基于MSP430F149電機(jī)保護(hù)算法的實現(xiàn)
關(guān)鍵詞：電動機(jī);保護(hù)算法;MSP430F149;單片機(jī)
目前,我國高壓電動機(jī)的保護(hù)主要有機(jī)電式和集成電路兩種,但都存在著諸多弊病,不能很好地保護(hù)電動機(jī)。其中,異步電動機(jī)的機(jī)電式保護(hù),主要以電流增大作為判據(jù),保護(hù)原理粗略,對斷相等嚴(yán)重不對稱故障,由于一般不出現(xiàn)顯著的電流增大,從而使保護(hù)裝置難以及時動作,造成事故擴(kuò)大;集成電路式保護(hù)雖在保護(hù)原理上有所改善,但其保護(hù)特性一般無法與電動機(jī)熱曲線實現(xiàn)較好配合,常發(fā)生拒動或誤動,嚴(yán)重的甚至燒毀電動機(jī)。因此,研究電機(jī)保護(hù)算法具有重要的意義。
1 電動機(jī)故障分析
電動機(jī)的故障形式可分為對稱和不對稱兩類。
對稱故障包括過載、堵轉(zhuǎn)和三相短路等,這類故障對電動機(jī)的損壞主要是熱效應(yīng)和機(jī)械應(yīng)力,使繞組發(fā)熱甚至損壞。其主要特征是三相仍基本對稱但同時出現(xiàn)過電流,故障嚴(yán)重程度基本反映在過電流的程度,因此仍然以過流程度作為這類故障的判據(jù)。對于嚴(yán)重的三相短路的保護(hù)應(yīng)采用速斷跳閘;堵轉(zhuǎn)故障的保護(hù)應(yīng)采用短時限跳閘;而對于對稱過載應(yīng)采用及時限跳閘,反時限特性應(yīng)與電動機(jī)的溫升指數(shù)特性相配合。
不對稱故障又可進(jìn)一步分為非接地性和接地性兩類。
非接地性不對稱故障,主要包括斷相、相間短路、匝間短路及不平衡運行等。這類故障會引起三相電流不對稱。由于我國電動機(jī)的中心點不接地,故定子電流可分解為正序和負(fù)序分量(零序分量為0)。而電動機(jī)在正常運行時負(fù)序電流分量基本沒有,所以采用負(fù)序電流分量作為這類故障的判據(jù)。這類故障對電動機(jī)的損害主要是負(fù)序電流引起的負(fù)序效應(yīng),可能造成電動機(jī)端部發(fā)熱、轉(zhuǎn)子振動及起動力矩降低等一系列問題,如果有過電流出現(xiàn),還會使繞組發(fā)熱。這類故障的保護(hù)應(yīng)采用短時限跳閘或速斷。 接地性不對稱故障,包括單相接地短路和兩相接地短路。由于電動機(jī)外殼必須安全接地,因此繞組端部碰殼、絕緣破壞等都可能導(dǎo)致接地故障,特別是處在塵埃重或濕度大的環(huán)境下,故障率就更高。發(fā)生接地性不對稱故障時,會出現(xiàn)零序電流分量,這是區(qū)別其他任何非接地性故障的根本特征,可作為接地性故障的主要判據(jù)。這類故障應(yīng)采用速斷或短時限跳閘加以保護(hù)。
由以上分析和實驗表明,過電流、負(fù)序和零序3個分量的不同分布組合與各故障類型之間具有很好的對應(yīng)關(guān)系,表1列出了這樣的對應(yīng)關(guān)系。
點擊此處查看全部新聞圖片2 電動機(jī)保護(hù)算法的提出
保護(hù)算法是用數(shù)**算方法實現(xiàn)故障量的測量、分析和判斷的。其基本問題是尋找適當(dāng)?shù)碾x散運算方法,使運算結(jié)果的精確度能滿足要求,而計算耗時又盡可能短。
傅氏算法假定被采樣的模擬信號是一個周期性時間函數(shù),除基波外,還含有不衰減的直流分量和各次諧波。這種算法在DSP單片機(jī)上實現(xiàn)時,實際上是對離散的采樣值進(jìn)行計算。首先計算In的實部Irn和虛部Iin值(其中n＝a,b,c)：
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其中：N為一個周期T中的采樣數(shù),N愈大,精度愈高。
當(dāng)N＝12點數(shù)時,幅值最大誤差：ΔIm ax/Im＝3.41％
