CN203479942U - 基于BackEMF电压的检测接地、短路和缺相错误的装置 - Google Patents

基于BackEMF电压的检测接地、短路和缺相错误的装置 Download PDF

Info

Publication number
CN203479942U
CN203479942U CN201320408965.5U CN201320408965U CN203479942U CN 203479942 U CN203479942 U CN 203479942U CN 201320408965 U CN201320408965 U CN 201320408965U CN 203479942 U CN203479942 U CN 203479942U
Authority
CN
China
Prior art keywords
backemf
phase
voltage
circuit
testing circuit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201320408965.5U
Other languages
English (en)
Inventor
不公告发明人
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Wuxi Hua Chen Control Technology Co Ltd
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to CN201320408965.5U priority Critical patent/CN203479942U/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN203479942U publication Critical patent/CN203479942U/zh
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Testing Of Short-Circuits, Discontinuities, Leakage, Or Incorrect Line Connections (AREA)

Abstract

本实用新型涉及一种基于BackEMF电压的检测接地、短路和缺相错误的装置，包括BackEMF检测电路和处理器，所述BackEMF检测电路采用两个不同阻值的电阻分压，所述BackEMF检测电路一端连接变频器或者开关磁阻电机控制器的三相输出端电压U，V，W，另一端接入DC母线的DC-，其中所述BackEMF检测电路的检测端接入处理器的3个ADC通道进行采样。该装置当检测到接地、短路和缺相后，可以通过总线、LED或LCD显示屏等方式报警，并阻止电机的启动，以保证安全。

Description

基于BackEMF电压的检测接地、短路和缺相错误的装置
技术领域
本实用新型属于变频器和开关磁阻电机控制器的保护领域，主要涉及一种通过BackEMF电压检测电路来检测电机的接地、短路和缺相错误的装置，避免烧毁变频器或者电机。 
背景技术
变频器是应用电力电子技术与微电子技术、通过改变电机工作电源的频率和幅度的方式来控制交流电动机的电力传动设备。 
开关磁阻电机控制器与变频器类似，通过电力电子器件，控制开关磁阻电机定子的磁通方向，调节开关磁阻电机的转速、力矩。 
随着我国对高效率经济发展的要求，以及工业发展中对交流电机无级调速的需求，变频器作为一个调速、节能降耗的设备，在我国的国民经济中的作用越来越大；而开关磁阻电机的节能效果更好，随着对其控制的改进，必将在各行业中有长足的发展。 
变频器以及开关磁阻电机控制器的研发过程中，产品质量始终是一个不可忽视的问题，那么加强各种应用场合的保护便变得十分重要了。本实用新型设计正是为了加强变频器等设备的保护而设计的。 
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种可用于变频器和开关磁阻电机控制器的保护电路以及检测错误的方法，可以在启动电机前基于该电路进行检测，判断电机有没有接地、短路和缺相的错误，避免在有错误的情况下输出电压，导致烧毁变频器、控制器或者电机，最重要的是避免造成触电等安全事故。 
本实用新型采用如下技术方案来实现：一种基于BackEMF电压的检测接地、短路和缺相错误的装置，包括BackEMF检测电路和处理器，所述BackEMF检测电路采用两个不同阻值的电阻分压，所述BackEMF检测电路一端连接变频器或者开关磁阻电机控制器的三相输出端电压U，V，W，另一端接入DC母线的DC-，其中所述BackEMF检测电路的检测端接入处理器的3个ADC通道进行采样。 
两个分压电阻的阻值要求分出的最高电压不得超过处理器可接受的电压。上述BackEMF检测电路需要把分压后的信号接入处理器，实现AD采样。本实用新型采用CortexM3处理器自带的12位片内ADC，BackEMF分压点分别接入处理器的3个ADC通道进行采样。利用采样BackEMF1，2，3的电压，就可以计算得到U、V、W的电压。 
UUVW = BackEMF123 * (R1 + R2) / R2，其中R1为靠近U、V、W的较大电阻。 
同时处理器要求输出6路控制信号，控制PIM模块的6路IGBT。IGBT的PWM开关信号配合采样，并进行一定的计算、判断，可以实现接地、短路和缺相的检测。 
当检测到接地、短路和缺相后，可以通过总线、LED或LCD显示屏等方式报警，并阻止电机的启动，以保证安全。 
附图说明
图1为本实用新型BackEMF检测电路示意图。 
图2为BackEMF电路检测信号仿真图。 
图3为开关磁阻电机控制器U相示意图（V、W相与之完全相同）。 
具体实施方式
以下内容结合附图，对本实用新型进行详细说明。 
变频器或者开关磁阻电机控制器主要是将交流电经过整流变成直流电，然后通过IGBT调制成频率可控的交流电，实现对电机的控制，如图1所示。而BackEMF检测电路以直流部分的负极作为参考点，即图1中的DC-，特别注意的是该DC-同时也是处理器的参考点，也就是处理器的地。处理器的供电是由UD+经过开关电源变为3.3V进行供电。这样处理器和BackEMF处于同一参考点，才可以进行电压检测。 
接地检测 
通过以上电路说明，可以清楚的看出，DC+与DC-之间的电压是由三相电L1、L2、L3整流得到，那么大地其实与DC+和DC-的中点基本等电势，以下说明大地电压用GND表示，也就是说：
GND = (DC+ - DC-) / 2
如果我们把DC-电压当作零电压点，那么GND的电压相于：
GND = DC+ /2 
通过上面的分析并结合图1，可以发现，当电机三相正常连接时，如果6路IGBT都关闭时，U、V、W的电压等于0（DC-），所以这时候处理器对三相BackEMF采样，计算得到的U、V、W电压为0，那么就没有接地错误。如果有任何一相接地，那么该相电压就是GND，也就是DC+/2，那么采样BackEMF计算得到的电压就是DC+/2，那么电机就有接地错误，这是因为电机3相绕组中点相连，而且内阻很小，所以任何一相接地，三相都可以检测到DC+/2的电压，从而判断出电机的接地错误。
而对于开关磁阻电机，因为三相独立，每一相都是如图3所示的接法，与普通电机的判断原理相同，可以判断出接地错误。不同的是，开关磁阻电机三相没有连接，互相独立，也就是说哪一相接地，就可以采样计算得到该相的电压为DC+/2，这样不仅可以判断出电机的接地错误，而且可以定位为哪一相接地，当具体报告出某一相接地，更利于查找问题。 
短路检测 
短路指的是电机输入（也就是变频器的输出）两相或者三相短接在一起，这种情况下变频器输出电压会烧毁变频器的IGBT，所以启动前一定要检测是否有短路错误。
短路错误的检测可以利用RL电路的一阶冲击响应原理实现。电机的定子绕组可以看作是3个中点连接在一起的电感，这样与图1中BackEMF分压电阻组成了RL回路，而IGBT的上管的导通可以提供脉冲电压。正常情况下，如果给U相发出一个10μs宽的短脉冲，在如图2所示的1μs位置采样三相BackEMF电压，得到的结果是BackEMF1的电压是DC+的等效值, 而BackEMF2、3的电压会低于DC+的值。如图2仿真结果所示，上图是BackEMF1的电压波形，下图是BackEMF2、3的电压波形。BackEMF2、3的电压可以用以下公式求得： 
Uemf23 = Uemf1 * e^(-t*R/L);
其中t是时间、R是两分压电阻之和、L是电机两相的电感之和。如果U相和V相短路，那么V相的电压将和U相相同，这样我们轮换给三相发10μs的脉冲，同时采样三相的BackEMF电压，便可判断任意两相的短路故障。具体判断结果可以根据下表得到：
Figure DEST_PATH_211209DEST_PATH_IMAGE001
对于开关磁阻电机的短路检测就要简单的多了，因为开关磁阻电机的三相是相互独立的，那么当我们给任何一相发脉冲时，其它相不受任何影响。例如，当给U相发出10μs脉冲时，在1μs处检测BackEMF1、2、3，正常情况下，计算得到的结果是U为DC+、V和W为DC-，那么当U、V短路时，V就等于U，同为DC+。那么同样，轮换打开三相上管，我们也可以根据上表判断任何两相的短路情况。
缺相检测 
当电机缺相时，电机是可以启动的，但是却是非常有害的，不仅无法提供额定的转矩，而且转矩脉动会非常大，长时间运行会烧毁电机，所以启动前进行缺相检查是非常必要的。
在上述短路检测部分中，当给某一相发出一个10μs的脉冲后，根据图2的仿真结果，其它两相电压不断上升，最终也会达到DC+，那么如果在电压上升至接近DC+的时间点后，再检测到其中一相电压却仍为DC-，那么就可以断定该相有缺相错误。具体检测方法如下：给U相发出10μs的脉冲，在6μs处检测BackEMF电压，如果计算得到的V、W相大于DC-很多，接近于DC+，那么三相都没有缺相；如果V相等于DC-，而W相接近DC+，那么V相缺相，反之W相缺相；如果V、W相都等于DC-，则有可能U相缺相，也有可能V，W都缺相，甚至三相都缺相。这时需要轮换发脉冲，再给V相发脉冲，检测三相，如果W接近于DC+，则U相缺相；如果W等于DC-，则三相中的任何相都可能缺相。结论是如果一相缺相，可以精确的判断出是哪一相缺相；如果两相或这三相都缺，则只可以判断出缺相，但只要判断出缺相，我们就可以采取正确的措施。 
对于开关磁阻电机控制器来说，判断缺相更容易，开关磁阻电机控制器的三相完全独立，每相都是如图3所示的接法，那么首先给U相发出10μs的脉冲，检测BackEMF1，计算得到U相的电压如果为DC+，则U相正确；如果得到的结果为DC-，则U相缺相。同理给V、W相发脉冲，检测V、W是否有缺相错误。 对于开关磁阻电机控制器来说，无论是哪一相或多相缺相，都可精确的判断出缺相错误，更利于排查。 

Claims (2)

1.一种基于BackEMF电压的检测接地、短路和缺相错误的装置，其特征在于：包括BackEMF检测电路和处理器，所述BackEMF检测电路采用两个不同阻值的电阻分压，所述BackEMF检测电路一端连接变频器的三相输出端电压U，V，W，另一端接入DC母线的DC-，其中所述BackEMF检测电路的检测端接入处理器的3个ADC通道进行采样。
2.一种基于BackEMF电压的检测接地、短路和缺相错误的装置，其特征在于：包括BackEMF检测电路和处理器，所述BackEMF检测电路采用两个不同阻值的电阻分压，所述BackEMF检测电路一端连接开关磁阻电机控制器的三相输出端电压U，V，W，另一端接入DC母线的DC-，其中所述BackEMF检测电路的检测端接入处理器的3个ADC通道进行采样。
CN201320408965.5U 2013-07-10 2013-07-10 基于BackEMF电压的检测接地、短路和缺相错误的装置 Expired - Fee Related CN203479942U (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201320408965.5U CN203479942U (zh) 2013-07-10 2013-07-10 基于BackEMF电压的检测接地、短路和缺相错误的装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201320408965.5U CN203479942U (zh) 2013-07-10 2013-07-10 基于BackEMF电压的检测接地、短路和缺相错误的装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN203479942U true CN203479942U (zh) 2014-03-12

Family

ID=50228250

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201320408965.5U Expired - Fee Related CN203479942U (zh) 2013-07-10 2013-07-10 基于BackEMF电压的检测接地、短路和缺相错误的装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN203479942U (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106921319A (zh) * 2015-10-16 2017-07-04 Zf腓德烈斯哈芬股份公司 控制多相旋转场电机的方法、计算机程序及装置
CN111751759A (zh) * 2020-06-28 2020-10-09 国网北京市电力公司 一种三相充电枪输出短路检测电路及检测方法

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106921319A (zh) * 2015-10-16 2017-07-04 Zf腓德烈斯哈芬股份公司 控制多相旋转场电机的方法、计算机程序及装置
CN106921319B (zh) * 2015-10-16 2022-01-07 Zf腓德烈斯哈芬股份公司 控制多相旋转场电机的方法、计算机程序及装置
CN111751759A (zh) * 2020-06-28 2020-10-09 国网北京市电力公司 一种三相充电枪输出短路检测电路及检测方法
CN111751759B (zh) * 2020-06-28 2022-11-01 国网北京市电力公司 一种三相充电枪输出短路检测电路及检测方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102307034B (zh) 一体化无刷直流电机的驱动装置
US8841917B2 (en) Ground scheme identification method
CN102624324B (zh) 驱动故障保护
CN104767429B (zh) 无刷直流电机功率逆变器上电自检装置及自检方法
CN203870219U (zh) 电机试验台测控系统
CN103166566B (zh) 涡轮分子泵用三相电动机驱动控制装置
CN103259487B (zh) 变频器控制电机的方法和变频器
CN101871982B (zh) 一种用于检测三相交流电相序和不对称电压的方法及电路
CN101551441A (zh) 一种开关磁阻电机功率变换器故障诊断方法
CN103941114A (zh) 车用永磁同步电机系统功率模块及电流传感器的自检方法
CN202204866U (zh) 一种空调压缩机电流检测电路
CN203608132U (zh) 一种变速风机电机
TW201807425A (zh) 馬達控制裝置
CN203368336U (zh) 变频器
CN202261131U (zh) 一体化无刷直流电机的驱动装置
CN102904429B (zh) 交流伺服驱动器母线电压的软启动方法及装置
CN203479942U (zh) 基于BackEMF电压的检测接地、短路和缺相错误的装置
CN104836508A (zh) 永磁同步电机相电阻参数离线辨识方法及系统
CN103312240A (zh) 无刷直流电机的三相端电压估计方法、线反电势估计方法、换相点检测方法及其变频器
CN203504463U (zh) 无刷电机驱动电路
CN103026249B (zh) 检查永磁发电机和含检测器模块的供电设备的故障的方法
CN201689147U (zh) 一种晶闸管整流桥触发角监测装置
CN202153252U (zh) 基于交流变频技术的感应耐压试验仪
CN107592053A (zh) 电机的端电压测量装置和测量方法
CN105515491A (zh) 多功能抽油电动机节能保护控制方法及控制器

Legal Events

Date Code Title Description
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
ASS Succession or assignment of patent right

Owner name: BEIJING HUACHEN WENDING TECHNOLOGY DEVELOPMENT CO.

Free format text: FORMER OWNER: ZHAO YI

Effective date: 20150401

COR Change of bibliographic data

Free format text: CORRECT: ADDRESS; FROM: 100085 HAIDIAN, BEIJING TO: 100080 HAIDIAN, BEIJING

TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20150401

Address after: 100080 Haidian District, Suzhou Street, No. 33, No. 502, Beijing

Patentee after: BEIJING HUACHEN WENDING TECHNOLOGY DEVELOPMENT CO., LTD.

Address before: 100085 Beijing city Haidian District xi'erqi Yan Shangyuan 2-3-803

Patentee before: Zhao Dai

C41 Transfer of patent application or patent right or utility model
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20161215

Address after: 100095 Beijing, Haidian District, high road, No. 1, No. 2, building 1, floor 102-120

Patentee after: Beijing Jiangyuan Yade investment management partnership (limited partnership)

Address before: 100080 Haidian District, Suzhou Street, No. 33, No. 502, Beijing

Patentee before: BEIJING HUACHEN WENDING TECHNOLOGY DEVELOPMENT CO., LTD.

C41 Transfer of patent application or patent right or utility model
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20170109

Address after: 214203 Jiangsu city of Wuxi province Yixing economic and Technological Development Zone No. 10 Xing Li Lu Yixing Industrial Park Building 6, Room 102

Patentee after: Wuxi Hua Chen Control Technology Co. Ltd.

Address before: 100095 Beijing, Haidian District, high road, No. 1, No. 2, building 1, floor 102-120

Patentee before: Beijing Jiangyuan Yade investment management partnership (limited partnership)

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20140312

Termination date: 20200710

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee