电机故障识别方法研究

电机故障识别方法研究

高雷

珠海格力电器股份有限公司    广东 珠海   519000

摘要：本文介绍一种空调电机故障识别方法，在空调电机运行时，采集驱动所述电机运行的驱动电压，并获取所述驱动电压的输出参数；获取所述电机处于正常工况下的运行参数，并根据所述输出参数和所述运行参数判断所述电机是否故障；在判定所述电机故障时，关闭所述电机。与现有技术相比，解决了无法及时察觉电机状态，判断电机是否故障的问题，提高了产品性能，增强了实际使用时的安全性。

关键词：电机；故障；空调；方法；参数

1、引言

随着我国科技的高速发展，生活中离不开空调给我们带来舒适环境。空调控制器通过发出指令输出电压控制电机转速，当电机转速达不到工作需要时，将会持续增加电压提高电机转速直至满足要求，但是这样通过判断电机转速不满足就不断增加电压来调节转速，并不能察觉电机的状态，一味输出电压也容易使得电机损坏，影响产品性能，同时电机损坏未及时更换也影响用户的使用体验。因此，如何及时察觉电机状态，判断电机是否损坏是业界亟待解决的技术问题。

2、电机故障识别方法

针对现有技术中无法及时判断电机状态的问题，提出了一种电机故障识别方法及空调。在电机运行时，采集驱动所述电机运行的驱动电压，并获取所述驱动电压的输出参数；获取所述电机处于正常工况下的运行参数，并根据所述输出参数和所述运行参数判断所述电机是否故障；在判定所述电机故障时，关闭所述电机。

3、电机故障具体实施方式

电机故障识别方法，包括以下步骤：

（1）在电机运行时，采集驱动电机运行的驱动电压，并获取驱动电压的输出参数；获取电机处于正常工况下的运行参数，并根据输出参数和运行参数判断电机是否故障；在判定电机故障时，关闭电机。

（2）在空调运行时，空调内控制器给电机发送指令转速，电机按指令进行转动运行，通过数据采集器获取驱动电压的输出参数并反馈给控制器，在控制器中预设正常情况下的运行参数，将数据采集器采集的输出参数反馈给控制器后，控制器将这些数值与正常情况下的运行参数进行对比，当所有输出参数都符合正常情况下的运行参数时，把数据传输给控制器，控制器给空调发送正常代码，认为电机转速正常并继续运行，当判断电机转速不正常时，同样将数据传输给控制器，控制器给空调发送故障代码，认为电机故障同时停止运行，并发出提醒信息提醒售后更换电机（见下图）。

（3）在输出参数包括驱动电压的占空比、以及驱动电压在预设时间内处于高电平的次数和处于低电平的次数；其中，获取驱动电压的输出参数，包括：每隔一次预设时间，记录一次驱动电压处于高电平的时间、以及驱动电压在预设时间内处于高电平的次数和处于低电平的次数；根据驱动电压处于高电平的时间对预设时间的比值，计算驱动电压的占空比。电路控制板实时反馈Vsp对地FG的占空比数值，并且使用占空比波形测试仪，采集电机控制板中Vsp对地FG之间的占空比波形图，测试波形单位时间出现的高电平次数X，低电平次数Y，将这些数据采集起来再发送给控制器进行判断，为了便于理解，以预设时间是3秒为例，每隔3秒即采集一次高电平和低电平次数，根据3秒内的Vsp电压处于高电平的时间计算占空比，并将这3秒内占空比数值和高低电平出现次数发送给控制器进行下一步判断，每3秒重复一次此操作，以达到实时监测电机状态的目的，当电机处于正常工况时，所述运行参数满足：驱动电压的占空比处于阈值区间，且在预设时间内，驱动电压处于高电平的次数与处于低电平的次数相等。

控制器内应预设有电机正常工作时的运行参数，将正常工作时Vsp对地FG的占空比收集起来，根据数据分布划定一个阈值区间，此区间内的占空比数值认为是电机处于正常运行情况可能产生的数值，同时预设的运行参数中在预设时间内的Vsp电压处于高低电平次数需要相等，此运行参数为预设在控制器中用于和之后实时采集发送来的数据进行对比，作为控制器的判断依据使用。

（4）判断占空比是否处于阈值区间，若是，则判定驱动电压的占空比数值正常；若否，则判定驱动电压的占空比数值异常。

具体操作，将采集器实时传送的Vsp对地FG占空比数值与预设在控制器的运行参数进行对比，运行参数的Vsp对地FG占空比数值为一个阈值区间，只要实时传送的占空比数值处于运行参数的阈值区间内，则控制器判定当前实时传送的Vsp对地FG占空比数值正常，若不在此阈值区间，则控制器判定当前Vsp对地FG占空比数值异常；为便于理解，假定预设时间为3秒，控制器内预设占空比阈值区间为40%至60%，每3秒采集器将采集的实时Vsp对地FG占空比数值发送给控制器，若采集来的占空比数据为45%，控制器判断45%处于预设的40%至60%之间，则控制器判定这3秒内Vsp对地FG占空比数值正常，并继续重复此步骤，若采集来的占空比为85%，控制器判断85%不处于预设的40%至60%之间，则控制器判断此时Vsp对地FG占空比数值异常，控制器将发送故障代码给空调，停止电机运行。

（5）在判定驱动电压的占空比数值正常之前，还包括：获取对驱动电压的多次记录结果中占空比的最大值、最小值、以及平均值；判断占空比的最大值、最小值、以及平均值是否均处于阈值区间；若是，则判定驱动电压的占空比数值正常；若否，则判定驱动电压的占空比数值异常。

（6）在记录驱动电压在预设时间内处于高电平的次数和处于低电平的次数时，电机故障识别方法还包括：检测驱动电压在预设时间内是否存在连续的高电平或连续的低电平；若是，则判定驱动电压的占空比波形异常。

（7）根据输出参数和运行参数判断电机是否故障，包括：判断驱动电压的占空比数值和占空比波形是否均为正常；若是，则判定电机正常；若否，则判定电机故障。

4、结束语

综上所述，与现有技术相比，本文通过获取电机的驱动电压占空比作为判断电机是否故障的一个依据，获取电机的占空比波形作为判断电机是否故障的另一个依据，结合起来判断电机是否产生故障，以实现及时察觉电机状态，提升产品性能。电机出现故障后控制器会发送错误代码给空调停止运行，一方面起到保护作用，一方面提醒售后及时更换电机，增加了安全性。

参考文献：

[1]杨茂,杨琼琼.基于云分段最优熵算法的风电机组异常数据识别研究[J].《中国电机工程学报》,2018(8):2294-2301.

[2]滕繁,李思亮,申云,郭鹏程.风电机组异常数据智能识别方法[C].第二届中国风电后市场专题研讨会.2015.

[3]陈伟,吴布托,裴喜平.风电机组异常数据预处理的分类多模型算法[J].电力系统及其自动化学报,2018，171(04):141-147.

[4]杨茂,翟冠强,苏欣.基于风特征分析的风电机组异常数据识别算法[J].中国电机工程学报,2017(S1):147-154.