PWM控制直流电机断路、短路自动检测方法和直流电机与流程

本公开涉及机电控制，尤其涉及一种pwm控制直流电机断路、短路自动检测方法和直流电机。

背景技术：

1、pwm信号控制直流电机是机电控制领域通常的选择，其优势在于直流电机控制平稳，驱动也更灵活多变。但是电机控制系统的pwm驱动是一个开环概念，对于直流电机驱动回路的状态缺少必要的反馈，当电机出现短路、断路时电机控制系统如果不能及时检测到这些问题，持续pwm驱动输出往往会造成比较严重的漏电事故，危机整个电气系统安全或操作人员人身安全。

2、现有技术1一种闭环式电机驱动系统，采用了电流检测闭环，当检测到续流回路内电流超过一个设定的正常阈值时认定发生短路故障；当续流回路内电流在正常驱动输出存在情况下减至零时，认定发生了断路故障。其存在如下缺点：1、对于大功率和大扭矩的直流电机而言，内阻很小，驱动电流恨大，其续流回路的电流也很大。因此，采集电机续流回路电流作为被测量需要较为复杂和庞大的采集器件，从电路实现角度看复杂性很高。2、由于收集大电流的电流采集传感器或相应电流互感器等器件体积较大，很难集成在电路板上，因此采用这一方案的电机控制系统体积往往很大，不利于空间较为局促的应用场合。3、电流采集应用到电磁效应，对采集部分和周围环境稳定性要求很高，采集环节稍有污染或周围环境干湿度变化等都会对采集结果造成影响。这些也对应于场合造成很大限制和约束。

3、现有技术2一种采集驱动和续流回路特定位置电压信号的方案，此方案通过将采集电压值与电源电压和计算好的阈值电压进行比较，进而判断续流回路是否发生断路或短路故障。其存在如下缺点：1、大功率直流电机的反电势非常大，所以续流回路需要很低的内阻，尽管续流电流很大，产生的续流电压往往很小，难以检测；如果为了易于检测而在续流回路中增加测压电阻又会影响续流功能，会对电机的正常工作产生影响。2、由于续流电流很大，测压电阻阻值由不可以太高，所以测压电阻的功率值会非常高，发热会很严重。所以电机正常工作情况下，续流回路的测压电阻需要时时考虑散热问题，这必将造成设备系统的复杂和维护的困难程度，也对工作环境和工况的要求更为苛刻。3、同时由于测压电阻功率很大，其本身体积就会很大。考虑到散热需求，需要增加表面积或者额外引入气、水冷却构造和设备，测压电阻系统整体体积进一步增大。不利于空间较为局促的应用场合。

4、基于此，现有技术有待改进。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本公开实施例一个方面提供了一种pwm控制直流电机断路、短路自动检测方法，包括：发光二极管dq，发光二极管dx和脉冲采集系统，发光二极管dq设置在直流电机的驱动支路中，发光二极管dx设置在直流电机的续流支路中，脉冲采集系统用于采集发光二极管dq和发光二极管dx发出的光脉冲信号；

2、检测步骤包括：在pwm驱动直流电机情况下，

3、1)当脉冲采集系统同时采集到发光二极管dq和发光二极管dx发出的光脉冲信号时，判断直流电机未发生断路和短路；

4、2)当脉冲采集系统至少未采集到发光二极管dq和发光二极管dx其中之一发出的光脉冲信号时，判断直流电机发生断路或短路。

5、进一步地，还包括分压电阻r，分压电阻r与发光二极管dq串联。

6、进一步地，脉冲采集系统包括光电采集器cq，光电采集器cq设置在直流电机的驱动支路中以用于采集发光二极管dq发出的光脉冲信号。

7、进一步地，脉冲采集系统还包括光电采集器cx，光电采集器cx设置在直流电机的续流支路中以用于采集发光二极管dx发出的光脉冲信号。

8、进一步地，步骤2)还包括：

9、当光电采集器cq采集到发光二极管dq发出的光脉冲信号，且光电采集器cx未采集到发光二极管dx发出的光脉冲信号时，判断直流电机的续流支路断路。

10、进一步地，步骤2)还包括：

11、当光电采集器cq未采集到发光二极管dq发出的光脉冲信号，且光电采集器cx采集到发光二极管dx发出的光脉冲信号时，判断直流电机的驱动支路断路。

12、进一步地，步骤2)还包括：当光电采集器cq未采集到发光二极管dq发出的光脉冲信号，且光电采集器cx也未采集到发光二极管dx发出的光脉冲信号时，判断直流电机的续流支路断路。

13、进一步地，脉冲采集系统还包括脉冲收集器，以用于收集光电采集器cq和光电采集器cx采集到的光脉冲信号。

14、进一步地，脉冲采集系统随着pwm的输出频率采集对应频率的发光二极管dq和发光二极管dx发出的光脉冲信号。

15、本公开实施例的另一方面提供了一种直流电机，包括利用上述的pwm控制直流电机断路、短路自动检测方法进行断路、短路自动检测。

16、根据上述技术方案，本发明提供的一种pwm控制直流电机断路、短路自动检测方法和直流电机，自动检测方法通过发光二极管dq，发光二极管dx和脉冲采集系统实现了pwm驱动的闭环控制，保证了直流电机和人员的安全；电路简单，降低直流电机闭环控制系统的成本；电路集成度高，有利于空间较为局促的应用场合；电磁干扰性小，受外界影响小，可以适应各种环境的应用场合。

技术特征：

1.一种pwm控制直流电机断路、短路自动检测方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的pwm控制直流电机断路、短路自动检测方法，其特征在于，还包括分压电阻r，所述分压电阻r与所述发光二极管dq串联。

3.根据权利要求2所述的pwm控制直流电机断路、短路自动检测方法，其特征在于，所述脉冲采集系统包括光电采集器cq，所述光电采集器cq设置在直流电机的驱动支路中以用于采集所述发光二极管dq发出的光脉冲信号。

4.根据权利要求3所述的pwm控制直流电机断路、短路自动检测方法，其特征在于，所述脉冲采集系统还包括光电采集器cx，所述光电采集器cx设置在直流电机的续流支路中以用于采集所述发光二极管dx发出的光脉冲信号。

5.根据权利要求4所述的pwm控制直流电机断路、短路自动检测方法，其特征在于，步骤2)还包括：

6.根据权利要求5所述的pwm控制直流电机断路、短路自动检测方法，其特征在于，步骤2)还包括：

7.根据权利要求6所述的pwm控制直流电机断路、短路自动检测方法，其特征在于，步骤2)还包括：

8.根据权利要求7所述的pwm控制直流电机断路、短路自动检测方法，其特征在于，所述脉冲采集系统还包括脉冲收集器，以用于收集所述光电采集器cq和光电采集器cx采集到的光脉冲信号。

9.根据权利要求1所述的pwm控制直流电机断路、短路自动检测方法，其特征在于，所述脉冲采集系统随着pwm的输出频率采集对应频率的所述发光二极管dq和所述发光二极管dx发出的光脉冲信号。

10.一种直流电机，其特征在于，包括利用权利要求1-9任意一项所述的pwm控制直流电机断路、短路自动检测方法进行断路、短路自动检测。

技术总结
本公开提供了一种PWM控制直流电机断路、短路自动检测方法和直流电机，检测方法包括：在PWM驱动直流电机情况下，1)当脉冲采集系统同时采集到发光二极管Dq和发光二极管Dx发出的光脉冲信号时，判断直流电机未发生断路和短路；2)当脉冲采集系统至少未采集到发光二极管Dq和发光二极管Dx其中之一发出的光脉冲信号时，判断直流电机发生断路或短路。本发明通过发光二极管Dq，发光二极管Dx和脉冲采集系统实现了PWM驱动的闭环控制，保证了直流电机和人员的安全。

技术研发人员：魏春光,王良彬,姜旭龙,李伟伟,朱泉良,吴琪,齐凯,张明瑞
受保护的技术使用者：中车大连机车车辆有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/6