CN110837047A - 一种直流电机传感器故障检测及保护系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种直流电机传感器故障检测及保护系统，包括瞬态保护电路；所述瞬态保护电路的输出端连接有第一滤波电路，瞬态保护电路用于将采集到的电机霍尔位置信号进行瞬态保护；所述第一滤波电路的输出端连接有光耦电路，光耦电路的输出端连接有第二滤波电路；所述第二滤波电路的输出端连接有CPLD芯片。本发明用于对航空大功率无刷直流电动机转子位置传感器检测及故障保护，能够判断出电机霍尔传感器不同种类的缺相模式，并对当故障发生的次数累加到一定数值时，快速保护航空大功率无刷直流电动机避免过电流损坏。
Description
技术领域
本发明涉及对航空大功率无刷直流电动机霍尔传感器多种故障模式的检测及保护技术领域，尤其涉及电动机霍尔传感器检测电路、故障模式判断方法以及快速保护策略，具体为一种直流电机传感器故障检测及保护系统。
背景技术
现如今在航空大功率无刷直流电机霍尔位置传感器的故障处理，通常采用电机霍尔传感器故障检测及保护方案，即采用位置补偿法或无传感器控制法，其中位置补偿法在解决单路霍尔故障时效果理想,但无法处理3路霍尔故障，无法及时定位出故障位置并实施快速保护，使得无刷直流电机的霍尔位置丢失而造成过电流损坏的结果，不利于无刷直流电机的使用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种直流电机传感器故障检测及保护系统，以解决上述背景技术中提出的无法及时定位出故障位置并实施快速保护，使得无刷直流电机的霍尔位置丢失而造成过电流损坏的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：包括瞬态保护电路；所述瞬态保护电路的输出端连接有第一滤波电路，瞬态保护电路用于将采集到的电机霍尔位置信号进行瞬态保护；所述第一滤波电路的输出端连接有光耦电路，光耦电路的输出端连接有第二滤波电路；所述第二滤波电路的输出端连接有CPLD芯片，该CPLD芯片用以判断电机霍尔故障模式并且进行故障保护。
优选的，所述第一滤波电路包括电感c4、电阻R901、以及相互并联的三个电容，三个电容采用不同数量级且三个电容依次为电容C909、电容C906和电容C910。
优选的，所述第二滤波电路包括电阻R904、以及并联的电容C901与电容C915。
优选的，所述第一滤波电路与第二滤波电路均用于滤除多频段谐波并且不衰减弱化电机霍尔位置信号。
优选的，所述光耦电路中的光耦采用开关型光耦，光耦电路用于进一步滤除原边信号干扰并且实现电气的安全隔离。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明用于对航空大功率无刷直流电动机转子位置传感器检测及故障保护，能够利用CPLD芯片的脉冲沿事件检测技术，可判断出电机霍尔传感器不同种类的缺相模式，并对当故障发生的次数累加到一定数值时，快速保护航空大功率无刷直流电动机避免过电流损坏。
附图说明
图1为本发明检测及保护系统图；
图2为本发明A相故障模式流程图；
图3为本发明B相故障模式流程图；
图4为本发明A相故障时的电机相电流波形图；
图5为本发明B相故障时的电机相电流波形图。
图中：1瞬态保护电路、2第一滤波电路、3光耦电路、4第二滤波电路、5 CPLD芯片。
具体实施方式
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，本领域普通技术人员在没有做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。
请参阅图1-5，本发明提供一种技术方案：包括瞬态保护电路1；瞬态保护电路1的输出端连接有第一滤波电路2，瞬态保护电路1用于将采集到的电机霍尔位置信号进行瞬态保护；第一滤波电路2的输出端连接有光耦电路3，光耦电路3中的光耦采用开关型光耦，光耦电路3用于进一步滤除原边信号干扰并且实现电气的安全隔离；光耦电路3的输出端连接有第二滤波电路4；第二滤波电路4的输出端连接有CPLD芯片5，该CPLD芯片5用以判断电机霍尔故障模式并且进行故障保护；第一滤波电路2包括电感c4、电阻R901、以及相互并联的三个电容，三个电容采用不同数量级且三个电容依次为电容C909、电容C906和电容C910；第二滤波电路4包括电阻R904、以及并联的电容C901与电容C915；第一滤波电路2与第二滤波电路4均用于滤除多频段谐波并且不衰减弱化电机霍尔位置信号。
本发明用于航空高压大功率电机，大功率电机电机通电时产生的磁场辐射、以及对应的大功率驱动器频繁换相产生的较大dv/dt、di/dt，在此环境下，为精确采集电机霍尔位置，采用直流电机传感器故障检测及保护系统：瞬态保护电路1和第一滤波电路2组成电机霍尔信号的瞬态保护以及滤波；第一滤波电路2采用电感、不同数量级的电容并联的滤波电路，有利于滤除多频段谐波的同时信号不被衰减；光耦电路3中的光耦采用开关型光耦，进一步滤除源边信号干扰的同时，实现了电气的安全隔离；第二滤波电路4同样对光耦后级的信号经两个不同数量级的电容并联滤波后的方波脉冲信号，其脉冲信号的波形送入CPLD芯片5，CPLD 芯片5利用其高频脉冲触发事件，判断电机霍尔故障模式，并按以下策略进行故障保护：
请参阅图2所示，针对电机霍尔单相/两相故障造成的每个电周期只会出现1到2次电机霍尔组合为全高/低电平的故障模式，进行累计次数判故处理，以电机额定转速9180r/min为例，CPLD芯片5可以检测出电机以该故障模式累计转动约3周半即21ms的次数为7次,确定缺相模式A(即缺1相或2相)，期间CPLD芯片5启动同步计时，如果在253ms(经计算判故门槛为转速高于753r/min)内累计次数不满足判故要求则将累计次数清零，避免缺相运行时间长误触发的情况。
请参阅图3所示，针对电机霍尔三相均故障造成的持续为全高/低电平故障模式，CPLD芯片5进行连续计时判故处理，即持续10ms以上，确定为缺相模式B。
请参阅图4所示，以上电机霍尔故障模式A、B触发任一项，CPLD芯片5将立即关闭并保护大功率驱动器，避免电机及驱动器过流损伤或损坏。
请参阅图5所示，当发生多种霍尔故障模式时，本发明均可快速检测，并在一定的周期及时间内实现大功率电机的保护，效果明显。
本发明用于对航空大功率无刷直流电动机转子位置传感器检测及故障保护，用于当无刷直流电动机发生霍尔信号电缆连接异常、采样电路元器件失效的故障模式下，通过CPLD芯片5，及时定位故障并实施快速保护，避免航空大功率无刷直流电动机霍尔位置丢失而造成损坏的后果；同时利用CPLD芯片5的脉冲沿事件检测技术，可判断出电机霍尔传感器不同种类的缺相模式，并对当故障发生的次数累加到一定数值时，快速保护航空大功率无刷直流电动机避免过电流损坏；解决了传统的电机霍尔传感器故障检测及保护方案无法及时定位出故障位置并实施快速保护，使得无刷直流电机的霍尔位置丢失而造成过电流损坏的问题。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (5)
1.一种直流电机传感器故障检测及保护系统，包括瞬态保护电路（1）；其特征在于：所述瞬态保护电路（1）的输出端连接有第一滤波电路（2），瞬态保护电路（1）用于将采集到的电机霍尔位置信号进行瞬态保护；所述第一滤波电路（2）的输出端连接有光耦电路（3），光耦电路（3）的输出端连接有第二滤波电路（4）；所述第二滤波电路（4）的输出端连接有CPLD芯片（5），该CPLD芯片（5）用以判断电机霍尔故障模式并且进行故障保护。
2.根据权利要求1所述的直流电机传感器故障检测及保护系统，其特征在于：所述第一滤波电路（2）包括电感c4、电阻R901、以及相互并联的三个电容，三个电容采用不同数量级且三个电容依次为电容C909、电容C906和电容C910。
3.根据权利要求1所述的直流电机传感器故障检测及保护系统，其特征在于：所述第二滤波电路（4）包括电阻R904、以及并联的电容C901与电容C915。
4.根据权利要求1所述的直流电机传感器故障检测及保护系统，其特征在于：所述第一滤波电路（2）与第二滤波电路（4）均用于滤除多频段谐波并且不衰减弱化电机霍尔位置信号。
5.根据权利要求1所述的直流电机传感器故障检测及保护系统，其特征在于：所述光耦电路（3）中的光耦采用开关型光耦，光耦电路（3）用于进一步滤除原边信号干扰并且实现电气的安全隔离。
Priority Applications (1)
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| CN201911209709.1A Pending CN110837047A (zh) | 2019-12-01 | 2019-12-01 | 一种直流电机传感器故障检测及保护系统 |
Country Status (1)
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| CN (1) | CN110837047A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114485738A (zh) * | 2022-01-06 | 2022-05-13 | 天津中德应用技术大学 | 一种双组霍尔传感器装置及其控制方法 |
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2019
- 2019-12-01 CN CN201911209709.1A patent/CN110837047A/zh active Pending
Cited By (2)
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| CN114485738A (zh) * | 2022-01-06 | 2022-05-13 | 天津中德应用技术大学 | 一种双组霍尔传感器装置及其控制方法 |
| CN114485738B (zh) * | 2022-01-06 | 2024-01-12 | 天津中德应用技术大学 | 一种双组霍尔传感器装置及其控制方法 |
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