变频器中电动机过载保护的算法及其实现

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1、第4期2008年8月工矿自动化IndustryandMineAutomationNo．4Aug．2008文章编号：1671—251X(2008)04一0033一03变频器中电动机过载保护的算法及其实现陆海峰，王石刚，曹家勇(上海交通大学机电工程与设计研究所，上海200240)摘要：在分析传统的电动机反时限过载保护局限性的基础上，根据电动机的一阶热模型方程，文章提出了一种应用于变频器的新型电动机过载保护算法，详细介绍了该算法中参数的整定和修正方法，并给出了算法流程。仿真结果表明，该电动机过载保护算法

2、体现了电动机过载过程中电动机本体发热和散热的物理过程，使得传统算法难以解决的过载波动、断续过载等问题得到了较好的解决。关键词：变频器；电动机；过载保护；热模型中图分类号：TM32；TN733文献标识码：AAnAlgorithmof0verloadProtectionofMotorinConverterandItsImplementationLUHai—feng，WANGShi—gang，CA0Jia—yong(InstituteofElectromechanicalEngineeringandDe

3、signofShanghaiJiaotongUniversity，Shanghai200240，China)Abstmct：Onthebasisofanalyzinglimitationoftraditionaloverloadprotectionofinversetimelagofmotor，thepaperputforwardanewalgorithmofoverloadprotectionofmotorusedinconverteraccordingtofirstorderequationo

4、fthermalmodelofmotor．Itintroducedmethodsofparameterssettlingandamendinginthealgorithmindetailsandgaveflowofthealgorithm．Thesimulationresultshowedthatthealgorithmreflectedphysicalprocessofheatgenerationandheatemissionofmotorinoverloadprocessofmotor，and

5、preferablysolvedtheproblemssuchasoverloadfluctuationandintermittentoverloadthatwasnotsolvedbytraditionalalgorithm．Keywords：converter，motor，overloadprotection，thermalmodeIO引言1传统的反时限过载保护及其局限性过载是电动机的常见故障之一，电动机过载时，负载电流虽然超过了额定值，但超过的幅度不大，也没有较大的冲击电流，因而电动机可以短

6、时过载。其允许的时间取决于电流的过载程度与电动机的散热环境。而对于变频器使用的电动机，由于其转速频繁变化，内置风扇的转速相应变化，从而散热条件跟随变化；同时在变频器调速过程中，电流值会发生很大的波动。要想确定电动机的允许过载时间比较困难。因而急需一种算法解决变频器中电动机的过载问题。收稿日期：2008一04一07作者简介：陆海峰(1982一)，男，江苏南通人，上海交通大学机械与动力工程学院硕士研究生·主要研究方向为电力电子技术。传统的电动机过载保护大都具有反时限特性：即允许的过载时间与过载电流的大

7、小有关，电流越大，允许过载的时间就越短。工业界常采用如下方法对电动机进行过载保护：r⋯‘2F=丽01，式中：f为电流的过载倍数；￡为跳闸时间；r为与电动机特性有关的时间常数，需要根据经验积累。图1为f和f的关系曲线。这种方法在应用时，根据电流的过载倍数由式(1)求得过载时间￡，然后定时器开始记时到f，则跳闸保护。但在实际应用中，特别是用变频器带动电动机时，上述反时限方法存在如下局限：(1)在1次过载中，电动机过载深度往往存在·34工矿自动化2008年8月波动，传统反时限方法难以解决该问题。(2)传

8、统反时限方法仅解决单次过载保护问题，若电动机频繁处于过载和非过载切换状态时，过载状况不易判断。(3)电动机散热状况与电动机风扇转速即电动机转速有关。传统的反时限方法难以考虑该因素的影响。图1电流的过载倍数f和跳闸时间￡的关系曲线2改进后的基于电动机热模型的算法电动机过载的基本特征是实际温升超过额定温升。过载保护的根本目的就是防止电动机因过热而烧坏。因此，笔者引入应用很广的一阶电动机热模型方程：心，R=c訾+HT，，，(2)式中：T：。为电动机的温升；兀，为电动机的电流；C为电动机的