频率阈值；
第一故障确定模块，用于如果所述反电动势电压频率值小于反电动势电压频率阈值，则确定所述电机出现堵转故障。
11.如权利要求10所述的装置，包括：
第二故障确定模块，用于如果所述反电动势电压频率值大于或等于所述反电动势电压频率阈值，则确定与所述电机相对应的反电动势电压矢量模值的第一有效值和定子绕组相电压矢量模值的第二有效值，基于所述第一有效值和所述第二有效值之间的比较关系判断所述电机是否出现堵转故障。
12.如权利要求11所述的装置，其中，
所述第二故障确定模块，包括：
堵转故障确定单元，用于如果所述第一有效值大于所述第二有效值，则确定所述电机出现堵转故障。
13.如权利要求11或12所述的装置，其中，所述磁场矢量定向控制器生成用于控制电机的PWM控制信号；
所述第二故障确定模块，包括：
第一数据获取单元，用于获取所述状态观测器确定的d轴反电动势电压值和q轴反电动势电压值；其中，所述状态观测器基于所述三相绕组的电流值确定所述d轴反电动势电压值和所述q轴反电动势电压值；获得所述PWM控制信号的第一周期值以及与所述反电动势电压频率值相对应的第二周期值；
第一计算单元，用于基于所述d轴反电动势电压值、所述q轴反电动势电压值、所述第一周期值以及所述第二周期值，计算所述第一有效值。
14.如权利要求13所述的装置，其中，
所述第一计算单元，具体用于计算所述d轴反电动势电压值与所述q轴反电动势电压值的平方和，确定与反电动势电压相对应的第一数值；基于所述第一数值与所述第一周期值，确定所述第一数值的累加值；计算所述第一数值的累加值与所述第二周期值的商，并将此商的平方根作为所述第一有效值。
15.如权利要求13所述的装置，其中，
所述第二故障确定模块，包括：
第二数据获取单元，用于获取所述磁场矢量定向控制器确定的d轴电压值和q轴电压值；其中，所述状态观测器基于所述三相绕组的电流值确定d轴定子电流值和q轴定子电流值；所述磁场矢量定向控制器基于所述d轴定子电流值和所述q轴定子电流值进行处理，获得用于对所述电机进行控制的所述d轴电压值和所述q轴电压值；
第二计算单元，用于基于所述d轴电压值、所述q轴电压值、所述第一周期值以及所述第二周期值，计算所述第二有效值。
16.如权利要求15所述的装置，其中，
所述第二计算单元，具体用于计算所述d轴电压值和所述q轴电压值的平方和，确定与定子绕组相电压相对应的第二数值；基于所述第二数值与所述第一周期值，确定所述第二数值的累加值；计算所述第二数值的累加值与所述第二周期值的商，并将此商的平方根作为所述第二有效值。
17.如权利要求10所述的装置，其中，
所述频率值获取模块，用于在确定所述电机的状态正常并且接收到开机指令的情况下，获取所述状态观测器确定的反电动势电压频率值。
18.如权利要求10所述的装置，还包括：
故障处理模块，用于在判断所述电机出现堵转故障的情况下，通过所述磁场矢量定向控制器控制所述电机停止运行。
19.一种电机堵转检测装置，包括：
存储器；以及耦接至所述存储器的处理器，所述处理器被配置为基于存储在所述存储器中的指令，执行如权利要求1至9中任一项所述的方法。
20.一种外置式变频驱动器，包括：
如权利要求10至19任一项所述的电机堵转检测装置。
21.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述指令被处理器执行如权利要求1至9中任一项所述的方法。
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