CN103178494B - 电机短路的自检装置及其使用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及对过电流起反应的紧急保护电路装置领域，具体为一种电机短路的自检装置及其使用方法。一种电机短路的自检装置，包括电流传感器(1)，其特征是：还包括电机控制器(2)，微处理器(21)通过三相信号线向脉冲宽度调制整流器(22)输出三相脉冲信号。一种电机短路的自检装置的使用方法，其特征是：在电机(3)停机后，按如下步骤依次进行：微处理器(21)通过三相信号线向脉冲宽度调制整流器(22)输出三相脉冲检测信号，微处理器(21)根据ΔI=U0/L•Δt计算出L，若L<L0‑d，则微处理器(21)判断此时电机处于短路状态并结束判断。本发明结构简单，安装方便，反应灵敏，安全可靠，适用范围广。

Description

电机短路的自检装置及其使用方法
技术领域
本发明涉及对过电流起反应的紧急保护电路装置领域，具体为一种电机短路的自检装置及其使用方法。
背景技术
目前新能源汽车正日益得到广泛应用，新能源汽车普遍采用同步电机驱动，由电池组输出的直流电经逆变器逆变成三相交流电后输入同步电机，同步电机驱动汽车行驶，同时再配以电机控制器以控制同步电机的运行。实际使用时，同步电机可能因为安装或者设计问题导致相间短路或者匝间短路，有可能造成电机控制器在输出时短路或者电感饱和，进而对损坏电机控制器，并且对安全带来隐患。现有的输出短路保护器都是在输出回路里连接专门用于监视逆变器输出状态的装置来判断是否存在输出短路，不仅存在一定的滞后，而且需要增加一个附加装置，还需要增加对精度要求较高的输出电压检测，导致成本增加，安装困难。
发明内容
为了克服现有技术的缺陷，提供一种结构简单、安装方便、反应灵敏、安全可靠的短路检测方法，本发明公开了一种电机短路的自检方法。
本发明通过如下技术方案达到发明目的：
一种电机短路的自检装置，包括电流传感器，电流传感器共有两个，其特征是：还包括电机控制器，电机控制器由微处理器和脉冲宽度调制整流器组成，微处理器通过三相信号线向脉冲宽度调制整流器输出三相脉冲信号，脉冲宽度调制整流器将从直流输入端输入的直流电逆变成三相交流电输出，脉冲宽度调制整流器的三相交流输出端通过导线连接电机，在其中任意两相的导线上各串联一个电流传感器，电流传感器都通过信号线连接微处理器。
所述的电机短路的自检装置，其特征是：微处理器选用数字信号处理器或单片机。
所述的电机短路的自检装置的使用方法，其特征是：在电机停机后，按如下步骤依次进行：
微处理器通过三相信号线向脉冲宽度调制整流器输出三相脉冲检测信号，所述三相脉冲检测信号按如下规律输出：在其中一相上依次输出至少两个脉冲信号作为一个检测信号周期，一个检测信号周期的持续时间不超过1ms，此时其余两相都保持零电平，在一个检测信号周期内，后一个脉冲信号的持续时间大于前一个脉冲信号的持续时间，两个相邻脉冲信号之间是零电平，每当微处理器输出一个脉冲信号时，设所述脉冲信号的电压幅值为U0且持续时间为Δt，此时电流传感器检测到的电流值分别为Ia和Ib，微处理器随即根据U0、Ia和Ib计算出此时电流的变化值ΔI，设电机(3)电感的瞬时值为L且L的正常变化范围是[L0-d,L0+d]，微处理器根据ΔI=U0/L•Δt计算出L，若L<L0-d，则微处理器判断此时电机处于短路状态并结束判断，否则微处理器判断此时电机处于正常状态，当微处理器完成该相上一个检测信号周期内的所有脉冲信号输出后，微处理器同时也完成了在该相上对电机短路状态的判断；当完成一相上的检测信号周期后，微处理器随即控制另两相中的任意一相开始检测信号周期并保持其余两相处于零电平，同时微处理器开始判断该相上电机的短路状态；当完成两相上的检测信号周期后，微处理器随即控制最后一相开始检测信号周期并保持其余两相处于零电平，同时微处理器开始判断该相上电机的短路状态。
所述的电机短路的自检装置的使用方法，其特征是：在一个检测信号周期内，后一个脉冲信号的持续时间是前一个脉冲信号持续时间的1.5～2.5倍，设脉冲信号中初始脉冲信号的持续时间为t0，两个相邻脉冲信号之间是持续时间为t0的5～10倍的零电平。
本发明通过在电机处于静止状态时输入一系列脉冲信号实现对电机电路的检测，使得电机在静止状态下能够在1ms内快速检测是否存在短路问题，增加了对电机短路的保护功能，而不必专门增设短路保护装置，可确保电机在没有短路隐患的情况下启动，增加了使用电机的系统的可靠性，可广泛应用于电机驱动设备，如混合动力汽车、纯电动汽车等。本发明的有益效果是：结构简单，安装方便，反应灵敏，安全可靠，适用范围广。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明使用时在一个检测信号周期内三相脉冲检测信号的波形图。
具体实施方式
以下通过具体实施例进一步说明本发明。
实施例1
一种电机短路的自检装置，包括电流传感器1和电机控制器2，如图1所示，具体结构是：电机控制器2由微处理器21和脉冲宽度调制整流器22组成，微处理器21通过三相信号线向脉冲宽度调制整流器22输出三相脉冲信号，脉冲宽度调制整流器22将从直流输入端输入的直流电逆变成三相交流电输出，脉冲宽度调制整流器22的三相交流输出端通过导线连接电机3，所述三相交流输出端分别为A相、B相和C相，在连接A相和B相的导线上各串联一个电流传感器1，电流传感器1都通过信号线连接微处理器21。微处理器21可以选用数字信号处理器或单片机，本实施例选用数字信号处理器。
本实施例使用时，在电机3处于停机时按如下步骤依次进行：
微处理器21通过三相信号线向脉冲宽度调制整流器22输出三相脉冲检测信号，设三相分别为U相、V相和W相，所述三相脉冲检测信号的波形图如图2所示，按如下规律输出：在U相上依次输出至少两个脉冲信号作为一个检测信号周期，本实施例输出四个脉冲信号，一个检测信号周期的持续时间不超过1ms，此时V相和W相都保持零电平，在一个检测信号周期内，后一个脉冲信号的持续时间是前一个脉冲信号持续时间的1.5～2.5倍，本实施例取2倍。为了防止上一个脉冲信号干扰下一个脉冲信号，在相邻的两个脉冲信号之间穿插一个零电平的间隔期，间隔期的持续时间以电流传感器1的测量值接近于零为准，一般在5t0～10t0之间，t0是一个检测信号周期内脉冲信号中初始脉冲信号的持续时间。每当微处理器21输出一个脉冲信号时，设所述脉冲信号的电压幅值为U0且持续时间为Δt，此时电流传感器1检测到的电流值分别为Ia和Ib，微处理器21随即根据U0、Ia和Ib计算出此时电流的变化值ΔI，设电机3电感的瞬时值为L且L的正常变化范围是[L0-d,L0+d]，L0和d的值都是和电机3结构有关的常数，可通过查阅电机产品手册获得，微处理器21根据ΔI=U0/L•Δt计算出L，若L<L0-d，则微处理器21判断此时电机处于短路状态并结束判断，否则微处理器21判断此时电机处于正常状态，当微处理器21完成U相上一个检测信号周期内的所有脉冲信号输出后，微处理器21同时也完成了在U相上对电机3短路状态的判断。
当完成U相上的检测信号周期后，微处理器21随即控制V相开始检测信号周期并保持U相和W相处于零电平，同时微处理器21开始判断V相上电机3的短路状态。
当完成U相和V相上的检测信号周期后，微处理器21随即控制W相开始检测信号周期并保持U相和V相处于零电平，同时微处理器21开始判断W相上电机3的短路状态。

Claims (2)

1.一种电机短路的自检装置的使用方法，电机短路的自检装置包括电流传感器(1)和电机控制器(2)，电流传感器(1)共有两个，电机控制器(2)由微处理器(21)和脉冲宽度调制整流器(22)组成，微处理器(21)通过三相信号线向脉冲宽度调制整流器(22)输出三相脉冲检测信号，脉冲宽度调制整流器(22)将从直流输入端输入的直流电逆变成三相交流电输出，脉冲宽度调制整流器(22)的三相交流输出端通过导线连接电机(3)，在其中任意两相的导线上各串联一个电流传感器(1)，电流传感器(1)都通过信号线连接微处理器(21)；微处理器(21)选用数字信号处理器或单片机；
其特征是：在电机(3)停机后，按如下步骤依次进行：
微处理器(21)通过三相信号线向脉冲宽度调制整流器(22)输出三相脉冲检测信号，所述三相脉冲检测信号按如下规律输出：在其中一相上依次输出至少两个脉冲信号作为一个检测信号周期，一个检测信号周期的持续时间不超过1ms，此时其余两相都保持零电平，在一个检测信号周期内，后一个脉冲信号的持续时间大于前一个脉冲信号的持续时间，两个相邻脉冲信号之间是零电平，每当微处理器(21)输出一个脉冲信号时，设所述脉冲信号的电压幅值为U0且持续时间为Δt，此时电流传感器(1)检测到的电流值分别为Ia和Ib，微处理器(21)随即根据U0、Ia和Ib计算出此时电流的变化值ΔI，设电机(3)电感的瞬时值为L且L的正常变化范围是[L0-d,L0+d]，微处理器(21)根据ΔI=U0/L•Δt计算出L，若L<L0-d，则微处理器(21)判断此时电机处于短路状态并结束判断，否则微处理器(21)判断此时电机处于正常状态，当微处理器(21)完成该相上一个检测信号周期内的所有脉冲信号输出后，微处理器(21)同时也完成了在该相上对电机(3)短路状态的判断；当完成一相上的检测信号周期后，微处理器(21)随即控制另两相中的任意一相开始检测信号周期并保持其余两相处于零电平，同时微处理器(21)开始判断该相上电机(3)的短路状态；当完成两相上的检测信号周期后，微处理器(21)随即控制最后一相开始检测信号周期并保持其余两相处于零电平，同时微处理器(21)开始判断该相上电机(3)的短路状态。
2.如权利要求1所述的电机短路的自检装置的使用方法，其特征是：在一个检测信号周期内，后一个脉冲信号的持续时间是前一个脉冲信号持续时间的1.5～2.5倍，设脉冲信号中初始脉冲信号的持续时间为t0，两个相邻脉冲信号之间是持续时间为t0的5～10倍的零电平。
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