CN109444722A - 一种放电电路故障检测装置及其检测故障的方法 - Google Patents

一种放电电路故障检测装置及其检测故障的方法 Download PDF

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张驰
虞冠杰
乔海
杨桂林
黄晓路
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Abstract

本发明提供了一种放电电路故障检测装置，包括二极管D1、功率器件Q1、分压电阻R2与R3、故障判断装置U1，以及控制单元M1。R1与Q1串联后与正负母线U+、U‑并联；D1并联在R1的两端；R2与R3串联后与R1的一端和负母线U‑并联；U1的输入端连接R2与R3之间的OUT1输出点，其输出端连接M1。M1发送Q1闭合、断开指令，U1根据OUT1的分压电压值VOUT1判断Q1是否发生短路或者断路故障而通知M1。该装置结构简单，能够及时检测出放电电路故障反馈至控制单元，防止硬件设备受损坏。

Description

一种放电电路故障检测装置及其检测故障的方法
技术领域
本发明属于电子电路技术领域，尤其涉及一种放电电路故障检测装置及检测方法
背景技术
电机驱动器如果需要进行四象限运行时，在制动发电状态下，由于电流反灌回电容，母线电压会升高，此时需要放电回路将这部分能量释放。常用的放电电路通过放电电阻消耗多余能量，如果不需要放电时，放电回路需要被断开。如果放电电路出现故障，会造成放电回路在需要放电时不能及时放电，可能会损坏驱动器硬件，或者让驱动器母线电压过高而报警。
但是，常规的放电回路基本没有故障判断装置，一般是通过判断功率器件的驱动芯片检测功率器件是否出现故障，这种方式需要用专用的驱动芯片，成本较高，也有采用检测放电回路电流的方式，这种方式需要增加电流采样电阻或电流霍尔传感器以采集电流信号，并增加模拟放大电路放大采集到的电流信号以及隔离电路，电路复杂，硬件成本高。
发明内容
针对上述技术现状，本发明旨在提供一种放电电路故障检测装置，能够及时检测出放电电路故障反馈至控制单元M1，以便于控制单元M1能够及时处理，防止硬件设备受损坏。
为了实现上述技术目的，本发明提供的技术方案为：一种放电电路故障检测装置，包括二极管D1、功率器件Q1、分压电阻R2与R3、故障判断装置U1，以及控制单元M1M1；
放电电阻R1的两端分别为A端与B端；
放电电阻R1与功率器件Q1串联后与正负母线U+、U-并联，即，放电电阻R1的B端连接正母线U+，放电电阻R1的A端与功率器件Q1的一端与相连接，功率器件Q1的另一端与负母线U-相连；
二极管D1并联在放电电阻R1的两端；
分压电阻R2与R3串联后与放电电阻R1的A端和负母线U-并联，即，分压电阻R2的一端与放电电阻R1的A端相连，分压电阻R2的另一端与分压电阻R3的一端相连，分压电阻R3的另一端与负母线U-相连；
OUT1为分压电阻R2与R3之间的输出点，其与U1的输入端相连，U1的输出端连接控制单元M1。
所述放电电阻R1主要用于释放母线上的多余能量。
所述二极管D1的主要作用为续流。
所述功率器件Q1可以是不带寄生二极管的晶体管或者带寄生二极管的晶体管。所述晶体管可以是IGBT或者MOSFET。所述功率器件Q1的主要作用是通断放电回路。当功率器件Q1导通时，放电电阻R1、功率器件Q1与正负母线U+、U-形成回路，母线上的多余能量能够释放；当功率器件Q1断开时，则该回路断开，此时母线上的多余能量无法被释放。
母线电压通过电阻R1、R2、R3进行分压，故障判断装置U1通过输出点OUT1获得所需要的分压电压值VOUT1，当Q1断开时，VOUT1＝(U+-U-)×R3/(R1+R2+R3)；当Q1闭合时，Q1近似为一根导线，此时VOUT1＝V1，V1≥0并且使一个很小的电压值。故障判断装置U1根据该电压值VOUT1判断功率器件Q1是否发生短路或者断路故障，具体判断方法如下：
控制单元M1发送Q1闭合指令，此时分压电压值VOUT1应该是小于或者等于V1，如果故障判断装置U1检测到VOUT1＝(U+-U-)×R3/(R1+R2+R3)，则判断Q1发生断路故障并通知控制单元M1。控制单元M1对该故障进行相应处理。
控制单元M1发送Q1断开指令，此时分压电压值VOUT1的电压值VOUT1应该是(U+-U-)×R3/(R1+R2+R3)，如果故障判断装置U1检测到VOUT1小于或者等于V1，则判断Q1发生短路并通知控制单元M1。控制单元M1对该故障进行相应处理。
所述分压电阻R2、R3分别可以由多个子电阻组成。例如，所述分压电阻R2可以由n个子电阻串联组成，即，R2_1、R2_2、……、R2_n串联组成，n≥2。所述分压电阻R3可以由m个子电阻串联组成，即，R3_1、R3_2、……、R3_m串联组成，m≥2。在这种情况下，母线电压通过电阻R2_1、R2_2、……、R2_n、R3_1、R3_2、……、R3_m进行分压，故障判断装置U1通过输出点OUT1获得所需要的分压电压值VOUT1。当Q1断开时，VOUT1＝(U+-U-)×(R3_1+R3_2+……+R3_m)/(R1+R2_1+R2_2+……+R2_n+R3_1+R3_2+……+R3_m)；当Q1闭合时，Q1近似为一根导线，此时VOUT1＝V1，V1≥0并且使一个很小的电压值。
故障判断装置U1根据该电压值VOUT1判断功率器件Q1是否发生短路或者断路故障，具体判断方法如下：
控制单元M1发送Q1闭合指令，正常情况下Q1闭合，分压电压值VOUT1≤V1，若故障判断装置U1实际检测到VOUT1＝(U+-U-)×(R3_1+R3_2+……+R3_m)/(R1+R2_1+R2_2+……+R2_n+R3_1+R3_2+……+R3_m)，则判断Q1发生断路故障并通知控制单元M1。控制单元M1对该故障进行相应处理。
控制单元M1发送Q1断开指令，正常情况下Q1断开，此时分压电压值VOUT1的电压值VOUT1＝(U+-U-)×(R3_1+R3_2+……+R3_m)/(R1+R2_1+R2_2+……+R2_n+R3_1+R3_2+……+R3_m)，若故障判断装置U1实际检测到VOUT1≤V1，则判断Q1发生短路并通知控制单元M1。控制单元M1对该故障进行相应处理。
与现有技术相比，本发明的放电电路故障检测装置采用较少的器件，能够判断放电电路是否发生短路或者断路的故障，降低了硬件的成本，使控制单元能够及时获知故障并作出相应的处理，保证驱动器硬件不损坏，提高了驱动器的可靠性。
附图说明
图1是本发明实施例1中放电电路故障检测电路。
图2是本发明实施例2中放电电路故障检测电路。
图3是本发明实施例3中放电电路故障检测电路。
具体实施方式
下面结合实施例与附图对本发明作进一步详细描述，需要指出的是，以下所述实施例旨在便于对本发明的理解，而对其不起任何限定作用。
实施例1：
放电电路故障检测装置如图1所示，放电电阻R1的两端分别为A端与B端，功率器件Q1是带寄生二极管的IGBT或者MOSFET，放电电阻R1与功率器件Q1串联后与正负母线U+、U-并联。二极管D1并联在放电电阻R1的两端。分压电阻R2与R3串联后与放电电阻R1的A端和负母线U-并联。OUT1为分压电阻R2与R3之间的输出点，OUT1与U1的输入端相连，U1的输出端连接控制单元M1。
放电电阻R1主要用于释放母线上的多余能量。二极管D1的主要作用为续流。功率器件Q1主要作用是通断放电回路，当功率器件Q1导通时，放电电阻R1、功率器件Q1与正负母线U+、U-形成回路，母线上的多余能量能够释放；当功率器件Q1断开时，则该回路断开，此时母线上的多余能量无法被释放。
母线电压通过电阻R1、R2、R3进行分压，故障判断装置U1通过输出点OUT1获得所需要的分压电压值VOUT1。当Q1断开时，VOUT1＝(U+-U-)×R3/(R1+R2+R3)；当Q1闭合时，Q1近似为一根导线，此时VOUT1＝V1，V1≥0并且使一个很小的电压值。
故障判断装置U1根据电压值VOUT1判断功率器件Q1是否发生短路或者断路故障，具体判断方法如下：
控制单元M1发送Q1闭合指令，正常情况下Q1闭合，分压电压值VOUT1≤V1，若故障判断装置U1实际检测到VOUT1＝(U+-U-)×R3/(R1+R2+R3)，则判断Q1发生断路故障并通知控制单元M1，控制单元M1将对该故障进行相应处理。
控制单元M1发送Q1断开指令，正常情况下Q1断开，此时分压电压值VOUT1的电压值VOUT1＝(U+-U-)×R3/(R1+R2+R3)，若故障判断装置U1实际检测到VOUT1≤V1，则判断Q1发生短路并通知控制单元M1，控制单元M1将对该故障进行相应处理。
实施例2：
放电电路故障检测装置如图2所示，与实施例1中的放电电路故障检测装置基本相同，所不同给的是本实施例中，功率器件Q1是不带寄生二极管的IGBT或者MOSFET。
本实施例中，故障判断装置U1根据电压值VOUT1判断功率器件Q1是否发生短路或者断路故障，具体判断方法与实施例1中的判断方法相同。
实施例3：
放电电路故障检测装置如图3所示，与实施例1中的放电电路故障检测装置基本相同，所不同给的是本实施例中，分压电阻R2由n个子电阻，即，R2_1、R2_2、……、R2_n组成，n≥2，分压电阻R3由m个子电阻，即，R3_1、R3_2、……、R3_m组成，m≥2。
本实施例中，母线电压通过电阻R2_1、R2_2、……、R2_n、R3_1、R3_2、……、R3_m进行分压，故障判断装置U1通过输出点OUT1获得所需要的分压电压值VOUT1。当Q1断开时，VOUT1＝(U+-U-)×(R3_1+R3_2+……+R3_m)/(R1+R2_1+R2_2+……+R2_n+R3_1+R3_2+……+R3_m)；当Q1闭合时，Q1近似为一根导线，此时VOUT1＝V1，V1≥0并且使一个很小的电压值。
故障判断装置U1根据电压值VOUT1判断功率器件Q1是否发生短路或者断路故障，具体判断方法如下：
控制单元M1发送Q1闭合指令，正常情况下Q1闭合，分压电压值VOUT1≤V1，若故障判断装置U1实际检测到VOUT1＝(U+-U-)×(R3_1+R3_2+……+R3_m)/(R1+R2_1+R2_2+……+R2_n+R3_1+R3_2+……+R3_m)，则判断Q1发生断路故障并通知控制单元M1，控制单元M1将对该故障进行相应处理。
控制单元M1发送Q1断开指令，正常情况下Q1断开，此时分压电压值VOUT1的电压值VOUT1＝(U+-U-)×(R3_1+R3_2+……+R3_m)/(R1+R2_1+R2_2+……+R2_n+R3_1+R3_2+……+R3_m)，若故障判断装置U1实际检测到VOUT1≤V1，则判断Q1发生短路并通知控制单元M1，控制单元M1将对该故障进行相应处理。
以上所述的实施例对本发明的技术方案进行了详细说明，应理解的是以上所述仅为本发明的具体实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的原则范围内所做的任何修改、补充或类似方式替代等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种放电电路故障检测装置，其特征是：包括二极管D1、功率器件Q1、分压电阻R2与R3、故障判断装置U1，以及控制单元M1；
放电电阻R1的两端分别为A端与B端；
放电电阻R1与功率器件Q1串联后与正负母线U+、U-并联；
二极管D1并联在放电电阻R1的两端；
分压电阻R2与R3串联后与放电电阻R1的A端和负母线U-并联；
OUT1为分压电阻R2与R3之间的输出点，其与U1的输入端相连，U1的输出端连接控制单元M1。
2.如权利要求1所述的放电电路故障检测装置，其特征是：所述功率器件Q1是不带寄生二极管的晶体管，或者带带寄生二极管的晶体管。
3.如权利要求2所述的放电电路故障检测装置，其特征是：所述晶体管是IGBT或者MOSFET。
4.如权利要求2所述的放电电路故障检测装置，其特征是：所述分压电阻R2由n个子电阻串联组成，即，R2_1、R2_2、……、R2_n串联组成，n≥2；所述分压电阻R3由m个子电阻串联组成，即，R3_1、R3_2、……、R3_m串联组成，m≥2。
5.如权利要求1、2或3所述的放电电路故障检测装置检测故障的方法，其特征是：当Q1闭合，分压电压值VOUT1＝V1，V1≥0；
控制单元M1发送Q1闭合指令，如果故障判断装置U1检测到分压电压值VOUT1＝(U+-U-)×R3/(R1+R2+R3)，则判断Q1发生断路故障并通知控制单元M1；
控制单元M1发送Q1断开指令，如果故障判断装置U1检测到分压电压值VOUT1≤V1，则判断Q1发生短路并通知控制单元M1。
6.如权利要求4所述的放电电路故障检测装置检测故障的方法，其特征是：当Q1闭合，分压电压值VOUT1＝V1，V1≥0；
控制单元M1发送Q1闭合指令，如果故障判断装置U1检测到分压电压值VOUT1＝(U+-U-)×(R3_1+R3_2+……+R3_m)/(R1+R2_1+R2_2+……+R2_n+R3_1+R3_2+……+R3_m)，则判断Q1发生断路故障并通知控制单元M1；
控制单元M1发送Q1断开指令，如果故障判断装置U1检测到分压电压值VOUT1≤V1，则判断Q1发生短路并通知控制单元M1。
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