專利名稱：精確檢測交流風扇運行狀況的故障檢測電路及方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種故障檢測電路及方法，尤其是一種精確檢測交流風扇運行狀況的故障檢測電路及方法，屬于交流風扇故障檢測的技術領域。
背景技術：
大功率電氣設備廣泛應用于社會的各個行業(yè)，如能源、機械、冶金、電信等大功率設備由于功率等級較高，發(fā)熱量大，所以散熱問題一直為大家所關注，現(xiàn)有的熱交換手段有:自然空氣對流散熱、強制風冷、水冷等。在強制風冷散熱中，風扇是最重要的部件之一，其工作情況直接影響設備的運行性能。由于風扇處于風道中，環(huán)境相對惡劣，且處于機械旋轉狀態(tài)，因而在電氣設備中屬于易損部件，故障率很高，所以風扇故障檢測顯得尤為重要。現(xiàn)有風扇故障檢測有兩種思路，一種是風扇內部自帶故障信號輸出，另一中是對風扇外圍輔助電路進行監(jiān)測得出故障信號。具備故障信號輸出的風扇成本上遠大于同規(guī)格的無故障信號輸出的風扇，進而削弱整機競爭優(yōu)勢，另外這種故障檢測方法的缺點只能檢測風扇本身的故障，缺乏與控制單元的通信(仍然需要外圍輔助電路對故障信號進行處理)，而且無法與控制單元的驅動信號之間做邏輯判斷，如果控制單元與風扇之間的線路出現(xiàn)故障(包括風機保險開路，線路連接故障等)導致風扇停轉，風扇是無法給出故障信號進行告警的。通過外圍輔助電路對風扇進行故障監(jiān)測的方法，有采用在風扇回路中串入二極管，當控制單元發(fā)出驅動信號，風扇運轉，二極管的導通壓降驅動光耦合器原邊，光耦合器副邊導通后可以通過外圍電路，將信號傳回控制單元，當風扇發(fā)生故障時，電流消失，二極管無導通壓降，光耦合器副邊得到相反的信號，進而判定風扇故障，其原理示意圖如圖1。這種檢測電路的缺點是只能檢測風扇的開路故障，當短路發(fā)生時，二極管也會導通，光耦合器副邊得到正確信號，因而無法檢測風扇短路故障；另外需要在風扇主回路中串入二極管及整流橋，大大增加功耗，根據二極管的損耗計算:Pdiode=腳f*If其中，Vf為二極管的導通壓降，If為風扇電流，N為回路中二極管串聯(lián)數(shù)量。當此電路用于大功率風扇故障檢測時，二極管及整流橋的損耗會很大，需要增加額外的散熱來解決，進而增加的整體方案成本。此電路雖然能通過光耦合器實現(xiàn)故障信號與主電路的隔離，但普通光耦所提供的隔離等級較低，如果需要提供高絕緣等級的隔離，必須選用寬體光耦，其成本為普通光耦合器的幾倍。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術中存在的不足，提供一種精確檢測交流風扇運行狀況的故障檢測電路及方法，其結構緊湊，檢測精度高，檢測成本低，適應范圍廣，安全可靠。按照本發(fā)明提供 的技術方案，所述精確檢測交流風扇運行狀況的故障檢測電路，包括交流風扇；所述交流風扇與用于檢測所述交流風扇工作電流的風機電流檢測處理電路連接，所述風機電流檢測處理電路將檢測的工作電流傳輸至控制電路，所述控制電路通過風機驅動電路與交流風扇連接，以通過風機驅動電路驅動交流風扇；控制電路內預存儲有交流風扇正常工作時的第一工作電流值，控制電路將檢測的工作電流與第一工作電流值比較；當檢測的工作電流與第一工作電流值不匹配時，控制電路根據向風機驅動電路輸出的驅動信號情況判斷輸出交流風扇的運行故障。所述控制電路輸出的運行故障包括交流風扇的開路、短路或堵轉。所述風機電流檢測處理電路包括電流互感器、霍爾效應傳感器、分流器或巨磁阻傳感器等用于檢測電流的隔離的或者非隔離的檢測元件。所述風機電流檢測處理電路采用電流互感器時，電流互感器原邊的一端與交流風扇連接，電流互感器原邊的另一端與風機驅動電路連接，電流互感器的副邊的一端與第二電阻的一端及第三電阻的一端連接，電流互感器副邊的另一端及第二電阻的另一端均接地，第三電阻的另一端與運算放大器的同相端連接，運算放大器的反相端與運算放大器的輸出端連接，且運算放大器的輸出端與控制電路連接。所述風機驅動電路包括可控硅，所述可控硅的控制端與控制電路的輸出端連接。一種精確檢測交流風扇運行狀況的故障檢測方法，所述交流風扇運行狀況故障檢測方法包括如下步驟:a、獲取交流風扇的工作電流，并將所述工作電流傳輸至控制電路內；b、控制電路將所述工作電流與預存儲的第一工作電流值比較；C、當所述獲取的工作電流 與第一工作電流值不匹配時，控制電路根據向風機驅動電路輸出驅動信號的狀態(tài)判斷交流風扇的工作狀態(tài)；當交流風扇處于故障狀態(tài)時，控制電路輸出故障信號。所述步驟c中，當所獲取的工作電流與第一工作電流值不匹配時，控制電路向風機驅動電路輸出驅動信號時，控制電路確定并輸出交流風扇的故障信號。所述步驟a中，利用風機電流檢測處理電路獲取交流風扇的工作電流，所述風機電流檢測處理電路包括電流互感器、霍爾效應傳感器、分流器或巨磁阻傳感器等用于檢測電流的隔離的或者非隔離的檢測元件。所述風機電流檢測處理電路采用電流互感器時，電流互感器原邊的一端與交流風扇連接，電流互感器原邊的另一端與風機驅動電路連接，電流互感器的副邊的一端與第二電阻的一端及第三電阻的一端連接，電流互感器副邊的另一端及第二電阻的另一端均接地，第三電阻的另一端與運算放大器的同相端連接，運算放大器的反相端與運算放大器的輸出端連接，且運算放大器的輸出端與控制電路連接。一種類似的技術方案中，一種精確檢測交流風扇運行狀況的故障檢測方法，其所述交流風扇運行狀況故障檢測方法包括如下步驟:S1、獲取交流風扇的工作電流，并將所述工作電流傳輸至控制電路內；S2、獲取交流風扇兩端的工作電壓，并將所述工作電壓傳輸至控制電路內；S3、控制電路根據接收的工作電流值與工作電壓值判斷并輸出交流風扇的工作狀態(tài)。本發(fā)明的優(yōu)點:通過風機電流檢測處理電路來獲取交流風扇的工作電流，采用工作電流作為判斷交流風扇運行狀態(tài)的依據，檢測精度高，檢測成本低，檢測交流風扇的故障范圍廣；控制電路可以僅判斷交流風扇是否存在工作電流，來判斷交流風扇是否處于故障狀態(tài)，適應范圍廣，可以同時針對多個交流風扇進行同步檢測，結構簡單緊湊，安全可靠。


圖1為現(xiàn)有交流風扇運行狀況檢測的電路原理圖。圖2為本發(fā)明電流風扇運行狀況檢測的電路框圖。圖3為本發(fā)明的電路原理圖。圖4為本發(fā)明控制電路判斷交流風扇運行狀況的流程圖。附圖標記說明:1-控制電路、2-風機驅動電路、3-交流風扇、4-風機電流檢測處理電路、21-可控硅、41-電流互感器及42-運算放大器。
具體實施例方式下面結合具體附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。如圖2和圖3所示:為了能夠快速精確地對交流風扇3的運行狀況檢測，本發(fā)明包括交流風扇3 ;所述交流風扇3與用于檢測所述交流風扇3工作電流的風機電流檢測處理電路4連接，所述風機電流檢測處理電路4將檢測的工作電流傳輸至控制電路1，所述控制電路I通過風機驅動電路2與交流風扇3連接，以通過風機驅動電路2驅動交流風扇3 ；控制電路I內預存儲有交流風扇3正常工作時的第一工作電流值，控制電路I將檢測的工作電流與第一工作電流值比較；當檢測的工作電流與第一工作電流值不匹配時，控制電路I根據向風機驅動電路2輸出的驅動信號情況判斷輸出交流風扇3的運行故障。

具體地，交流風扇3運行中產生的運行故障包括開路、短路或堵轉，因此所述控制電路I輸出的運行故障包括交流風扇3的開路、短路或堵轉。交流風扇3開路時，風機電流檢測處理電路4檢測的工作電流為零，交流風扇3處于短路或堵轉時，風機電流檢測處理電路4檢測的工作電流高于正常工作電流，即會高于第一工作電流值。控制電路I包括單片機，也可以采用常用的微處理芯片(或者簡單邏輯控制電路)，控制電路I根據交流風扇3的使用環(huán)境及要求，預先存儲有第一工作電流值；當通過風機電流檢測電路4獲取交流風扇3的工作電流與第一工作電流值不匹配時，控制電路I再根據有無向風機驅動電路2輸出驅動信號來判斷交流風扇3的運行故障；當控制電路I向風機驅動電路2輸出驅動信號時，控制電路I則判斷交流風扇I處于故障運行狀態(tài)。所述風機電流檢測處理電路4包括電流互感器41、霍爾效應傳感器、分流器、或巨磁阻傳感器等用于檢測電流的隔離的或者非隔離的檢測元件。如圖3說:所述風機電流檢測處理電路4采用電流互感器41時，電流互感器41原邊的一端與交流風扇3連接，電流互感器41原邊的另一端與風機驅動電路2連接，電流互感器41的副邊的一端與第二電阻R2的一端及第三電阻R3的一端連接，電流互感器41副邊的另一端及第二電阻R2的另一端均接地，第三電阻R3的另一端與運算放大器42的同相端連接，運算放大器42的反相端與運算放大器42的輸出端連接，且運算放大器42的輸出端與控制電路I連接。所述風機驅動電路2包括可控硅21，所述可控硅21的控制端與控制電路I的輸出端連接。風機驅動電路2還可以采用繼電器等電路實現(xiàn)。本發(fā)明實施例中，圖3中并未示出控制電路I與可控硅21及運算放大器42的連接。如圖2、圖3和圖4所示:所述檢測交流風扇運行狀況的故障檢測方法包括如下步驟:a、獲取交流風扇3的工作電流，并將所述工作電流傳輸至控制電路I內；本發(fā)明實施例中，通過獲取交流風扇3的工作電流值作為檢測交流風扇I運行狀態(tài)的依據；通過風機電流檢測處理電路4來獲取交流風扇3的工作電流，風機電流檢測處理電路4包括電流互感器41，電流互感器41檢測的電流值通過運算放大器42處理后傳輸?shù)娇刂齐娐稩內。風機電流檢測處理電路4檢測的電流值為零電流值或高于第一工作電流值。b、控制電路I將所述工作電流與預存儲的第一工作電流值比較；控制電流I接收到工作電流值后，會與存儲的第一工作電流值比較，以進行后續(xù)的判斷。C、當所述獲取的工作電流與第一工作電流值不匹配時，控制電路I根據向風機驅動電路2輸出驅動信號的狀態(tài)判斷交流風扇3的工作狀態(tài)；當交流風扇3處于故障狀態(tài)時，控制電路I輸出故障信號。本發(fā)明實施例中，為了能夠快速方便地實現(xiàn)對交流風扇3運行狀態(tài)的檢測，所述交流風扇運行狀況 故障檢測方法還可以包括如下步驟:S1、獲取交流風扇3的工作電流，并將所述工作電流傳輸至控制電路I內；所述獲取交流風扇3工作電流的方法可以如上述方法，采用相應電流檢測處理電路4來實現(xiàn)；S2、獲取交流風扇3兩端的工作電壓，并將所述工作電壓傳輸至控制電路I內；所述獲取交流風扇3兩端工作電壓的方法可以采用電壓傳感器檢測實現(xiàn)。S3、控制電路I根據接收的工作電流值與工作電壓值判斷并輸出交流風扇3的工作狀態(tài)。當控制電路I在接收到工作電壓及工作電流時，控制電路I可以根據工作電壓和工作電流的關系來快速有效地判斷交流風扇3的運行狀態(tài)。如當控制電路I接收到交流風扇3的工作電壓不為零,而交流風扇3的工作電流為零時,能確定交流風扇3處于開路狀態(tài)。由上述說明可知，風機電流檢測處理電路4檢測的工作電流可能為零電流或高于第一工作電流值。當風機電流檢測處理電路4檢測的電流值為零時，控制電路I判斷是否有向風機驅動電路2輸出驅動信號，當向風機驅動電路2輸出驅動信號，交流風扇3應該會處于工作狀態(tài)，當風機電流檢測處理電路4檢測的工作電流為零且向風機驅動電路2輸出驅動信號時，控制電路I能夠判斷并輸出交流風扇3處于開路狀態(tài)。當風機電流檢測處理電路4檢測的工作電流不為零，當控制電路I未向風機驅動電路2輸出驅動信號時，控制電路I判斷交流風扇3處于故障狀態(tài)；當風機電流檢測電路4檢測的工作電流不為零，控制電路I向風機驅動電路2輸出驅動信號，且風機電流檢測處理電路4檢測獲取的工作電流值與第一工作電流值的大小不對應時，控制電路I判斷并輸出交流風扇3處于故障運行狀態(tài)；當交流風扇3處于故障運行狀態(tài)是，控制電路I會輸出故障信號。向風機驅動電路2輸出的驅動信號由控制電路I輸出，可以方便獲得對應的信號。
本發(fā)明通過風機電流檢測處理電路4來獲取交流風扇3的工作電流，采用工作電流作為判斷交流風扇3運行狀態(tài)的依據，檢測精度高，檢測成本低，檢測交流風扇3的故障范圍廣；控制電路I可以僅判斷交流風扇3是否存在工作電流，來判斷交流風扇3是否處于故障狀態(tài)，適應范圍廣，可以同時針對多個交流風扇3進行同步檢測，結構簡單緊湊，安全
可靠?！?br> 權利要求
1.一種精確檢測交流風扇運行狀況的故障檢測電路，包括交流風扇(3);其特征是:所述交流風扇(3 )與用于檢測所述交流風扇(3 )工作電流的風機電流檢測處理電路(4 )連接，所述風機電流檢測處理電路(4)將檢測的工作電流傳輸至控制電路(I )，所述控制電路(I)通過風機驅動電路(2)與交流風扇(3)連接，以通過風機驅動電路(2)驅動交流風扇(3);控制電路(I)內預存儲有交流風扇(3 )正常工作時的第一工作電流值，控制電路(I)將檢測的工作電流與第一工作電流值比較；當檢測的工作電流與第一工作電流值不匹配時，控制電路(I)根據向風機驅動電路(2)輸出的驅動信號情況判斷輸出交流風扇(3)的運行故障。
2.根據權利要求1所述的精確檢測交流風扇運行狀況的故障檢測電路，其特征是:所述控制電路(I)輸出的運行故障包括交流風扇(3)的開路、短路或堵轉。
3.根據權利要求1所述的精確檢測交流風扇運行狀況的故障檢測電路，其特征是:所述風機電流檢測處理電路(4)包括電流互感器(41)、霍爾效應傳感器、分流器或巨磁阻傳感器。
4.根據權利要求3所述的精確檢測交流風扇運行狀況的故障檢測電路，其特征是:所述風機電流檢測處理電路(4)采用電流互感器(41)時，電流互感器(41)原邊的一端與交流風扇(3)連接，電流互感器(41)原邊的另一端與風機驅動電路(2)連接，電流互感器(41)的副邊的一端與第二電 阻(R2)的一端及第三電阻(R3)的一端連接，電流互感器(41)副邊的另一端及第二電阻(R2)的另一端均接地，第三電阻(R3)的另一端與運算放大器(42)的同相端連接，運算放大器(42)的反相端與運算放大器(42)的輸出端連接，且運算放大器(42)的輸出端與控制電路(I)連接。
5.根據權利要求4所述的精確檢測交流風扇運行狀況的故障檢測電路，其特征是:所述風機驅動電路(2)包括可控硅(21)，所述可控硅(21)的控制端與控制電路(I)的輸出端連接。
6.一種精確檢測交流風扇運行狀況的故障檢測方法，其特征是，所述交流風扇運行狀況故障檢測方法包括如下步驟: (a)、獲取交流風扇(3)的工作電流，并將所述工作電流傳輸至控制電路(I)內； (b)、控制電路(I)將所述工作電流與預存儲的第一工作電流值比較； (C)、當所述獲取的工作電流與第一工作電流值不匹配時，控制電路(I)根據向風機驅動電路(2)輸出驅動信號的狀態(tài)判斷交流風扇(3)的工作狀態(tài)；當交流風扇(3)處于故障狀態(tài)時，控制電路(I)輸出故障信號。
7.根據權利要求6所述精確檢測交流風扇運行狀況的故障檢測方法，其特征是，所述步驟(c)中，當所獲取的工作電流與第一工作電流值不匹配時，控制電路(I)向風機驅動電路(2)輸出驅動信號時，控制電路(I)確定并輸出交流風扇(I)的故障信號。
8.根據權利要求6所述精確檢測交流風扇運行狀況的故障檢測方法，其特征是，所述步驟(a)中，利用風機電流檢測處理電路(4)獲取交流風扇(3)的工作電流，所述風機電流檢測處理電路(4)包括電流互感器(41)、霍爾效應傳感器、或分流器或巨磁阻傳感器。
9.根據權利要求8所述精確檢測交流風扇運行狀況的故障檢測方法，其特征是，所述風機電流檢測處理電路(4)采用電流互感器(41)時，電流互感器(41)原邊的一端與交流風扇(3)連接，電流互感器(41)原邊的另一端與風機驅動電路(2)連接，電流互感器(41)的副邊的一端與第二電阻(R2)的一端及第三電阻(R3)的一端連接，電流互感器(41)副邊的另一端及第二電阻(R2)的另一端均接地，第三電阻(R3)的另一端與運算放大器(42)的同相端連接，運算放大器(42)的反相端與運算放大器(42)的輸出端連接，且運算放大器(42)的輸出端與控制電路(I)連接。
10.一種精確檢測交流風扇運行狀況的故障檢測方法，其特征是，所述交流風扇運行狀況故障檢測方法包括如下步驟: (51)、獲取交流風扇(3)的工作電流，并將所述工作電流傳輸至控制電路(I)內； (52)、獲取交流風扇(3)兩端的工作電壓，并將所述工作電壓傳輸至控制電路(I)內； (53),控制電路(I)根據接收的工作電流值與工作電壓值判斷并輸出交流風扇(3)的工作狀 態(tài)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種精確檢測交流風扇運行狀況的故障檢測電路及方法，其包括交流風扇；所述交流風扇與用于檢測所述交流風扇工作電流的風機電流檢測處理電路連接，所述風機電流檢測處理電路將檢測的工作電流傳輸至控制電路，所述控制電路通過風機驅動電路與交流風扇連接，以通過風機驅動電路驅動交流風扇；控制電路內預存儲有交流風扇正常工作時的第一工作電流值，控制電路將檢測的工作電流與第一工作電流值比較；當檢測的工作電流與第一工作電流值不匹配時，控制電路根據向風機驅動電路輸出的驅動信號情況判斷輸出交流風扇的運行故障。本發(fā)明結構緊湊，檢測精度高，檢測成本低，適應范圍廣，安全可靠。
文檔編號F04D27/00GK103244447SQ201310188940
公開日2013年8月14日 申請日期2013年5月20日 優(yōu)先權日2013年5月20日
發(fā)明者張林江 申請人:無錫上能新能源有限公司