用于检测发电机单元中的故障的方法技术

技术编号:18465464 阅读:18 留言:0更新日期:2018-07-18 15:44
本公开涉及一种用于识别在发电机单元中的故障的方法,所述发电机单元包括具有转子绕组(110)和定子绕组(120)的电机(100)和连接到所述电机上的整流器(130),所述电机(100)通过所述整流器连接到机动车的车载电网(150),其中检测流过所述电机(100)的所述转子绕组(110)的励磁电流(IE)的变化,并且其中根据高于转速下限(SW)的频率范围中的励磁电流(IE)的变化的频谱的频率分量(A)是否大于阈值(S)来推断在所述发电机单元中的故障。

A method for detecting faults in a generator unit

The present disclosure relates to a method for identifying faults in a generator unit, the generator unit including a motor (100) with a rotor winding (110) and a stator winding (120) and a rectifier (130) connected to the motor, which is connected to a vehicle mounted power grid (150) of a motor vehicle through the rectifier (150), in which the motor is detected. The excitation current (IE) of the rotor winding (110) of the motor (100) is changed, and a fault in the generator unit is deduced in accordance with whether the frequency component of the frequency spectrum of the excitation current (IE) (A) is greater than the threshold (S) in the frequency range above the frequency range of the lower speed limit (SW).

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于检测发电机单元中的故障的方法
本专利技术涉及一种用于识别发电机单元中的故障的方法以及用于执行该方法的计算单元和计算机程序,其具有独立权利要求的特征。优选的实施方案是从属权利要求和下文中的说明书中的内容。
技术介绍
机动车辆具有车载电网,该车载电网通过作为发电机运行的电机例如另外励磁的同步电机而被供给电压。为了调节车载电网电压,能够控制电机的励磁电流。电机通常通过整流器连接到车载电网,并与发电机单元一起形成。在这样的发电机单元中会出现诸如短路的故障,应尽可能地被识别。从非提前公开的DE102015211933已知一种用于识别在发电机单元中的故障的方法,所述发电机单元包括具有转子绕组和定子绕组的电机和连接到所述电机上的整流器,所述电机通过所述整流器连接到机动车的车载电网,其中通过流经电机的转子绕组的励磁电流将车载电网的电压调节到额定值并且监测励磁电流的变化,并且其中如果识别到励磁电流的振荡的变化,则推断在所述发电机单元中的故障,其中所述振荡的范围超出阈值。
技术实现思路
根据本专利技术,提出了一种用于识别发电机单元中的故障的方法以及用于执行该方法的计算单元和计算机程序,其具有独立权利要求的特征。优选的实施方案是从属权利要求和下文中的说明书中的内容。本专利技术的优点在第一方面,本专利技术涉及一种用于识别在发电机单元中的故障的方法,所述发电机单元包括具有转子绕组和定子绕组的电机和连接到所述电机上的整流器,所述电机通过所述整流器连接到机动车的车载电网,其中检测流过所述电机的所述转子绕组的励磁电流的时间上的变化,并且其中根据高于能预定的转速下限的频率范围中的励磁电流的变化的频谱的频率分量是否大于能预定的阈值来推断在所述发电机单元中的故障。该能预定的转速下限和/或能预定的阈值能够被可变的预定,或者能够被预定为固定值。以这种方式,可以容易地检测整流器和/或电机中的各种类型的故障。这是可能的,因为这些故障会影响励磁电流。例如,通过简单地比较相电压和电池电压或车载电网电压的一半,就不能检测整流器与整流器的分离,然而这种分离对励磁电流有影响。已经认识到,特别是当相电流出现不均衡时,例如由于短路或断开,会发生励磁电流的振荡或振荡。因为可以特别容易地检测到振动,所以能够以简单而有效的方式检测整流器和/或电机中的故障。已经认识到,这些振荡在具有励磁电流过程的频谱中表现出明显的特征。通过分析这个频谱,可以非常容易地检测到发电机组中的故障。一般地,故障包括在所述整流器和车载电网之间的高侧路径中的短路和/或断开,在所述整流器和车载电网之间的低侧路径中的短路和/或断开和/或相从所述整流器的分离和/或相彼此间的短路。在电机中,故障可能导致定子相对于车载电网的短路,也就是相对于正的(B+)和/或负的(B)电压的短路,定子绕组的导线断开,定子绕组的金属丝之间的短路和/或不同相间的短路。由于诸如例如三相同步电机的电机具有例如三相或五相,所以也可能发生包括不同相位的故障(尽管这也是不可能的)。就此而言,例如,可能发生包括短路和两个不同路径的分离的故障。提到的故障是发电机组中通常发生的故障。特别是,路径的短路或断开导致励磁电流中的显着振动,这可以容易地检测到。同样,由于电流变化,完全的相的分离,即相同相的高侧和低侧路径上的断开导致励磁电流中的振动。这对单相电压的基频没有影响,除非它涉及唯一监测的相位。因此,与传统调节器的情况一样,利用上述已知的相位监控方法,相位的这种分离通常是不可识别的。在另一方面能够设置,如果高于所述转速下限的所述频率范围中的频谱的累积分布函数大于能预定的所述阈值,则推断在所述发电机单元中的故障。该方法是尤其简单的。在另一方面能够设置,确定故障频率,在所述故障频率的环境中,所述励磁电流的所述变化的所述频谱的所述频率分量大于能预定的阈值。这意味着所有频率分量与处于该环境内的频率之和大于可预定的阈值。环境尤其可以是以较低频率边界为下限并且以较高频率边缘为上限的区域,特别是固定或可固定限定的宽度的范围,其中故障频率在该范围内。已经表明,根据发电机单元中存在哪个故障,励磁电流过程的频谱中的不同频率的频率分量呈现出大的值。通过提取一个或多个故障频率,可以特别可靠地识别出现哪个故障。特别是能够设置,将故障频率分类到可能的故障。因此可以设置,对于来自所述发电机单元中的可能的故障列表中的故障,根据所确定的所述故障频率推断,该故障是否存在于所述发电机单元中。特别是,还可以根据该故障来确定发生器单元中可能的故障列表中的多于一个的故障。以这种方式,可以以特别简单的方式对发电机单元进行综合诊断。特别是能够设置,所述可能的故障列表包括在所述整流器和车载电网之间的高侧路径中的短路和/或断开,在所述整流器和车载电网之间的低侧路径中的短路和/或断开和/或相从所述整流器的分离,并且其中根据所确定的所述故障频率来推断哪些故障存在。已经发现,基于故障频率区分是相短路还是相分离是特别容易的。能够设置,如果所述所确定的所述故障频率在所述低侧路径中相应于所述发电机的转数乘以所述发电机的极对数,则推断出在所述高侧路径中或在所述低侧路径中存在短路。这种短路是在高侧部分还是低侧部分出现,最初不能根据故障频率来区分。然而,根据相电压的时间变化,这种区分是可能的。特别地,这里不需要存在短路存在于其高侧路径或低侧路径中的相,并且评估相电压的时间上的变化的相是相同的相。在另一方面能够设置,如果推断出在所述高侧路径中或在所述低侧路径中存在短路,执行所述励磁电流的量值的减少或所述励磁电流的脉动。脉冲意味着与转子绕组串联连接的开关的时钟频率降低。时钟频率应在这种情况下被有利地减小,直到周期持续时间刚好还小于定子绕组的金属丝的热稳定时间,尤其是时钟频率到小于1/秒,例如,0.1/秒。通过减小励磁电流,在定子中流动的电流也减小,从而对励磁电流的反馈也减小。以这种方式,通过有效地减少发电机的功率输出可以特别安全地抑制故障。在另一方面能够设置,如果所确定的所述故障频率相应于所述发电机的转数的两倍乘以所述发电机的极对数,则推断出所述分离此外,如果已经识别出在所述发电机单元中存在故障,但是所述故障不被确定属于可能的故障列表中的任一个故障,则能够设置将所述发电机关闭。这使得该方法是特别安全的。根据本专利技术的计算单元,特别是发电机调节器,例如,机动车辆的控制装置,尤其在程序方面被配置为执行根据本专利技术的方法。此外,以计算机程序的形式实现该方法是有利的,因为这导致非常低的成本,尤其是如果执行的控制器仍用于其他任务并因此已经存在的话。本专利技术的其他优点和实施例将通过说明书和附图变得显而易见。依据附图中的实施例,本专利技术将被示意性地说明,并且将在下面参照附图对本专利技术进行描述。附图说明图1示意性地示出了具有电机、整流器和发电机控制器的发电机单元,其中可以执行根据本专利技术的方法。图2至5示出了具有在整流器中的各种故障的图1的发电机单元。图6至图9示出图2至图5中所示的故障的电压和电流变化的曲线图。图10a和10b分别示出了励磁电流的变化的振幅谱。图11示出了相的高侧短路的相电压降的变化。具体实施方式图1示意性地示出了发电机单元,其包括具有整流器130和设计为发电机控制器的计算单元140的电机100,其中可以执行根据本专利技术的方法。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于识别在发电机单元中的故障的方法,所述发电机单元包括具有转子绕组(110)和定子绕组(120)的电机(100)和连接到所述电机上的整流器(130),所述电机(100)通过所述整流器连接到机动车的车载电网(150),其中检测流过所述电机(100)的所述转子绕组(110)的励磁电流(IE)的变化,并且其中根据高于转速下限(SW)的频率范围中的励磁电流(IE)的变化的频谱的频率分量(A)是否大于阈值(S)来推断在所述发电机单元中的故障。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.11.18 DE 102015222733.21.一种用于识别在发电机单元中的故障的方法,所述发电机单元包括具有转子绕组(110)和定子绕组(120)的电机(100)和连接到所述电机上的整流器(130),所述电机(100)通过所述整流器连接到机动车的车载电网(150),其中检测流过所述电机(100)的所述转子绕组(110)的励磁电流(IE)的变化,并且其中根据高于转速下限(SW)的频率范围中的励磁电流(IE)的变化的频谱的频率分量(A)是否大于阈值(S)来推断在所述发电机单元中的故障。2.根据权利要求1所述的方法,其中如果高于所述转速下限(SW)的所述频率范围中的频谱的累积分布函数大于所述阈值(S),则推断在所述发电机单元中的故障。3.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中确定故障频率(f_F),在所述故障频率的环境(o,u)中,所述励磁电流(IE)的所述变化的所述频谱的所述频率分量(A)大于阈值(S)。4.根据权利要求3所述的方法,其中对于来自所述发电机单元中的可能的故障列表中的故障,根据所确定的所述故障频率推断,该故障是否存在于所述发电机单元中。5.根据权利要求4所述的方法,其中,所述可能的故障列表包括在所述整流器(130)和车载电网(150)之间的高侧路径中的短路和/或断开,在所述整流器(130)和车载电网(150)之间的低侧路径中的短路和/或断开,和/或多相(U,V,W,X,Y)中的一相从所述整流器(130)的分离,并且其中根据所确定的...

【专利技术属性】
技术研发人员:P·梅林格M·里德雷尔S·鲍罗斯M·米勒Z·埃塞克
申请(专利权)人:罗伯特·博世有限公司
类型:发明
国别省市:德国,DE

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