[发明专利]无刷直流电机缺相故障的检测电路

说明书

技术领域

本发明公开了无刷直流电机缺相故障的检测电路，属于无刷直流电机控制的技术领域。

背景技术

无刷直流电动机由同步电动机和驱动器组成，是一种典型的机电一体化产品。同步电动机的定子绕组多做成三相对称星形接法，同三相异步电动机十分相似。缺相故障造成电机损坏占很大比例，由此而烧毁的电动机数量是巨大的，造成的经济损失也是极为严重的。

当电机发生定子绕组缺相故障时，电机的相电流输出异常或缺失，表现为电机不能转动，或转矩小且波动大，且控制器在绕组缺相状态下工作很容易烧毁，据统计，有半数以上无刷直流电机发生的本体故障是定子绕组开路或短路故障，因此，在以无刷直流电机作为执行机构，且要求高可靠性的伺服系统中有必要设计在无刷电机发生定子绕组缺相故障时的解决方案，以使伺服系统能继续工作。

现有的无刷直流电机缺相故障检测电路仅在检测到定子绕组缺相故障后停车运行。在要求可靠性高的伺服领域，当无刷直流电机发生故障时，伺服系统必须能继续工作。比如在以无刷电机作为伺服系统的航空舵回路中，如果伺服系统不能在故障时工作可能会造成坠毁。提供一种既能检测无刷直流电机的缺相故障，又能使得无刷直流电机在缺相情况下平稳运行的检测电路是有必要的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述背景技术的不足，提供了无刷直流电机缺相故障的检测电路，

本发明为实现上述发明目的采用如下技术方案：

无刷直流电机缺相故障的检测电路，针对具有两套三相定子绕组的无刷直流电机，所述无刷直流电机缺相的故障检测电路包括：霍尔传感器、CPLD芯片、逆变器、MCU芯片；

所述霍尔传感器检测无刷直流电机定子绕组的位置信息，输出数字信号至CPLD芯片；

所述逆变器将功率端直流电逆变后驱动无刷直流电机，在无刷直流电机定子绕组缺相时输出故障信号至CPLD芯片；

所述CPLD芯片根据霍尔传感器输出的数字信号产生驱动逆变器中开关管的调制信号，对逆变器输出的故障信号做逻辑元运算得到缺相故障信号；

所述MCU芯片根据CPLD输出的缺相故障信号、霍尔传感器输出的数字信号确定定子绕组故障相。

所述无刷直流电机缺相故障的检测电路中，逆变器包括两个依次连接的逆变单元；

其中，每个逆变单元包括：一套三相全桥逆变电路、母线电流采样电阻、一个采样电路；所述母线电流采样电阻串接在三相全桥逆变电路的负直流母线上；所述采样开关管漏极接直流电，源极经上拉电阻后接地，门极与所述母线电流采样电阻的采样电流流入端连接。

本发明采用上述技术方案，具有以下有益效果：检测无刷直流电机的缺相故障的同时保证无刷直流电机在缺相情况下平稳运行。

附图说明

图1是电机绕组的连接图。

图2是电机霍尔传感器与定子绕组的位置说明图。

图3是具有定位故障功能的逆变桥电路图。

图4至图6是一个电周期内无刷直流电机在六相和三相状态导通时的转矩合成图。

图7是CPLD芯片引脚连接示意图。

图8是CPLD芯片的换向逻辑流程图。

图9是无刷直流电机缺相故障的检测电路。

具体实施方式

下面结合附图对发明的技术方案进行详细说明：

本发明所述的无刷直流电机缺相故障的检测电路如图9所示，针对具有两套三相定子绕组的无刷直流电机，具体包括：霍尔传感器、CPLD芯片、逆变器、MCU芯片；

霍尔传感器检测无刷直流电机定子绕组的位置信息，输出数字信号至CPLD芯片；

逆变器将功率端直流电逆变后驱动无刷直流电机，在无刷直流电机定子绕组缺相时输出故障信号至CPLD芯片；

CPLD芯片根据霍尔传感器输出的数字信号产生驱动逆变器中开关管的调制信号，对逆变器输出的故障信号做逻辑元运算得到缺相故障信号；

MCU芯片根据CPLD输出的缺相故障信号、霍尔传感器输出的数字信号确定定子绕组故障相。