CN108167356A - 电磁制动器的状态检测电路及状态检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电磁制动器的状态检测电路及状态检测方法，电磁制动器包括线圈，该状态检测电路包括：采集单元，与线圈电连接并获取线圈的电气信号；处理器，基于电气信号确定电磁制动器的工作状态。根据本发明的实施例的状态检测电路及状态检测方法直接检测线圈的电气信号，并确定电磁制动器的工作状态，不需要对电磁制动器的内部结构进行重新设计。根据本发明的实施例的状态检测电路和状态检测方法根据电气信号的幅值以及PWM信号的占空比中的至少一个来确定电磁制动器的工作状态，可检测出不同类型的电磁制动器的异常状态。

Description

电磁制动器的状态检测电路及状态检测方法

技术领域

本发明涉及电磁制动器领域，具体地讲，涉及一种电磁制动器的状态检测电路及状态检测方法。

背景技术

风力发电机组中的变桨系统主要用于通过控制叶片的角度来控制叶轮的转速，从而控制风力发电机的输出功率。风力发电机组正常运行期间，当风速小于风力发电机组的额定风速时，变桨系统将叶片旋转到0度角位置，叶片的迎风面积最大，从而使风力发电机组的输出功率最大；当风速超过风力发电机组的额定风速时，变桨系统通过控制叶片的角度使风轮的转速保持恒定。在风力发电机组的变桨过程中，需要通过变桨制动器对叶片进行抱闸制动和松闸。

变桨系统的伺服电机需要使变桨电机停止运行并抱闸刹车，从而防止叶片在重力的作用下发生滑动而转出限位位置，尤其对于叶片不能在0度至360度的范围内旋转的变桨系统，抱闸保护尤为重要。

然而，变桨制动器在长期工作后，由于刹车片的磨损、机械部件的磨损或粘油会使设备经常出现溜车或松闸延迟等现象，严重时变桨制动器会失灵，严重影响工作效率并造成安全隐患。

对于变桨系统而言，变桨制动器失灵会使叶片在重力的作用下向大于90度的方向旋转，叶片位置超限，往往撞坏轮毂内的机械部件，因此，对变桨制动器的性能进行检测，尤其是预警监测，是十分必要的。

目前检测变桨制动器的性能的方式主要是通过在顶在刹车片上的伸缩杆上安装传感器，并通过检测传感器的位置变化来获得刹车片的磨损情况，由此获得变桨制动器的性能。

这种检测方式需要对变桨制动器的内部结构进行较大改进需要重新设计变桨制动器，并且无法准确地判断变桨制动器的具体工作状态。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种电磁制动器的状态检测电路，该状态检测电路通过检测线圈的电气信号来确定电磁制动器的工作状态，无需重新设计电磁制动器的内部结构。

根据本发明的一方面，提供一种电磁制动器的状态检测电路，电磁制动器包括线圈，状态检测电路包括：采集单元，与线圈电连接并获取线圈的电气信号；处理器，基于电气信号确定电磁制动器的工作状态。

根据本发明的实施例，电气信号可以为电流信号或电压信号。

根据本发明的实施例，处理器基于电气信号的幅值确定电磁制动器的工作状态。

根据本发明的实施例，当电气信号的幅值在第一预定范围内时，处理器可以确定电磁制动器的工作状态正常，当电气信号的幅值在第一预定范围之外时，处理器可以确定电磁制动器的工作状态异常。

根据本发明的实施例，处理器可以通过基于电气信号而获得的脉冲宽度调制(PWM)信号的占空比来确定电磁制动器的工作状态。

根据本发明的实施例，当PWM信号的占空比在第二预定范围内时，处理器可以确定电磁制动器的工作状态正常；当PWM信号的占空比在第二预定范围之外时，处理器可以确定电磁制动器的工作状态异常。

根据本发明的实施例，当PWM信号的占空比大于或等于第一预定值时，处理器可以确定电磁制动器松闸失败，其中，第一预定值大于第二预定范围的上限值；当PWM信号的占空比小于第一预定值并且大于第二预定范围的上限值时，处理器可以确定电磁制动器的刹车盘磨损严重；当PWM信号的占空比为零时，处理器可以确定电磁制动器失灵；当PWM信号的占空比小于第二预定范围的下限值并且大于零时，处理器可以确定电磁制动器的制动力不足。

根据本发明的实施例，采集单元可以包括采样电阻器，采样电阻器可以与线圈电连接以采集电气信号。

根据本发明的实施例，状态检测电路还可以包括：基准信号产生单元，基准信号产生单元产生基准电压；比较单元，比较单元将与采样电阻器两端的电压相对应的信号与基准电压进行比较并向处理器输出PWM信号。

根据本发明的实施例，状态检测电路还可包括：放大单元，对采样电阻器采集的电压进行放大以输出与采样电阻器两端的电压相对应的信号。

根据本发明的实施例，电磁制动器为变桨制动器。

根据本发明的另一方面，提供一种电磁制动器的状态检测方法，电磁制动器包括线圈，状态检测方法包括：获取线圈的电气信号；基于电气信号确定电磁制动器的工作状态。

根据本发明的实施例，确定电磁制动器的工作状态的步骤可以包括基于电气信号的幅值确定电磁制动器的工作状态。

根据本发明的实施例，当电气信号的幅值在第一预定范围内时，可以确定电磁制动器的工作状态正常，当电气信号的幅值在第一预定范围之外时，可以确定电磁制动器的工作状态异常。

根据本发明的实施例，基于电气信号确定电磁制动器的工作状态的步骤可以包括：可以通过基于电气信号而获得的PWM信号的占空比来确定电磁制动器的工作状态。

根据本发明的实施例，当PWM信号的占空比在第二预定范围内时，可以确定电磁制动器的工作状态正常；当PWM信号的占空比在第二预定范围之外时，可以确定电磁制动器的工作状态异常。

根据本发明的实施例，确定电磁制动器的工作状态异常的步骤可以包括：当PWM信号的占空比大于或等于第一预定值时，可以确定电磁制动器松闸失败，其中，第一预定值大于第二预定范围的上限值；当PWM信号的占空比小于第一预定值并且大于第二预定范围的上限值时，可以确定电磁制动器的刹车盘磨损严重；当PWM信号的占空比为零时，可以确定电磁制动器失灵；当PWM信号的占空比小于第二预定范围的下限值并且大于零时，可以确定电磁制动器的制动力不足。

根据本发明的实施例，通过基于电气信号而获得的PWM信号的占空比来确定电磁制动器的工作状态的步骤可以包括：将与电气信号相对应的电压与基准电压进行比较并获得PWM信号；计算PWM信号的占空比；根据占空比的大小确定电磁制动器的工作状态。

上述技术方案的有益技术效果包括：直接检测电磁制动器的线圈的电压或电流可以减少电子器件的数量、降低电路设计的复杂度；利用PWM信号的占空比可以精确地确定电磁制动器的线圈电流的曲线变化时间，便于确定电磁制动器的工作状态；对采集的电气信号进行放大，可以提高其他电子器件的设计自由度；根据电气信号的幅值以及PWM信号的占空比中的至少一个来确定电磁制动器的工作状态，可检测出不同类型的电磁制动器的异常状态，便于针对不同的异常状态执行相应的应急措施。

附图说明

通过下面结合附图进行的详细描述，本发明的目的和特点将会变得更加清楚，其中：

图1是根据本发明的实施例的电磁制动器的示意图；

图2是示出松闸状态下的线圈电流的波形图；

图3是根据本发明的第一实施例的状态检测电路的示意图；

图4是根据本发明的第二实施例的状态检测电路的示意图；

图5是根据本发明的第三实施例的状态检测电路的示意图；

图6是根据本发明的第四实施例的状态检测电路的电路图；

图7是示出根据本发明的实施例的PWM信号的波形图；

图8是根据本发明的第一实施例的状态检测方法的流程图；

图9是根据本发明的第二实施例的状态检测方法的流程图。

具体实施方式

根据本发明的实施例，可直接对电磁制动器的线圈的电气信号进行检测，并基于电气信号确定电磁制动器的工作状态。

以下，参照附图来详细说明本发明的优选实施例。应予说明，在下面实施例的说明和附图中，相同的标号始终表示相同的部件，并省略重复的说明。

图1是根据本发明的实施例的电磁制动器的示意图。

如图1所示，根据本发明的实施例的电磁制动器可包括弹簧17、电磁阀16、刹车盘11、衔铁13、法兰12、转轴15等部件。

弹簧17的一端可以固定在衔铁13上，弹簧17的另一端固定至铁芯19。刹车盘11可用作电磁制动器的刹车片，并且可具有圆环形结构，刹车盘11通过法兰12固定，且法兰12通过固定部件(例如，螺栓14)与电机(例如，偏航电机或变桨电机)连接在一起，衔铁13是制动抱闸时对刹车盘11施加压力的部件，电磁阀16可以是电磁制动器的电气控制单元，通过电磁阀16内的线圈可以向衔铁13产生电磁力。

转轴15为电机(例如，偏航电机或变桨电机)的转轴，转轴15与刹车盘11的内圈可通过齿轮啮合在一起，从而可带动刹车盘11转动。

根据本发明的实施例的电磁制动器的具体工作过程如下：

当需要控制电磁制动器抱闸时，可以使电磁阀16断电。在这种情况下，衔铁13在弹簧17的作用下，向左移动并压紧刹车盘11，由于刹车盘11的左侧被法兰12固定，所以刹车盘11在压力和摩擦力的作用下不能转动，因此转轴15也不能转动，此时，电磁制动器抱闸。

当需要控制电磁制动器松闸时，可以通过供电线缆18向电磁阀16供电，由此使电磁制动器的线圈(例如，电磁阀16内的线圈)产生电磁力，衔铁13在电磁力的作用下，克服弹簧17的弹力做功并向右移动。在这种情况下，衔铁13与刹车盘11分开，刹车盘11可自由转动，此时，电磁制动器松闸(或开闸)。

在上述松闸过程中，通过线圈向衔铁13产生的电磁力以及弹簧的弹力之间的相互作用实现电磁制动器的松闸和抱闸。

当电磁制动器松闸时，压力弹簧17的弹力与电磁力达到平衡。

由此可根据胡克定律获得弹簧所产生的弹力F1为：

F1＝f·x (1)

其中，f为弹簧的弹性系数，x为弹簧的位移量。

另外，线圈所产生的电磁力的大小F2为：

F2＝N·I (2)

其中，N为线圈的匝数，I为线圈的工作电流。

根据牛顿第三定律，相互作用的两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等、方向相反，可以得到：

N·I＝f·x (3)

由此可见，线圈的工作电流与弹簧17的位移量成正比。

也就是说，当刹车盘11发生磨损后，其厚度会变小，在抱闸状态下，衔铁13在弹簧17的作用下，其向左侧发生的位移量会变大，当需要抱闸时，线圈所需要克服的弹簧的弹力会变大，所以线圈的工作电流也会变大。另外，当电磁制动器不能松闸时，线圈的工作电流也会变大。

电磁制动器不能抱闸的原因可能是控制接通供电线缆18内电源的继电器的触点发生粘连，此时依然会有电流流过电磁制动器内的线圈；电磁制动器失灵的原因可能是控制接通供电线缆18内的电源的继电器的触点不能接通，此时没有电流流过线圈。

另外，电磁制动器的制动力不足的原因一般是弹簧的弹性系数发生变化或弹簧的弹力失效，在这种情况下，与能够正常松闸时流过线圈的电流(工作电流)相比，线圈所需克服的弹簧弹力减小，线圈的工作电流值也会变小。下面结合图2对此进行详细描述。

图2是示出松闸状态下的线圈电流的波形图。

根据本发明的实施例的电磁制动器可以等效为一个大电感与电阻串联，通过其等效电路可得知线圈电流以指数形式变化，具体如图2所示。

当线圈产生的电磁力恰好等于弹簧对制动盘的弹力时，衔铁13(电磁铁)开始运动，衔铁13与线圈之间的气隙变小，电流变小，当衔铁13停止运动时电流最后达到稳态。

换言之，图2中示出的0至t1时刻，衔铁13还未运动，t1时刻衔铁13恰好开始运动，t1时刻的电流值为i2，t2时刻衔铁13与线圈吸合，t2时刻的电流值为i3，t3时刻电流达到稳定值，t3时刻的电流值为i1。

从图2可以非常直观地看出，电磁制动器在松闸过程中，线圈电流值先上升、再下降、之后再上升。另外，在抱闸时，在断电的瞬间，线圈电流的变化曲线也与图2所示的曲线类似，因此，也可在抱闸时进行相应的状态检测和判断。根据本发明的实施例的状态检测电路可在松闸或抱闸状态下检测电磁制动器的电气信号，并根据电气信号的幅值确定制动器的工作状态。

图3是根据本发明的第一实施例的状态检测电路的示意图。

根据本发明的第一实施例的状态检测电路可包括：采集单元31和处理器60，采集单元31可以包括采样电阻器32，采集单元31可以与线圈电连接，采集单元31可获取电磁制动器的线圈的电气信号，例如，可通过采集单元31检测线圈的工作电流或电压，检测电压或电流可以减少电子器件的数量、降低电路设计的复杂度。

处理器60可以基于电气信号来确定电磁制动器的工作状态，例如，可通过判断电气信号的幅值是否在正常范围，来快速检测并判断电磁制动器的工作状态。

虽然附图中没有示出，但处理器60可以包括计算单元和工作状态确定单元，该计算单元可以计算电气信号的幅值及下面将要描述的PWM信号的占空比，该工作状态确定单元可以确定电磁制动器的工作状态。处理器60可以是可编程逻辑控制器(PLC)。

如图3所示，采样电阻器32与电磁制动器(例如，电磁制动器的线圈50)串联连接，采集单元31还可包括对检测信号进行滤波等的辅助性部件。可通过24V直流电源为电磁制动器的线圈供电。

采集单元31采集的信号可被输入到处理器60，处理器60可基于电气信号的幅值(即，采集的信号幅值)来确定电磁制动器的工作状态(例如，正常或者异常)。

具体地，当电气信号的幅值在第一预定范围内时，处理器60可以确定电磁制动器的工作状态正常，当电气信号的幅值在第一预定范围之外时，处理器60可以确定电磁制动器的工作状态异常。第一预定范围可根据电磁制动器的型号以及状态检测电路的相关设计参数等信息预先确定。另外，处理器60也可以基于预定时间内的电气信号的平均值进行相应的判断。

虽然图2中示出了通过采样电阻器32采集电气信号，但采集单元31也可以包括霍尔传感器，霍尔传感器可以间接测量作为线圈的电气信号的电流信号。采样电阻器和霍尔传感器均可以位于电磁制动器的外部。

根据本发明的实施例的状态检测电路直接对电磁制动器的线圈电流的曲线变化时间进行检测，与在电磁制动器内额外添加传感器的方式相比，不需要重新设计电磁制动器。另外，直接通过电气信号的幅值确定电磁制动器的工作状态可以减少检测电路的复杂度。

另外，也可通过基于电气信号(例如，电流信号或电压信号)而获得的PWM信号的占空比来确定电磁制动器的工作状态。PWM信号可以精确地反映线圈的工作电流或电压的变化，便于精确地判断电磁制动器的工作状态，下面结合图4对此进行详细描述。

图4是根据本发明的第二实施例的状态检测电路的示意图。

根据本发明的第二实施例的状态检测电路可包括：采集单元31、基准信号产生单元51、比较单元55和处理器60。这里，采集单元31与根据本发明的第一实施例的采集单元31类似，这里不再赘述。

基准信号产生信号51可以产生基准信号(例如，基准电压)，比较单元55可以将采样电阻器32两端的电压与基准电压进行比较，并输出比较信号(例如，PWM信号)。

具体地，基准信号产生单元51可以是产生恒定电压的信号产生单元，基准信号产生信号51也可以是斜坡信号产生单元，并且可产生斜坡信号，与产生恒定电压的信号产生单元相比，斜坡信号产生单元可以避免电流和电压的漂移造成的误判。

比较单元55可以是比较器，并且可以将斜坡信号产生单元产生的基准电压(即，斜坡电压)与采样电阻器32两端的电压进行比较，并向处理器60输出具有预定占空比的PWM信号。

虽然图4中没有示出，但处理器60可以包括工作状态确定单元和计算单元，由此，处理器60可通过计算单元计算PWM信号的占空比并且可通过工作状态确定单元确定电磁制动器的工作状态。

例如，当PWM信号的占空比在第二预定范围内时，处理器60确定电磁制动器的工作状态正常，当PWM信号的占空比在第二预定范围之外时，处理器60确定电磁制动器的工作状态异常。同样地，第二预定范围也可根据电磁制动器的型号以及基准信号产生单元的电气参数等预先确定。仅判断PWM信号是否在正常范围，可以在保证精度的情况下，尽可能提高针对相应工作状态的响应(例如，报警)速度。

具体地，当PWM信号的占空比大于或等于第一预定值时，处理器60确定电磁制动器松闸失败，这里，第一预定值大于第二预定范围的上限值；当PWM信号的占空比小于第一预定值并且大于第二预定范围的上限值时，处理器60确定电磁制动器的刹车盘磨损严重；当PWM信号的占空比为零时，处理器60确定电磁制动器失灵；当PWM信号的占空比小于第二预定范围的下限值并且大于零时，处理器60确定电磁制动器的制动力不足。

换言之，处理器60基于PWM信号的占空比确定电磁制动器的至少两种异常的工作状态，具体判断电磁制动器的不同异常状态，便于针对不同的工作状态设计的应对措施。

另外，根据本发明的实施例，可通过电气信号的幅值(采集的信号幅值)以及通过PWM信号的占空比的大小这两个标准中的至少一个来判断电磁制动器(例如，变桨制动器)的工作状态。在同时使用上述两个标准的情况下，可以使电磁制动器的状态检测的精准度更高。

图5是根据本发明的第三实施例的状态检测电路的示意图。

采集单元31、基准信号产生单元51、比较单元55、处理器60与图4所示的相应部件类似，这里不再赘述。

与图4不同的是，在采集单元31的采集信号输入到放大单元52，放大单元52对采集信号进行放大，然后再输入到比较单元55。比较单元55可将放大电压与基准电压进行比较，并向处理器60输出具有预定占空比的PWM信号。添加放大单元52可以便于采样电阻器的选型，并且可提高其他电子器件的设计自由度。

例如，可在增大采样电阻器的电阻值的情况下，省略比较单元、基准信号产生单元而直接通过处理器接收采样电压，通过采样电压的幅值来判断电磁制动器的工作状态。

处理器60可以包括计算单元(例如，占空比计算单元)和工作状态确定单元，由此，处理器60可计算PWM信号的占空比，并根据PWM信号的占空比确定电磁制动器的工作状态。

图6是根据本发明的第四实施例的状态检测电路的电路图。

根据本发明的第四实施例，状态检测电路可包括采集单元31、放大单元52、比较单元55、基准信号产生单元51和处理器60。

采集单元31可包括采样电阻器32，采样电阻器32可以与电磁制动器的线圈50串联连接，放大单元52可以对采集单元31的采集信号(例如，采样电阻器32两端的电压)进行放大。

放大单元52可以是运算放大器或其他类型的放大器。具体地，放大单元52的正输入端和负输入端可分别连接到采样电阻器32的两端，并联连接的电阻器R6和R7可以连接在放大单元52的负输入端与输出端之间，并且可通过调整电阻器R6和电阻器R7的大小来调整放大增益(即，(R6+R7)/R7)，从而适应不同类型的电磁制动器电流。

例如，如果电磁制动器的DC电流较小，可以选用较高的放大倍数，如果电磁制动器的AC电流较大，可以选用较低的放大倍数。

基准信号产生单元51可以是斜坡信号产生单元，斜坡信号产生单元可以包括三极管Q2、定时器511等组件。电阻器R4可串联连接在三极管Q2的基极和定时器511之间，电阻器R2和电容器C3可串联连接在三极管Q2的基极与发射极之间，电容器C2和电阻器R5也可串联连接在三极管Q2的基极与发射极之间，电阻器R1可以连接在电阻器R2和电容器C3之间的节点与电源端子(+12V)之间，电容器C1的一端可以与电容器C2与电阻器R5之间的节点连接，电容器C1的另一端可以连接到定时器511。

比较单元55可以包括比较器，比较器的正输入端可以连接到放大单元52的放大器的输入端，比较器的负输入可以连接到基准信号产生单元51，例如，可连接到基准信号产生单元51的三极管Q2的发射极。

当经过放大单元55放大后的电压低于基准电压(例如，斜波电压)时，比较单元55可以输出低电平，当经过放大单元55放大后的电压高于斜坡电压时，比较单元55可以输出高电平，由此，比较单元55可以输出PWM信号，处理器60可接收PWM信号并且可计算高电平和低电平持续的时间，从而计算出占空比。

在本申请中，第二实施例中的状态检测电路中的基准信号产生单元、比较单元以及第三实施例中的状态检测电路中的基准信号产生单元、比较单元和放大单元的实施方式可以与第四实施例的状态检测电路相同。

另外，当PWM信号的占空比大于或等于第一预定值时，处理器可确定电磁制动器的松闸失败。当PWM信号的占空比小于第一预定值并且大于第二预定范围的上限值时，处理器可确定电磁制动器的刹车盘磨损严重。当PWM信号的占空比为零时，处理器可确定电磁制动器失灵。当PWM信号的占空比小于第二预定范围的下限值并且大于零时，处理器可确定电磁制动器的制动力不足。这里第一预定值、第二预定范围等均可预先确定，例如可根据电磁制动器的型号、基准信号产生单元的电气参数(例如，所产生的信号的电压峰值、周期等)等预先确定，第一预定值可以大于第二预定范围的上限值。下面结合图7对此进行详细描述。

图7是示出根据本发明的实施例的PWM信号的波形图。

根据本发明的实施例，基准信号产生单元51可以是斜坡信号产生单元，与产生固定电压的信号产生单元相比，可以防止偶然的电流、电压的漂移引起的误报，并且，可以直接适用于不同型号、不同参数、不同电源类型(直流、交流)的电磁制动器，无需改变电路参数。

如图7所示，本发明实施例将电磁制动器的工作状态分为异常状态和正常状态，并将异常状态细分为四种类似。因此，本发明将电磁制动器的工作状态分为五种类型(S0、S1、S2、S3和S4)。下面结合具体的设计参数对此进行详细描述。

例如，使用24V直流电源为电磁制动器供电，电磁制动器的线圈的额定电流为3A，采样电阻器31的电阻值0.1欧姆，则采样电阻器上的电压为0.3V，将此电压值经过放大单元52放大十倍后，得到的电压为3V。

如果斜波信号产生电路所生成的斜波信号峰值为7V左右，则此时的占空比值是3/7＝0.42。当刹车片磨损后，电流变大，占空比上升，假如电流变为正常值的1.2倍，则当占空比大于0.51时可认为刹车片磨损严重，因此可以将占空比大约为0.42的范围设置为正常范围，并且可将大约0.51的值作为判断刹车片磨损严重的临界值。

具体地，如果处理器60控制电磁制动器松闸，且比较单元输出的PWM波形的占空比D1处于正常范围，例如，0.4≤D1≤0.5，则确定电磁制动器的工作状态正常(对应于图7中的情形S0)。

如果比较单元输出的PWM波形的占空比D1很大，例如0.9≤D1，则确定电磁制动器松闸失败(对应于图7中的情形S1)。

如果比较单元输出的PWM波形的占空比D1大于0.5并且小于0.9(0.5<D1<0.9)，则确定刹车片磨损严重(对应于图7中的情形S2)。

如果比较单元输出的PWM波形的占空比D1等于0，则确定电磁制动器失灵(对应于图7中的情形S4)。

如果比较单元输出的PWM波形的占空比D1大于0且小于0.4(0<D1<0.4)，则确定电磁制动器的制动力不足(对应于图7中的情形S3)。

虽然图7中示出了通过测量PWM信号的占空比的方式确定电流的曲线变化时间，但本发明不限于此。

如上所述，根据本发明的实施例的状态检测电路可利用线圈电气信号的幅值以及基于电气信号(例如，工作电流信号或电压信号)而获得的PWM信号的占空比这两个标准中的至少一个标准确定电磁制动器的工作状态。

图8是根据本发明的第一实施例的状态检测方法的流程图。

根据本发明的实施例的电磁制动器的状态检测方法可基于电气信号的幅值确定电磁制动器的工作状态。

如图8所示，该监测方法可包括：S801，获取线圈的电气信号；S802，计算电气信号的幅值。这里，电气信号可以为电流信号或电压信号。

电磁制动器的状态检测方法还可包括：S803，确定电气信号的幅值是否在第一预定范围内。当电气信号的幅值在第一预定范围之外时，在S804确定电磁制动器的工作状态异常；当电气信号的幅值在第一预定范围内时，在S805确定电磁制动器的工作状态正常。

这里，确定电磁制动器的工作状态的步骤可包括：通过基于电气信号而获得的PWM信号的占空比(例如，占空比的大小)来确定电磁制动器的工作状态。下面结合图9对此进行详细描述。

图9是根据本发明的第二实施例的状态检测方法的流程图。

根据本发明的第二实施例的状态检测方法，当PWM信号的占空比在第二预定范围内时，可以确定电磁制动器的工作状态正常；当PWM信号的占空比在第二预定范围之外时，可以确定电磁制动器的工作状态异常。

具体地，根据本发明的第二实施例的状态检测方法可包括：

S901：获取线圈的电气信号；

S902：对电气信号进行放大，并获得放大信号；

S903：将放大信号(例如，电压信号)与基准信号(例如，基准电压信号)进行比较，从而获得PWM信号；

S904：计算PWM信号的占空比D1：

如果a≤D1≤b，则在步骤S905确定电磁制动器的工作状态正常(S0)；

如果c≤D1(c大于b)，则在步骤S906确定电磁制动器松闸失败(S1)；

如果b<D1<c，则在步骤S907确定电磁制动器的刹车盘磨损严重(S2)；

如果D1＝0，则在步骤S908确定电磁制动器失灵(S4)；

如果0<D1<a，则在步骤S909确定电磁制动器的制动力不足(S3)。

这里，a是第二预定范围的下限值，b是第二预定范围的上限值。如上所述，a，b，c，d的大小均可预先确定。

处理器在确定电磁制动器的具体工作状态之后，可以将与具体工作状态相对应的控制指令发送到相应的报警单元，以便针对具体的工作状态进行快速响应，例如，报警和维护等。

根据本发明的实施例的状态检测电路及状态检测方法直接检测线圈的电气信号，并确定电磁制动器的工作状态，因此不需要对电磁制动器的内部结构进行重新设计。

根据本发明的实施例的状态检测电路和状态检测方法根据电气信号的幅值以及PWM信号的占空比中的至少一个来确定电磁制动器的工作状态，可检测出不同类型的电磁制动器的异常状态。

根据本发明的实施例的状态检测电路和状态检测方法可以实现风力发电机运行时的在线检测，也可以通过生产为设备进行离线检测。

以上所述仅为本发明的优选实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内容易想到的改变或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (18)

1.一种电磁制动器的状态检测电路，所述电磁制动器包括线圈，其特征在于，所述状态检测电路包括：

采集单元，与所述线圈电连接并获取所述线圈的电气信号；

处理器，基于所述电气信号确定所述电磁制动器的工作状态。

2.根据权利要求1所述的电磁制动器的状态检测电路，其特征在于，所述电气信号为电流信号或电压信号。

3.根据权利要求1所述的电磁制动器的状态检测电路，其特征在于，所述处理器基于所述电气信号的幅值确定所述电磁制动器的工作状态。

4.根据权利要求3所述的电磁制动器的状态检测电路，其特征在于，当所述电气信号的幅值在第一预定范围内时，所述处理器确定所述电磁制动器的工作状态正常，当所述电气信号的幅值在所述第一预定范围之外时，所述处理器确定所述电磁制动器的工作状态异常。

5.根据权利要求1所述的电磁制动器的状态检测电路，其特征在于，所述处理器通过基于所述电气信号而获得的PWM信号的占空比来确定所述电磁制动器的工作状态。

6.根据权利要求5所述的电磁制动器的状态检测电路，其特征在于，

当所述PWM信号的占空比在第二预定范围内时，所述处理器确定所述电磁制动器的工作状态正常；

当所述PWM信号的占空比在所述第二预定范围之外时，所述处理器确定所述电磁制动器的工作状态异常。

7.根据权利要求6所述的电磁制动器的状态检测电路，其特征在于，

当所述PWM信号的占空比大于或等于第一预定值时，所述处理器确定所述电磁制动器松闸失败，其中，所述第一预定值大于所述第二预定范围的上限值；

当所述PWM信号的占空比小于所述第一预定值并且大于所述第二预定范围的上限值时，所述处理器确定电磁制动器的刹车盘磨损严重；

当所述PWM信号的占空比为零时，所述处理器确定所述电磁制动器失灵；

当所述PWM信号的占空比小于所述第二预定范围的下限值并且大于零时，所述处理器确定所述电磁制动器的制动力不足。

8.根据权利要求1所述的电磁制动器的状态检测电路，其特征在于，所述采集单元包括采样电阻器，所述采样电阻器与所述线圈电连接以采集所述电气信号。

9.根据权利要求8所述的电磁制动器的状态检测电路，其特征在于，所述状态检测电路还包括：

基准信号产生单元，所述基准信号产生单元产生基准电压；

比较单元，所述比较单元将与采样电阻器两端的电压相对应的信号与所述基准电压进行比较并向所述处理器输出PWM信号。

10.根据权利要求9所述的电磁制动器的状态检测电路，其特征在于，所述状态检测电路还包括：放大单元，对所述采样电阻器采集的电压进行放大以输出所述与采样电阻器两端的电压相对应的信号。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的电磁制动器的状态检测电路，其特征在于，所述电磁制动器为变桨制动器。

12.一种电磁制动器的状态检测方法，其特征在于，所述电磁制动器包括线圈，所述状态检测方法包括：

获取所述线圈的电气信号；

基于所述电气信号确定所述电磁制动器的工作状态。

13.根据权利要求12所述的电磁制动器的状态检测方法，其特征在于，确定所述电磁制动器的工作状态的步骤包括：基于所述电气信号的幅值确定所述电磁制动器的工作状态。

14.根据权利要求13所述的电磁制动器的状态检测方法，其特征在于，

当所述电气信号的幅值在第一预定范围内时，确定所述电磁制动器的工作状态正常，当所述电气信号的幅值在所述第一预定范围之外时，确定所述电磁制动器的工作状态异常。

15.根据权利要求12所述的电磁制动器的状态检测方法，其特征在于，基于所述电气信号确定所述电磁制动器的工作状态的步骤包括：通过基于电气信号而获得的PWM信号的占空比来确定所述电磁制动器的工作状态。

16.根据权利要求15所述的电磁制动器的状态检测方法，其特征在于，当所述PWM信号的占空比在第二预定范围内时，确定所述电磁制动器的工作状态正常；

当所述PWM信号的占空比在所述第二预定范围之外时，确定所述电磁制动器的工作状态异常。

17.根据权利要求16所述的电磁制动器的状态检测方法，其特征在于，确定所述电磁制动器的工作状态异常的步骤包括：

当所述PWM信号的占空比大于或等于第一预定值时，确定所述电磁制动器松闸失败，其中，所述第一预定值大于所述第二预定范围的上限值；

当所述PWM信号的占空比小于所述第一预定值并且大于所述第二预定范围的上限值时，确定电磁制动器的刹车盘磨损严重；

当所述PWM信号的占空比为零时，确定所述电磁制动器失灵；

当所述PWM信号的占空比小于所述第二预定范围的下限值并且大于零时，确定所述电磁制动器的制动力不足。

18.根据权利要求15所述的电磁制动器的状态检测方法，其特征在于，通过基于所述电气信号而获得的PWM信号的占空比来确定所述电磁制动器的工作状态的步骤包括：

将与所述电气信号相对应的电压与基准电压进行比较并获得PWM信号；

计算所述PWM信号的占空比；

根据所述占空比的大小确定所述电磁制动器的工作状态。