CN110749811B - 永磁同步电机功率开关器件自检的装置与方法 - Google Patents

永磁同步电机功率开关器件自检的装置与方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种永磁同步电机功率开关器件自检的装置，包括：采集电路、永磁同步电机的三相定子绕组、逆变电路、控制器；所述采集电路与所述永磁同步电机的三相定子绕组相连，用于对所述永磁同步电机的三相定子绕组端电压进行转化；所述逆变电路与所述永磁同步电机的三相定子绕组相连，用于向所述永磁同步电机的三相定子绕组施加电压信号以实现功率开关器件故障检测或驱动永磁同步电机转动；所述控制器与所述采集电路以及所述逆变电路相连，用于功率开关器件自检过程中输入检测信号和判断反馈的电压信息。本发明的自检装置不仅不增加原有的硬件电路，还不多占用控制器引脚；在检测过程中不出现大电流现象，提高了检测的安全性。

Description

永磁同步电机功率开关器件自检的装置与方法
技术领域
本发明涉及永磁同步电机控制领域。更具体地讲，涉及一种永磁同步电机逆变电路中功率开关器件MOS管或IGBT自检的装置与方法。
背景技术
永磁同步电机具有效率高，响应快，噪音小等优点。因此，永磁同步电机已经在越来越多的行业广泛应用。
传统的永磁同步电机逆变电路中功率开关器件自检方案是逐个对功率开关器件进行检测。在传统的自检方案中，一般是在驱动电路的一个桥臂中，先打开一个功率开关器件，然后检测是否有产生大电流；如果有产生大电流，则判定该桥臂有功率开关器件发生短路。但是，这种方案在检测过程中会产生大电流，该大电流会有可能对功率开关器件造成损伤，甚至超过保护电路的保护范围，造成良好的功率开关器件也一并损坏。而且当产品使用一定时间后，功率开关器件的性能也会随之下降。所以，传统检测方案产生的大电流很有可能损坏功率开关器件。
发明内容
本发明提供了一种永磁同步电机功率开关器件自检的装置与方法，以解决传统功率开关器件自检方法安全性不高、采集电路复杂的问题。
本发明提供了一种永磁同步电机功率开关器件自检装置，包括：采集电路、永磁同步电机的三相定子绕组、逆变电路、控制器；所述采集电路与所述永磁同步电机的三相定子绕组相连，用于对所述永磁同步电机的三相定子绕组端电压进行转化；所述逆变电路与所述永磁同步电机的三相定子绕组相连，用于向所述永磁同步电机的三相定子绕组施加电压信号以实现功率开关器件故障检测或驱动永磁同步电机转动；所述控制器与所述采集电路以及所述逆变电路相连，用于功率开关器件自检过程中输入检测信号和判断反馈的电压信息。
可选地，所述采集电路包括分压单元、滤波单元；所述分压单元包括输入端电阻、虚拟中心电阻、输出端电阻，所述输入端电阻包括：电阻R1、电阻R2、电阻R3，所述虚拟中心点电阻包括：电阻R4、电阻R5、电阻R6，所述输出端电阻包括：电阻R7、电阻R8、电阻R9；所述滤波单元包括电容C1、电容C2、电容C3；所述电阻R1的一端作为连接点X1，分别与所述电阻R4的一端、所述电容C1的一端、所述电阻R7的一端相连；所述电阻R2的一端作为连接点X2，分别与所述电阻R5的一端、所述电容C2的一端、所述电阻R8的一端相连；所述电阻R3一端作为连接点X3，分别与所述电阻R6的一端、所述电容C3的一端、所述电阻R9的一端相连；所述电阻R4的另一端分别与所述电阻R5的另一端、所述电阻R6的另一端相连；所述电阻R7的另一端分别与所述电容C1的另一端以及对地连接；所述电阻R8的另一端分别与所述电容C2的另一端以及对地连接；所述电阻R9的另一端分别与所述电容C3的另一端以及对地连接。
可选地，所述控制器包括引脚P1至引脚P9；其中，控制器的引脚P7、引脚P8、引脚P9为具有AD采样功能的I/O口，所述控制器的引脚P7、引脚P8、引脚P9分别和连接点X1、连接点X2、连接点X3相连。
可选地，所述逆变电路包括功率开关器件Q1至功率开关器件Q6、直流电源VDC；所述功率开关器件Q1的输出端分别与所述功率开关器件Q4的输入端、所述永磁同步电机的三相定子绕组的A相以及所述电阻R1的另一端相连，所述功率开关器件Q1的输入端与直流电源VDC的正极相连；所述功率开关器件Q3的输出端分别与所述功率开关器件Q6的输入端、所述永磁同步电机的三相定子绕组的B相以及所述电阻R2的另一端相连，所述功率开关器件Q3的输入端与直流电源VDC的正极相连；所述功率开关器件Q5的输出端分别与所述功率开关器件Q2的输入端、所述永磁同步电机的三相定子绕组的C相以及所述电阻R3的另一端相连，所述功率开关器件Q5的输入端与直流电源VDC的正极相连；所述功率开关器件Q4的输出端与直流电源VDC的负极相连；所述功率开关器件Q6的输出端与直流电源VDC的负极相连；所述功率开关器件Q2的输出端与直流电源VDC的负极相连；所述逆变电路中的功率开关器件Q1至功率开关器件Q6的控制端分别与控制器的引脚P1至引脚P6相连。
可选地，所述逆变电路中的功率开关器件Q1至功率开关器件Q6为MOS管或IGBT。
本发明还提供了一种永磁同步电机功率开关器件自检的方法，依次对逆变电路上桥臂功率开关器件是否短路、逆变电路下桥臂功率开关器件是否短路、逆变电路上桥臂功率开关器件是否开路以及逆变电路下桥臂功率开关器件是否开路进行检测；
其中，对逆变电路上桥臂功率开关器件是否短路进行检测的具体方法如下：检测连接点X1、连接点X2、连接点X3的电压状态，当连接点电压为0时，则连接点对应的上桥臂功率开关器件正常；当连接点电压不为0时，则连接点对应的上桥臂功率开关器件短路故障；
对逆变电路下桥臂功率开关器件是否短路进行检测的具体方法如下：向连接点X1、连接点X2、连接点X3中任意两个注入高电平，检测剩余一个连接点电压状态，当连接点电压等于第一阀值时，则连接点对应的下桥臂功率开关器件正常；当连接点电压等于第二阀值时，则连接点对应的下桥臂功率开关器件短路故障；
对逆变电路上桥臂功率开关器件是否开路进行检测的具体方法如下：设置控制器引脚P1、引脚P3、引脚P5为高电平输出，检测连接点X1、连接点X2、连接点X3的电压状态，当连接点电压为0时，则连接点的对应的上桥臂功率开关器件开路故障；当连接点电压不为0时，则连接点的对应的上桥臂功率开关器件正常；
对逆变电路下桥臂功率开关器件是否开路进行检测的具体方法如下：设置控制器引脚P4、引脚P6、引脚P2为高电平输出，向连接点X1、连接点X2、连接点X3中任意两个注入高电平，检测剩余一个连接点电压状态，当连接点电压等于第三阀值时，则连接点对应的下桥臂功率开关器件开路故障；当连接点电压不等于第三阀值时，则连接点对应的下桥臂功率开关器件正常。
可选地，对逆变电路上桥臂功率开关器件是否短路进行检测，具体步骤如下：
步骤11：设置控制器引脚P7、引脚P8、引脚P9为AD输入功能；
步骤12：判断连接点X1、连接点X2、连接点X3的电压是否为0，当三个连接点的电压都为0时，则逆变电路上桥臂功率开关器件不存在短路故障；当任意一个连接点的电压大于0时，则存在短路故障，具体为：当连接点X1的电压不为0时，则功率开关器件Q1发生短路故障；当连接点X2的电压不为0时，则功率开关器件Q3发生短路故障；当连接点X3的电压不为0时，则功率开关器件Q5发生短路故障。
可选地，对逆变电路下桥臂功率开关器件是否短路进行检测，具体步骤如下：
步骤21：将控制器的引脚P7和引脚P8设定为I/O输出功能并输出高电平，引脚P9设定为AD输入功能；
步骤22：检测连接点X3的电压；当连接点X3的电压为第一阀值时，则功率开关器件Q2不存在短路故障；当连接点X3的电压为第二阀值时，则功率开关器件Q2存在短路故障；
步骤23：将控制器的引脚P7和引脚P9设定为I/O输出功能并输出高电平，引脚P8设定为AD输入功能；
步骤24：检测连接点X2的电压，当连接点X2的电压为第一阀值时，则功率开关器件Q6不存在短路故障；当连接点X2的电压为第二阀值时，则功率开关器件Q6存在短路故障；
步骤25：将控制器的引脚P8和引脚P9设定为I/O输出功能并输出高电平，引脚P7设定为AD输入功能；
步骤26：检测连接点X1的电压，当连接点X1的电压为第一阀值时，则功率开关器件Q4不存在短路故障；当连接点X1的电压为第二阀值时，则功率开关器件Q4存在短路故障。
可选地，对逆变电路上桥臂功率开关器件是否开路进行检测，具体步骤如下：
步骤31：设置控制器引脚P7、引脚P8、引脚P9为AD输入功能；同时设置控制器引脚P1、引脚P3、引脚P5为输出高电平；
步骤32：判断连接点X1、连接点X2、连接点X3的电压是否为0，当三个连接点的电压都不为0时，则不存在开路故障；当任意一个连接点的电压为0时，则逆变电路上桥臂功率开关器件存在开路故障，具体为：当连接点X1的电压为0时，则功率开关器件Q1发生开路故障，当连接点X2的电压为0时，则功率开关器件Q3发生开路故障，当连接点X3的电压为0时，则功率开关器件Q5发生开路故障。
可选地，对逆变电路下桥臂功率开关器件是否开路进行检测，具体步骤如下：
步骤41：将控制器的引脚P7和引脚P8设定为I/O输出功能并输出高电平，引脚P9设定为AD输入功能；同时设置控制器引脚P4、引脚P6、引脚P2为输出高电平；
步骤42：检测连接点X3的电压，当连接点X3的电压等于第三阀值时，则功率开关器件Q2存在开路故障；当连接点X3的电压不等于第三阀值时，则功率开关器件Q2不存在开路故障；
步骤43：将控制器的引脚P7和引脚P9设定为I/O的输出功能并输出高电平，引脚P8设定为AD输入功能；
步骤44：检测连接点X2的电压，当连接点X2的电压等于第三阀值时，则功率开关器件Q6存在开路故障；当连接点X2的电压不等于第三阀值时，则功率开关器件Q6不存在开路故障；
步骤45：将控制器的引脚P8和引脚P9设定为I/O的输出功能并输出高电平，引脚P7设定为AD输入功能；
步骤46：检测连接点X1的电压，当连接点X1的电压等于第三阀值时，则功率开关器件Q4存在开路故障；当连接点X1的电压不等于第三阀值时，则功率开关器件Q4不存在开路故障。
可选的，所述第一阀值为：
Figure BDA0002255919560000051
所述第二阀值为：
Figure BDA0002255919560000061
所述第三阀值为：
Figure BDA0002255919560000062
其中，“VCC”为控制器引脚输出的高电平电压大小，“r1”为输入端电阻中任一电阻的阻值，“r2”为虚拟中心点电阻中任一电阻的阻值，“r3”为输出端电阻中任一电阻的阻值。
可选地，当某一个检测过程出现功率开关器件故障时，则停止检测，不再进入下一个检测过程。
本发明至少包括以下有益效果：
1、本发明利用永磁同步电机的三相定子绕组电路、控制器原有的具有AD功能的I/O口，以检测电压的方法实现功率开关器件的自检；与传统的检测方法相比，不仅不增加原有的硬件电路和不多占用控制器引脚，还降低了检测成本。
2、本发明首先对逆变电路功率开关器件进行短路故障检测，并在检测过程中，不控制功率开关器件的导通情况，避免了在检测过程中出现的大电流现象，也提高了检测的安全性。
3、本发明在逆变电路上桥臂的功率开关器件故障检测中，同时对三个功率开关器件进行检测，与传统的检测方法相比，缩短了检测时间。
4、本发明在逆变电路下桥臂的功率开关器件故障检测中，巧妙地运用控制器向采集电路中的某两个连接点注入电压，通过检测剩余一个连接点的电压状态，迅速判断是否存在短路/开路故障。
附图说明
通过参考附图会更加清楚的理解本发明的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本发明进行任何限制，在附图中：
图1为本发明具体实施的永磁同步电机功率开关器件自检装置的电路结构示意图；
图2为本发明具体实施的检测上桥臂功率开关器件短路故障的方法流程图；
图3为本发明具体实施的检测下桥臂功率开关器件短路故障的方法流程图；
图4为本发明具体实施的检测上桥臂功率开关器件开路故障的方法流程图；
图5为本发明具体实施的检测下桥臂功率开关器件开路故障的方法流程图。
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。
如图1所示，本发明提供了一种永磁同步电机功率开关器件自检的装置，包括：采集电路、永磁同步电机的三相定子绕组、逆变电路、控制器；采集电路与永磁同步电机的三相定子绕组相连，用于对永磁同步电机的三相定子绕组端电压进行转化；逆变电路与永磁同步电机的三相定子绕组相连，用于向永磁同步电机的三相定子绕组施加电压信号以实现功率开关器件故障检测或驱动永磁同步电机转动；控制器与采集电路以及逆变电路相连，用于功率开关器件自检过程中输入检测信号和判断反馈的电压信息。
采集电路包括分压单元、滤波单元；分压单元包括输入端电阻、虚拟中心电阻、输出端电阻，输入端电阻包括：电阻R1、电阻R2、电阻R3，虚拟中心点电阻包括：电阻R4、电阻R5、电阻R6，输出端电阻包括：电阻R7、电阻R8、电阻R9；滤波单元包括电容C1、电容C2、电容C3；电阻R1的一端作为连接点X1，分别与电阻R4的一端、电容C1的一端、电阻R7的一端相连；电阻R2的一端作为连接点X2，并分别与电阻R5的一端、电容C2的一端、电阻R8的一端相连；电阻R3一端作为连接点X3，分别与电阻R6的一端、电容C3的一端、电阻R9的一端相连；电阻R4的另一端分别与电阻R5的另一端、电阻R6的另一端相连；电阻R7的另一端分别与电容C1的另一端以及对地连接；电阻R8的另一端分别与电容C2的另一端以及对地连接；电阻R9的另一端分别与电容C3的另一端以及对地连接。
控制器包括引脚P1至引脚P9；其中，控制器的引脚P7、引脚P8、引脚P9为具有AD采样功能的I/O口，所述控制器的引脚P7、引脚P8、引脚P9分别和连接点X1、连接点X2、连接点X3相连。
逆变电路包括功率开关器件Q1至功率开关器件Q6、直流电源VDC；功率开关器件Q1的输出端分别与功率开关器件Q4的输入端、永磁同步电机的三相定子绕组的A相以及电阻R1的另一端相连，功率开关器件Q1的输入端与直流电源VDC的正极相连；功率开关器件Q3的输出端分别与功率开关器件Q6的输入端、永磁同步电机的三相定子绕组的B相以及电阻R2的另一端相连，功率开关器件Q3的输入端与直流电源VDC的正极相连；功率开关器件Q5的输出端分别与功率开关器件Q2的输入端、永磁同步电机的三相定子绕组的C相以及电阻R3的另一端相连，功率开关器件Q5的输入端与直流电源VDC的正极相连；功率开关器件Q4的输出端与直流电源VDC的负极相连；功率开关器件Q6的输出端与直流电源VDC的负极相连；功率开关器件Q2的输出端与直流电源VDC的负极相连；逆变电路中的功率开关器件Q1至功率开关器件Q6的控制端分别与控制器的引脚P1至引脚P6相连。
其中，逆变电路中的功率开关器件为MOS管或IGBT；功率开关器件的输出端为MOS管的源极或IGBT的发射极，功率开关器件的控制端为MOS管的漏极或IGBT的集电极，功率开关器件的输入端为MOS管的漏极或IGBT的集电极。
本发明实施例中，控制器采用STM8S207RBT6C，工作电压为5V；逆变电路中的功率开关器件采用MOS管STP75NF75，供源电压采用24V；在采集电路中，分压单元中的电阻R1、电阻R2和电阻R3采用10000Ω，电阻R4～R9采用1000Ω，滤波单元中的电容C1、电容C2和电容C3采用100nf。
本发明永磁同步电机功率开关器件自检的方法，依次对逆变电路上桥臂功率开关器件是否短路、逆变电路下桥臂功率开关器件是否短路、逆变电路上桥臂功率开关器件是否开路以及逆变电路下桥臂功率开关器件是否开路进行检测，当某一个检测过程出现功率开关器件故障时，则停止检测，不再进入下一个检测过程，其原理主要是通过给电路加压检测或直接检测连接点的电压，在功率开关器件出现短路或开路故障时，会改变连接点处的电压，使得连接点处的电压处于异常状态，从而反映出功率开关器件的状态。
如图2所示，对逆变电路上桥臂功率开关器件是否短路进行检测，具体步骤如下：
步骤S11：设置控制器引脚P7、引脚P8、引脚P9为AD输入功能；
步骤S12：判断连接点X1、连接点X2、连接点X3的电压是否为0；当三个连接点的电压都为0时，则逆变电路上桥臂功率开关器件不存在短路故障；当任意一个连接点的电压大于0时，则存在短路故障，具体为：当连接点X1的电压不为0时，则功率开关器件Q1发生短路故障；当连接点X2的电压不为0时，则功率开关器件Q3发生短路故障；当连接点X3的电压不为0时，则功率开关器件Q5发生短路故障，
其中，当某一个上桥臂功率开关器件发生短路故障时，检测到连接点X1或连接点X2或连接点X3的电压应为：
Figure BDA0002255919560000091
其中，“VDC”为直流电源VDC的电压大小，“r1”为采集电路的输入端电阻中电阻R1、电阻R2、电阻R3的阻值大小，“r3”为采集电路的输出端电阻中电阻R7、电阻R8、电阻R9的阻值大小。
例如，当逆变电路的供源电压大小为VDC＝24V，电阻R7、电阻R8、电阻R9的阻值大小r3＝1KΩ，电阻R1、电阻R2、电阻R3的阻值大小r1＝10KΩ，若发生短路故障，连接点X1或连接点X2或连接点X3的电压具体为：
Figure BDA0002255919560000092
如图3所示，对逆变电路下桥臂功率开关器件是否短路进行检测，具体步骤如下：
步骤S21：将控制器的引脚P7和引脚P8设定为I/O输出功能并输出高电平，引脚P9设定为AD输入功能；
步骤S22：检测连接点X3的电压；当连接点X3的电压为
Figure BDA0002255919560000101
时，则功率开关器件Q2不存在短路故障；当连接点X3的电压为
Figure BDA0002255919560000102
时，则功率开关器件Q2存在短路故障，
其中，“VCC”为控制器引脚输出的高电平电压大小，“r2”为采集电路的虚拟中心点电阻中电阻R4、电阻R5、电阻R6的阻值大小；
步骤S23：将控制器的引脚P7和引脚P9设定为I/O输出功能并输出高电平，引脚P8设定为AD输入功能；
步骤S24：检测连接点X2的电压，当连接点X2的电压为
Figure BDA0002255919560000103
时，则功率开关器件Q6不存在短路故障；当连接点X2的电压为
Figure BDA0002255919560000104
时，则功率开关器件Q6存在短路故障；
步骤S25：将控制器的引脚P8和引脚P9设定为I/O输出功能并输出高电平，引脚P7设定为AD输入功能；
步骤S26：检测连接点X1的电压，当连接点X1的电压为
Figure BDA0002255919560000105
时，则功率开关器件Q4不存在短路故障；当连接点X1的电压为
Figure BDA0002255919560000106
时，则功率开关器件Q4存在短路故障。
例如，当控制器引脚输出的高电平电压大小VCC＝5V、电阻R4、电阻R5、电阻R6的阻值大小r2＝1KΩ、电阻R7、电阻R8、电阻R9的阻值大小r3＝1KΩ、电阻R1、电阻R2、电阻R3的阻值大小r1＝1KΩ，若发生短路故障时，连接点的电压具体为：
Figure BDA0002255919560000111
若未发生短路故障，连接点的电压具体为：
Figure BDA0002255919560000112
如图4所示，对逆变电路上桥臂功率开关器件是否开路进行检测，具体步骤如下：
步骤S31：设置控制器引脚P7、引脚P8、引脚P9为AD输入功能；同时设置控制器引脚P1、引脚P3、引脚P5为输出高电平；当连接点X1的电压为0时，则功率开关器件Q1发生开路故障；当连接点X2的电压为0时，则功率开关器件Q3发生开路故障；当连接点X3的电压为0时，则功率开关器件Q5发生开路故障。
步骤S32：判断连接点X1、连接点X2、连接点X3的电压是否为0，当任意一个连接点的电压为0时，则逆变电路上桥臂功率开关器件存在开路故障；当三个连接点的电压都不为0时，则不存在开路故障。
如图5所示，对逆变电路下桥臂功率开关器件是否开路进行检测，具体步骤如下：
步骤S41：将控制器的引脚P7和引脚P8设定为I/O输出功能并输出高电平，引脚P9设定为AD输入功能；同时设置控制器引脚P4、引脚P6、引脚P2为输出高电平；
步骤S42：检测连接点X3的电压；当连接点X3的电压为
Figure BDA0002255919560000113
时，则功率开关器件Q2存在开路故障；当连接点X3的电压不为
Figure BDA0002255919560000114
时，则功率开关器件Q2不存在开路故障；
步骤S43：将控制器的引脚P7和引脚P9设定为I/O的输出功能并输出高电平，引脚P8设定为AD输入功能；
步骤S44：检测连接点X2的电压；当连接点X2的电压为
Figure BDA0002255919560000121
时，则功率开关器件Q6存在开路故障；当连接点X2的电压不为
Figure BDA0002255919560000122
时，则功率开关器件Q6不存在开路故障；
步骤S45：将控制器的引脚P8和引脚P9设定为I/O的输出功能并输出高电平，引脚P7设定为AD输入功能；
步骤S46：检测连接点X1的电压；当连接点X1的电压为
Figure BDA0002255919560000123
时，则功率开关器件Q4存在开路故障；当连接点X1的电压不为
Figure BDA0002255919560000124
时，则功率开关器件Q4不存在开路故障。
例如，当控制器引脚输出的高电平电压大小VCC＝5V、电阻R4、电阻R5、电阻R6的阻值大小r2＝1KΩ、电阻R7、电阻R8、电阻R9的阻值大小r3＝1KΩ、电阻R1、电阻R2、电阻R3的阻值大小r1＝10KΩ，若发生开路故障时，连接点的电压具体为：
Figure BDA0002255919560000125
可选地，当某一个检测过程中出现功率开关器件故障时，则停止检测，不再进入下一个检测过程。例如，当检测到对逆变电路上桥臂功率开关器件短路时，则不再对逆变电路下桥臂功率开关器件是否短路进行检测。此举为了避免进一步导致电路故障范围扩大。
可选地，在步骤S21至步骤S26中，通过控制器向连接点X1、连接点X2、连接点X3中任意两个注入高电平，对剩余一个连接点的电压检测顺序有：
先检测连接点X1，再检测连接点X2，最后检测连接点X3；
或，先检测连接点X2，再检测连接点X1，最后检测连接点X3；
或，先检测连接点X1，再检测连接点X3，最后检测连接点X2；
或，先检测连接点X2，再检测连接点X3，最后检测连接点X1；
或，先检测连接点X3，再检测连接点X2，最后检测连接点X1；
或，先检测连接点X3，再检测连接点X1，最后检测连接点X2。
可选地，在步骤S41至步骤S46中，通过控制器向连接点X1、连接点X2、连接点X3中任意两个注入高电平，对剩余一个连接点的电压检测顺序有：
先检测连接点X1，再检测连接点X2，最后检测连接点X3；
或，先检测连接点X2，再检测连接点X1，最后检测连接点X3；
或，先检测连接点X1，再检测连接点X3，最后检测连接点X2；
或，先检测连接点X2，再检测连接点X3，最后检测连接点X1；
或，先检测连接点X3，再检测连接点X2，最后检测连接点X1；
或，先检测连接点X3，再检测连接点X1，最后检测连接点X2。
显而易见的是，本领域的技术人员可以从根据本发明的实施方式的各种结构中，获得根据不麻烦的各个实施方式尚未直接提到的各种效果。尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用。它完全可以被适用于各种适合本发明的领域。对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改。因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (6)

1.一种永磁同步电机功率开关器件自检的方法，包括：用于自检的永磁同步电机功率开关器件自检装置，包括：采集电路、永磁同步电机的三相定子绕组、逆变电路、控制器；所述采集电路与所述永磁同步电机的三相定子绕组相连，用于对所述永磁同步电机的三相定子绕组端电压进行转化；所述逆变电路与所述永磁同步电机的三相定子绕组相连，用于向所述永磁同步电机的三相定子绕组施加电压信号以实现功率开关器件故障检测或驱动永磁同步电机转动；所述控制器与所述采集电路以及所述逆变电路相连，用于功率开关器件自检过程中输入检测信号和判断反馈的电压信息；
所述采集电路包括：分压单元、滤波单元；所述分压单元包括输入端电阻、虚拟中心电阻、输出端电阻，所述输入端电阻包括：电阻R1、电阻R2、电阻R3，所述虚拟中心电阻包括：电阻R4、电阻R5、电阻R6，所述输出端电阻包括：电阻R7、电阻R8、电阻R9；所述滤波单元包括电容C1、电容C2、电容C3；所述电阻R1的一端作为连接点X1，分别与所述电阻R4的一端、所述电容C1的一端、所述电阻R7的一端相连；所述电阻R2的一端作为连接点X2，分别与所述电阻R5的一端、所述电容C2的一端、所述电阻R8的一端相连；所述电阻R3一端作为连接点X3，分别与所述电阻R6的一端、所述电容C3的一端、所述电阻R9的一端相连；所述电阻R4的另一端分别与所述电阻R5的另一端、所述电阻R6的另一端相连；所述电阻R7的另一端分别与所述电容C1的另一端以及对地连接；所述电阻R8的另一端分别与所述电容C2的另一端以及对地连接；所述电阻R9的另一端分别与所述电容C3的另一端以及对地连接；
所述控制器包括引脚P1至引脚P9；其中，控制器的引脚P7、引脚P8、引脚P9为具有AD采样功能的I/O口，所述控制器的引脚P7、引脚P8、引脚P9分别和连接点X1、连接点X2、连接点X3相连；
所述逆变电路包括功率开关器件Q1至功率开关器件Q6、直流电源VDC；所述功率开关器件Q1的输出端分别与所述功率开关器件Q4的输入端、所述永磁同步电机的三相定子绕组的A相以及所述电阻R1的另一端相连，所述功率开关器件Q1的输入端与直流电源VDC的正极相连；所述功率开关器件Q3的输出端分别与所述功率开关器件Q6的输入端、所述永磁同步电机的三相定子绕组的B相以及所述电阻R2的另一端相连，所述功率开关器件Q3的输入端与直流电源VDC的正极相连；所述功率开关器件Q5的输出端分别与所述功率开关器件Q2的输入端、所述永磁同步电机的三相定子绕组的C相以及所述电阻R3的另一端相连，所述功率开关器件Q5的输入端与直流电源VDC的正极相连；所述功率开关器件Q4的输出端与直流电源VDC的负极相连；所述功率开关器件Q6的输出端与直流电源VDC的负极相连；所述功率开关器件Q2的输出端与直流电源VDC的负极相连；所述逆变电路中的功率开关器件Q1至功率开关器件Q6的控制端分别与控制器的引脚P1至引脚P6相连，其中，所述逆变电路中的功率开关器件Q1至功率开关器件Q6为MOS管或IGBT；
其特征在于，所述永磁同步电机功率开关器件自检的方法，包括：依次对逆变电路上桥臂功率开关器件是否短路、逆变电路下桥臂功率开关器件是否短路、逆变电路上桥臂功率开关器件是否开路以及逆变电路下桥臂功率开关器件是否开路进行检测；
其中，对逆变电路上桥臂功率开关器件是否短路进行检测的具体方法如下：检测连接点X1、连接点X2、连接点X3的电压状态，当连接点电压为0时，则连接点对应的上桥臂功率开关器件正常；当连接点电压不为0时，则连接点对应的上桥臂功率开关器件短路故障；
对逆变电路下桥臂功率开关器件是否短路进行检测的具体方法如下：向连接点X1、连接点X2、连接点X3中任意两个注入高电平，检测剩余一个连接点电压状态，当连接点电压等于第一阈值时，则连接点对应的下桥臂功率开关器件正常；当连接点电压等于第二阈值时，则连接点对应的下桥臂功率开关器件短路故障；
对逆变电路上桥臂功率开关器件是否开路进行检测的具体方法如下：设置控制器引脚P1、引脚P3、引脚P5为高电平输出，检测连接点X1、连接点X2、连接点X3的电压状态，当连接点电压为0时，则连接点的对应的上桥臂功率开关器件开路故障；当连接点电压不为0时，则连接点的对应的上桥臂功率开关器件正常；
对逆变电路下桥臂功率开关器件是否开路进行检测的具体方法如下：设置控制器引脚P4、引脚P6、引脚P2为高电平输出，向连接点X1、连接点X2、连接点X3中任意两个注入高电平，检测剩余一个连接点电压状态，当连接点电压等于第三阈值时，则连接点对应的下桥臂功率开关器件开路故障；当连接点电压不等于第三阈值时，则连接点对应的下桥臂功率开关器件正常。
2.如权利要求1所述的永磁同步电机功率开关器件自检的方法，其特征在于，对逆变电路上桥臂功率开关器件是否短路进行检测，具体步骤如下：
步骤11：设置控制器引脚P7、引脚P8、引脚P9为AD输入功能；
步骤12：判断连接点X1、连接点X2、连接点X3的电压是否为0，当三个连接点的电压都为0时，则逆变电路上桥臂功率开关器件不存在短路故障；当任意一个连接点的电压大于0时，则存在短路故障，具体为：当连接点X1的电压不为0时，则功率开关器件Q1发生短路故障；当连接点X2的电压不为0时，则功率开关器件Q3发生短路故障；当连接点X3的电压不为0时，则功率开关器件Q5发生短路故障。
3.如权利要求1所述的永磁同步电机功率开关器件自检的方法，其特征在于，对逆变电路下桥臂功率开关器件是否短路进行检测，具体步骤如下：
步骤21：将控制器的引脚P7和引脚P8设定为I/O输出功能并输出高电平，引脚P9设定为AD输入功能；
步骤22：检测连接点X3的电压；当连接点X3的电压为第一阈值时，则功率开关器件Q2不存在短路故障；当连接点X3的电压为第二阈值时，则功率开关器件Q2存在短路故障；
步骤23：将控制器的引脚P7和引脚P9设定为I/O输出功能并输出高电平，引脚P8设定为AD输入功能；
步骤24：检测连接点X2的电压，当连接点X2的电压为第一阈值时，则功率开关器件Q6不存在短路故障；当连接点X2的电压为第二阈值时，则功率开关器件Q6存在短路故障；
步骤25：将控制器的引脚P8和引脚P9设定为I/O输出功能并输出高电平，引脚P7设定为AD输入功能；
步骤26：检测连接点X1的电压，当连接点X1的电压为第一阈值时，则功率开关器件Q4不存在短路故障；当连接点X1的电压为第二阈值时，则功率开关器件Q4存在短路故障。
4.如权利要求1所述的永磁同步电机功率开关器件自检的方法，其特征在于，对逆变电路上桥臂功率开关器件是否开路进行检测，具体步骤如下：
步骤31：设置控制器引脚P7、引脚P8、引脚P9为AD输入功能；同时设置控制器引脚P1、引脚P3、引脚P5为输出高电平；
步骤32：判断连接点X1、连接点X2、连接点X3的电压是否为0，当三个连接点的电压都不为0时，则不存在开路故障；当任意一个连接点的电压为0时，则逆变电路上桥臂功率开关器件存在开路故障，具体为：当连接点X1的电压为0时，则功率开关器件Q1发生开路故障，当连接点X2的电压为0时，则功率开关器件Q3发生开路故障，当连接点X3的电压为0时，则功率开关器件Q5发生开路故障。
5.如权利要求1所述的永磁同步电机功率开关器件自检的方法，其特征在于，对逆变电路下桥臂功率开关器件是否开路进行检测，具体步骤如下：
步骤41：将控制器的引脚P7和引脚P8设定为I/O输出功能并输出高电平，引脚P9设定为AD输入功能；同时设置控制器引脚P4、引脚P6、引脚P2为输出高电平；
步骤42：检测连接点X3的电压，当连接点X3的电压等于第三阈值时，则功率开关器件Q2存在开路故障；当连接点X3的电压不等于第三阈值时，则功率开关器件Q2不存在开路故障；
步骤43：将控制器的引脚P7和引脚P9设定为I/O的输出功能并输出高电平，引脚P8设定为AD输入功能；
步骤44：检测连接点X2的电压，当连接点X2的电压等于第三阈值时，则功率开关器件Q6存在开路故障；当连接点X2的电压不等于第三阈值时，则功率开关器件Q6不存在开路故障；
步骤45：将控制器的引脚P8和引脚P9设定为I/O的输出功能并输出高电平，引脚P7设定为AD输入功能；
步骤46：检测连接点X1的电压，当连接点X1的电压等于第三阈值时，则功率开关器件Q4存在开路故障；当连接点X1的电压不等于第三阈值时，则功率开关器件Q4不存在开路故障。
6.如权利要求1至5中任一所述的永磁同步电机功率开关器件自检的方法，其特征在于，所述第一阈值为：
Figure FDA0003292554600000051
所述第二阈值为：
Figure FDA0003292554600000052
所述第三阈值为：
Figure FDA0003292554600000053
其中，“VCC”为控制器引脚输出的高电平电压大小，“r1”为输入端电阻中任一电阻的阻值，“r2”为虚拟中心电阻中任一电阻的阻值，“r3”为输出端电阻中任一电阻的阻值。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114063526B (zh) * 2021-11-22 2024-04-23 江苏科技大学 一种电机档位控制电路和控制方法

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3024494A1 (de) * 1980-06-28 1982-01-28 Neumann Elektronik GmbH, 4330 Mülheim Notrufeinrichtung
CN101667804A (zh) * 2009-09-28 2010-03-10 南京航空航天大学 半桥结构的多相永磁容错电机控制系统
CN103941114A (zh) * 2014-01-22 2014-07-23 上海大郡动力控制技术有限公司 车用永磁同步电机系统功率模块及电流传感器的自检方法
CN104569704A (zh) * 2013-10-12 2015-04-29 重庆金美通信有限责任公司 一种直流无刷电机驱动电路故障诊断方法
CN107086843A (zh) * 2017-06-30 2017-08-22 广东美的制冷设备有限公司 电机驱动系统和变频空调器
CN206506459U (zh) * 2017-02-24 2017-09-19 上海晶丰明源半导体股份有限公司 一种永磁同步电机控制装置及系统
CN108414880A (zh) * 2018-04-11 2018-08-17 苏州士林电机有限公司 一种用于变频器启动前相间短路检测方法
US10162008B2 (en) * 2014-08-29 2018-12-25 James J. Kinsella Manual and automated non-destructive testing for short-circuit and ground fault conditions in branch motor circuits
CN109975698A (zh) * 2019-04-17 2019-07-05 江苏科技大学 一种电机接触器故障检测装置及检测方法

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3024494A1 (de) * 1980-06-28 1982-01-28 Neumann Elektronik GmbH, 4330 Mülheim Notrufeinrichtung
CN101667804A (zh) * 2009-09-28 2010-03-10 南京航空航天大学 半桥结构的多相永磁容错电机控制系统
CN104569704A (zh) * 2013-10-12 2015-04-29 重庆金美通信有限责任公司 一种直流无刷电机驱动电路故障诊断方法
CN103941114A (zh) * 2014-01-22 2014-07-23 上海大郡动力控制技术有限公司 车用永磁同步电机系统功率模块及电流传感器的自检方法
US10162008B2 (en) * 2014-08-29 2018-12-25 James J. Kinsella Manual and automated non-destructive testing for short-circuit and ground fault conditions in branch motor circuits
CN206506459U (zh) * 2017-02-24 2017-09-19 上海晶丰明源半导体股份有限公司 一种永磁同步电机控制装置及系统
CN107086843A (zh) * 2017-06-30 2017-08-22 广东美的制冷设备有限公司 电机驱动系统和变频空调器
CN108414880A (zh) * 2018-04-11 2018-08-17 苏州士林电机有限公司 一种用于变频器启动前相间短路检测方法
CN109975698A (zh) * 2019-04-17 2019-07-05 江苏科技大学 一种电机接触器故障检测装置及检测方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Automatic Fault Diagnosis Method of Electrical Machinery and Apparatus by Using Kohonen"s Self-Organizing Map;Toshiji Kato等;《2007 Power Conversion Conference - Nagoya》;20070618;全文 *
基于SVPWM 的五相永磁同步电机;刘国海等;《电工技术学报》;20190131;全文 *

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