[实用新型]基于BackEMF电压的检测接地、短路和缺相错误的装置

说明书

技术领域

本实用新型属于变频器和开关磁阻电机控制器的保护领域，主要涉及一种通过BackEMF电压检测电路来检测电机的接地、短路和缺相错误的装置，避免烧毁变频器或者电机。 

背景技术

变频器是应用电力电子技术与微电子技术、通过改变电机工作电源的频率和幅度的方式来控制交流电动机的电力传动设备。 

开关磁阻电机控制器与变频器类似，通过电力电子器件，控制开关磁阻电机定子的磁通方向，调节开关磁阻电机的转速、力矩。 

随着我国对高效率经济发展的要求，以及工业发展中对交流电机无级调速的需求，变频器作为一个调速、节能降耗的设备，在我国的国民经济中的作用越来越大；而开关磁阻电机的节能效果更好，随着对其控制的改进，必将在各行业中有长足的发展。 

变频器以及开关磁阻电机控制器的研发过程中，产品质量始终是一个不可忽视的问题，那么加强各种应用场合的保护便变得十分重要了。本实用新型设计正是为了加强变频器等设备的保护而设计的。 

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种可用于变频器和开关磁阻电机控制器的保护电路以及检测错误的方法，可以在启动电机前基于该电路进行检测，判断电机有没有接地、短路和缺相的错误，避免在有错误的情况下输出电压，导致烧毁变频器、控制器或者电机，最重要的是避免造成触电等安全事故。 

本实用新型采用如下技术方案来实现：一种基于BackEMF电压的检测接地、短路和缺相错误的装置，包括BackEMF检测电路和处理器，所述BackEMF检测电路采用两个不同阻值的电阻分压，所述BackEMF检测电路一端连接变频器或者开关磁阻电机控制器的三相输出端电压U，V，W，另一端接入DC母线的DC-，其中所述BackEMF检测电路的检测端接入处理器的3个ADC通道进行采样。 

两个分压电阻的阻值要求分出的最高电压不得超过处理器可接受的电压。上述BackEMF检测电路需要把分压后的信号接入处理器，实现AD采样。本实用新型采用CortexM3处理器自带的12位片内ADC，BackEMF分压点分别接入处理器的3个ADC通道进行采样。利用采样BackEMF1，2，3的电压，就可以计算得到U、V、W的电压。 

U_UVW = BackEMF123 * (R1 + R2) / R2，其中R1为靠近U、V、W的较大电阻。 

同时处理器要求输出6路控制信号，控制PIM模块的6路IGBT。IGBT的PWM开关信号配合采样，并进行一定的计算、判断，可以实现接地、短路和缺相的检测。 

当检测到接地、短路和缺相后，可以通过总线、LED或LCD显示屏等方式报警，并阻止电机的启动，以保证安全。 

附图说明

图1为本实用新型BackEMF检测电路示意图。 

图2为BackEMF电路检测信号仿真图。 

图3为开关磁阻电机控制器U相示意图（V、W相与之完全相同）。 

具体实施方式

以下内容结合附图，对本实用新型进行详细说明。 

变频器或者开关磁阻电机控制器主要是将交流电经过整流变成直流电，然后通过IGBT调制成频率可控的交流电，实现对电机的控制，如图1所示。而BackEMF检测电路以直流部分的负极作为参考点，即图1中的DC-，特别注意的是该DC-同时也是处理器的参考点，也就是处理器的地。处理器的供电是由UD+经过开关电源变为3.3V进行供电。这样处理器和BackEMF处于同一参考点，才可以进行电压检测。 

接地检测 

通过以上电路说明，可以清楚的看出，DC+与DC-之间的电压是由三相电L1、L2、L3整流得到，那么大地其实与DC+和DC-的中点基本等电势，以下说明大地电压用GND表示，也就是说：

GND = (DC+ - DC-) / 2

如果我们把DC-电压当作零电压点，那么GND的电压相于：

GND = DC+ /2