[发明专利]无刷直流电机功率逆变器上电自检装置及自检方法

说明书

技术领域

本发明属于无刷直流电机控制系统，涉及一种无刷直流电机功率逆变器上电自检装置及自检方法。

背景技术

无刷直流电机(BLDCM)既具有交流电机的结构简单、运行可靠和维护方便等一系列优点，又具备直流电机的运行效率高、调速性能好、起动转矩较大等特点，在航空、航天、家电、交通等诸多领域都得到了广泛的应用。

无刷直流电机的基本构成包括：电机本体、电子换相电路和转子位置传感器三大部分。电机本体主要由定子和转子组成。电子换相电路一般由驱动部分和控制部分组成。转子位置传感用于检测转子磁极位置相对于定子电枢绕组轴线的位置，并向控制器提供位置信号的一种装置，是无刷直流电动机的关键部件之一。最常用的两相导通、星形三相六状态无刷直流电动机系统电气连接图如图1所示。

逆变器中的功率器件属于电力电子器件，很容易在极短的时间内因过流或者过压等故障而损坏，因此在电机运行之前对功率逆变器进行全面的自检不仅很有必要而且意义重大。功率逆变器的故障模式主要分为短路故障与开路故障两大类。短路故障与开路故障又因发生故障的功率管个数及位置不同而表现出不同的故障现象，因此给上电自检带来了很大的困难。如果能提出一种简单易实现又可以准确地定位出故障模态的功率逆变器上电自检测方法，对于无刷直流电机控制系统的长期安全运行而言意义重大。

发明内容

要解决的技术问题

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种无刷直流电机功率逆变器上电自检装置及自检方法，能够在电机运行之前获取逆变器的状态信息，既为无刷直流电机控制系统的稳定可靠运行提供有力的支持，又对逆变器排故与维护提供宝贵的信息。

技术方案

一种无刷直流电机功率逆变器上电自检电路，包括六个功率管V1、V2、V3、V4、V5和V6组成的三个桥臂，其特征在于还包括九个电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8和R9，以及三个电容；电阻R1与功率管V1并联，然后通过R4与R7的串联电路接地；电阻R2与功率管V3并联，然后通过R5与R8的串联电路接地；电阻R3与功率管V5并联，然后通过R6与R9的串联电路接地；所述九个电阻的阻值关系R1＝R2＝R3＝R4+R7＝R5+R8＝R6+R9。

在电阻R7、电阻R8和电阻R9上个并联一个滤波电容。

一种利用所述自检电路进行无刷直流电机功率逆变器上电自检的方法，其特征在于：将电路的功率逆变器每个桥臂的中点电压引入到DSP的AD模块，在电机运转之前，进行短路检测与开路检测，具体步骤如下：

第一、功率管短路故障检测：关断所有的功率管，读AD的值，判断三相端电压采样值：

当检测到的A相端电压值为Vbus、B相端电压值为1/2Vbus且C相端电压值为1/2Vbus时，则功率管V1存在短路故障；

当检测到的A相端电压值为1/2Vbus、B相端电压值为Vbus且C相端电压值为1/2Vbus时，则功率管V3存在短路故障；

当检测到的A相端电压值为1/2Vbus、B相端电压值为1/2Vbus且C相端电压值为Vbus时，则功率管V5存在短路故障；

当检测到的A相端电压值为0、B相端电压值为1/2Vbus且C相端电压值为1/2Vbus时，则功率管V4存在短路故障；

当检测到的A相端电压值为1/2Vbus、B相端电压值为0且C相端电压值为1/2Vbus时，则功率管V6存在短路故障；

当检测到的A相端电压值为1/2Vbus、B相端电压值为1/2Vbus且C相端电压值为0时，则功率管V2存在短路故障；

否则如果检测到的A、B、C相端电压值均为1/2Vbus时，则功率逆变器不存在短路故障；

当逆变器已经发生了短路故障时，检测程序会自动终止检测，等到短路故障排除后再重新进行检测；若未发生短路故障，则顺序执行开路故障的检测；

第二、功率管开路故障检测：

(1)通过状态2进行开关管V1与V2的开路故障检测：控制电机使其运行于状态2，开通功率管V1与V2，关断其余4个功率管，此时AC相绕组导通：

当检测到的A相端电压值为1/2Vbus、B相端电压值为1/2Vbus且C相端电压值为0时，则功率管V1存在开路故障；

当检测到的A相端电压值为Vbus、B相端电压值为1/2Vbus且C相端电压值为1/2Vbus时，则功率管V2存在开路故障；

当检测到的A、B、C相端电压值均为1/2Vbus时，则功率管V1与V2同时存在开路故障；