CN114355239A - 一种旋变激励信号异常检测和保护方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种旋变激励信号异常检测和保护方法，所述方法包括：基于激励输出信号检测电路输出设置占空比；基于占空比判断故障类型；基于故障类型进行保护并将故障信号显示。本发明通过激励放大电路、激励信号异常检测和保护电路以及激励输出信号检测电路，能够检测出各种激励输出信号的全工况，分辨出旋变故障类型的同时给出对应解决方案。

Description

一种旋变激励信号异常检测和保护方法

技术领域

本发明涉及激励信号保护技术领域，尤其涉及一种旋变激励信号异常检测和保护方法。

背景技术

旋变芯片用于产生固定频率的具有一定电压偏置的正弦激励信号。旋转变压器用于确定永磁同步电机转子位置的变压器，与转子一起旋转，有三组线圈，励磁线圈用于产生励磁磁场，正旋差分线圈和余弦差分线圈随着转子位置的不同，感应出不同的电压信号，送入旋变芯片进行解码电机位置和转速。旋变激励信号用于驱动旋转变压器的励磁线圈。旋变激励信号异常是指旋变激励信号畸变和旋变激励信号短路。旋变电路在工作异常时会导致电机工作异常，存在应用风险；如果针对旋变异常状态不进行保护处理，可能会造成电路不可修复的损坏。旋变激励输出信号是驱动旋转变压器励磁线圈的关键信号，此信号发生畸变影响电机转子位置，影响电机控制。

中国专利CN107834515B公开了一种旋变激励系统及其短路保护电路和方法，用于检测旋变激励系统是否发生短路故障，当旋变激励系统发生短路故障时，控制旋变激励系统中的激励功率放大电路停止输出激励信号，将系统的输出电流拉低至接近于零，避免了器件流过大电流导致发热严重的问题；并且，输出故障状态反馈信号至旋变激励系统的控制器，使控制器停止输出初始激励信号的输出，进入保护状态。该专利只对激励输出信号短路到地进行保护，由于保护电路由硬件实现，当发生干扰时易误保护，且无激励输出畸变信号检测电路，无法对激励输出信号短路到高电压和激励输出信号畸变信号做出检测和处理，无法检测和保护激励输出信号全工况情况。

中国专利CN109802357B公开了一种带打嗝保护的旋变激励电路，包括依次连接的运放电路和推挽功率放大电路，在推挽功率放大电路的功率放大三极管基极处增加两个反向串联的二极管，电源经过反向串联的二极管来提供电流，这样可以通过反向串联的二极管可以控制推挽功率放大电路的开通和关断，从而达到控制旋变正、负激励输出的目的。本发明通过控制推挽功率放大电路的通断对旋变激励电路进行短路保护，保护了功率放大三极管，简化了控制策略，节约了电路成本；该专利通过对短路保护控制信号的打嗝设计，保证在发生旋变激励对地或对电源短路时，推挽功率放大电路的三极管彻底关断，进一步保护旋变激励电路。该专利通过打嗝的方式，控制推挽功率放大电路的开通和关断，使系统在输出短路时，间断的打开和接通该电源，达到系统断续输出、控制发热的目的。但是，该专利缺陷在于即便使得系统断续输出，其输出时内部元件仍会出现流过大电流的现象，元件发热问题仍未解决。

现有技术中还存在一种基于旋变硬件解码芯片输出的激励保护，该技术在激励短路发生时，使其旋变硬件解码芯片仍在不断发送激励，其保护电路只能被动实施保护动作，使得整个系统的保护落远后于激励短路发生时刻，控制器只能通过旋变解码信号判定旋变未正常工作。

本发明旋变芯片的供电电源通过开关管控制，当检测到旋变激励输出畸变和短路时及时断开旋变芯片供电电源开关；旋变芯片产生激励信号经推挽放大电路产生具有一定驱动能力的激励输出信号，通过比较器设置合适比较电平，对激励输出信号进行检测，与非门电路用于过滤干扰信号，微控制和检测信号共同控制激励放大电路的三极管关断，保护激励放大电路。微控制器通过判断检测信号，判断故障类型，并保护旋变系统。本发明在旋变信号发生异常时，可对旋变电路进行系统保护，防止异常导致进一步的损坏，并且能够给出发生故障的类型，根据类型进行保护。

此外，一方面由于对本领域技术人员的理解存在差异；另一方面由于发明人做出本发明时研究了大量文献和专利，但篇幅所限并未详细罗列所有的细节与内容，然而这绝非本发明不具备这些现有技术的特征，相反本发明已经具备现有技术的所有特征，而且申请人保留在背景技术中增加相关现有技术之权利。

发明内容

针对现有技术之不足，本发明的技术方案是提供一种旋变激励信号异常检测和保护方法，其特征在于，所述方法包括：基于激励输出信号检测电路输出设置占空比；基于占空比判断故障类型；基于故障类型进行保护并将故障信号显示。

根据一种优选的实施方式，激励信号经激励放大电路产生具有驱动能力的所述激励输出信号，所述设置占空比，包括：设置第一阈值为正常占空比。

根据一种优选的实施方式，所述激励输出信号检测电路通过比较器并设置参考电压Vref进行占空比判断，其中，参考电压Vref公式为：

R20为第二十电阻的电阻值，R21为第二十一电阻，V₀为与第二十电阻连接的电源电压。

根据一种优选的实施方式，所述基于占空比判断故障类型包括：判断占空比当前值是否等于所述第一阈值；若占空比等于所述第一阈值，则激励输出信号正常；若占空比当前值与所述第一阈值出现偏差，即小于或大于所述第一阈值且出现次数大于等于2次，则激励输出信号处于第一故障态；若占空比连续为第二阈值，则激励输出信号处于第二故障态；若占空比连续为第三阈值，则激励输出信号处于第三故障态。

根据一种优选的实施方式，所述第一阈值是指通过基于所述激励输出信号检测电路设置的所述参考电压Vref作为比较器的参考点，即占空比为50％。所述第二阈值是指所述激励输出信号与所述参考电压Vref通过比较器后，比较器输出高电平，即占空比为100％。所述第三阈值是指所述激励输出信号与所述参考电压Vref通过比较器后，比较器输出低电平，即占空比为低电平。所述占空比连续是指占空比在第一时间段内保持当前值不变，所述第一时间段为基于所述激励输出信号与所述参考电压Vref通过比较器后的两个周期。优选地，第一故障态指激励输出信号畸变，第二故障态指激励输出信号短路到地，第三故障态指激励输出信号短路到高压。本发明基于占空比将激励输出信号可能产生的故障状态细化并给出相应检测方式，使得能够检测各种激励输出信号的全工况并分辨旋变故障类型。

根据一种优选的实施方式，所述激励输出信号发生畸变，在第三次激励输出信号畸变到来时，关断激励放大电路NPN三极管驱动电压并通过控制信号关断激励放大电路PNP三极管，同时断开供电电源，将故障信号显示出来，精确排查短路原因。

根据一种优选的实施方式，所述激励输出信号发生短路到地或所述激励输出信号发生短路到高电压时，关断供电电源和激励信号放大电路，并将故障信号显示出来，精确排查短路原因。

本发明还涉及一种旋变激励信号异常检测和保护系统，其特征在于，所述系统包括：旋变芯片、开关管、微控制器、激励放大电路以及激励信号异常检测和保护电路，所述旋变芯片用于产生固定频率的具有电压偏置的正弦激励信号，所述开关管用于当检测到旋变激励输出畸变或短路时断开旋变芯片供电电源开关，所述微控制器用于检测激励输出信号状态并发出控制信号。

根据一种优选的实施方式，所述激励放大电路包括：电容、第一比较器、第一三极管、第二三极管、第一二极管、第二二极管、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻以及第十电阻，其中：

第一电阻的一端与旋变芯片连接，用于将旋变芯片发出的激励信号送入第一比较器中，第一电阻的另一端与电容和第四电阻相连；

第二电阻的一端与电源连接，另一端连接第一比较器的正端，第三电阻的一端接地，另一端连接第一比较器的正端，第二电阻与第三电阻共同组成第一比较器的门限；

第四电阻与电容并联接在第一电阻与第一比较器的一端，在运算放大电路时，第四电阻作为第一比较器反馈端的反馈电阻，第四电阻起到放大倍数的调节作用，并与电容并联构成低通滤波器的作用和相位补偿的作用，防止增加零点出现自激；

第五电阻的一端与电源和第一三极管的集电极连接，第五电阻的另一端与第六电阻的一端和第一三极管的基极连接；

第六电阻的另一端依次通过第一二极管和第二二极管与第七电阻的一端相连；

第七电阻的另一端与第八电阻的一端和第二三极管的基极连接；

第八电阻的另一端与第二三极管的发射极均接地；

第一三极管的发射极依次通过第九电阻和第十电阻并与第二三极管的集电极相连；

第一二极管和第二二极管的连接点为第一比较器的输出端；

第九电阻和第十电阻的连接点为该旋变激励信号放大电路的输出端。

根据一种优选的实施方式，当第三次激励输出信号畸变时，所述微控制器置位与非门输入端高电平，硬件自动关断激励放大电路NPN三极管驱动电压，微控制器发出控制信号关断激励放大电路PNP三极管，同时微控制器断开旋变芯片供电电源和旋变芯片的连接，并将故障信号显示出来，精确排查短路原因；当激励输出信号短路时，所述微控制器检测到短路信号，关断旋变芯片供电电源和激励放大电路，保护激励放大电路，并将故障信号显示出来，精确排查短路原因。

根据一种优选的实施方式，所述旋变激励信号异常检测和保护电路包括：第二比较器、第三三极管、第四三极管、第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻、第十四电阻、第十五电阻、第十六电阻、第十七电阻、第十八电阻、逻辑与非门以及微控制器，其中：

第十一电阻的一端与旋变激励信号放大电路的输出端连接，另一端与第二比较器连接，用于将经过放大电路后的激励信号送入第二比较器中；

第十二电阻的一端与电源连接，另一端连接第二比较器的正端，第十三电阻的一端接地，另一端连接第二比较器的正端，第十二电阻与第十三电阻共同组成第二比较器的门限；

第十四电阻的一端与电源连接，另一端连接第二比较器的输出端；

第十五电阻的一端连接至旋变激励信号放大电路中的第二三级管的基极，另一端连接至第三三极管的集电极；

第十六电阻的一端连接至第三三极管的基极，另一端连接开关管和微控制器；

第十七电阻的一端连接至旋变激励信号放大电路中的第一三极管的基极，另一端连接至第四三极管的集电极；

第十八电阻的一端连接至第四三极管的基极，另一端连接逻辑与非门；

第三三极管和第四三极管的发射极均接地。

本发明的有益技术效果：

(1)通过基于激励输出信号检测电路输出设置占空比，检测出各种激励输出信号畸变情况，并根据一定时间内畸变信号次数(占空比出现2次小于50％和/或大于50％)过滤干扰信号，精确检测激励输出信号畸变情况，及时断开旋变芯片和旋变供电电源之间的连接。

(2)检测出激励输出信号短路到地和短路到高电压情况，并根据一定时间内检测信号是否恢复(若占空比连续为100％或为低电平，则激励输出信号发生短路到地或短路到高电压)确定是否是干扰信号，精确检测激励输出信号短路情况，并对激励放大电路进行保护。

(3)通过微控制器以及比较器设置合适比较电平对激励输出信号进行检测，逻辑与非门去过滤干扰信号，微控制器和检查信号共同控制激励放大电路的三极管关断，解决了旋变激励信号发生干扰时易误保护的问题

本发明通过激励放大电路、激励信号异常检测和保护电路以及激励输出信号检测电路，能够检测出各种激励输出信号的全工况，分辨出旋变故障类型的同时给出对应解决方案，并且微控制器以及逻辑与非门的加入，使得保护电路不全由硬件组成，解决了发生干扰时易误保护的问题。

附图说明

图1是本发明的旋变激励输出信号放大电路、检测以及保护电路的优选实施例的基本电路原理图；

图2是本发明的激励输出信号的波形图；

图3是本发明的激励输出信号的基本电路原理图；

图4是本发明的检测电路检测到激励输出信号为正常状态的占空比输出波形图；

图5是本发明旋变激励输出信号异常状态1的占空比小于50％的输出波形图；

图6是本发明旋变激励输出信号异常状态2的占空比大于50％的输出波形图；

图7是本发明旋变激励输出信号异常状态3的占空比即存在大于50％又存在小于50％的输出波形图；

图8是本发明旋变激励输出信号短路到地输出1O0％占空比的输出波形图；

图9是本发明旋变激励输出信号短路到高电压输出低电平的输出波形图。

附图标记列表

R1：第一电阻；R2：第二电阻；R3：第三电阻；R4：第四电阻；R5：第五电阻；R6：第六电阻；R7：第七电阻；R8：第八电阻；R9：第九电阻；R10：第十电阻；R11：第十一电阻；R12：第十二电阻；R13：第十三电阻；R14：第十四电阻；R15：第十五电阻；R16：第十六电阻；R17：第十七电阻；R18：第十八电阻；R19：第十九电阻；R20：第二十电阻；R21：第二十一电阻；R22：第二十二电阻；电容：C；第一比较器：A1；第二比较器：A2；第三比较器：A3；第一三极管：Q1；第二三极管：Q2；第三三极管：Q3；第四三极管：Q4；第一二极管：D1；第二二极管：D2；第一逻辑与非门：UA；第二逻辑与非门UB。

具体实施方式

下面结合附图进行详细说明。

现有技术中对于旋变激励输出信号短路保护的电路，只对激励输出信号短路到地进行保护，由于保护电路由硬件实现，当发生干扰时易误保护，且无激励输出畸变信号检测电路，无法对激励输出信号短路到高电压和激励输出信号畸变信号做出检测和处理，无法检测和保护激励输出信号全工况情况。旋变芯片用于产生固定频率的具有一定电压偏置的正弦激励信号。旋转变压器用于确定永磁同步电机转子位置的变压器，与转子一起旋转，其中有三组线圈，励磁线圈用于产生励磁磁场，正旋差分线圈和余弦差分线圈随着转子位置的不同，感应出不同的电压信号，送入旋变芯片进行解码电机位置和转速。旋变激励信号用于驱动旋转变压器的励磁线圈。旋变激励信号异常旋变激励信号畸变和旋变激励信号短路。

本发明中所述占空比是指比较器一个周期内，激励输出信号电压比参考电压Vref低的时间占一个周期时间的百分比。

实施例1

本申请涉及一种旋变激励信号异常检测和保护方法，所述方法包括：

基于激励输出信号检测电路输出设置占空比；基于占空比判断故障类型；基于故障类型进行保护并将故障信号显示。

根据一种优选的实施方式，激励信号经激励放大电路产生具有驱动能力的所述激励输出信号，所述设置占空比，包括：设置50％为正常占空比。

根据一种优选的实施方式，所述激励输出信号检测电路通过比较器并设置参考电压Vref进行占空比判断，其中，参考电压Vref公式为：

R20为第二十电阻的电阻值，R21为第二十一电阻，V0为与第二十电阻连接的电源电压。

根据一种优选的实施方式，所述基于占空比判断故障类型包括：判断占空比是否等于50％；若占空比等于50％，则激励输出信号正常；若占空比出现2次小于50％和/或大于50％，则激励输出信号发生畸变；若占空比连续为100％，则激励输出信号发生短路到地；若占空比连续为低电平，则激励输出信号发生短路到高电压。

根据一种优选的实施方式，所述激励输出信号发生畸变，在第三次激励输出信号畸变到来时，关断激励放大电路NPN三极管驱动电压并通过控制信号关断激励放大电路PNP三极管，同时断开供电电源，将故障信号显示出来，精确排查短路原因。

根据一种优选的实施方式，所述激励输出信号发生短路到地或所述激励输出信号发生短路到高电压时，关断供电电源和激励信号放大电路，并将故障信号显示出来，精确排查短路原因。

实施例2

本发明还涉及一种旋变激励信号异常检测和保护系统，所述系统包括：旋变芯片、开关管、微控制器、激励放大电路以及激励信号异常检测和保护电路，所述旋变芯片用于产生固定频率的具有电压偏置的正弦激励信号，所述开关管用于当检测到旋变激励输出畸变或短路时断开旋变芯片供电电源开关，所述微控制器用于检测激励输出信号状态并发出控制信号。

图1示出了旋变激励信号放大电路、检测以及保护电路。旋变芯片的供电电源通过开关管控制，当检测到旋变激励输出畸变和短路时及时断开旋变芯片供电电源开关；旋变芯片产生激励信号经推挽放大电路产生具有一定驱动能力的激励输出信号，通过比较器设置合适比较电平，对激励输出信号进行检测，与非门电路用于过滤干扰信号，微控制和检测信号共同控制激励放大电路的三极管关断，保护激励放大电路。微控制器通过判断检测信号，判断故障类型，并保护旋变系统，具体实施方法：

微控制器根据激励输出信号检测电路输出确定占空比，设置50％为正常占空比；

占空比是否等于50％，等于50％，激励输出信号无问题；

占空比在一定时间内出现2次小于50％或大于50％，此时微控制器置位与非门输入端高电平，当第三次激励输出信号畸变来时，硬件自动关断激励放大电路NPN三极管驱动电压，微控制器发出控制信号关断激励放大电路PNP，同时微控制器断开旋变芯片供电电源和旋变芯片的连接；

占空比在一定时间内连续为低电平或占空比100％，确认激励输出信号短路到地或高电压，微控制器发出信号关断激励放大电路的三极管，保护激励放大电路，同时断开旋变芯片供电电源和旋变芯片的连接。

如图1所述，该旋变激励信号放大电路包括：电容C、第一比较器A1、第一三极管Q1、第二三极管Q2、第一二极管D1、第二二极管D2、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9以及第十电阻R10，其中：

第一电阻R1的一端与旋变芯片连接，用于将旋变芯片发出的激励信号送入第一比较器A1中，第一电阻R1的另一端与电容C和第四电阻R4相连；

第二电阻R2的一端与电源连接，另一端连接第一比较器A1的正端，第三电阻R3的一端接地，另一端连接第一比较器A1的正端，第二电阻R2与第三电阻R3共同组成第一比较器A1的门限；

第四电阻R4与电容C并联接在第一电阻与第一比较器A1的一端，在运算放大电路时，第四电阻R4作为第一比较器A1反馈端的反馈电阻，第四电阻R4起到放大倍数的调节作用，并与电容C并联构成低通滤波器的作用和相位补偿的作用，防止增加零点出现自激；

第五电阻R5的一端与电源和第一三极管Q1的集电极连接，第五电阻R5的另一端与第六电阻R6的一端和第一三极管Q1的基极连接；

第六电阻R6的另一端依次通过第一二极管D1和第二二极管D2与第七电阻R7的一端相连；

第七电阻R7的另一端与第八电阻R8的一端和第二三极管Q2的基极连接；

第八电阻R8的另一端与第二三极管Q2的发射极均接地；

第一三极管Q1的发射极依次通过第九电阻R9和第十电阻R1O并与第二三极管Q2的集电极相连；

第一二极管D1和第二二极管D2的连接点为第一比较器A1的输出端；

第九电阻R9和第十电阻R10的连接点为该旋变激励信号放大电路的输出端。

上述旋变激励信号放大电路为两不同极性晶体管连接的电路，采用两个参数相同的功率BJT管或MOSFET管，以推挽方式存在于电路中，各负责正负半周的波形放大任务，电路工作时，两只对称的功率开关管每次只有一个导通，所以导通损耗小效率高。需要说明的是，第一三极管Q1为NPN型三极管，第二三极管Q2为PNP型三极管。

如图1所述，该检测和保护电路包括：第二比较器A2、第三三极管Q3、第四三极管Q4、第十一电阻R11、第十二电阻R12、第十三电阻R13、第十四电阻R14、第十五电阻R15、第十六电阻R16、第十七电阻R17、第十八电阻R18、NAND等效的逻辑与非门UA、UB以及微控制器，其中：

第十一电阻R11的一端与旋变激励信号放大电路的输出端连接，另一端与第二比较器A2连接，用于将经过放大电路后的激励信号送入第二比较器A2中；

第十二电阻R12的一端与电源连接，另一端连接第二比较器A2的正端，第十三电阻R13的一端接地，另一端连接第二比较器A2的正端，第十二电阻R12与第十三电阻R13共同组成第二比较器A2的门限；

第十四电阻R14的一端与电源连接，另一端连接第二比较器A2的输出端；

第十五电阻R15的一端连接至旋变激励信号放大电路中的第二三级管Q2的基极，另一端连接至第三三极管Q3的集电极；

第十六电阻R16的一端连接至第三三极管Q3的基极，另一端连接开关管和微控制器；

第十七电阻R17的一端连接至旋变激励信号放大电路中的第一三极管Q1的基极，另一端连接至第四三极管Q4的集电极；

第十八电阻R18的一端连接至第四三极管Q4的基极，另一端依次连接逻辑与非门UB和UA；

第三三极管Q3和第四三极管Q4的发射极均接地。

第二逻辑与非门UB的输出端接第十八电阻R18，第二逻辑与非门UB的两个输入端短接并与第一逻辑与非门UA的输出端连接；第一逻辑与非门UA的输入端分别连接第二比较器A2的输出端和微控制器的控制信号输出端。第二逻辑与非门UB的两个输入端短接使得其变为了逻辑非门，第一逻辑与非门UA的输入端不同的输入情况过滤了干扰信号。

当占空比在一定时间内出现2次小于50％或大于50％，微控制器检测到激励输出信号占空比(即畸变次数)异常，微控制器输出控制信号，置位第一逻辑与非门UA其中一位输入端高电平，在第三次激励输出信号畸变时，第二比较器输出高电平，通过第一逻辑与非门UA输出低电平，再通过短接输入端后的第二逻辑与非门UB输出高电平，从而硬件自动关断第一三极管Q1。同时微控制器发出控制信号关断第二三级管Q2，并通过开关管断开旋变芯片供电电源和旋变芯片的连接，将此时检测出的激励输出信号发生畸变的故障信号显示出来。

当占空比连续为100％，微控制器根据一定时间内检测信号是否恢复确定是否为干扰信号。若是，则激励输出信号正常，若不是，则输出控制信号。此时，第一逻辑与非门UA的两个输入端都为高电平，硬件自动关断第一三极管Q1。同时微控制器发出控制信号关断第二三级管Q2，并通过开关管断开旋变芯片供电电源和旋变芯片的连接，将此时检测出的激励输出信号发生短路到地的故障信号显示出来。

当占空比连续为低电平，微控制器根据一定时间内检测信号是否恢复确定是否为干扰信号。若是，则激励输出信号正常，若不是，则输出控制信号。此时，第一逻辑与非门UA的一个输入端为高电平，另一个输入端为低电平，硬件无法自动关断第一三极管Q1。通过微控制器发出控制信号关断第二三级管Q2，并通过开关管断开旋变芯片供电电源和旋变芯片的连接，由此保护激励放大电路。微控制器将此时检测出的激励输出信号发生短路到高压的故障信号显示出来

图2示出了激励输出信号波形，图3示出了激励输出基本电路，包括第三比较器A3、第十九电阻R19、第二十电阻R20、第二十一电阻R21以及第二十二电阻R22，其中：

第十九电阻R19的一端与激励输出连接，另一端与第三比较器A3连接；

第二十电阻R20的一端与电源连接，另一端连接第三比较器A3的正端，第二十一电阻R21的一端接地，另一端连接第三比较器A3的正端，第二十电阻R20与第二十一电阻R21共同组成第二比较器A2的门限；

第二十二电阻R22的一端与电源连接，另一端连接第三比较器A3的输出端

旋变芯片产生激励信号经旋变激励信号放大电路产生具有一定驱动能力的激励输出信号，通过第三比较器A3设置合适比较电平，对激励输出信号进行检测。第二十电阻R20与第二十一电阻R21的连接点设置为参考电压V_ref。参考电压V_ref是指电路中一个与负载、功率供给、温度漂移、时间等无关，但是能保持始终恒定的一个电压。在本发明中，设定与第二十电阻R20连接的电源电压为V₀，那么参考电压V_ref的公式为：

即，V_ref为激励输出正弦信号的中间值，并使第三比较器A3输出信号为50％占空比的方波信号。此信号微控制器认为正常信号，其信号波形如图4所示出的旋变激励输出信号正常状态的占空比输出波形图。

需要说明的是，上述的第十九电阻R19、第二十电阻R20、第二十一电阻R21、第二十二电阻R22以及第三比较器A3实际上等同于检测和保护电路中的第十一电阻R11、第十二电阻R12、第十三电阻R13、第十四电阻R14以及第二比较器A2。对此将其单独提出说明其中原理。

旋变激励输出信号是驱动旋转变压器励磁线圈的关键信号，此信号发生畸变影响电机转子位置，影响电机控制。需要对旋变激励输出信号进行多方面短路保护，包括但不限于对激励输出信号短路到地进行保护、对激励输出信号短路到高电压进行保护以及对激励输出信号畸变信号做出检测和处理。

当激励输出正弦信号发生畸变，有三种情况确定畸变。

第一种情况：图5示出了旋变激励输出信号异常状态的占空比小于50％的输出情况。

第二种情况：图6示出了旋变激励输出信号异常状态的占空比大于50％的输出情况。

第三种情况：图7示出了旋变激励输出信号异常状态的占空比即存在大于50％又存在小于50％的输出情况。

以上三种情况激励输出信号畸变，占空比在一定时间内出现2次小于50％或大于50％，此时微控制器置位与非门输入端高电平，当第三次激励输出信号畸变时，硬件自动关断激励放大电路NPN三极管(即第一三极管Q1)驱动电压，微控制器发出控制信号关断激励放大电路PNP三极管(即第二三极管Q2)，同时微控制器断开旋变芯片供电电源和旋变芯片的连接，并将故障信号显示出来，精确排查短路原因。

当激励输出正弦信号发生短路时，有两种情况确定短路。

第一种情况：图8示出了短路到地输出100％占空比的情况。

第二种情况：图9示出了短路到高电压输出低电平的情况。

以上两种短路激励输出信号情况，会损坏激励放大电路，微控制器检测到短路信号，及时关断旋变芯片供电电源和激励信号放大电路，保护激励放大电路，并将故障信号显示出来，精确排查短路原因。通过检测占空比在一定时间内连续为低电平或占空比100％，确认激励输出信号短路到地或高电压后，微控制器发出信号关断激励放大电路的三极管，保护激励放大电路，同时断开旋变芯片供电电源和旋变芯片的连接。

需要注意的是，上述具体实施例是示例性的，本领域技术人员可以在本发明公开内容的启发下想出各种解决方案，而这些解决方案也都属于本发明的公开范围并落入本发明的保护范围之内。本领域技术人员应该明白，本发明说明书及其附图均为说明性而并非构成对权利要求的限制。本发明的保护范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种旋变激励信号异常检测和保护方法，其特征在于，所述方法包括：

基于激励输出信号检测电路输出设置占空比；

基于占空比判断故障类型；

基于故障类型进行保护并将故障信号显示。

2.如权利要求1所述的旋变激励信号异常检测和保护方法，其特征在于，激励信号经激励放大电路产生具有驱动能力的所述激励输出信号，

所述设置占空比，包括：设置第一阈值为正常占空比。

3.如权利要求2所述的旋变激励信号异常检测和保护方法，其特征在于，所述激励输出信号检测电路通过比较器并设置参考电压Vref进行占空比判断，其中，参考电压Vref公式为：

R20为第二十电阻(R20)的电阻值，R21为第二十一电阻(R21)，V₀为与第二十电阻(R20)连接的电源电压。

4.如权利要求3所述的旋变激励信号异常检测和保护方法，其特征在于，所述基于占空比判断故障类型包括：

判断占空比当前值是否等于所述第一阈值；

若占空比等于所述第一阈值，则激励输出信号正常；

若占空比当前值与所述第一阈值出现偏差，即小于或大于所述第一阈值且出现次数大于等于2次，则激励输出信号处于第一故障态；

若占空比连续为第二阈值，则激励输出信号处于第二故障态；

若占空比连续为第三阈值，则激励输出信号处于第三故障态。

5.如权利要求4所述的旋变激励信号异常检测和保护方法，其特征在于，所述第一阈值是指通过基于所述激励输出信号检测电路设置的所述参考电压Vref作为比较器的参考点，即占空比为50％。

6.如权利要求5所述的旋变激励信号异常检测和保护方法，其特征在于，所述第二阈值是指所述激励输出信号与所述参考电压Vref通过比较器后，比较器输出高电平，即占空比为100％，

所述第三阈值是指所述激励输出信号与所述参考电压Vref通过比较器后，比较器输出低电平，即占空比为低电平，

所述占空比连续是指占空比在第一时间段内保持当前值不变，所述第一时间段为基于所述激励输出信号与所述参考电压Vref通过比较器后的两个周期。

7.如权利要求6所述的旋变激励信号异常检测和保护方法，其特征在于，所述激励输出信号发生畸变，在第三次激励输出信号畸变到来时，关断激励放大电路NPN三极管驱动电压并通过控制信号关断激励放大电路PNP三极管，同时断开供电电源，将故障信号显示出来，精确排查短路原因。

8.如权利要求7所述的旋变激励信号异常检测和保护方法，其特征在于，所述激励输出信号发生短路到地或所述激励输出信号发生短路到高电压时，关断供电电源和激励信号放大电路，并将故障信号显示出来，精确排查短路原因。

9.一种旋变激励信号异常检测和保护系统，其特征在于，所述系统包括：

旋变芯片、开关管、微控制器、激励放大电路以及激励信号异常检测和保护电路，

所述旋变芯片用于产生固定频率的具有电压偏置的正弦激励信号，

所述开关管用于当检测到旋变激励输出畸变或短路时断开旋变芯片供电电源开关，

所述微控制器用于检测激励输出信号状态并发出控制信号。

10.如权利要求9所述的旋变激励信号异常检测和保护系统，其特征在于，

当第三次激励输出信号畸变时，所述微控制器置位与非门输入端高电平，硬件自动关断激励放大电路NPN三极管的驱动电压，微控制器发出控制信号关断激励放大电路PNP三极管的驱动电压，同时微控制器通过开关管断开旋变芯片供电电源和旋变芯片的连接，并将故障信号显示出来，

当激励输出信号短路时，所述微控制器检测到短路信号，关断旋变芯片供电电源和激励放大电路，保护激励放大电路，并将故障信号显示出来。

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