CN107437907A - 直流电动机驱动回路短路及断路故障检测方法 - Google Patents

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孙健
姜捷
王良彬
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Abstract

本发明公开的直流电动机驱动回路短路及断路故障检测方法，驱动回路由开关功率管与电动机串联构成，PWM控制器控制开关功率管的开启与关断，采集开关功率管关断时两个驱动端之间的电压信号Uc或者直流电动机两端的电压信号Ud，根据Uc或者Ud的绝对值的不同情况，判定出驱动回路的短路及断路障。电路实现简单，结构紧凑，大幅度降低成本。电磁干扰性小，适应环境比较恶劣的应用场合。

Description

直流电动机驱动回路短路及断路故障检测方法
技术领域
本发明涉及电机控制技术领域，具体涉及一种直流电动机驱动回路短路及断路故障检测方法。
背景技术
直流电动机驱动回路出现短路或断路故障时，如果控制系统不能及时对故障做出必要的保护响应，往往会造成严重的事故，危及整个电气系统及操作人员的安全。在现有技术中，直流电动机驱动回路的短路及断路的常规手段是在驱动回路中加装熔断保险丝、保护断路器。这些独立于控制系统之外的外围设备虽然能起到一定的保护效果，可以向控制系统提供一些状态反馈信号，但却无法形成有效的闭环控制。
随着自动控制技术的发展，出现了一种电流检测闭环保护方式，即在控制系统中加装电流采集传感器及其相关电路。如果检测到回路内电流超过一个设定的正常阈值，则认定发生了短路故障；如果检测到回路内电流在正常驱动输出存在情况下减至零时，则认定发生了断路故障。然而由于直流电动机的内阻很小，驱动电流比较大，要求电流采集传感器的构成复杂，体积较大，成本较高。而且，由于是应用电磁效应来实现电流信号的采集，这对采集部分和周围环境稳定性要求很高，采集环节稍有污染或周围环境干湿度变化等都会对采集结果造成影响。
发明内容
本发明的目的就是克服上述现有技术之不足，提供一种成本低廉、简便易行、控制精确的直流电动机驱动回路短路及断路故障检测方法。
本发明所采用的技术方案是，一种直流电动机驱动回路短路及断路故障检测方法，驱动回路由开关功率管与电动机串联构成，PWM控制器控制开关功率管的开启与关断，其特征在于采取下列步骤：
A.采集开关功率管关断时两个驱动端之间的电压信号Uc；
B.如果Uc的绝对值大于电源电压的绝对值，则判断驱动回路正常；如果Uc绝对值等于电源电压的绝对值，则判断驱动回路发生短路；如果Uc等于零，则判断驱动回路发生断路。
另一种直流电动机驱动回路短路及断路故障检测方法，驱动回路由开关功率管与电动机串联构成，PWM控制器控制开关功率管的开启与关断，其特征在于采取下列步骤：
A0.采集开关功率管关断时直流电动机两端的电压信号Ud；
B0.如果Ud的绝对值大于零，则判断驱动回路正常；如果Ud等于零，则进入下一步骤；
C0.PWM控制器输出短时开启脉冲，并检测此开启时直流电动机两端的电压信号Ud；如果Ud的绝对值等于电源电压的绝对值，则判断驱动回路发生断路；如果Ud等于零，判断驱动回路发生短路。
本发明的有益效果是：电路实现简单，更加先进和严密的软件逻辑取代了硬件电路的复杂和特殊器件的要求，大大降低了闭环电机控制系统的成本。由于不需要特殊的元器件，电路集成度可以很高，采用本方案的电机控制系统体积较小，有利于空间较为局促的应用场合。由于本方案实现的电路系统电磁干扰性小，受外界影响小，可以适应更多环境比较恶劣的应用场合。
附图说明
图1为本发明实施例直流电动机负极性驱动原理示意图。
图2为本发明实施例直流电动机正极性驱动原理示意图。
图3为本发明实施例的一种直流电动机驱动回路短路及断路故障检测方法的流程框图。
图4为本发明实施例的另一种直流电动机驱动回路短路及断路故障检测方法的流程框图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
参看图1和2，本发明实施例的直流电动机驱动回路由开关功率管与电动机串联构成，PWM 控制器控制开关功率管的开启与关断。
参看图3，本发明实施例的一个直流电动机驱动回路短路及断路故障检测方法，是通过开关功率管关断时两个驱动端之间的电压信号Uc来进行检测。程序从框1.0开始。进入框 1.1，采集开关功率管关断时两个驱动端之间的电压信号Uc。进入框1.2，判断Uc的绝对值是否大于电源电压的绝对值：是则进入框1.5，判定驱动回路正常，然后返回框1.1；否则进入框1.3，判断Uc是否等于零：是则进入框1.6，判定驱动回路发生断路；否则进入框1.4。在框1.4判断Uc的绝对值是否等于电源电压的绝对值：是则进入框1.7，判定驱动回路发生短路；否则，进入框1.8，判定驱动回路为其它状况。
参看图4，本发明实施例的另一个直流电动机驱动回路短路及断路故障检测方法，是通过开关功率管关断时直流电动机两端的电压信号Ud来进行检测。程序从框2.0开始。进入框2.1，采集开关功率管关断时直流电动机两端的电压信号Ud。进入框2.2，判断Ud的绝对值是否大于零：是则进入框2.7，判定驱动回路正常；否则进入框2.3。在框2.3，PWM控制器输出短时开启脉冲，然后进入框2.4检测此开启时直流电动机两端的电压信号Ud。进入框2.5，判断短时开启脉冲时Ud的绝对值是否等于电源电压的绝对值：是则进入框2.8，判定驱动回路发生断路；否则进入框2.6，判断短时开启脉冲时Ud是否等于零：是则进入框2.9，判定驱动回路发生短路；否则进入框2.10，判定驱动回路为其它状况。

Claims (2)

1.一种直流电动机驱动回路短路及断路故障检测方法，驱动回路由开关功率管与电动机串联构成，PWM控制器控制开关功率管的开启与关断，其特征在于采取下列步骤：
A.采集开关功率管关断时两个驱动端之间的电压信号Uc；
B.如果Uc的绝对值大于电源电压的绝对值，则判断驱动回路正常；如果Uc绝对值等于电源电压的绝对值，则判断驱动回路发生短路；如果Uc等于零，则判断驱动回路发生断路。
2.一种直流电动机驱动回路短路及断路故障检测方法，驱动回路由开关功率管与电动机串联构成，PWM控制器控制开关功率管的开启与关断，其特征在于采取下列步骤：
A0.采集开关功率管关断时直流电动机两端的电压信号Ud；
B0.如果Ud的绝对值大于零，则判断驱动回路正常；如果Ud等于零，则进入下一步骤；
C0.PWM控制器输出短时开启脉冲，并检测此开启时直流电动机两端的电压信号Ud；如果Ud的绝对值等于电源电压的绝对值，则判断驱动回路发生断路；如果Ud等于零，判断驱动回路发生短路。
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