CN108445307B - 一种电子水泵电机故障的检测电路及其检测方法 - Google Patents

一种电子水泵电机故障的检测电路及其检测方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种电子水泵电机故障的检测电路及其检测方法，特点是包括第一MOS管、第四MOS管和采样电阻串联后连接在母线电压采集电路的两端，第一MOS管和第四MOS管的连接端连接至电机的a相；第二MOS管、第五MOS管和采样电阻串联后连接在母线电压采集电路的两端，第二MOS管和第五MOS管的连接端连接至电机的b相；第三MOS管、第六MOS管和采样电阻串联后连接在母线电压采集电路的两端，第三MOS管和第六MOS管的连接端连接至电机的c相；其检测方法为若三相电流均为零则电机缺相开路；若电阻值的差值超过预先规定的阈值则电机三相不平衡；优点是降低成本且提高监测精度，可同时监测电机缺相以及三相不平衡故障。

Description

一种电子水泵电机故障的检测电路及其检测方法
技术领域
本发明涉及一种电机故障的检测方法，尤其是涉及一种电子水泵电机故障的检测电路及其检测方法。
背景技术
电子水泵是用三相无刷电机驱动的水泵，电子水泵有三大部分组成：水泵驱动控制板、三相无刷电机、叶轮等水利部分，电子水泵有车载电源系统12VDC 供电，通过水泵驱动控制板将直流电压变换三相正弦电压去驱动三相无刷电机。通常所述的电子水泵电机故障主要指电机开路（缺相）以及电机三相不平衡。
中国发明专利申请号为CN201711123294.7，提供了一种电机静止时缺相检测方法、系统、装置、存储介质及终端，包括以下步骤：在电机的最低工作电压下，获取电机的某一矢量方向注入脉冲电压后得到的最小电流值，根据所述最小电流值获取缺相电流阈值；获取电机的若干个矢量方向注入脉冲电压后得到的电机UVW各相电流的最大值；将所述缺相电流阈值与所述电机UVW各相电流的最大值比较；当所述电机任一相电流的最大值小于所述缺相电流阈值时，判定所述电机缺相。本发明的电机静止时缺相检测方法、系统、装置、存储介质及终端在不同的矢量方向对静止的电机进行脉冲电压注入，根据采集的UVW相电流值判断电机是否缺相，从而能避免缺相盲区。但是其存在以下缺陷：a.需要3个采样电阻，增加成本且PCB大占空间；b. 需要多个矢量方向多次注入脉冲检验，不仅繁琐且工作效率低；c.母线电压补偿不参与计算，影响了监测精度；d.只能检测电机缺相故障，无法检测出三相不平衡故障。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种只需一个采样电阻，带母线电压补偿提高监测精度，且可以在电机静止状态下监测电机的缺相以及三相不平衡故障的电子水泵电机故障的检测电路及其检测方法。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种电子水泵电机故障的检测电路，包括第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管、第四MOS管、第五MOS管、第六MOS管、1个采样电阻和母线电压采集电路，
所述的第一MOS管、所述的第四MOS管和所述的采样电阻串联后连接在所述的母线电压采集电路的两端，所述的第一MOS管和所述的第四MOS管的连接端连接至电机的a相输入端，其中所述的第一MOS管为a相上桥MOS管，所述的第四MOS管为a相下桥MOS管；
所述的第二MOS管、所述的第五MOS管和所述的采样电阻串联后连接在所述的母线电压采集电路的两端，所述的第二MOS管和所述的第五MOS管的连接端连接至电机的b相输入端，其中所述的第二MOS管为b相上桥MOS管，所述的第五MOS管为b相下桥MOS管；
所述的第三MOS管、所述的第六MOS管和所述的采样电阻串联后连接在所述的母线电压采集电路的两端，所述的第三MOS管和所述的第六MOS管的连接端连接至电机的c相输入端，其中所述的第三MOS管为c相上桥MOS管，所述的第六MOS管为c相下桥MOS管；
所述的采样电阻的两端连接有电信号采集调理电路。
利用上述电子水泵电机故障的检测电路检测电子水泵电机故障的方法，包括以下步骤：
（1）将高频脉冲注入第一MOS管，将第五MOS管导通，将第二MOS管、第三MOS管、第四MOS管和第六MOS管都断开，通过电信号采集调理电路采集电压信号Vbus1 和电流信号Ibus1，计算电阻值Ra+b= Vbus1/ Ibus1；
（2）将高频脉冲注入第一MOS管，将第六MOS管导通，将第二MOS管、第三MOS管、第四MOS管和第五MOS管都断开，通过电信号采集调理电路采集电压信号Vbus2 和电流信号Ibus2，计算电阻值Ra+c= Vbus2/ Ibus2；
（3）将高频脉冲注入第二MOS管，将第六MOS管导通，将第一MOS管、第三MOS管、第四MOS管和第五MOS管都断开，通过电信号采集调理电路采集电压信号Vbus3 和电流信号Ibus3，计算电阻值Rb+c= Vbus3/ Ibus3；
（4）如果电流信号Ibus1、Ibus2和Ibus3中至少一个等于零，则电机缺相开路，电子水泵电机报缺相故障；
（5）如果Ibus1、Ibus2和Ibus3三者均不等于零，则比较电阻值Ra+b、Ra+c、Rb+c三者的大小，计算得到电阻差值△Rb-c=Ra+b-Ra+c，△Ra-c=Ra+b-Rb+c，△Ra-b=Ra+c-Rb+c，再计算平均电阻值Raver= （Ra+b +Ra+c+Rb+c）/6，若△Rb-c/Raver、△Ra-c/Raver和△Ra-b/Raver中至少一个值超过预先规定的阈值N，则电机三相不平衡，电子水泵电机报三相不平衡故障。
所述的高频脉冲的占空比为4-6%，频率为25-30K。让相电流不足以使电机动作。
所述的阈值N取值为30%-40%。
与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明一种电子水泵电机故障的检测电路及其检测方法，只需一个采样电阻，降低成本且减少占用空间；只需在一个矢量方向一次注入脉冲检验，提高了工作效率；母线电压补偿参与计算，提高了监测精度；可以在电机静止状态下同时监测电机的开路（缺相）和三相不平衡的故障。
附图说明
图1为本发明的检测电路的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
具体实施例一
一种电子水泵电机故障的检测电路，如图1所示，包括第一MOS管1、第二MOS管2、第三MOS管3、第四MOS管4、第五MOS管5、第六MOS管6、1个采样电阻7和母线电压采集电路8，第一MOS管1、第四MOS管4和采样电阻7串联后连接在母线电压采集电路8的两端，第一MOS管1和第四MOS管4的连接端连接至电机9的a相输入端，其中第一MOS管1为a相上桥MOS管，第四MOS管4为a相下桥MOS管；第二MOS管2、第五MOS管5和采样电阻7串联后连接在母线电压采集电路8的两端，第二MOS管2和第五MOS管5的连接端连接至电机9的b相输入端，其中第二MOS管2为b相上桥MOS管，第五MOS管5为b相下桥MOS管；第三MOS管3、第六MOS管6和采样电阻7串联后连接在母线电压采集电路8的两端，第三MOS管3和第六MOS管6的连接端连接至电机9的c相输入端，其中第三MOS管3为c相上桥MOS管，第六MOS管6为c相下桥MOS管；采样电阻7的两端连接有电信号采集调理电路10。
具体实施例二
利用上述具体实施例一所述的电子水泵电机故障的检测电路检测电子水泵电机故障的方法，如图1所示，包括以下步骤：
（1）将高频脉冲注入第一MOS管1，将第五MOS管2导通，将第二MOS管2、第三MOS管3、第四MOS管4和第六MOS管6都断开，通过电信号采集调理电路10采集电压信号Vbus1 和电流信号Ibus1，计算电阻值Ra+b= Vbus1/ Ibus1；
（2）将高频脉冲注入第一MOS管1，将第六MOS管6导通，将第二MOS管2、第三MOS管3、第四MOS管4和第五MOS管5都断开，通过电信号采集调理电路10采集电压信号Vbus2 和电流信号Ibus2，计算电阻值Ra+c= Vbus2/ Ibus2；
（3）将高频脉冲注入第二MOS管2，将第六MOS管6导通，将第一MOS管1、第三MOS管3、第四MOS管4和第五MOS管5都断开，通过电信号采集调理电路10采集电压信号Vbus3 和电流信号Ibus3，计算电阻值Rb+c= Vbus3/ Ibus3；
（4）如果电流信号Ibus1、Ibus2和Ibus3中至少一个等于零，则电机9缺相开路，电子水泵电机报缺相故障；
（5）如果Ibus1、Ibus2和Ibus3三者均不等于零，则比较电阻值Ra+b、Ra+c、Rb+c三者的大小，计算得到电阻差值△Rb-c=Ra+b-Ra+c，△Ra-c=Ra+b-Rb+c，△Ra-b=Ra+c-Rb+c，再计算平均电阻值Raver=（Ra+b +Ra+c+Rb+c）/6，若△Rb-c/Raver、△Ra-c/Raver和△Ra-b/Raver中至少一个值超过预先规定的阈值N，则电机9三相不平衡，电子水泵电机报三相不平衡故障。
在此具体实施例中，高频脉冲的占空比为4-6%，频率为25-30K。阈值N取值为30-40%。
当然，上述说明并非对本发明的限制，本发明也并不限于上述举例。本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内，作出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种利用电子水泵电机故障的检测电路检测电子水泵电机故障的方法，其特征在于：所述的电子水泵电机故障的检测电路，包括第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管、第四MOS管、第五MOS管、第六MOS管、1个采样电阻和母线电压采集电路，所述的第一MOS管、所述的第四MOS管和所述的采样电阻串联后连接在所述的母线电压采集电路的两端，所述的第一MOS管和所述的第四MOS管的连接端连接至电机的a相输入端，其中所述的第一MOS管为a相上桥MOS管，所述的第四MOS管为a相下桥MOS管；所述的第二MOS管、所述的第五MOS管和所述的采样电阻串联后连接在所述的母线电压采集电路的两端，所述的第二MOS管和所述的第五MOS管的连接端连接至电机的b相输入端，其中所述的第二MOS管为b相上桥MOS管，所述的第五MOS管为b相下桥MOS管；所述的第三MOS管、所述的第六MOS管和所述的采样电阻串联后连接在所述的母线电压采集电路的两端，所述的第三MOS管和所述的第六MOS管的连接端连接至电机的c相输入端，其中所述的第三MOS管为c相上桥MOS管，所述的第六MOS管为c相下桥MOS管，所述的方法包括以下步骤：
(1)将高频脉冲注入第一MOS管，将第五MOS管导通，将第二MOS管、第三MOS管、第四MOS管和第六MOS管都断开，通过电信号采集调理电路采集电压信号Vbus1和电流信号Ibus1，计算电阻值Ra+b＝Vbus1/Ibus1；
(2)将高频脉冲注入第一MOS管，将第六MOS管导通，将第二MOS管、第三MOS管、第四MOS管和第五MOS管都断开，通过电信号采集调理电路采集电压信号Vbus2和电流信号Ibus2，计算电阻值Ra+c＝Vbus2/Ibus2；
(3)将高频脉冲注入第二MOS管，将第六MOS管导通，将第一MOS管、第三MOS管、第四MOS管和第五MOS管都断开，通过电信号采集调理电路采集电压信号Vbus3和电流信号Ibus3，计算电阻值Rb+c＝Vbus3/Ibus3；
(4)如果电流信号Ibus1、Ibus2和Ibus3中至少一个等于零，则电机缺相开路，电子水泵电机报缺相故障；
(5)如果Ibus1、Ibus2和Ibus3三者均不等于零，则比较电阻值Ra+b、Ra+c、Rb+c三者的大小，计算得到电阻差值△Rb-c＝Ra+b-Ra+c，△Ra-c＝Ra+b-Rb+c，△Ra-b＝Ra+c-Rb+c，再计算平均电阻值Raver＝(Ra+b+Ra+c+Rb+c)/6，若△Rb-c/Raver、△Ra-c/Raver和△Ra-b/Raver中至少一个值超过预先规定的阈值N，则电机三相不平衡，电子水泵电机报三相不平衡故障，其中所述的高频脉冲的占空比为4-6％，频率为25-30K，所述的阈值N取值为30-40％。
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