电机的缺桥检测方法及装置与流程

本发明涉及电机技术领域，尤其涉及一种电机的缺桥检测方法及装置。

背景技术：

电机在生产过程中带电插拔、静电及设计缺陷等都可能造成电机绕组接触不良，在运行过程中表现为电机缺相。当电机在缺相情况下运行时，一相电流为零，另两相电流都会增大，势必引起绕组温度上升、过热，最终烧毁电机，如果没有保护装置，缺相的后果是十分严重的。

目前的缺相检测方法，是通过分别获取U、V、W三相的电流并与标准电流进行比较来检测是否缺相。然而，电机每相绕组均由两个桥组成，当其中一个桥损坏时，还是有电流流通，无法判断存在缺相。因此，目前缺相的检测方法检测的准确度差。

上述内容仅用于辅助理解本发明的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于提供一种电机的缺桥检测方法及装置，旨在解决电机绕组中一个桥损坏时，由于对该相来说，还是有电流流通，无法准确判断电机是否存在缺相的问题。

为实现上述目的，本发明提供的一种电机的缺桥检测方法，包括以下步骤：

检测电机每一个桥的电流值；

根据每一个桥在预设时间段内检测到的电流值计算电流总和值；

将电流总和值与缺桥电流阀值进行比较，记录每一个桥的电流总和值连续小于缺桥电流阀值的缺桥次数；

当至少一个桥的缺桥次数大于缺桥阀值次数时，判断电机缺桥。

优选地，所述根据每一个桥在预设时间段内检测到的电流值计算电流总和值的步骤包括：

计算预设时间段内检测到的电流值的初始电流和值；

根据预设规则对初始电流和值进行放大得到电流总和值。

优选地，所述将电流总和值与缺桥电流阀值进行比较，记录每一个桥的电流总和值连续小于缺桥电流阀值的缺桥次数的步骤包括：

将电流总和值与缺桥电流阀值进行比较；

当电流总和值小于缺桥电流阀值时，将记录的该桥的缺桥次数加1；

当电流总和值大于或等于缺桥电流阀值时，将记录的该桥的缺桥次数清0。

优选地，所述分别检测电机每一个桥的电流值的步骤包括：

检测流经电机U、V、W三相的电流；

将U相电流中大于0的电流值作为U相上桥电流值，将U相电流中小于0的电流值作为U相下桥电流值，将V相电流中大于0的电流值作为V相上桥电流值，将V相电流中小于0的电流值作为V相下桥电流值，将W相电流中大于0的电流值作为W相上桥电流值，将W相电流中小于0的电流值作为W相下桥电流值。

优选地，所述方法还包括：

在正弦波控制阶段检测电机每一个桥的电流值。

此外，为实现上述目的，本发明还提供一种电机的缺桥检测装置，包括：

检测模块，用于检测电机每一个桥的电流值；

计算模块，用于根据每一个桥在预设时间段内检测到的电流值计算电流总和值；

比较模块，用于将电流总和值与缺桥电流阀值进行比较，记录每一个桥的电流总和值连续小于缺桥电流阀值的缺桥次数；

判断模块，用于当至少一个桥的缺桥次数大于缺桥阀值次数时，判断电机缺桥。

优选地，所述计算模块包括：

计算单元，用于计算预设时间段内检测到的电流值的初始电流和值；

放大单元，用于根据预设规则对初始电流和值进行放大得到电流总和值。

优选地，所述比较模块包括：

比较单元，用于将电流总和值与缺桥电流阀值进行比较；

记录单元，用于当电流总和值小于缺桥电流阀值时，将记录的该桥的缺桥次数加1；及

当电流总和值大于或等于缺桥电流阀值时，将记录的该桥的缺桥次数清0。

优选地，所述检测模块包括：

采样单元，用于检测流经电机U、V、W三相的电流；

分类单元，用于将U相电流中大于0的电流值作为U相上桥电流值，将U相电流中小于0的电流值作为U相下桥电流值，将V相电流中大于0的电流值作为V相上桥电流值，将V相电流中小于0的电流值作为V相下桥电流值，将W相电流中大于0的电流值作为W相上桥电流值，将W相电流中小于0的电流值作为W相下桥电流值。

优选地，所述检测模块，还用于在正弦波控制阶段检测电机每一个桥的电流值。

本发明通过检测电机每一个桥的电流值；根据每一个桥在预设时间段内检测到的电流值计算电流总和值；将电流总和值与缺桥电流阀值进行比较，记录每一个桥的电流总和值连续小于缺桥电流阀值的缺桥次数；当至少一个桥的缺桥次数大于缺桥阀值次数时，判断电机缺桥。通过对电机中每一个桥的电流值进行检测，并对电流值进行处理以判断各桥中是否存在缺桥，提高了电机缺桥判断的准确性。

附图说明

图1为本发明电机的缺桥检测方法的第一实施例的流程示意图；

图2为图1中步骤S10一实施例的细化流程示意图；

图3为三相电机电流波形图；

图4为图1中步骤S20一实施例的细化流程示意图；

图5为图1中步骤S30一实施例的细化流程示意图；

图6为本发明电机的缺桥检测方法的第二实施例的流程示意图；

图7为本发明电机的缺桥检测装置的较佳实施例的功能模块示意图；

图8为图7中检测模块一实施例的细化功能模块示意图；

图9为图7中计算模块一实施例的细化功能模块示意图；

图10为图7中比较模块一实施例的细化功能模块示意图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提供一种电机的缺桥检测方法。

参照图1，图1为本发明电机的缺桥检测方法的第一实施例的流程示意图。

在一实施例中，所述电机的缺桥检测方法包括：

步骤S10，检测电机每一个桥的电流值；

电机按工作电源的不同，可分为直流电机和交流电机，其中交流电机还分为单相电机和三相电机；本发明一实施例以三相电机为例进行说明，其他电机类似，三相电机缺一相是启动不起来的，但是三相电机在运行中缺一相仍能运行，称为缺相运行；在缺相运行中，由于一相没有电流，则另两相中的电流是超过正常电流值的，电流增大则发热增加，持续运行则电机就会因过热而被烧毁；目前的缺相检测方法，是通过分别获取U、V、W三相的电流并与标准电流进行比较，然而，电机每相绕组均由两个桥组成，当其中一个桥损坏时，由于对该相来说，还是有电流流通，如果没有判断存在缺相，则电机仍缺桥运行，缺桥运行与缺相运行的后果是类似的；为了提高检测电机缺相/缺桥的准确性，对电机每一个桥的电流值分别进行检测。

参照图2，图2为图1中步骤S10一实施例的细化流程示意图。

步骤S11，检测流经电机U、V、W三相的电流；

步骤S12，将U相电流中大于0的电流值作为U相上桥电流值，将U相电流中小于0的电流值作为U相下桥电流值，将V相电流中大于0的电流值作为V相上桥电流值，将V相电流中小于0的电流值作为V相下桥电流值，将W相电流中大于0的电流值作为W相上桥电流值，将W相电流中小于0的电流值作为W相下桥电流值。

如图3所示，三相电机随着转子的运转，流经电机U、V、W三相的电流值是不断变化的，且是正负交替的，如果以相电流判断电机是否缺相，则可能存在相电流的正负电流值抵消后为0的情况，误判电机缺相，或者，存在一个桥损坏时，该相仍有电流流经而不能正确判断电机是否缺相/缺桥的情况；本发明一实施例通过电流采样电阻检测电机的每一相的电流值，再根据电流值的正负情况分为上桥电流值或下桥电流值，即，将U相电流中大于0的电流值作为U相上桥电流值，将U相电流中小于0的电流值作为U相下桥电流值，将V相电流中大于0的电流值作为V相上桥电流值，将V相电流中小于0的电流值作为V相下桥电流值，将W相电流中大于0的电流值作为W相上桥电流值，将W相电流中小于0的电流值作为W相下桥电流值；将三相电流分成六个桥电流分别进行检测、分析和判断，可以准确的判断电机缺桥；当然，还可以直接检测每一个桥的电流值。

步骤S20，根据每一个桥在预设时间段内检测到的电流值计算电流总和值；

从图3可以看到，电流值随时间推移呈正弦波形，电流值的大小是不断变化的，且电流值的大小还与电机的负载大小有关，以单次检测到的电流值进行缺桥判断的误判率非常高，且由于判断电机缺桥时，电机将锁相停止运行，出现误判对电机正常运转产生的不良影响非常大，本发明一实施例通过将电机预设时间段内(例如，40ms内，或50ms内等)检测到的电流值计算电流总和值，作为判断的基础，以提高缺桥判断的准确性。

参照图4，图4为图1中步骤S20一实施例的细化流程示意图。

步骤S21，计算预设时间段内检测到的电流值的初始电流和值；

步骤S22，根据预设规则对初始电流和值进行放大得到电流总和值。

电机缺桥时，处于缺桥状态的桥是没有电流流经的，即电流值为0，而正常状态的桥流经的电流值的大小是不断变化的，为了避免电机负荷小和/或检测到的电流值为较小值时，电流值的和值仍为较小值而出现误判的情况，先计算预设时间段内检测到的电流值的初始电流和值，再根据预设规则对初始电流和值进行放大得到电流总和值，例如，将40ms内检测到的W相上桥电流值相加，得到W相上桥的初始电流和值W₁，再放大得到W相上桥的电流总和值W₀；由于对0进行放大处理，得到的仍是0，而以较小的初始电流和值放大后得到的电流总和值进行判断，可以降低误判率，预设的放大规则可以有很多种，例如，将初始电流和值乘以10得到电流总和值，或者将初始电流和值乘以200再除以电机载波频率得到电流总和值等。

步骤S30，将电流总和值与缺桥电流阀值进行比较，记录每一个桥的电流总和值连续小于缺桥电流阀值的缺桥次数；

如前所述，电机每一个桥流经的电流值的大小是不断变化的，如果初始电流和值进行处理后的电流总和值仍为较小值，以单次电流总和值小于缺桥电流阀值即判断电机缺桥的误判率仍较高，而处于缺桥状态的桥的电流总和值一直为0或较小值，对此，本发明一实施例通过将电流总和值与缺桥电流阀值进行比较，记录每一个桥的电流总和值连续小于缺桥电流阀值的缺桥次数，以提高缺桥判断的准确率。

参照图5，图5为图1中步骤S30一实施例的细化流程示意图。

步骤S31，将电流总和值与缺桥电流阀值进行比较；

步骤S32，当电流总和值小于缺桥电流阀值时，将记录的该桥的缺桥次数加1；

步骤S33，当电流总和值大于或等于缺桥电流阀值时，将记录的该桥的缺桥次数清0。

将电流总和值与缺桥电流阀值进行比较，当电流总和值小于缺桥电流阀值时，将记录的该桥的缺桥次数加1；当电流总和值大于或等于缺桥电流阀值时，将记录的该桥的缺桥次数清0；对于处于缺桥状态的桥，电流总和值均小于缺桥电流阀值，从而每比较一次，记录的该桥的缺桥次数就会增加1次；而正常状态的桥的电流总和值可能大于也可能小于缺桥电流阀值，每次比较的结果可能都不同，当比较结果为电流总和值小于缺桥电流阀值时，记录的该桥的缺桥次数就会增加1次，而当比较结果为电流总和值大于或等于缺桥电流阀值时，记录的该桥的缺桥次数清0，则记录的正常状态的桥的缺桥次数会在0和较小的数值之间变化。

步骤S40，当至少一个桥的缺桥次数大于缺桥阀值次数时，判断电机缺桥。

如前所述，正常状态的桥的缺桥次数也可能出现较小的数值，为了避免误判，需要设置缺桥阀值次数，例如，缺桥阀值次数为10次，则在检测到一个桥的缺桥次数达到10次时，判断电机缺桥；缺桥阀值次数的确定与多种因素有关，缺桥阀值次数的值不能太大，以避免确实存在缺桥时，需要经过较长时间才能判断电机缺桥，导致电机缺桥运行的时间过长进一步损害电机；缺桥阀值次数的值不能太小，以避免没有缺桥，但是有的桥正巧连续几次得到的电流总和值均小于缺桥电流阀值而误判的情况；且对于不同型号的电机及不同负载的情况等均要考虑到，可以综合多种因素确定缺桥阀值次数，当然，缺桥阀值次数还可以通过经验值来确定；通过对电机每一个桥是否缺桥进行判断，可以有效的提高电机缺桥/缺相检测的准确率。

本实施例通过对电机中每一个桥的电流值进行检测，并对电流值进行处理以判断各桥中是否存在缺桥，提高了电机缺桥判断的准确性。

参照图6，图6为本发明电机的缺桥检测方法的第二实施例的流程示意图。基于上述电机的缺桥检测方法的第一实施例，所述方法还包括：

步骤S50，在正弦波控制阶段检测电机每一个桥的电流值。

采用方波控制运行的电机，由于存在转矩脉动及换相噪声等问题，应用范围存在一定的局限性；采用正弦波控制运行的电机，由于电机相电流为正弦波，且连续变化，无换相电流突变，因此电机运行的噪声低；且采用正弦波控制运行的电机，在电机通电准备运行而转子没有运转时，已经可以检测到电机各桥的电流值；虽然三相电机缺一相启动不起来，但是三相电机缺一桥时仍能启动运行，因此，通过在正弦波控制阶段检测电机每一个桥的电流值，可以在电机尚未运转时就能判断电机缺桥，提高了缺桥检测的灵敏性及电机运行的安全性。

本实施例通过在正弦波控制阶段检测电机每一个桥的电流值，可以在电机尚未运转时就能判断电机缺桥，提高了缺桥检测的灵敏性及电机运行的安全性。

为了更好地说明上述电机缺桥检测方案，以下将通过一个实例进行具体解释。

在电机启动时，即开始检测电机每一个桥的电流值，包括U相上桥电流值、U相下桥电流值、V相上桥电流值、V相下桥电流值、W相上桥电流值和W相下桥电流值，将预设时间段内(40ms内)检测到的电流值分别依次累加计算各桥的初始电流和值，将初始电流和值乘以200再除以电机载波频率得到电流总和值，分别得到U相上桥的电流总和值、U相下桥的电流总和值、V相上桥的电流总和值、V相下桥的电流总和值、W相上桥的电流总和值和W相下桥的电流总和值；将各桥的电流总和值分别与缺桥电流阀值进行比较，记录的缺桥次数为：U相上桥0次、U相下桥1次、V相上桥0次、V相下桥0次、W相上桥0次和W相下桥0次；计算下一个预设时间段内的各桥的电流总和值，再将各桥的电流总和值分别与缺桥电流阀值进行比较，记录的缺桥次数为：U相上桥0次、U相下桥0次、V相上桥1次、V相下桥0次、W相上桥0次和W相下桥0次；在电机运转的过程中，持续检测电机每一个桥的电流值并经过运算、比较记录缺桥次数，某次将电流总和值与缺桥电流阀值进行比较后，记录的缺桥次数为：U相上桥20次、U相下桥1次、V相上桥0次、V相下桥0次、W相上桥0次和W相下桥0次；由于U相上桥缺桥次数达到了缺桥阀值次数的20次，则判断电机缺桥，将电机锁相，使电机断电停止运行；进一步地，还可以发送缺桥提示信息，例如，向电机维护人员发送短信，指示电机U相上桥缺桥。

本发明进一步提供一种电机的缺桥检测装置。

参照图7图7为本发明电机的缺桥检测装置的较佳实施例的功能模块示意图。

在一实施例中，所述电机的缺桥检测装置包括：检测模块10、计算模块20、比较模块30及判断模块40。

所述检测模块10，用于检测电机每一个桥的电流值；

电机按工作电源的不同，可分为直流电机和交流电机，其中交流电机还分为单相电机和三相电机；本发明一实施例以三相电机为例进行说明，其他电机类似，三相电机缺一相是启动不起来的，但是三相电机在运行中缺一相仍能运行，称为缺相运行；在缺相运行中，由于一相没有电流，则另两相中的电流是超过正常电流值的，电流增大则发热增加，持续运行则电机就会因过热而被烧毁；目前的缺相检测方法，是通过分别获取U、V、W三相的电流并与标准电流进行比较，然而，电机每相绕组均由两个桥组成，当其中一个桥损坏时，由于对该相来说，还是有电流流通，如果没有判断存在缺相，则电机仍缺桥运行，缺桥运行与缺相运行的后果是类似的；为了提高检测电机缺相/缺桥的准确性，对电机每一个桥的电流值分别进行检测。

参照图8，图8为图7中检测模块10一实施例的细化功能模块示意图；所述检测模块10包括：

采样单元11，用于检测流经电机U、V、W三相的电流；

分类单元12，用于将U相电流中大于0的电流值作为U相上桥电流值，将U相电流中小于0的电流值作为U相下桥电流值，将V相电流中大于0的电流值作为V相上桥电流值，将V相电流中小于0的电流值作为V相下桥电流值，将W相电流中大于0的电流值作为W相上桥电流值，将W相电流中小于0的电流值作为W相下桥电流值。

如图3所示，三相电机随着转子的运转，流经电机U、V、W三相的电流值是不断变化的，且是正负交替的，如果以相电流判断电机是否缺相，则可能存在相电流的正负电流值抵消后为0的情况，误判电机缺相，或者，存在一个桥损坏时，该相仍有电流流经而不能正确判断电机是否缺相/缺桥的情况；本发明一实施例通过电流采样电阻检测电机的每一相的电流值，再根据电流值的正负情况分为上桥电流值或下桥电流值，即，将U相电流中大于0的电流值作为U相上桥电流值，将U相电流中小于0的电流值作为U相下桥电流值，将V相电流中大于0的电流值作为V相上桥电流值，将V相电流中小于0的电流值作为V相下桥电流值，将W相电流中大于0的电流值作为W相上桥电流值，将W相电流中小于0的电流值作为W相下桥电流值；将三相电流分成六个桥电流分别进行检测、分析和判断，可以准确的判断电机缺桥；当然，还可以直接检测每一个桥的电流值。

所述计算模块20，用于根据每一个桥在预设时间段内检测到的电流值计算电流总和值；

从图3可以看到，电流值随时间推移呈正弦波形，电流值的大小是不断变化的，且电流值的大小还与电机的负载大小有关，以单次检测到的电流值进行缺桥判断的误判率非常高，且由于判断电机缺桥时，电机将锁相停止运行，出现误判对电机正常运转产生的不良影响非常大，本发明一实施例通过将电机预设时间段内(例如，40ms内，或50ms内等)检测到的电流值计算电流总和值，作为判断的基础，以提高缺桥判断的准确性。

参照图9，图9为图7中计算模块20一实施例的细化功能模块示意图，所述计算模块20包括：

计算单元21，用于计算预设时间段内检测到的电流值的初始电流和值；

放大单元22，用于根据预设规则对初始电流和值进行放大得到电流总和值。

电机缺桥时，处于缺桥状态的桥是没有电流流经的，即电流值为0，而正常状态的桥流经的电流值的大小是不断变化的，为了避免电机负荷小和/或检测到的电流值为较小值时，电流值的和值仍为较小值而出现误判的情况，先计算预设时间段内检测到的电流值的初始电流和值，再根据预设规则对初始电流和值进行放大得到电流总和值，例如，将40ms内检测到的W相上桥电流值相加，得到W相上桥的初始电流和值W₁，再放大得到W相上桥的电流总和值W₀；由于对0进行放大处理，得到的仍是0，而以较小的初始电流和值放大后得到的电流总和值进行判断，可以降低误判率，预设的放大规则可以有很多种，例如，将初始电流和值乘以10得到电流总和值，或者将初始电流和值乘以200再除以电机载波频率得到电流总和值等。

所述比较模块30，用于将电流总和值与缺桥电流阀值进行比较，记录每一个桥的电流总和值连续小于缺桥电流阀值的缺桥次数；

如前所述，电机每一个桥流经的电流值的大小是不断变化的，如果初始电流和值进行处理后的电流总和值仍为较小值，以单次电流总和值小于缺桥电流阀值即判断电机缺桥的误判率仍较高，而处于缺桥状态的桥的电流总和值一直为0或较小值，对此，本发明一实施例通过将电流总和值与缺桥电流阀值进行比较，记录每一个桥的电流总和值连续小于缺桥电流阀值的缺桥次数，以提高缺桥判断的准确率。

参照图10，图10为图7中比较模块30一实施例的细化功能模块示意图，所述比较模块30包括：

比较单元31，用于将电流总和值与缺桥电流阀值进行比较；

记录单元32，用于当电流总和值小于缺桥电流阀值时，将记录的该桥的缺桥次数加1；及

当电流总和值大于或等于缺桥电流阀值时，将记录的该桥的缺桥次数清0。

将电流总和值与缺桥电流阀值进行比较，当电流总和值小于缺桥电流阀值时，将记录的该桥的缺桥次数加1；当电流总和值大于或等于缺桥电流阀值时，将记录的该桥的缺桥次数清0；对于处于缺桥状态的桥，电流总和值均小于缺桥电流阀值，从而每比较一次，记录的该桥的缺桥次数就会增加1次；而正常状态的桥的电流总和值可能大于也可能小于缺桥电流阀值，每次比较的结果可能都不同，当比较结果为电流总和值小于缺桥电流阀值时，记录的该桥的缺桥次数就会增加1次，而当比较结果为电流总和值大于或等于缺桥电流阀值时，记录的该桥的缺桥次数清0，则记录的正常状态的桥的缺桥次数会在0和较小的数值之间变化。

所述判断模块40，用于当至少一个桥的缺桥次数大于缺桥阀值次数时，判断电机缺桥。

如前所述，正常状态的桥的缺桥次数也可能出现较小的数值，为了避免误判，需要设置缺桥阀值次数，例如，缺桥阀值次数为10次，则在检测到一个桥的缺桥次数达到10次时，判断电机缺桥；缺桥阀值次数的确定与多种因素有关，缺桥阀值次数的值不能太大，以避免确实存在缺桥时，需要经过较长时间才能判断电机缺桥，导致电机缺桥运行的时间过长进一步损害电机；缺桥阀值次数的值不能太小，以避免没有缺桥，但是有的桥正巧连续几次得到的电流总和值均小于缺桥电流阀值而误判的情况；且对于不同型号的电机及不同负载的情况等均要考虑到，可以综合多种因素确定缺桥阀值次数，当然，缺桥阀值次数还可以通过经验值来确定；通过对电机每一个桥是否缺桥进行判断，可以有效的提高电机缺桥/缺相检测的准确率。

本实施例通过对电机中每一个桥的电流值进行检测，并对电流值进行处理以判断各桥中是否存在缺桥，提高了电机缺桥判断的准确性。

进一步地，所述检测模块10，还用于在正弦波控制阶段检测电机每一个桥的电流值。

采用方波控制运行的电机，由于存在转矩脉动及换相噪声等问题，应用范围存在一定的局限性；采用正弦波控制运行的电机，由于电机相电流为正弦波，且连续变化，无换相电流突变，因此电机运行的噪声低；且采用正弦波控制运行的电机，在电机通电准备运行而转子没有运转时，已经可以检测到电机各桥的电流值；虽然三相电机缺一相启动不起来，但是三相电机缺一桥时仍能启动运行，因此，通过在正弦波控制阶段检测电机每一个桥的电流值，可以在电机尚未运转时就能判断电机缺桥，提高了缺桥检测的灵敏性及电机运行的安全性。

本实施例通过在正弦波控制阶段检测电机每一个桥的电流值，可以在电机尚未运转时就能判断电机缺桥，提高了缺桥检测的灵敏性及电机运行的安全性。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。