CN117074803A - 一种压缩机相序检测方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种压缩机相序检测方法及装置，其中，该方法包括：采集压缩机输入侧的三相电流和三相电压；根据所述三相电流和三相电压计算三相间的反电动势差；若所述三相间的反电动势差中的最大值大于或等于参考阈值，则判定相序错误，生成故障提示信号，该方法和装置能够解决现有技术中人工区分端子相序后对控制器和压缩机进行接线，容易相序接错，导致压缩机反转后损坏的问题。
Description
技术领域
本发明涉及压缩机技术领域，特别是一种压缩机相序检测方法及装置。
背景技术
压缩机是制冷空调或热泵系统中的主要元器件之一。压缩机的旋转方向至关重要，其方向错误将导致吸、排气方向相反，不能正常工作甚至可能导致压缩机损坏。在实际应用中，变频压缩机一般由专用控制器控制，控制器的输出端标记有三相的相序标识U、V和W；同时，压缩机的端子上也标有对应的相序标识U、V和W，经导线将控制器输出端和压缩机端子的相序端口对应连接，即U-U、V-V和W-W对应连接，使得控制器将输出信号按照U-V-W顺序运行。
目前，上述连接方式为人工区分端子相序后使用导线连接，在此过程中避免不了会发生将相序接错，导致压缩机反转后损坏的情况发生。
相关技术中，存在通过采集温度参数，根据温度参数判断压缩机运行数据是否有误，进而判断是否出现相序接错的技术方案。但是，温度积累需要时间，运行时间久即可能出现压缩机损坏现象。
发明内容
本发明的目的在于克服上述技术不足，提供一种压缩机相序检测方法及装置，以解决现有技术中人工区分端子相序后对控制器和压缩机进行接线，容易相序接错，导致压缩机反转后损坏的问题。
为达到上述技术目的，本发明采取了以下技术方案：
根据本发明的一个方面，提供了一种压缩机相序检测方法，包括：
采集压缩机输入侧的三相电流和三相电压；
根据所述三相电流和三相电压计算三相间的反电动势差；
若所述三相间的反电动势差中的最大值大于或等于参考阈值，则判定相序连接错误，生成故障提示信号。
可选的，所述根据所述三相电流和三相电压计算三相间的反电动势差，包括：
对于任意两相线路，按照如下方式计算两相之间的反电动势差：
将压缩机的定子相电阻乘以第二相的定子相电流与第一相的定子相电流之间的差值，得到第一电势项；
将压缩机的定子有效电感乘以第二相的定子相电流与第一相的定子相电流的瞬时差值，得到第二电势项；
将所述第一电势项与所述第二电势项相加，再减去第二相与第三相之间的线电压以及第三相与第一相之间的线电压，即得到第一相与第二相之间的反电动势差。
可选的，若所述三相间的反电动势差中的最大值大于或等于参考阈值，则所述方法还包括：向所述压缩机发送停机指令。
可选的，所述方法还包括：
在压缩机启动后，检测压缩机的当前运行频率是否达到预定频率，若是，再根据所述三相电流和三相电压计算三相间的反电动势差。
可选的，所述参考阈值根据以下方式确定：
在正确连接压缩机相序时，测得第一三相间反电动势最大值；
在错误连接压缩机相序时，测得第二三相间反电动势最大值；
根据所述第一三相间反电动势最大值和所述第二三相间反电动势最大值确定所述参考阈值。
可选的，所述方法还包括：
在预定时间内持续比较所述三相间的反电动势差中的最大值与所述参考阈值的大小；
若在所述预定时间截止时，所述三相间的反电动势差中的最大值仍小于所述参考阈值，则控制所述压缩机正常运行。
可选的，所述预定时间通过以下标准确定：在所述预定时间内，能够使得检测到的压缩机的三相间反电动势差足够达到所述参考阈值，且在所述预定时间内，若压缩机相序接错时不会对压缩机造成损伤。
根据本发明的另一个方面，还提供了一种压缩机相序检测装置，包括
采样单元，用于采集压缩机输入侧的三相电流和三相电压；
控制单元，所述控制单元与所述采样单元相连，用于根据所述三相电流和三相电压计算三相间的反电动势差；若所述三相间的反电动势差中的最大值大于或等于参考阈值，则判定相序连接错误，生成故障提示信号。
可选的，包括：所述采样单元包括电流采样电路；所述电流采样电路包括三相采样端和参考地端；所述采样端通过第一电阻连接运放芯片的同相输入端；所述参考地端通过第二电阻连接所述运放芯片的反相输入端；所述运放芯片的输出端连接至所述控制单元；所述运放芯片的反相输入端还通过第三电阻连接所述运放芯片的输出端。
可选的，所述第一电阻和所述运放芯片的同相输入端之间的节点上还连接有将负半轴电流偏置至正半轴的偏置电路。
可选的，所述采用单元包括电压采样电路，所述电压采样电路包括三相采样端和信号输出端；所述三相采样端通过至少两个分压电阻接地，在靠近接地的分压电阻的两端通过滤波电路连接所述信号输出端，并通过所述信号输出端连接至所述控制单元。
可选的，所述信号输出端和其所连接的分压电阻之间还连接电压限制电路，当该分压电阻的电压值超过阈值时，使得电压采样电路的电流从所述电压限制电路输出。
可选的，所述电压限制电路包括两个正向串接的二极管，前一个二极管接地，后一个二极管连接具有预设电压值的电源；两个二极管之间的节点连接至所述信号输出端。
本发明提供的一种压缩机相序检测方法及装置，首先采集三相电流和三相电压，然后根据三相电流和三相电压，计算出三相间的反电动势差，若检测到反电动势差中的最大值大于或等于参考阈值，则判定出现相序连接错误，即能够有效识别压缩机相序连接错误，防止压缩机反转损坏，且检测逻辑中不需要积累温度信号，相对于基于温度检测相序的技术方案而言能够更有效的避免压缩机损坏。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种压缩机相序检测方法的流程示意图；
图2为本发明另一个实施例提供的一种压缩机相序检测方法的流程示意图；
图3为本发明实施例提供的一种压缩机相序检测装置的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的一种压缩机相序检测装置中电流采样电路的结构示意图；
图5为发明实施例提供的一种压缩机相序检测装置中电压采样电路的结构示意图；
图6为发明实施例提供的一种控制系统的结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分的实施例，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前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
相关技术中，控制器与压缩机连接时，需要人工区分端子相序后使用导线连接，在此过程中避免不了会发生将相序接错，导致压缩机反转后损坏的情况发生。目前，尚没有一种有效的解决方案。
基于上述问题，本发明提出一种压缩机相序检测方法及装置，以解决相关技术中无法有效识别压缩机相序连接错误，导致压缩机反转损坏的技术问题。下面进行详细介绍。
根据本发明实施例，提供了一种压缩机相序检测方法，结合图1，该方法包括：
步骤S101，采集压缩机输入侧的三相电流和三相电压；
步骤S103，根据所述三相电流和三相电压计算三相间的反电动势差；
步骤S105，若所述三相间的反电动势差中的最大值大于或等于参考阈值，则判定相序连接错误，生成故障提示信号。
在该实施例中，首先，当压缩机上电后，可通过电压采样电路和电流采样电路等采样单元，采集压缩机输入侧的三相电流和三相电压。
接着，在步骤S103中，可以根据采集到的三相电流和三相电压值，计算出三相间，每两相之间的反电动势差。例如，以A、B、C命名三相，即压缩机的三相线路分别为A相、B相和C相，则可以定义相应的反电动势差为：A相和B相的反电动势之差为Eab,B相和C相的反电动势之差为Ebc,C相和A相的反电动势之差为Eca。
然后，在步骤S105中，先确认三个反电动势差中的最大值，即从Eab、Ebc、Eca中取最大值，记为Emax。相应地，在步骤S105中，记预设的参考阈值为Eref。若检测到Emax≥Eref，则判定此时处于三相相序接错的状态，生成故障提示信号，如通过声、光、电等提示装置输出，以提醒工作人员此时处于相序连接错误的状态，需要及时停机，更换相序连接方式。
在生成故障提示信号后，可以由人工手动控制停机，也可以执行步骤S107，向压缩机发送停机信号，即自动控制压缩机停机，以便更为及时的停止压缩机运转，更加可靠的防止压缩机因反转导致损坏。
可选的，步骤S103中，所述根据所述三相电流和三相电压计算三相间的反电动势差，可以通过以下方式计算：
对于任意两相线路，按照如下方式计算两相之间的反电动势差：
将压缩机的定子相电阻乘以第二相的定子相电流与第一相的定子相电流之间的差值，得到第一电势项；
将压缩机的定子有效电感乘以第二相的定子相电流与第一相的定子相电流的瞬时差值，得到第二电势项；
将所述第一电势项与所述第二电势项相加，再减去第二相与第三相之间的线电压以及第三相与第一相之间的线电压，即得到第一相与第二相之间的反电动势差。
该计算的推导过程如下：
定子绕组的耦合电路方程组为：
其中，Va，Vb，Vc分别为A、B、C三相的定子端电压；R为定子相电阻；L为定子有效电感；Ia，Ib，Ic为A、B、C三相的定子相电流；Ea，Eb，Ec为A、B、C三相的反电动势。
由式(1)两两相减可以得到线电压Vab，Vbc，Vca的表达式为：
如前文介绍，定义A相和B相的反电动势之差Eab＝Ea-Eb,B相和C相的反电动势之差Ebc＝Eb-Ec,C相和A相的反电动势之差Eca＝Ec-Ea，将式(2)两两相加可得：
根据式(3)，可以得到任意两相之间的反电动势差。
可选的，所述方法还包括：
在压缩机启动后，检测压缩机的当前运行频率是否达到预定频率，若是，再根据所述三相电流和三相电压计算三相间的反电动势差。
该步骤可以在步骤S101或步骤S103之前进行。因压缩机在低频时的反电动势较小，无法作为判断是否存在相序连接错误的依据，故本实施例中先使压缩机运行至一定频率后再进行反电动势的检测。当压缩机运行至预定的目标频率后，通过对电压电流采样计算出相反电动势之差Eab，Ebc，Eca并求出三者最大值为Emax。如此，可以使得三相相序连接正误的判断结果更加准确。
可选的，所述参考阈值根据以下方式确定：
在正确连接压缩机相序时，测得第一三相间反电动势最大值；
在错误连接压缩机相序时，测得第二三相间反电动势最大值；
根据所述第一三相间反电动势最大值和所述第二三相间反电动势最大值确定所述参考阈值。
在上述确定方式中，可以在压缩机调试过程中，在正确连接压缩机相序时，测得预定频率的反电动势最大值，在压缩机相序连接错误时测得预定频率的反电动势最大值，将两种不同情况下的反电动势最大值进行比较得出优选阈值用于区分是否存在压缩机相序错误情况。例如，可以在两个反电动势最大值之间进行取值，如取两者的均值作为优选的参考阈值。
可选的，所述方法还包括：
步骤S109，在预定时间内持续比较所述三相间的反电动势差中的最大值与所述参考阈值的大小；
步骤S111，若在所述预定时间截止时，所述三相间的反电动势差中的最大值仍小于所述参考阈值，则控制所述压缩机正常运行。
在步骤S109和步骤S111中，在预定时间内持续检测并比较三相间的反电动势差中的最大值与所述参考阈值的大小，即提供了一个检测三相相序正误的窗口时间，若的确存在相序错接的情况，则在检测时间内，压缩机组有足够的时间使得三相间反电动势差达到参考阈值，避免检测时间过短而导致对相序连接正误的错判。
可选的，所述预定时间通过以下标准确定：在所述预定时间内，能够使得检测到的压缩机的三相间反电动势差足够达到所述参考阈值，且在所述预定时间内，若压缩机相序接错时不会对压缩机造成损伤。即，该预定时间作为一个采样窗口时间，在这个时间内能够确认压缩机的反电动势达到足够大，以用于判断是否存在压缩机相序接错情况，且在采样窗口时间内运行，压缩机相序接错时不会对压缩机本身造成损伤，起到既能检测相序，又可避免压缩机损坏的双重效果。
图2示出了本发明另一个实施例的压缩机相序检测方法，在上电初始化后，控制压缩机运行至F1Hz。然后，对电压电流进行采样，接着计算三相间反电动势差值的最大值Emax，然后判断参考阈值Eref＞Emax是否成立，若否，则报故障停机，若是，判断窗口时间截止与否，若否，则继续对电压电流进行采样，若是，则正常控制运行。
根据本发明实施例提供了一种压缩机相序检测装置，用于执行上述实施例介绍的压缩机相序检测方法，结合图3，具体包括：
采样单元21，用于采集压缩机输入侧的三相电流和三相电压；
控制单元23，所述控制单元23与所述采样单元21相连，用于根据所述三相电流和三相电压计算三相间的反电动势差；若所述三相间的反电动势差中的最大值大于或等于参考阈值，则判定相序连接错误，生成故障提示信号。控制单元23的具体检测和控制策略可以参考上文实施例的介绍，在此不再赘述。
可选的，所述采样单元21包括电流采样电路；结合图4，所述电流采样电路包括三相采样端L1和参考地端L2；所述三相采样端L1通过第一电阻R1连接运放芯片U1的同相输入端；所述参考地端L2通过第二电阻R2连接所述运放芯片U1的反相输入端；所述运放芯片U1的输出端连接至所述控制单元23；所述运放芯片U1的反相输入端还通过第三电阻R3连接所述运放芯片U1的输出端。此外，第三电阻R3还并联第七电容C7。
运放芯片U1还连接有供电电路，包括一3.3V电源，3.3V电源通过一组并联的第五电容C5和第六电容C6与运放芯片U1连接。
其中，三相采样端L1连接至三相电流输出线路，采样数据通过运放芯片U1后，通过第一信号输出端L3进入控制芯片，在控制芯片中通过采样数据计算电流大小并保存。
可选的，所述第一电阻R1和所述运放芯片U1的同相输入端之间的节点上还连接有将负半轴电流偏置至正半轴的偏置电路。作为一个示例，该偏置电路包括第四电阻R4以及与第四电阻R4并联的第四电容C4，第四电阻R4一端连接1.65V电源，另一端连接在第一电阻R1和运放芯片U1的正相输入端之间。
此外，在三相采样端L1和参考地端L2上还连接第一电容C1、第二电容C2，与上文实施例的其他电容一样，可以起到滤波的作用。
可选的，所述采用单元21包括电压采样电路，所述电压采样电路包括三相采样端和信号输出端；所述三相采样端通过至少两个分压电阻接地，在靠近接地的分压电阻的两端通过滤波电路连接所述信号输出端，并通过所述信号输出端连接至所述控制单元。例如，结合图5，在本实施例中，三相采样端L1通过第五电阻R5、第六电阻R6和第七电阻R7接地。滤波电路包括第八电阻R8以及第八电容C8。
三相采样端L1端连接至三相反流输出，通过电阻分压后通过第二信号输出端L4进入控制芯片，在控制芯片中通过采样信号计算电压大小并保存。
可选的，所述信号输出端和其所连接的分压电阻之间还连接电压限制电路，当该分压电阻的电压值超过阈值时，使得电压采样电路的电流从所述电压限制电路输出。如此，可以将电压控制在控制芯片允许的范围内。
例如，所述电压限制电路包括两个正向串接的二极管，即第一二极管D1和第二二极管D2，前一个二极管，即第二二极管接地，后一个二极管，即第一二极管D1连接具有预设电压值的电源，如3.3V；两个二极管之间的节点通过第八电阻R8连接至第二信号输出端L4。如此，将电压控制在控制芯片允许的3.3V内，当电压超过3.3V时，可通过第一二极管D1、第二二极管D2流向3.3V，从而避免芯片损坏。
应当理解的是，上文实施例介绍的电压采样电路和电流采样电路仅为示例性介绍，也可替代为其他合适的电压、电流采样电路结构。
图6示出了一种控制系统，包括控制芯片、IPM模块、CMP(即压缩机)、电压采样电路、电流采样电路，IPM模块和CMP通过三相线路U、V、W连接。控制芯片分别与IPM模块、电压采样电路、电流采样电路连接。
电流采样电路的采样端连接至IPM三相电流输出，电压采样电路的采样端连接至IPM三相反流输出。电流采样电路及电压采样电路采集IPM的输出电流电压，发送给控制芯片，用于计算压缩机反电动势。控制芯片所执行的具体计算方式和控制策略可以参考上文实施例的介绍，在此不再赘述。
在本申请的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
在本申请所提供的几个实施例中，所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，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单元中，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单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
以上所述仅是本申请的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。
Claims (13)
1.一种压缩机相序检测方法，其特征在于，包括：
采集压缩机输入侧的三相电流和三相电压；
根据所述三相电流和三相电压计算三相间的反电动势差；
若所述三相间的反电动势差中的最大值大于或等于参考阈值，则判定相序连接错误，生成故障提示信号。
2.根据权利要求1所述的压缩机相序检测方法，其特征在于，所述根据所述三相电流和三相电压计算三相间的反电动势差，包括：
对于任意两相线路，按照如下方式计算两相之间的反电动势差：
将压缩机的定子相电阻乘以第二相的定子相电流与第一相的定子相电流之间的差值，得到第一电势项；
将压缩机的定子有效电感乘以第二相的定子相电流与第一相的定子相电流的瞬时差值，得到第二电势项；
将所述第一电势项与所述第二电势项相加，再减去第二相与第三相之间的线电压以及第三相与第一相之间的线电压，即得到第一相与第二相之间的反电动势差。
3.根据权利要求1所述的压缩机相序检测方法，其特征在于，若所述三相间的反电动势差中的最大值大于或等于参考阈值，则所述方法还包括：向所述压缩机发送停机指令。
4.根据权利要求1所述的压缩机相序检测方法，其特征在于，所述方法还包括：
在压缩机启动后，检测压缩机的当前运行频率是否达到预定频率，若是，再根据所述三相电流和三相电压计算三相间的反电动势差。
5.根据权利要求1所述的压缩机相序检测方法，其特征在于，所述参考阈值根据以下方式确定：
在正确连接压缩机相序时，测得第一三相间反电动势最大值；
在错误连接压缩机相序时，测得第二三相间反电动势最大值；
根据所述第一三相间反电动势最大值和所述第二三相间反电动势最大值确定所述参考阈值。
6.根据权利要求1所述的压缩机相序检测方法，其特征在于，所述方法还包括：
在预定时间内持续比较所述三相间的反电动势差中的最大值与所述参考阈值的大小；
若在所述预定时间截止时，所述三相间的反电动势差中的最大值仍小于所述参考阈值，则控制所述压缩机正常运行。
7.根据权利要求6所述的压缩机相序检测方法，其特征在于，所述预定时间通过以下标准确定：在所述预定时间内，能够使得检测到的压缩机的三相间反电动势差足够达到所述参考阈值，且在所述预定时间内，若压缩机相序接错时不会对压缩机造成损伤。
8.一种压缩机相序检测装置，其特征在于，包括
采样单元，用于采集压缩机输入侧的三相电流和三相电压；
控制单元，所述控制单元与所述采样单元相连，用于根据所述三相电流和三相电压计算三相间的反电动势差；若所述三相间的反电动势差中的最大值大于或等于参考阈值，则判定相序连接错误，生成故障提示信号。
9.根据权利要求8所述的压缩机相序检测装置，其特征在于，所述采样单元包括电流采样电路；所述电流采样电路包括三相采样端和参考地端；所述采样端通过第一电阻连接运放芯片的同相输入端；所述参考地端通过第二电阻连接所述运放芯片的反相输入端；所述运放芯片的输出端连接至所述控制单元；所述运放芯片的反相输入端还通过第三电阻连接所述运放芯片的输出端。
10.根据权利要求9所述的压缩机相序检测装置，其特征在于，所述第一电阻和所述运放芯片的同相输入端之间的节点上还连接有将负半轴电流偏置至正半轴的偏置电路。
11.根据权利要求8所述的压缩机相序检测装置，其特征在于，所述采用单元包括电压采样电路，所述电压采样电路包括三相采样端和信号输出端；所述三相采样端通过至少两个分压电阻接地，在靠近接地的分压电阻的两端通过滤波电路连接所述信号输出端，并通过所述信号输出端连接至所述控制单元。
12.根据权利要求11所述的压缩机相序检测装置，其特征在于，所述信号输出端和其所连接的分压电阻之间还连接电压限制电路，当该分压电阻的电压值超过阈值时，使得电压采样电路的电流从所述电压限制电路输出。
13.根据权利要求12所述的压缩机相序检测装置，其特征在于，所述电压限制电路包括两个正向串接的二极管，前一个二极管接地，后一个二极管连接具有预设电压值的电源；两个二极管之间的节点连接至所述信号输出端。
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| CN118962269A (zh) * | 2024-10-14 | 2024-11-15 | 兰州大成铁路信号股份有限公司 | 三相异步电机相序检查的实现方法及装置 |
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2023
- 2023-09-11 CN CN202311163563.8A patent/CN117074803A/zh active Pending
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| CN118962269A (zh) * | 2024-10-14 | 2024-11-15 | 兰州大成铁路信号股份有限公司 | 三相异步电机相序检查的实现方法及装置 |
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