CN106054009B - 家电设备及用于其的故障电弧检测装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种家电设备及用于其的故障电弧检测装置和方法，其中，故障电弧检测装置包括：电网电流检测单元，所述电网电流检测单元用于检测从电网流入所述家电设备的电流以生成第一电流检测信号；滤波保护单元，所述滤波保护单元用于对所述电网中的电弧信号进行衰减处理；负载电流检测单元，所述负载电流检测单元用于检测所述家电设备的负载的实际运行电流以生成第二电流检测信号；控制单元，所述控制单元分别与所述电网电流检测单元和所述负载电流检测单元相连，所述控制单元用于对所述第一电流检测信号和所述第二电流检测信号进行识别及比较以判断故障电弧的产生源头。该故障电弧检测装置能够准确判断故障电弧的产生源头，有效避免误动作。

Description

家电设备及用于其的故障电弧检测装置和方法

技术领域

本发明涉及家用电器技术领域，特别涉及一种用于家电设备的故障电弧检测装置、一种家电设备以及一种用于家电设备的故障电弧检测方法。

背景技术

故障电弧是危险并多发的电气故障。电气线路和用电设备，一旦经过长时间的过负荷运行或者存在不良的电气连接等情况，会导致绝缘层出现老化或者破损，这就可能引发电弧故障。发生电弧故障时，仅仅2-10A的电弧电流在短时间内就足以产生2000-4000℃的局部高温，因此，电弧故障会给电气设备带来较为严重的安全隐患。

其中，用电设备一旦出现故障电弧，其运行电流波形中会出现200-400kHz的高频噪声，甚至有些负载还会导致电流波形出现平肩部。目前的主流检测手段是通过识别电流波形中的高频分量来判断故障电弧，然而，一旦设备出现故障电弧现象，该设备附近电网的电流波形均会存在电弧高频噪声，从而很难判断故障电弧的产生源头，会导致电网中的其他设备误动作，给用户带来不便。并且，目前对电流波形进行采样的采样电路不仅成本高，实时性、可靠性以及准确性也不够。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术中的技术问题之一。为此，本发明的第一个目的在于提出一种用于家电设备的故障电弧检测装置，能够准确判断故障电弧的产生源头，有效避免误动作。

本发明的第二个目的在于提出一种用于家电设备的故障电弧检测方法。本发明的第三个目的在于提出一种家电设备。

为达到上述目的，本发明第一方面实施例提出的一种用于家电设备的故障电弧检测装置，包括：电网电流检测单元，所述电网电流检测单元用于检测从电网流入所述家电设备的电流以生成第一电流检测信号；滤波保护单元，所述滤波保护单元用于对所述电网中的电弧信号进行衰减处理；负载电流检测单元，所述负载电流检测单元用于检测所述家电设备的负载的实际运行电流以生成第二电流检测信号；控制单元，所述控制单元分别与所述电网电流检测单元和所述负载电流检测单元相连，所述控制单元用于对所述第一电流检测信号和所述第二电流检测信号进行识别及比较以判断故障电弧的产生源头。

根据本发明实施例的用于家电设备的故障电弧检测装置，通过电网电流检测单元检测从电网流入家电设备的电流以生成第一电流检测信号，并通过滤波保护单元对电网中的电弧信号进行衰减处理，以及通过负载电流检测单元检测家电设备的负载的实际运行电流以生成第二电流检测信号，这样通过控制单元对第一电流检测信号和第二电流检测信号进行识别及比较，即对比来自电网的电流波形与家电设备的负载的实际运行电流波形，从而可以准确判断故障电弧的产生源头，即可判断出故障电弧是外部电网产生还是内部负载产生，进而有效地防止家电设备误动作，减少对用户的影响。

根据本发明的一个实施例，所述控制单元进一步用于根据所述第一电流检测信号识别到第一电弧信号，并根据所述第二电流检测信号识别到第二电弧信号，其中，在所述第一电弧信号的强度大于所述第二电弧信号的强度时，所述控制单元判断所述故障电弧由所述电网产生；在所述第一电弧信号的强度小于所述第二电弧信号的强度时，所述控制单元判断所述故障电弧由所述负载产生。

根据本发明的一个实施例，所述的用于家电设备的故障电弧检测装置还包括：可控开关单元，所述可控开关单元的一端用于连接所述电网，所述可控开关单元的另一端与所述滤波保护单元的输入端相连，所述滤波保护单元的输出端与所述负载相连，所述可控开关单元的控制端与所述控制单元相连，其中，在所述故障电弧由所述负载产生时，所述控制单元还控制所述可控开关单元处于断开状态，以使所述家电设备断电。

其中，所述可控开关单元包括继电器，所述继电器包括脱扣部和控制线圈，所述脱扣部分别连接所述电网的火线和零线，所述控制线圈与所述控制单元相连，其中，所述脱扣部为常闭触点。

根据本发明的一个实施例，所述滤波保护单元包括低通滤波器，所述低通滤波器为LC滤波电路、LCL滤波电路、CLC滤波电路或CLLC滤波电路中的任意一种。

其中，所述滤波保护单元还包括用于防止浪涌的压敏电阻。

根据本发明的一个实施例，所述电网电流检测单元和所述负载电流检测单元的电路结构相同。

并且，所述负载电流检测单元包括电流互感器、检流电阻或霍尔电流检测芯片。

根据本发明的一个实施例，所述的用于家电设备的故障电弧检测装置还包括：开关电源，所述开关电源的输入端连接到所述滤波保护单元的输出端，所述开关电源的输出端与所述控制单元相连，所述开关电源用于给所述控制单元提供直流电。

根据本发明的一个实施例，所述故障电弧检测装置可集成在所述家电设备的插头之中。

为达到上述目的，本发明第二方面实施例提出的一种用于家电设备的故障电弧检测方法，包括以下步骤：检测从电网流入所述家电设备的电流以生成第一电流检测信号；对从所述电网流入所述家电设备的电流进行滤波以对所述电网中的电弧信号进行衰减处理；检测所述家电设备的负载的实际运行电流以生成第二电流检测信号；对所述第一电流检测信号和所述第二电流检测信号进行识别及比较以判断故障电弧的产生源头。

根据本发明实施例的用于家电设备的故障电弧检测方法，通过检测从电网流入家电设备的电流以生成第一电流检测信号和检测家电设备的负载的实际运行电流以生成第二电流检测信号，其中还对电网中的电弧信号进行衰减处理，这样通过对第一电流检测信号和第二电流检测信号进行识别及比较，即对比来自电网的电流波形与家电设备的负载的实际运行电流波形，从而可以准确判断故障电弧的产生源头，即可判断出故障电弧是外部电网产生还是内部负载产生，进而有效地防止家电设备误动作，减少对用户的影响。

根据本发明的一个实施例，对所述第一电流检测信号和所述第二电流检测信号进行识别及比较以判断故障电弧的产生源头，包括：根据所述第一电流检测信号识别到第一电弧信号，并根据所述第二电流检测信号识别到第二电弧信号；当所述第一电弧信号的强度大于所述第二电弧信号的强度时，判断所述故障电弧由所述电网产生；当所述第一电弧信号的强度小于所述第二电弧信号的强度时，判断所述故障电弧由所述负载产生。

其中，当所述故障电弧由所述负载产生时，还控制所述家电设备断电。

此外，本发明实施例还提出了一种家电设备，其包括上述的用于家电设备的故障电弧检测装置。

本发明实施例的家电设备，通过上述的故障电弧检测装置，能够对比来自电网的电流波形与家电设备的负载的实际运行电流波形，从而可以准确判断故障电弧的产生源头，即可判断出故障电弧是外部电网产生还是内部负载产生，进而有效地避免误动作，减少对用户的影响。

附图说明

图1为根据本发明一个实施例的用于家电设备的故障电弧检测装置的电路方框图；

图2为根据本发明另一个实施例的用于家电设备的故障电弧检测装置的电路方框图；

图3为根据本发明又一个实施例的用于家电设备的故障电弧检测装置的电路方框图；

图4为根据本发明一个实施例的负载电流检测单元的电路示意图；

图5为根据本发明还一个实施例的用于家电设备的故障电弧检测装置的电路方框图；

图6为根据本发明另一个实施例的负载电流检测单元的电路示意图；

图7为根据本发明再一个实施例的用于家电设备的故障电弧检测装置的电路方框图；

图8为根据本发明还一个实施例的负载电流检测单元的电路示意图；以及

图9为根据本发明实施例的用于家电设备的故障电弧检测方法的流程图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参照附图来描述根据本发明实施例提出的用于家电设备的故障电弧检测装置、用于家电设备的故障电弧检测方法以及具有该故障电弧检测装置的家电设备。

图1为根据本发明一个实施例的用于家电设备的故障电弧检测装置的电路方框图。如图1所示，该用于家电设备的故障电弧检测装置包括电网电流检测单元20、滤波保护单元30、负载电流检测单元50和控制单元60。

其中，电网电流检测单元20连接到家电设备的供电电源端，电网电流检测单元20用于检测从电网流入家电设备的电流以生成第一电流检测信号。滤波保护单元30的前端与电网电流检测单元20相连，滤波保护单元30用于对电网中的电弧信号进行衰减处理。负载电流检测单元50的后端与负载70相连，负载电流检测单元50用于检测家电设备的负载的实际运行电流以生成第二电流检测信号。控制单元60分别与电网电流检测单元20和负载电流检测单元50相连，控制单元60用于对第一电流检测信号和第二电流检测信号进行识别及比较以判断故障电弧的产生源头，从而可以判断出故障电弧来自外部电网还是来自内部负载，有效避免误动作。

在本发明的一个示例中，控制单元60可以为MCU(Micro Controller Unit，微控制器)。

根据本发明的一个实施例，控制单元60例如MCU进一步用于根据第一电流检测信号识别到第一电弧信号，并根据第二电流检测信号识别到第二电弧信号，其中，在第一电弧信号的强度大于第二电弧信号的强度时，控制单元60判断故障电弧由电网产生；在第一电弧信号的强度小于第二电弧信号的强度时，控制单元60判断故障电弧由负载产生。

也就是说，控制单元60对电网电流检测单元20检测的来自电网的电流波形和负载电流检测单元50检测的来自内部负载的电流波形进行比较，如果电网电流检测单元20检测的来自电网的电流波形中的电弧信号比负载电流检测单元50检测的来自内部负载的电流波形中的电弧信号强，则判断故障电弧由外部电网产生，反之，则判断故障电弧由内部负载产生，因此，可以准确判断出故障电弧的产生源头。

根据本发明的一个实施例，如图1所示，上述的用于家电设备的故障电弧检测装置还包括：可控开关单元10，可控开关单元10的一端用于连接电网，可控开关单元10的另一端与滤波保护单元30的输入端相连，滤波保护单元30的输出端与负载70相连，可控开关单元10的控制端与控制单元60相连，其中，在故障电弧由负载产生时，控制单元60还控制可控开关单元10处于断开状态，以使家电设备断电，保证家电设备的安全。

并且，如图1所示，可控开关单元10包括继电器，继电器包括脱扣部和控制线圈，脱扣部分别连接电网的火线L和零线N，控制线圈与控制单元60相连，其中，脱扣部为常闭触点。也就是说，继电器为常闭型继电器。

在本发明的实施例中，滤波保护单元30包括低通滤波器，主要起到低通滤波作用，低通滤波器可以为LC滤波电路、LCL滤波电路、CLC滤波电路或CLLC滤波电路中的任意一种。

其中，滤波保护单元30还包括用于防止浪涌的压敏电阻，从而可以防止故障电弧检测装置不被浪涌损坏。

根据本发明的一个实施例，如图1所示，上述的用于家电设备的故障电弧检测装置还包括开关电源40，开关电源40的输入端连接到滤波保护单元30的输出端，开关电源40的输出端与控制单元60相连，开关电源40实现AC/DC变换，用于给控制单元60提供直流电。

在本发明的实施例中，上述故障电弧检测装置可集成在家电设备的插头之中，从而方便设计。其中，家电设备可以是空调器。

根据本发明实施例的用于家电设备的故障电弧检测装置，通过电网电流检测单元检测从电网流入家电设备的电流以生成第一电流检测信号，并通过滤波保护单元对电网中的电弧信号进行衰减处理，以及通过负载电流检测单元检测家电设备的负载的实际运行电流以生成第二电流检测信号，这样通过控制单元对第一电流检测信号和第二电流检测信号进行识别及比较，即对比来自电网的电流波形与家电设备的负载的实际运行电流波形，从而可以准确判断故障电弧的产生源头，即可判断出故障电弧是外部电网产生还是内部负载产生，进而有效地防止家电设备误动作，减少对用户的影响。

具体地，根据本发明的一个实施例，如图1所示，滤波保护单元30中的低通滤波器采用CLLC滤波电路，压敏电阻并联在CLLC滤波电路的输入端。即言，本实施例的用于家电设备的故障电弧检测装置包括滤波保护单元30、电网电流检测单元20、负载电流检测单元50、控制单元60、可控开关单元10、开关电源40。

其中，可控开关单元10中的脱扣部与电网的零线N、火线L连接，脱扣部为常闭触点，控制线圈与控制单元60连接，当检测到故障电弧由负载产生时，控制单元60给控制线圈供电，脱扣部工作，断开零线、火线，家电设备例如空调器断电，保证家电设备安全。

如图1所示，脱扣部的后端与电网电流检测单元20连接，电网电流检测单元20检测从电网流入家电设备的电流波形，滤波保护单元30的前端即输入端与电网电流检测单元20连接，滤波保护单元30的后端即输出端与开关电源40和负载电流检测单元50连接，负载电流检测单元50的后端与负载70连接，负载电流检测单元50用于检测负载的实际运行电流波形。开关电源40的输出端连接控制单元60，为控制单元60供电，电网电流检测单元20和负载电流检测单元50分别连接控制单元60，控制单元60可通过ADC采集以获得两路电流信号。

如图1所示，滤波保护单元30主要起低通滤波作用，不但能够提高开关电源40的稳定性，而且能衰减流经滤波保护单元30的高频电弧信号即对来自电网的电弧信号进行衰减处理。控制单元60通过对比电网电流检测单元20和负载电流检测单元50检测的电流波形，就可以准确判断故障电弧是在外部电网产生还是内部负载产生。其中，如果由电网电流检测单元20检测的电流波形中电弧信号比从负载电流检测单元50检测的强，则可以判断故障电弧是由外部电网产生，反之则为负载侧产生，因此，可以准确判断故障电弧的产生源头，从而有效地防止家电设备误动作，减少对用户的影响。

根据本发明的另一个实施例，如图2所示，该用于家电设备的故障电弧检测装置包括可控开关单元10、滤波保护单元30、开关电源40、负载电流检测单元50和控制单元60。其中，可控开关单元10中的脱扣部与电网的零线N、火线L连接，脱扣部为常闭触点，控制线圈与控制单元60连接。滤波保护单元30的前端即输入端与脱扣部连接，滤波保护单元30的后端即输出端与开关电源40和负载电流检测单元50连接，滤波保护单元30用于过滤电网中的电弧干扰信号，不但保证开关电源40稳定工作，而且防止负载电流检测单元50检测到来自电网中的电弧信号。

如图2所示，开关电源40的输出端连接控制单元60，为控制单元60供电，负载电流检测单元50连接控制单元60，负载电流检测单元50的后端连接负载70，控制单元60通过ADC采集口采集负载电流信号，并通过分析电流波形来判断故障电弧是否存在，当故障电弧存在即由负载产生时，控制单元60给控制线圈供电，脱扣部工作，断开零线、火线，家电设备例如空调器断电，保证家电设备安全。

因此，本实施例的用于家电设备的故障电弧检测装置，通过滤波保护单元30有效过滤电网中的电弧干扰信号，能够保证只检测后端负载产生的电弧信号，而不会受电网影响，有效地防止家电设备误动作，减少对用户的影响。

其中，滤波保护单元30也是采用CLLC高阶低通滤波电路。如图2所示，滤波保护单元30包括：压敏电阻ZR1、X电容C1和C2、差模电感L1和L2，压敏电阻ZR1保护故障电弧检测装置不被浪涌损坏，X电容C1和C2、差模电感L1和L2构成CLLC滤波电路，有效过滤电网中的电弧信号。

根据本发明的又一个实施例，如图3所示，该用于家电设备的故障电弧检测装置包括可控开关单元10、滤波保护单元30、开关电源40、负载电流检测单元50和控制单元60。其中，可控开关单元10中的脱扣部与电网的零线N、火线L连接，脱扣部为常闭触点，控制线圈与控制单元60连接。滤波保护单元30的前端即输入端与脱扣部连接，滤波保护单元30的后端即输出端与开关电源40和负载电流检测单元50连接，滤波保护单元30用于过滤电网中的电弧干扰信号，不但保证开关电源40稳定工作，而且防止负载电流检测单元50检测到来自电网中的电弧信号。

如图3所示，开关电源40的输出端连接控制单元60，为控制单元60供电，负载电流检测单元50连接控制单元60，负载电流检测单元50的后端连接负载70，控制单元60通过ADC采集口采集负载电流信号，并通过分析电流波形来判断故障电弧是否存在，当故障电弧存在即由负载产生时，控制单元60给控制线圈供电，脱扣部工作，断开零线、火线，家电设备例如空调器断电，保证家电设备安全。

因此，本实施例的用于家电设备的故障电弧检测装置，通过滤波保护单元30有效过滤电网中的电弧干扰信号，能够保证只检测后端负载产生的电弧信号，而不会受电网影响，有效地防止家电设备误动作，减少对用户的影响。

其中，滤波保护单元30也是采用CLCπ型二阶低通滤波电路。如图3所示，滤波保护单元30包括：压敏电阻ZR1、X电容C1和C2、差模电感L1，压敏电阻ZR1保护故障电弧检测装置不被浪涌损坏，X电容C1和C2、差模电感L1构成CLC滤波电路，有效过滤电网中的电弧信号。并且，负载电流检测单元50应检测差模电感L1支路的电流。

根据本发明的一个实施例，电网电流检测单元20和负载电流检测单元50的电路结构可相同。其中，负载电流检测单元50可包括电流互感器、检流电阻或霍尔电流检测芯片。

具体地，在本发明的一个实施例中，负载电流检测单元50采用电流互感器时，结合如图2和图4所示，该用于家电设备的故障电弧检测装置包括滤波保护单元30、负载电流检测单元50、控制单元60、可控开关单元10和开关电源40。其中，如图2所示，可控开关单元10中的脱扣部前端与电网的零线N、火线L连接，脱扣部为常闭触点，控制线圈与控制单元60连接。滤波保护单元30的前端即输入端与脱扣部连接，滤波保护单元30的后端即输出端与开关电源40和负载电流检测单元50连接，滤波保护单元30用于过滤电网中的电弧干扰信号，不但保证开关电源40稳定工作，而且防止负载电流检测单元50检测到来自电网中的电弧信号。

如图2所示，开关电源40的输出端连接控制单元60，为控制单元60供电，负载电流检测单元50连接控制单元60，负载电流检测单元50的后端连接负载70，控制单元60通过ADC采集口采集负载电流信号，并通过分析电流波形来判断故障电弧是否存在，当故障电弧存在即由负载产生时，控制单元60给控制线圈供电，脱扣部工作，断开零线、火线，家电设备例如空调器断电，保证家电设备安全。

因此，本实施例的用于家电设备的故障电弧检测装置，通过滤波保护单元30有效过滤电网中的电弧干扰信号，能够保证只检测后端负载产生的电弧信号，而不会受电网影响，有效地防止家电设备误动作，减少对用户的影响。

进一步地，如图4所示，负载电流检测单元50包括：电流互感器501、第一滤波电容C10、第二滤波电容C20、采样电阻R0、第一分压电阻R1、第二分压电阻R2、第三滤波电容C30、第四滤波电容C40。其中，电流互感器501的导线串接在电源线例如火线L上，感应线圈并联第二滤波电容C20，采样电阻R0与第二滤波电容C20并联；第二滤波电容C20用于过滤超高频干扰，采样电阻R0把电源线上的电流转化为电压信号，第四滤波电容C40过滤预设电源VCC的高频干扰；第一分压电阻R1和第二分压电阻R2的阻值大小可相同，串联在预设电源VCC和地之间，则第一分压电阻R1和第二分压电阻R2的中部电压为VCC/2，经过第三滤波电容C30连接感应线圈的一端，用于抬高电流波形曲线，以便控制单元60例如MCU的ADC采集，第一滤波电容C10连接在感应线圈的另一端，并且靠近MCU的ADC采集口，用于过滤高频干扰。

因此，本实施例的用于家电设备的故障电弧检测装置，通过电流互感器能够实现对负载的实际运行电流进行采样，实时、准确、可靠、稳定、低成本地采集电流波形，并通过控制单元60对采集的电波信号进行分析，从而只检测后端负载产生的电弧信号，有效地避免家电设备误动作。

在本发明的另一个实施例中，负载电流检测单元50采用检流电阻时，结合如图5和图6所示，该用于家电设备的故障电弧检测装置包括滤波保护单元30、负载电流检测单元50、控制单元60、可控开关单元10和开关电源40。其中，如图5所示，可控开关单元10中的脱扣部前端与电网的零线N、火线L连接，脱扣部为常闭触点，控制线圈与控制单元60连接。滤波保护单元30的前端即输入端与脱扣部连接，滤波保护单元30的后端即输出端与开关电源40和负载电流检测单元50连接，滤波保护单元30用于过滤电网中的电弧干扰信号，不但保证开关电源40稳定工作，而且防止负载电流检测单元50检测到来自电网中的电弧信号。

如图5所示，开关电源40的输出端连接控制单元60，为控制单元60供电，负载电流检测单元50连接控制单元60，负载电流检测单元50的后端连接负载70，控制单元60通过ADC采集口采集负载电流信号，并通过分析电流波形来判断故障电弧是否存在，当故障电弧存在即由负载产生时，控制单元60给控制线圈供电，脱扣部工作，断开零线、火线，家电设备例如空调器断电，保证家电设备安全。

因此，本实施例的用于家电设备的故障电弧检测装置，通过滤波保护单元30有效过滤电网中的电弧干扰信号，能够保证只检测后端负载产生的电弧信号，而不会受电网影响，有效地防止家电设备误动作，减少对用户的影响。

进一步地，如图6所示，负载电流检测单元50包括：检流电阻Rs、第一共模滤波电阻R10、第二共模滤波电阻R20、共模滤波电容C0、第一差模滤波电容C100、第二差模滤波电容C200、差分隔离放大器502、第四滤波电容C40和第一滤波电容C10。其中，检流电阻Rs例如无感电阻串连在电源线例如火线L上，检流电阻Rs的阻值很小，一般可选择5mΩ～50mΩ，当有电流流过检流电阻Rs时，检流电阻Rs两侧会产生微小压差；检流电阻Rs两侧分别通过共模滤波电阻R10、共模滤波电阻R20以及共模滤波电容C0、差模滤波电容C100、差模滤波电容C200连接至差分隔离放大器502的VINP和VINN引脚上，其中，第一共模滤波电阻R10、第二共模滤波电阻R20、共模滤波电容C0、第一差模滤波电容C100和第二差模滤波电容C200的取值应尽量小，否则采样波形会严重失真。

在本发明的一个实施例中，如果PCB布板时，差分隔离放大器502能够非常靠近检流电阻Rs，则可考虑去掉上述这几个滤波器件。

如图6所示，第四滤波电容C40接在预设电源VCC和地之间，差分隔离放大器502的VDD1和VDD2引脚接预设电源VCC，差分隔离放大器502的VOUTP引脚接控制单元60例如MCU的ADC采集口，在靠近ADC采集口处并联第一滤波电容C10，用于过滤高频干扰，差分隔离放大器502的GND1和GND2引脚接地。

因此，本实施例的用于家电设备的故障电弧检测装置，通过检流电阻能够实现对负载的实际运行电流进行采样，实时、准确、可靠、稳定、低成本地采集电流波形，并通过控制单元60对采集的电波信号进行分析，从而只检测后端负载产生的电弧信号，有效地避免家电设备误动作。

在本发明的又一个实施例中，负载电流检测单元50采用霍尔电流检测芯片时，结合图7和图8所示，该用于家电设备的故障电弧检测装置包括滤波保护单元30、负载电流检测单元50、控制单元60、可控开关单元10和开关电源40。其中，如图7所示，可控开关单元10中的脱扣部前端与电网的零线N、火线L连接，脱扣部为常闭触点，控制线圈与控制单元60连接。滤波保护单元30的前端即输入端与脱扣部连接，滤波保护单元30的后端即输出端与开关电源40和负载电流检测单元50连接，滤波保护单元30用于过滤电网中的电弧干扰信号，不但保证开关电源40稳定工作，而且防止负载电流检测单元50检测到来自电网中的电弧信号。

如图7所示，开关电源40的输出端连接控制单元60，为控制单元60供电，负载电流检测单元50连接控制单元60，负载电流检测单元50的后端连接负载70，控制单元60通过ADC采集口采集负载电流信号，并通过分析电流波形来判断故障电弧是否存在，当故障电弧存在即由负载产生时，控制单元60给控制线圈供电，脱扣部工作，断开零线、火线，家电设备例如空调器断电，保证家电设备安全。

因此，本实施例的用于家电设备的故障电弧检测装置，通过滤波保护单元30有效过滤电网中的电弧干扰信号，能够保证只检测后端负载产生的电弧信号，而不会受电网影响，有效地防止家电设备误动作，减少对用户的影响。

进一步地，如图8所示，负载电流检测单元50包括：霍尔电流检测芯片503、第五滤波电容C50、第一滤波电容C10、第四滤波电容C40。其中，霍尔电流检测芯片503的IP-和IP+引脚串接在电源线例如火线L上，负载电流流过芯片内部的霍尔传感器。霍尔电流检测芯片503的VCC引脚接预设电源VCC，给芯片供电，预设电源VCC和地之间接第四滤波电容C40，实现电源去耦。霍尔电流检测芯片503的FIL和GND引脚之间并联第五滤波电容C50，实现初级滤波。霍尔电流检测芯片503的OUT引脚输出0.5V～(VCC-0.5V)的电压信号，与采集的瞬时电流成比例，交流过零时电压为VCC/2，该OUT引脚与控制单元60例如MCU的ADC采集口相连，在靠近ADC采集口处并联第一滤波电容C10，用于过滤高频干扰。

因此，本实施例的用于家电设备的故障电弧检测装置，通过霍尔电流检测芯片能够实现对负载的实际运行电流进行采样，实时、准确、可靠、稳定、低成本地采集电流波形，并通过控制单元60对采集的电波信号进行分析，从而只检测后端负载产生的电弧信号，有效地避免家电设备误动作。

图9为根据本发明实施例的用于家电设备的故障电弧检测方法的流程图。其中，家电设备可以为空调器。如图9所示，该用于家电设备的故障电弧检测方法包括以下步骤：

S1，检测从电网流入家电设备的电流以生成第一电流检测信号。

其中，可通过电网电流检测单元来检测从电网流入家电设备的电流波形。

S2，对从电网流入家电设备的电流进行滤波以对电网中的电弧信号进行衰减处理。

其中，可通过滤波保护单元对从电网流入家电设备的电流进行滤波处理。

S3，检测家电设备的负载的实际运行电流以生成第二电流检测信号。

其中，可同负载电流检测单元对家电设备的负载的实际运行电流波形进行检测。

S4，对第一电流检测信号和第二电流检测信号进行识别及比较以判断故障电弧的产生源头。

根据本发明的一个实施例，步骤S4包括：根据所述第一电流检测信号识别到第一电弧信号，并根据所述第二电流检测信号识别到第二电弧信号；当所述第一电弧信号的强度大于所述第二电弧信号的强度时，判断所述故障电弧由所述电网产生；当所述第一电弧信号的强度小于所述第二电弧信号的强度时，判断所述故障电弧由所述负载产生。

也就是说，在本发明的实施例中，对电网电流检测单元检测的来自电网的电流波形和负载电流检测单元检测的来自内部负载的电流波形进行比较，如果电网电流检测单元检测的来自电网的电流波形中的电弧信号比负载电流检测单元检测的来自内部负载的电流波形中的电弧信号强，则判断故障电弧由外部电网产生，反之，则判断故障电弧由内部负载产生，因此，可以准确判断出故障电弧的产生源头。

并且，当所述故障电弧由所述负载产生时，还控制所述家电设备断电，从而保证家电设备的安全。

根据本发明实施例的用于家电设备的故障电弧检测方法，通过检测从电网流入家电设备的电流以生成第一电流检测信号和检测家电设备的负载的实际运行电流以生成第二电流检测信号，其中还对电网中的电弧信号进行衰减处理，这样通过对第一电流检测信号和第二电流检测信号进行识别及比较，即对比来自电网的电流波形与家电设备的负载的实际运行电流波形，从而可以准确判断故障电弧的产生源头，即可判断出故障电弧是外部电网产生还是内部负载产生，进而有效地防止家电设备误动作，减少对用户的影响。

此外，本发明实施例还提出了一种家电设备，其包括上述的用于家电设备的故障电弧检测装置。

本发明实施例的家电设备，通过上述的故障电弧检测装置，能够对比来自电网的电流波形与家电设备的负载的实际运行电流波形，从而可以准确判断故障电弧的产生源头，即可判断出故障电弧是外部电网产生还是内部负载产生，进而有效地避免误动作，减少对用户的影响。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (12)

1.一种用于家电设备的故障电弧检测装置，其特征在于，包括：

电网电流检测单元，所述电网电流检测单元用于检测从电网流入所述家电设备的电流以生成第一电流检测信号；

滤波保护单元，所述滤波保护单元用于对所述电网中的电弧信号进行衰减处理；

负载电流检测单元，所述负载电流检测单元用于检测所述家电设备的负载的实际运行电流以生成第二电流检测信号；

控制单元，所述控制单元分别与所述电网电流检测单元和所述负载电流检测单元相连，所述控制单元用于对所述第一电流检测信号和所述第二电流检测信号进行识别及比较以判断故障电弧的产生源头；

所述控制单元进一步用于根据所述第一电流检测信号识别到第一电弧信号，并根据所述第二电流检测信号识别到第二电弧信号，其中，

在所述第一电弧信号的强度大于所述第二电弧信号的强度时，所述控制单元判断所述故障电弧由所述电网产生；

在所述第一电弧信号的强度小于所述第二电弧信号的强度时，所述控制单元判断所述故障电弧由所述负载产生。

2.如权利要求1所述的用于家电设备的故障电弧检测装置，其特征在于，还包括：

可控开关单元，所述可控开关单元的一端用于连接所述电网，所述可控开关单元的另一端与所述滤波保护单元的输入端相连，所述滤波保护单元的输出端与所述负载相连，所述可控开关单元的控制端与所述控制单元相连，其中，在所述故障电弧由所述负载产生时，所述控制单元还控制所述可控开关单元处于断开状态，以使所述家电设备断电。

3.如权利要求2所述的用于家电设备的故障电弧检测装置，其特征在于，所述可控开关单元包括继电器，所述继电器包括脱扣部和控制线圈，所述脱扣部分别连接所述电网的火线和零线，所述控制线圈与所述控制单元相连，其中，所述脱扣部为常闭触点。

4.如权利要求1所述的用于家电设备的故障电弧检测装置，其特征在于，所述滤波保护单元包括低通滤波器，所述低通滤波器为LC滤波电路、LCL滤波电路、CLC滤波电路或CLLC滤波电路中的任意一种。

5.如权利要求4所述的用于家电设备的故障电弧检测装置，其特征在于，所述滤波保护单元还包括用于防止浪涌的压敏电阻。

6.如权利要求1所述的用于家电设备的故障电弧检测装置，其特征在于，所述电网电流检测单元和所述负载电流检测单元的电路结构相同。

7.如权利要求6所述的用于家电设备的故障电弧检测装置，其特征在于，所述负载电流检测单元包括电流互感器、检流电阻或霍尔电流检测芯片。

8.如权利要求1所述的用于家电设备的故障电弧检测装置，其特征在于，还包括：

开关电源，所述开关电源的输入端连接到所述滤波保护单元的输出端，所述开关电源的输出端与所述控制单元相连，所述开关电源用于给所述控制单元提供直流电。

9.如权利要求1-8中任一项所述的用于家电设备的故障电弧检测装置，其特征在于，所述故障电弧检测装置可集成在所述家电设备的插头之中。

10.一种家电设备，其特征在于，包括如权利要求1-9中任一项所述的用于家电设备的故障电弧检测装置。

11.一种用于家电设备的故障电弧检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

检测从电网流入所述家电设备的电流以生成第一电流检测信号；

对从所述电网流入所述家电设备的电流进行滤波以对所述电网中的电弧信号进行衰减处理；

检测所述家电设备的负载的实际运行电流以生成第二电流检测信号；

对所述第一电流检测信号和所述第二电流检测信号进行识别及比较以判断故障电弧的产生源头；

其中，对所述第一电流检测信号和所述第二电流检测信号进行识别及比较以判断故障电弧的产生源头，包括：

根据所述第一电流检测信号识别到第一电弧信号，并根据所述第二电流检测信号识别到第二电弧信号；

当所述第一电弧信号的强度大于所述第二电弧信号的强度时，判断所述故障电弧由所述电网产生；

当所述第一电弧信号的强度小于所述第二电弧信号的强度时，判断所述故障电弧由所述负载产生。

12.如权利要求11所述的用于家电设备的故障电弧检测方法，其特征在于，当所述故障电弧由所述负载产生时，还控制所述家电设备断电。