本发明属于电机相电流监测,尤其是涉及一种用于测量电机相电流的方法及系统。
背景技术:
1、三相交流电路是现代工业和家庭应用中最常见的电源形式,由三个相位组成,各相之间流动的电流被称为“相电流”,每个相位的电流相互差120度,总的电流可以看作是三个相位电流之和。这种电源形式具有更高的功率密度、更有效的功率传输、更稳定的供电状态等多种优点。
2、在实际生产和生活中,相电流起着关键的作用。例如:电机保护中,三相电机在启动、运行或故障状态下的电流都有显著的差异。因此,监测电机相电流变得至关重要,因为它可以及时检测到任何异常或故障,并使得对电机及时的维护和更换成为可能,避免了可能的设备损坏和生产中断。电力负荷分配中,通过检测各个电缆的相电流大小,可以有效地分配负载,有利于减少整个电网的运行成本。智能家居中,相电流检测可以实现智能插座的功能(自动关闭空调、冰箱等耗电器具),避免了电能浪费。
3、电机相电流通常难以直接获得,传统的电机相电流获取方法包括理论计算法和仪表测量法。其中,理论计算法依赖于电机系统的数学模型,通过在数学模型中建立各相关量的数学关系来计算所需的相电流,过于依赖于理论模型,不够准确,而且计算过程通常较为复杂,实用性较差。仪表测量法依赖于相关的测量仪器直接监测三相绕组来获得相电流,能够更为直接和准确的获得相电流监测结果。但是,一方面,三相绕组一般位于电机内部,导致了测量动作的执行存在很大的困难;另一方面,电机在实际使用时一般采用直流电源供电,电流表显示的电流值反映的是脉冲电流的平均值,而无法反映峰值,导致了获得准确的相电流测量结果也存在很大的困难。由此可见,开发一种简便、可靠的相电流获取新方法十分必要。
技术实现思路
1、为了解决上述问题,本发明实施例提供了一种用于测量电机相电流的方法,包括:指定多个输入到目标电机上的电压利用率,并为逆变器配置与每个指定电压利用率相适应的多组工作参数;基于svpwm,按照每组工作参数分别驱动所述目标电机,并在每个驱动过程中获取母线电流幅值实测值,基于此,结合所述指定电压利用率,构建与每个驱动过程相适应的相电流幅值实测值和固定干扰量之间的相关关系,以获得相应的母线电流幅值实测值和相电流幅值实测值之间的相关系数,进而确定适用于待测时段驱动过程的最佳相关系数,其中,所述固定干扰量表示占空比干扰因素对功率管的占空比周期的影响;在待测时段驱动过程中获取母线电流幅值实测值,结合所述最佳相关系数,获得相应的相电流幅值实测值。
2、优选地,在获得相应的母线电流幅值实测值和相电流幅值实测值之间的相关系数的步骤中,包括:根据功率管的占空比周期变化对输入到所述目标电机上的电压的影响,构建与每个驱动过程相适应的实际电压利用率、指定电压利用率、以及固定干扰量之间的第一相关关系;利用所述第一相关关系,结合相电流幅值实测值、母线电流幅值实测值和实际电压利用率之间的第二相关关系,完成对与每个驱动过程相适应的相电流幅值实测值和固定干扰量之间的相关关系的构建;将构建出的与每个驱动过程相适应的相电流幅值实测值和固定干扰量之间的相关关系进行联立求解,获得每个驱动过程的相电流幅值实测值计算值和固定干扰量计算值,以计算相应的相关系数。
3、优选地,在计算相应的相关系数的过程中,包括:将每个驱动过程的相电流幅值实测值计算值和固定干扰量计算值,代入与相应驱动过程相适应的相电流幅值实测值和固定干扰量之间的相关关系中来获得相关系数。
4、优选地,所述第一相关关系利用如下表达式表示:
5、d=d′+d0
6、其中,d表示实际电压利用率,d′表示指定电压利用率,d0表示固定干扰量。
7、优选地,所述与每个驱动过程相适应的相电流幅值实测值和固定干扰量之间的相关关系利用如下表达式进行表示:
8、
9、其中,i′p表示相电流幅值实测值,im表示母线电流幅值实测值。
10、优选地,所述占空比干扰因素包括但不限于:死区时间、开关损耗和温度效应,其中,在获得每个驱动过程的固定干扰量计算值之后,所述方法还包括:分别获取表示每种占空比干扰因素对功率管的占空比周期的影响的子固定干扰量计算值,进而通过对同一驱动过程的全部子固定干扰量计算值进行整合,对当前固定干扰量计算值是否可用进行验证。
11、优选地,利用如下表达式对表示所述死区时间对功率管的占空比周期的影响的第一子固定干扰量计算值进行计算:
12、tt=sign(iα)·tdead
13、其中,tt表示第一子固定干扰量计算值,表示sign表示符号函数,iα表示电机指定相的电流,tdead表示死区时间。
14、优选地,利用如下表达式对表示所述开关损耗对功率管的占空比周期的影响的第二子固定干扰量计算值进行计算:
15、
16、其中,tavg表示第二子固定干扰量计算值,pon表示开通损耗,dduty表示占空比,poff表示关断损耗,fsw表示开关频率。
17、优选地,分别利用如下表达式对所述开通损耗和所述关断损耗进行计算:
18、
19、其中,vds表示漏源电压,id表示漏电流,ton表示开通时间,toff表示关断时间。
20、另一方面,本发明还提供了一种用于测量电机相电流的系统,所述系统包括如下模块:参数配置模块,其用于指定多个输入到目标电机上的电压利用率,并为逆变器配置与每个指定电压利用率相适应的多组工作参数;相关系数获取模块,其用于基于svpwm,按照每组工作参数分别驱动所述目标电机,并在每个驱动过程中获取母线电流幅值实测值,基于此,结合所述指定电压利用率,构建与每个驱动过程相适应的相电流幅值实测值和固定干扰量之间的相关关系,以获得相应的母线电流幅值实测值和相电流幅值实测值之间的相关系数,进而确定适用于待测时段驱动过程的最佳相关系数,其中,所述固定干扰量表示占空比干扰因素对功率管的占空比周期的影响;相电流测量模块,其用于在待测时段驱动过程中获取母线电流幅值实测值,结合所述最佳相关系数,获得相应的相电流幅值实测值。
21、与现有技术相比,上述方案中的一个或多个实施例可以具有如下优点或有益效果:
22、本发明提出了一种用于测量电机相电流的方法及系统,该方法考虑多种非线性占空比因素(非建模因素)对电机相电流实测值准确度的综合影响,将多种非线性占空比因素导致的固定占空比作为辅助参数纳入测量过程中。首先,基于为逆变器配置的多组工作参数,构建与每个驱动过程相适应的相电流幅值实测值和表示占空比干扰因素对功率管的占空比周期的影响的固定干扰量之间的相关关系,通过易于测量的母线电流幅值,获得相应的母线电流幅值实测值和相电流幅值实测值之间的相关系数,进而确定适用于待测时段驱动过程的最佳相关系数,最终利用最佳相关系数和待测时段驱动过程中的母线电流幅值实测值,获得相应的相电流幅值实测值。本发明实现了对电机相电流的快速准确测量,有利于更快速、更准确地监测电机状态和进行故障检测,增强了电机的监控和保护能力,提高了电机的运行效率和可靠性。同时,本发明避免了直接测量相电流可能需要的复杂装置,节省了成本。
23、本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述,并且,部分地从说明书中变得显而易见,或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
1.一种用于测量电机相电流的方法,其特征在于,包括:
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,在获得相应的母线电流幅值实测值和相电流幅值实测值之间的相关系数的步骤中,包括:
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,在计算相应的相关系数的过程中,包括:
4.根据权利要求2或3所述的方法,其特征在于,所述第一相关关系利用如下表达式表示:
5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,所述与每个驱动过程相适应的相电流幅值实测值和固定干扰量之间的相关关系利用如下表达式进行表示:
6.根据权利要求2~5中任一项所述的方法,其特征在于,所述占空比干扰因素包括但不限于:死区时间、开关损耗和温度效应,其中,在获得每个驱动过程的固定干扰量计算值之后,所述方法还包括:
7.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,利用如下表达式对表示所述死区时间对功率管的占空比周期的影响的第一子固定干扰量计算值进行计算:
8.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,利用如下表达式对表示所述开关损耗对功率管的占空比周期的影响的第二子固定干扰量计算值进行计算:
9.根据权利要求8所述的方法,其特征在于,分别利用如下表达式对所述开通损耗和所述关断损耗进行计算:
10.一种用于测量电机相电流的系统,其特征在于,所述系统包括如下模块: