用于潛油交流永磁同步電機(jī)防退磁的保護(hù)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及永磁同步電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，特別設(shè)計用于潛油交流永磁同步電機(jī)防退磁 的保護(hù)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，永磁同步電機(jī)因其結(jié)構(gòu)簡單，體積小，重量輕，功率慣量比大、效率高、精度 高和調(diào)速范圍寬等優(yōu)點(diǎn)，近年來在各領(lǐng)域都得到廣泛的應(yīng)用。然而，在一些特殊領(lǐng)域，電機(jī) 所處的工作環(huán)境十分復(fù)雜且非常極端，甚至無法實(shí)時監(jiān)測到電機(jī)的狀態(tài)，導(dǎo)致電機(jī)高溫長 期運(yùn)行無法預(yù)防，電機(jī)逐漸退磁，嚴(yán)重影響電機(jī)的使用壽命。更換永磁同步電機(jī)會造成巨大 的人力物力損失。
[0003] 例如，油田開采領(lǐng)域，潛油采油設(shè)備，永磁同步電機(jī)及相關(guān)組件伸入地下千余米， 對于電機(jī)及組件壽命等有著嚴(yán)格的要求。影響永磁同步電機(jī)壽命，除了其它原因素外，主要 原因是電機(jī)處于高溫的狀態(tài)下長期運(yùn)行，導(dǎo)致退磁，縮短電機(jī)壽命。當(dāng)永磁同步電機(jī)因負(fù)載 波動或控制器參數(shù)不匹配等原因?qū)е聹囟壬撸部赡軙l(fā)生退磁現(xiàn)象。其中，當(dāng)永磁同步 電機(jī)退磁時，電機(jī)相電流將加大，發(fā)熱亦將增大，從而導(dǎo)致電機(jī)的運(yùn)行效率降低，壽命短。另 夕h對于無傳感器控制的永磁同步電機(jī)，轉(zhuǎn)子退磁可能導(dǎo)致位置估計誤差過大，進(jìn)而導(dǎo)致電 機(jī)無法正常運(yùn)行。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明針對上述問題，提出了一種用于潛油交流永磁同步電機(jī)防退磁的保護(hù)方 法。解決了現(xiàn)有永磁同步電機(jī)逐漸退磁，嚴(yán)重影響電機(jī)的使用壽命的問題。
[0005] 本發(fā)明采取的技術(shù)方案如下：
[0006] -種用于潛油交流永磁同步電機(jī)防退磁的保護(hù)方法，包括W下步驟：
[0007] 1 )在電流控制模式下，給永磁同步電機(jī)發(fā)出電流值指令I(lǐng)d-ref，永磁同步電機(jī)在電 流值指令下運(yùn)行穩(wěn)定后，采樣獲得永磁同步電機(jī)的Ξ相電流，根據(jù)Ξ相電流得到d軸的反饋 電流I d和q軸的反饋電流I q;
[000引2)根據(jù)步驟1)中得到的d軸的反饋電流Id,得到線性電壓值Ud;
[0009] 3)根據(jù)步驟1)得到的d軸的反饋電流Id、q軸的反饋電流IqW及步驟2)得到的線性 電壓值山，計算出實(shí)時的定子繞組電阻Rs;
[0010] 4)根據(jù)步驟3)的定子繞組電阻Rs，得到當(dāng)前的電機(jī)定子溫度值；
[0011] 5)將步驟4)得到的電機(jī)定子溫度值與預(yù)存的溫度闊值比對，判斷永磁同步電機(jī)的 運(yùn)行狀態(tài)是否正常，當(dāng)電機(jī)定子溫度值大于溫度闊值時，進(jìn)入步驟6);
[0012] 6)降低永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)速，重復(fù)步驟1)至步驟5)，直至永磁同步電機(jī)的電機(jī)定 子溫度值小于等于溫度闊值。
[0013] 本申請的保護(hù)方法，不需要增加任何外置的檢測裝置，且運(yùn)算量小，實(shí)現(xiàn)簡單有 效;系統(tǒng)因電機(jī)故障、電源波動、通風(fēng)散熱等問題出現(xiàn)永磁同步電機(jī)任何溫度異常，都可W 及時的被采集到實(shí)現(xiàn)早發(fā)現(xiàn)早預(yù)防，保證了電機(jī)故障及退磁保護(hù)的及時性;系統(tǒng)在惡劣的 環(huán)境或負(fù)載波動的情況下工作，當(dāng)出現(xiàn)溫度異常(沒有其它故障），可通過實(shí)時得到的電機(jī) 定子溫度值與預(yù)設(shè)的溫度闊值對比得到，并通過降低轉(zhuǎn)速保證永磁同步電機(jī)在正常的溫度 下工作，能夠有效防止退磁，本申請的保護(hù)方法能夠大大增強(qiáng)永磁同步電機(jī)的使用壽命。
[0014] 進(jìn)一步的，步驟1)中，電流值指令I(lǐng)d-ref為d軸電流空間矢量;采樣獲得永磁同步電 機(jī)的二相電流的具體步驟如下：
[0015] 2.1)通過電流傳感器對電機(jī)的Ξ相電流進(jìn)行采樣，得到采樣值；
[0016] 2.2)將步驟2.1)的采樣值進(jìn)行漏電流消除，獲得電機(jī)的Ξ相電流Ia、Ib、Ic。
[0017] 進(jìn)一步的，步驟1)中，根據(jù)立相電流得至Ijd軸的反饋電流Id和q軸的反饋電流Iq的具 體步驟如下；
[0018] 3.1)通過編碼器獲取當(dāng)前永磁同步電機(jī)的角度Θ;
[0019] 3.2)對Ξ相電流Ια、Ib、I細(xì)行Clarke變換得到d軸的反饋電流Id和q軸的反饋電流 Iq，其中，Clarke變換公式為：
[0020]
〇
[0021] 進(jìn)一步的，步驟2)中，得到線性電壓值Ud的具體方法為:將電流值指令I(lǐng)d-ref與d軸 的反饋電流Id的差值e(t)作為輸入，W線性電壓值Ud作為輸出，通過PI調(diào)節(jié)器，獲得線性電 壓值Ud，PI調(diào)節(jié)器的表達(dá)式為：
[0022]
[0023] 其中，K。為比例系數(shù)，Τη為采用周期，S為拉普拉斯算子；
[0024] 由上述ΡΙ調(diào)節(jié)器的公式可知，ΡΙ控制器輸出信號u(t)同時成比例地反映輸入e(t) 及其積分，即有：
[0025]
[00%]于實(shí)際應(yīng)用中，可W對公式
的?行離散化，離散化的PI控制 器表達(dá)式為：
[0027]
[002引 其中，
[0029] k-采樣序號；
[0030] e(j)――0至化次采樣值內(nèi)，第j次采樣時刻的輸入值；
[0031] Kh一一積分系數(shù)；
[0032] u(k)一一第k次采樣時刻的控制器輸出值；
[0033] e(k)-第k次采樣時刻的輸入值。
[0034] 進(jìn)一步的，步驟3)中，計算出實(shí)時的定子繞組電阻化的公式如下：
[0035]
[0036] 其中，Ld為d軸電感，Lq為q軸電感，ω為轉(zhuǎn)子的角速度，Ld、Lq由永磁同步電機(jī)給出， 是永磁同步電機(jī)的d軸，q軸電壓方程所對應(yīng)的電機(jī)參數(shù)。
[0037] 進(jìn)一步的，步驟4)中，通過將定子繞組電阻與電阻-溫度對應(yīng)關(guān)系表進(jìn)行匹配，得 到當(dāng)前的電機(jī)定子溫度值。
[0038] 進(jìn)一步的，步驟4)中，通過將定子繞組電阻與電阻-溫度對應(yīng)關(guān)系曲線圖進(jìn)行匹 配，得到當(dāng)前的電機(jī)定子溫度值。
[0039] 進(jìn)一步的，步驟6)中，降低永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)速時，每次控制永磁同步電機(jī)降低速 度30~10化pm，且在永磁同步電機(jī)運(yùn)行若干預(yù)設(shè)時長的周期后，再重復(fù)步驟1)至步驟5)。
[0040] 本申請中，巧m表示轉(zhuǎn)每分鐘。
[0041 ]本發(fā)明的有益效果是:不需要增加任何外置的檢測裝置，且運(yùn)算量小，實(shí)現(xiàn)簡單有 效;系統(tǒng)因電機(jī)故障、電源波動、通風(fēng)散熱等問題出現(xiàn)永磁同步電機(jī)任何溫度異常，都可W 及時的被采集到實(shí)現(xiàn)早發(fā)現(xiàn)早預(yù)防，保證了電機(jī)故障及退磁保護(hù)的及時性;系統(tǒng)在惡劣的 環(huán)境或負(fù)載波動的情況下工作，當(dāng)出現(xiàn)溫度異常(沒有其它故障），可通過實(shí)時得到的電機(jī) 定子溫度值與預(yù)設(shè)的溫度闊值對比得到，并通過降低轉(zhuǎn)速保證永磁同步電機(jī)在正常的溫度 下工作，能夠有效防止退磁，本申請的保護(hù)方法能夠大大增強(qiáng)永磁同步電機(jī)的使用壽命。
【附圖說明】：
[0042] 圖1是本發(fā)明用于潛油交流永磁同步電機(jī)防退磁的保護(hù)方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】：
[0043] 下面結(jié)合各附圖，對本發(fā)明做詳細(xì)描述。
[0044] 如圖1所示，一種用于潛油交流永磁同步電機(jī)防退磁的保護(hù)方法，包括W下步驟：
[0045] 1)在電流控制模式下，給永磁同步電機(jī)發(fā)出電流值指令I(lǐng)d-ref，永磁同步電機(jī)在電 流值指令下運(yùn)行穩(wěn)定后，采樣獲得永磁同步電機(jī)的Ξ相電流，根據(jù)Ξ相電流得到d軸的反饋 電流Id和q軸的反饋電流Iq;
[0046] 2)根據(jù)步驟1)中得到的d軸的反饋電流Id,得到線性電壓值Ud;
[0047] 3)根據(jù)步驟1)得到的d軸的反饋電流Id、q軸的反饋電流IqW及步驟2)得到的線性 電壓值山，計算出實(shí)時的定子繞組電阻化；
[004引 4)根據(jù)步驟3)的定子繞組電阻化，得到當(dāng)前的電機(jī)定子溫度值；
[0049] 5)將步驟4)得到的電機(jī)定子溫度值與預(yù)存的溫度闊值比對，判斷永磁同步電機(jī)的 運(yùn)行狀態(tài)是否正常，當(dāng)電機(jī)定子溫度值大于溫度闊值時，進(jìn)入步驟6);當(dāng)電機(jī)定子溫度值小 于等于溫度闊值時，永磁同步電機(jī)保持當(dāng)前參數(shù)，繼續(xù)正常工作；
[0050] 6)降低永磁同步電機(jī)的