CN114296429B - 一种控制器电机故障检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电机技术领域，尤其涉及一种控制器电机故障检测方法，所述方法包括如下步骤；S1、对初始状态下U相，V相桥臂中点进行采样；S2、通过控制U相下桥臂MOS管导通，采集V相桥臂中点电压，并对V相桥臂中点电压判断V相桥臂中点电压是否为“0”，若V相桥臂中点电压为“0”，说明电机未断线；若V相桥臂中点电压不为“0”，说明电机断线；S3、通过控制V相下桥臂MOS管导通，采集U相桥臂中点电压，并对U相桥臂中点电压判断是否为“0”，若U相桥臂中点电压为“0”，说明电机未断线；本发明通过判断U、V端电压变化是否正常即可检测电机是否出现断线或者桥臂MOS管是否正常。

Description

一种控制器电机故障检测方法

技术领域

本发明涉及电机技术领域，尤其涉及一种控制器电机故障检测方法。

背景技术

电机控制器是通过主动工作来控制电机按照设定的方向、速度、角度、响应时间进行工作的集成电路；在电动驱动器应用场合中，电机控制器需要实现对电机是否断线和开关功率管是否正常的检测；如图1所示，针对电机的动力线断线故障，现有技术中通常通过对其中一相(Q₁、Q₂或Q₃、Q₄)发送PWM驱动信号，检测U、V两端电压变化是否与PWM一致来判断电机线连接是否正常或者功率管是否良好。

发明内容

为了更好、更全面地对电机故障检测，本发明提供一种控制器电机故障检测方法。该方法通过控制功率管的开通和关断，检测电机UV相中点电压并进行对比分析，从而判断UV相中点电压变化是否正常即可检测电机是否出现断线或者桥臂MOS是否正常。

一种控制器电机故障检测方法，所述方法包括如下步骤；

S1、对初始状态下U相，V相桥臂中点进行采样，判断两点电压是否满足若不满足说明开关管不正常；

S2、通过控制U相下桥臂MOS管导通，采集V相桥臂中点电压，并对V相桥臂中点电压判断V相桥臂中点电压是否为“0”，若V相桥臂中点电压为“0”，说明电机未断线；若V相桥臂中点电压不为“0”，说明电机断线；

S3、通过控制V相下桥臂MOS管导通，采集U相桥臂中点电压，并对U相桥臂中点电压判断是否为“0”，若U相桥臂中点电压为“0”，说明电机未断线；若U相桥臂中点电压不为“0”，说明电机断线。

作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤S1还包括：

S11、在初始状态下，对U相，V相桥臂中点进行采样时，当检测到桥臂电压为“0”时，说明下桥臂MOS管短路；

S12、当检测到桥臂电压为电源电压时，说明上桥臂MOS管短路；

S13、通过控制U相下桥臂MOS管导通，采集U相桥臂中点电压，若U相中点电压不为“0”，判定U相下桥臂MOS管为开路；

S14、通过控制V相下桥臂MOS管导通，采集V相桥臂中点电压，若V相中点电压不为“0”，判定U相下桥臂MOS管为开路。

本发明至少具备以下有益效果：

1、本发明通过检测U、V相中点电压并进行对比，当检测到两点电压不满足时，说明开关管不正常，从而在启动前提醒工作人员，避免强制启动给电机带来更大损坏。

2、本发明通过检测U、V相中点电压并与“0”电压以及电源电压进行对比，在初始状态下，对U相，V相桥臂中点进行采样时，当检测到桥臂电压为“0”时，说明下桥臂MOS管短路；当检测到桥臂电压为电源电压时，说明上桥臂MOS管短路；从而能够排除开关管不正常的原因是否为上桥臂MOS管或下桥臂MOS管短路引起的不正常，进而能够给维修人员提供故障原因，提高维修效率。

3、本发明通过控制U相或V相下桥臂MOS管导通，并采集U相或V相桥臂中点电压，且将U相或V相桥臂中点电压与“0”电压进行对比，若U相中点电压不为“0”，可以判断出U相下桥臂MOS管开路；若V相中点电压不为“0”，可以判断出V相下桥臂MOS管开路；从而能够排除开关管不正常的原因是否为桥臂MOS管开路引起的不正常；进而能够给维修人员提供故障原因，提高维修效率。

4、本发明通过控制其中一相的下桥臂Q₂或Q₄开通，另外桥臂保持驱动断开，通过判断U、V端电压变化是否正常即可检测电机是否出现断线。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，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为直流电机的单相交流电机驱动系统电路示意图；

图2为桥臂驱动电路图；

图3为图2的电路的简化图。

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。

本发明在原有如图1所示的直流电机的单相交流电机驱动系统的基础上提出了一种控制器电机故障检测方法，如图3所示，以U相为例，其详细步骤如下；

一种控制器电机故障检测方法，所述方法包括如下步骤；

S1、对初始状态下U相，V相桥臂中点进行采样，判断两点电压是否满足若不满足说明开关管不正常；

S11、在初始状态下，对U相，V相桥臂中点进行采样时，当检测到桥臂电压为“0”时，说明下桥臂MOS管短路；

S12、当检测到桥臂电压为电源电压时，说明上桥臂MOS管短路；

S13、通过控制U相下桥臂MOS管导通，采集U相桥臂中点电压，若U相中点电压不为“0”，判定U相下桥臂MOS管为开路；

S14、通过控制V相下桥臂MOS管导通，采集V相桥臂中点电压，若V相中点电压不为“0”，判定V相下桥臂MOS管为开路；

S2、通过控制U相下桥臂MOS管导通，采集V相桥臂中点电压，并对V相桥臂中点电压判断V相桥臂中点电压是否为“0”，若V相桥臂中点电压为“0”，说明电机未断线；若V相桥臂中点电压不为“0”，说明电机断线；

S3、通过控制V相下桥臂MOS管导通，采集U相桥臂中点电压，并对U相桥臂中点电压判断是否为“0”，若U相桥臂中点电压为“0”，说明电机未断线；若U相桥臂中点电压不为“0”，说明电机断线。

需着重说明的是，本发明文举例对象为应用于直流电机的单相交流电机驱动系统，但该方法同样适用于三相交流电机驱动系统；在此不再赘述。

在控制器硬件设计中，目前大多采用自举驱动的方式来实现桥臂上功率管的开通和关断，图2为典型的桥臂驱动电路设计，图3为图2的简化版本，同时考虑在实际应用中开关管两端对应的等效电容C₂；在实际应用中，V_CC电压为15V，二极管压降V_DB为0.5-0.7V。

在控制器未发出驱动时，自举驱动电路会建立电源V_CC，二极管DB，电容C_BS，等效电容C₂的回路；。因此U点会建立电压，且其表达式满足以下公式：(其中V_DB二极管DB电压)，对初始状态下U相，V相桥臂中点进行采样，判断两点电压是否满足否说明开关管不正常，存在故障，然后执行S11判断采集到的桥臂电压是否为“0”，若为“0”说明下桥臂MOS管短路；若不为“0”，执行步骤S12，然后判断采集到的桥臂电压是否为电源电压，若为电源电压说明上桥臂MOS管短路，若不为电源电压，执行步骤S13，然后通过控制U相下桥臂MOS管导通，采集U相桥臂中点电压，并判断U相中点电压是否为“0”，若U相中点电压不为“0”，可以判断出U相下桥臂MOS管开路；若为“0”，执行步骤S14，然后通过控制V相下桥臂MOS管导通，采集V相桥臂中点电压，若V相中点电压不为“0”，可以判断出V相下桥臂MOS管开路；由此根据采样的桥臂电压可以排除MOS管故障并非上述的短路或开路故障。

本发明需着重说明的是，由于在实际应用过程中在未发驱动时，桥臂中点U、V的电压值并不为“0”(由于驱动上桥臂自举电路上电容与MOS管寄生电容存在分压情况导致)，故在实际进行检测的时候只需要将其中一相的下桥臂(Q₂或Q₄)开通，另外桥臂保持驱动断开，通过判断U、V端电压变化是否正常即可检测电机是否出现断线或者桥臂MOS管是否正常。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (2)

1.一种控制器电机故障检测方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤；

S1、对初始状态下U相，V相桥臂中点进行采样，判断两点电压是否满足若不满足说明开关管不正常；其中，V_U为桥臂中点的电压值，V_CC为电源电压值，在电源电压与桥臂中点之间具有串联的二极管DB和电容，V_DB为二极管DB电压值，C_BS为所述电容的电容值，C₂为开关管两端对应的等效电容；

S2、通过控制U相下桥臂MOS管导通，采集V相桥臂中点电压，并对V相桥臂中点电压判断V相桥臂中点电压是否为“0”，若V相桥臂中点电压为“0”，说明电机未断线；若V相桥臂中点电压不为“0”，说明电机断线；

S3、通过控制V相下桥臂MOS管导通，采集U相桥臂中点电压，并对U相桥臂中点电压判断是否为“0”，若U相桥臂中点电压为“0”，说明电机未断线；若U相桥臂中点电压不为“0”，说明电机断线。

2.根据权利要求1所述的一种控制器电机故障检测方法，其特征在于，所述步骤S1还包括：

S11、在初始状态下，对U相，V相桥臂中点进行采样时，当检测到桥臂电压为“0”时，说明下桥臂MOS管短路；

S12、当检测到桥臂电压为电源电压时，说明上桥臂MOS管短路；

S13、通过控制U相下桥臂MOS管导通，采集U相桥臂中点电压，若U相中点电压不为“0”，判定U相下桥臂MOS管为开路；

S14、通过控制V相下桥臂MOS管导通，采集V相桥臂中点电压，若V相中点电压不为“0”，判定U相下桥臂MOS管为开路。