一种直流母线充电电路继电器失效检测装置、方法及电机与流程

本发明属于电机技术领域，具体涉及一种直流母线充电电路继电器失效检测装置、方法及电机，尤其涉及一种直流母线充电电路继电器失效检测装置、具有该检测装置的电机、以及该电机的直流母线充电电路继电器失效检测方法。

背景技术：

直流母线充电电路继电器失效检测技术，一般应用于电机驱动及变频器场合。一般检测电路的结构，可以包括：三相(或单相)整流电路、熔断保护、电阻充电电路、电容滤波储能电路，后级一般为变频逆变等电路。其工作原理如下：

如图1所示，当r、s、t接三相电源时，由于后级电路存在较大的储能滤波电容c，在电源上电时会在电路中产生较大浪涌电流而损坏元器件，因此电路上一般串联一个充电电阻，如图1中r，抑制浪涌电流。当电容c充电完成后，通过控制信号控制常开继电器rly吸合，将充电电阻短路。使正常工作时电流从继电器流过，而没有在充电电阻上有损耗。

由于在正常工作中，继电器必须是吸合的，因此当继电器失效而断开时，电流将从充电电阻流过，导致电阻流过电流过大而损坏，且大部分设备无与此故障相关的报警停机，严重时导致燃烧等严重后果。

技术实现要素：

本发明的目的在于，针对上述缺陷，提供一种直流母线充电电路继电器失效检测装置、方法及电机，以解决现有技术中通过在直流母线充电电路中串联充电电阻抑制浪涌电流的方式若继电器失效则会导致电阻流过电流过大而损坏，存在安全性差的问题，达到提升安全性的效果。

本发明提供一种直流母线充电电路继电器失效检测装置，包括：继电器检测及信号输出电路；所述继电器检测及信号输出电路，设置在直流母线充电电路中继电器的触点两端，用于通过检测所述继电器触点两端的当前电压，并根据所述当前电压判断所述继电器是否已失效断开；以及，在所述继电器失效断开的情况下执行设定的保护动作，实现对所述直流母线充电电路的即时保护。

可选地，所述继电器检测及信号输出电路，包括：限流模块、信号检测模块和输出模块；其中，所述限流模块，连接在所述继电器触点的第一连接端与所述信号检测模块的第一输入端，用于检测所述继电器触点两端的当前电压，并将所述信号检测模块输入侧的电流限定至设定电流范围内；所述信号检测模块的第二输入端连接至所述继电器触点的第二连接端；所述信号检测模块，用于根据所述当前电压判断所述继电器触点是否失效，并在所述继电器触点失效的情况下输出设定电平的失效检测信号；所述输出模块，连接在所述信号检测模块的输出端，用于将所述信号检测模块输出的失效检测信号调配至设定信号范围内；所述直流母线充电电路的控制器，用于根据信号检测模块输出的失效检测信号，执行设定的保护动作。

可选地，所述限流模块，包括：限流电阻；其中，所述限流电阻的阻值，大于所述直流母线充电电路中充电电阻的阻值。

可选地，所述信号检测模块，包括：光耦；所述光耦的阳极连接至所述限流模块，所述光耦的阴极连接至所述继电器触点的第二连接端，所述光耦的集电极或所述光耦的发射极连接至所述输出模块。

可选地，所述输出模块，包括：上拉电阻或下拉电阻；其中，所述上拉电阻，连接在所述信号检测模块的第一输出端；当所述信号检测模块包括光耦时，所述信号检测模块的第一输出端为所述光耦的集电极；所述上拉电阻输出低电平信号时为失效检测信号；或者，所述下拉电阻，连接在所述信号检测模块的第二输出端；当所述信号检测模块包括光耦时，所述信号检测模块的第二输出端为所述光耦的发射极；所述下拉电阻输出高电平信号时为失效检测信号。

可选地，在所述继电器失效断开的情况下执行设定的保护动作，包括：在所述直流母线充电电路的控制器未发出设定的控制信号的情况下，确定所述继电器失效，并关闭所述直流母线充电电路的输出信号，以使所述直流母线充电电路的输出设备停止运行；并发起所述继电器失效的提示消息。

与上述装置相匹配，本发明再一方面提供一种电机，包括：以上所述的直流母线充电电路继电器失效检测装置。

与上述电机相匹配，本发明再一方面提供一种电机的直流母线充电电路继电器失效检测方法，包括：通过设置在直流母线充电电路中继电器的触点两端的继电器检测及信号输出电路，检测所述继电器触点两端的当前电压，并根据所述当前电压判断所述继电器是否已失效断开；以及，在所述继电器失效断开的情况下执行设定的保护动作，实现对所述直流母线充电电路的即时保护。

可选地，检测所述继电器触点两端的当前电压，并根据所述当前电压判断所述继电器是否已失效断开；以及，在所述继电器失效断开的情况下执行设定的保护动作，包括：通过限流模块，检测所述继电器触点两端的当前电压，并将所述信号检测模块输入侧的电流限定至设定电流范围内；通过信号检测模块，根据所述当前电压判断所述继电器触点是否失效，并在所述继电器触点失效的情况下输出设定电平的失效检测信号；通过输出模块，将所述信号检测模块输出的失效检测信号调配至设定信号范围内；通过所述直流母线充电电路的控制器，根据信号检测模块输出的失效检测信号，执行设定的保护动作。

可选地，在所述继电器失效断开的情况下执行设定的保护动作，包括：在所述直流母线充电电路的控制器未发出设定的控制信号的情况下，确定所述继电器失效，并关闭所述直流母线充电电路的输出信号，以使所述直流母线充电电路的输出设备停止运行；并发起所述继电器失效的提示消息。

本发明的方案，通过在继电器触点两端增加简单的电路来检测触点两端的电压从而判断继电器是否已失效断开，并在失效时及时输出异常信号，实现即时保护，可以实现常开继电器失效的实时检测，且检测的灵敏度可调，提高产品的可靠性和异常定位能力。

进一步，本发明的方案，通过在常开继电器触点两个引脚处增加简单的辅助电路来检测继电器两个触点的压差来判断继电器是否已经失效断开，并在失效时及时输出异常信号给控制芯片，使设备停机保护，可以提升安全性。

进一步，本发明的方案，通过在常开继电器触点两端增加简单的电路来检测触点两端的电压从而判断继电器是否已失效断开，并在失效时及时输出异常信号，实现即时保护，保护的及时性和可靠性都可以得到保证。

由此，本发明的方案，通过在继电器触点两端增加简单的电路来检测触点两端的电压从而判断继电器是否已失效断开，并在失效时及时输出异常信号，实现即时保护，解决现有技术中通过在直流母线充电电路中串联充电电阻抑制浪涌电流的方式若继电器失效则会导致电阻流过电流过大而损坏，存在安全性差的问题，从而，克服现有技术中器件易损坏、可靠性低和安全性差的缺陷，实现器件不易损坏、可靠性高和安全性好的有益效果。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明的直流母线充电电路继电器失效检测装置中直流母线充电电路的一实施例的结构示意图；

图2为本发明的直流母线充电电路继电器失效检测装置的一实施例的结构示意图，具体为直流母线充电电路继电器失效检测电路的结构示意图；

图3为本发明的直流母线充电电路继电器失效检测装置的另一实施例的结构示意图；

图4为本发明电机的直流母线充电电路继电器失效检测方法的一实施例的流程示意图；

图5为本发明的直流母线充电电路继电器失效检测方法的一具体实施例的流程示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

根据本发明的实施例，提供了一种直流母线充电电路继电器失效检测装置。参见图2和图3所示本发明的装置的一实施例的结构示意图。该直流母线充电电路继电器失效检测装置可以包括：继电器检测及信号输出电路。

其中，所述继电器检测及信号输出电路，设置在直流母线充电电路中继电器的触点两端，用于通过检测所述继电器触点两端的当前电压，并根据所述当前电压判断所述继电器是否已失效断开；以及，在所述继电器失效断开的情况下执行设定的保护动作，实现对所述直流母线充电电路的即时保护。

例如：通过在常开继电器触点两个引脚处增加简单的辅助电路来检测继电器两个触点的压差来判断继电器是否已经失效断开，并在失效时及时输出异常信号给控制芯片，使设备停机保护。这样，通过更加简单且成本低廉的硬件电路，实现常开继电器失效的实时检测，且检测的灵敏度可调，提高产品的可靠性和异常定位能力；实现常开继电器失效检测，及时保护设备。

例如：通过在继电器触点两端增加简单的电路来检测触点两端的电压从而判断继电器是否已失效断开，并在失效时及时输出异常信号，实现即时保护。优选地，可以通过在常开继电器触点两端增加简单的电路来检测触点两端的电压从而判断继电器是否已失效断开，并在失效时及时输出异常信号，实现即时保护。

例如：如图2所示，充电电阻rt1前级的整流电路即整流模块db1无论是三相还是单相，只需母线上是直流，该检测电路均能实现功能。

由此，通过在直流母线充电电路中继电器的触点两端设置继电器检测及信号输出电路，可以在继电器失效的情况下及时检测到继电器的失效检测信号，进而实现对继电器甚至是对直流母线充电电路的即时保护，大大提升了直流母线充电电路的继电器保护可靠性和安全性。

在一个可选例子中，所述继电器检测及信号输出电路，包括：限流模块、信号检测模块和输出模块。

具体地，所述限流模块，连接在所述继电器触点的第一连接端与所述信号检测模块的第一输入端，可以用于检测所述继电器触点两端的当前电压，并将所述信号检测模块输入侧的电流限定至设定电流范围内。

可选地，所述限流模块，可以包括：限流电阻。

其中，所述限流电阻的阻值，大于所述直流母线充电电路中充电电阻(如图2中的电阻rt1)的阻值。

例如：如图2所示，rt1一般为几十欧姆，r4一般可取几千欧姆，通过设置两个电阻的值调整检测的灵敏度。该灵敏度即上述的继电器失效时流过rt1的电流，设为i，其计算即：i＝(iu*r4+vd)/rt1。

由此，通过使用限流电阻进行限流，结构简单，且限流效果好、灵敏性好。

具体地，所述信号检测模块的第二输入端连接至所述继电器触点的第二连接端。所述信号检测模块，可以用于根据所述当前电压判断所述继电器触点是否失效，并在所述继电器触点失效的情况下输出设定电平的失效检测信号。

可选地，所述信号检测模块，可以包括：光耦(如光耦u1)。

其中，所述光耦的阳极连接至所述限流模块，所述光耦的阴极连接至所述继电器触点的第二连接端，所述光耦的集电极或所述光耦的发射极连接至所述输出模块。

由此，通过使用光耦对继电器的失效信号进行检测，结构简单，且检测的灵敏性和精准性可以得到保证。

具体地，所述输出模块，连接在所述信号检测模块的输出端，可以用于将所述信号检测模块输出的失效检测信号调配至设定信号范围内。

具体地，所述直流母线充电电路的控制器，可以用于根据信号检测模块输出的失效检测信号，执行设定的保护动作。

例如：如图2所示，当运行过程中，继电器突然失效时，由于r4远大于rt1，电流将通过rt1流向后端，随着流过rt1的电流增大，其两端电压也增大，此时r4的电流也逐渐增大，直至光耦导通，失效检测信号由高电平变为低电平，控制器通过检测该信号的变化，即可判断继电器的状态，即时做出保护动作。例如：关闭设备的输出，并提示继电器失效报警，最终停止设备运转。

由此，通过基于对继电器的失效检测信号进行限流和输出处理后，若确定继电器失效则即时保护，可靠性和安全性都可以得到保证。

可选地，所述输出模块，可以包括：上拉电阻(如图2中的上拉电阻r5)或下拉电阻(如图3中的下拉电阻r5)。

其中，所述上拉电阻，连接在所述信号检测模块的第一输出端。当所述信号检测模块可以包括光耦时，所述信号检测模块的第一输出端为所述光耦的集电极。所述上拉电阻输出低电平信号时为失效检测信号。

例如：如图2所示，电阻r4为u1前端输入限流电阻，r5为输出信号的上拉电阻，与光耦u1组成继电器检测及信号输出电路。

或者，所述下拉电阻，连接在所述信号检测模块的第二输出端。当所述信号检测模块可以包括光耦时，所述信号检测模块的第二输出端为所述光耦的发射极。所述下拉电阻输出高电平信号时为失效检测信号。

例如：检测电路输出部分电阻r5也可以连接至光耦射极进行下拉接地，检测信号从射极输出。如图3所示，图3的前级与图2相同，电阻r5接光耦u1；当检测到失效信号时，u1导通，失效检测信号输出高电平；没有失效时，检测信号输出低电平。

由此，通过使用上拉电阻或下拉电阻对失效检测信号进行输出，输出的灵活性好、且可靠性可以得到保证。

在一个可选例子中，在所述继电器失效断开的情况下执行设定的保护动作，可以包括：在所述直流母线充电电路的控制器未发出设定的控制信号的情况下，确定所述继电器失效，并关闭所述直流母线充电电路的输出信号，以使所述直流母线充电电路的输出设备停止运行；并发起所述继电器失效的提示消息(如提示继电器失效报警)。

例如：控制信号未给出，但已检测到失效信号，则可忽略此失效信号；当控制信号已给出，仍检测到失效信号，则继电器失效未闭合，此时即可做出保护动作，禁止设备使能运转。

由此，通过在确定直流母线充电电路的控制器未发出设定的控制信号的情况下检测到继电器的失效检测信号时，才确定继电器失效，进而关闭直流母线充电电路的输出信号，实现对直流母线充电电路的输出设备的停止，安全性好；发起提示消息，有利于维护人员及时维护，提升使用的可靠性。

经大量的试验验证，采用本发明的技术方案，通过在继电器触点两端增加简单的电路来检测触点两端的电压从而判断继电器是否已失效断开，并在失效时及时输出异常信号，实现即时保护，可以实现常开继电器失效的实时检测，且检测的灵敏度可调，提高产品的可靠性和异常定位能力。

根据本发明的实施例，还提供了对应于直流母线充电电路继电器失效检测装置的一种电机。该电机可以包括：以上所述的直流母线充电电路继电器失效检测装置。

在一个可选实施方式中，本发明的方案，通过在常开继电器触点两个引脚处增加简单的辅助电路来检测继电器两个触点的压差来判断继电器是否已经失效断开，并在失效时及时输出异常信号给控制芯片，使设备停机保护。这样，通过更加简单且成本低廉的硬件电路，实现常开继电器失效的实时检测，且检测的灵敏度可调，提高产品的可靠性和异常定位能力；实现常开继电器失效检测，及时保护设备。

在一个可选例子中，本发明的方案，通过在继电器触点两端增加简单的电路来检测触点两端的电压从而判断继电器是否已失效断开，并在失效时及时输出异常信号，实现即时保护。优选地，可以通过在常开继电器触点两端增加简单的电路来检测触点两端的电压从而判断继电器是否已失效断开，并在失效时及时输出异常信号，实现即时保护。

在一个可选具体实施方式中，可以参见图2中，r、s、t为三相交流输入端口；db1为三相整流桥，对三相交流进行整流；f1为保险管；rt1为充电电阻，阻值几十欧(一般为温度电阻或水泥电阻)，用于抑制浪涌电流；c1为储能滤波电容；rly1为常开型继电器；电阻r1设置继电器控制端电流，r2，r3构成三级管q驱动信号输入电路，与三极管q1，共同组成继电器开断控制电路；电阻r4为u1前端输入限流电阻，r5为输出信号的上拉电阻，与光耦u1组成继电器检测及信号输出电路。

在一个可选具体例子中，如图2所示，电路工作时，三相交流输入经过整流后通过充电电阻rt1对电容c1充电，rt1对浪涌电流进行抑制。经过短时间充电，当rt1两端电压较小时，控制信号给出，使继电器闭合，将rt1短路，后续使能设备开始运行，电流将通过继电器流过后端。

当运行过程中，继电器突然失效时，由于r4远大于rt1，电流将通过rt1流向后端，随着流过rt1的电流增大，其两端电压也增大，此时r4的电流也逐渐增大，直至光耦导通，失效检测信号由高电平变为低电平，控制器通过检测该信号的变化，即可判断继电器的状态，即时做出保护动作。例如：关闭设备的输出，并提示继电器失效报警，最终停止设备运转。

其中，rt1一般为几十欧姆，r4一般可取几千欧姆，通过设置两个电阻的值调整检测的灵敏度。该灵敏度即上述的继电器失效时流过rt1的电流，设为i，其计算即：i＝(iu*r4+vd)/rt1。

其中，iu为光耦u1的二极管导通电流，可查询芯片手册；vd为光耦u1的二极管导通压降，可查询芯片手册，计算时一般可以忽略。

例如：iu为10ma，vd为1.5v，r4为10kω，rt1为47ω，则当流过rt1的电流为2.16a时检测到失效信号，当将r4调小时，流过rt1的电流在更小的水平便可检测到失效信号，则检测更为灵敏。

当设备上电时，电路通过rt1进行充电，此时检测信号也可能出现电平变化。这时只需要控制器对检测信号和继电器控制信号进行逻辑判断：

控制信号未给出，但已检测到失效信号，则可忽略此失效信号；当控制信号已给出，仍检测到失效信号，则继电器失效未闭合，此时即可做出保护动作，禁止设备使能运转。

在一个可替代例子中，充电电阻rt1前级的整流电路即整流模块db1无论是三相还是单相，只需母线上是直流，该检测电路均能实现功能。

在一个可替代例子中，检测电路输出部分电阻r5也可以连接至光耦射极进行下拉接地，检测信号从射极输出。如图3所示。

其中，图3的前级与图2相同，电阻r5接光耦u1输出端的射极并引出检测信号。当检测到失效信号时，u1导通，失效检测信号输出高电平；没有失效时，检测信号输出低电平。

由于本实施例的电机所实现的处理及功能基本相应于前述图2和图3所示的装置的实施例、原理和实例，故本实施例的描述中未详尽之处，可以参见前述实施例中的相关说明，在此不做赘述。

经大量的试验验证，采用本发明的技术方案，通过在常开继电器触点两个引脚处增加简单的辅助电路来检测继电器两个触点的压差来判断继电器是否已经失效断开，并在失效时及时输出异常信号给控制芯片，使设备停机保护，可以提升安全性。

根据本发明的实施例，还提供了对应于电机的一种电机的直流母线充电电路继电器失效检测方法，如图4所示本发明的方法的一实施例的流程示意图。该电压检测方法可以包括：步骤s110和步骤s120。

步骤s110，通过设置在直流母线充电电路中继电器的触点两端的继电器检测及信号输出电路，检测所述继电器触点两端的当前电压，并根据所述当前电压判断所述继电器是否已失效断开。以及，

步骤s120，在所述继电器失效断开的情况下执行设定的保护动作，实现对所述直流母线充电电路的即时保护。

例如：通过在常开继电器触点两个引脚处增加简单的辅助电路来检测继电器两个触点的压差来判断继电器是否已经失效断开，并在失效时及时输出异常信号给控制芯片，使设备停机保护。这样，通过更加简单且成本低廉的硬件电路，实现常开继电器失效的实时检测，且检测的灵敏度可调，提高产品的可靠性和异常定位能力；实现常开继电器失效检测，及时保护设备。

例如：通过在继电器触点两端增加简单的电路来检测触点两端的电压从而判断继电器是否已失效断开，并在失效时及时输出异常信号，实现即时保护。优选地，可以通过在常开继电器触点两端增加简单的电路来检测触点两端的电压从而判断继电器是否已失效断开，并在失效时及时输出异常信号，实现即时保护。

例如：如图2所示，充电电阻rt1前级的整流电路即整流模块db1无论是三相还是单相，只需母线上是直流，该检测电路均能实现功能。

由此，通过在直流母线充电电路中继电器的触点两端设置继电器检测及信号输出电路，可以在继电器失效的情况下及时检测到继电器的失效检测信号，进而实现对继电器甚至是对直流母线充电电路的即时保护，大大提升了直流母线充电电路的继电器保护可靠性和安全性。

在一个可选例子中，检测所述继电器触点两端的当前电压，并根据所述当前电压判断所述继电器是否已失效断开；以及，在所述继电器失效断开的情况下执行设定的保护动作，可以包括参见以下说明。

下面结合图5所示本发明的直流母线充电电路继电器失效检测方法的一具体实施例的流程示意图，进一步说明直流母线充电电路继电器失效检测方法的具体过程，可以包括：步骤s210至步骤s240。

步骤s210，通过限流模块，检测所述继电器触点两端的当前电压，并将所述信号检测模块输入侧的电流限定至设定电流范围内。

步骤s220，通过信号检测模块，根据所述当前电压判断所述继电器触点是否失效，并在所述继电器触点失效的情况下输出设定电平的失效检测信号。

步骤s230，通过输出模块，将所述信号检测模块输出的失效检测信号调配至设定信号范围内。

步骤s240，通过所述直流母线充电电路的控制器，根据信号检测模块输出的失效检测信号，执行设定的保护动作。

例如：如图2所示，当运行过程中，继电器突然失效时，由于r4远大于rt1，电流将通过rt1流向后端，随着流过rt1的电流增大，其两端电压也增大，此时r4的电流也逐渐增大，直至光耦导通，失效检测信号由高电平变为低电平，控制器通过检测该信号的变化，即可判断继电器的状态，即时做出保护动作。例如：关闭设备的输出，并提示继电器失效报警，最终停止设备运转。

由此，通过基于对继电器的失效检测信号进行限流和输出处理后，若确定继电器失效则即时保护，可靠性和安全性都可以得到保证。

在一个可选例子中，在所述继电器失效断开的情况下执行设定的保护动作，包括：在所述直流母线充电电路的控制器未发出设定的控制信号的情况下，确定所述继电器失效，并关闭所述直流母线充电电路的输出信号，以使所述直流母线充电电路的输出设备停止运行；并发起所述继电器失效的提示消息。

例如：控制信号未给出，但已检测到失效信号，则可忽略此失效信号；当控制信号已给出，仍检测到失效信号，则继电器失效未闭合，此时即可做出保护动作，禁止设备使能运转。

由此，通过在确定直流母线充电电路的控制器未发出设定的控制信号的情况下检测到继电器的失效检测信号时，才确定继电器失效，进而关闭直流母线充电电路的输出信号，实现对直流母线充电电路的输出设备的停止，安全性好；发起提示消息，有利于维护人员及时维护，提升使用的可靠性。

由于本实施例的方法所实现的处理及功能基本相应于前述电机的实施例、原理和实例，故本实施例的描述中未详尽之处，可以参见前述实施例中的相关说明，在此不做赘述。

经大量的试验验证，采用本实施例的技术方案，通过在常开继电器触点两端增加简单的电路来检测触点两端的电压从而判断继电器是否已失效断开，并在失效时及时输出异常信号，实现即时保护，保护的及时性和可靠性都可以得到保证。

综上，本领域技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可以自由地组合、叠加。

以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。