基于ＤＳＰ的电动轮椅电机未连接故障的检测方法技术

本发明专利技术涉及一种电动轮椅的电机发生故障的检测方法，尤其是基于ＤＳＰ的电动轮椅电机未连接故障的检测方法，其特点是，给电机正极端加４０－９０％的占空比，同时检测负极端的电压，若检测到的电压为所加电压的０－０．０５倍，则可判定电机左侧的电缆未连接好，否则若检测到的电压为所加电压的０．９５－１．０５倍，说明电机左侧连接良好，然后再给电机负极端加４０－９０％的占空比，同时检测正极端的电压，若检测到的电压为所加电压的０－０．０５倍，则可判定电机右侧的电缆未连接好，否则说明电机右侧连接良好。本发明专利技术方法能正确检测、定位电动轮椅运动控制系统左右两个电机的电机未连接故障，并且不需要额外增加任何的硬件的资源。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种电动轮椅的电机发生故障的检测方法，尤其是基于DSP的电动轮 椅电机未连接故障的检测方法。
技术介绍
目前，国外对电动轮椅的研究已相对比较成熟。他们已开发出各种各样的适合不 同用户群体的电动轮椅，并逐渐向智能化的方向发展。现在高性能电动轮椅生产厂家多集 中在美国、德国、澳大利亚和西班牙，中国台湾也有电动轮椅生产厂家。然而，国内对电动轮 椅的研究技术依然远远落后于国外，绝大多数轮椅厂家都只生产电机和座椅而不生产控制 器，基本上都依赖于进口。因此，研究高性能低成本的电动轮椅驱动器，替代进口填补国内 技术空白具有重要意义。作者广泛查阅国内外文献，总结了电动轮椅研究技术，开发出了基 于TMS320LF2406A DSP数字信号处理器的全数字电动轮椅控制器。参见作者发表的论文 (《电动轮椅运动控制系统设计》作者马小珍、万淑芸，《微电机》2009 Vol. 42No. 1 (2009年 第1期)第55页)。但电动轮椅在运行过程中，可能会发生电机连接电缆脱落、刹车连接电缆脱落等 故障，这会导致轮椅跑偏、不动，原地转圈碰撞甚至倾翻等致严重后果，对于这些故障轮椅 运动控制系统应该能够迅速准确地检测出来并采取相应措施以来保证轮椅使用者的生命 安全。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于DSP的电动轮椅电机未连接故障的检测方法，其易 于通过编程来实现、同时无需额外增加任何硬件资源，并且能够提高电机未连接故障检测、 定位的正确性，从而增强了轮椅运行的可靠性。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是一种基于DSP的电动轮椅电机未连接故障的检测方法，其特别之处在于，给 电机正极端加40-90%的占空比，同时检测负极端的电压，若检测到的电压为所加电压 的0-0. 05倍，则可判定电机左侧的电缆未连接好，否则若检测到的电压为所加电压的 0. 95-1. 05倍，说明电机左侧连接良好，然后再给电机负极端加40-90%的占空比，同时检 测正极端的电压，若检测到的电压为所加电压的0-0. 05倍，则可判定电机右侧的电缆未连 接好，否则若检测到的电压为所加电压的0. 95-1. 05倍，说明电机右侧连接良好。经过多次的现场实际电动轮椅运动系统运行试验证明，本专利技术方法能正确检测、 定位电动轮椅运动控制系统左右两个电机的电机未连接故障，并且不需要额外增加任何硬 件资源，易于模块化编程实现。附图说明附图1为本专利技术中电动轮椅运动控制系统调速原理3附图2为双极式PWM变换器的电压电流波形图。附图3为本专利技术方法的程序流程具体实施例方式1)PWM信号的发生TMS320LF240XA系列DSP是电机(电动机)专用DSP，它集成了 PWM控制信号发 生器，它可以通过调整事件管理器的定时器控制寄存器来设定PWM工作方式和频率，通过 调整比较值来调整PWM的占空比，通过调整死区控制寄存器来设定死区时间，通过专用的 PWM输出口输出占空比可调的带有死区的PWM控制信号，从而省去了其他控制器所用的外 围PWM波发生电路和时间延迟(死区)电路。2)主电路的选择和PWM脉宽调制策略为了实现电动轮椅在二维平面上的自由运行，电机中的电流必须连续，本文在研 究轮椅运动控制系统中所采用的PWM变换器为H型双极式PWM变换器，如图1中所示。这 是因为，可逆PWM控制方式主电路结构简单，控制方式灵活；系统的电流始终连续；其稳态 的电压、电流波形都是相似的，电流波形是连续的，电机在四象限内可以连续平滑地调速。由图1，MOS管VTl和VT4是同时导通的，其驱动电压Ubl = Ub4 ；MOS管VT2和VT3 同时动作，其驱动电压Ub2 = Ub3 = -Ubl。在一个开关周期内，当0彡t彡t。n时，Ubl和Ub4为正，MOS管VTl和VT2饱和导 通；而Ub2和Ub3为负，MOS管VT2和VT3截止。这时，VS加在电机电枢两端，V+_V_ = VS,电 枢电流id沿MOS管VT1、电机、MOS管VT4流通。当t。n彡t彡T时，Ubl和Ub4变负，MOS管 VTl和MOS管VT4截止；Ub2、Ub3变正，但MOS管VT2、MOS管VT3并不能立即导通，因为在电 枢电感释放储能的作用下，id沿回路2经二极管D2、D3续流，在二极管D2、D3上的压降使 MOS管VT2和VT3的从c-e极承受着反压，此时V+-V— = -VS,电机两端电压在一个周期内正 负相间，这是双极性PWM变换器的特征。其电压电流波形如图3所示。当正脉冲较宽时，Q >|，则电枢两端的平均电压为正，电机正转。当负脉冲较宽时，<|，电枢两端平均电压为负，电机反转。如果正负脉冲宽度相等，Q=I，平均电压为零，则电机停止。双极式可逆PWM变换器电枢平均端电压用公式 表示为 这里定义二一^T一为PWM电压的占空比，调速时P的变化范围为-1彡P彡1。当P为正值时，电机正转 ’为P负值时，电机反转；P = 0时，电机停止。 在P =0时，虽然电机不转，电枢两端的瞬时电压和瞬时电流却都不为零，而是交变的。这 个交变电流平均值为零，不产生平均转矩。它的好处是使电机带有高频的微振，起着“动力 润滑的作用”，消除正反向时的静摩擦死区。双极式PWM变换器的优点⑴电流一定连续；(2)可使电机在四象限运行；(3)电机停止时有微振电流，能消除静摩擦死区；(4)低速时每个MOS管的驱动脉冲仍较宽，有利 于保证MOS管的可靠导通。然而采用双极式PWM变换器有一个很大的缺点就是上下两管容 易发生直通事故，从而降低了装置的可靠性。因此，为了防止直通事故，必须对PWM脉冲设 置逻辑延时也即死区设置。3) PWM信号的周期本系统在硬件上采用的是外部晶体振荡器，其频率是10MHz，在软件中设定CPU时 钟为40MHz，P丽载波频率为20KHz，系统的中断频率和AD采样频率也都是20KHz。也就是 说PWM信号载波的周期是50us。4)关于电压检测精度误差在5%以内。本专利技术方法通常用在电动轮椅上电时，程序在初始化完毕后需要对电动轮椅的两 台电机电缆连接情况进行检查。如附图2所示如图1、3所示，给电机正极(V+)端加80%的占空比，同时检测负极(V-)端的电 压，若检测到的电压为所加电压(平均电压)的0.95-1. 05倍(即蓄电池两端母线电压的 80%左右)，说明电机左侧连接良好，若检测到的电压为所加电压的0-0. 05倍，则可判定电 机左侧的电缆未连接好，此时给出故障报警提示、锁定轮椅，禁止使用者操作轮椅，然后程 序直接返回，不再进行电动机另外一端连接情况的检查。用户可直接关掉轮椅电源，检查并 确认电动机电缆连接良好后，方可重新上电开机。若电动机V+端电缆连接良好，则需要进行下一步，给电机负极端加80%的占空 比，同时检测正极端的电压，若检测到的电压为所加电压的0. 95-1. 05倍，说明电机右侧连 接良好，若检测到的电压为所加电压的0-0. 05倍，则可判定电机右侧的电缆未连接好，给 出故障报警提示、锁定轮椅，禁止使用者操作轮椅，然后程序直接返回。用户可直接关掉轮 椅电源，检查并确认电动机电缆连接良好后，方可重新上电开机。经试验证明，加40-90%的占空比时均能有效检测出故障。权利要求一种基于DSP的电动轮椅电机未连接故障本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于ＤＳＰ的电动轮椅电机未连接故障的检测方法，其特征在于：给电机正极端加４０－９０％的占空比，同时检测负极端的电压，若检测到的电压为所加电压的０－０．０５倍，则可判定电机左侧的电缆未连接好，否则若检测到的电压为所加电压的０．９５－１．０５倍，说明电机左侧连接良好，然后再给电机负极端加４０－９０％的占空比，同时检测正极端的电压，若检测到的电压为所加电压的０－０．０５倍，则可判定电机右侧的电缆未连接好，否则若检测到的电压为所加电压的０．９５－１．０５倍，说明电机右侧连接良好。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：马小珍，
申请(专利权)人：宁夏电力公司银川供电局，
类型：发明
国别省市：64[中国|宁夏]