CN105021936B - 一种检测电器漏电的方法和电器设备 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供了一种检测电器漏电的方法和电器设备，涉及电器漏电保护技术领域，以在不额外增加器件的情况下，简易可靠的实现电器漏电检测。所述检测电器漏电的方法包括：在电机启动前，将所述IPM中三相逆变桥的下桥臂导通一时间段，所述时间段为电源周期的整数倍；在所述时间段内，检测所述IPM的故障信号端是否输出故障信号；若检测到所述IPM的故障信号端输出故障信号，则确定所述电器漏电。
Description
技术领域
本发明涉及电器漏电保护技术领域，尤其涉及一种检测电器漏电的方法和电器设备。
背景技术
电器时代很多的家用电器都离不开电力的支持，但有时在使用家用电器的过程中，触摸外壳会有一种麻麻的感觉，用电笔测试氖灯会发光，这就是人们经常遇到的漏电现象，如何保证使用者能够安全的使用，如何规避漏电危险是家电领域至关重要的问题。
在现有技术中，通过增加漏电保护电路或者增加电子检测元件(如氖管、电容、电阻、继电器等)来避免因电器设备漏电而引起的不安全事故。如图1所示为一种空调器用漏电保护电路，该电路包括直流电源部分1、电路检测部分2、电流处理部分(包括限压管3、限压管4和电容5)、以及电流放大整流部分。其中，电流放大整流部分包括放大电路和整流电路，放大电路包括电阻6、电阻7、电阻9和放大管8，整流电路包括电容10、电容12和整流管11。具体的，直流电源部分为漏电保护电路提供直流电源，当电路检测部分2检测到有漏电电流时，那么电路检测部分2的两端带有漏电电压，该电压经过电流处理部分传递给电流放大整流电路，传递给空调的中央控制接口13，由中央控制判断漏电电流值是否超过设定值，当未超过设定值时，中央控制器不动作，空调器正常工作，当超过设定值时切断电源，空调器停止工作。
因此，现有的漏电保护装置需要在原有电路的基础之上添加额外的器件进行电器漏电保护，增加成本。
发明内容
本发明的实施例提供了一种检测电器漏电的方法和电器设备，以在不额外增加器件的情况下，简易可靠的实现电器漏电检测。
为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：
第一方面，本发明实施例提供了一种检测电器漏电的方法，应用于所述电器中的电路，所述电路包括三相整流桥，三相逆变桥，电机，所述三相逆变桥采用智能功率模块IPM封装，其特征在于，所述方法包括：
在电机启动前，将所述IPM中三相逆变桥的下桥臂导通一时间段，所述时间段为电源周期的整数倍；
在所述时间段内，检测所述IPM的故障信号端是否输出故障信号；
若检测到所述IPM的故障信号端输出故障信号，则确定所述电器漏电。
可选的，所述确定所述电器漏电之后或同时，所述方法还包括：发出报警停机信号。
可选的，所述时间段大于或等于一个所述电源周期，且小于或等于五个所述电源周期。
可选的，所述时间段为两个电源周期。
第二方面，本发明实施例提供了一种电器设备，包括电路和控制器，所述电路包括三相整流桥，三相逆变桥电机，所述三相逆变桥采用智能功率模块IPM封装，其特征在于，所述控制器在电机启动前，将所述IPM中三相逆变桥的下桥臂导通一时间段，所述时间段为电源周期的整数倍；在所述时间段内，检测所述IPM的故障信号端是否输出故障信号；若检测到所述IPM的故障信号端输出故障信号，则确定所述电器漏电。
可选的，所述控制器在确定所述电器漏电之后或同时，发出报警停机信号。
可选的，所述时间段大于或等于一个所述电源周期，且小于或等于五个所述电源周期。
可选的，所述时间段为两个电源周期。
本发明实施例提供了一种检测电器漏电的方法和电器设备，该检测电器漏电的方法应用于所述电器中的电路，所述电路包括三相整流桥，三相逆变桥，电机，所述三相逆变桥采用智能功率模块IPM封装，所述方法包括：在电机启动前，将所述三相逆变桥的下桥臂导通一时间段，所述时间段为电源周期的整数倍；在所述时间段内，检测所述IPM的故障信号端是否输出故障信号；若检测到所述IPM的故障信号端输出故障信号，则确定所述电器漏电。与现有技术相比较，本发明实施例所提供的检测电器漏电的方法为利用智能功率模块IPM自身的过流保护功能，通过在电机启动前将三相逆变桥的下桥臂导通一时间段，若在该时间段内通过所述三相逆变桥的电流超过IPM过电流保护值时，所述三相逆变桥被关断，则所述IPM的故障输出端输出故障信号，进而确定所述电器漏电，也就是说，本发明实施例所提供的检测电器漏电的方法为在电器设备本身电路的基础上，不增加任何漏电保护电路或者电子检测元件，仅仅通过软件控制开关管的导通和关断、以及IPM自身的过流保护功能以在不增加任何硬件成本的前提下，实现对电器设备漏电的检测，进而对电器设备进行保护，实现方法简易可靠，大大提高了用户使用电器设备的安全性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有技术提供的一种空调器用漏电保护电路示意图；
图2为本发明实施例提供的一种电器设备的电路示意图；
图3为本发明实施例提供的一种电器设备漏电的电路示意图；
图4为本发明实施例提供的一种检测电器设备是否漏电的方法示意图；
图5为本发明实施例提供的一种检测电器设备是否漏电的等效电路示意图；
图6为本发明实施例提供的一种电源各相电压与二极管导通的关系示意图；
图7为本发明实施例提供的一种检测电器设备是否漏电的等效电路示意图；
图8为本发明实施例提供的另一种检测电器设备是否漏电的等效电路示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为了方便理解本发明实施例，首先在此介绍本发明实施例描述中会引入的几个要素。
(A)应用与家用电器中的基本电路，所述家用电器可以是空调、冰箱、洗衣机等。如图2所示，所述电路包括三相整流桥，三相逆变桥，电机，所述三相逆变桥采用智能功率模块(Intelligent Power Module，简称IPM)封装。
其中，图2中用R、S、T表示交流电源的三根相线，N表示交流电源的中性线，PE表示交流电源的地线；所述三相整流桥的共阳极组包括D4、D5和D6，共阴极组包括D1、D2和D3；所述三相逆变桥由功率开关管组成，包括上桥臂U+、V+和W+，下桥臂U-、V-和W-；电阻R1为所述三相整流桥连接线路中的等效电阻；通常由于S相接地，所以S相和地线PE连接成回路，考虑到地线PE和S相之间有一定程度的阻抗，所以电阻R2为地线PE和S相之间的等效电阻，不同电器设备中R2的数值不同，大概有几个欧姆(Ω)。
图2虚线所示部分为智能功率模块IPM的简化图，该IPM不仅包括图2中所示的三相逆变桥，还包括驱动电路，过电压、过电流和过热等故障检测电路，并可将检测信号送到CPU或DSP作中断处理。它由高速低功耗的功率开关器件和优化的门级驱动电路以及快速保护电路构成，当发生负载事故或使用不当时，使得IPM自身不受损坏。对于IPM的过流保护功能，当功率开关管的电流超过IPM过电流保护值并大于过流保护的时间时，功率开关管被关断，典型的过流保护时间为10us。
在图2所示的电路图中，所述三相整流桥将交流电转化为脉动的直流电，在整流电路之后接稳压电解电容C，利用所述稳压电解电容C充放电的特性，使整流后脉动的直流电变成相对稳定的直流电压，并通过所述稳压电解电容C对干扰信号进行有效的滤除，然后，相对稳定的直流电经过所述三相逆变桥，变成同频的交流电供给电机(motor)，以使得电机能够运作，为所述电器的内部电路提供动力。
(B)针对图2所述电路，因电机层间短路等引发的漏电。如图3所示，在电机漏电的状态下启动电机时，当上桥臂中的U+导通的瞬间会发生过电流，通过电机的外壳返回到电网中，而瞬间流过的大电流会造成功率器件的损坏。其中，黑色箭头指示的方向为电流的流动方向，黑色粗实线为电流回路，Rmotor为所述电机的等效电机阻抗。
针对图2所示的电路，本发明实施例提供了一种检测电器漏电的方法，如图4所示，所述方法包括：
401、在电机启动前，将所述IPM中三相逆变桥的下桥臂导通一时间段，所述时间段为电源周期的整数倍。
具体的，由于所述三相逆变桥的下桥臂包括U-、V-和W-，那么所述在电机启动前，将所述三相逆变桥的下桥臂导通一时间段包括：在电机启动前，将所述三相逆变桥的下桥臂的三相全部导通一时间段。
其中，所述时间段大于或大于等于一个所述电源周期，且小于或小于等于五个所述电源周期。优选的，所述时间段为两个电源周期。
示例的，我国的交流电的频率为50Hz，周期为20ms，那么，所述时间段为所述周期20ms的整数倍。一般情况下，所述时间段大于或等于20ms，且小于或等于100ms，根据实际的实验数据，所述时间段为40ms为最佳选择。
402、在所述时间段内，检测所述IPM的故障信号端是否输出故障信号。
具体的，当将所述IPM中三相逆变桥的下桥臂导通一时间段，若在该时间段内，流过所述三相逆变桥的下桥臂的电流大于IPM自身设置的过电流保护值时，功率开关管被关断，并通过故障信号端输出故障信号。一般情况下，所述IPM的故障信号端处于高电平，当出现故障时，高电平被拉低为低电平。
403、若检测到所述IPM的故障信号端输出故障信号，则确定所述电器漏电。
根据步骤402中所述，当检测到所述IPM的故障信号端由高电平变为低电平时，则确定所述电器漏电。
进一步的，当检测到所述电器漏电之后或同时，所述方法还包括：发出报警停机信号，以便对该电路进行检测和维护。
针对图2所示的电路和上述检测电器漏电的方法，以下桥臂(U-、V-、W-)全部导通为例进行说明，具体包括：
(1)在电机启动时，下桥臂(U-、V-、W-)全部同时导通40ms。此时，由于上桥臂(U+、V+、W+)关断，三相整流桥的共阴极组(D1、D2、D3)、稳压电解电容C和等效电阻R1中不会流过电流，等价电路如图5所示。
(2)由于二极管导通或者关断由电源电压状态得到，所以导通的二极管会有所不同，电路状态也会相应的发生变化。如图6所示，为各相的电压波形和导通的二极管的关系，其中，黑色箭头表示在某一时刻的电压。从图6中可以看出，在A范围内，二极管D6导通时，此时三相电压中T相电压最小，所以A范围内的等价电路如图7所示，形成了连接D6、电阻R2和电机阻抗Rmotor的电路，IR2为流过电阻R2的电流值，也就是漏电电流，其电流方向如图7中虚线所示，该电路的电压值＝S相电压-T相电压。依次类推，在B范围内，二极管D4导通时的等价电路如图8所示，形成了连接D4、电阻R2和电机阻抗Rmotor的电路，IR2为流过电阻R2的电流值，也就是漏电电流，其电流方向如图8中虚线所示，该电路的电压值＝R相电压-T相电压。
若漏电电流IR2超过IPM过电流保护值，则IPM故障信号端由高电平转变为低电平。
(3)在(2)的状态下，检测到所述IPM的故障信号端为低电平，则确定该电器漏电，并发出报警停机信号。
本发明实施例提供了一种检测电器漏电的方法，该检测电器漏电的方法应用于电器中的电路，所述电路包括三相整流桥，三相逆变桥，电机，所述三相逆变桥采用智能功率模块IPM封装，所述方法包括：在电机启动前，将所述三相逆变桥的下桥臂导通一时间段，所述时间段为电源周期的整数倍；在所述时间段内，检测所述IPM的故障信号端是否输出故障信号；若检测到所述IPM的故障信号端输出故障信号，则确定所述电器漏电。与现有技术相比较，本发明实施例所提供的检测电器漏电的方法为利用智能功率模块IPM自身的过流保护功能，通过在电机启动前将三相逆变桥的下桥臂导通一时间段，若在该时间段内通过所述三相逆变桥的电流超过IPM过电流保护值时，所述三相逆变桥被关断，则所述IPM的故障输出端输出故障信号，进而确定所述电器漏电，也就是说，本发明实施例所提供的检测电器漏电的方法为在电器设备本身电路的基础上，不增加任何漏电保护电路或者电子检测元件，仅仅通过软件控制开关管的导通和关断、以及IPM自身的过流保护功能以在不增加任何硬件成本的前提下，实现对电器设备漏电的检测，进而对电器设备进行保护，实现方法简易可靠，大大提高了用户使用电器设备的安全性。
本发明实施例还提供了一种电器设备，所述电器设备包括电路和控制器，其中，所述电路包括三相整流桥，三相逆变桥电机，所述三相逆变桥采用智能功率模块IPM封装，所述控制器包括处理器，所述处理器可以为微控制器(Micro-programmed Control Unit，简称MCU，也可称为微处理器，单片机)，在所述处理器中存储有检测电器漏电的方法的程序代码，用以检测电器是否漏电，具体包括：在电机启动前，将所述IPM中三相逆变桥的下桥臂导通一时间段，所述时间段为电源周期的整数倍；在所述时间段内，检测所述IPM的故障信号端是否输出故障信号；若检测到所述IPM的故障信号端输出故障信号，则确定所述电器漏电。
需要说明的是，上述实施例所述的用于检测电器漏电的方法可用于任何一种具有上述所述电路的电器设备中，在此不再赘述。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (8)
1.一种检测电器漏电的方法，应用于所述电器中的电路，所述电路包括三相整流桥，三相逆变桥，电机，所述三相逆变桥采用智能功率模块IPM封装，其特征在于，所述方法包括：
在电机启动前，将所述IPM中三相逆变桥的下桥臂导通一时间段，所述时间段为电源周期的整数倍；
在所述时间段内，检测所述IPM的故障信号端是否输出故障信号；
若检测到所述IPM的故障信号端输出故障信号，则确定所述电器漏电。
2.根据权利要求1所述的检测电器漏电的方法，其特征在于，所述确定所述电器漏电之后或同时，所述方法还包括：发出报警停机信号。
3.根据权利要求1所述的检测电器漏电的方法，其特征在于，所述时间段大于或等于一个所述电源周期，且小于或等于五个所述电源周期。
4.根据权利要求3所述的检测电器漏电的方法，其特征在于，所述时间段为两个电源周期。
5.一种电器设备，包括电路和控制器，所述电路包括三相整流桥，三相逆变桥电机，所述三相逆变桥采用智能功率模块IPM封装，其特征在于，所述控制器在电机启动前，将所述IPM中三相逆变桥的下桥臂导通一时间段，所述时间段为电源周期的整数倍；在所述时间段内，检测所述IPM的故障信号端是否输出故障信号；若检测到所述IPM的故障信号端输出故障信号，则确定所述电器漏电。
6.根据权利要求5所述的电器设备，其特征在于，所述控制器在确定所述电器漏电之后或同时，发出报警停机信号。
7.根据权利要求5所述的电器设备，其特征在于，所述时间段大于或等于一个所述电源周期，且小于或等于五个所述电源周期。
8.根据权利要求7所述的电器设备，其特征在于，所述时间段为两个电源周期。
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