CN111981637B - 空调短路异常检测方法、计算机装置以及计算机可读存储介质 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种空调短路异常检测方法、计算机装置以及计算机可读存储介质，该空调短路异常检测方法包括：采集IPM模块驱动压缩机的三相电流信号；根据三相电流信号确认各相的电流波形失真度；根据电流波形失真度确认各相的短路状况。该计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被控制器执行时实现上述的空调短路异常检测方法。应用本发明的空调短路异常检测方法可检测出多种短路异常情况，避免特殊短路异常损坏IPM模块内部结构。

Description

空调短路异常检测方法、计算机装置以及计算机可读存储 介质
技术领域
本发明涉及空调技术领域，具体的，涉及一种空调短路异常检测方法，还涉及应用该空调短路异常检测方法的计算机装置，还涉及应用该空调短路异常检测方法的计算机可读存储介质。
背景技术
大巴空调的工作电压集中在500V左右，高电压下的短路会造成很大的危害，因此，短路保护极其重要。目前大巴空调驱动压缩机的IPM模块本身不具备短路保护功能，多数采用外围电路采集压缩机三相电流，在电流过大时通过控制IPM模块，实现短路保护。
然而，这种短路保护方式存在很大的弊端，只能在检测到大电流的时候判断短路，从而进行保护，无法区分其他的特殊情况，比如间歇性短路、高压感应短路只采用检测大电流的方式无法检测出来，会造成桥臂之间不断的导通，最终损坏IPM模块的内部结构，比如IGBT，甚至直接击穿，随着运行时间增加，甚至会威胁压缩机的安全运转。因此，需要一种新的检测方式去实现精准的短路检测以及保护，防止IPM模块损坏。
发明内容
本发明的第一目的是提供一种可检测出多种短路异常情况，避免特殊短路异常损坏IPM模块内部结构的空调短路异常检测方法。
本发明的第二目的是提供一种可检测出多种短路异常情况，避免特殊短路异常损坏IPM模块内部结构的计算机装置。
本发明的第三目的是提供一种可检测出多种短路异常情况，避免特殊短路异常损坏IPM模块内部结构的计算机可读存储介质。
为了实现上述第一目的，本发明提供的空调短路异常检测方法包括：采集IPM模块驱动压缩机的三相电流信号；根据三相电流信号确认各相的电流波形失真度；根据电流波形失真度确认各相的短路状况。
由上述方案可见，本发明的空调短路异常检测方法通过使用压缩机驱动电流波形失真度判断短路异常情况，根据压缩机三相端子的波形状态即可判断各相短路的情况，从而确定短路位置。本发明可检测出多种短路异常情况，提高短路检测的精确性。
进一步得方案中，根据电流波形失真度确认各相的短路状况的步骤包括：若电流波形失真度为全波失真，则确认对应相出现短路；若电流波形失真度为半波失真且失真幅度大于或等于预设失真阈值，则确认对应相出现短路；若电流波形失真度为半波失真且失真幅度小于预设失真阈值，则确认对应相未出现短路。
由此可见，若是某一相波形为半波失真，且正半波或负半波完全消失，则该相位置发生短路。若是该相波形为全波失真，即正半波和负半波都有失真，则该相位置发生短路。通过对各相电流波形失真度的判断，可确定各相是否出现短路，可有利于确认短路的位置。
进一步的方案中，根据电流波形失真度确认各相的短路状况的步骤还包括：若第一相半波失真且出现短路、第二相全波失真，则确认第一相和第二相之间发生相间短路。
由此可见，由于某一相短路导致的电流激变会影响其他相的输出电流，若是某一相波形为半波失真，且失真幅度不超过预设失真阈值，可判断此时发生短路，但是短路位置不在该相，仅因为IPM模块的该相电路受到其他相的影响。因此，可以更加准确的判断短路的位置。
进一步的方案中，在根据电流波形失真度确认各相的短路状况的步骤后，方法还包括：若判断出现短路时，采集IPM模块内部IGBT的充电电流，获取每一相充电电流的电流变化率；根据电流变化率确认IPM模块的短路类型。
由此可见，在发生短路时，流过IGBT的充电电流就会发生激变，且会随不同的短路形式具有不同的变化率，而此电流可近似反映在UVW三相的旁路电阻上，因此，通过电流变化率可确认IPM模块的短路类型。
进一步的方案中，获取每一相充电电流的电流变化率的步骤包括：获取任一相预设数量的充电电流从峰值降到零点的斜率，对预设数量的斜率进行平均处理，获得对应相的电流变化率。
由此可见，通过对预设数量的斜率进行平均处理，获得对应相的电流变化率，可提高电流变化率的精确度，从而提高短路类型的判断精度。
进一步的方案中，根据电流变化率确认IPM模块的短路类型的步骤包括：若电流变化率大于第一预设电流变化率且小于第二预设电流变化率，则确认IPM模块出现间歇性短路；若电流变化率大于第二预设电流变化率，则确认IPM模块出现高压感应短路。
由此可见，通过电流变化率所处的区间，可进一步确定间歇性短路和高压感应短路，提高短路类型的判断精度。
进一步的方案中，根据三相电流信号确认各相的电流波形失真度的步骤包括：将各相电流信号对应的电流波形与预设基准电流波形进行比较，获得电流波形失真度。
由此可见，通过将各相电流信号对应的电流波形与预设基准电流波形进行比较，可获得各相的电流波形失真度。
进一步的方案中，在根据三相电流信号确认各相的电流波形失真度的步骤之前，方法还包括：判断任一相的电流值是否大于或等于预设保护值，若是，控制压缩机保护停机。
由此可见，在根据三相电流信号确认各相的电流波形失真度之前，通过判断任一相的电流值是否大于或等于预设保护值，可确保压缩机的运行安全。
进一步的方案中，在判断任一相的电流值是否大于或等于预设保护值的步骤后，方法还包括：若判断三相的电流值均小于预设保护值，则执行根据三相电流信号确认各相的电流波形失真度的步骤。
由此可见，在三相的电流值均小于预设保护值，再进行根据三相电流信号确认各相的电流波形失真度，可检测出大电流检测无法检测出来的短路问题，提高检测精度。
为了实现本发明的第二目的，本发明提供计算机装置包括处理器以及存储器，存储器存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述的空调短路异常检测方法的步骤。
为了实现本发明的第三目的，本发明提供的计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被控制器执行时实现上述的空调短路异常检测方法的步骤。
附图说明
图1是本发明空调短路异常检测方法实施例的流程图。
图2是本发明空调短路异常检测方法实施例中UV相短路时IPM模块的部分电路结构图。
以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明。
具体实施方式
本发明的空调短路异常检测方法是应用在空调器中的应用程序，用于实现对驱动压缩机的IPM模块进行短路异常检测。本发明还提供一种计算机装置，该计算机装置包括控制器，控制器用于执行存储器中存储的计算机程序时实现上述的空调短路异常检测方法的步骤。本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被控制器执行时实现上述的空调短路异常检测方法的步骤。
空调短路异常检测方法实施例：
本发明的空调短路异常检测方法为应用在空调器中的应用程序，用于实现对驱动压缩机的IPM模块进行短路异常检测。
如图1所示，本发明的空调短路异常检测方法在进行工作时，首先执行步骤S1，采集IPM模块驱动压缩机的三相电流信号。IPM模块正常驱动压缩机运转后，可通过压缩机电流检测模块采集IPM模块驱动压缩机的三相电流信号。
获取三相电流信号后，执行步骤S2，判断任一相的电流值是否大于或等于预设保护值。预设保护值可根据压缩机的实际性能确定。通过对任一相的电流值与预设保护值的比较，可实时监控压缩机的驱动电流大小，以便保护压缩机组件。
在判断任一相的电流值大于或等于预设保护值时，执行步骤S7，控制压缩机保护停机。判断任一相的电流值大于或等于预设保护值，则认为存在损坏压缩机的风险，此时通过控制压缩机保护停机，减小损坏压缩机的风险。
若判断三相的电流值均小于预设保护值时，则执行步骤S3，根据三相电流信号确认各相的电流波形失真度。三相的电流值均小于预设保护值时，为了进一步进行短路检测，根据三相电流信号确认各相的电流波形失真度。
本实施例中，根据三相电流信号确认各相的电流波形失真度的步骤包括：将各相电流信号对应的电流波形与预设基准电流波形进行比较，获得电流波形失真度。正常电流波形为正弦波，为单一基波，而实际的失真波形为正弦波和各次谐波叠加而成。失真波形减去基波，剩余各次谐波，计算电流有效值，与基波的电流有效值进行比较，比值即为波形失真率，即失真幅度。因此，通过将各相电流信号对应的电流波形与预设基准电流波形进行比较，可获得失真幅度和半波失真程度相关的电流波形失真度。
获得电流波形失真度后，执行步骤S4，根据电流波形失真度确认各相的短路状况。为了便于确定短路位置，需根据电流波形失真度根据电流波形失真度确认各相的短路状况，从而通过各相的短路状况可确定短路位置。
本实施例中，根据电流波形失真度确认各相的短路状况的步骤包括：若电流波形失真度为全波失真，则确认对应相出现短路；若电流波形失真度为半波失真且失真幅度大于或等于预设失真阈值，则确认对应相出现短路；若电流波形失真度为半波失真且失真幅度小于预设失真阈值，则确认对应相未出现短路。预设失真阈值由压缩机的驱动电路决定，超过预设失真阈值的失真，无法正常驱动压缩机。不同的压缩机驱动电路驱动能力不同，驱动能力更强的电路通常可以承担更大的失真。本实施例中，预设失真阈值为预设基准电流波形的半波的1/3。由于某一相发生短路时，会由于电流的激变从而导致电流波形的失真，若是该相波形为全波失真，即正半波和负半波都有失真，则该相位置发生短路，若是该相波形为半波失真，且正半波或负半波完全消失，则该相位置发生短路。
本实施例中，根据电流波形失真度确认各相的短路状况的步骤还包括：若第一相半波失真且出现短路、第二相全波失真，则确认第一相和第二相之间发生相间短路。由于某一相短路导致的电流激变会影响其他相的输出电流，若是某一相波形为半波失真，且失真幅度不超过预设失真阈值，可判断此时发生短路，但是短路位置不在该相，仅因为IPM模块的该相电路受到其他相的影响。因此，通过各相的短路状况可更加准确的判断短路的位置。例如，IPM模块中，U相为全波失真，V相半波失真且失真幅度大于或等于预设失真阈值，则UV两相之间相间短路，同理，VW两相之间和UW两相之间的相间短路与UV两相之间相间短路判断原理一样。
确认各相的短路状况后，执行步骤S5，若判断出现短路时，采集IPM模块内部IGBT的充电电流，获取每一相充电电流的电流变化率。在发生短路时，流过IGBT的充电电流就会发生激变，且会随不同的短路形式具有不同的变化率，判断出现短路时，则需要进一步确认短路类型，因此，需要获取每一相充电电流的电流变化率。
为了更清楚的说明短路类型确认的原理，下面举例说明IPM模块内相间短路时的原理。
参见图2，图2中展示了IPM模块中U相和V相短路时相关的电路结构图，IPM模块内部的IGBT会在自举电路充电过程中正常关断和开通，以电流从U相流向V相充电举例。IPM模块的工作电压为15V，由外围电源电路提供。15V电源通过R1和D1给自举电容C1充电，通过R2和D2给自举电容C2充电，充电完成，IGBT1导通，电流流入U端子。当IGBT1关断后，电流通过IGBT3的续流二极管进行续流，此时，U端子电位降至GND，产生电势差，自举电容C1进行充电。IGBT4导通时，V端子电位降至GND，产生电势差进行充电。自举电容充电完成后IGBT正常通断，如UV相发生短路，UV相电位相同，电流同时流入旁路电阻R，此时，流过IGBT的充电电流就会发生激变，且会随不同的短路形式具有不同的变化率，而此电流可近似反映在UVW三相的旁路电阻R上。因此，通过检测旁路电阻R的电流变化率，可获得IGBT的充电电流的电流变化率。
本实施例中，获取每一相充电电流的电流变化率的步骤包括：获取任一相预设数量的充电电流从峰值降到零点的斜率，对预设数量的斜率进行平均处理，获得对应相的电流变化率。本实施例中，预设数量为5个。电流激变时的电流峰值为Imax，时间为t1，电流最小值Imin，时间为t2，则△I＝Imax－Imin，△t＝|t2－t1|，充电电流从峰值降到零点的斜率K＝△I/△t，获取5个斜率值并对5个斜率值进行平均处理，获得电流变化率K均＝(K1+K2+K3+K4+K5)/5。
获取每一相充电电流的电流变化率后，执行步骤S6，根据电流变化率确认IPM模块的短路类型。为了提高短路类型的判断精度，需根据电流变化率确认IPM模块的短路类型。本实施例中，根据电流变化率确认IPM模块的短路类型的步骤包括：若电流变化率大于第一预设电流变化率且小于第二预设电流变化率，则确认IPM模块出现间歇性短路；若电流变化率大于第二预设电流变化率，则确认IPM模块出现高压感应短路。其中，第一预设电流变化率由压缩机运行频率F、母线输入电压U和外部环境的温度T模拟得出。第二预设电流变化率为第一预设电流变化率的10倍。确认IPM模块出现间歇性短路时，即可确认有金属导体因电器盒振动触碰高压端子致使短路，可以检查是否有金属导体异物、IPM模块引脚是否完好、三相线是否破损、IPM附近的铜箔是否漏电。确认IPM模块出现高压感应短路时，因高电压下端子距离较近而产生感应电压，实现导通短路，可检查高压端子是否存在放电现象和IPM模块内部结构有没有损坏。
确认IPM模块的短路类型后，执行步骤S7，控制压缩机保护停机。在短路时，通过控制压缩机保护停机，减小损坏压缩机的风险。此外，还可通过短路情况在显示器上进行显示，以便用户获知。
计算机装置实施例：
本实施例的计算机装置包括控制器，控制器执行计算机程序时实现上述空调短路异常检测方法实施例中的步骤。
例如，计算机程序可以被分割成一个或多个模块，一个或者多个模块被存储在存储器中，并由控制器执行，以完成本发明。一个或多个模块可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述计算机程序在计算机装置中的执行过程。
计算机装置可包括，但不仅限于，控制器、存储器。本领域技术人员可以理解，计算机装置可以包括更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如计算机装置还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。
例如，控制器可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用控制器、数字信号控制器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(FieldProgrammable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用控制器可以是微控制器或者该控制器也可以是任何常规的控制器等。控制器是计算机装置的控制中心，利用各种接口和线路连接整个计算机装置的各个部分。
存储器可用于存储计算机程序和/或模块，控制器通过运行或执行存储在存储器内的计算机程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，实现计算机装置的各种功能。例如，存储器可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序(例如声音接收功能、声音转换成文字功能等)等；存储数据区可存储根据手机的使用所创建的数据(例如音频数据、文本数据等)等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card，SMC)，安全数字(Secure Digital，SD)卡，闪存卡(FlashCard)、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。
计算机可读存储介质实施例：
上述实施例的计算机装置集成的模块如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读存储介质中。基于这样的理解，实现上述空调短路异常检测方法实施例中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被控制器执行时，可实现上述空调短路异常检测方法实施例的步骤。其中，计算机程序包括计算机程序代码，计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。存储介质可以包括：能够携带计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read－Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。
由上述可知，本发明的空调短路异常检测方法通过使用压缩机驱动电流波形失真度判断短路异常情况，根据压缩机三相端子的波形状态即可判断各相短路的情况，从而确定短路位置。本发明可检测出多种短路异常情况，提高短路检测的精确性。此外，还通过电流变化率可确认IPM模块的短路类型，提高短路类型的判断精度。
需要说明的是，以上仅为本发明的优选实施例，但发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明做出的非实质性修改，也均落入本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种空调短路异常检测方法，其特征在于：包括：
采集IPM模块驱动压缩机的三相电流信号；
判断任一相的电流值是否大于或等于预设保护值，若否，根据所述三相电流信号确认各相的电流波形失真度；
根据所述电流波形失真度确认各相的短路状况；
若判断出现短路时，采集所述IPM模块内部IGBT的充电电流，获取每一相所述充电电流的电流变化率；
根据所述电流变化率确认所述IPM模块的短路类型。
2.根据权利要求1所述的空调短路异常检测方法，其特征在于：
所述根据所述电流波形失真度确认各相的短路状况的步骤包括：
若所述电流波形失真度为全波失真，则确认对应相出现短路；
若所述电流波形失真度为半波失真且失真幅度大于或等于预设失真阈值，则确认对应相出现短路；
若所述电流波形失真度为半波失真且所述失真幅度小于所述预设失真阈值，则确认对应相未出现短路。
3.根据权利要求2所述的空调短路异常检测方法，其特征在于：
所述根据所述电流波形失真度确认各相的短路状况的步骤还包括：
若第一相半波失真且出现短路、第二相全波失真，则确认所述第一相和所述第二相之间发生相间短路。
4.根据权利要求3所述的空调短路异常检测方法，其特征在于：
所述获取每一相所述充电电流的电流变化率的步骤包括：
获取任一相预设数量的所述充电电流从峰值降到零点的斜率，对所述预设数量的所述斜率进行平均处理，获得对应相的所述电流变化率。
5.根据权利要求4所述的空调短路异常检测方法，其特征在于：
所述根据所述电流变化率确认所述IPM模块的短路类型的步骤包括：
若所述电流变化率大于第一预设电流变化率且小于第二预设电流变化率，则确认所述IPM模块出现间歇性短路；
若所述电流变化率大于所述第二预设电流变化率，则确认所述IPM模块出现高压感应短路。
6.根据权利要求1至5任一项所述的空调短路异常检测方法，其特征在于：
所述根据所述三相电流信号确认各相的电流波形失真度的步骤包括：
将各相电流信号对应的电流波形与预设基准电流波形进行比较，获得所述电流波形失真度。
7.根据权利要求1至5任一项所述的空调短路异常检测方法，其特征在于：
在所述判断任一相的电流值是否大于或等于预设保护值的步骤后，所述方法还包括：
若任一相的电流值大于或等于所述预设保护值，则控制所述压缩机保护停机。
8.一种计算机装置，包括处理器以及存储器，其特征在于：所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现如权利要求1至7中任意一项所述的空调短路异常检测方法的步骤。
9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于：所述计算机程序被控制器执行时实现如权利要求1至7中任意一项所述的空调短路异常检测方法的步骤。
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