CN109975647A - 一种三角型接法的电动机绕组断路在线自检方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种三角型接法的电动机绕组断路在线自检方法，自检方法在电动机非运行且处于静止状态时进行，具体包括以下步骤：打开上桥臂开关管Q1和下桥臂开关管Q4，经过预设延时时间后采样主回路电流值，若主回路电流值小于预设电流门槛值则判断电动机的第一绕组断路并报警，且关断所有上下桥臂开关管，自检程序停止；若主回路电流值大于等于预设电流门槛值，则关断所有上下桥臂开关管，然后分别打开上桥臂开关管Q3和下桥臂开关管Q6以及打开上桥臂开关管Q5和下桥臂开关管Q2，按照前述判断电动机第一相组断路相同的方法完成对其余绕组断路的判断。本三角型接法的电动机绕组断路在线自检方法简单快捷又具备较高可靠性。

Description

一种三角型接法的电动机绕组断路在线自检方法

技术领域

本发明涉及电机驱动控制技术领域，具体涉及一种三角型接法的电动机绕组断路在线自检方法。

背景技术

本发明的发明人经过研究发现，现有电动控制技术对于三角型(即△)接法的电动机绕组断路故障的检测大多采用离线方式进行，而在线检测方法较少且大多较为复杂，缺乏便捷性和可靠性，因而亟需对这一问题进行解决。

发明内容

针对现有电动控制技术对于三角型接法的电动机绕组断路故障的检测大多采用离线方式进行，而在线检测方法较少且大多较为复杂，缺乏便捷性和可靠性的技术问题，本发明提供一种三角型接法的电动机绕组断路在线自检方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：

一种三角型接法的电动机绕组断路在线自检方法，所述自检方法适用于三相桥式驱动的三角型接法电动机，所述自检方法中采用了一种三相桥式驱动控制电路，所述驱动控制电路包括直流电源、桥式电路、微处理器、与微处理器输入端相连的电流传感器及与微处理器输出端相连的驱动电路，所述桥式电路包括上桥臂开关管Q1、Q3和Q5及下桥臂开关管Q2、Q4和Q6，所述开关管Q1、Q3和Q5的第一主电极与直流电源的正极连接，所述开关管Q1的第二主电极和开关管Q2的第一主电极均与电动机的第一绕组和第三绕组的一端连接，所述开关管Q3的第二主电极和开关管Q4的第一主电极均与电动机的第一绕组的另一端和第二绕组的一端连接，所述开关管Q5的第二主电极和开关管Q6的第一主电极均与电动机的第二绕组和第三绕组的另一端连接，所述开关管Q2、Q4和Q6的第二主电极经电流传感器与直流电源的负极连接，所述开关管Q1、Q3、Q5、Q2、Q4和Q6的控制极由驱动电路驱动控制，所述自检方法在电动机非运行且处于静止状态时进行，所述自检方法包括以下步骤：

S1、打开上桥臂开关管Q1和下桥臂开关管Q4，经过预设延时时间后由电流传感器采样此时主回路电流值，若主回路电流值小于电流门槛值，则判断电动机的第一绕组断路并进行报警提示，且关断所有上下桥臂开关管，自检程序停止；

S2、若主回路电流值大于等于电流门槛值，则关断所有上下桥臂开关管，然后打开上桥臂开关管Q3和下桥臂开关管Q6，经过预设延时时间后由电流传感器采样此时主回路电流值，若主回路电流值小于电流门槛值，则判断电动机的第二绕组断路并进行报警提示，且关断所有上下桥臂开关管，自检程序停止；

S3、若主回路电流值大于等于电流门槛值，则关断所有上下桥臂开关管，然后打开上桥臂开关管Q5和下桥臂开关管Q2，经过预设延时时间后由电流传感器采样此时主回路电流值，若主回路电流值小于电流门槛值，则判断电动机的第三绕组断路并进行报警提示，且关断所有上下桥臂开关管，自检程序停止；若主回路电流值大于等于电流门槛值，则关断所有上下桥臂开关管，退出自检程序。

与现有技术相比，本发明提供的三角型接法的电动机绕组断路在线自检方法，首先打开上桥臂开关管Q1和下桥臂开关管Q4，经过预设延时时间后采样主回路电流值，若主回路电流值小于电流门槛值则判断电动机的第一绕组断路，即从理论上说明在该预设延时时间内主回路电流值没有上升到电流门槛值，由此得出是由于电动机的第一绕组断路所致，此时需要关断所有上下桥臂开关管并停止自检程序且进行报警提示，禁止电动机进入运行程序，避免故障扩大进一步等待用户来进行处理；若主回路电流值大于等于电流门槛值则说明电动机的第一绕组没有断路，即从理论上说明在该预设延时时间内主回路电流值上升到了电流门槛值，然后再打开上桥臂开关管Q3和下桥臂开关管Q6，按照前述判断方法完成对电动机第二绕组断路的检测判断；最后再打开上桥臂开关管Q5和下桥臂开关管Q2，同样按照前述判断方法完成对电动机第三绕组断路的检测判断。由此可知，本申请提供的自检方法简单快捷，同时又具备较高的可靠性，能够对电动机绕组断路故障实现有效在线检测。

进一步，所述步骤S1～S3中预设延时时间采用如下公式进行计算：

其中，T为预设延时时间，G为主回路的总电感，I_m为经过预设延时时间T后主回路理论电流值，U为直流电源电压。

进一步，所述步骤S1～S3中预设延时时间为312μs。

进一步，所述步骤S1～S3中电流门槛值采用如下公式进行计算：

其中，T为预设延时时间，U为直流电源电压，G为主回路的总电感，I_m为经过预设延时时间T后主回路理论电流值，I₀为关闭所有上下桥臂开关管后主回路的静态电流值，I为电流门槛值。

附图说明

图1是本发明提供的一种三相桥式驱动三角型接法电动机的驱动控制结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“径向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参考图1所示，本发明提供一种三角型接法的电动机绕组断路在线自检方法，所述自检方法适用于三相桥式驱动的三角型接法电动机，所述自检方法中采用了一种三相桥式驱动控制电路，所述驱动控制电路包括直流电源、桥式电路、微处理器、与微处理器输入端相连的电流传感器R1及与微处理器输出端相连的驱动，所述桥式电路包括上桥臂开关管Q1、Q3和Q5及下桥臂开关管Q2、Q4和Q6，所述开关管Q1、Q3和Q5的第一主电极与直流电源的正极连接，所述开关管Q1的第二主电极和开关管Q2的第一主电极均与电动机的第一绕组L1和第三绕组L3的一端连接，所述开关管Q3的第二主电极和开关管Q4的第一主电极均与电动机的第一绕组L1的另一端和第二绕组L2的一端连接，所述开关管Q5的源第二主电极和开关管Q6的第一主电极均与电动机的第二绕组L2和第三绕组L3的另一端连接，所述开关管Q2、Q4和Q6的源极经电流传感器R1与直流电源的负极连接，所述开关管Q1、Q3、Q5、Q2、Q4和Q6的控制极由驱动电路驱动控制，即所述开关管Q1、Q3、Q5、Q2、Q4和Q6的控制极与驱动电路相连接，所述自检方法在电动机非运行且处于静止状态时进行，所述自检方法包括以下步骤：

S1、打开上桥臂开关管Q1和下桥臂开关管Q4，经过预设延时时间后由电流传感器R1采样此时主回路电流值，具体可以通过电流传感器R1上的电压来计算出此时主回路电流值，若主回路电流值小于电流门槛值，则判断电动机的第一绕组L1断路并进行报警提示，且关断所有上下桥臂开关管，自检程序停止；

S2、若主回路电流值大于等于电流门槛值，则关断所有上下桥臂开关管，然后打开上桥臂开关管Q3和下桥臂开关管Q6，经过预设延时时间后由电流传感器采样此时主回路电流值，若主回路电流值小于电流门槛值，则判断电动机的第二绕组L2断路并进行报警提示，且关断所有上下桥臂开关管，自检程序停止；

S3、若主回路电流值大于等于电流门槛值，则关断所有上下桥臂开关管，然后打开上桥臂开关管Q5和下桥臂开关管Q2，经过预设延时时间后由电流传感器采样此时主回路电流值，若主回路电流值小于电流门槛值，则判断电动机的第三绕组L3断路并进行报警提示，且关断所有上下桥臂开关管，自检程序停止；若主回路电流值大于等于电流门槛值，则关断所有上下桥臂开关管，退出自检程序。

与现有技术相比，本发明提供的三角型接法的电动机绕组断路在线自检方法，首先打开上桥臂开关管Q1和下桥臂开关管Q4，经过预设延时时间后采样主回路电流值，若主回路电流值小于电流门槛值则判断电动机的第一绕组断路，即从理论上说明在该预设延时时间内主回路电流值没有上升到电流门槛值，由此得出是由于电动机的第一绕组断路所致，此时需要关断所有上下桥臂开关管并停止自检程序且进行报警提示，禁止电动机进入运行程序，避免故障扩大进一步等待用户来进行处理；若主回路电流值大于等于电流门槛值则说明电动机的第一绕组没有断路，即从理论上说明在该预设延时时间内主回路电流值上升到了电流门槛值，然后再打开上桥臂开关管Q3和下桥臂开关管Q6，按照前述判断方法完成对电动机第二绕组断路的检测判断；最后再打开上桥臂开关管Q5和下桥臂开关管Q2，同样按照前述判断方法完成对电动机第三绕组断路的检测判断。由此可知，本申请提供的自检方法简单快捷，同时又具备较高的可靠性，能够对电动机绕组断路故障实现有效在线检测。

作为具体实施例，所述微处理器采用型号为STM32F051R6T6的单片机，所述驱动电路为本领域技术人员熟知的现有电路，所述开关管Q1～Q6为NMOS功率开关管；当然，本领域技术人员在此基础上，还可以采用其他的开关管如三极管、可控硅、IGBT管等来实现。

作为具体实施例，所述步骤S1～S3中在自检程序停止时还包括禁止电动机进入运行程序等待用户处理的步骤，即当电动机的绕组出现断路报警时，需要关断所有上下桥臂开关管并停止自检程序，禁止电动机进入运行程序，此时需要等待用户来确认具体是哪个相序绕组出现断路故障，以便及时消除断路故障。

作为具体实施例，所述步骤S1～S3中预设延时时间采用如下公式进行计算：

其中，T为预设延时时间，G为主回路的总电感，I_m为经过预设延时时间T后主回路理论电流值，U为直流电源电压。

作为具体实施例，所述步骤S1～S3中电流门槛值采用如下公式进行计算：

其中，T为预设延时时间，U为直流电源电压，G为主回路的总电感，即为电动机运行绕组电感与主回路电感的合计，具体可以通过计算或实测获得，I_m为经过预设延时时间T后主回路理论电流值，I₀为关闭所有上下桥臂开关管后主回路的静态电流值，I为电流门槛值。

其中，经过预设延时时间T后主回路理论电流值I_m的取值必须同时满足以下原则：

第一、I_m值要明显超过关闭所有上下桥臂开关管后主回路的静态电流值I₀，且超过幅度足够电流采样***分辨；

第二、I_m取值以不使电机出现抖动和运行冲击为上限；

第三、I_m取值以桥式驱动开关器件允许的最大功率为上限。

作为一种实施方式，假如某三相桥式驱动星型直流电动机主回路的总电感实测为5mH，控制***主回路的静态电流值(关闭所有开关管后)为0.1A，所用开关管的功率上限电流为200A，直流电源的电压为48V，经反复试验确认：短时对电动机加3A的电流不会造成电动机明显抖动和运行冲击，则可取I_m＝3A

预设延时时间：

电流门槛值：

当然，本领域技术人员也可以根据实际需要，将前述实施方式中的预设延时时间T取值为312μs，电流门槛值取值1A左右。

作为优选实施例，所述步骤S1～S3中预设延时时间为312μs，如果预设延时时间过长，可能会使得电流上升值过大造成***运行冲击；如果预设延时时间过短，可能会使得电流上升值过小造成主回路电流值还未上升至电流门槛值。因而，将预设延时时间设为312μs，在保证电机绕组能够连通的基础上又不会对电动机***造成冲击，有效保证了自检方法的可靠性。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (4)

1.一种三角型接法的电动机绕组断路在线自检方法，其特征在于，所述自检方法适用于三相桥式驱动的三角型接法电动机，所述自检方法中采用了一种三相桥式驱动控制电路，所述驱动控制电路包括直流电源、桥式电路、微处理器、与微处理器输入端相连的电流传感器及与微处理器输出端相连的驱动电路，所述桥式电路包括上桥臂开关管Q1、Q3和Q5及下桥臂开关管Q2、Q4和Q6，所述开关管Q1、Q3和Q5的第一主电极与直流电源的正极连接，所述开关管Q1的第二主电极和开关管Q2的第一主电极均与电动机的第一绕组和第三绕组的一端连接，所述开关管Q3的第二主电极和开关管Q4的第一主电极均与电动机的第一绕组的另一端和第二绕组的一端连接，所述开关管Q5的第二主电极和开关管Q6的第一主电极均与电动机的第二绕组和第三绕组的另一端连接，所述开关管Q2、Q4和Q6的第二主电极经电流传感器与直流电源的负极连接，所述开关管Q1、Q3、Q5、Q2、Q4和Q6的控制极由驱动电路驱动控制，所述自检方法在电动机非运行且处于静止状态时进行，所述自检方法包括以下步骤：

S1、打开上桥臂开关管Q1和下桥臂开关管Q4，经过预设延时时间后由电流传感器采样此时主回路电流值，若主回路电流值小于电流门槛值，则判断电动机的第一绕组断路并进行报警提示，且关断所有上下桥臂开关管，自检程序停止；

S2、若主回路电流值大于等于电流门槛值，则关断所有上下桥臂开关管，然后打开上桥臂开关管Q3和下桥臂开关管Q6，经过预设延时时间后由电流传感器采样此时主回路电流值，若主回路电流值小于电流门槛值，则判断电动机的第二绕组断路并进行报警提示，且关断所有上下桥臂开关管，自检程序停止；

S3、若主回路电流值大于等于电流门槛值，则关断所有上下桥臂开关管，然后打开上桥臂开关管Q5和下桥臂开关管Q2，经过预设延时时间后由电流传感器采样此时主回路电流值，若主回路电流值小于电流门槛值，则判断电动机的第三绕组断路并进行报警提示，且关断所有上下桥臂开关管，自检程序停止；若主回路电流值大于等于电流门槛值，则关断所有上下桥臂开关管，退出自检程序。

2.根据权利要求1所述的三角型接法的电动机绕组断路在线自检方法，其特征在于，所述步骤S1～S3中预设延时时间采用如下公式进行计算：

其中，T为预设延时时间，G为主回路的总电感，I_m为经过预设延时时间T后主回路理论电流值，U为直流电源电压。

3.根据权利要求1所述的三角型接法的电动机绕组断路在线自检方法，其特征在于，所述步骤S1～S3中预设延时时间为312μs。

4.根据权利要求1所述的三角型接法的电动机绕组断路在线自检方法，其特征在于，所述步骤S1～S3中电流门槛值采用如下公式进行计算：

其中，T为预设延时时间，U为直流电源电压，G为主回路的总电感，I_m为经过预设延时时间T后主回路理论电流值，I₀为关闭所有上下桥臂开关管后主回路的静态电流值，I为电流门槛值。