CN112066516B - 一种空调、故障自诊断方法、外机定位故障方法及遥控器 - Google Patents

Abstract

本发明属于空调设备检测技术领域，公开了一种空调、故障自诊断方法、外机定位故障方法及遥控器，通过检测各路板上负载的参考地对大地泄漏电流来检测各路负载的对地绝缘性；本发明提供两种从电流采样值中提取泄漏电流的方法：采用傅里叶变换方式从电流采样值中提取泄漏电流分量；针对不同类型负载采用针对性的检测方式避开负载电流对泄漏电流带来的的检测干扰。本发明可以在外机板上负载故障引发主板损坏之前诊断出空调故障并向内机发送故障信号同时切断交流侧供电，且实现对故障负载的定位，便于维护。再者板上负载与主板成本相差甚远，在板上负载故障引发主板损坏之前诊断出故障，可以避免主板损坏，降低维护成本。

Description

一种空调、故障自诊断方法、外机定位故障方法及遥控器

技术领域

本发明属于空调设备检测技术领域，尤其涉及一种空调、故障自诊断方法、外机定位故障方法及遥控器。

背景技术

目前，空调在出厂时都会做对地绝缘性测试，但由于工作环境的差异，外机在高湿度或经常被雨淋的环境下会加速一些器件的老化与锈蚀，使原本对地绝缘性良好的器件性能下降，严重时对主板造成不可修复性损伤或损坏，且这种损坏只要外机交流侧上电无需整机运行即可发生。

现有的空调保护机制分为硬件保护和软件保护。硬件保护通过保险管、压敏电阻、放电管等器件直接实现。软件保护通过检测系统参数(例如直流母线电压、压缩机相电流、压缩机排气温度等)的异常来触发保护逻辑。

但目前的保护机制尚未体现出绝缘性检测这一项，无法甄别绝缘性故障，且此类故障对变频空调外机主板会造成不可恢复性损坏。

在空调控制系统中，为了实现对可用信号的采集以及对负载的控制，控制器主板常常会外接板外负载(例如感温包、过载检测端子、电子膨胀阀等)。这些负载所检测或控制对象大都与机壳共同接入大地，在正常情况下这些负载对地阻抗足够大，不存在泄漏电流超标风险。但在一些恶劣工作环境下(例如潮湿环境)，接口处表面会出现锈蚀或起水雾的情况，使负载对地绝缘性下降，从而损坏主板。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：

现有的空调故障检测与保护机制无法对此类故障进行甄别并触发保护，往往负载绝缘性下降必然导致主板损坏。负载与主板价格相差甚远，且如果负载绝缘性故障没有消除的情况下更换主板后主板依然会被损坏，因此在由绝缘性故障引发主板损坏的故障维护成本高且维护效率低。

解决上述技术问题，带来的意义为：

负载对地绝缘性下降是一个缓慢过程，因此本发明旨在于负载对地绝缘性下降引发主板损坏之前诊断出空调故障并向内机提供故障信息和故障定位，并提醒用户更换对应负载，避免空调进一步的损坏，降低维护成本，提高维护效率。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种空调、故障自诊断方法、外机定位故障方法及遥控器。

本发明是这样实现的，一种空调故障自诊断控制方法，包括：

采用傅里叶变换方式从电流采样值中提取各路板上负载的参考地对大地泄漏电流分量，检测各路负载的对地绝缘性；

或针对负载电流特性选取采样窗口降低或去除负载电流对泄漏电流检测带来的干扰，分离出泄漏电流，检测各路负载的对地绝缘性。

进一步，所述采用傅里叶变换方式从电流采样值中提取各路板上负载的参考地对大地泄漏电流分量的方法包括：

设定采样速率，定义数组；

启动采样，采样数据按采样先后顺序滑动刷新数组数据；

每间隔时间T，将数组数据取出，进行快速傅里叶变换，计算电网工频频率点的幅值分量；

根据电网工频频率点幅值分量计算泄漏电流有效值。

进一步，所述计算出的电网工频频率点幅值分量作为泄露电流的正弦波幅值，并以所述正弦波幅值计算泄漏电流有效值；

正弦波幅值是有效值的

倍。

进一步，所述检测各路负载的对地绝缘性的方法包括：

步骤1，读取电流采样信号，计算电流检测值；

步骤2，从电流检测值中分离出对地泄漏电流；

步骤3，判断对地泄露电流是否大于阈值；是，外机向内机发送故障信息，并切断外机交流侧供电；否，延时后，重新进行上述步骤1～步骤2。

进一步，所述针对负载电流特性选取采样窗口降低或去除负载电流对泄漏电流检测带来的干扰，分离出泄漏电流的方法包括：

感温包热敏电阻类负载工作电流与泄露电流阈值相差至少1个数量级，对电流采样值直接进行判断；

继电器静态负载根据继电器控制信号判断继电器的开关状态，根据开关状态确定负载电流，将电流采样值减去负载电流计算泄露电流；

动态负载以PWM信号控制，运行的阀根据控制信号的输出状态确定阀的状态，取阀静止状态对泄漏电流进行检测。

进一步，所述动态负载包括电子膨胀阀。

本发明的另一目的在于提供一种实施所述空调故障自诊断控制方法的主板参考地对大地泄露电流的回路，所述主板参考地对大地泄露电流的回路包括对地泄露电流检测等效电路；

所述对地泄露电流检测等效电路包括：

交流侧电源线、整流桥二极管、主板上参考地线、主板参考地对保护地绝缘电阻和保护地；主板参考地对保护地绝缘电阻与主板上参考地线串联。

本发明的另一目的在于提供一种实施所述空调故障自诊断控制方法的空调。

本发明的另一目的在于提供一种实施所述空调故障自诊断控制方法的空调外机定位故障负载方法，所述空调外机定位故障负载方法包括：

每一次计算完泄露电流有效值后，与泄漏电流阈值作比较，若计算值小于阈值，则继续检测；若计算值超过阈值，则向空调内机发送故障信息，并自主切断外机交流侧供电；

通过对不同负载接线口泄漏电流的测量在对地绝缘故障出现后定位故障负载。

本发明的另一目的在于提供一种实施所述空调外机定位故障负载方法的遥控器，所述遥控器搭载有控制器，所述控制器执行所述空调外机定位故障负载方法，所述控制器通过设置的快捷键在排除故障后通过按键消除空调内机中存储的故障信息；同时内机唤醒外机主芯片，控制交流输入侧上电，空调内外机恢复正常运行。

结合上述的所有技术方案，本发明所具备的优点及积极效果为：

本发明通过检测各路板上负载的参考地对大地泄漏电流来检测各路负载的对地绝缘性。

本发明提供两种从电流采样值中提取泄漏电流的方法：(1)通过泄漏电流回路分析泄漏电流波形特征，采用傅里叶变换方式从电流采样值中提取泄漏电流分量。(2)通过对各路负载电流特征的分析，针对不同类型负载采用针对性的检测方式避开负载电流对泄漏电流带来的的检测干扰。本发明提供了检测出故障后的保护方法。

通过上述方案，本发明可以在外机板上负载故障引发主板损坏之前诊断出空调故障并向内机发送故障信号同时切断交流侧供电，且实现对故障负载的定位，便于维护。再者板上负载与主板成本相差甚远，在板上负载故障引发主板损坏之前诊断出故障，可以避免主板损坏，降低维护成本。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本申请的一些实施例，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这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的采用傅里叶变换方式从电流采样值中提取各路板上负载的参考地对大地泄漏电流分量的方法流程图。

图2是本发明实施例提供的检测各路负载的对地绝缘性的方法(包括单路负载对地绝缘性检测)流程图。

图3是本发明实施例提供的负载接线口等效电路图。

图4是本发明实施例提供的对地泄露电流检测等效电路图。

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。

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种空调故障自诊断控制方法，下面结合附图对本发明作详细的描述。

本发明提供一种空调故障自诊断控制方法，包括：

采用傅里叶变换方式从电流采样值中提取各路板上负载的参考地对大地泄漏电流分量，检测各路负载的对地绝缘性；

或针对负载电流特性选取采样窗口降低或去除负载电流对泄漏电流检测带来的干扰，分离出泄漏电流，检测各路负载的对地绝缘性。

如图1所示，本发明提供的采用傅里叶变换方式从电流采样值中提取各路板上负载的参考地对大地泄漏电流分量的方法包括：

S101，设定采样速率，定义数组(数组长度在设定采样速率下能保存一个完整电网工频周期以上长度采样数据)。

S102，启动采样，采样数据按采样先后顺序滑动刷新数组数据。

S103，每间隔时间T，将数组数据取出，进行快速傅里叶变换，计算电网工频频率点的幅值分量。

S104，根据电网工频频率点幅值分量计算泄漏电流有效值。

流程图1中数组长度至少要能保存一个完整电网工频周期长度才能确保后续计算能计算出电网工频频率点的幅值分量，长度越长计算值越精确，但计算时间会增长，因此需根据主芯片运算能力冗余量和检测精度要求来确定数组长度。

在本发明中，计算出的电网工频频率点幅值分量作为泄露电流的正弦波幅值，并以所述正弦波幅值计算泄漏电流有效值；

正弦波幅值是有效值的

倍。

在本发明中，如图2，检测各路负载的对地绝缘性的方法包括：

读取电流采样信号，计算电流检测值。

从电流检测值中分离出对地泄漏电流。

判断对地泄露电流是否大于阈值；是，外机向内机发送故障信息，并切断外机交流侧供电；否，延时后，重新进行上述步骤。

如图2所示中，RS用于电流采样。提及的各路负载对地泄漏电流阈值需根据实际标准预先设置。

在本发明中，针对负载电流特性选取采样窗口降低或去除负载电流对泄漏电流检测带来的干扰，分离出泄漏电流的方法包括：

感温包热敏电阻类负载工作电流与泄露电流阈值相差至少1个数量级，对电流采样值直接进行判断。

继电器静态负载根据继电器控制信号判断继电器的开关状态，根据开关状态确定负载电流，将电流采样值减去负载电流计算泄露电流。

动态负载以PWM信号控制，运行的阀根据控制信号的输出状态确定阀的状态，取阀静止状态对泄漏电流进行检测。所述动态负载包括电子膨胀阀。

在本发明中，图3是本发明实施例提供的负载接线口等效电路图。如图3所示，本发明提供的负载接线口等效电路图，其中，R3为等效的负载对地绝缘电阻。图3给出其中一种典型的负载等效电路。实际电路类型不止一种，但方法思路与本发明类似。

本发明提供一种实施所述空调故障自诊断控制方法的主板参考地对大地泄露电流的回路，所述主板参考地对大地泄露电流的回路包括对地泄露电流检测等效电路(如图4)。

所述对地泄露电流检测等效电路包括：

交流侧电源线、整流桥二极管、主板上参考地线、主板参考地对保护地绝缘电阻和保护地；主板参考地对保护地绝缘电阻与主板上参考地线串联。

泄漏电流必定经过负载所连接的主板参考地线，于是在负载的板上参考地线中串联电流采样电阻便可以使电流采样信号中包含对地泄漏电流。

图4中只给出了一种典型的负载泄漏电流检测等效电路，实际电路类型不止一种，但方法思路与本发明类似。

本发明还提供一种实施所述空调故障自诊断控制方法的空调外机定位故障负载方法，所述空调外机定位故障负载方法包括：

每一次计算完泄露电流有效值后，与泄漏电流阈值作比较，若计算值小于阈值，则继续检测；若计算值超过阈值，则向空调内机发送故障信息，并自主切断外机交流侧供电；

通过对不同负载接线口泄漏电流的测量在对地绝缘故障出现后定位故障负载。

本发明还提供一种实施所述空调外机定位故障负载方法的遥控器，所述遥控器搭载有控制器，所述控制器执行所述空调外机定位故障负载方法，所述控制器通过设置的快捷键在排除故障后通过按键消除空调内机中存储的故障信息；同时内机唤醒外机主芯片，控制交流输入侧上电，空调内外机恢复正常运行。

下面结合实际应用中的原理分析对本发明作进一步描述。

应用实例

电流采样信号中包括负载自身工作电流和对地泄漏电流，经过运放处理后，可由主板上主芯片的AD采样口读入。由上述对泄露电流产生原因的描述可知，泄露电流稳定时波形应为工频正弦波，而负载工作电流在各个工作状态下均不包含工频分量。因此在后续信号处理中，对采样信号进行快速傅里叶变换，获取信号在工频频率点处的幅值分量，作为泄露电流的正弦波幅值，并以此幅值计算泄漏电流有效值。

正弦波幅值(峰值)是有效值的

倍。

在本发明中，每一次计算完泄露电流有效值后，将其与泄漏电流阈值作比较，若计算值小于阈值，则继续检测；若计算值超过阈值，则向空调内机发送故障信息(包括故障类型和故障定位)，并自主切断外机交流侧供电。通过对不同负载接线口泄漏电流的测量可以在对地绝缘故障出现后定位故障负载，便于后续维护。

由于此故障的特殊性，只要故障未排除，外机交流侧上电就有可能导致主板损坏，因此内机中的故障信息一直保持，直至被手动清除。在故障信息存在期间，内机不对外机进行唤醒动作，确保外机交流侧无法上电。在遥控器上设置快捷键(例如两个按键3s内连续同时按下两次)，在排除故障后通过按键消除内机中存储的故障信息。同时内机唤醒外机，外机主芯片唤醒后控制交流输入侧上电，从而内外机恢复正常运行。

在对电流采样信号的处理中，为了缓解主芯片的计算压力，可以根据不同负载的负载电流特性进行简化处理。例如感温包等热敏电阻类负载其工作电流极小，与泄露电流阈值相差至少1个数量级，因此可以对电流采样值直接进行判断。对于继电器等静态负载(要么开通要么关断)，可以根据继电器控制信号来判断继电器的开关状态，根据开关状态来确定负载电流，将电流采样值减去负载电流即可计算泄露电流。还有一部分动态负载(例如电子膨胀阀)以PWM(脉冲宽度调制)信号控制，但其调节速度较快，在空调运行的大多数时间里阀是处于静态的，因此根据控制信号的输出状态来确定阀的状态，取阀静止状态来对泄漏电流进行检测。

总之，本发明通过负载与主板的单线连接参考地线获取泄露电流，进而判断绝缘性。在信号处理中给出了两种方法，一种是针对故障信号本身的特征通过幅值频率特性曲线求取泄露电流，另一种是针对负载电流特性选取适当的采样窗口来降低或去除负载电流对泄漏电流检测带来的干扰，从而分离出泄漏电流。

本发明切断外机交流侧供电，直至故障排除后内机才唤醒外机，外机交流侧上电。避免故障未排除的情况下外机交流侧就上电而导致新换上的主板继续损坏。

应当注意，本发明的实施方式可以通过硬件、软件或者软件和硬件的结合来实现。硬件部分可以利用专用逻辑来实现；软件部分可以存储在存储器中，由适当的指令执行系统，例如微处理器或者专用设计硬件来执行。本领域的普通技术人员可以理解上述的设备和方法可以使用计算机可执行指令和/或包含在处理器控制代码中来实现，例如在诸如磁盘、CD或DVD-ROM的载体介质、诸如只读存储器(固件)的可编程的存储器或者诸如光学或电子信号载体的数据载体上提供了这样的代码。本发明的设备及其模块可以由诸如超大规模集成电路或门阵列、诸如逻辑芯片、晶体管等的半导体、或者诸如现场可编程门阵列、可编程逻辑设备等的可编程硬件设备的硬件电路实现，也可以用由各种类型的处理器执行的软件实现，也可以由上述硬件电路和软件的结合例如固件来实现。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种空调故障自诊断控制方法，其特征在于，所述空调故障自诊断控制方法包括：

采用傅里叶变换方式从电流采样值中提取各路板上负载的参考地对大地泄漏电流分量，检测各路负载的对地绝缘性，

所述采用傅里叶变换方式从电流采样值中提取各路板上负载的参考地对大地泄漏电流分量的方法包括：

设定采样速率，定义数组；

启动采样，采样数据按采样先后顺序滑动刷新数组数据；

每间隔时间T，将数组数据取出，进行快速傅里叶变换，计算电网工频频率点的幅值分量；

根据电网工频频率点幅值分量计算泄漏电流有效值；

或针对负载电流特性选取采样窗口降低或去除负载电流对泄漏电流检测带来的干扰，分离出泄漏电流，检测各路负载的对地绝缘性，

所述针对负载电流特性选取采样窗口降低或去除负载电流对泄漏电流检测带来的干扰，分离出泄漏电流的方法包括：

感温包热敏电阻类负载工作电流与泄露电流阈值相差至少1个数量级，对电流采样值直接进行判断；

继电器静态负载根据继电器控制信号判断继电器的开关状态，根据开关状态确定负载电流，将电流采样值减去负载电流计算泄露电流；

动态负载以PWM信号控制，运行的阀根据控制信号的输出状态确定阀的状态，取阀静止状态对泄漏电流进行检测。

2.如权利要求1所述的空调故障自诊断控制方法，其特征在于，计算出的所述电网工频频率点幅值分量作为泄露电流的正弦波幅值，并以所述正弦波幅值计算泄漏电流有效值；

正弦波幅值是有效值的

倍。

3.如权利要求1所述的空调故障自诊断控制方法，其特征在于，所述检测各路负载的对地绝缘性的方法包括：

步骤1，读取电流采样信号，计算电流检测值；

步骤2，从电流检测值中分离出对地泄漏电流；

步骤3，判断对地泄露电流是否大于阈值；是，外机向内机发送故障信息，并切断外机交流侧供电；否，延时后，重新进行上述步骤1～步骤2。

4.如权利要求1所述的空调故障自诊断控制方法，其特征在于，所述动态负载包括电子膨胀阀。

5.一种实施权利要求1～4任意一项所述空调故障自诊断控制方法的主板参考地对大地泄露电流的回路，其特征在于，所述主板参考地对大地泄露电流的回路包括对地泄露电流检测等效电路；

所述对地泄露电流检测等效电路包括：

交流侧电源线、整流桥二极管、主板上参考地线、主板参考地对保护地绝缘电阻和保护地；主板参考地对保护地绝缘电阻与主板上参考地线串联。

6.一种实施权利要求1～4任意一项所述空调故障自诊断控制方法的空调。

7.一种实施权利要求1～ 4任意一项所述空调故障自诊断控制方法的空调外机定位故障负载方法，其特征在于，所述空调外机定位故障负载方法包括：

每一次计算完泄露电流有效值后，与泄漏电流阈值作比较，若计算值小于阈值，则继续检测；若计算值超过阈值，则向空调内机发送故障信息，并自主切断外机交流侧供电；

通过对不同负载接线口泄漏电流的测量在对地绝缘故障出现后定位故障负载。

8.一种实施权利要求7所述空调外机定位故障负载方法的遥控器，其特征在于，所述遥控器搭载有控制器，所述控制器执行权利要求7所述空调外机定位故障负载方法，所述控制器通过设置的快捷键在排除故障后通过按键消除空调内机中存储的故障信息；同时内机唤醒外机主芯片，控制交流输入侧上电，空调内外机恢复正常运行。

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