CN111751775B - 一种电流采样失效的检测方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于传感器检测技术领域，提供了一种电流采样失效的检测方法及装置，所述检测方法包括：获取输出电容的电容值；输出控制信号使所述输出电容两端的电压值随时间变化；根据所述电容值和所述电压值计算目标电流值；比较所述目标电流值和电流传感器输出的采样电流，若所述目标电流值和所述采样电流的差值小于预设值，则判断电流传感器电流采样正常，若所述目标电流值和所述采样电流的差值大于预设值，则判断电流传感器电流采样失效。通过输出控制信号使输出电容两端的电压值随时间变化，根据电容值和电压值计算目标电流值；比较目标电流值和电流传感器输出的采样电流，判断电流传感器是否存在故障。

Description

一种电流采样失效的检测方法及装置

技术领域

本发明属于传感器检测技术领域，尤其涉及一种电流采样失效的检测方法及装置。

背景技术

在电流源系统中，一般设置有电流采样电路，电流采样电路包括传感器、分流电阻等器件，在高压设备的应用中，普遍采用传感器的电流采样方式。在电流源系统中，电流传感器是关键器件，在生产的过程中的接线错误、运输震动导致电路的松动、误操作产生的过电流，这些都会导致电流源电流采样失效，而一旦出现电流采样失效，就会导致电流源系统的输出电流失控，电流源系统达不到恒流的目的。现有的故障检测通常对于电流传感器的故障检测主要是检测供电故障、短线故障和零偏故障，而对于电流传感器本身的误差过大的失效情况无法得到检测。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电流采样失效的检测方法及装置，旨在解决现有的电流采样技术存在着因电流传感器本身的误差过大，导致失效情况无法得到检测而出现精确度不高的问题。

一种电流采样失效的检测方法，所述检测方法包括：

获取输出电容的电容值；

输出控制信号使所述输出电容两端的电压值随时间变化；

根据所述电容值和所述电压值计算目标电流值；

判断所述目标电流值和电流传感器输出的采样电流的差值的绝对值是否小于预设值；若是，则判定电流传感器电流采样正常，若否，则判定电流传感器电流采样失效。

在其中一个实施例中，在输出控制信号使所述输出电容两端的电压随时间变化之前还包括：

切断负载和所述输出电容之间的连接。

在其中一个实施例中，所述电压值为线性变化的电压。

在其中一个实施例中，所述根据所述电容值和所述电压值计算目标电流值具体通过以下公式计算：

其中，du为时间dt内所述电压值的变化量，I为所述目标电流值，C为所述电容值。

在其中一个实施例中，在输出控制信号使所述输出电容两端的电压随时间变化之前还包括：

建立所述控制信号与所述电压值之间的映射关系；其中，通过查表获取与控制信号对应的电压值。

此外，还提供了一种电流采样失效的检测装置，所述检测装置包括：

获取单元，配置为获取输出电容的电容值；

电压输出单元，配置为输出控制信号使所述输出电容两端的电压值随时间变化；

计算单元，配置为根据所述电容值和所述电压值计算目标电流值；

判断单元，配置为判断所述目标电流值和电流传感器输出的采样电流的差值的绝对值是否小于预设值；若是，则判定电流传感器电流采样正常，若否，则判定电流传感器电流采样失效。

在其中一个实施例中，还包括：

开关单元，配置为切断负载和所述输出电容之间的连接。

在其中一个实施例中，所述电压值为线性变化的电压。

在其中一个实施例中，所述计算单元具体通过以下公式计算：

其中，du为时间dt内所述电压值的变化量，I为所述目标电流值，C为所述电容值。

在其中一个实施例中，还包括：

建模单元，配置为建立所述控制信号与所述电压值之间的映射关系；其中，通过查表获取与控制信号对应的电压值。

上述的电流采样失效的检测方法，通过输出控制信号使输出电容两端的电压值随时间变化，根据电容值和电压值计算目标电流值；比较目标电流值和电流传感器输出的采样电流，判断电流传感器是否存在故障失效，在原有的电路基础上就可以实现对电流采样失效的检测，检测方法简单实用。

附图说明

图1为本发明实施例提供的电流采样失效的检测方法的具体流程图；

图2为本发明实施例提供的电流源系统的电路原理图；

图3为本发明实施例提供的电流采样失效的检测装置的结构框图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

图1示出了本发明实施例提供的电流采样失效的检测方法的具体流程图，详述如下：

在S110中，获取输出电容的电容值。

在本实施例中，输出电容是指在输出侧与负载并联的电容，电流采样失效的检测方法应用于电流源系统中。其中，如图2所示，该电流源系统包括控制器、直流母线电容C1、构成半桥整流结构的第一功率管Q1和第二功率管Q2、斩波电感L1、电流传感器CT1和输出侧电容C2，输出至负载侧开关RLY1。直流母线电容C1接直流母线的正极BUS+和负极BUS-，第一功率管Q1的漏极、第二功率管Q2的源极分别接直流母线的BUS+和BUS-，第一功率管Q1的源极连接第二功率管Q2的漏极，中点连接斩波电感L1的其中一端，电感的另一端接线穿过电流传感器CT1接至输出电容，再接至输出开关RLY1，输出电容C2连接负载为其供电；此外，控制器通过采集电流传感器的采样信号，经过调制处理，输出控制信号至第一功率管Q1的栅极和第二功率管Q2的栅极，以使输出至负载的电流恒定。具体的，可以通过测量仪器测量输出电容的值，也可以直接根据输出电容的型号获取输出电容的值。

在S120中，输出控制信号使输出电容两端的电压值随时间变化。

在本实施例中，通过输出的控制信号控制第一功率管Q1和第二功率管Q2的导通与关断，来改变输出电容两端的电压值，使输出电容两端的电压值随时间变化。需要说明的是，在输出电容两端的电压值变化时，需保持电源源系统的输出电流稳定。在实际应用中，使电压值的变化幅度大，使的采样电流的值更大，从而减少判断误差。其中，电压值为线性变化的电压，在其他实施例中，电压值也可为非线性变化的电压。

在S130中，根据电容值和电压值计算目标电流值。

在电路中，电感与电容串联连接，电感上的电流与电容两端的理论电流值(即目标电流值)相同，在传感器采样正常的情况下，传感器检测到的采样电流与电容两端的理论电流值相同，而电容两端的理论电流值可以通过计算得到，具体来说，根据电容值和电压值计算目标电流值具体通过以下公式计算：

其中，du为时间dt内电压值的变化量，I为目标电流值，C为输出电容的值。在实际应用中，使电压值的变化幅度大，使得采样电流的值更大，使得du/dt的值比较大，从而减少判断误差。

具体的，为了减少电路本身启动干扰等影响，可以对测量的电压值进行连续采样处理，例如，从0到t1时间内，得到对应的电压值变化为0到V1，可以对0到t1时间内的数据进行连续采样，采取t2到t3为测量数据，对应的电压值变化为V2到V3，其中，t2到t3为0到t1时间内连续的时间段，此时，du为V3-V2的绝对值，dt为t3-t2，目标电流值I＝(|V3-V2|)*C/(t3-t2)。

在其中一个实施例中，在S130步骤之前还包括：

建立控制信号与电压值之间的映射关系。

在具体操作中，通过输出的不同的控制信号控制第一功率管Q1和第二功率管Q2的导通与关断，来改变输出电容两端的电压值，并通过电压测量装置测量控制信号对应的电压值，并建立控制信号与电压值之间的映射关系，以形成检测表格。在已知控制信号情况下，可以通过查表的方式获取对应的电压值，在控制信号变化时，输出电容两端的电压值也随之变化，通过查表获取实时的电压变化。

在其中一个实施例中，在S130步骤之前还包括：

切断负载和输出电容之间的连接。

可以理解的是，在电流源系统中，负载的变化会影响输出侧的电流值，二一般情况下，负载的电流是实时变化的，故在对传感器进行采样失效判断时，需要先切断负载和输出电容之间的连接，以去除负载电流的影响。具体的，在负载与输出电容之间串联一个输出开关，在对传感器进行采样失效判断之前，先断开该输出开关，以切断负载和输出电容之间的连接。在具体操作中，也可以直接关断负载，同样可以切断负载和输出电容之间的连接。

在S140中，判断目标电流值和电流传感器输出的采样电流的差值的绝对值是否小于预设值；若是，则判定电流传感器电流采样正常，若否，则判定电流传感器电流采样失效。

理论上，在电流传感器正常的情况下，目标电流值和电流传感器输出的采样电流，在实际的应用中，计算得到的目标电流值会有一定的误差，同样，电流传感器输出的采样电流也会有采样误差，故设置有误差范围，采取判断目标电流值和电流传感器输出的采样电流的差值的绝对值是否小于预设值的方式，来判断电流传感器电流采样是否正常，若是，则判定电流传感器电流采样正常，若否，则判定电流传感器电流采样失效。从而在判定电流传感器电流采样失效，可以采取有效措施，例如更换电流传感器、对系统进行检测等。

图3示出了本发明一实施例提供的一种电流采样失效的检测装置的结构框图，该电流采样失效的检测装置包括的各单元用于执行图1对应的实施例中的各步骤。具体请参阅图1所对应的实施例中的相关描述。为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分。

参见图3，配置为电流采样失效的检测装置包括：

获取单元31，配置为获取输出电容的电容值；

电压输出单元32，配置为输出控制信号使输出电容两端的电压值随时间变化；

计算单元33，配置为根据电容值和电压值计算目标电流值；

判断单元34，配置为判断所述目标电流值和电流传感器输出的采样电流的差值的绝对值是否小于预设值；若是，则判定电流传感器电流采样正常，若否，则判定电流传感器电流采样失效。

可选地，电流采样失效的检测装置还包括：

开关单元，配置为切断负载和输出电容之间的连接。

在其中一个实施例中，电压值为线性变化的电压。

在其中一个实施例中，计算单元具体通过以下公式计算：

其中，du为时间dt内电压值的变化量，I为目标电流值，C为输出电容的值。

在其中一个实施例中，电流采样失效的检测装置还包括：

建模单元，配置为建立控制信号与电压值之间的映射关系；其中，通过查表获取与控制信号对应的电压值。

综上，本发明提供了一种电流采样失效的检测方法及装置，检测方法包括：S110，获取输出电容的电容值；S120，输出控制信号使输出电容两端的电压值随时间变化；S130，根据电容值和电压值计算目标电流值；S140，判断所述目标电流值和电流传感器输出的采样电流的差值的绝对值是否小于预设值；若是，则判定电流传感器电流采样正常，若否，则判定电流传感器电流采样失效。通过输出控制信号使输出电容两端的电压值随时间变化，根据电容值和电压值计算目标电流值；比较目标电流值和电流传感器输出的采样电流，判断电流传感器是否存在故障，在原有的电路基础上就可以实现对电流采样失效的检测，检测方法简单实用。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电流采样失效的检测方法，其特征在于，所述检测方法应用于电流源系统，所述电流源系统包括直流母线电容、第一功率管、第二功率管、斩波电感、电流传感器以及输出电容，所述直流母线电容连接直流母线的正极和负极，所述第一功率管的漏极、所述第二功率管的源极分别接所述直流母线的正极和负极，所述第一功率管的源极连接所述第二功率管的漏极，所述第一功率管与所述第二功率管的连接处通过所述斩波电感连接所述输出电容的其中一端，所述输出电容的另一端与所述第二功率管的源极连接，所述输出电容用于连接负载；

所述检测方法包括：

获取所述输出电容的电容值；

输出控制信号使所述输出电容两端的电压值随时间变化；

根据所述电容值和所述电压值计算目标电流值；

判断所述目标电流值和所述电流传感器输出的采样电流的差值的绝对值是否小于预设值；若是，则判定所述电流传感器电流采样正常，若否，则判定所述电流传感器电流采样失效。

2.如权利要求1所述的检测方法，其特征在于，在输出控制信号使所述输出电容两端的电压随时间变化之前还包括：切断负载和所述输出电容之间的连接。

3.如权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述电压值为线性变化的电压。

4.如权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述根据所述电容值和所述电压值计算目标电流值具体通过以下公式计算：

其中，du为时间dt内所述电压值的变化量，I为所述目标电流值，C为所述电容值。

5.如权利要求1所述的检测方法，其特征在于，在输出控制信号使所述输出电容两端的电压随时间变化之前还包括：

建立所述控制信号与所述电压值之间的映射关系。

6.一种电流采样失效的检测装置，其特征在于，所述检测装置应用于电流源系统，所述电流源系统包括直流母线电容、第一功率管、第二功率管、斩波电感、电流传感器以及输出电容，所述直流母线电容连接直流母线的正极和负极，所述第一功率管的漏极、所述第二功率管的源极分别接所述直流母线的正极和负极，所述第一功率管的源极连接所述第二功率管的漏极，所述第一功率管与所述第二功率管的连接处通过所述斩波电感连接所述输出电容的其中一端，所述输出电容的另一端与所述第二功率管的源极连接，所述输出电容用于连接负载；

所述检测装置包括：

获取单元，配置为获取所述输出电容的电容值；

电压输出单元，配置为输出控制信号使所述输出电容两端的电压值随时间变化；

计算单元，配置为根据所述电容值和所述电压值计算目标电流值；

判断单元，配置为判断所述目标电流值和所述电流传感器输出的采样电流的差值的绝对值是否小于预设值；若是，则判定所述电流传感器电流采样正常，若否，则判定所述电流传感器电流采样失效。

7.如权利要求6所述的检测装置，其特征在于，还包括：

开关单元，配置为切断负载和所述输出电容之间的连接。

8.如权利要求6所述的检测装置，其特征在于，所述电压值为线性变化的电压。

9.如权利要求6所述的检测装置，其特征在于，所述计算单元具体通过以下公式计算：

其中，du为时间dt内所述电压值的变化量，I为所述目标电流值，C为所述电容值。

10.如权利要求6所述的检测装置，其特征在于，还包括：

建模单元，配置为建立所述控制信号与所述电压值之间的映射关系。

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