CN117491756A - 缺相检测方法、缺相检测网络模型的训练方法及相关装置 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了缺相检测方法、缺相检测网络模型的训练方法及相关装置，该缺相检测方法应用于三相电机，三相电机包括三相绕组，其中，该缺相检测方法包括：每间隔设定时长采样获取电机驱动电路输出给三相绕组中至少一个绕组的脉宽调制信号；响应于采样获取次数累计达到设定次数，采用预设函数对累计获取的每一脉宽调制信号计算得到特征参数；根据特征参数确定三相电机的缺相状态。通过上述方式，本申请的缺相检测方法在不增加硬件成本的基础上，仍能快速准确的检测出输出缺相，且即使有一相或两相电流没有进行硬件采样，也能准确的检测出缺相，适用范围也较广。
Description
技术领域
本申请涉及电机控制技术领域，特别是涉及缺相检测方法、缺相检测网络模型的训练方法及相关装置。
背景技术
在异步电机的传感器矢量控制中，当三相电压输出缺一相时，便会出现一相电流为零，其余两相电流较大的情况，同时仅有两相输出电流将造成电机中的旋转磁场不稳定，从而导致电机出现震动，因此快速且准确的检测出电机输出缺相是电机控制中较重要的研究方向之一。
然而，目前的电机输出缺相检测方法，通常是通过检测并计算每一相电流的平均值，再对比大小，以进行逻辑判断，并在满足缺相检测条件时，报出缺相故障，检测出缺相结果较慢，对电机驱动器的硬件条件依赖性较高，硬件成本也较高；且在缺两相电流，或速度控制指令为零时，便无法有效实现缺相检测。
发明内容
本申请主要解决的技术问题是提供缺相检测方法、缺相检测网络模型的训练方法及相关装置，能够解决现有技术中的缺相检测方法检测效率较低，对电机驱动器的硬件条件依赖性较高，硬件成本也较高，且在缺两相电流，或速度控制指令为零时，便无法有效实现缺相检测的问题。
为解决上述技术问题，本申请采用的一个技术方案是：提供一种缺相检测方法，应用于三相电机，三相电机包括三相绕组，其中，该缺相检测方法包括：每间隔设定时长采样获取电机驱动电路输出给三相绕组中至少一个绕组的脉宽调制信号；响应于采样获取次数累计达到设定次数，采用预设函数对累计获取的每一脉宽调制信号计算得到特征参数；根据特征参数确定三相电机的缺相状态。
其中，每间隔设定时长采样获取电机驱动电路输出给三相绕组中至少一个绕组的脉宽调制信号的步骤之前，还包括：检测电机驱动电路输出给三相电机的速度控制指令是否为零；每间隔设定时长采样获取电机驱动电路输出给三相绕组中至少一个绕组的脉宽调制信号的步骤包括：响应于电机驱动电路输出给三相电机的速度控制指令不为零，每间隔设定时长采样获取电机驱动电路输出给三相绕组中至少一个绕组的脉宽调制信号。
其中，采用预设函数对累计获取的每一脉宽调制信号计算得到特征参数包括：将每一脉宽调制信号的占空比乘以电机驱动电路输出给三相绕组的母线电压得到端电压；将每一端电压的累计之和除以设定次数得到电压平均值；将每一端电压平方值的累计之和除以设定次数后，开平方得到电压均方根值。
其中，根据特征参数确定三相电机的缺相状态的步骤包括：检测电压平均值与电压均方根值之间的差值是否超过第一阈值；如果差值超过第一阈值，确定缺相状态为三相电机当前的工作电压缺相；如果差值不超过第一阈值，确定缺相状态为三相电机当前的工作电压不缺相。
其中，缺相检测方法还包括：响应于电机驱动电路输出给三相电机的速度控制指令为零，每间隔设定时长采样获取电机驱动电路分别输出给三相绕组中至少两个绕组的第一脉宽调制信号和第二脉宽调制信号。
其中，采用预设函数对累计获取的每一脉宽调制信号计算得到特征参数包括：将每一第一脉宽调制信号的占空比乘以电机驱动电路输出给三相绕组的母线电压得到第一端电压；将每一第一端电压平方值的累计之和除以设定次数后，开平方得到第一均方根值；将每一第二脉宽调制信号的占空比乘以电机驱动电路输出给三相绕组的母线电压得到第二端电压；将每一第二端电压平方值的累计之和除以设定次数后，开平方得到第二均方根值。
其中，根据特征参数确定三相电机的缺相状态的步骤包括：检测第一均方根值与第二均方根值之间的差值是否超过第二阈值；如果差值超过第二阈值，确定缺相状态为三相电机当前的工作电压缺相；如果差值不超过第二阈值，确定缺相状态为三相电机当前的工作电压不缺相。
其中，每间隔设定时长采样获取电机驱动电路输出给三相绕组中至少一个绕组的脉宽调制信号的步骤包括：每间隔设定时长采样获取电机驱动电路分别输出给三相绕组中每一绕组的第一脉宽调制信号、第二脉宽调制信号以及第三脉宽调制信号；响应于采样获取次数累计达到设定次数，采用预设函数对累计获取的每一脉宽调制信号计算得到特征参数的步骤包括：响应于采样获取次数累计达到设定次数，采用预设函数对累计获取的每一第一脉宽调制信号计算得到第一特征参数；采用预设函数对累计获取的每一第二脉宽调制信号计算得到第二特征参数；采用预设函数对累计获取的每一第三脉宽调制信号计算得到第三特征参数；根据特征参数确定三相电机的缺相状态的步骤包括：根据第一特征参数、第二特征参数以及第三特征参数中的至少一个确定三相电机的缺相状态。
其中，设定时长为1-4毫秒，设定次数为100-1000次。
为解决上述技术问题，本申请采用的另一个技术方案是：提供一种缺相检测方法，应用于三相电机，三相电机包括三相绕组，其中，该缺相检测方法包括：采样获取电机驱动电路分别输出给三相绕组中每一绕组的第一脉宽调制信号、第二脉宽调制信号以及第三脉宽调制信号；分别将第一脉宽调制信号、第二脉宽调制信号以及第三脉宽调制信号的占空比乘以电机驱动电路输出给三相绕组的母线电压得到第一端电压、第二端电压以及第三端电压；利用第一端电压、第二端电压以及第三端电压得到三相端电压波形示意图；将三相端电压波形示意图输入至经训练的缺相检测网络模型，以利用缺相检测网络模型对电压波形示意图进行分类，并确定将电压波形示意图归类为缺相波形示意图的置信度；根据置信度确定三相电机的缺相状态。
为解决上述技术问题，本申请采用的另一个技术方案是：提供一种缺相检测网络模型的训练方法，用于训练得到如上所述的缺相检测网络模型，其中，缺相检测网络模型的训练方法包括：获取缺相波形示意图和/或目标三相端电压波形示意图；对缺相波形示意图和/或目标三相端电压波形示意图进行标注，以得到标注图像信息；通过标注图像信息对预设网络模型进行训练，以建立第一模型；通过标注图像信息对第二模型进行训练，以得到缺相检测网络模型，其中，第二模型是通过在第一模型添加检测输出模型结构得到。
为解决上述技术问题，本申请采用的又一个技术方案是：提供一种缺相检测电路，其中，该缺相检测电路用于采用如上任一项所述的缺相检测方法对三相电机的缺相状态进行检测。
为解决上述技术问题，本申请采用的又一个技术方案是：提供一种电子设备，其中，该电子设备包括壳体及连接于壳体的缺相检测电路；其中，该缺相检测电路为如上任一项所述缺相检测电路。
本申请的有益效果是：区别于现有技术，本申请提供的缺相检测方法应用于三相电机，三相电机包括三相绕组，该缺相检测方法具体是每间隔设定时长采样获取电机驱动电路输出给三相绕组中至少一个绕组的脉宽调制信号，以在采样获取次数累计达到设定次数时，采用预设函数对累计获取的每一脉宽调制信号计算得到特征参数，并根据特征参数确定三相电机的缺相状态，从而在不增加硬件成本的基础上，仍能快速准确的检测出输出缺相，且即使有一相或两相电流没有进行硬件采样，也能准确的检测出缺相，适用范围也较广。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，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，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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，其中：
图1是电机速度环控制一实施例的框架示意图；
图2是电机矢量控制一实施例的框架示意图；
图3是电机矢量控制一实施例的详细框架示意图；
图4是本申请缺相检测方法第一实施方式的流程示意图；
图5是电机三相端电压的相位示意图；
图6是本申请缺相检测方法第二实施方式的流程示意图；
图7是本申请缺相检测方法第三实施方式的流程示意图；
图8是本申请缺相检测方法第四实施方式的流程示意图；
图9是电机在速度控制指令不为零，正常工作时的三相端电压波形示意图；
图10是电机在速度控制指令不为零，缺一相工作电流时的三相端电压波形示意图；
图11是电机在速度控制指令不为零，缺两相工作电流时的三相端电压波形示意图；
图12是电机在速度控制指令不为零，缺三相工作电流时的三相端电压波形示意图；
图13是电机速度控制指令为零，正常工作时的三相端电压波形示意图；
图14是电机速度控制指令为零，缺一相工作电流时的三相端电压波形示意图；
图15是电机速度控制指令为零，缺两相工作电流时的三相端电压波形示意图；
图16是本申请缺相检测网络模型的训练方法一实施方式的流程示意图；
图17是本申请缺相检测电路一实施方式的结构示意图；
图18是本申请电子设备一实施方式的结构示意图。
具体实施方式
发明人经长期研究发现，异步电机的传感器矢量控制通常是由速度环+电流环的双闭环控制进行实现。其中，如图1所示，图1是电机速度环控制一实施例的框架示意图，该电流环是内环控制，速度环是外环控制。
如图2所示，图2是电机矢量控制一实施例的框架示意图，速度环是通过对电机编码器进行解码或者无传感器估算，得到电机轴的机械角度，再根据电机极对数计算出电角度，机械角度用于电机轴速度的计算，电角度用于电流环的电流坐标变换计算，电机轴的速度作为速度环PI（proportion integration，比例积分）调节器的反馈，目标转速作为速度环PI调节器的给定，速度环PI调节器经计算后的输出，作为电流环Iq电流PI调节器的给定。
如图3所示，图3是电机矢量控制一实施例的详细框架示意图，电流环是通过硬件采样两相或三相输出电流Iu/Iv/Iw，Iu/Iv/Iw的相位是呈120度相位对称的；接着对Iu/Iv/Iw进行CLARK（克拉克，人名，此处特指由克拉克提出的将三相坐标系转换成直角坐标系的一种坐标变换方式）坐标变换，将Iu/Iv/Iw转换成相位相差90度的Iα和Iβ电流；接着将Iα和Iβ进行PARK【派克，人名，此处特指由派克提出的将三相电流投影到随着转子旋转的直轴（d轴），交轴（q轴）与垂直于dq平面的零轴（0轴）上去的一种坐标变换方式】坐标变换，以将静止坐标系下Iα和Iβ电流转换成旋转坐标系的Id和Iq电流。
其中，Id和Iq电流会一直坐落在旋转的dq坐标轴上，所以属于直流变量，控制起来较为容易，同时Id和Iq电流还将作为两个电流PI调节器的反馈，Iq电流PI调节器的给定为速度环的输出，Id电流PI调节器的给定为磁通给定；Id和Iq电流PI调节器对给定和反馈进行计算，然后输出调节后的目标电流Id1和Iq1；接着对Id1和Iq1进行反PARK变换，得到Vα和Vβ，Vα和Vβ作为SVPWM（Space Vector Pulse Width Modulation，空间矢量脉宽调制）调制算法的输入；SVPWM算法计算后输出三个不同的PWM（Pulse width modulation，脉冲宽度调制）占空比值，这三个占空比值用于产生三相调制PWM信号到电机的U/V/W三相绕组，从而控制异步电机运行在目标转速下。
然而，在异步电机的传感器矢量控制中，当三相电压输出缺一相时，便会出现一相电流为零，其余两相电流较大的情况，同时仅有两相输出电流将造成电机中的旋转磁场不稳定，从而导致电机出现震动，因此快速且准确的检测出电机输出缺相是电机控制中较重要的研究方向之一。
为了能够在不增加硬件成本的基础上，仍能快速准确的检测出输出缺相，本申请提供了一种缺相检测方法。下面结合附图和实施例，对本申请作进一步的详细描述。特别指出的是，以下实施例仅用于说明本申请，但不对本申请的范围进行限定。同样的，以下实施例仅为本申请的部分实施例而非全部实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。
在本申请中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
请参阅图4，图4是本申请缺相检测方法第一实施方式的流程示意图。具体而言，可以包括如下步骤：
S11：每间隔设定时长采样获取电机驱动电路输出给三相绕组中至少一个绕组的脉宽调制信号。
可理解的是，本实施方式中的缺相检测方法具体是应用于三相电机，该三相电机具体包括三相绕组，以在电机驱动电路向三相电机中的每一绕组提供上述三相输出电流Iu/Iv/Iw，以驱动三相电机进行工作，并利用上述SVPWM调制算法向每一绕组对应的开关电路发送脉宽调制信号，比如，第一脉冲宽度调制信号PWM1、第二脉冲宽度调制信号PWM2以及第三脉冲宽度调制信号PWM3，以控制三相电机工作状态时，能够利用该缺相检测方法对三相输出电流Iu/Iv/Iw可能存在的缺一相、缺两相或缺三相电流的状态进行检测。
值得说明的是，如图5所示，图5是电机三相端电压的相位示意图，且具体是对应三相电机正常工作时，每一相绕组两端的端电压，以该三相端电压分别为U0/V0/W0为例，则可知，该U0/V0/W0具体是幅值相等且相位相差120度的三个对称电压，且该U0/V0/W0又分别对应于相位相差120度的三个对称的三相输出电流Iu/Iv/Iw。
其中，该缺相检测方法具体可以是由耦接于电机驱动电路的缺相检测电路进行实现。
具体地，该缺相检测电路被设置为每间隔设定时长对电机驱动电路输出给三相绕组中至少一个绕组的脉宽调制信号进行一次采样，也即每间隔设定时长采用获取第一脉冲宽度调制信号PWM1、第二脉冲宽度调制信号PWM2以及第三脉冲宽度调制信号PWM3中的至少一个，并进行累积计数。
S12：响应于采样获取次数累计达到设定次数，采用预设函数对累计获取的每一脉宽调制信号计算得到特征参数。
进一步地，该缺相检测电路在确定当前进行的采样获取次数累计已达到设定次数时，采用预设函数对累计获取的每一脉宽调制信号计算得到特征参数。
其中，该特征参数具体可以是利用每一脉宽调制信号的占空比计算得到每一端电压，并求取得到的每一端电压的平均值和/或均方根值，和/或其他任意合理的参数。
值得说明的是，通过采样获取三相电机在正常工作和缺相状态下的三相端电压，并利用示波器分别得到正常工作和缺相状态下的三相端电压波形示意图，便可直观辨别出两者差异；且该差异可通过合适的数据分析检测得到，比如对应在端电压的平均值和/或均方根值，和/或其他任意合理的参数上将具有可被合适的不等式判断条件检测出的特征。
另外，该端电压指的是三相电机中每一相绕组对地的电压。
可选地，该预设函数具体可以包括线性函数、均值函数和/或均方根值函数等任意合理的函数，本申请对此不做限定。
S13：根据特征参数确定三相电机的缺相状态。
可理解的是，经对三相电机在正常工作和缺相状态下的三相端电压进行模拟示波及数据分析可知，不同的缺相状态，也即不缺相、缺一相、缺两相、缺三相状态下的特征参数将具有不同的特征，以能够根据合适的不等式判断条件检测确定，从而确定三相电机当前工作运行中的缺相状态，以便于后续进行故障预警、急停控制、反馈调节以及数据采集等任意合理的处理方式中的一种或多种，本申请对此不做限定。
上述方案，通过利用采样获取的至少一个绕组的每一脉宽调制信号计算得到的特征参数确定三相电机的缺相状态，从而能够在无需检测出每一三相输出电流Iu/Iv/Iw的前提下有效进行缺相检测，以在不增加硬件成本的基础上，仍能快速准确的检测出输出缺相，检测效率较高；且即使有一相或两相电流没有进行硬件采样，也能准确的检测出缺相，适用范围也较广。
在一实施例中，该缺相检测电路对脉宽调制信号的采样获取具体是实时进行的，且每在确定当前进行的采样获取次数累计已达到设定次数时，进行一次特征参数的计算及缺相状态的确定，并将当前的累计次数清零，以重新循环执行上述S11-S13进行相应的采样获取、特征参数的计算及缺相状态的确定。
而在其他实施例中，每执行一次缺相状态的检测确定，也即上述S11-S13，具体还可以间隔另一预设时长后，再执行S11-S13；或，在接收到上位机发送的缺相检测指令后，再执行S11-S13，以避免频繁执行缺相检测占用过多的运算资源，并带来较大的功率损耗。
可选地，该设定时长为1-4毫秒，也即该缺相检测电路具体可以每间隔1毫秒、2毫秒或4毫秒等任意合理的时长，且优选为每间隔2毫秒采样获取电机驱动电路输出给三相绕组中至少一个绕组的脉宽调制信号一次，本申请对此不做限定。
可选地，该设定次数为100-1000次，也即该缺相检测电路具体可以在当前采样获取次数累计达到100次、200次、500次或1000次等任意合理的次数，且优选为在累计达到500次时，采用预设函数对累计获取的每一脉宽调制信号计算得到特征参数，本申请对此不做限定。
请参阅图6，图6是本申请缺相检测方法第二实施方式的流程示意图。本实施方式的缺相检测方法是图4中的缺相检测方法的一细化实施方式的流程示意图，具体包括如下步骤：
S21：检测电机驱动电路输出给三相电机的速度控制指令是否为零。
可理解的是，在实际的三相电机的转速控制中，通常包括正向转速控制、反向转速控制以及关停；且区别于电机的正向转速控制和反向转速控制，在对三相电机进行关停，也即驱动电路向三相电机发送关停指令时，该三相电机中的三相输出电流Iu/Iv/Iw将逐渐降为0，而此时得到的缺相状态下的特征参数将具有与正向转速控制/反向转速控制缺相状态下的特征参数明显不同的特征。
因此，电机的正向转速控制/反向转速控制与关停控制需采用不同的检测方式，以在进行缺相检测时，需首先对电机驱动电路当前输出给三相电机的速度控制指令是否为零进行检测；其中，该速度控制指令为零即为关停控制，而该速度控制指令不为零则对应为正向转速控制或反向转速控制。
其中，如果电机驱动电路输出给三相电机的速度控制指令不为零，则执行S22，如果电机驱动电路输出给三相电机的速度控制指令为零，则执行S29。
S22：每间隔设定时长采样获取电机驱动电路输出给三相绕组中至少一个绕组的脉宽调制信号。
可理解的是，该缺相检测电路在确定当前速度控制指令不为零时，具体是每间隔设定时长对电机驱动电路输出给三相绕组中至少一个绕组的脉宽调制信号进行一次采样，也即每间隔设定时长采用获取第一脉冲宽度调制信号PWM1、第二脉冲宽度调制信号PWM2以及第三脉冲宽度调制信号PWM3中的至少一个，并进行累积计数。
S23：将每一脉宽调制信号的占空比乘以电机驱动电路输出给三相绕组的母线电压得到端电压。
进一步地，将每一采样获取到的脉宽调制信号的占空比乘以电机驱动电路输出给三相绕组的母线电压，以得到端电压。
值得说明的是，该母线电压指的是电机控制***中，母线上的电压大小，也可理解为三相绕组中的每两相之间的电压，通常存在有母线电压=端电压*√3。
为方便理解，以采样得到的脉宽调制信号包括第一脉冲宽度调制信号PWM1，母线电压为UM，端电压为U1为例，则可知，端电压U1=PWM1占空比*UM。
而在其他实施例中，当前采样得到的脉宽调制信号具体还可以为第二脉冲宽度调制信号PWM2，或第三脉冲宽度调制信号PWM3，或具体还包括第二脉冲宽度调制信号PWM2和/或第三脉冲宽度调制信号PWM3，且第二脉冲宽度调制信号PWM2对应端电压为V1，第三脉冲宽度调制信号PWM3对应端电压为V1，则相应地，端电压V1=PWM2占空比*UM；端电压W1=PWM3占空比*UM。
S24：将每一端电压的累计之和除以设定次数得到电压平均值。
同样地，以采样得到的脉宽调制信号包括第一脉冲宽度调制信号PWM1，设定次数为N（N为100-1000中的正整数），第n（n为正整数）次采样得到的端电压为U1n为例，则可知：
该电压平均值。
S25：将每一端电压平方值的累计之和除以设定次数后，开平方得到电压均方根值。
进一步地，该电压均方根值。
S26：检测电压平均值与电压均方根值之间的差值是否超过第一阈值。
可理解的是，经对缺相时的三相端电压波形进行数据分析可知，当速度控制指令为不零时，缺相会导致端电压的均方根值比平均根值大，且每相均具有这一特征，从而能够利用这一特征，通过设置第一阈值进行速度控制指令为非零时的缺相检测。
具体地，以第一阈值为Uy为例，则可知，该缺相检测电路具体是检测|Up-Uj|>Uy是否成立。
可选地，该第一阈值Uy为8-14V（伏特），且优选为10V。
其中，如果|Up-Uj|>Uy成立，则执行S27，如果|Up-Uj|>Uy不成立，则执行S28。
S27：确定缺相状态为三相电机当前的工作电压缺相。
可理解的是，该缺相检测电路在确定|Up-Uj|>Uy成立时，便可确定三相电机当前接收到的速度控制指令不为零，且缺相状态为工作电压缺相，或者说三相输出电流缺相。
S28：确定缺相状态为三相电机当前的工作电压不缺相。
而在该缺相检测电路在确定|Up-Uj|>Uy不成立时，便可确定三相电机当前接收到的速度控制指令不为零，且缺相状态为工作电压不缺相，或者说三相输出电流不缺相，三相电机运行正常。
S29：每间隔设定时长采样获取电机驱动电路分别输出给三相绕组中至少两个绕组的第一脉宽调制信号和第二脉宽调制信号。
可理解的是，该缺相检测电路在确定当前速度控制指令为零时，具体是每间隔设定时长对电机驱动电路分别输出给三相绕组中至少两个绕组的第一脉宽调制信号和第二脉宽调制信号进行一次采样，也即每间隔设定时长采用获取第一脉冲宽度调制信号PWM1、第二脉冲宽度调制信号PWM2以及第三脉冲宽度调制信号PWM3中的至少两个，并进行累积计数。
值得说明的是，为方便理解，上述第一脉宽调制信号和第二脉宽调制信号具体可以分别对应为第一脉冲宽度调制信号PWM1和第二脉冲宽度调制信号PWM2，并从名称上做出区分，也可以分别对应为第一脉冲宽度调制信号PWM1和第三脉冲宽度调制信号PWM3，还可以分别对应为第二脉冲宽度调制信号PWM2和第三脉冲宽度调制信号PWM3，或者第一脉冲宽度调制信号PWM1、第二脉冲宽度调制信号PWM2以及第三脉冲宽度调制信号PWM3，也即第一脉宽调制信号和第二脉宽调制信号中的一个实际包括两个信号，且各信号分别为不同绕组的控制信号，本申请对此不做限定。
S210：将每一第一脉宽调制信号的占空比乘以电机驱动电路输出给三相绕组的母线电压得到第一端电压。
为方便理解，此处以采样得到的第一脉宽调制信号和第二脉宽调制信号分别为第一脉冲宽度调制信号PWM1和第二脉冲宽度调制信号PWM2为例，则可知，第一端电压U1=PWM1占空比*UM。
S211：将每一第一端电压平方值的累计之和除以设定次数后，开平方得到第一均方根值。
其中，第n（n为正整数）次采样得到的第一端电压为U1n为例，则可知：
第一电压均方根值。
S212：将每一第二脉宽调制信号的占空比乘以电机驱动电路输出给三相绕组的母线电压得到第二端电压。
其中，第二端电压V1=PWM2占空比*UM。
S213：将每一第二端电压平方值的累计之和除以设定次数后，开平方得到第二均方根值。
其中，第n（n为正整数）次采样得到的第二端电压为V1n为例，则可知：
第二电压均方根值。
S214：检测第一均方根值与第二均方根值之间的差值是否超过第二阈值。
可理解的是，经对缺相时的三相端电压波形进行数据分析可知，当速度控制指令为零时，缺相会导致各端电压的均方根值相差很大，从而能够利用这一特征，通过设置第二阈值进行速度控制指令为零时的缺相检测。
具体地，以第二阈值为Vy为例，则可知，该缺相检测电路具体是检测|Uj-Vj|>Vy是否成立。
可选地，该第二阈值Vy为8-14V（伏特），且优选为10V。
其中，如果|Uj-Vj|>Vy成立，则执行S215，如果|Uj-Vj|>Vy不成立，则执行S216。
S215：确定缺相状态为三相电机当前的工作电压缺相。
可理解的是，该缺相检测电路在确定|Uj-Vj|>Vy成立时，便可确定三相电机当前接收到的速度控制指令为零，且缺相状态为工作电压缺相，或者说三相输出电流缺相。
S216：确定缺相状态为三相电机当前的工作电压不缺相。
而在该缺相检测电路在确定|Uj-Vj|>Vy不成立时，便可确定三相电机当前接收到的速度控制指令为零，且缺相状态为工作电压不缺相，或者说三相输出电流不缺相，三相电机运行正常。
请参阅图7，图7是本申请缺相检测方法第三实施方式的流程示意图。本实施方式的缺相检测方法是图4中的缺相检测方法的一细化实施方式的流程示意图，具体包括如下步骤：
S31：每间隔设定时长采样获取电机驱动电路分别输出给三相绕组中每一绕组的第一脉宽调制信号、第二脉宽调制信号以及第三脉宽调制信号。
可理解的是，该缺相检测电路具体还可以每间隔设定时长对电机驱动电路输出给三相绕组中每一绕组的第一脉宽调制信号、第二脉宽调制信号以及第三脉宽调制信号进行一次采样，也即每间隔设定时长采用获取第一脉冲宽度调制信号PWM1、第二脉冲宽度调制信号PWM2以及第三脉冲宽度调制信号PWM3，并进行累积计数。
S32：响应于采样获取次数累计达到设定次数，采用预设函数对累计获取的每一第一脉宽调制信号计算得到第一特征参数。
进一步地，该缺相检测电路在确定当前进行的采样获取次数累计已达到设定次数时，采用预设函数对累计获取的每一脉宽调制信号计算得到特征参数。
例如，利用第一脉冲宽度调制信号PWM1依次计算得到第一端电压U1=PWM1占空比*UM；第一电压平均值；第一电压均方根值/>。
S33：采用预设函数对累计获取的每一第二脉宽调制信号计算得到第二特征参数。
进一步地，利用第二脉冲宽度调制信号PWM2依次计算得到第二端电压V1=PWM2占空比*UM；第二电压平均值；第二电压均方根值/>。
S34：采用预设函数对累计获取的每一第三脉宽调制信号计算得到第三特征参数。
又进一步地，利用第三脉冲宽度调制信号PWM3依次计算得到第三端电压W1=PWM3占空比*UM；第三电压平均值；第三电压均方根值/>。
S35：根据第一特征参数、第二特征参数以及第三特征参数中的至少一个确定三相电机的缺相状态。
可理解的是，该缺相检测电路在获取到上述第一特征参数、第二特征参数以及第三特征参数后，便可有效利用不等式判断条件|Up-Uj|>Uy，|Vp-Vj|>Uy，|Wp-Wj|>Uy，|Uj-Vj|>Vy，|Uj-Wj|>Vy以及|Vj-Wj|>Vy中的一个或多个，在不增加硬件成本的基础上，快速且准确的检测出三相电机在速度控制指令为零或不为零时的缺相状态；且适用于缺任意一相、缺任意两相、缺三相的三种工况；另外，在判断条件为多个时，还能够有效利用多个判断条件相互验证，以保证检测结果的准确性。
值得说明的是，由于三相电机正常运行时，电机三相端电压的平均值与均方根值基本相等，理论上不会超过3V，而缺相时的端电压波形则相差较大，所以该缺相检测方法准确率较高，且检测速度较快。
请参阅图8，图8是本申请缺相检测方法第四实施方式的流程示意图。具体而言，可以包括如下步骤：
S41：采样获取电机驱动电路分别输出给三相绕组中每一绕组的第一脉宽调制信号、第二脉宽调制信号以及第三脉宽调制信号。
具体地，缺相检测电路采样获取电机驱动电路分别输出给三相绕组中每一绕组的第一脉宽调制信号、第二脉宽调制信号以及第三脉宽调制信号。
S42：分别将第一脉宽调制信号、第二脉宽调制信号以及第三脉宽调制信号的占空比乘以电机驱动电路输出给三相绕组的母线电压得到第一端电压、第二端电压以及第三端电压。
进一步地，缺相检测电路具体是将第一脉宽调制信号的占空比乘以电机驱动电路输出给三相绕组的母线电压得到第一端电压；将第二脉宽调制信号的占空比乘以母线电压得到第二端电压；将第三脉宽调制信号的占空比乘以母线电压得到第三端电压。
S43：利用第一端电压、第二端电压以及第三端电压得到三相端电压波形示意图。
值得说明的是，如图9所示，图9是电机在速度控制指令不为零，正常工作时的三相端电压波形示意图，当电机驱动电路发送给三相电机的转速控制指令大于零，且电机正常运行时，通过对三相端电压波形的分析，可以观察到一定时间内电机端电压的平均值与均方根值基本相等。
而如图10所示，图10是电机在速度控制指令不为零，缺一相工作电流时的三相端电压波形示意图，当速度控制指令不为零，且电机缺一相时，通过对三相端电压波形的分析，可以观察一定时间内电机端电压的平均值要比均方根值小，且相差10V以上，三相端电压均存在该现象，通过该现象，可以在不增加硬件成本的基础上，通过计数滤波，快速且准确的检测出输出缺相。
且如图11和图12所示，其中，图11是电机在速度控制指令不为零，缺两相工作电流时的三相端电压波形示意图，图12是电机在速度控制指令不为零，缺三相工作电流时的三相端电压波形示意图，当速度控制指令大于零，且电机缺两相或缺三相时，同样具备电机端电压的平均值要比均方根值小，且相差10V以上的现象，从而能够通过该现象快速且准确的检测出输出缺相。
如图13所示，图13是电机速度控制指令为零，正常工作时的三相端电压波形示意图，当速度控制指令不为零，且电机正常运行时，通过对三相端电压波形的分析，可以观察到一定时间内电机端电压的平均值与均方根值基本相等。
如图14所示，图14是电机速度控制指令为零，缺一相工作电流时的三相端电压波形示意图，当速度控制指令等于零，且电机缺一相时，通过对三相端电压波形的分析，可以观察到一定时间内，U相端电压均方根值对比V相端电压均方根值，或者U相端电压均方根值对比W相端电压均方根值，V相端电压均方根值对比W相端电压均方根值，且均存在较大的差值，尤其是与正常运行时端电压波形相差较大，从而能够利用该现象，进行输出缺相检测。
如图15所示，图15是电机速度控制指令为零，缺两相工作电流时的三相端电压波形示意图，当速度控制指令等于零，且电机缺两相或三相时，通过对三相端电压波形的分析，同样具备U相端电压均方根值对比V相端电压均方根值，或者U相端电压均方根值对比W相端电压均方根值，V相端电压均方根值对比W相端电压均方根值，且均存在较大的差值的现象，从而能够利用该现象，进行输出缺相检测。
具体地，利用缺相检测电路中的示波器对第一端电压、第二端电压以及第三端电压进行示波处理得到三相端电压波形示意图，或缺相检测电路将采样得到的第一端电压、第二端电压以及第三端电压发送给上位机，以使上位机利用第一端电压、第二端电压以及第三端电压得到三相端电压波形示意图。
S44：将三相端电压波形示意图输入至经训练的缺相检测网络模型，以利用缺相检测网络模型对电压波形示意图进行分类，并确定将电压波形示意图归类为缺相波形示意图的置信度。
可理解的是，利用现今较成熟的深度学习网络模型技术，已能够有效对具有明显特征的图片进行甄别、比对、分类，也即该缺相检测网络模型在经训练后，可有效对当前获取的三相端电压波形示意图进行分类，比如将其归类为上述图9-图15中的各三相端电压波形示意图中的任一个，并确定出将该电压波形示意图归类为上述图9-图15中对应电机缺相状态的缺相波形示意图的置信度。
S45：根据置信度确定三相电机的缺相状态。
其中，在确定该置信度不小于设定阈值时，便可确定三相电机当前的缺相状态，也即确定三相电机是否处于不缺相、缺一相、缺两相或缺三相的状态中。
进一步地，在另一实施例中，上述S41-S43具体还可以替换为：对电机驱动电路分别输出给三相绕组中每一绕组的第一端电压、第二端电压以及第三端电压直接进行采样获取。
请参阅图16，图16是本申请缺相检测网络模型的训练方法一实施方式的流程示意图。具体而言，可以包括如下步骤：
S51：获取缺相波形示意图和/或目标三相端电压波形示意图。
具体地，从网上，或实际的工作记录，或仿真实验等任意合理的场景中获取缺相波形示意图和/或目标三相端电压波形示意图，也即上述图9-图15中的部分或全部；其中，该目标三相端电压波形示意图为三相电机正常运行，不缺相工作时对应的三相端电压波形示意图。
S52：对缺相波形示意图和/或目标三相端电压波形示意图进行标注，以得到标注图像信息。
进一步地，对获取到的缺相波形示意图和/或目标三相端电压波形示意图进行标注，以标注获取的图片为缺相或不缺相。
S53：通过标注图像信息对预设网络模型进行训练，以建立第一模型。
将标注图像信息输入到预设网络模型，并对该预设网络模型进行训练，以使得该预设网络模型对出现有疑似标注图像信息对应的缺相波形示意图进行缺相判断的训练，和/或对出现有疑似标注图像信息对应的目标三相端电压波形示意图进行不缺相判断的训练，从而建立起第一模型。
S54：通过标注图像信息对第二模型进行训练，以得到缺相检测网络模型，其中，第二模型是通过在第一模型添加检测输出模型结构得到。
进一步地，在第一模型中添加检测输出模型结构，以建立起第二模型，并将标注图像信息输入到该第二模型中，以对第二模型进行再训练，并不断调整第一模型和/或第二模型中的内置参数，以增加判断结果的准确性，以得到缺相检测网络模型，并使该缺相检测网络模型具有对电压波形示意图进行分类，并给出将电压波形示意图归类为缺相波形示意图的置信度的能力。
本申请还提供了一种缺相检测电路，请参阅图17，图17是本申请缺相检测电路一实施方式的结构示意图。
需要说明的是，本实施方式所阐述的缺相检测电路60具体用于通过如上述实施方式中任一项所阐述的缺相检测方法对三相电机的缺相状态进行检测，具体请参阅图1-16及相关文字内容，在此就不再赘述。
在一实施例中，该缺相检测电路60具体可以包括相耦接的采样电路61和检测电路62，该采样电路61用于每间隔设定时长采样获取电机驱动电路输出给三相绕组中至少一个绕组的脉宽调制信号，并发送给检测电路62，以使检测电路62采用如上述实施方式中任一项所阐述的缺相检测方法对三相电机的缺相状态进行检测，具体请参阅图1-16及相关文字内容，在此就不再赘述。
本申请还提供了一种电子设备，请参阅图18，图18是本申请电子设备一实施方式的结构示意图。在本实施方式中，该电子设备70包括壳体71及连接于壳体71的缺相检测电路72。
需要说明的是，本实施方式所阐述的缺相检测电路72为上述实施方式中任一项所阐述的缺相检测电路60，具体请参阅图17及相关文字内容，在此就不再赘述。
本申请的有益效果是：区别于现有技术，本申请提供的缺相检测方法应用于三相电机，三相电机包括三相绕组，该缺相检测方法具体是每间隔设定时长采样获取电机驱动电路输出给三相绕组中至少一个绕组的脉宽调制信号，以在采样获取次数累计达到设定次数时，采用预设函数对累计获取的每一脉宽调制信号计算得到特征参数，并根据特征参数确定三相电机的缺相状态，从而在不增加硬件成本的基础上，仍能快速准确的检测出输出缺相，且即使有一相或两相电流没有进行硬件采样，也能准确的检测出缺相，适用范围也较广。
以上所述仅为本申请的实施方式，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。
Claims (13)
1.一种缺相检测方法，应用于三相电机，所述三相电机包括三相绕组，其特征在于，所述缺相检测方法包括：
每间隔设定时长采样获取电机驱动电路输出给所述三相绕组中至少一个绕组的脉宽调制信号；
响应于采样获取次数累计达到设定次数，采用预设函数对累计获取的每一所述脉宽调制信号计算得到特征参数；
根据所述特征参数确定所述三相电机的缺相状态。
2.根据权利要求1所述的缺相检测方法，其特征在于，所述每间隔设定时长采样获取电机驱动电路输出给所述三相绕组中至少一个绕组的脉宽调制信号的步骤之前，还包括：
检测所述电机驱动电路输出给所述三相电机的速度控制指令是否为零；
所述每间隔设定时长采样获取电机驱动电路输出给所述三相绕组中至少一个绕组的脉宽调制信号的步骤包括：
响应于所述电机驱动电路输出给所述三相电机的速度控制指令不为零，每间隔所述设定时长采样获取所述电机驱动电路输出给所述三相绕组中至少一个绕组的所述脉宽调制信号。
3.根据权利要求2所述的缺相检测方法，其特征在于，所述采用预设函数对累计获取的每一所述脉宽调制信号计算得到特征参数包括：
将每一所述脉宽调制信号的占空比乘以所述电机驱动电路输出给所述三相绕组的母线电压得到端电压；
将每一所述端电压的累计之和除以所述设定次数得到电压平均值；
将每一所述端电压平方值的累计之和除以所述设定次数后，开平方得到电压均方根值。
4.根据权利要求3所述的缺相检测方法，其特征在于，所述根据所述特征参数确定所述三相电机的缺相状态的步骤包括：
检测所述电压平均值与所述电压均方根值之间的差值是否超过第一阈值；
如果所述差值超过第一阈值，确定所述缺相状态为所述三相电机当前的工作电压缺相；
如果所述差值不超过所述第一阈值，确定所述缺相状态为所述三相电机当前的所述工作电压不缺相。
5.根据权利要求2所述的缺相检测方法，其特征在于，所述缺相检测方法还包括：
响应于所述电机驱动电路输出给所述三相电机的速度控制指令为零，每间隔所述设定时长采样获取所述电机驱动电路分别输出给所述三相绕组中至少两个绕组的第一脉宽调制信号和第二脉宽调制信号。
6.根据权利要求5所述的缺相检测方法，其特征在于，所述采用预设函数对累计获取的每一所述脉宽调制信号计算得到特征参数包括：
将每一所述第一脉宽调制信号的占空比乘以所述电机驱动电路输出给所述三相绕组的母线电压得到第一端电压；
将每一所述第一端电压平方值的累计之和除以所述设定次数后，开平方得到第一均方根值；
将每一所述第二脉宽调制信号的占空比乘以所述电机驱动电路输出给所述三相绕组的母线电压得到第二端电压；
将每一所述第二端电压平方值的累计之和除以所述设定次数后，开平方得到第二均方根值。
7.根据权利要求6所述的缺相检测方法，其特征在于，所述根据所述特征参数确定所述三相电机的缺相状态的步骤包括：
检测所述第一均方根值与所述第二均方根值之间的差值是否超过第二阈值；
如果所述差值超过第二阈值，确定所述缺相状态为所述三相电机当前的工作电压缺相；
如果所述差值不超过所述第二阈值，确定所述缺相状态为所述三相电机当前的所述工作电压不缺相。
8.根据权利要求1所述的缺相检测方法，其特征在于，所述每间隔设定时长采样获取电机驱动电路输出给所述三相绕组中至少一个绕组的脉宽调制信号的步骤包括：
每间隔设定时长采样获取电机驱动电路分别输出给所述三相绕组中每一绕组的第一脉宽调制信号、第二脉宽调制信号以及第三脉宽调制信号；
所述响应于采样获取次数累计达到设定次数，采用预设函数对累计获取的每一所述脉宽调制信号计算得到特征参数的步骤包括：
响应于采样获取次数累计达到设定次数，采用预设函数对累计获取的每一所述第一脉宽调制信号计算得到第一特征参数；
采用所述预设函数对累计获取的每一所述第二脉宽调制信号计算得到第二特征参数；
采用所述预设函数对累计获取的每一所述第三脉宽调制信号计算得到第三特征参数；
所述根据所述特征参数确定所述三相电机的缺相状态的步骤包括：
根据所述第一特征参数、所述第二特征参数以及所述第三特征参数中的至少一个确定所述三相电机的缺相状态。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的缺相检测方法，其特征在于，
所述设定时长为1-4毫秒，所述设定次数为100-1000次。
10.一种缺相检测方法，应用于三相电机，所述三相电机包括三相绕组，其特征在于，所述缺相检测方法包括：
采样获取电机驱动电路分别输出给所述三相绕组中每一绕组的第一脉宽调制信号、第二脉宽调制信号以及第三脉宽调制信号；
分别将所述第一脉宽调制信号、所述第二脉宽调制信号以及所述第三脉宽调制信号的占空比乘以所述电机驱动电路输出给所述三相绕组的母线电压得到第一端电压、第二端电压以及第三端电压；
利用所述第一端电压、所述第二端电压以及所述第三端电压得到三相端电压波形示意图；
将所述三相端电压波形示意图输入至经训练的缺相检测网络模型，以利用所述缺相检测网络模型对所述电压波形示意图进行分类，并确定将所述电压波形示意图归类为缺相波形示意图的置信度；
根据所述置信度确定所述三相电机的缺相状态。
11.一种缺相检测网络模型的训练方法，用于训练得到如权利要求10中所述的缺相检测网络模型，其特征在于，所述缺相检测网络模型的训练方法包括：
获取缺相波形示意图和/或目标三相端电压波形示意图；
对所述缺相波形示意图或所述目标三相端电压波形示意图进行标注，以得到标注图像信息；
通过所述标注图像信息对预设网络模型进行训练，以建立第一模型；
通过所述标注图像信息对第二模型进行训练，以得到所述缺相检测网络模型，其中，所述第二模型是通过在所述第一模型添加检测输出模型结构得到。
12.一种缺相检测电路，其特征在于，所述缺相检测电路用于采用如权利要求1-9中任一项所述的缺相检测方法，或如权利要求10所述的缺相检测方法对三相电机的缺相状态进行检测。
13.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括壳体及连接于所述壳体的缺相检测电路；
其中，所述缺相检测电路为如权利要求12所述的缺相检测电路。
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