[发明专利]适用于检测三相交流发电机故障的方法、检测故障的装置

说明书

技术领域

本发明涉及三相交流发电机的故障检测方法及其相关的故障检测装置。

背景技术

具体而言，该检测方法适用于检测交流发电机的一相的开路和/或一相对地的短路。

例如，该方法可适用于检测为发动机控制单元供电的交流发电机的故障，例如，所述发动机为飞机发动机。这种控制单元根据海拔、外部压力、外部温度、喷射燃料的流量等控制发动机的运行。在这种用途中，为了乘客安全，检测交流发电机的故障，以便快速建立备用电源模式是十分重要的。当然，检测故障的方法和装置也可适用于采用三相交流发电机供电的任何其它用途。

故障检测通常是通过测量交流发电机所提供的三个电压之间的相移来进行的。在无故障的情况下，各电压之间有120°相移。在开路或对地短路的情况下，这些相位关系就会改变。相移的测量可采用在三相整流桥的二极管处采样、整形和与参考电平相比的电压来进行。然后，通过可编程逻辑电路或者通过微处理器的内部计数器的直接计数来分析表示各个相位的逻辑信号。

然而，通过测量相移来检测故障的方法并不能检测所有类型的对地短路及所有类型的开路。实际上，为了保护电子电路免受电磁辐射(符合电磁兼容性(EMC)标准-闪电)，在各个相位与接地之间都安装有电容器。如果断开其中一个相位，则整流桥的相应输入端仍然可以通过这些电容器所构成的串并联组合连接着其余电路。因此，残余电压仍会出现在相移测量装置的相应输入端。在较高的交流发电机负载下，该残余电压可高于交流发电机在低负载的情况下所产生的正常电压并且可足以激活相位测量电路。所以，通过测量相移检测故障的这个方法就不能区分出在高负载情况下的开路的情况与在低负载情况下的无故障的情况。

此外，如果其中一个相位对地短路，则共模电流在回流线和其它相位中流动，并且产生与线长成比例的压降。如果交流发电机和在交流发电机启动阶段所使用的电池与负载(例如，发动机控制单元)相距的距离超过几米远，则所产生的压降就会使相移测量中断。

最后，相移测量值是采用微处理器或可编程逻辑电路来测量经过一段时间的数值。这些元件成本都很高。此外，采用这些元件需要认证，所述认证成本也都很高。

发明内容

本发明的目的是提供一种检测方法及其装置，它适用于检测其中一个相位的开路，无论在电路周围是否有防护器件以及无论交流发电机的运行条件如何。

有利的是，本发明的故障检测方法和装置无论布线长度有多长都能够检测对地短路。

有利的是，可以采用模拟部件或软件部件来实现所述检测装置。

为此，本发明涉及连接着三相整流桥的三相交流发电机的故障检测方法；所述检测方法包括下列步骤：

对三相交流发电机以第一相位、第二相位和第三相位所产生的电压进行整流；

将从第一相位采样的整流电压与从第二相位采样的整流电压相加，以便获得其电压之和；

从所述电压之和减去从第三相位采样的两倍的整流电压，以便获得其电压之差；

将电压之差与高阈值和低阈值作比较；以及，

当电压之差小于所述低阈值时或者电压之差大于所述高阈值时，则检测故障。

根据某些具体实施例，检测方法包括下列的一项或多项特征：

进一步包括过滤从第一相位、第二相位和第三相位所采样的整流电压的步骤，所述过滤步骤在所述的相加步骤和相减步骤之前。

进一步包括将从第一相位、第二相位和第三相位所采样的整流电压衰减的步骤，所述衰减步骤在所述相加步骤和相减步骤之前。

本发明涉及三相交流发电机的故障检测装置，所述检测装置包括：

三相整流桥，其连接着所述三相交流发电机的第一相位、第二相位和第三相位；

相加和相减单元，适用于将从第一相位所采样的整流电压和从第二相位所采样的电压相加以便获得其电压之和；所述相加和相减单元适用于从所述电压之和减去从所述第三相位所采样的两倍电压，从而获得其电压之差；

窗口比较器，适用于把所述电压之差与高阈值和低阈值作比较；

监测单元，适用于在所述电压之差小于低阈值的情况下或者在所述电压之差大于高阈值的情况下发送故障信号。

根据某些具体实施例，检测装置包括下列一项或多项特征：

所述相加和相减单元包括放大器，所述放大器具有反相输入端和非反相输入端，反相输入端经由第一电阻器连接着第一相位和经由第二电阻器连接着第二相位，非反相输入端经由第三电阻器连接着第三相位；而且第一电阻器的数值等于第二电阻器的数值，第三电阻器的数值等于第一电阻器的数值的一半。