[发明专利]一种燃料电池系统用空压机的故障诊断及保护系统有效
申请号: | 202010454699.4 | 申请日: | 2020-05-26 |
公开(公告)号: | CN111765102B | 公开(公告)日: | 2021-04-30 |
发明(设计)人: | 华青松;丁茂起 | 申请(专利权)人: | 稳力(广东)科技有限公司 |
主分类号: | F04D25/06 | 分类号: | F04D25/06;F04D17/10;F04D27/00;H02H7/08 |
代理公司: | 北京科龙寰宇知识产权代理有限责任公司 11139 | 代理人: | 侯奇慧 |
地址: | 527326 广东省云浮市云城*** | 国省代码: | 广东;44 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 燃料电池 系统 用空压机 故障诊断 保护 | ||
1.一种燃料电池系统用空压机的故障诊断及保护系统,其特征在于,包括:控制器、高速电机和压气机,高速电机和压气机均与控制器连接,高速电机为永磁同步电机且转速高于100000 rpm/min,一直流电源与控制器高压直流连接,控制器与高速电机、压气机之间的连接为高压交流连接、弱电信号连接和水路管道连接,压气机与外部之间的连接为气路连接,控制器的输出频率高于2000Hz,控制器用于对数据进行解析和判断,实时监测空压机的运行状态,其中:
控制器具有电压转换电路、采样电路、主控制芯片以及故障诊断模块,采样电路包括电源电压采样电路、电机相电流采样电路、母线电压采样电路,主控制芯片具有一ADC采样模块,电压转换电路、采样电路与ADC采样模块连接,故障诊断模块与主控制芯片连接,电机相电流采样电路用于采集高速电机的相电流,电源电压采样电路用于采集直流电源的电压,控制器依据永磁同步电机的数学模型,采用滑模观测器算法推导出电机转子位置和电机速度,
高速电机的冷却水进水口处、冷却水出水口处分别安装一温度传感器,以分别采集冷却水进水温度和冷却水出水温度,冷却水进水口处进一步安装一液体流量计,以采集冷却水进水流量,高速电机内部定子绕组的相线和中性点处分别安装一温度传感器,以分别采集定子绕组相线温度和定子绕组中性点温度,高速电机的壳体前端和壳体中部位置分别安装一振动传感器,以分别采集壳体前端振动量和壳体中部振动量,
压气机包括叶轮和蜗壳,压气机的进气口、出气口分别安装一温度传感器、一压力传感器以及一气体流量计,以采集进气口空气温度、进气口空气压力、进气口空气流量、出气口空气温度、出气口空气压力以及出气口空气流量,
电压转换电路接收以下物理量的模拟电压信号并将其转换为0~3.3V之间的数字信号后发送至ADC采样模块:冷却水进水温度、冷却水出水温度、冷却水进水流量、定子绕组相线温度、定子绕组中性点温度、壳体前端振动量、壳体中部振动量、进气口空气温度、进气口空气压力、进气口空气流量、出气口空气温度、出气口空气压力以及出气口空气流量,
故障诊断模块根据控制器汇总的数据判断是否发生故障,根据故障的触发时机和重要程度,将故障分类为预警故障、一类故障、二类故障和三类故障,其中:
对于预警故障,采用基于数学模型的诊断方法,对物理量的数值进行实时监控,当物理量的数值超过预设的阈值时,故障诊断模块输出相应的预警故障信号,预警故障包含位置信号趋势错误预警、速度信号趋势错误预警以及电机控制输出量超限预警;
一类故障为无损故障,故障诊断模块采用硬件检测和软件检测并行的方式诊断一类故障,故障诊断模块诊断出一类故障后能够及时采取处理措施后,使得一类故障对控制器不造成损坏,一类故障包含:电机缺相、电机过流、母线欠压以及母线过压;
二类故障存在对控制器造成损害的几率,故障诊断模块对二类故障进行处理后,控制器能够继续正常运行,二类故障为功率模块开路故障;
三类故障为有损且不易控制的故障,三类故障能够对控制器造成重大损坏且不易修复,需要更换部件,三类故障包括整流桥烧毁、母线电容损坏、硬件电路内部短路以及功率模块短路。
2.根据权利要求1所述的燃料电池系统用空压机的故障诊断及保护系统,其特征在于,高速电机内部定子绕组的相线和中性点处安装的温度传感器为NTC传感器。
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