[发明专利]精确检测交流风扇运行状况的故障检测电路及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种故障检测电路及方法，尤其是一种精确检测交流风扇运行状况的故障检测电路及方法，属于交流风扇故障检测的技术领域。

背景技术

大功率电气设备广泛应用于社会的各个行业，如能源、机械、冶金、电信等大功率设备由于功率等级较高，发热量大，所以散热问题一直为大家所关注，现有的热交换手段有：自然空气对流散热、强制风冷、水冷等。在强制风冷散热中，风扇是最重要的部件之一，其工作情况直接影响设备的运行性能。由于风扇处于风道中，环境相对恶劣，且处于机械旋转状态，因而在电气设备中属于易损部件，故障率很高，所以风扇故障检测显得尤为重要。现有风扇故障检测有两种思路，一种是风扇内部自带故障信号输出，另一中是对风扇外围辅助电路进行监测得出故障信号。

具备故障信号输出的风扇成本上远大于同规格的无故障信号输出的风扇，进而削弱整机竞争优势，另外这种故障检测方法的缺点只能检测风扇本身的故障，缺乏与控制单元的通信（仍然需要外围辅助电路对故障信号进行处理），而且无法与控制单元的驱动信号之间做逻辑判断，如果控制单元与风扇之间的线路出现故障（包括风机保险开路，线路连接故障等）导致风扇停转，风扇是无法给出故障信号进行告警的。

通过外围辅助电路对风扇进行故障监测的方法，有采用在风扇回路中串入二极管，当控制单元发出驱动信号，风扇运转，二极管的导通压降驱动光耦合器原边，光耦合器副边导通后可以通过外围电路，将信号传回控制单元，当风扇发生故障时，电流消失，二极管无导通压降，光耦合器副边得到相反的信号，进而判定风扇故障，其原理示意图如图1。

这种检测电路的缺点是只能检测风扇的开路故障，当短路发生时，二极管也会导通，光耦合器副边得到正确信号，因而无法检测风扇短路故障；另外需要在风扇主回路中串入二极管及整流桥，大大增加功耗，根据二极管的损耗计算：

P_diode=N*V_f*I_f

其中，V_f为二极管的导通压降，I_f为风扇电流，N为回路中二极管串联数量。当此电路用于大功率风扇故障检测时，二极管及整流桥的损耗会很大，需要增加额外的散热来解决，进而增加的整体方案成本。

此电路虽然能通过光耦合器实现故障信号与主电路的隔离，但普通光耦所提供的隔离等级较低，如果需要提供高绝缘等级的隔离，必须选用宽体光耦，其成本为普通光耦合器的几倍。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种精确检测交流风扇运行状况的故障检测电路及方法，其结构紧凑，检测精度高，检测成本低，适应范围广，安全可靠。

按照本发明提供的技术方案，所述精确检测交流风扇运行状况的故障检测电路，包括交流风扇；所述交流风扇与用于检测所述交流风扇工作电流的风机电流检测处理电路连接，所述风机电流检测处理电路将检测的工作电流传输至控制电路，所述控制电路通过风机驱动电路与交流风扇连接，以通过风机驱动电路驱动交流风扇；控制电路内预存储有交流风扇正常工作时的第一工作电流值，控制电路将检测的工作电流与第一工作电流值比较；当检测的工作电流与第一工作电流值不匹配时，控制电路根据向风机驱动电路输出的驱动信号情况判断输出交流风扇的运行故障。

所述控制电路输出的运行故障包括交流风扇的开路、短路或堵转。所述风机电流检测处理电路包括电流互感器、霍尔效应传感器、分流器或巨磁阻传感器等用于检测电流的隔离的或者非隔离的检测元件。

所述风机电流检测处理电路采用电流互感器时，电流互感器原边的一端与交流风扇连接，电流互感器原边的另一端与风机驱动电路连接，电流互感器的副边的一端与第二电阻的一端及第三电阻的一端连接，电流互感器副边的另一端及第二电阻的另一端均接地，第三电阻的另一端与运算放大器的同相端连接，运算放大器的反相端与运算放大器的输出端连接，且运算放大器的输出端与控制电路连接。

所述风机驱动电路包括可控硅，所述可控硅的控制端与控制电路的输出端连接。

一种精确检测交流风扇运行状况的故障检测方法，所述交流风扇运行状况故障检测方法包括如下步骤：

a、获取交流风扇的工作电流，并将所述工作电流传输至控制电路内；

b、控制电路将所述工作电流与预存储的第一工作电流值比较；

c、当所述获取的工作电流与第一工作电流值不匹配时，控制电路根据向风机驱动电路输出驱动信号的状态判断交流风扇的工作状态；当交流风扇处于故障状态时，控制电路输出故障信号。