CN103026249B - 检查永磁发电机和含检测器模块的供电设备的故障的方法 - Google Patents

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Abstract

一种检测向负载(100)提供三相电力的发电机(50)的故障的方法，该方法包括下列步骤：·确定在发电机输出处的每个相的占空比；·确定发电机输出处的各相之间的相位差；以及·根据相位差以及根据占空比的比较确定故障的存在。一种实现该方法的供电设备。

Description

检查永磁发电机和含检测器模块的供电设备的故障的方法
技术领域
本发明涉及检测发电机（alternator）的故障的方法。
背景技术
本发明适用于多种类型的发电机，尤其适用于具有或不具有中性点的永磁发电机(PMA)。
在飞机中，存在由三相发电机供电的计算机，该三向发电极是由飞机引擎驱动的。
发电机通过供电设备连接于计算机，该供电设备执行对脉宽调制(PWM)类型的控制。
该设备具有控制级和功率级。控制级接收设定点信号并向功率级提供控制信号，该控制信号以预定占空比来调制。该功率级首先经由滤波器和整流器连接于发电机，其次连接于功率级对其提供与控制信号对应的电压的计算机其余部分。为了这个目的并作为示例，功率级包括受控制信号控制的至少一个断路器晶体管。提供一种调整环以确保计算机所需的性能(就精度和响应时间而言)。
在这种应用中，即计算机的故障可能产生被认为是关键的后果的情形下，主要当务之急之一是检测故障，优选是识别故障组成。
因此已知的是基于对发电机的每个相执行的电压测量来检测故障，例如其中一个特定相上的零电压揭示此相位的故障。也可揭示七类故障(三类单独故障，三类两相的同时故障以及同时作用于所有三个相的一类故障)。这实际上能检测有故障的相，但不能识别故障的类型，即相被短路至地、相之间的短路还是相的开路。发明内容
本发明的一个目的是提供简单的装置，使其能在发电机向负载供电的同时检测和识别故障。
为此，本发明提供一种检测向负载提供三相电力的发电机的故障的方法，该方法包括下列步骤：
·确定在发电机输出处的每个相的占空比；
·确定发电机输出处的各相之间的相位差；以及
·因变于相位差和因变于占空比的比较确定故障是存在的。
故障检测是使用占空比实现的，占空比是指示发电机的各相之间平衡的量。每个相上的占空比值和各相之间占空比的比较，与相之间的相位差相关联，使识别有故障的相位并识别故障类型：即，相之间或对地或对中性点的开路或短路。
优选地，在确定占空比和相位差之前，来自发电机输出侧的电压被转换成方波信号。
方波信号被配置成节省占空比和相位，并作出接下来的处理以比正弦波信号更容易地提取占空比和相位。
优选地，在确定占空比和相位差之前，发电机输出侧的电压被滤波。
该电压依赖于发电机的转速，由此低转速下的电压无法为负载所使用并通过滤波被消除。
本发明也提供一种供电设备，该供电设备包括控制级、功率级以及配置成实现本发明方法的故障检测器模块。
在阅读以下本发明的特定、非限制性实施例的描述时会发现本发明的其它特征和优点。
附图说明
参考附图，其中：
图1是根据本发明的供电设备的图；以及
图2是示出多种类型故障的表。
具体实施方式
参见这些附图，本发明涉及一种总体以附图标记1表示的供电设备，该供电设备用于将发电机50连接于负载100以向负载供电。
发电机50配置成在作为发电机的转速的函数的电压下传递三相电力。
作为示例，负载100是设置在飞机甲板上的计算机，用于确保飞机的机械部件(例如引擎)的正确操作。
总地用附图标记1表示的供电设备包括控制级2、功率级3和故障检测器模块4。功率级3具有连接于装置5的输入，该装置5经由滤波器6和整流器7提供至发电机50的连接。
控制级2以已知方式配置以向功率级3传递控制信号，该控制信号以因变于设定点信号的预定脉宽比来调制(该控制信号是脉宽调制(PWM)型)。
通过已知方式，功率级3包括多个晶体管，每个晶体管具有控制输入，所述控制输入接收控制信号以根据占空比控制晶体管来使其占据ON（导通）状态及OFF（截止）状态。流过晶体管的电流朝向负载100流动。
检测器模块经由调节单元8连接于滤波器6的输出，该调节单元8被配置成将由滤波器输出的正弦波信号转换成具有与原始信号相同占空比和相同相位的方波信号。
检测器模块4被配置成实现故障检测方法。
该方法包括如下步骤：
·确定在发电机输出处的每个相的占空比；
·确定发电机输出处的各相之间的相位差；以及
·根据每个相的占空比值的相位差和各相之间的占空比的比较确定故障存在。
通过检测器模块4能检测发电机故障并将相应信息送至驾驶舱。
在名义工作模式下，相A和B之间的相位差或DiffAB与相B和C之间的相位差相等，并且为120°，而相A和C之间的相位差或DiffAC为240°。
图2的表概括了多种类型的故障。
下面列出相A的故障类型。
当相B的占空比(DRB)等于相C的占空比(或DRC)而相A的占空比(或DRA)小于DRB时，这揭露具有中性点的短路相A，或被表示成PhaseA_sc_neutral（相位A_短路_中性）的外部短路。
当DRA为0%而DRB等于DRC且DiffBC等于60°时，这揭露了相A和地面之间的短路或被表示成PhaseA_sc_ground（相位A_短路_地面）的内部短路。
当三个占空比相等且DiffAB为零时，这揭露了相A和B之间的短路，被表示为PhaseA&B_sc（相位A&B_短路）。
当三个占空比相等且DiffAC为零时，这揭露了相A和C之间的短路，被表示为PhaseA&C_sc（相位A&C_短路）。
当DRA等于0%，DRB等于DRC且DiffBC为180°时，这揭露了相A的开路，被表示为PhaseA_OC（相位A_OC）。
当DRA等于DRB且DRC等于0%时，这揭露了相A、B与地面的短路，被表示为PhaseAB_sc_ground（相位AB_短路_地面）。
当三个占空比相等且DiffAB为零时，这揭露了相A和B与中性点的短路，被表示为PhaseAB_sc_neutral（相位AB_短路_中性）。
当三个占空比等于0%时，这揭露了相A和B的开路，被表示为PhaseAB_OC（相位AB_开路）。
当DRA=DRC且DRB=0%时，这揭露了相A、C与地面短路，被表示成PhaseAC_sc_ground（相位AC_短路_地面）。
当三个占空比相等且DiffAC为零时，这揭露了相A和C与中性点的短路，被表示为PhaseAC_sc_neutral（相位AC_短路_中性）。
当三个占空比等于0%时，这揭露了相A和C的开路，被表示为PhaseAC_OC（相位AC_开路）。
所有相的缺陷也可能导致所有这些占空比均等于0%。
容易推导出分别对相B和C造成影响的其它类型故障。
当然，本发明不限于所描述的实施例，而是覆盖落在由所附权利要求限定的本发明的范围内的任何变型。
具体地说，供电设备可具有与所描述不同的结构，只要所述结构允许实现本发明的方法。

Claims (7)

1.一种检测向负载(100)提供三相电力的发电机(50)的故障的方法，所述方法的特征在于包括下列步骤：
·确定发电机输出处关于其每个相的相占空比；
·确定发电机输出处的各相之间的相位差；以及
·根据相位差以及根据每个相相对其它两个相的占空比的比较来确定故障是存在的。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在确定占空比和相位差之前，来自所述发电机(50)的输出处的电压被转换成方波信号。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在确定占空比和相位差之前，所述发电机(50)输出侧的电压被滤波。
4.一种供电设备(1)，具有：连接于三相发电机(50)的装置(5)、控制级(2)、功率级(3)以及故障检测器模块(4)，其特征在于，所述故障检测器模块(4)布置成实现如权利要求1所述方法。
5.一种供电设备(1)，具有：连接于三相发电机(50)的装置(5)、控制级(2)、功率级(3)以及故障检测器模块(4)，其特征在于，所述故障检测器模块(4)布置成实现如权利要求2或3所述方法。
6.如权利要求5所述的设备，其特征在于，滤波器(6)和整流器(7)被安装在与发电机连接的装置(5)和功率级(3)之间，所述检测器模块(4)被连接以接收在滤波之后但在整流之前的电压。
7.如权利要求5所述的设备，其特征在于，所述检测器模块(4)在其输入处包括调节单元(8)，所述调节单元(8)被配置成将所述电压转换成方波信号。
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