永磁无刷直流电机驱动器直通故障检修系统及方法技术方案

本发明专利技术提供一种永磁无刷直流电机驱动器直通故障检修系统及方法，微处理器根据霍尔传感器采集转子位置信息并进行换相控制，同时采集母线电流，在负载过大时进行限流保护，如果是由MOS管损坏引起的非正常大电流，则限流保护过程失效，微处理器根据状态通过程序复位进入自检，或由电路本身电源复位进入自检，当自检诊断过程中发现MOS管有损坏时，通过继电器组内各个继电器的通断选择备用桥臂进行重构，继续构成三相逆变桥电路，短时间内通过重构逆变器的方式，保证驱动器可以继续驱动电机正常运行。有效地提高了永磁无刷直流电机的运行的可靠性，更加适用于对驱动器稳定性要求较高的领域，作为应急处理装置。

【技术实现步骤摘要】
永磁无刷直流电机驱动器直通故障检修系统及方法
本专利技术属于无刷直流电机驱动
，尤其涉及一种永磁无刷直流电机驱动器直通故障检修系统及方法。
技术介绍
随着稀土永磁电机的生产技术的逐渐成熟以及无刷直流电机的控制技术逐步完善，永磁无刷直流电机以其重量轻、体积小、效率高、高可靠性、功率密度大，线形机械特性、较宽的调速范围、良好的启动性能等一系列的优点，得到了国内外的广泛应用。在某些高端领域，譬如航空航天和武器系统、医疗设备以及安全门，由于永磁无刷直流电机特殊性和连续不间断工作要求，其可靠性以及安全性便变得尤为重要，因此对驱动器的要求也十分严苛。普通的永磁无刷直流电机驱动器采用典型三相桥逆变电路，对金氧半场效晶体管(MOSFET，Metal-Oxide-SemiconductorField-EffectTransistor)进行不断地调制。永磁无刷直流电机在高负载的情况下，散热性差、长时间工作会导致MOSFET管击穿，导致MOSFET管短路。MOSFET管一旦损坏，则所在桥臂将无法正常使用，从而导致驱动器失效，最终导致电机不能可靠运行，因此，需要及时的检测到MOSFET管的损坏以及出现故障的具体位置，并进行维修。目前的检修方式需要停止电机，依赖于工作人员进行现场检测及维修，电机的停止时间与检修持续的时间相关，但是在一些特殊场合，电机是不允许长时间停止工作的。因此，目前的检修方式由于检测及维修方式复杂，使得检修的及时性差、效率低，无法保证永磁无刷直流电机可靠、安全的运行。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提供种永磁无刷直流电机驱动器直通故障检修系统及方法。为了对披露的实施例的一些方面有一个基本的理解，下面给出了简单的概括。该概括部分不是泛泛评述，也不是要确定关键/重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围。其唯一目的是用简单的形式呈现一些概念，以此作为后面的详细说明的序言。本专利技术采用如下技术方案：在一些可选的实施例中，提供一种永磁无刷直流电机驱动器直通故障检修方法，包括：当所述微处理器检测到逆变桥主电路的母线上电阻处的电流值达到设定阈值时，触发限流保护过程；当由于MOS管损坏引起所述母线上电阻处的电流值达到设定阈值时，所述限流保护过程失效，所述微处理器通过程序复位进入自检诊断过程，或由电路本身电源复位进入自检诊断过程；当所述自检诊断过程的结果为所述逆变桥主电路的某个桥臂损坏时，进行逆变器重构过程，并报警。在一些可选的实施例中，所述逆变器重构过程包括：所述微处理器控制继电器组，断开所述逆变桥主电路的损坏桥臂，并闭合设置在备用桥臂上的继电器以及所述备用桥臂与电机之间的连接线上的继电器，使得所述备用桥臂代替所述逆变桥主电路的损坏桥臂。在一些可选的实施例中，所述限流保护过程为不断减小PWM信号以减小母线上电阻处的电流。在一些可选的实施例中，所述微处理器通过程序复位进入自检诊断过程为，在不断减小PWM信号的过程中，当PWM信号的占空比降低到预设值时，若母线上电阻处的电流值依然大于设定阈值，此时为非正常负载，则关闭所有MOS管信号，触发所述微处理器复位进入自检诊断过程；所述微处理器由电路本身电源复位进入自检诊断过程为，在不断减小PWM信号的过程中，若PWM信号还未达到预设值时，所述逆变桥主电路的桥臂上的上MOS管及下MOS管直通，此时是由于MOS管损坏引起所述母线上电阻处的电流值达到设定阈值，则所述限流保护过程失效，电源对地短接，控制电压被拉低，继电器线圈失电将线路断开，输入电源恢复正常，所述微处理器重新上电复位进入自检诊断过程。在一些可选的实施例中，所述自检诊断过程为对所述逆变桥主电路的三个桥臂依次进行诊断检测过程，所述诊断检测过程包括：所述微处理器控制所述逆变桥主电路的其中一个桥臂上的两个继电器吸合；判断母线上电阻处的电流是否为0，若不为0，则判定当前桥臂的上MOS管及下MOS管均损坏，若为0，对当前桥臂的上MOS管输入导通信号；判断母线上电阻处的电流是否为0，若为0，则判定当前桥臂的下MOS管完好，否则撤销当前桥臂的上MOS管的导通信号，并判定当前桥臂的下MOS管损坏；当判定当前桥臂的下功率完好时，对当前桥臂的下MOS管输入导通信号；判断母线上电阻处的电流是否为0，若为0，则判定当前桥臂的上MOS管完好，否则撤销当前桥臂的下MOS管的导通信号，则判定当前桥臂的上MOS管损坏。在一些可选的实施例中，提供一种永磁无刷直流电机驱动器直通故障检修系统，包括：继电器组、微处理器及三相逆变电路；所述三相逆变电路包括：逆变桥主电路及备用桥臂；所述备用桥臂包括：备用上桥臂及备用下桥臂，所述备用上桥臂由MOS管Q7反并联续流二极管D7组成，所述备用下桥臂由MOS管Q8反并联续流二极管D8组成；所述继电器组包括：继电器K4、继电器K5、继电器K6、继电器K7及继电器K11，继电器K4一端与MOS管Q7连接，另一端与24V母线连接，继电器K11一端与MOS管Q8连接，另一端与接地母线连接，接地母线上设置电阻R1，继电器K5、继电器K6及继电器K7一端分别接到电机的电机的U驱动输入端、V驱动输入端及W驱动输入端，另一端连接至MOS管Q7与MOS管Q8之间；所述微处理器实时检测母线上电阻R1处的电流值，并依据母线上电阻R1处的电流值检测出所述逆变桥主电路中损坏的MOS管，通过控制所述继电器组内继电器的断开/闭合，使得所述备用桥臂替代所述逆变桥主电路损坏的MOS管所在的桥臂。在一些可选的实施例中，所述逆变桥主电路包括：第一上桥臂、第一下桥臂、第二上桥臂、第二下桥臂、第三上桥臂及第三下桥臂；所述第一上桥臂由MOS管Q1反并联续流二极管D1组成，所述第一下桥臂由MOS管Q4反并联续流二极管D2组成；所述第二上桥臂由MOS管Q3反并联续流二极管D3组成，所述第二下桥臂由MOS管Q6反并联续流二极管D4组成；所述第三上桥臂由MOS管Q5反并联续流二极管D5组成，所述第三下桥臂由MOS管Q2反并联续流二极管D6组成；所述第一上桥臂与第一下桥臂之间、第二上桥臂与第二下桥臂之间、第三上桥臂与第三下桥臂之间分别与电机U驱动输入端、V驱动输入端、W驱动输入端相连。在一些可选的实施例中，所述继电器组还包括：继电器K1、继电器K2、继电器K3、继电器K8、所述继电器K9及继电器K10；继电器K1、继电器K2及继电器K3的一端分别与MOS管Q1、MOS管Q3及MOS管Q5连接，另一端与24V母线连接；继电器K8、所述继电器K9及继电器K10的一端分别与MOS管Q4、MOS管Q6及MOS管Q2连接，另一端与接地母线连接。在一些可选的实施例中，所述的永磁无刷直流电机驱动器直通故障检修系统，还包括：霍尔位置传感器，用于检测电机转子所在位置并将转子所在位置对应的代码上传至所述微处理器；所述微处理器根据转子位置，通过定时器产生三路PWM波与换相信号相与后接入所述逆变桥主电路，通过定时器触发A/D采集母线上电阻R1处的电流值。本专利技术所带来的有益效果：有效地解决一次运行过程中由于场效应管直通故障导致驱动器失效同时使电机短路自锁的问题；在控制器遇到场效应管直通时无需立即进行维修，而是对逆变桥主电路进行诊断、出错定位以及故障处理，通过控制继电器组内各个继电器的通断实现三本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.永磁无刷直流电机驱动器直通故障检修方法，其特征在于，包括：当所述微处理器检测到逆变桥主电路的母线上电阻处的电流值达到设定阈值时，触发限流保护过程；当由于MOS管损坏引起所述母线上电阻处的电流值达到设定阈值时，所述限流保护过程失效，所述微处理器通过程序复位进入自检诊断过程，或由电路本身电源复位进入自检诊断过程；当所述自检诊断过程的结果为所述逆变桥主电路的某个桥臂损坏时，进行逆变器重构过程，并报警。

【技术特征摘要】
1.永磁无刷直流电机驱动器直通故障检修方法，其特征在于，包括：当所述微处理器检测到逆变桥主电路的母线上电阻处的电流值达到设定阈值时，触发限流保护过程；当由于MOS管损坏引起所述母线上电阻处的电流值达到设定阈值时，所述限流保护过程失效，所述微处理器通过程序复位进入自检诊断过程，或由电路本身电源复位进入自检诊断过程；当所述自检诊断过程的结果为所述逆变桥主电路的某个桥臂损坏时，进行逆变器重构过程，并报警。2.根据权利要求1所述的永磁无刷直流电机驱动器直通故障检修方法，其特征在于，所述逆变器重构过程包括：所述微处理器控制继电器组，断开所述逆变桥主电路的损坏桥臂，并闭合设置在备用桥臂上的继电器以及所述备用桥臂与电机之间的连接线上的继电器，使得所述备用桥臂代替所述逆变桥主电路的损坏桥臂。3.根据权利要求2所述的永磁无刷直流电机驱动器直通故障检修方法，其特征在于，所述限流保护过程为不断减小PWM信号以减小母线上电阻处的电流。4.根据权利要求3所述的永磁无刷直流电机驱动器直通故障检修方法，其特征在于，所述微处理器通过程序复位进入自检诊断过程为，在不断减小PWM信号的过程中，当PWM信号的占空比降低到预设值时，若母线上电阻处的电流值依然大于设定阈值，此时为非正常负载，则关闭所有MOS管信号，触发所述微处理器复位进入自检诊断过程；所述微处理器由电路本身电源复位进入自检诊断过程为，在不断减小PWM信号的过程中，若PWM信号还未达到预设值时，所述逆变桥主电路的桥臂上的上MOS管及下MOS管直通，此时是由于MOS管损坏引起所述母线上电阻处的电流值达到设定阈值，则所述限流保护过程失效，电源对地短接，控制电压被拉低，继电器线圈失电将线路断开，输入电源恢复正常，所述微处理器重新上电复位进入自检诊断过程。5.根据权利要求4所述的永磁无刷直流电机驱动器直通故障检修方法，其特征在于，所述自检诊断过程为对所述逆变桥主电路的三个桥臂依次进行诊断检测过程，所述诊断检测过程包括：所述微处理器控制所述逆变桥主电路的其中一个桥臂上的两个继电器吸合；判断母线上电阻处的电流是否为0，若不为0，则判定当前桥臂的上MOS管及下MOS管均损坏，若为0，对当前桥臂的上MOS管输入导通信号；判断母线上电阻处的电流是否为0，若为0，则判定当前桥臂的下MOS管完好，否则撤销当前桥臂的上MOS管的导通信号，并判定当前桥臂的下MOS管损坏；当判定当前桥臂的下功率完好时，对当前桥臂的下MOS管输入导通信号；判断母线上电阻处的电流是否为0，若为0，则判定当前桥臂的上MOS管完好，否则撤销当前桥臂的下MOS管的导通信号，则判定当前桥臂的上MOS管损坏。6.永磁...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘汉忠，万其，吴正朕，
申请(专利权)人：南京工程学院，
类型：发明
国别省市：江苏,32