D0I:10.13374/j.issn1001-053x.1999.03.022 第21卷第3期 北京科技大学学报 Vol.21 No.3 1999年6月 Journal of University of Science and Technology Beijing June 1999 三相异步电动机定子绕组温度在线监测 张惠浩 王绍纯 北京科技大学信息工程学院，北京100083 摘要基于过程辨识理论，依据三相异步电动机在αB坐标系下的数学模型，建立了定子绕组 温度预测的数学模型，并以80C552单片机为核心构成三相异步电动机定子绕组温度在线监测 硬件与软件系统，通过实验验证了此方法的正确性与可行性， 关键词异步电动机：定子绕组温度：在线监测 分类号TM343.2:TP206.3 三相异步电动机在故障状态运行时，流过转子漏感，M为定子与转子互感. 定子绕组的电流过大，使定子绕组温升过高，导 1.2定子电阻的估计 致定子绕组绝缘层烧毁，这是电机烧损的根本 由于电阻变化率相对于供电频率慢得多， 原因.对电动机定子绕组温度进行在线监测，将 从而使电流、电压、磁通均具有正弦特性，故由 有效地防止电动机烧损，本文基于过程辨识理 (1),(2)式可得： 论提出了定子绕组温度在线预测的方法， V=R,in-@W (9) Vg=Rig+w,Ψa (10) 1定子绕组温度在线预测基本原理 由上式可得： V:=R:i+aw:+3@.TR (11) 11三相异步电动机的数学模型 式中：g=R+奶，=i话+话，T=(2/3)(ww- 根据电动机坐标变换理论，在αB坐标系统 中，电动机的数学模型为： Ψwa）. V。=R,。+ 对式(11)求解得 dt (1) R.=-3@.Tat/9o:Ti+4V-4oy (12) V=Rin+due 2 dt (2) V,i是可直接测得量，0，是电网频率，需要求T, 0=R.i+du+ dt (3) Ψ。 0=R+警-oW 134,,的计算 (4) 由式(1人式(8)可得： 式中：ia,分别为定子a,B方向的电流分量，ia,w 财-2L--M.LLa-MR (13) 分别为转子α，B方向的电流分量，'a,'分别为定 LnωLm 子a,B方向的电压分量，9，w分别为定子磁链在 =P.-(亿.L.-Mr)E (14) 0, a,B方向的分量，a,We分别为转子磁链在a,B轴 式中：P.=Vgia-Vaiw. 向的分量，R,R分别为定子和转子电阻，①为转 1.4T的计算 子机械角速度的p倍，p为电机极对数. 2 T=(gde-oia） (15) 各轴磁链方程为： Vao=Lssia+Mir 由式(5)式(8)得： (5) M Ψg=Lgn+Mie (6) w-we=(y.4-wia） (16) Wra=Lnira Misa (7) 由此得五-号必 (17) Wis=Lnin+Miw (8) 式中：i=V匠-流，im=4/M. 式中：L=Las+M,L为定子漏感，Ln=Lm+MLr为 1.5定子绕组温度与电阻的关系 利用温度升高时，导体电阻增大的关系可 1998-10-25收稿张惠浩男，24岁，硕士第 21 卷 第 3 期 1 9 9 9 年 6 月 北 京 科 技 大 学 学 报 J o u r n a l o f U n vi e sr iyt o f S e i e n c e a n d Te e h n o l o yg B e ij i n g V 6】 . 2 1 N 0 3 J U n e l, , , 三 相 异 步 电 动机 定 子 绕 组温 度 在线 监 测 张 惠浩 王 绍 纯 北京 科技大 学信 息工程 学院 , 北京 10 0 0 8 3 摘 要 基 于过程 辨识 理论 , 依据 三相 异步 电动机 在 a p坐 标系 下 的数学模 型 , 建 立 了定子绕 组 温 度预 测 的数 学模型 , 并 以 80 C 5 52 单片机 为核心 构成 三相 异步 电动机 定子 绕组 温度 在线监 测 硬 件 与软 件系 统 , 通过 实验 验证 了此方 法的 正确性 与可行 性 . 关键 词 异步 电动 机 : 定子 绕组 温度 : 在 线监 测 分类 号 T M 3 4 3 . 2 ; T P 2 0 6 . 3 三相 异步 电动 机在故障状态运行 时 , 流过 定子 绕组 的电流过大 , 使定子绕 组温 升过高 , 导 致定 子绕组绝 缘层烧毁 , 这是 电机烧损 的根本 原 因 . 对 电动机定子绕组 温度进行在 线监测 , 将 有效地 防止 电 动机烧损 . 本文 基于 过程 辨识 理 论提 出 了定 子绕组 温度在 线预测 的方法 `1 . 1 定 子绕组温 度 在 线预 测 基本 原理 L l 三相 异步 电动 机 的数 学 模型 根据 电动 机坐 标变换 理 论 , 在a 刀坐标系统 中 , 电动机 的数学模型 为 L2] : R 、 = ( 12 ) 、了. 、 、、产歹. J 、声. 21 , 、ù 4 飞了. 、 .、 了.、口了J 二 一 * 、 s 、 + 争 、 一 isR , 十 晋 转子漏感 , 材为定子与转子互感 . 1 .2 定子 电阻 的估计 由于 电阻变化率相对 于 供 电频 率慢得多 , 从而 使 电流 、 电压 、 磁通均具有正 弦特性 , 故 由 ( 1 ) , ( 2 )式可 得 : Vsa 二 R 。 isa 一 。 . 灼 ( 9 ) 心 = R :标+ 山 。 怖 ( 10 ) 由上 式可 得 : 岭= R了厅+ 。 : 试+ 3。 。兀R , ( 1 1) 式 中 : 岭二 此 + 吟 , 打= 疏+ 偏 , 兀 = ( 2/ 3) · (怖与一 鞠isa ) . 对 式 ( 1 1) 求解得 2 1了 o 一 * r 、 。 + 争 + 。 m 、 o 一 * r 、 + 争 一 。 。 、 ù 、产尹尸,. 奋、`ù ūUz J l. `.1 了`龟.、了 1. 、 式 中 : ias 为分 别 为定 子 a 刀方 向 的 电流分 量 , iar , ir, 分别为转子 a 刀方 向的 电流分量 , 氏 , 心分别为定 子 a 刀方 向的 电压 分量 , 沁粼, 分别 为定子 磁链在 a 刀方 向的分量 , 琳a, 鞠 分 别 为转子 磁 链在 a 刀轴 向的分量 , sR 火 丁分别 为定子 和 转 子 电阻 , 。 。 为转 子 机械 角速度 的p 倍 , p 为 电机 极对 数 . 各轴 磁链方程 为 : 叽 = L ` , i as + 九五 r。 ( 5 ) 灼 = L s s标+ 树 叨 ( 6 ) 怀 = L tT ir 。 + iM 二 (7 ) 鞠 二 L o ir, + 械 叨 (8) 式中 : sL 、 = 瓦 : + 人成丈。 为定子 漏感 , L 。 二 L 。 + 叼声, 为 Vs 瓜是 可 直 接测 得量 , 。 s 是 电 网 频 率 , 需 要 求 兀 , 尹 s · 1 . 3 叭 ,琳 的计 算 由式 ( 1卜式( 8) 可 得 : ZL法 。 一 材 卫 只 L 。 。 , , , 1 , 、 . , 吠 = — · — 一 下书二气L 斤 L 。 一 几至 一 )l 二 乙。 田 、 儿 T 、 - L , ~ , , , , 刁 、 . , 听 = 介 蕊尹 r 一 气乙 n 乙 s : 一 八理 一 )l 安 田 , ( 13 ) ( 14 ) 式 中 : rP = 心几一 凡标 . 1 .4 兀 的计 算 ~ 2 , I d = 一三一 L脚扣 l明 一恻叨 l ` ) 沙 由 式( 5) 一 式 (8) 得 : M , 怖峋 一 灼 l , = 万一 L尹alr 明 一 笋lrP , ) J曰 rT 由此得: 兀 = 2 M 了I 万琳` qS r 式中 : 杨 一 福 二溉; ,瑞 一 州M . 1 . 5 定子绕组温度 与电 阻 的关系 利用温 度升 高时 , 导 体 电阻 增大 的关 系可 19 9 8 一 10 一 2 5 收稿 张 惠浩 男 , 2 4 岁 , 硕士 DOI: 10. 13374 /j . issn1001 -053x. 1999. 03. 022