CN110341984B - 无人机、电子调速器及其故障检测方法、系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种无人机、电子调速器及其故障检测方法、系统。该故障检测系统包括处理器、驱动模块和采样电路：处理器用于向驱动模块发出控制信号以控制电子调速器的每相桥臂的开关管的导通或关闭，并根据控制信号确定参考数据；处理器还用于接收采样电路的采样数据，并在采样数据不为参考数据时判定电子调速器出现异常故障；驱动模块位于处理器内部或与处理器相连，用于根据处理器输出的控制信号控制电子调速器的三相全桥电路中每相桥臂的开关管的导通或关闭；采样电路用于对每相桥臂的电压和/或电流进行采样。该故障检测系统无需给电机通电，操作人员可以在安全的环境下检测电子调速器是否出现异常故障。

Description

无人机、电子调速器及其故障检测方法、系统

技术领域

本发明涉及无人机技术领域，尤其涉及一种无人机、电子调速器及其故障检测方法、系统。

背景技术

多旋翼无人机是目前市面上常见的一类无人机，一般包括三个及以上螺旋桨组成。螺旋桨由电机带动，电机由电子调速器驱动，三者构成了无人机的动力系统。飞行控制器通过发送信号给电子调速器，电子调速器根据飞控信号控制电机和桨的转速，为无人机提供飞行动力。当电子调速器发生故障时，启动无人机会造成无人机无法控制乃至炸机的情况发生。因此起飞前的故障检测十分必要。

传统故障检测方法是：给电机通电流，通过电流检测电子调速器是否异常判断出现故障异常现象。这种方式在上电检测时由于需要对电机通电流，电机会发生一定的移动，当带桨时，桨也会跟随转动。这样会给操作人员带来不便，甚至在电子调速器异常时可能对操作人员产生伤害。

发明内容

本发明旨在提供一种无人机、电子调速器及其故障检测方法、系统。该故障检测方法及系统能够让操作人员在安全的环境下检测电子调速器是否出现异常故障。

本发明实施例采用以下技术方案：

一种电子调速器的故障检测系统，包括处理器、驱动模块和采样电路：处理器，用于向所述驱动模块发出控制信号以控制所述电子调速器的每相桥臂的开关管的导通或关闭，并根据所述控制信号确定参考数据；所述处理器还用于接收所述采样电路的采样数据，并在所述采样数据不为所述参考数据时判定所述电子调速器出现异常故障；驱动模块，位于所述处理器内部或与所述处理器相连，用于根据所述处理器输出的控制信号控制所述电子调速器的三相全桥电路中每相桥臂的开关管的导通或关闭；采样电路，用于对所述每相桥臂的电压和/或电流进行采样。

在其中一个实施例中，所述处理器用于接收所述采样电路输出的每相桥臂的采样电压，并分别将每相桥臂的采样电压与所述参考数据中的电压参考数据进行对比，若有一相或多相桥臂的采样电压不为所述电压参考数据，判定所述电子调速器出现异常故障。

在其中一个实施例中，所述采样电路包括至少一个电压采样单元；所述电压采样单元与所述三相全桥电路中的上桥开关管的输出端连接，以采集所述上桥开关管的输出电压。

在其中一个实施例中，所述三相全桥电路中每相桥臂包括上桥开关管和下桥开关管；所述驱动模块的输出端分别与所述每相桥臂的上桥开关管和下桥开关管的控制端连接。

在其中一个实施例中，所述处理器还用于根据所述控制信号控制所述每相桥臂的上桥开关管和下桥开关管的导通占空比，并且所述处理器还用于获取所述三相全桥电路的输入电压，根据所述输入电压以及所述导通占空比确定所述电压参考数据。

在其中一个实施例中，所述处理器还用于接收所述采样电路输出的每相桥臂的采样电流，并分别将每相桥臂的采样电流与所述参考数据中的电流参考数据进行对比，若有一相或多相桥臂的采样电流不为所述电流参考数据，判定所述电子调速器出现异常故障。

在其中一个实施例中，所述采样电路包括至少一个电流采样单元；所述电流采样单元与所述三相全桥电路中的下桥开关管的输出端连接，以采集所述每相桥臂的输出电流。

在其中一个实施例中，所述处理器还用于根据所述控制信号控制所述三相全桥电路的同一相桥臂中，其中一个开关管导通，另外一个开关管关闭，以确定所述电流参考数据为零。

在其中一个实施例中，所述处理器还用于在每相桥臂的采样电压为所述电压参考数据且每相桥臂的采样电流为所述电流参考数据时，判定所述电子调速器无异常故障。

一种电子调速器的故障检测方法，应用于上述任一实施例所述的故障检测系统；所述方法包括以下步骤：获取所述三相全桥电路的输入电压以及所述三相全桥电路中开关管的导通占空比；根据所述三相全桥电路的输入电压和所述导通占空比计算电压参考数据；获取所述三相全桥电路中每相桥臂的电压，并将每相桥臂的电压与所述电压参考数据进行对比；若有一相或多相桥臂的电压不为所述电压参考数据，判定所述电子调速器出现异常故障。

在其中一个实施例中，所述根据所述三相全桥电路的输入电压和所述导通占空比计算电压参考数据的步骤包括：根据所述三相全桥电路的输入电压和所述三相全桥电路中每相桥臂的上桥开关管的导通占空比计算所述电压参考数据；所述获取所述三相全桥电路中每相桥臂的电压，并将每相桥臂的电压与所述电压参考数据进行对比的步骤包括：获取所述三相全桥电路中每相桥臂的上桥开关管的输出电压，并将每相桥臂的上桥开关管的输出电压与所述电压参考数据进行对比。

在其中一个实施例中，所述方法还包括：控制所述三相全桥电路的同一相桥臂中，在同一时刻，其中一个开关管导通，另外一个开关管关闭；获取所述三相全桥电路中每相桥臂的电流；判断所述每相桥臂的电流是否为零；若有一相或多相桥臂的电流不为零，判定所述电子调速器出现异常故障。

在其中一个实施例中，还包括：若每相桥臂的电流为零，且每相桥臂的电压为所述电压参考数据，判定所述电子调速器无异常故障。

一种电子调速器，包括上述任一实施例所述的故障检测系统。

一种无人机，包括上述实施例所述的电子调速器。

本发明提供的电子调速器的故障检测系统，处理器通过驱动模块控制三相全桥中开关管的导通或关闭，并根据给驱动模块发出的控制信号确定参考数据。同时，故障检测系统中的采样电路对三相全桥的每相桥臂的电压和/或电流进行采样，并将采样数据输出给处理器。处理器将采样数据与参考数据进行对比，若采样数据不为参考数据则判定电子调速器出现异常故障。该故障检测系统只需检测电子调速器的三相全桥电路的电压和\或电流，无需给电机通电，因此操作人员可以在安全的环境下检测电子调速器是否出现异常故障。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。

图1是本发明提供的一实施例中的故障检测系统的结构框图；

图2是本发明提供的另一实施例中的故障检测系统的结构框图；

图3是本发明提供的一实施例中的电子调速器内部结构的结构框图；

图4是本发明提供的一实施例中的电压采样单元的结构框图；

图5是本发明提供的一实施例中的电流采样单元的电路结构图；

图6是本发明提供的一实施例中的故障检测方法的方法流程图；

图7是本发明提供的另一实施例中的故障检测方法的方法流程图；

图8是本发明提供的一实施例中的故障检测流程的操作流程图。

具体实施方式

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作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。

无人机上使用的电子调速器由于高可靠性及安装维护便捷的要求，一般采用无速度传感器控制方案。采用上述方案，就需要采集电子调速器的输出三相上的电压及电流信号，用以实现对电机的控制，达到调节电机转速，进而调节桨输出的升力完成无人机姿态、转向、速度等的调整。如果电子调速器的电压、电流信号采样发生异常时，如采样电阻阻值异常、电流采样中的运算放大器异常、电流参考电压异常、驱动异常等情况，都会导致电机控制发生异常，从而使转速异常，最终导致无人机起飞异常甚至炸机的情况出现。

本发明实施例提供一种电子调速器的故障检测系统，用于安全检测无人机上的电子调速器的异常故障。在一实施例中，如图1所示，该故障检测系统10包括处理器100、驱动模块200和采样电路300。驱动模块200位于处理器100内部或与处理器100相连。处理器100给驱动模块200输出控制信号。驱动模块200与三相全桥电路20中的每相桥臂的开关管的控制端连接。驱动模块200根据处理器100输出的控制信号，控制电子调速器的三相全桥电路20中每相桥臂的开关管的导通或关闭。采样电路300用于采集三相全桥电路20中每相桥臂的电压和/或电流，并将采集的电压和/或电流输出给处理器100。处理器100根据给驱动模块200输出的控制信号确定出参考数据，同时在接收到采样电路300的采样数据时，将采样数据与参考数据进行对比，在采样数据不为参考数据时判定电子调速器出现异常故障。

上述电子调速器的故障检测系统10，处理器100通过驱动模块200控制三相全桥20中开关管的导通或关闭，并根据给驱动模块200发出的控制信号确定参考数据，在处理器100向所述驱动模块200发出控制信号时，处理器200根据控制信号就可以确定出在线路正常时各个采样点的电压参考数据和电流参考数据等，所述的参考数据包括该电压参考数据和电流参考数据。同时，故障检测系统10中的采样电路300对三相全桥20的每相桥臂的电压和/或电流进行采样，并将采样数据输出给处理器100。处理器100将采样数据与参考数据进行对比，若采样数据不为参考数据则判定电子调速器出现异常故障。该故障检测系统10只需检测电子调速器的三相全桥电路20的电压和\或电流，无需给电机通电，因此操作人员可以在安全的环境下检测电子调速器是否出现异常故障。

在一实施例中，处理器100用于接收采样电路300输出的每相桥臂的采样电压，并分别将每相桥臂的采样电压与参考数据中的电压参考数据进行对比，若有一相或多相桥臂的采样电压不为所述电压参考数据，判定电子调速器出现异常故障。

如图2所示，采样电路300包括至少一个电压采样单元330。电压采样单元330与三相全桥电路20中的上桥开关管的输出端连接。具体地，电压采样单元330连接在三相全桥电路20中的上桥开关管的输出端与地之间。电压采样单元330用于采集三相全桥电路20中每相桥臂中上桥开关管的输出电压，并将电压数据输出给处理器100。处理器100通过电压采样单元330接收每相桥臂的上桥开关管输出端的采样电压，并分别将采样电压与参考数据中的电压参考数据进行对比，若有一相或多相桥臂的采样电压不为电压参考数据，判定电子调速器出现异常故障。

在一实施例中，参考数据中的电压参考数据通过以下方式确定：

三相全桥电路20中每相桥臂包括上桥开关管和下桥开关管。驱动模块200的输出端分别与每相桥臂的上桥开关管和下桥开关管的控制端连接。驱动模块200用于根据处理器100输出的控制信号分别控制每相桥臂的上桥开关管和下桥开关管的导通或关闭，以控制对应桥臂的电压和\或电流。具体地，处理器100通过给驱动模块200输出控制信号，以控制三相全桥电路20中每相桥臂的上桥开关管和下桥开关管的导通占空比。同时，处理器100还用于获取三相全桥电路20的输入电压，根据三相全桥电路20的输入电压以及每相桥臂的导通占空比、以及采样电路的具体形式确定参考数据中的电压参考数据。

在一实施例中，处理器100接收电压采样单元330输出的每相桥臂的采样电压，并分别将每相桥臂的采样电压与电压参考数据(电压参考数据可根据上述实施例所述的方式确定)进行对比，若有一相或多相桥臂的采样电压不为电压参考数据，判定电子调速器出现异常故障。也即是，在该实施方式中，电压采样单元330采集的是三相全桥电路20的三相桥臂中每相桥臂的电压，分别将每相桥臂的电压与电压参考数据对比，根据对比结果判断每一相桥臂的采样电压是否满足等于电压参考数据，从而判断电子调速器是否出现异常故障。因此，在无需对电机注入电流的情况下，可同时一次性对三相的电压进行检测，达到快速检测的目的。在实际操作中，可以在每次启动无人机时对相应器件进行检测，以保证每次起飞可靠安全。

具体地，电压采样单元330包括第一采样电阻。第一采样电阻连接在三相全桥电路20中的上桥开关管的输出端与地之间。进一步地，电压采样单元330为至少一个，每个电压采样单元用于对三相全桥电路20中的其中一相桥臂的电压进行采样。电压采样单元的数量与三相全桥电路20中需要进行电压采集的桥臂的数量对应。在本实施例中，电压采样单元330为三个。如图4所示，即电压采样单元331、电压采样单元333和电压采样单元335。每个电压采样单元包括两个串联的电阻，串联连接在每相桥臂的上桥开关管的输出端以及接地端之间。两个电阻的阻值是可知的，通过读取其中一电阻两端的电压，即可推算出对应上桥开关管的输出端的电压，从而采集到该相桥臂的电压。

在具体的实施方式中，电压采样单元330采集三相全桥电路20中上桥开关管的输出电压。处理器100给驱动模块200输出PWM驱动信号，以通过驱动模块200分别控制上桥开关管和下桥开关管的导通占空比，根据上桥开关管和下桥开关管的导通占空比控制对应桥臂的电压。处理器100还将采集到的三相全桥电路20的输入电压与上桥开关管的导通占空比相乘，将乘积结果作为电压参考数据。也即是，处理器100将采集到的每相桥臂上桥开关管的输出电压与通过上述方式获取到的电压参考数据进行对比。若上桥开关管的输出电压不等于电压参考数据，即可判断电子调速器出现异常故障。若上桥开关管的输出电压等于电压参考数据，电子调速器可能无异常故障，具体还可通过检测判断三相全桥电路20中每相桥臂的电流的情况，进一步分析电子调速器的异常故障。

进一步地，如图1所示，故障检测系统10还包括电流采样单元310。电流采样单元310用于对三相全桥电路20中每相桥臂的电流进行采样，并将采样电流输出给处理器100。处理器100还用于将采样电流与电流参考数据进行对比，若有一相或多相桥臂的采样电流不为电流参考数据，判定电子调速器出现异常故障。若有一相及多相桥臂的采样电流为电流参考数据，电子调速器可能不会出现异常故障。具体还需对上述实施例所述的采样电压进行异常检测判断。

在一实施方式中，处理器100接收电流采样单元310输出的三相全桥电路20中每相桥臂的采样电流，并分别将每相桥臂的采样电流与电流参考数据进行对比，根据对比结果分别判断每相桥臂的采样电流是否为电流参考数据。若有一相桥臂的采样电流不为电流参考数据，判断电子调速器出现异常故障。具体地，处理器100通过驱动模块200控制三相全桥电路20中同一相桥臂的上桥开关管和下桥开关管中，同一时刻中，任一开关管导通，另一开关管关闭，以确定所述电流参考数据。此时，电流参考数据为零。进一步地，处理器100再通过电流采样单元310采集每相桥臂的电流，将采集到的电流与电流参考数据进行对比，判断采集到的电流是否为电流参考数据。此处，电流参考数据为零。通过采集到的电流与电流参考数据进行对比，若采集到的电流不为零，则可直接判断出电子调速器出现异常故障。若采集到的电流为零，需进一步分析电子调速器的其他参数，如采集到的电压情况，才可判断电子调速器是否无异常故障。

优选地，电流采样单元包括第二采样电阻。第二采样电阻连接在三相全桥电路20的下桥开关管的输出端与地之间。电流采样单元310至少为一个，每个电流采样单元用于对三相全桥电路20的其中一相桥臂的电流进行采样。电流采样单元310的数量与三相全桥电路20中需要进行电流采样的桥臂的数量相等。在本实施例中，如图5所示，电流采样单元310包括电流采样单元311、电流采样单元313及电流采样单元315。每个电流采样单元用于采集三相全桥电路20中的一相桥臂的电流。其中，每个电流采样单元包括采样电阻和差分运算放大器，通过采样电阻采集桥臂的电流，将采样电阻乘以采样电流获取到该采样电流对应的采样电压，再将该采样电压与预置参考电压输入到差分运算放大器中，获取该差分运算放大器的输出电压值。根据输出电压值判断采样电流对应的采样电压与参考电压的差值，从而根据差值检测对应桥臂的采样电流。

综上所述，在电压采样单元330采集到的采样电压不为电压参考数据时或采样电流不为电流参考数据时，判断电子调速器出现异常故障。在该实施方式中，处理器100通过电压采样单元330和电流采样单元310分别采集三相全桥电路20中每相桥臂的电压和电流，若采集到的电压不为电压参考数据或采集到的电流不为电流参考数据，均可判断出电子调速器出现异常故障。同时，在该实施例中，当处理器100判断出采集到的电压均为电压参考数据且采集到的电流均为电流参考数据时，即可确定出电子调速器无异常故障。

为了更清楚地描述本发明所述的故障检测系统，以下结合电子调速器内部电路结构对本发明所述的故障检测系统进行详细说明：

如图3所示，三相全桥电路20中包括三相桥臂，每相桥臂包括上桥开关管和下桥开关管。参见图3，上桥开关管包括开关管Q1、开关管Q2和开关管Q3。下桥开关管包括开关管Q4、开关管Q5和开关管Q6。驱动模块200分别与开关管Q1的控制端b1、开关管Q2的控制端b2、开关管Q3的控制端b3、开关管Q4的控制端b4、开关管Q5的控制端b5和开关管Q6的控制端b6连接，通过对应的控制端控制对应开关管的导通与关闭，同时也可控制对应开关管的导通占空比。电压采样单元330分别与开关管Q1、开关管Q2和开关管Q3的输出端连接，以采集开关管Q1、开关管Q2和开关管Q3的输出电压。电流采样单元310分别与开关管Q4、开关管Q5和开关管Q6的输出端连接，以采集开关管Q4、开关管Q5和开关管Q6的输出电流。处理器100包括主控芯片101。主控芯片101通过母线电压采样单元500对输入到三相全桥电路中的电压(也即是母线电压)进行采样。

主控芯片101给驱动模块200输出PWM信号，通过驱动模块200，使电子调速器中三相全桥电路中的开关管处于导通或关断状态，并且对开关管的导通状态进行控制。具体地，主控芯片101按照开关管的开关频率(一般为10KHz-20KHz)，发出占空比为50％的PWM信号。这样同一相桥臂(假设开关管Q1和开关管Q4为A相桥臂，开关管Q2和开关管Q5为B相桥臂，开关管Q3和开关管Q6为C相桥臂)的开关管各导通占空比为50％。其中，A相桥臂、B相桥臂和C相桥臂的输出端分别与电机22的A相输入端、B相输入端和C相输入端连接，以给电机22输出三相电压和电流，控制电机22的转动。

电压采样单元330包括三个电压采样单元，即电压采样单元331、电压采样单元333和电压采样单元335。在本发明的一个实施例中，每个电压采样单元的电路图参见图4所示。当处理器控制驱动模块200发出占空比为50％的PWM信号时，且驱动模块200及各个开关管正常工作时，根据图4的电压采样电路330示意图，每个电压采样单元输出的电压应该为母线电压的50％，同理，当处理器控制驱动模块200发出占空比70％的信号时，每个电压采样单元输出的电压应该为母线电压的70％。在本发明的一个实施例中，如图3所示，将A相桥臂的上桥开关管Q1的输出端点为采样点(图中的A点)，利用图4中的电压采样单元331确定出采样点A的电压，即采样电压。具体地，采样点A的等效电压VA＝(Ra1+Ra2)*(Va2/Ra2)，Va2为电阻Ra2两端电压。通过读取出电阻Ra2两端电压，根据已知的电阻Ra2和电阻Ra1的阻值，通过上述公式确定出采样点(A点)的等效电压。电压采样单元331中，电容Ca与电阻Ra2并联。电容Ca对信号进行滤波，将采样点(A点)的方波信号滤波为近似直流信号，进而采集得到电压Va2，根据上述公式计算得到采样电压VA的等效电压值。在处理器控制驱动模块发出50％占空比的PWM信号时，若获得的采样电压VA为母线电压采集单元500采集到的母线电压的一半，则电子调速器可能无异常故障。在处理器控制驱动模块发出50％占空比的PWM信号时，若获得的采样电压VA不等于母线电压采集单元500采集到的母线电压的一半，则电子调速器可能出现了异常故障。B、C相的等效电压以及判断电子调速器是否出现异常的原理与上述A相的判断原理相同，此处不再详述。

需要说明的是，图4所示的电压采样单元330的电路结构图只是作为本实施例的辅助说明，电压采样单元330中每个电压采样单元的串联电阻还可以是一个或者多个。三相全桥电路20中开关管的导通占空比还可以按需设置，同一相桥臂的开关管按照导通占空比等比例变化。如A相桥臂中，主控芯片101通过驱动模块200控制开关管Q1的导通占空比为a，则开关管Q4的导通占空比为1-a。由于本实施例中获取A相桥臂的采样电压为获取开关管Q1输出端的电压，故判断采样点的电压(A相桥臂上桥开关管Q1的输出电压)是否等于母线电压与导通占空比a乘积。若不相等，则该相桥臂出现异常故障。同理判断B相和C相是否出现异常故障。故障检测系统10可同时检测三相全桥电路20中每相桥臂的电压，也可分别检测每相桥臂的电压。

另外，在进行三相电压检测的同时，还可以通过电流采样单元310对三相电流进行检测。对于同一相桥臂，例如A相桥臂，通过驱动模块200控制开关管Q1和开关管Q4中，同一时刻中，任一开关管导通，另一开关管关闭，通过电流采样单元310对A相桥臂的电流进行采样。若采样电流不为零，说明A相桥臂出现异常故障。例如开关管Q1和开关管Q2出现异常故障等。B、C相桥臂的异常故障判断同理。

电流采样单元310的电路示意图如图5所示。电流采样单元310包括电流采样单元311、电流采样单元313和电流采样单元315。每个电流采样单元包括采样电阻和差分运算放大器。例如，电流采样单元311包括采样电阻Rc1以及差分运算放大器U1。电路连接结构如图5所示。设采样电流为Ic1，采样电压Vrc1＝Ic1*Rc1，参考电压为Vref。差分运算放大器U1的输出端电压V1＝Vref-R2/R1*Vrc1。如若采样电流为Ic1为零，则检测到差分运算放大器U1的输出端电压V1等于参考电压Vref。如果检测到差分运算放大器U1的输出端电压V1不等于参考电压Vref，则可判断对应的桥臂可能出现异常故障。或者，也可能是差分运算放大器不工作，电阻贴片异常等情况。综合来讲，如果检测到差分运算放大器U1的输出端电压V1不等于参考电压Vref，电子调速器中的驱动电路，开关管，采样电路(采样电路中的电阻、电容、运放等器件)可能出现异常故障。

本发明还提供一种电子调速器的故障检测方法，该方法可基于上述故障检测系统检测电子调速器是否出现异常故障。如图6所示，在一实施例中，该故障检测方法包括以下步骤：

S100，获取所述三相全桥电路的输入电压以及所述三相全桥电路中开关管的导通占空比。

S200，根据所述三相全桥电路的输入电压和所述导通占空比计算电压参考数据。

S300，获取所述三相全桥电路中每相桥臂的电压，并将每相桥臂的电压与所述电压参考数据进行对比。

S400，若有一相或多相桥臂的电压不为所述电压参考数据，判定所述电子调速器出现异常故障。

在本实施例中，处理器采集三相全桥电路的输入电压，并读取每相桥臂的上桥开关管和下桥开关管的导通占空比，根据每相桥臂中开关管的导通占空比以及采集到的三相全桥电路的输入电压计算电压参考数据。在一实施方式中，如图3所示，三相全桥电路的输入电压等于母线电压。处理器通过母线电压采集单元采集母线电压，也即是输入到三相全桥电路中每相桥臂的电压。同时，处理器输出PWM信号，通过驱动模块控制三相全桥电路中每相桥臂的上桥开关管和下桥开关管的导通占空比。进一步，根据上桥开关管和下桥开关管的导通占空比以及采集到的每相桥臂的输入电压，计算电压参考数据。

在该实施例中，电压参考数据等于每相桥臂的上桥开关管的导通占空比和每相桥臂的输入电压的乘积。具体地，处理器可通过驱动模块控制同一相桥臂的上桥开关管和下桥开关管的导通占空比均为50％。此时，处理器计算出A相电压参考数据为A相桥臂的输入电压的一半。

进一步地，处理器采集三相全桥电路中每相桥臂的电压，并将采集到的每相桥臂电压与电压参考数据作对比。具体地，在该实施例中，处理器采集每相桥臂的上桥开关管的输出电压。此时，步骤S200中“根据所述三相全桥电路的输入电压和所述导通占空比计算电压参考数据”包括：根据所述三相全桥电路的输入电压和所述三相全桥电路中每相桥臂的上桥开关管的导通占空比计算所述电压参考数据。具体地，电压参考数据等于每相桥臂的输入电压与该桥臂的上桥开关管的导通占空比的乘积。

处理器采集三相全桥电路中每相桥臂的上桥开关管的输出电压，并将该桥臂的输入电压与上桥开关管的导通占空比的乘积作为电压参考数据，进一步将采集的上桥开关管的输出电压与电压参考数据对比，判断上桥开关管的输出电压是否等于电压参考数据。当有一相或多相桥臂的上桥开关管的输出电压不等于电压参考数据，判定电子调速器出现异常故障。

在具体的实施方式中，三相全桥电路中的三相桥臂的开关管的导通占空比可以不一样，也即是，处理器可输出不同的PWM信号分别控制每相桥臂的开关管的导通占空比。处理器根据输入到每相桥臂的电压、该相桥臂的上桥开关管导通占空比以及采集的该相桥臂的上桥开关管的输出电压，判断该相桥臂是否出现异常故障。处理器可同时检测三相桥臂是否出现异常故障，也可以分别检测每相桥臂是否出现异常故障。为了操作方便以及简易判断，处理器可同时控制三相全桥电路中每个开关管的导通占空比均为50％。

在一实施例中，如图7所示，该故障检测方法还可包括以下步骤：

S500，控制所述三相全桥电路的同一相桥臂中，在同一时刻，其中一个开关管导通，另外一个开关管关闭。

S600，获取所述三相全桥电路中每相桥臂的电流。

S700，判断所述每相桥臂的电流是否为零。

S800，若有一相或多相桥臂的电流不为零，判定所述电子调速器出现异常故障。

在该实施例中，处理器通过驱动模块控制三相全桥电路中，在同一时刻，同一相桥臂的一个开关管导通，另一开关管关闭，此时该桥臂是断路状态，此时，若电路正常，采集到的每相桥臂的电流应为零，通过判断每相桥臂的电流是否为零确定故障情况。若三相全桥电路中，有一相桥臂的电流不为零时，确定电子调速器可能出现异常故障。

同时，该故障检测方法还可包括：若每相桥臂的电流为零，且每相桥臂的电压为所述电压参考数据，判定所述电子调速器无异常故障。每相桥臂的电压均为电压参考数据，可参考上述实施例所述的电压判断情况，此处不再详述。也即是，处理器通过检测每相桥臂的采样电压和采样电流均满足对应的预设条件时，可判断出电子调速器无异常故障。

上述实施例所述的故障检测方法，PWM信号可以三相同时发出并检测，亦可三相依次发出并检测。本例中采用同时发出PWM信号，以减小检测时间。由于各发出50％信号，在电机回路中没有产生电流可以保证电机在检查过程中为静止状态，防止带桨操作时电机转动，使桨打到障碍物。

具体的故障检测流程可参考图8所示。三相全桥电路中，每相桥臂的电压、电流检测均无异常故障时，记录正常状态。当为初次上电的检测时，进入待命状态。如果为飞行控制器发出的启动信号，则进入正常启动程序。如果有某相异常时，电子调速器向飞行控制器发出异常状态标志，并通过电机发出对应故障告警声。操作人员可以根据飞控闪灯信号或者电调告警声对故障进行识别。

本发明还提供一种电子调速器。该电子调速器包括上述任一实施例所述的故障检测系统以及三相全桥电路。故障检测系统用于检测三相全桥电路中，每相桥臂的电压和电流的异常情况。根据检测结果判断电子调速器是否出现异常故障。

进一步地，本发明还提供一种无人机。该无人机包括上述实施例所述的电子调速器，还包括飞行控制器以及电机。飞行控制器用于输出飞行控制信号给电子调速器，以使得电子调速器根据控制电机的转速，为无人机提供飞行动力。

以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (14)

1.一种电子调速器的故障检测系统，其特征在于，包括处理器、驱动模块和采样电路：

处理器，用于向所述驱动模块发出控制信号以控制所述电子调速器的每相桥臂的开关管的导通或关闭，并根据所述控制信号确定参考数据；所述处理器还用于接收所述采样电路的采样数据，并在所述采样数据不为所述参考数据时判定所述电子调速器出现异常故障；

驱动模块，位于所述处理器内部或与所述处理器相连，用于根据所述处理器输出的控制信号控制所述电子调速器的三相全桥电路中每相桥臂的开关管的导通或关闭；

采样电路，用于对所述每相桥臂的电压和/或电流进行采样，所述采样电路包括至少一个电压采样单元，电压采样单元与三相全桥电路中的上桥开关管的输出端连接。

2.根据权利要求1所述的故障检测系统，其特征在于，所述处理器用于接收所述采样电路输出的每相桥臂的采样电压，并分别将每相桥臂的采样电压与所述参考数据中的电压参考数据进行对比，若有一相或多相桥臂的采样电压不为所述电压参考数据，判定所述电子调速器出现异常故障。

3.根据权利要求1所述的故障检测系统，其特征在于，所述三相全桥电路中每相桥臂包括上桥开关管和下桥开关管；所述驱动模块的输出端分别与所述每相桥臂的上桥开关管和下桥开关管的控制端连接。

4.根据权利要求3所述的故障检测系统，其特征在于，所述处理器还用于根据所述控制信号控制所述每相桥臂的上桥开关管和下桥开关管的导通占空比，并且所述处理器还用于获取所述三相全桥电路的输入电压，根据所述输入电压以及所述导通占空比确定所述电压参考数据。

5.根据权利要求3所述的故障检测系统，其特征在于，所述处理器还用于接收所述采样电路输出的每相桥臂的采样电流，并分别将每相桥臂的采样电流与所述参考数据中的电流参考数据进行对比，若有一相或多相桥臂的采样电流不为所述电流参考数据，判定所述电子调速器出现异常故障。

6.根据权利要求5所述的故障检测系统，其特征在于，所述采样电路包括至少一个电流采样单元；所述电流采样单元与所述三相全桥电路中的下桥开关管的输出端连接，以采集所述每相桥臂的输出电流。

7.根据权利要求5所述的故障检测系统，其特征在于，所述处理器还用于根据所述控制信号控制所述三相全桥电路的同一相桥臂中，其中一个开关管导通，另外一个开关管关闭，以确定所述电流参考数据为零。

8.根据权利要求5所述的故障检测系统，其特征在于，所述处理器还用于在每相桥臂的采样电压为所述电压参考数据且每相桥臂的采样电流为所述电流参考数据时，判定所述电子调速器无异常故障。

9.一种电子调速器的故障检测方法，其特征在于，应用于权利要求1至8任意一项所述的故障检测系统；所述方法包括以下步骤：

获取所述三相全桥电路的输入电压以及所述三相全桥电路中开关管的导通占空比；

根据所述三相全桥电路的输入电压和所述导通占空比计算电压参考数据；

获取所述三相全桥电路中每相桥臂的电压，并将每相桥臂的电压与所述电压参考数据进行对比；

若有一相或多相桥臂的电压不为所述电压参考数据，判定所述电子调速器出现异常故障。

10.根据权利要求9所述的故障检测方法，其特征在于，

所述根据所述三相全桥电路的输入电压和所述导通占空比计算电压参考数据的步骤包括：根据所述三相全桥电路的输入电压和所述三相全桥电路中每相桥臂的上桥开关管的导通占空比计算所述电压参考数据；

所述获取所述三相全桥电路中每相桥臂的电压，并将每相桥臂的电压与所述电压参考数据进行对比的步骤包括：获取所述三相全桥电路中每相桥臂的上桥开关管的输出电压，并将每相桥臂的上桥开关管的输出电压与所述电压参考数据进行对比。

11.根据权利要求9所述的故障检测方法，其特征在于，所述方法还包括：

控制所述三相全桥电路的同一相桥臂中，在同一时刻，其中一个开关管导通，另外一个开关管关闭；

获取所述三相全桥电路中每相桥臂的电流；

判断所述每相桥臂的电流是否为零；

若有一相或多相桥臂的电流不为零，判定所述电子调速器出现异常故障。

12.根据权利要求11所述的故障检测方法，其特征在于，还包括：

若每相桥臂的电流为零，且每相桥臂的电压为所述电压参考数据，判定所述电子调速器无异常故障。

13.一种电子调速器，其特征在于，包括权利要求1至8中任意一项所述的故障检测系统。

14.一种无人机，其特征在于，包括权利要求13所述的电子调速器。

Images