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一种BLDC电机故障状态反馈方法及应用BLDC电机、空调系统.pdf

摘要
申请专利号:

CN201410172707.0

申请日:

2014.04.25

公开号:

CN105024592A

公开日:

2015.11.04

当前法律状态:

授权

有效性:

有权

法律详情: 授权|||实质审查的生效IPC(主分类):H02P 6/00申请日:20140425|||公开
IPC分类号: H02P6/00; H02K11/00; F24F11/00 主分类号: H02P6/00
申请人: 中山大洋电机股份有限公司
发明人: 孙海荣
地址: 528400广东省中山市西区沙朗第三工业区
优先权:
专利代理机构: 中山市汉通知识产权代理事务所(普通合伙)44255 代理人: 古冠开
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法律状态
申请(专利)号:

CN201410172707.0

授权太阳城集团号:

||||||

法律状态太阳城集团日:

2017.11.10|||2015.12.02|||2015.11.04

法律状态类型:

授权|||实质审查的生效|||公开

摘要

本发明公开了一种BLDC电机故障状态反馈方法及应用BLDC电机、空调系统,所述的BLDC电机具有向外输出电机转速信号的反馈端口FG,FG输出的是PWM信号,其特征在于:当端口FG向外输出电机转速信号时,其频率定义在第一频率段,在第一频率段的范围内、用该PWM信号频率大小代表转速的大小;当向外输出电机故障信号时,采用不同于第一频率段的第二频率信号,该故障状态反馈方法简单,操作方便,可反馈电机不同的故障信号,可靠性高。

权利要求书

权利要求书
1.  一种BLDC电机故障状态反馈方法,所述的BLDC电机具有向外输出电机转速信号的反馈端口FG,端口FG输出的是PWM信号,其特征在于:当端口FG向外输出电机转速信号时,其频率定义在第一频率段,在第一频率段的范围内、用该PWM信号频率大小代表转速的大小;当向外输出电机故障信号时,采用不同于第一频率段的第二频率信号。

2.  根据权利要求1所述的一种BLDC电机故障状态反馈方法,其特征在于:BLDC电机有多种故障信号时,采用第二频率的PWM信号的不同占空比来代表不同的故障。

3.  根据权利要求1或2所述的一种BLDC电机故障状态反馈方法,其特征在于:第一频率段的所有PWM信号的占空比都是50%。

4.  根据权利要求3所述的一种BLDC电机故障状态反馈方法,其特征在于:第一频率段范围是10HZ到300HZ范围,第二频率信号是在1KHZ频率。

5.  一种实现权利要求1所述的BLDC电机故障状态反馈方法的BLDC电机,所述的BLDC电机包括定子组件、转子组件、控制线路板,定子组件和转子组件磁耦合,控制线路板集成有微处理器MCU、逆变器和接口单元,微处理器MCU输出信号控制逆变器,逆变器连接控制定子组件的每相线圈绕组,所述的接口单元包括频率生成电路,微处理器MCU的一个I/o口通过频率生成电路向外输出不同频率和占空比的PWM信号并形成端口FG。

6.  根据权利要求3所述的一种BLDC电机,其特征在于:所述的频率生成电路是一个三极管开关电路。

7.  根据权利要求4所述的一种BLDC电机,其特征在于:所述的三极管开关电路包括三极管Q1、第六电阻R106、第五电阻R105、第四电阻R104和电容C107,端口FG串联第四电阻R104、第五电阻R105和电源VCC2,端口FG与第四电阻R104之间的节点连接电容C107一端,电容C107另一端接地,第四电阻R104、第五电阻R105之间的节点与三极管Q1集电极连接,三极管Q1发射极连接地, 三极管Q1基极通过第六电阻R106与微处理器MCU的一个I/o口连接。

8.  根据权利要求5或6或7所述的一种BLDC电机,其特征在于:端口FG向外输出电机转速信号时,其频率定义在第一频率段,在第一频率段的范围内、用该PWM信号频率大小代表转速的大小;当向外输出电机故障信号时,采用不同于第一频率段的第二频率信号。

9.  根据权利要求8所述的一种BLDC电机,其特征在于:BLDC电机有多种故障信号时,采用第二频率的PWM信号的不同占空比来代表不同的故障,第一频率段的所有PWM信号的占空比都是50%。。

10.  根据权利要求9所述的一种BLDC电机,其特征在于:第二频率信号的频率为1KHZ,10%K代表代表过压,20%K代表过流,30%K代表过温,40%K代表霍尔失效,50%K代表集成功率模块IPM故障。

11.  根据权利要求7所述的一种BLDC电机,其特征在于:接口单元还包括一个与地连接接地端GND、一个速度输入端口VSP、一个直流母线电压输入端口VDC和一个低压直流电源输入端口VCC。

12.  一种应用权利要求5所述的BLDC电机的空调系统,包括空调系统控制器和驱动风机的BLDC电机,空调系统控制器与BLDC电机具有5个连接端口,一个与地连接接地端GND、一个速度输入端口VSP、一个直流母线电压输入端口VDC、一个低压直流电源输入端口VCC和电机转速信号的反馈端口FG,其特征在于:当BLDC电机向空调系统控制器输出电机转速信号时,其频率定义在第一频率段,在第一频率段的范围内、用该PWM信号频率大小代表转速的大小;当向外输出电机故障信号时,采用不同于第一频率段的第二频率信号。

13.  根据权利要求12所述的一种空调系统,其特征在于:BLDC电机向空调系统控制器输出多种故障信号时,采用第二频率的PWM信号的不同占空比来代表不同的故障。

14.  根据权利要求13所述的一种空调系统,其特征在于:第一频率段的所有PWM信号的占空比都是50%。

15.  根据权利要求12或13或14所述的一种空调系统,其特征在于:第一频率段范围是10HZ到300HZ范围,第二频率信号是在1KHZ频率。

说明书

说明书一种BLDC电机故障状态反馈方法及应用BLDC电机、空调系统
技术领域:
本发明涉及一种BLDC电机故障状态反馈方法及应用BLDC电机、空调系统。
背景技术:
现有行业内传统空调系统、盘管风机用的BLDC电机(即直流无刷电机)具有5个连接端口,一个与地连接接地端GND、一个速度输入端口VSP、一个直流母线电压输入端口VDC、一个低压直流电源输入端口VCC和电机转速信号的反馈端口FG,而大多数空调厂商的接口也是这样设计的。
但是这种直BLDC电机没有设置电机的状态反馈,因此空调的主控板无法读取直流无刷电机的状态太阳城集团,例如过温、堵转、过流、霍尔失效、时钟失效、过压等等的电机状态太阳城集团。随着客户需求,要求电机厂家要在直流无刷电机上反馈这些电机状态太阳城集团。现在普遍的解决方案就是在直流无刷电机上增加一条信号线来反馈这些电机状态太阳城集团,但是这样就要改变现有电机的线夹模具、空调主板接口,电机接口等等,十分难操作,而且成本高。
发明内容:
本发明的目的是提供一种BLDC电机故障状态反馈方法及应用BLDC电机、空调系统,该故障状态反馈方法简单,操作方便,可反馈电机不同的故障信号,可靠性高;该BLDC电机结构简单,在不改变现有电机结构的情况下,可反馈电机不同的故障信号,操作简单,成本低,可靠性高;该空调系统结构简单,操作方便,可靠性高。
本发明的目的是通过下述技术方案予以实现的。
一种BLDC电机故障状态反馈方法,所述的BLDC电机具有向外输出电机转速信号的反馈端口FG,FG输出的是PWM信号,当端口FG向外输出电机转速信号时,其频率定义在第一频率段,在第一频率段的范围内、用该PWM信号频率大小代表转速的大小;当向外输出电机故障信号时,采用不同于第一频率段的 第二频率信号。
上述所述BLDC电机有多种故障信号时,采用第二频率的PWM信号的不同占空比来代表不同的故障。
上述所述第一频率段的所有PWM信号的占空比都是50%。
上述所述第一频率段范围是10HZ到300HZ范围,第二频率信号是在1KHZ频率。
一种BLDC电机,所述的BLDC电机包括定子组件、转子组件、控制线路板,定子组件和转子组件磁耦合,控制线路板集成有微处理器MCU、逆变器和接口单元,微处理器MCU输出信号控制逆变器,逆变器连接控制定子组件的每相线圈绕组,所述的接口单元包括频率生成电路,微处理器MCU的一个I/o口通过频率生成电路向外输出不同频率和占空比的PWM信号并形成端口FG。
上述所述的频率生成电路是一个三极管开关电路。
上述所述的三极管开关电路包括三极管Q1、第六电阻R106、第五电阻R105、第四电阻R104和电容C107,端口FG串联第四电阻R104、第五电阻R105和电源VCC2,端口FG与第四电阻R104之间的节点连接电容C107一端,电容C107另一端接地,第四电阻R104、第五电阻R105之间的节点与三极管Q1集电极连接,三极管Q1发射极连接地,三极管Q1基极通过第六电阻R106与微处理器MCU的一个I/o口连接。
上述所述的端口FG向外输出电机转速信号时,其频率定义在第一频率段,在第一频率段的范围内、用该PWM信号频率大小代表转速的大小;当向外输出电机故障信号时,采用不同于第一频率段的第二频率信号。
上述所述的BLDC电机有多种故障信号时,采用第二频率的PWM信号的不同占空比来代表不同的故障,第一频率段的所有PWM信号的占空比都是50%。。
上述所述的第二频率信号的频率为1KHZ,10%K代表代表过压,20%K代表过流,30%K代表过温,40%K代表霍尔失效,50%K代表集成功率模块IPM故障。
上述所述的接口单元还包括一个与地连接接地端GND、一个速度输入端口 VSP、一个直流母线电压输入端口VDC和一个低压直流电源输入端口VCC。
一种空调系统,包括空调系统控制器和驱动风机的BLDC电机,空调系统控制器与BLDC电机具有5个连接端口,一个与地连接接地端GND、一个速度输入端口VSP、一个直流母线电压输入端口VDC、一个低压直流电源输入端口VCC和电机转速信号的反馈端口FG,其特征在于:当BLDC电机向空调系统控制器输出电机转速信号时,其频率定义在第一频率段,在第一频率段的范围内、用该PWM信号频率大小代表转速的大小;当向外输出电机故障信号时,采用不同于第一频率段的第二频率信号。
上述所述的BLDC电机向空调系统控制器输出多种故障信号时,采用第二频率的PWM信号的不同占空比来代表不同的故障。
上述所述的第一频率段的所有PWM信号的占空比都是50%。
上述所述的第一频率段范围是10HZ到300HZ范围,第二频率信号是在1KHZ频率。
本发明与现有技术相比,具有如下效果:1)当BLDC电机向外输出电机转速信号时,其频率定义在第一频率段,在第一频率段的范围内、用该PWM信号频率大小代表转速的大小;当向外输出电机故障信号时,采用不同于第一频率段的第二频率信号,通过共用端口FG,在端口FG上即能够输出电机速度信号或者电机故障信号,无需改变现有电机的线夹模具、空调主板接口,电机接口等等,该方法简单,操作方便,可反馈电机不同的故障信号,可靠性高,成本低;2)BLDC电机接口单元包括频率生成电路,微处理器MCU的一个I/o口通过频率生成电路向外输出不同频率段信号并形成端口FG,通过共用端口FG,在端口FG上即能够输出电机速度信号或者电机故障信号,在不改变现有电机结构的情况下,可反馈电机不同的故障信号,操作简单,成本低,可靠性高;3)第一频率段的所有PWM信号的占空比都是50%,第一频率段范围是10HZ到300HZ范围,第二频率信号是在1KHZ频率,配置简单合理;4)BLDC电机向空调系统控制器输出多种故障信号时,采用第二频率的PWM信号的不同占空比来代表不同的故 障,实施简便,方便快捷。
附图说明:
图1是本发明直流无刷电机的结构示意图;
图2是本发明的电路原理图;
图3是本发明频率生成电路的具体电路图;
图4是本发明分压电路的具体电路图;
图5是本发明端口FG反馈一种速度信号的示意图;
图6是本发明端口FG反馈另一种速度信号的示意图;
图7是本发明端口FG反馈一种故障信号的示意图;
图8是本发明端口FG反馈另一种故障信号的示意图;
图9是空调系统的结构原理图。
具体实施方式:
下面通过具体实施例并结合附图对本发明作进一步详细的描述:
实施例一:如图1和图2所示,本发明是一种BLDC电机,所述的直流无刷电机包括定子组件1、转子组件2、控制线路板3,定子组件1和转子组件2磁耦合,控制线路板3集成有微处理器MCU、逆变器和接口单元,微处理器MCU输出信号控制逆变器,逆变器连接控制定子组件1的每相线圈绕组,所述的接口单元包括频率生成电路,微处理器MCU的一个I/o口通过频率生成电路向外输出不同频率段信号并形成端口FG,逆变器可以是集成功率模块IPM,它含有多个IGBT元件,霍尔元件HALL检测转子位置信号送到微处理器MCU,微处理器MCU输出信号控制逆变器。
如图3所示,所述的频率生成电路是一个三极管开关电路。三极管开关电路包括三极管Q1、第六电阻R106、第五电阻R105、第四电阻R104和电容C107,端口FG串联第四电阻R104、第五电阻R105和电源VCC2+15V,端口FG与第四电阻R104之间的节点连接电容C107一端,电容C107另一端接地,第四电阻R104、第五电阻R105之间的节点与三极管Q1集电极连接,三极管Q1发射极连接地, 三极管Q1基极通过第六电阻R106与微处理器MCU的一个I/o口连接。
BLDC电机具有向外输出电机转速信号的反馈端口FG,FG输出的是PWM信号,当端口FG向外输出电机转速信号时,其频率定义在第一频率段,在第一频率段的范围内、用该PWM信号频率大小代表转速的大小;当向外输出电机故障信号时,采用不同于第一频率段的第二频率信号,BLDC电机有多种故障信号时,采用第二频率的PWM信号的不同占空比来代表不同的故障,第一频率段的所有PWM信号的占空比都是50%,第一频率段范围是10HZ到300HZ范围,第二频率信号是在1KHZ频率。见图5所示,BLDC电机的端口FG对外可以输出第一频率段f0=1/T1=50HZ,T1=0.02秒,代表反馈的是第一种转速信号,其中占空比为50%;如图6所示,BLDC电机的端口FG对外可以输出第一频率段f1=1/T2=100HZ,T2=0.01秒,但占空比仍为50%,代表反馈的是第二种转速信号,由于f2>f1,表示第二种转速比第一种转速更高。
当端口FG对外可以输出故障信号时,采用不同于第一频率段的频率信号来代表故障信号。如图7所示,端口FG对外可以输出一种故障频率f2=1/T3=1kHZ,T3=0.001秒,当有多种故障信号时,采用不同于第一频率段的固定频率PWM信号的不同占空比来代表不同的故障。10%代表代表过压,20%代表过流,30%代表过温,40%代表霍尔失效,50%代表集成功率模块IPM故障,K为高频率信号的频率。图7中的故障频率f2的占空比是80%,表示超过额定转速故障;如图8所示,端口FG对外可以输出一种故障频率f2=1/T3=1kHZ,T3=0.001秒,故障频率f2的占空比是50%,50%占空比代表集成功率模块IPM故障。
如图2和图4所示,所述的接口单元还包括一个与地连接接地端GND、一个速度输入端口VSP、一个直流母线电压输入端口VDC和一个低压直流电源输入端口VCC。微处理器MCU的一个I/o口通过分压电路接收外部输入的速度信号并形成速度输入端口VSP。所述的分压电路包括第一电阻R101、第二电阻R102、第三电阻R103、电容C105、电容C106和二极管VD101。
本发明的原理是:接口单元包括频率生成电路,微处理器MCU的一个I/o 口通过频率生成电路向外输出不同频率段信号并形成端口FG,通过共用端口FG,在端口FG上即能够输出电机速度信号或者电机故障信号,在不改变现有电机结构的情况下,可反馈电机不同的故障信号,操作简单,成本低,可靠性高。
实施例二:如图1、图2、图3、图5所示,本发明是一种BLDC电机,所述的BLDC电机包括定子组件、转子组件、控制线路板,定子组件和转子组件磁耦合,控制线路板集成有微处理器MCU、逆变器和接口单元,微处理器MCU输出信号控制逆变器,逆变器连接控制定子组件的每相线圈绕组,所述的接口单元包括频率生成电路,微处理器MCU的一个I/o口通过频率生成电路向外输出不同频率和占空比的PWM信号并形成端口FG。
本发明的原理是:端口FG向外输出电机转速信号时,其频率定义在第一频率段,在第一频率段的范围内、用该PWM信号频率大小代表转速的大小;当向外输出电机故障信号时,采用不同于第一频率段的第二频率信号,BLDC电机有多种故障信号时,采用第二频率的PWM信号的不同占空比来代表不同的故障,第一频率段的所有PWM信号的占空比都是50%。,第二频率信号的频率为1KHZ,10%K代表代表过压,20%K代表过流,30%K代表过温,40%K代表霍尔失效,50%K代表集成功率模块IPM故障,该方法简单,操作方便,可反馈电机不同的故障信号,可靠性高,成本低。
实施例三:如图9所示,本发明是一种空调系统,包括空调系统控制器和驱动风机的BLDC电机,空调系统控制器与BLDC电机具有5个连接端口,一个与地连接接地端GND、一个速度输入端口VSP、一个直流母线电压输入端口VDC、一个低压直流电源输入端口VCC和电机转速信号的反馈端口FG,其特征在于:当BLDC电机向空调系统控制器输出电机转速信号时,其频率定义在第一频率段,在第一频率段的范围内、用该PWM信号频率大小代表转速的大小;当向外输出电机故障信号时,采用不同于第一频率段的第二频率信号。端口FG向外输出电机转速信号时,其频率定义在第一频率段,在第一频率段的范围内、用该PWM信号频率大小代表转速的大小;当向外输出电机故障信号时,采用不同于第一频率段的第二频率信号,BLDC电机有多种故障信号时,采用第二频率的PWM信 号的不同占空比来代表不同的故障,第一频率段的所有PWM信号的占空比都是50%。,第二频率信号的频率为1KHZ。
太阳城集团以上实施例为本发明的较佳实施方式,但本发明的实施方式不限于此,其他任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化,均为等效的置换方式,都包含在本发明的保护范围之内。

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一种 BLDC 电机 故障 状态 反馈 方法 应用 空调 系统
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