CN114172418B - 一种电机电流传感器状态检测***和方法 - Google Patents

一种电机电流传感器状态检测***和方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种电机电流传感器状态检测***和方法。该***包括：测控机、同步电机、三相逆变器、电流探头、高压电池模拟器和MCU；测控机用于根据台架上位机的转速指令反拖同步电机产出反电势；三相逆变器与同步电机通过三相母线电连接；高压电池模拟器用于接收台架上位机的零伏高压指令，为三相逆变器提供零母线电压以在三相逆变器和同步电机之间产生电势差；电流探头套接在三相母线上，用于检测三相母线上的第一三相电流信号；三相逆变器包括电流传感器和各IGBT驱动管；电流传感器反馈三相母线上的第二三相电流信号；MCU在不控制各IGBT驱动管导通或关闭时，根据第一和第二三相电流信号检测电流传感器的异常状态。实现可靠地排查电流传感器异常状态。

Description

一种电机电流传感器状态检测***和方法
技术领域
本发明实施例涉及电流传感器异常检测技术，尤其涉及一种电机电流传感器状态检测***和方法。
背景技术
纯电动车用永磁同步电机逆变器在台架初始调试阶段，可能出现MCU上位机给定转矩指令无法跟随情况，即反馈电流值为零，其中这可能因为电机程序问题导致正弦脉宽调制三相占空比输出为零，或者电机逆变器内的电流传感器发生异常，导致采集的反馈电流值为零。通常，在电机逆变器在台架初始调试阶段，电机逆变器内的程序和电流传感器的状态都无法确认，并且电机逆变器一般为密封状态，无法查看电流传感器状态。
发明内容
本发明提供一种电机电流传感器状态检测***和方法，以实现不拆卸电机逆变器，安全可靠的排查出电流传感器异常状态。
第一方面，本发明实施例提供了一种电机电流传感器状态检测***，该电机电流传感器状态检测***包括：测控机、同步电机、三相逆变器、电流探头、高压电池模拟器和MCU；
所述测控机与所述同步电机通讯连接，用于接收台架上位机的转速指令，并根据所述转速指令反拖所述同步电机产出反电势；
所述三相逆变器与所述同步电机通过三相母线电连接；所述高压电池模拟器与所述三相逆变器电连接，用于接收所述台架上位机的零伏高压指令，为所述三相逆变器提供零母线电压以在所述三相逆变器和所述同步电机之间产生电势差；
所述电流探头外接在所述三相母线上，用于检测所述三相母线上的第一三相电流信号；
所述三相逆变器包括电流传感器和各IGBT驱动管；所述电流传感器，用于反馈所述三相母线上的第二三相电流信号；
所述MCU，用于在不控制各所述IGBT驱动管导通或关闭时，根据第一三相电流信号和所述第二三相电流信号检测所述电流传感器的异常状态。
可选的，所述MCU，还用于不接收MCU上位机发送的CAN指令，且不发送所述CAN指令至所述三相逆变器。
可选的，所述MCU，具体用于在不控制各所述IGBT驱动管导通或关闭时，当所述第一三相电流信号不为零，所述第二三相电流信号为零，则判定所电流传感器处于异常状态。
可选的，所述MCU，具体用于在不控制各所述IGBT驱动管导通或关闭时，当所述第一三相电流信号不为零，所述第二三相电流信号不为零，则判定所电流传感器处于正常状态。
第二方面，本发明实施例还提供了一种电机电流传感器状态检测方法，该电机电流传感器状态检测方法应用于上述第一方面所述的电机电流传感器状态检测***，所述电机电流传感器状态检测方法包括：
所述MCU不控制所述三相逆变器内的各IGBT驱动管导通或关闭；
所述测控机接收所述台架上位机发送的转速指令，并根据所述转速指令反拖所述同步电机产出反电势；
所述高压模拟器接收所述台架上位机发送的零伏高压指令以为所述三相逆变器提供零母线电压以在所述三相逆变器和所述同步电机之间产生电势差；
所述电流探头检测所述三相母线上的第一三相电流信号；
所述三相逆变器内的电流传感器反馈所述三相母线上的第二三相电流信号；
所述MCU根据第一三相电流信号和所述第二三相电流信号检测所述电流传感器的异常状态。
可选的，所述MCU根据第一三相电流信号和所述第二三相电流信号检测所述电流传感器的异常状态，包括：
当所述第一三相电流信号不为零，所述第二三相电流信号为零，则判定所电流传感器处于异常状态。
可选的，所述MCU根据第一三相电流信号和所述第二三相电流信号检测所述电流传感器的异常状态，还包括：
当所述第一三相电流信号不为零，所述第二三相电流信号不为零，则判定所电流传感器处于正常状态。
可选的，所述MCU根据第一三相电流信号和所述第二三相电流信号检测所述电流传感器的异常状态，还包括：
当所述第一三相电流信号为零，则判定所述三相逆变器与所述同步电机之间的三相母线接触不良；或者所述高压电池模拟器与所述三相逆变器接触不良；或者所述电流探头与所述三相母线接触不良。
可选的，还包括：
所述MCU未接收MCU上位机发送的CAN指令，且不发送所述CAN指令至所述三相逆变器。
本发明通过测控机接收台架上位机的转速指令，并根据所述转速指令反拖所述同步电机产出反电势；通过所述高压电池模拟器接收所述台架上位机的零伏高压指令，为所述三相逆变器提供零母线电压以在所述三相逆变器和所述同步电机之间产生电势差；并通过所述电流探头检测所述三相母线上的第一三相电流信号；所述电流传感器反馈所述三相母线上的第二三相电流信号；然后通过所述MCU在不控制各所述IGBT驱动管导通或关闭时，根据第一三相电流信号和所述第二三相电流信号检测所述电流传感器的异常状态。如此实现了不拆卸电机逆变器，安全可靠的排查出电流传感器异常状态。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种电机电流传感器状态检测***的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的一种电机电流传感器状态检测方法的流程示意图；
图3是本发明实施例提供的另一种电机电流传感器状态检测方法的流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
图1是本发明实施例提供的一种电机电流传感器状态检测***的结构示意图，如图1所示，该电机电流传感器状态检测***包括：测控机10、同步电机20、三相逆变器30、高压电池模拟器40、电流探头50和MCU60；测控机10与同步电机20通讯连接，用于接收台架上位机的转速指令，并根据转速指令反拖同步电机20产出反电势；三相逆变器30与同步电机20通过三相母线电连接；高压电池模拟器40与三相逆变器30电连接，用于接收台架上位机的零伏高压指令，为三相逆变器30提供零母线电压以在三相逆变器30和同步电机20之间产生电势差；电流探头50套接在三相母线上，用于检测三相母线上的第一三相电流信号；三相逆变器30包括电流传感器31和各IGBT驱动管32；电流传感器31，用于反馈三相母线上的第二三相电流信号；MCU60，用于在不控制各IGBT驱动管32导通或关闭时，根据第一三相电流信号和第二三相电流信号检测电流传感器31的异常状态。
其中，现有技术中同步电机20的驱动原理为：MCU60接收MCU上位机的扭矩指令，并根据扭矩指令输出驱动三相逆变器30内的各IGBT管的驱动信号，三相逆变器30将主电池的直流电转化为三相交流电以驱动同步电机20工作，同步电机20并反馈三相电流至电流传感器31；但在同步电机在台架初始调试阶段，会出现MCU60接收MCU上位机的扭矩指令后，电流传感器31检到的同步电机20反馈三相电流零的情况，这一方面可能是由于MCU60根据扭矩指令输出驱动三相逆变器30内的各IGBT管的驱动信号的电机本身程序发生问题导致反馈三相电流为零；或者另一方面是由于本身电流传感器31发生异常，导致检测到的同步电机20反馈三相电流零。
本方案设置在MCU60不控制各所述IGBT驱动管导通或关闭情况下，即MCU不接收MCU上位机发送的CAN指令，且不发送CAN指令至三相逆变器，即MCU60不根据扭矩指令输出驱动三相逆变器30内的各IGBT管的驱动信号以驱动同步电机20工作，这样排除了电机本身程序的问题；然后通过测控机10接收台架上位机的转速指令，并根据转速指令反拖同步电机20产出反电势，对同步电机20进行发电，此时同步电机20相当于连接在电路中的三相电感和三相电阻；并通过高压电池模拟器40接收台架上位机的零伏高压指令，为三相逆变器30提供零母线电压，这样在三相逆变器30和同步电机20之间产生电势差；由于同步电机20电阻值较小，三相逆变器30和同步电机20之间的三相母线上产生一定的电流；接着通过电流探头50检测三相母线上的第一三相电流信号；电流传感器31反馈三相母线上的第二三相电流信号；MCU60则根据第一三相电流信号和所述第二三相电流信号检测所述电流传感器的异常状态。如此实现了不拆卸电机逆变器，安全可靠的排查出电流传感器异常状态。其中，测控机10为一可编程的集成芯片；高压电池模拟器40为专门为三相逆变器提供电压的电池控制器。
还需说明的是，具体的，当第一三相电流信号不为零，第二三相电流信号不为零，则判定所电流传感器31处于正常状态。当第一三相电流信号不为零，第二三相电流信号为零，MCU60则判定所电流传感器31处于异常状态，这样电流传感器状态检测***检测电流传感器状态简单、安全、可靠。
本发明实施例还提供了一种电机电流传感器状态检测方法，图2是本发明实施例提供的一种电机电流传感器状态检测方法的流程示意图，如图2所示，该电机电流传感器状态检测方法具体包括以下步骤：
S110、MCU不控制三相逆变器内的各IGBT驱动管导通或关闭。
其中，该电机电流传感器状态检测方法应用于上述实施例所述的电机电流传感器状态检测***，由于在同步电机在台架初始调试阶段，会出现MCU接收MCU上位机的扭矩指令后，电流传感器检到的同步电机反馈三相电流零的情况，这可能是由于MCU根据扭矩指令输出驱动三相逆变器内的各IGBT管的驱动信号的电机本身程序发生问题导致反馈三相电流为零；或者是由于本身电流传感器31发生异常，导致检测到的同步电机反馈三相电流零。本提案首先设置在MCU不控制各所述IGBT驱动管导通或关闭情况下，即MCU不根据扭矩指令输出驱动三相逆变器内的各IGBT管的驱动信号以驱动同步电机工作，这样排除了电机本身程序的问题。
S120、测控机接收台架上位机发送的转速指令，并根据转速指令反拖同步电机产出反电势。
S130、高压模拟器接收台架上位机发送的零伏高压指令以为三相逆变器提供零母线电压以在三相逆变器和同步电机之间产生电势差。
S140、电流探头检测三相母线上的第一三相电流信号。
S150、三相逆变器内的电流传感器反馈三相母线上的第二三相电流信号。
S160、MCU根据第一三相电流信号和第二三相电流信号检测电流传感器的异常状态。
本方案通过测控机接收台架上位机的转速指令，并根据转速指令反拖同步电机产出反电势；通过高压电池模拟器接收台架上位机的零伏高压指令，为三相逆变器提供零母线电压以在三相逆变器和同步电机之间产生电势差；并通过电流探头检测三相母线上的第一三相电流信号；电流传感器反馈三相母线上的第二三相电流信号；然后在MCU不控制各所述IGBT驱动管导通或关闭时，MCU根据第一三相电流信号和第二三相电流信号检测电流传感器的异常状态。如此实现了不拆卸电机逆变器，安全可靠的排查出电流传感器异常状态。
可选的，在上述实施例的基础上，对电流传感器状态异常判断进一步细化，图3是本发明实施例提供的另一种电机电流传感器状态检测方法的流程示意图，如图3所示，该电机电流传感器状态检测方法包括：
S210、MCU未接收MCU上位机发送的CAN指令，且不发送CAN指令至三相逆变器。
S220、MCU不控制三相逆变器内的各IGBT驱动管导通或关闭。
S230、测控机接收台架上位机发送的转速指令，并根据转速指令反拖同步电机产出反电势。
S240、高压模拟器接收台架上位机发送的零伏高压指令以为三相逆变器提供零母线电压以在三相逆变器和同步电机之间产生电势差。
S250、电流探头检测三相母线上的第一三相电流信号。
S260、三相逆变器内的电流传感器反馈三相母线上的第二三相电流信号。
S270、当第一三相电流信号不为零，第二三相电流信号为零，则MCU判定所电流传感器处于异常状态。
S280、当第一三相电流信号不为零，第二三相电流信号不为零，则MCU判定所电流传感器处于正常状态。
S290、当第一三相电流信号为零，则MCU判定三相逆变器与同步电机之间的三相母线接触不良；或者高压电池模拟器与三相逆变器接触不良；或者电流探头与三相母线接触不良。
本实施例在上述实施例的基础上，MCU进一步根据第一三相电流信号和第二三相电流信号的关系判定电流传感器的状态异常情况，当第一三相电流信号不为零，第二三相电流信号为零，则说明电流传感器反馈的三相电流异常，从而MCU判定电流传感器处于异常状态。当第一三相电流信号不为零，第二三相电流信号不为零，则MCU判定所电流传感器处于正常状态。当第一三相电流信号为零，则可能三相逆变器与同步电机之间的三相母线接触不良；或者高压电池模拟器与三相逆变器接触不良；或者电流探头与三相母线接触不良。如此该方法简单、安全、可靠地排查出电流传感器状态是否正常。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (9)

1.一种电机电流传感器状态检测***，其特征在于，包括：测控机、同步电机、三相逆变器、电流探头、高压电池模拟器和MCU；
所述测控机与所述同步电机通讯连接，用于接收台架上位机的转速指令，并根据所述转速指令反拖所述同步电机产出反电势；
所述三相逆变器与所述同步电机通过三相母线电连接；所述高压电池模拟器与所述三相逆变器电连接，用于接收所述台架上位机的零伏高压指令，为所述三相逆变器提供零母线电压以在所述三相逆变器和所述同步电机之间产生电势差；
所述电流探头套接在所述三相母线上，用于检测所述三相母线上的第一三相电流信号；
所述三相逆变器包括电流传感器和各IGBT驱动管；所述电流传感器，用于反馈所述三相母线上的第二三相电流信号；
所述MCU，用于在不控制各所述IGBT驱动管导通或关闭时，根据第一三相电流信号和所述第二三相电流信号检测所述电流传感器的异常状态。
2.根据权利要求1所述的电机电流传感器状态检测***，其特征在于，所述MCU，还用于不接收MCU上位机发送的CAN指令，且不发送所述CAN指令至所述三相逆变器。
3.根据权利要求1所述的电机电流传感器状态检测***，其特征在于，所述MCU，具体用于在不控制各所述IGBT驱动管导通或关闭时，当所述第一三相电流信号不为零，所述第二三相电流信号为零，则判定所电流传感器处于异常状态。
4.根据权利要求1所述的电机电流传感器状态检测***，其特征在于，所述MCU，具体用于在不控制各所述IGBT驱动管导通或关闭时，当所述第一三相电流信号不为零，所述第二三相电流信号不为零，则判定所电流传感器处于正常状态。
5.一种电机电流传感器状态检测方法，其特征在于，应用于上述权利要求1-4任一项所述的电机电流传感器状态检测***，所述电机电流传感器状态检测方法包括：
所述MCU不控制所述三相逆变器内的各IGBT驱动管导通或关闭；
所述测控机接收所述台架上位机发送的转速指令，并根据所述转速指令反拖所述同步电机产出反电势；
所述高压电池模拟器接收所述台架上位机发送的零伏高压指令以为所述三相逆变器提供零母线电压以在所述三相逆变器和所述同步电机之间产生电势差；
所述电流探头检测所述三相母线上的第一三相电流信号；
所述三相逆变器内的电流传感器反馈所述三相母线上的第二三相电流信号；
所述MCU根据第一三相电流信号和所述第二三相电流信号检测所述电流传感器的异常状态。
6.根据权利要求5所述的电机电流传感器状态检测方法，其特征在于，所述MCU根据第一三相电流信号和所述第二三相电流信号检测所述电流传感器的异常状态，包括：
当所述第一三相电流信号不为零，所述第二三相电流信号为零，则判定所电流传感器处于异常状态。
7.根据权利要求5所述的电机电流传感器状态检测方法，其特征在于，所述MCU根据第一三相电流信号和所述第二三相电流信号检测所述电流传感器的异常状态，还包括：
当所述第一三相电流信号不为零，所述第二三相电流信号不为零，则判定所电流传感器处于正常状态。
8.根据权利要求5所述的电机电流传感器状态检测方法，其特征在于，所述MCU根据第一三相电流信号和所述第二三相电流信号检测所述电流传感器的异常状态，还包括：
当所述第一三相电流信号为零，则判定所述三相逆变器与所述同步电机之间的三相母线接触不良；或者所述高压电池模拟器与所述三相逆变器接触不良；或者所述电流探头与所述三相母线接触不良。
9.根据权利要求5所述的电机电流传感器状态检测方法，其特征在于，还包括：
所述MCU未接收MCU上位机发送的CAN指令，且不发送所述CAN指令至所述三相逆变器。
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