电机星角转换启动方法、装置及压缩机系统

摘要

本发明涉及电机控制技术领域，具体提供了一种电机星角转换启动方法、装置及压缩机系统，旨在解决如何安全可靠地完成电机启动的问题。本发明在电机开始星型运行时实时检测电机的相电流并且计算相电流与额定电流的偏差，判断该偏差与额定电流的比值是否小于预设的第一百分比，根据判断结果决定是否对电机绕组进行星角转换，以完成电机启动。如果比值大于等于预设的第一百分比，表明当前相电流与额定电流相差还比较大，电机还没有启动完成，因而不进行星角转换；在判断出比值小于预设的第一百分比时，根据一定时长内相电流的变化量进一步判断是否进行星角转换，完成电机启动，从而能够有效避免由于相电流的正常波动导致的误判。

说明书

技术领域

本发明涉及电机控制技术领域，具体涉及电机星角转换启动方法、装置及压缩机系统。

背景技术

电机启动过程中由静止到额定转速需要很大的启动力矩，相应产生的启动电流也很大，为了减小启动电流对电机造成的冲击，通常采用星角转换启动方法来启动电机。具体地，在电机开始启动时将电机的三相绕组切换为星型连接，通过星型启动可以将施加在电机上的380V电压转换为220V电压，在电机阻抗不变的情况下，由于电压显著下降，启动电流也会大大降低，也就不会对电机造成较大的电流冲击。当电机在星型启动下的转速达到额定转速后再将电机的三相绕组切换为角型连接，从而将施加在电机上的220V电压转换为380V电压，完成电机启动。在此过程中，电机在星型启动下的运行时间(电机由静止达到额定转速的时间)是在电机出厂之前就设定好的，无法根据电机的实际运行工况进行调整，这就可能会存在由于负载较大等因素导致电机还没有达到额定转速(未完成启动)就已经切换至角型运行的情况，切换至角型运行后施加在电机上的电压将由220V转换为380V，产生的冲击电流远远超过接触器可承受的范围，减小接触器的使用寿命，损坏电机。

相应地，本领域需要一种新的电机星角转换启动方案来解决上述问题。

发明内容

为了克服上述缺陷，提出了本发明，以提供解决或至少部分地解决如何安全可靠地完成电机启动的问题的电机星角转换启动方法、装置及压缩机系统。

第一方面，提供一种电机星角转换启动方法，该方法包括：

根据接收到的启动指令将电机绕组切换为星型连接，随后控制电机开始运行；

实时检测电机运行过程中的相电流并且计算所述相电流与额定电流的偏差；

判断所述偏差与所述额定电流的比值是否小于预设的第一百分比，根据判断结果决定是否对电机绕组进行星角转换，以完成电机启动。

在上述方法的一个实施方式中，“判断所述偏差与所述额定电流的比值是否小于预设的第一百分比，根据判断结果决定是否对电机绕组进行星角转换”的步骤具体包括：

若所述偏差与所述额定电流的比值大于或等于所述预设的第一百分比，则继续维持电机绕组为星型连接，不进行星角转换。

在上述方法的一个实施方式中，“判断所述偏差与所述额定电流的比值是否小于预设的第一百分比，根据判断结果决定是否对电机绕组进行星角转换”的步骤具体包括：

若所述偏差与所述额定电流的比值小于所述预设的第一百分比，则对电机绕组进行星角转换，将电机绕组切换为角型连接，完成电机启动；或者，

若所述偏差与所述额定电流的比值小于所述预设的第一百分比，则获取在所述比值对应的相电流的检测时刻之后一定时长内检测到的相电流，判断在所述一定时长内的每个相电流的变化量ΔIt是否均小于预设的第二百分比；若是，则对电机绕组进行星角转换，将电机绕组切换为角型连接，完成电机启动；若否，则继续维持电机绕组为星型连接，不进行星角转换；

其中，

在上述方法的一个实施方式中，所述预设的第一百分比是±10％，所述预设的第二百分比是±5％。

第二方面，提供一种电机星角转换启动装置，所述装置包括：

电机运行控制模块，其被配置成根据接收到的启动指令将电机绕组切换为星型连接，随后控制电机开始运行；

电流检测处理模块，其被配置成实时检测电机运行过程中的相电流并且计算所述相电流与额定电流的偏差；

星角转换判断模块，其被配置成判断所述偏差与所述额定电流的比值是否小于预设的第一百分比，根据判断结果决定是否对电机绕组进行星角转换，以完成电机启动。

在上述装置的一个实施方式中，所述星角转换判断模块被配置成在判断出所述偏差与所述额定电流的比值大于或等于所述预设的第一百分比之后，继续维持电机绕组为星型连接，不进行星角转换。

在上述装置的一个实施方式中，所述星角转换判断模块被配置成在判断出所述偏差与所述额定电流的比值小于所述预设的第一百分比之后，对电机绕组进行星角转换，将电机绕组切换为角型连接，完成电机启动；或者，

所述星角转换判断模块被配置成在判断出所述偏差与所述额定电流的比值小于所述预设的第一百分比之后，执行以下操作：

若所述偏差与所述额定电流的比值小于所述预设的第一百分比，则获取在所述比值对应的相电流的检测时刻之后一定时长内检测到的相电流，判断在所述一定时长内的每个相电流的变化量ΔI

其中，

第三方面，提供一种压缩机系统，所述系统包括压缩机、电流检测装置以及上述实施方式所述的电机星角转换启动装置；

所述电流检测装置被配置成检测所述压缩机内电机的相电流并且将检测到的相电流输出至所述电机星角转换启动装置；

所述电机星角转换启动装置被配置成根据接收到的压缩机启动指令以及所述电流检测装置输出的相电流启动所述压缩机。

第四方面，提供一种存储装置，该存储装置存储有多条程序代码，所述程序代码适于由处理器加载并运行以执行上述实施方式所述的电机星角转换启动方法。

第五方面，提供一种控制装置，该控制装置包括处理器和存储装置，所述存储装置适于存储多条程序代码，所述程序代码适于由处理器加载并运行以执行上述实施方式所述的电机星角转换启动方法。

本发明上述一个或多个技术方案，至少具有如下一种或多种有益效果：

在实施本发明的技术方案中，当电机开始星型运行(电机绕组为星型连接)时实时检测电机的相电流并且计算相电流与额定电流的偏差，判断该偏差与额定电流的比值是否小于预设的第一百分比，根据判断结果决定是否对电机绕组进行星角转换，以完成电机启动。如果比值大于等于预设的第一百分比，表明当前相电流与额定电流相差还比较大，电机还没有启动完成，因此需要继续维持电机绕组为星型连接，不进行星角转换。如果所值小于预设的第一百分比，表明当前相电流已经接近额定电流，随着电机的进一步运行，电机相电流将会越来越接近额定电流并趋于稳定，同样也表明电机转速已经越来越接近额定转速，可以对电机进行星角转换，从而电机启动。

进一步，在判断出比值小于预设的第一百分比时，还可以根据一定时长内相电流的变化量来判断是否进行星角转换，完成电机启动，从而能够有效避免由于相电流的正常波动导致的误判。具体而言，获取在比值对应的相电流的检测时刻之后一定时长内检测到的相电流，判断在所述一定时长内的每个相电流的变化量ΔIt是否均小于预设的第二百分比；若是，则对电机绕组进行星角转换，将电机绕组切换为角型连接，完成电机启动；若否，则继续维持电机绕组为星型连接，不进行星角转换。

附图说明

下面参照附图来描述本发明的具体实施方式，附图中：

图1是根据本发明的一个实施例的电机星角转换启动方法主要流程步骤示意图；

图2是根据本发明的一个实施例的电机星角转换启动装置的主要结构示意图；

图3是本发明的应用场景示意图；

11：电机运行控制模块；12：电流检测处理模块；13：星角转换判断模块。

具体实施方式

下面参照附图来描述本发明的一些实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非旨在限制本发明的保护范围。

在本发明的描述中，“模块”、“处理器”可以包括硬件、软件或者两者的组合。一个模块可以包括硬件电路，各种合适的感应器，通信端口，存储器，也可以包括软件部分，比如程序代码，也可以是软件和硬件的组合。处理器可以是中央处理器、微处理器、图像处理器、数字信号处理器或者其他任何合适的处理器。处理器具有数据和/或信号处理功能。处理器可以以软件方式实现、硬件方式实现或者二者结合方式实现。非暂时性的计算机可读存储介质包括任何合适的可存储程序代码的介质，比如磁碟、硬盘、光碟、闪存、只读存储器、随机存取存储器等等。术语“A和/或B”表示所有可能的A与B的组合，比如只是A、只是B或者A和B。术语“至少一个A或B”或者“A和B中的至少一个”含义与“A和/或B”类似，可以包括只是A、只是B或者A和B。单数形式的术语“一个”、“这个”也可以包含复数形式。

在现有技术的电机星角转换启动过程中，电机在星型启动下的运行时间是在电机出厂之前就设定好的，无法根据电机的实际运行工况进行调整，这就可能会存在由于负载较大等因素导致电机还没有达到额定转速(未完成启动)就已经切换至角型运行的情况，切换至角型运行后施加在电机上的电压将由220V转换为380V，产生的冲击电流远远超过星接触器(将电机绕组切换为星型连接的接触器，如图3中的星接触器KM3)可承受的范围，减小接触器的使用寿命，损坏电机，也就无法实现安全与可靠地电机启动。

在本发明实施例中，可以在电机开始星型运行(电机绕组为星型连接)时实时检测电机的相电流并且计算相电流与额定电流的偏差，判断该偏差与额定电流的比值是否小于预设的第一百分比，根据判断结果决定是否对电机绕组进行星角转换，以完成电机启动。如果所述比值大于等于预设的第一百分比，表明当前相电流与额定电流相差还比较大，电机还没有启动完成，因此需要继续维持电机绕组为星型连接，不进行星角转换。如果所述比值小于预设的第一百分比，表明当前相电流已经接近额定电流，随着电机的进一步运行，电机相电流将会越来越接近额定电流并趋于稳定，同样也表明电机转速已经越来越接近额定转速，可以对电机进行星角转换，从而电机启动。

进一步，由于实际运行中相电流会发生正常的波动，如果仅根据所述比值与预设的第一百分比的比较结果决定是否进行星角转换，可能会造成误判。为此，本发明实施例在判断出所述比值小于预设的第一百分比时，还可以根据一定时长内相电流的变化量(波动情况)来判断是否进行星角转换，完成电机启动，从而能够有效避免由于相电流的正常波动导致的误判。

参阅附图3，图3是本发明的一个应用场景示意图。如图3所示，水冷螺杆式冷水机组主要包括螺杆式压缩机，螺杆式压缩机内设置有大电流、大功率的电机，在螺杆式压缩机启动时需要很大的启动力矩，为了减小启动过程中启动电流对电机造成的冲击，本发明可以在接收到压缩机启动指令后，首先控制主接触器KM1和星接触器KM3闭合，角接触器KM2维持断开，将压缩机内的电机绕组切换为星型连接，随后控制压缩机开始运行；然后通过电流检测装置实时检测压缩机运行过程中的W相电流，根据W相电流与额定电流的偏差判断压缩机的运行状态，如果W相电流接近额定电流，则控制星接触器KM3断开以及角接触器KM2闭合，将电机绕组切换为角型连接，完成压缩机启动。其中，电源接触器QF用于导通或断开电源与压缩机之间的供电线路。

参阅附图1，图1是根据本发明的一个实施例电机星角转换启动方法图。如图1所示，本发明实施例中电机星角转换启动方法可以包括以下步骤：

步骤S101：根据接收到的启动指令将电机绕组切换为星型连接，随后控制电机开始运行。

星型连接指的是，将三相电机的三相绕组的末端连接在一起形成一个公共点，然后从三相绕组的首端分别引出一条端线的连接方式。启动指令指的是，在电机上电后控制其开始运行的指令。

角型连接指的是，将三相电机的每相绕组的末端于后续一相绕组首端连接的连接方式。

步骤S102：实时检测电机运行过程中的相电流并且计算相电流与额定电流的偏差。

额定电流指的是，电机在额定电压下按照额定功率运行时的电流，如果相电流达到额定电流表明电机的输出功率已经达到额定功率，也就是说电机已经启动完成，可以正常驱动负载了。此外，由于电机运行时相电流会发生波动，因此相电流与额定电流的偏差可以是正值，也可以是负值。相电流与额定电流的偏差可以表示为ΔI＝I

步骤S103：判断偏差与额定电流的比值是否小于预设的第一百分比，根据判断结果决定是否对电机绕组进行星角转换，以完成电机启动。偏差与额定电流的比值可以表示为

预设的第一百分比的取值越小越好，如果预设的第一百分比是一个比较小的值，当比值k小于预设的第一百分比时，表明相电流I

由于实际运行中相电流会发生正常的波动，如果仅根据所述比值与预设的第一百分比的比较结果决定是否进行星角转换，可能会造成误判。因而，在一个实施方式中，当偏差k小于预设的第一百分比时，还可以通过以下步骤进一步判断是否进行星角转换：

步骤31：获取在比值k对应的相电流I

步骤32：判断在所述一定时长内的每个相电流的变化量ΔI

其中，

预设的第二百分比的取值越小越好，如果预设的第二百分比是一个比较小的值，当变化量ΔI

步骤33：对电机绕组进行星角转换，将电机绕组切换为角型连接，完成电机启动。

步骤34：继续维持电机绕组为星型连接，不进行星角转换。

本发明实施例在判断出比值k小于预设的第一百分比时，还可以根据一定时长内相电流的变化量ΔI

需要指出的是，尽管上述实施例中将各个步骤按照特定的先后顺序进行了描述，但是本领域技术人员可以理解，为了实现本发明的效果，不同的步骤之间并非必须按照这样的顺序执行，其可以同时(并行)执行或以其他顺序执行，这些变化都在本发明的保护范围之内。

参阅附图2，图2是根据本发明的一个实施例的电机星角转换启动装置主要结构示意图。如图2所示，本发明实施例中电机星角转换启动装置主要包括电机运行控制模块11、电流检测处理模块12和星角转换判断模块13。为了简化起见，虽然处理器和存储器没有在图2中示出，本领域人员可以理解，电机星角转换启动装置可以是处理器和/或存储器的一部分。比如，在一些实施例中，电机运行控制模块11、电流检测处理模块12和星角转换判断模块13中的一个或多个模块可以是处理器的一部分。在一些实施例中，这些模块可以分别对应处理器中的进行信号或数据处理的一部分电子电路，也可以对应相关的存储在计算机可读介质(比如存储器)中的程序代码。在一些实施例中，电机运行控制模块11、电流检测处理模块12和星角转换判断模块13中的一个或多个可以合并在一起成为一个模块。在一些实施例中，电机运行控制模块11可以被配置成根据接收到的启动指令将电机绕组切换为星型连接，随后控制电机开始运行；电流检测处理模块12可以被配置成实时检测电机运行过程中的相电流并且计算相电流与额定电流的偏差；星角转换判断模块13可以被配置成判断偏差与额定电流的比值是否小于预设的第一百分比，根据判断结果决定是否对电机绕组进行星角转换，以完成电机启动。在一个实施方式中，具体实现功能的描述可以参见步骤S101-步骤S103所述。

在一个实施方式中，星角转换判断模块13可以被配置成在判断出偏差与额定电流的比值大于或等于预设的第一百分比之后，继续维持电机绕组为星型连接，不进行星角转换。在判断出偏差与额定电流的比值小于预设的第一百分比之后，对电机绕组进行星角转换，将电机绕组切换为角型连接，完成电机启动。在一个实施方式中，具体实现功能的描述可以参见步骤S103所述。

在一个实施方式中，星角转换判断模块13可以被配置成在判断出偏差与额定电流的比值小于预设的第一百分比之后，执行以下操作：

若偏差与额定电流的比值小于预设的第一百分比，则获取在比值对应的相电流的检测时刻之后一定时长内检测到的相电流，判断在所述一定时长内的每个相电流的变化量ΔI

上述电机星角转换启动装置以用于执行图1所示的电机星角转换启动方法实施例，两者的技术原理、所解决的技术问题及产生的技术效果相似，本技术领域技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，电机星角转换启动装置的具体工作过程及有关说明，可以参考电机星角转换启动方法的实施例所描述的内容，此处不再赘述。

进一步，在本发明的一个压缩机系统实施例中，该压缩机系统可以包括压缩机、电流检测装置以及上述电机星角转换启动装置的实施例所描述的电机星角转换启动装置。电流检测装置可以被配置成检测压缩机内电机的相电流并且将检测到的相电流输出至电机星角转换启动装置，电机星角转换启动装置可以被配置成根据接收到的压缩机启动指令以及电流检测装置输出的相电流启动压缩机。

进一步，在本发明的一个存储装置实施例中，该存储装置可以存储有多条程序代码，所述程序代码适于由处理器加载并运行以执行上述电机星角转换启动方法的实施例所描述的电机星角转换启动方法。

进一步，在本发明的一个控制装置实施例中，该控制装置可以包括处理器和存储装置，存储装置适于存储多条程序代码，所述程序代码适于由处理器加载并运行上述电机星角转换启动方法的实施例所描述的电机星角转换启动方法。

本领域技术人员能够理解的是，本发明实现上述一实施例的方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器、随机存取存储器、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。

进一步，应该理解的是，由于各个模块的设定仅仅是为了说明本发明的系统的功能单元，这些模块对应的物理器件可以是处理器本身，或者处理器中软件的一部分，硬件的一部分，或者软件和硬件结合的一部分。因此，图中的各个模块的数量仅仅是示意性的。

本领域技术人员能够理解的是，可以对系统中的各个模块进行适应性地拆分或合并。对具体模块的这种拆分或合并并不会导致技术方案偏离本发明的原理，因此，拆分或合并之后的技术方案都将落入本发明的保护范围内。

本发明实施例可以在电机开始星型运行(电机绕组为星型连接)时实时检测电机的相电流并且计算相电流与额定电流的偏差，判断该偏差与额定电流的比值是否小于预设的第一百分比，根据判断结果决定是否对电机绕组进行星角转换，以完成电机启动。如果所述比值大于等于预设的第一百分比，表明当前相电流与额定电流相差还比较大，电机还没有启动完成，因此需要继续维持电机绕组为星型连接，不进行星角转换。如果所述比值小于预设的第一百分比，表明当前相电流已经接近额定电流，随着电机的进一步运行，电机相电流将会越来越接近额定电流并趋于稳定，同样也表明电机转速已经越来越接近额定转速，可以对电机进行星角转换，从而电机启动。进一步，本发明实施例在判断出所述比值小于预设的第一百分比时，还可以根据一定时长内相电流的变化量(波动情况)来判断是否进行星角转换，完成电机启动，从而能够有效避免由于相电流的正常波动导致的误判。

至此，已经结合附图所示的一个实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。