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一種BLDC電機故障狀態反饋方法及應用BLDC電機、空調系統.pdf

摘要
申請專利號:

CN201410172707.0

申請日:

2014.04.25

公開號:

CN105024592A

公開日:

2015.11.04

當前法律狀態:

授權

有效性:

有權

法律詳情: 授權|||實質審查的生效IPC(主分類):H02P 6/00申請日:20140425|||公開
IPC分類號: H02P6/00; H02K11/00; F24F11/00 主分類號: H02P6/00
申請人: 中山大洋電機股份有限公司
發明人: 孫海榮
地址: 528400廣東省中山市西區沙朗第三工業區
優先權:
專利代理機構: 中山市漢通知識產權代理事務所(普通合伙)44255 代理人: 古冠開
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201410172707.0

授權公告號:

||||||

法律狀態公告日:

2017.11.10|||2015.12.02|||2015.11.04

法律狀態類型:

授權|||實質審查的生效|||公開

摘要

本發明公開了一種BLDC電機故障狀態反饋方法及應用BLDC電機、空調系統,所述的BLDC電機具有向外輸出電機轉速信號的反饋端口FG,FG輸出的是PWM信號,其特征在于:當端口FG向外輸出電機轉速信號時,其頻率定義在第一頻率段,在第一頻率段的范圍內、用該PWM信號頻率大小代表轉速的大小;當向外輸出電機故障信號時,采用不同于第一頻率段的第二頻率信號,該故障狀態反饋方法簡單,操作方便,可反饋電機不同的故障信號,可靠性高。

權利要求書

權利要求書
1.  一種BLDC電機故障狀態反饋方法,所述的BLDC電機具有向外輸出電機轉速信號的反饋端口FG,端口FG輸出的是PWM信號,其特征在于:當端口FG向外輸出電機轉速信號時,其頻率定義在第一頻率段,在第一頻率段的范圍內、用該PWM信號頻率大小代表轉速的大小;當向外輸出電機故障信號時,采用不同于第一頻率段的第二頻率信號。

2.  根據權利要求1所述的一種BLDC電機故障狀態反饋方法,其特征在于:BLDC電機有多種故障信號時,采用第二頻率的PWM信號的不同占空比來代表不同的故障。

3.  根據權利要求1或2所述的一種BLDC電機故障狀態反饋方法,其特征在于:第一頻率段的所有PWM信號的占空比都是50%。

4.  根據權利要求3所述的一種BLDC電機故障狀態反饋方法,其特征在于:第一頻率段范圍是10HZ到300HZ范圍,第二頻率信號是在1KHZ頻率。

5.  一種實現權利要求1所述的BLDC電機故障狀態反饋方法的BLDC電機,所述的BLDC電機包括定子組件、轉子組件、控制線路板,定子組件和轉子組件磁耦合,控制線路板集成有微處理器MCU、逆變器和接口單元,微處理器MCU輸出信號控制逆變器,逆變器連接控制定子組件的每相線圈繞組,所述的接口單元包括頻率生成電路,微處理器MCU的一個I/o口通過頻率生成電路向外輸出不同頻率和占空比的PWM信號并形成端口FG。

6.  根據權利要求3所述的一種BLDC電機,其特征在于:所述的頻率生成電路是一個三極管開關電路。

7.  根據權利要求4所述的一種BLDC電機,其特征在于:所述的三極管開關電路包括三極管Q1、第六電阻R106、第五電阻R105、第四電阻R104和電容C107,端口FG串聯第四電阻R104、第五電阻R105和電源VCC2,端口FG與第四電阻R104之間的節點連接電容C107一端,電容C107另一端接地,第四電阻R104、第五電阻R105之間的節點與三極管Q1集電極連接,三極管Q1發射極連接地, 三極管Q1基極通過第六電阻R106與微處理器MCU的一個I/o口連接。

8.  根據權利要求5或6或7所述的一種BLDC電機,其特征在于:端口FG向外輸出電機轉速信號時,其頻率定義在第一頻率段,在第一頻率段的范圍內、用該PWM信號頻率大小代表轉速的大小;當向外輸出電機故障信號時,采用不同于第一頻率段的第二頻率信號。

9.  根據權利要求8所述的一種BLDC電機,其特征在于:BLDC電機有多種故障信號時,采用第二頻率的PWM信號的不同占空比來代表不同的故障,第一頻率段的所有PWM信號的占空比都是50%。。

10.  根據權利要求9所述的一種BLDC電機,其特征在于:第二頻率信號的頻率為1KHZ,10%K代表代表過壓,20%K代表過流,30%K代表過溫,40%K代表霍爾失效,50%K代表集成功率模塊IPM故障。

11.  根據權利要求7所述的一種BLDC電機,其特征在于:接口單元還包括一個與地連接接地端GND、一個速度輸入端口VSP、一個直流母線電壓輸入端口VDC和一個低壓直流電源輸入端口VCC。

12.  一種應用權利要求5所述的BLDC電機的空調系統,包括空調系統控制器和驅動風機的BLDC電機,空調系統控制器與BLDC電機具有5個連接端口,一個與地連接接地端GND、一個速度輸入端口VSP、一個直流母線電壓輸入端口VDC、一個低壓直流電源輸入端口VCC和電機轉速信號的反饋端口FG,其特征在于:當BLDC電機向空調系統控制器輸出電機轉速信號時,其頻率定義在第一頻率段,在第一頻率段的范圍內、用該PWM信號頻率大小代表轉速的大小;當向外輸出電機故障信號時,采用不同于第一頻率段的第二頻率信號。

13.  根據權利要求12所述的一種空調系統,其特征在于:BLDC電機向空調系統控制器輸出多種故障信號時,采用第二頻率的PWM信號的不同占空比來代表不同的故障。

14.  根據權利要求13所述的一種空調系統,其特征在于:第一頻率段的所有PWM信號的占空比都是50%。

15.  根據權利要求12或13或14所述的一種空調系統,其特征在于:第一頻率段范圍是10HZ到300HZ范圍,第二頻率信號是在1KHZ頻率。

說明書

說明書一種BLDC電機故障狀態反饋方法及應用BLDC電機、空調系統
技術領域:
本發明涉及一種BLDC電機故障狀態反饋方法及應用BLDC電機、空調系統。
背景技術:
現有行業內傳統空調系統、盤管風機用的BLDC電機(即直流無刷電機)具有5個連接端口,一個與地連接接地端GND、一個速度輸入端口VSP、一個直流母線電壓輸入端口VDC、一個低壓直流電源輸入端口VCC和電機轉速信號的反饋端口FG,而大多數空調廠商的接口也是這樣設計的。
但是這種直BLDC電機沒有設置電機的狀態反饋,因此空調的主控板無法讀取直流無刷電機的狀態信息,例如過溫、堵轉、過流、霍爾失效、時鐘失效、過壓等等的電機狀態信息。隨著客戶需求,要求電機廠家要在直流無刷電機上反饋這些電機狀態信息。現在普遍的解決方案就是在直流無刷電機上增加一條信號線來反饋這些電機狀態信息,但是這樣就要改變現有電機的線夾模具、空調主板接口,電機接口等等,十分難操作,而且成本高。
發明內容:
本發明的目的是提供一種BLDC電機故障狀態反饋方法及應用BLDC電機、空調系統,該故障狀態反饋方法簡單,操作方便,可反饋電機不同的故障信號,可靠性高;該BLDC電機結構簡單,在不改變現有電機結構的情況下,可反饋電機不同的故障信號,操作簡單,成本低,可靠性高;該空調系統結構簡單,操作方便,可靠性高。
本發明的目的是通過下述技術方案予以實現的。
一種BLDC電機故障狀態反饋方法,所述的BLDC電機具有向外輸出電機轉速信號的反饋端口FG,FG輸出的是PWM信號,當端口FG向外輸出電機轉速信號時,其頻率定義在第一頻率段,在第一頻率段的范圍內、用該PWM信號頻率大小代表轉速的大小;當向外輸出電機故障信號時,采用不同于第一頻率段的 第二頻率信號。
上述所述BLDC電機有多種故障信號時,采用第二頻率的PWM信號的不同占空比來代表不同的故障。
上述所述第一頻率段的所有PWM信號的占空比都是50%。
上述所述第一頻率段范圍是10HZ到300HZ范圍,第二頻率信號是在1KHZ頻率。
一種BLDC電機,所述的BLDC電機包括定子組件、轉子組件、控制線路板,定子組件和轉子組件磁耦合,控制線路板集成有微處理器MCU、逆變器和接口單元,微處理器MCU輸出信號控制逆變器,逆變器連接控制定子組件的每相線圈繞組,所述的接口單元包括頻率生成電路,微處理器MCU的一個I/o口通過頻率生成電路向外輸出不同頻率和占空比的PWM信號并形成端口FG。
上述所述的頻率生成電路是一個三極管開關電路。
上述所述的三極管開關電路包括三極管Q1、第六電阻R106、第五電阻R105、第四電阻R104和電容C107,端口FG串聯第四電阻R104、第五電阻R105和電源VCC2,端口FG與第四電阻R104之間的節點連接電容C107一端,電容C107另一端接地,第四電阻R104、第五電阻R105之間的節點與三極管Q1集電極連接,三極管Q1發射極連接地,三極管Q1基極通過第六電阻R106與微處理器MCU的一個I/o口連接。
上述所述的端口FG向外輸出電機轉速信號時,其頻率定義在第一頻率段,在第一頻率段的范圍內、用該PWM信號頻率大小代表轉速的大小;當向外輸出電機故障信號時,采用不同于第一頻率段的第二頻率信號。
上述所述的BLDC電機有多種故障信號時,采用第二頻率的PWM信號的不同占空比來代表不同的故障,第一頻率段的所有PWM信號的占空比都是50%。。
上述所述的第二頻率信號的頻率為1KHZ,10%K代表代表過壓,20%K代表過流,30%K代表過溫,40%K代表霍爾失效,50%K代表集成功率模塊IPM故障。
上述所述的接口單元還包括一個與地連接接地端GND、一個速度輸入端口 VSP、一個直流母線電壓輸入端口VDC和一個低壓直流電源輸入端口VCC。
一種空調系統,包括空調系統控制器和驅動風機的BLDC電機,空調系統控制器與BLDC電機具有5個連接端口,一個與地連接接地端GND、一個速度輸入端口VSP、一個直流母線電壓輸入端口VDC、一個低壓直流電源輸入端口VCC和電機轉速信號的反饋端口FG,其特征在于:當BLDC電機向空調系統控制器輸出電機轉速信號時,其頻率定義在第一頻率段,在第一頻率段的范圍內、用該PWM信號頻率大小代表轉速的大小;當向外輸出電機故障信號時,采用不同于第一頻率段的第二頻率信號。
上述所述的BLDC電機向空調系統控制器輸出多種故障信號時,采用第二頻率的PWM信號的不同占空比來代表不同的故障。
上述所述的第一頻率段的所有PWM信號的占空比都是50%。
上述所述的第一頻率段范圍是10HZ到300HZ范圍,第二頻率信號是在1KHZ頻率。
本發明與現有技術相比,具有如下效果:1)當BLDC電機向外輸出電機轉速信號時,其頻率定義在第一頻率段,在第一頻率段的范圍內、用該PWM信號頻率大小代表轉速的大小;當向外輸出電機故障信號時,采用不同于第一頻率段的第二頻率信號,通過共用端口FG,在端口FG上即能夠輸出電機速度信號或者電機故障信號,無需改變現有電機的線夾模具、空調主板接口,電機接口等等,該方法簡單,操作方便,可反饋電機不同的故障信號,可靠性高,成本低;2)BLDC電機接口單元包括頻率生成電路,微處理器MCU的一個I/o口通過頻率生成電路向外輸出不同頻率段信號并形成端口FG,通過共用端口FG,在端口FG上即能夠輸出電機速度信號或者電機故障信號,在不改變現有電機結構的情況下,可反饋電機不同的故障信號,操作簡單,成本低,可靠性高;3)第一頻率段的所有PWM信號的占空比都是50%,第一頻率段范圍是10HZ到300HZ范圍,第二頻率信號是在1KHZ頻率,配置簡單合理;4)BLDC電機向空調系統控制器輸出多種故障信號時,采用第二頻率的PWM信號的不同占空比來代表不同的故 障,實施簡便,方便快捷。
附圖說明:
圖1是本發明直流無刷電機的結構示意圖;
圖2是本發明的電路原理圖;
圖3是本發明頻率生成電路的具體電路圖;
圖4是本發明分壓電路的具體電路圖;
圖5是本發明端口FG反饋一種速度信號的示意圖;
圖6是本發明端口FG反饋另一種速度信號的示意圖;
圖7是本發明端口FG反饋一種故障信號的示意圖;
圖8是本發明端口FG反饋另一種故障信號的示意圖;
圖9是空調系統的結構原理圖。
具體實施方式:
下面通過具體實施例并結合附圖對本發明作進一步詳細的描述:
實施例一:如圖1和圖2所示,本發明是一種BLDC電機,所述的直流無刷電機包括定子組件1、轉子組件2、控制線路板3,定子組件1和轉子組件2磁耦合,控制線路板3集成有微處理器MCU、逆變器和接口單元,微處理器MCU輸出信號控制逆變器,逆變器連接控制定子組件1的每相線圈繞組,所述的接口單元包括頻率生成電路,微處理器MCU的一個I/o口通過頻率生成電路向外輸出不同頻率段信號并形成端口FG,逆變器可以是集成功率模塊IPM,它含有多個IGBT元件,霍爾元件HALL檢測轉子位置信號送到微處理器MCU,微處理器MCU輸出信號控制逆變器。
如圖3所示,所述的頻率生成電路是一個三極管開關電路。三極管開關電路包括三極管Q1、第六電阻R106、第五電阻R105、第四電阻R104和電容C107,端口FG串聯第四電阻R104、第五電阻R105和電源VCC2+15V,端口FG與第四電阻R104之間的節點連接電容C107一端,電容C107另一端接地,第四電阻R104、第五電阻R105之間的節點與三極管Q1集電極連接,三極管Q1發射極連接地, 三極管Q1基極通過第六電阻R106與微處理器MCU的一個I/o口連接。
BLDC電機具有向外輸出電機轉速信號的反饋端口FG,FG輸出的是PWM信號,當端口FG向外輸出電機轉速信號時,其頻率定義在第一頻率段,在第一頻率段的范圍內、用該PWM信號頻率大小代表轉速的大小;當向外輸出電機故障信號時,采用不同于第一頻率段的第二頻率信號,BLDC電機有多種故障信號時,采用第二頻率的PWM信號的不同占空比來代表不同的故障,第一頻率段的所有PWM信號的占空比都是50%,第一頻率段范圍是10HZ到300HZ范圍,第二頻率信號是在1KHZ頻率。見圖5所示,BLDC電機的端口FG對外可以輸出第一頻率段f0=1/T1=50HZ,T1=0.02秒,代表反饋的是第一種轉速信號,其中占空比為50%;如圖6所示,BLDC電機的端口FG對外可以輸出第一頻率段f1=1/T2=100HZ,T2=0.01秒,但占空比仍為50%,代表反饋的是第二種轉速信號,由于f2>f1,表示第二種轉速比第一種轉速更高。
當端口FG對外可以輸出故障信號時,采用不同于第一頻率段的頻率信號來代表故障信號。如圖7所示,端口FG對外可以輸出一種故障頻率f2=1/T3=1kHZ,T3=0.001秒,當有多種故障信號時,采用不同于第一頻率段的固定頻率PWM信號的不同占空比來代表不同的故障。10%代表代表過壓,20%代表過流,30%代表過溫,40%代表霍爾失效,50%代表集成功率模塊IPM故障,K為高頻率信號的頻率。圖7中的故障頻率f2的占空比是80%,表示超過額定轉速故障;如圖8所示,端口FG對外可以輸出一種故障頻率f2=1/T3=1kHZ,T3=0.001秒,故障頻率f2的占空比是50%,50%占空比代表集成功率模塊IPM故障。
如圖2和圖4所示,所述的接口單元還包括一個與地連接接地端GND、一個速度輸入端口VSP、一個直流母線電壓輸入端口VDC和一個低壓直流電源輸入端口VCC。微處理器MCU的一個I/o口通過分壓電路接收外部輸入的速度信號并形成速度輸入端口VSP。所述的分壓電路包括第一電阻R101、第二電阻R102、第三電阻R103、電容C105、電容C106和二極管VD101。
本發明的原理是:接口單元包括頻率生成電路,微處理器MCU的一個I/o 口通過頻率生成電路向外輸出不同頻率段信號并形成端口FG,通過共用端口FG,在端口FG上即能夠輸出電機速度信號或者電機故障信號,在不改變現有電機結構的情況下,可反饋電機不同的故障信號,操作簡單,成本低,可靠性高。
實施例二:如圖1、圖2、圖3、圖5所示,本發明是一種BLDC電機,所述的BLDC電機包括定子組件、轉子組件、控制線路板,定子組件和轉子組件磁耦合,控制線路板集成有微處理器MCU、逆變器和接口單元,微處理器MCU輸出信號控制逆變器,逆變器連接控制定子組件的每相線圈繞組,所述的接口單元包括頻率生成電路,微處理器MCU的一個I/o口通過頻率生成電路向外輸出不同頻率和占空比的PWM信號并形成端口FG。
本發明的原理是:端口FG向外輸出電機轉速信號時,其頻率定義在第一頻率段,在第一頻率段的范圍內、用該PWM信號頻率大小代表轉速的大小;當向外輸出電機故障信號時,采用不同于第一頻率段的第二頻率信號,BLDC電機有多種故障信號時,采用第二頻率的PWM信號的不同占空比來代表不同的故障,第一頻率段的所有PWM信號的占空比都是50%。,第二頻率信號的頻率為1KHZ,10%K代表代表過壓,20%K代表過流,30%K代表過溫,40%K代表霍爾失效,50%K代表集成功率模塊IPM故障,該方法簡單,操作方便,可反饋電機不同的故障信號,可靠性高,成本低。
實施例三:如圖9所示,本發明是一種空調系統,包括空調系統控制器和驅動風機的BLDC電機,空調系統控制器與BLDC電機具有5個連接端口,一個與地連接接地端GND、一個速度輸入端口VSP、一個直流母線電壓輸入端口VDC、一個低壓直流電源輸入端口VCC和電機轉速信號的反饋端口FG,其特征在于:當BLDC電機向空調系統控制器輸出電機轉速信號時,其頻率定義在第一頻率段,在第一頻率段的范圍內、用該PWM信號頻率大小代表轉速的大小;當向外輸出電機故障信號時,采用不同于第一頻率段的第二頻率信號。端口FG向外輸出電機轉速信號時,其頻率定義在第一頻率段,在第一頻率段的范圍內、用該PWM信號頻率大小代表轉速的大小;當向外輸出電機故障信號時,采用不同于第一頻率段的第二頻率信號,BLDC電機有多種故障信號時,采用第二頻率的PWM信 號的不同占空比來代表不同的故障,第一頻率段的所有PWM信號的占空比都是50%。,第二頻率信號的頻率為1KHZ。
以上實施例為本發明的較佳實施方式,但本發明的實施方式不限于此,其他任何未背離本發明的精神實質與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化,均為等效的置換方式,都包含在本發明的保護范圍之內。

關 鍵 詞:
一種 BLDC 電機 故障 狀態 反饋 方法 應用 空調 系統
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