CN117879441B - 一种变频器自检及容错方法 - Google Patents
一种变频器自检及容错方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种变频器自检及容错方法，涉及变频控制领域，包括以下步骤：控制导通特定的逆变桥臂，通过霍尔采样电机相电流，根据霍尔采样的电机相电流判断是否存在电机接地故障、霍尔相序故障、霍尔接线不良故障以及驱动故障，最后利用霍尔采样的电机相电流完成霍尔采样电流的校准。本发明能够用检测电机接地故障，同时极大的降低了变频器装配过程中霍尔安装接线错误导致控制异常的问题，最后通过算法校准提高了霍尔采样电流的精度，方法简单，适用性强。
Description
技术领域
本发明涉及变频控制领域，具体涉及一种变频器自检及容错方法。
背景技术
变频控制中电流的采样尤为重要，目前主要还是靠霍尔采集电机的三相电流用于控制闭环，采样电流的精度直接影响控制的性能。在变频控制器自检过程中经常发生过流、过压以及出现电机震荡，分析原因主要由于电机单相对地短路、电机三相霍尔接线顺序错误以及霍尔接线不良等原因导致，极大的降低了生产效率，提高了故障率。
发明内容
本发明的目的在于针对上述变频器自检过程中因为霍尔采样的原因经常导致过流、过压以及出现电机震荡等问题，提供一种变频器自检及容错方法，快速定位分析因为电机单相对地短路、电机三相霍尔接线顺序错误以及霍尔接线不良等原因导致的故障问题，提高问题排查效率，算法简单，适用性强。
为达到上述目的，本发明采取的技术方案是：
提供一种变频器自检及容错方法，其包括以下步骤：
S1，控制U相上桥臂K1导通，时刻采样电机U相电流/>，关断U相上桥臂K1；控制V相上桥臂K3导通，/>时刻采样电机V相电流/>，关断V相上桥臂K3；控制W相上桥臂K5导通，/>时刻采样电机W相电流/>，关断W相上桥臂K5。根据所述电机U相电流/>、电机V相电流/>、电机W相电流/>和接地故障电流阈值/>判断是否存在电机接地故障，无故障则进行步骤S2，否则检测结束；所述电机接地故障的判断方法为：
，
其中为所述电机U相电流，/>为所述电机V相电流，/>为所述电机W相电流，/>为所述接地故障电流阈值。
S2，所有桥臂保持关闭状态，采样霍尔相序检测前的母线电压；控制U相上桥臂K1和V相下桥臂K4导通, />时刻采样得到K1、K4导通下的电机三相相电流/>、/>、/>，关断U相上桥臂K1和V相下桥臂K4；控制V相上桥臂K3和W相下桥臂K6导通，/>时刻采样得到K3、K6导通下的电机三相相电流/>、/>、/>，关断V相上桥臂K3和W相下桥臂K6导通；控制W相上桥臂K5和U相下桥臂K2导通，/>时刻采样得到K5、K2导通下的电机三相相电流/>、/>、/>，关断W相上桥臂K5和U相下桥臂K2导通。根据所述电机三相相电流与霍尔状态检测故障电流阈值/>判断是否存在霍尔接线不良故障和霍尔相序故障；无故障则进行步骤S3，否则检测结束。
S3，根据步骤S2中所述电机三相相电流检测是否存在霍尔方向故障，无故障则进行步骤S4，否则检测结束。根据S2中所述电机三相相电流检测是否存在霍尔方向故障的方法为：
，
其中为所述/>时刻采样得到K1、K4导通下的电机U相电流，/>为所述/>时刻采样得到K5、K2导通下的电机U相电流，/>为所述/>时刻采样得到K1、K4导通下的电机V相电流，/>为所述/>时刻采样得到K3、K6导通下的电机V相电流，/>为所述/>时刻采样得到K3、K6导通下的电机W相电流，/>为所述/>时刻采样得到K5、K2导通下的电机W相电流， />为逻辑运算符或。
S4，所有桥臂保持关闭状态，采样霍尔相序检测后的母线电压，根据所述霍尔相序检测前的母线电压/>和所述霍尔相序检测后的母线电压/>计算得到母线电压波动值/>，根据所述母线电压波动值/>与母线电压波动阈值/>判断霍尔状态检测电流结果是否有效，判断结果有效则进入步骤S6，否则进入步骤S5。根据所述母线电压波动值/>与母线电压波动阈值/>判断霍尔状态检测电流结果是否有效方法为：
，
其中为所述母线电压波动值，/>为所述霍尔相序检测前的母线电压，/>为所述霍尔相序检测后的母线电压，/>为所述母线电压波动阈值。
S5，根据当前母线电压，调整霍尔相序检测电流采样时间点，然后进入步骤S2。
S6，根据步骤S2所述电机三相相电流判断霍尔相电流是否需要校准，并且计算霍尔采样精度校准系数，完成霍尔电流精度校准。
进一步地，所述S2中，根据所述电机三相相电流与霍尔状态检测故障电流阈值判断是否存在霍尔接线不良故障和霍尔相序故障的方法为：
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其中为所述霍尔状态检测故障电流阈值，/>为所述/>时刻采样得到K1、K4导通下的电机U相电流，/>为所述/>时刻采样得到K1、K4导通下的电机V相电流，/>为所述/>时刻采样得到K1、K4导通下的电机W相电流，/>为/>所述时刻采样得到K3、K6导通下的电机U相电流，为所述/>时刻采样得到K3、K6导通下的电机V相电流，/>为所述/>时刻采样得到K3、K6导通下的电机W相电流，/>为所述/>时刻采样得到K5、K2导通下的电机U相电流，/>为所述/>时刻采样得到K5、K2导通下的电机V相电流，/>为所述/>时刻采样得到K5、K2导通下的电机W相电流，/>为逻辑运算符或，/>为关系运算符等于，/>为逻辑运算符与。
进一步地，所述S5中根据当前母线电压，调整霍尔相序检测电流采样时间点的方法为：
，
其中为调整后的霍尔相序检测电流采样时间点，/>为所述霍尔相序检测电流采样时间点，/>为所述霍尔相序检测前的母线电压，/>为所述霍尔相序检测后的母线电压。
进一步地，所述S6中，根据步骤S2所述电机三相相电流判断霍尔相电流是否需要校准的方法为：，
其中，为采样电机UV相电流差值，/>为采样电机VW相电流差值，/>为采样电机WU相电流差值，/>为霍尔采样电流偏差阈值，/>为所述/>采样得到K1、K4导通下的电机U相电流，/>为所述/>时刻采样得到K1、K4导通下的电机V相电流，/>为所述/>时刻采样得到K3、K6导通下的电机V相电流，/>为所述/>时刻采样得到K3、K6导通下的电机W相电流，/>为所述/>时刻采样得到K5、K2导通下的电机W相电流，/>为所述/>时刻采样得到K5、K2导通下的电机U相电流，/>为逻辑运算符与。
进一步地，所述S6中，所述霍尔采样精度校准系数计算和霍尔电流精度校准的方法为：
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其中，为校准后的电机U相霍尔采样电流，/>为校准后的电机V相霍尔采样电流，/>为校准后的电机W相霍尔采样电流，/>为电机U相霍尔采样电流，/>为电机V相霍尔采样电流，/>为电机W相霍尔采样电流，/>为所述/>时刻采样得到K1、K4导通下的电机U相电流，/>为所述/>时刻采样得到K5、K2导通下的电机U相电流，/>为所述/>时刻采样得到K1、K4导通下的电机V相电流，/>为所述/>时刻采样得到K3、K6导通下的电机V相电流，/>为所述/>时刻采样得到K3、K6导通下的电机W相电流，/>为所述/>时刻采样得到K5、K2导通下的电机W相电流，/>为U相霍尔采样精度校准系数，/>为V相霍尔采样精度校准系数，/>为W相霍尔采样精度校准系数。
本发明的有益效果是：能够快速定位分析因为电机单相对地短路、电机三相霍尔接线顺序错误以及霍尔接线不良等原因导致的故障问题，提高问题排查效率，同时校准了霍尔采样电流精度，方法简单，适用性强。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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发明的一些实施例，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为本发明一种变频器自检及容错方法的***结构图；
图2为本发明一种变频器自检及容错方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。
如图1所示为本发明***结构图，从图中可以看出，该方法无需外加硬件辅助，利用变频器自身硬件结构配合算法完成自检。
如图2所示，一种变频器自检及容错方法的实施流程具体包括以下步骤：
S1：控制U相上桥臂K1导通，时刻采样电机U相电流/>，关断U相上桥臂K1；控制V相上桥臂K3导通，/>时刻采样电机V相电流/>，关断V相上桥臂K3；控制W相上桥臂K5导通，/>时刻采样电机W相电流/>，关断W相上桥臂K5。根据所述电机U相电流/>、电机V相电流/>、电机W相电流/>和接地故障电流阈值/>判断是否存在电机接地故障，无故障则进行步骤S2，否则检测结束；所述电机接地故障的判断方法为：
，
其中为所述电机U相电流，/>为所述电机V相电流，/>为所述电机W相电流，/>为所述接地故障电流阈值，其值为0.5%的电机额定电流。
S2：所有桥臂保持关闭状态，采样霍尔相序检测前的母线电压；控制U相上桥臂K1和V相下桥臂K4导通, />时刻采样得到K1、K4导通下的电机三相相电流/>、/>、/>，关断U相上桥臂K1和V相下桥臂K4；控制V相上桥臂K3和W相下桥臂K6导通，/>时刻采样得到K3、K6导通下的电机三相相电流/>、/>、/>，关断V相上桥臂K3和W相下桥臂K6导通；控制W相上桥臂K5和U相下桥臂K2导通，/>时刻采样得到K5、K2导通下的电机三相相电流/>、/>、/>，关断W相上桥臂K5和U相下桥臂K2导通。根据所述电机三相相电流与霍尔状态检测故障电流阈值/>判断是否存在霍尔接线不良故障和霍尔相序故障；无故障则进行步骤S3，否则检测结束。
根据所述电机三相相电流与霍尔状态检测故障电流阈值判断是否存在霍尔接线不良故障和霍尔相序故障的方法为：
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其中为所述霍尔状态检测故障电流阈值，/>为所述/>时刻采样得到K1、K4导通下的电机U相电流，/>为所述/>时刻采样得到K1、K4导通下的电机V相电流，/>为所述/>时刻采样得到K1、K4导通下的电机W相电流，/>为/>所述时刻采样得到K3、K6导通下的电机U相电流，为所述/>时刻采样得到K3、K6导通下的电机V相电流，/>为所述/>时刻采样得到K3、K6导通下的电机W相电流，/>为所述/>时刻采样得到K5、K2导通下的电机U相电流，/>为所述/>时刻采样得到K5、K2导通下的电机V相电流，/>为所述/>时刻采样得到K5、K2导通下的电机W相电流，/>为逻辑运算符或，/>为关系运算符等于，/>为逻辑运算符与。
S3，根据步骤S2中所述电机三相相电流检测是否存在霍尔方向故障，无故障则进行步骤S4，否则检测结束。根据S2中所述电机三相相电流检测是否存在霍尔方向故障的方法为：
，
其中为所述/>时刻采样得到K1、K4导通下的电机U相电流，/>为所述/>时刻采样得到K5、K2导通下的电机U相电流，/>为所述/>时刻采样得到K1、K4导通下的电机V相电流，/>为所述/>时刻采样得到K3、K6导通下的电机V相电流，/>为所述/>时刻采样得到K3、K6导通下的电机W相电流，/>为所述/>时刻采样得到K5、K2导通下的电机W相电流， />为逻辑运算符或。
S4，所有桥臂保持关闭状态，采样霍尔相序检测后的母线电压，根据所述霍尔相序检测前的母线电压/>和所述霍尔相序检测后的母线电压/>计算得到母线电压波动值/>，根据所述母线电压波动值/>与母线电压波动阈值/>判断霍尔状态检测电流结果是否有效，判断结果有效则进入步骤S6，否则进入步骤S5。根据所述母线电压波动值/>与母线电压波动阈值/>判断霍尔状态检测电流结果是否有效方法为：
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其中为所述母线电压波动值，/>为所述霍尔相序检测前的母线电压，/>为所述霍尔相序检测后的母线电压，/>为所述母线电压波动阈值，其取值为1%的额定母线电压。
S5，根据当前母线电压，调整霍尔相序检测电流采样时间点，然后进入步骤S2，根据当前母线电压，调整霍尔相序检测电流采样时间点/>的方法为：
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其中为调整后的霍尔相序检测电流采样时间点，/>为所述霍尔相序检测电流采样时间点，/>为所述霍尔相序检测前的母线电压，/>为所述霍尔相序检测后的母线电压。
S6，根据步骤S2所述电机三相相电流判断霍尔相电流是否需要校准，并且计算霍尔采样精度校准系数，完成霍尔电流精度校准。根据步骤S2所述电机三相相电流判断霍尔相电流是否需要校准的方法为：
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其中，为采样电机UV相电流差值，/>为采样电机VW相电流差值，/>为采样电机WU相电流差值，/>为所述/>采样得到K1、K4导通下的电机U相电流，/>为所述/>时刻采样得到K1、K4导通下的电机V相电流，/>为所述/>时刻采样得到K3、K6导通下的电机V相电流，/>为所述/>时刻采样得到K3、K6导通下的电机W相电流，/>为所述/>时刻采样得到K5、K2导通下的电机W相电流，/>为所述/>时刻采样得到K5、K2导通下的电机U相电流，/>为逻辑运算符与，/>为霍尔采样电流偏差阈值，其值为1%的额定电机电流。
进一步地，所述S6中，所述霍尔采样精度校准系数计算和霍尔电流精度校准的方法为：
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其中，为校准后的电机U相霍尔采样电流，/>为校准后的电机V相霍尔采样电流，/>为校准后的电机W相霍尔采样电流，/>为电机U相霍尔采样电流，/>为电机V相霍尔采样电流，/>为电机W相霍尔采样电流，/>为所述/>时刻采样得到K1、K4导通下的电机U相电流，/>为所述/>时刻采样得到K5、K2导通下的电机U相电流，/>为所述/>时刻采样得到K1、K4导通下的电机V相电流，/>为所述/>时刻采样得到K3、K6导通下的电机V相电流，/>为所述/>时刻采样得到K3、K6导通下的电机W相电流，/>为所述/>时刻采样得到K5、K2导通下的电机W相电流，/>为U相霍尔采样精度校准系数，/>为V相霍尔采样精度校准系数，/>为W相霍尔采样精度校准系数。
本发明提出的一种变频器自检及容错方法，控制导通特定的逆变桥臂，根据霍尔采样电机相电流判断是否存在电机接地故障、霍尔相序故障、霍尔接线不良故障以及驱动故障；最后利用霍尔采样的电机相电流完成霍尔采样电流的校准，在变频器生产自检过程中，有效的降低了故障率，提高了生产效率。
虽然结合附图对发明的具体实施方式进行了详细地描述，但不应理解为对本专利的保护范围的限定。在权利要求书所描述的范围内，本领域技术人员不经创造性劳动即可做出的各种修改和变形仍属本专利的保护范围。
Claims (4)
1.一种变频器自检及容错方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，控制U相上桥臂K1导通，时刻采样电机U相电流/>，关断U相上桥臂K1；控制V相上桥臂K3导通，/>时刻采样电机V相电流/>，关断V相上桥臂K3；控制W相上桥臂K5导通，/>时刻采样电机W相电流/>，关断W相上桥臂K5；根据所述电机U相电流/>、电机V相电流/>、电机W相电流和接地故障电流阈值/>判断是否存在电机接地故障，无故障则进行步骤S2，否则检测结束；所述电机接地故障的判断方法为：
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其中为所述电机U相电流，/>为所述电机V相电流，/>为所述电机W相电流，/>为所述接地故障电流阈值；
S2，所有桥臂保持关闭状态，采样霍尔相序检测前的母线电压；控制U相上桥臂K1和V相下桥臂K4导通, />时刻采样得到K1、K4导通下的电机三相相电流/>、/>、/>，关断U相上桥臂K1和V相下桥臂K4；控制V相上桥臂K3和W相下桥臂K6导通，/>时刻采样得到K3、K6导通下的电机三相相电流/>、/>、/>，关断V相上桥臂K3和W相下桥臂K6导通；控制W相上桥臂K5和U相下桥臂K2导通，/>时刻采样得到K5、K2导通下的电机三相相电流/>、/>、/>，关断W相上桥臂K5和U相下桥臂K2导通；根据所述电机三相相电流与霍尔状态检测故障电流阈值/>判断是否存在霍尔接线不良故障和霍尔相序故障；无故障则进行步骤S3，否则检测结束；
S3，根据步骤S2中所述电机三相相电流检测是否存在霍尔方向故障，无故障则进行步骤S4，否则检测结束；根据S2中所述电机三相相电流检测是否存在霍尔方向故障的方法为：
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其中为所述/>时刻采样得到K1、K4导通下的电机U相电流，/>为所述/>时刻采样得到K5、K2导通下的电机U相电流，/>为所述/>时刻采样得到K1、K4导通下的电机V相电流，/>为所述/>时刻采样得到K3、K6导通下的电机V相电流，/>为所述/>时刻采样得到K3、K6导通下的电机W相电流，/>为所述/>时刻采样得到K5、K2导通下的电机W相电流， />为逻辑运算符或；
S4，所有桥臂保持关闭状态，采样霍尔相序检测后的母线电压，根据所述霍尔相序检测前的母线电压/>和所述霍尔相序检测后的母线电压/>计算得到母线电压波动值，根据所述母线电压波动值/>与母线电压波动阈值/>判断霍尔状态检测电流结果是否有效，判断结果有效则进入步骤S6，否则进入步骤S5；根据所述母线电压波动值与母线电压波动阈值/>判断霍尔状态检测电流结果是否有效方法为：
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其中为所述母线电压波动值，/>为所述霍尔相序检测前的母线电压，/>为所述霍尔相序检测后的母线电压，/>为所述母线电压波动阈值；
S5，根据当前母线电压，调整霍尔相序检测电流采样时间点，然后进入步骤S2；
S6，根据步骤S2所述电机三相相电流判断霍尔相电流是否需要校准，并且计算霍尔采样精度校准系数，完成霍尔电流精度校准。
2.根据权利要求1所述的一种变频器自检及容错方法，其特征在于，所述S2中，根据所述电机三相相电流与霍尔状态检测故障电流阈值判断是否存在霍尔接线不良故障和霍尔相序故障的方法为：
，
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其中为所述霍尔状态检测故障电流阈值，/>为所述/>时刻采样得到K1、K4导通下的电机U相电流，/>为所述/>时刻采样得到K1、K4导通下的电机V相电流，/>为所述/>时刻采样得到K1、K4导通下的电机W相电流，/>为/>所述时刻采样得到K3、K6导通下的电机U相电流，/>为所述/>时刻采样得到K3、K6导通下的电机V相电流，/>为所述/>时刻采样得到K3、K6导通下的电机W相电流，/>为所述/>时刻采样得到K5、K2导通下的电机U相电流，/>为所述/>时刻采样得到K5、K2导通下的电机V相电流，/>为所述/>时刻采样得到K5、K2导通下的电机W相电流，/>为逻辑运算符或，/>为关系运算符等于，/>为逻辑运算符与。
3.根据权利要求1所述的一种变频器自检及容错方法，其特征在于，所述S5中根据当前母线电压，调整霍尔相序检测电流采样时间点的方法为：
，
其中为调整后的霍尔相序检测电流采样时间点，/>为所述霍尔相序检测电流采样时间点，/>为所述霍尔相序检测前的母线电压，/>为所述霍尔相序检测后的母线电压。
4.根据权利要求1所述的一种变频器自检及容错方法，其特征在于，所述S6中，根据步骤S2所述电机三相相电流判断霍尔相电流是否需要校准的方法为：
，
其中，为采样电机UV相电流差值，/>为采样电机VW相电流差值，/>为采样电机WU相电流差值，/>为霍尔采样电流偏差阈值，/>为所述/>采样得到K1、K4导通下的电机U相电流，/>为所述/>时刻采样得到K1、K4导通下的电机V相电流，/>为所述/>时刻采样得到K3、K6导通下的电机V相电流，/>为所述/>时刻采样得到K3、K6导通下的电机W相电流，为所述/>时刻采样得到K5、K2导通下的电机W相电流，/>为所述/>时刻采样得到K5、K2导通下的电机U相电流，/>为逻辑运算符与；
所述S6中，所述霍尔采样精度校准系数计算和霍尔电流精度校准的方法为：
，
其中，为校准后的电机U相霍尔采样电流，/>为校准后的电机V相霍尔采样电流，为校准后的电机W相霍尔采样电流，/>为电机U相霍尔采样电流，/>为电机V相霍尔采样电流，/>为电机W相霍尔采样电流，/>为所述/>时刻采样得到K1、K4导通下的电机U相电流，/>为所述/>时刻采样得到K5、K2导通下的电机U相电流，/>为所述/>时刻采样得到K1、K4导通下的电机V相电流，/>为所述/>时刻采样得到K3、K6导通下的电机V相电流，/>为所述/>时刻采样得到K3、K6导通下的电机W相电流，/>为所述/>时刻采样得到K5、K2导通下的电机W相电流，为U相霍尔采样精度校准系数，/>为V相霍尔采样精度校准系数，/>为W相霍尔采样精度校准系数。
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