用于檢測(cè)交流發(fā)電機(jī)整流器二極管短路故障的方法和設(shè)備的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明題為用于檢測(cè)交流發(fā)電機(jī)整流器二極管短路故障的方法和設(shè)備。用于檢測(cè)交流發(fā)電機(jī)整流器二極管短路故障的方法，包括在交流發(fā)電機(jī)的操作期間確定交流發(fā)電機(jī)勵(lì)磁繞組電壓（220）超過(guò)故障閾值（230）的故障波紋周期（304）以及然后在所述故障波紋周期密切匹配交流發(fā)電機(jī)電樞周期（308）的情況下檢測(cè)（314）交流發(fā)電機(jī)整流器二極管短路故障；和/或?qū)涣靼l(fā)電機(jī)勵(lì)磁繞組電壓（220）進(jìn)行帶通濾波，并且在所述帶通濾波的勵(lì)磁繞組電壓的幅度超過(guò)故障閾值（230）的情況下檢測(cè)（314）交流發(fā)電機(jī)整流器二極管短路故障。所述方法可以例如由包括滯后頻率計(jì)數(shù)器（112）、頻率比較器（114）和倒計(jì)時(shí)定時(shí)器（116）的設(shè)備（100）來(lái)實(shí)現(xiàn)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
用于檢測(cè)交流發(fā)電機(jī)整流器二極管短路故障的方法和設(shè)備
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明的實(shí)施例一般涉及功率電子器件。其他實(shí)施例涉及檢測(cè)交流發(fā)電機(jī)整流器中的短接二極管或其他電子組件。
【背景技術(shù)】
[0002]—般來(lái)說(shuō)，電動(dòng)車(chē)輛通過(guò)裝配到車(chē)輛的軸或輪轂的電動(dòng)機(jī)來(lái)產(chǎn)生牽引力。這些電動(dòng)機(jī)從主電源(其可以是電化學(xué)電池、超級(jí)電容器、光伏板或者熱化學(xué)發(fā)動(dòng)機(jī))接收電力。如果主電源是熱化學(xué)發(fā)動(dòng)機(jī)，則通常使發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)交流發(fā)電機(jī)(AC發(fā)電機(jī))，其以發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)率(engine cycle rate)的倍數(shù)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。為了提供清潔功率源而與發(fā)動(dòng)機(jī)速度無(wú)關(guān)，在交流發(fā)電機(jī)中生成的電力在輸送到電動(dòng)機(jī)之前經(jīng)過(guò)交流發(fā)電機(jī)整流器和可能的附加功率電子器件。然而，交流發(fā)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)不可避免地對(duì)于從交流發(fā)電機(jī)整流器所輸送的電力引入小AC波紋。
[0003]通常，交流發(fā)電機(jī)整流器是固態(tài)裝置，盡管它也能夠由分立組件來(lái)構(gòu)建。在任何情況下，如果交流發(fā)電機(jī)整流器的二極管出故障短路(零電阻)，則大的或者極大的AC故障電流可向下流動(dòng)到其他功率電子器件，使得繼續(xù)的操作可能帶來(lái)對(duì)功率電子器件以及對(duì)電動(dòng)機(jī)的繼發(fā)損壞的風(fēng)險(xiǎn)。
[0004]因此，一些電動(dòng)車(chē)輛在交流發(fā)電機(jī)整流器二極管故障的情況下提供車(chē)輛緊急操作模式。另外，一些電動(dòng)車(chē)輛響應(yīng)于檢測(cè)到交流發(fā)電機(jī)整流器二極管故障而自動(dòng)進(jìn)入緊急模式。
[0005]通常，交流發(fā)電機(jī)整流器二極管故障基于從交流發(fā)電機(jī)整流器所輸送的電力中的AC波紋的幅值的突然或逐漸增加而被檢測(cè)。但是，為了避免擾亂(偽故障)檢測(cè)，對(duì)于諸如電動(dòng)機(jī)/交流發(fā)電機(jī)(再生制動(dòng))轉(zhuǎn)變、車(chē)輪滑轉(zhuǎn)、速度瞬變、功率調(diào)節(jié)模式變化等的正常操作瞬變已經(jīng)停用了二極管故障檢測(cè)。這些從故障檢測(cè)中的慣常排除產(chǎn)生可預(yù)測(cè)問(wèn)題:存在有在正常操作期間不檢測(cè)交流發(fā)電機(jī)整流器二極管短路的可能性。
[0006]鑒于以上所述，可期望提供用于在電動(dòng)車(chē)輛的任何正常操作期間可靠地檢測(cè)交流發(fā)電機(jī)整流器二極管短路，包括先前已經(jīng)對(duì)其停用了二極管故障檢測(cè)的瞬變的設(shè)備和方法。這樣的設(shè)備和方法還可對(duì)檢測(cè)任何交流發(fā)電機(jī)整流器二極管短路故障是有幫助的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]在實(shí)施例中，一種方法(例如控制電力供應(yīng)系統(tǒng)的方法)包括在交流發(fā)電機(jī)的操作期間對(duì)交流發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁繞組信號(hào)(電壓或電流)進(jìn)行取樣。交流發(fā)電機(jī)由原動(dòng)機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)，以生成電力。該方法還包括確定勵(lì)磁繞組信號(hào)超過(guò)故障閾值的故障波紋周期，并且在故障波紋周期密切匹配交流發(fā)電機(jī)的電樞周期的情況下確定耦合到交流發(fā)電機(jī)的輸出的整流器的電子組件中的短路故障。“密切匹配”表示處于所指定閾值或者在所指定閾值之內(nèi)(即，不超過(guò))。
[0008]例如，該方法可包括對(duì)交流發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁繞組電壓進(jìn)行取樣(在交流發(fā)電機(jī)的操作期間)，確定交流發(fā)電機(jī)勵(lì)磁繞組電壓超過(guò)故障閾值的故障波紋周期，并且在故障波紋周期密切匹配交流發(fā)電機(jī)電樞周期的情況下檢測(cè)交流發(fā)電機(jī)整流器二極管短路故障(即，可操作地耦合到交流發(fā)電機(jī)的整流器的二極管的短路故障)。
[0009]在另一個(gè)實(shí)施例中，一種方法包括在交流發(fā)電機(jī)的操作期間對(duì)交流發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁繞組信號(hào)(電壓或電流)進(jìn)行取樣。該方法還包括對(duì)取樣勵(lì)磁繞組信號(hào)進(jìn)行帶通濾波，并且在帶通濾波的勵(lì)磁繞組信號(hào)的幅度超過(guò)故障閾值的情況下檢測(cè)耦合到交流發(fā)電機(jī)的輸出的整流器的電子組件(例如二極管)的短路故障。
[0010]在另一個(gè)實(shí)施例中，一種設(shè)備包括滯后頻率計(jì)數(shù)器，其在操作上連接以對(duì)交流發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁繞組信號(hào)(電壓或電流)進(jìn)行取樣，并且基于勵(lì)磁繞組信號(hào)的波紋超過(guò)故障閾值來(lái)輸出指示故障波紋頻率的值。該設(shè)備還包括頻率比較器和倒計(jì)時(shí)定時(shí)器，其在操作上連接以由頻率比較器來(lái)起動(dòng)。頻率比較器在操作上連接，以將故障波紋頻率與交流發(fā)電機(jī)的電樞頻率進(jìn)行比較，并且在故障波紋頻率密切匹配電樞頻率的情況下起動(dòng)倒計(jì)時(shí)定時(shí)器。倒計(jì)時(shí)定時(shí)器配置成在故障波紋頻率對(duì)倒數(shù)時(shí)間(例如超過(guò)設(shè)計(jì)瞬變持續(xù)時(shí)間的時(shí)間)密切匹配電樞頻率的情況下發(fā)信號(hào)通知耦合到交流發(fā)電機(jī)的輸出的整流器的電子組件(例如二極管)的短路故障。
[0011]技術(shù)方案1:一種方法(300)，包括:
在交流發(fā)電機(jī)的操作期間確定(302)所述交流發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁繞組電壓(220)超過(guò)故障閾值(230)的故障波紋周期(304);以及
在所述故障波紋周期密切匹配交流發(fā)電機(jī)電樞周期(308)的情況下檢測(cè)(314)交流發(fā)電機(jī)整流器二極管短路故障。
[0012]技術(shù)方案2:如技術(shù)方案I所述的方法，其中，僅當(dāng)所述故障波紋周期在整個(gè)倒計(jì)時(shí)(312)密切匹配所述交流發(fā)電機(jī)電樞周期時(shí)才檢測(cè)所述交流發(fā)電機(jī)整流器二極管短路故障。
[0013]技術(shù)方案3:如技術(shù)方案2所述的方法，其中，所述倒計(jì)時(shí)(312)是所述交流發(fā)電機(jī)電樞周期的至少20倍并且不超過(guò)所述交流發(fā)電機(jī)電樞周期的50倍。
[0014]技術(shù)方案4:如技術(shù)方案I所述的方法，其中，如果所述故障波紋周期和所述交流發(fā)電機(jī)電樞周期之間的差不超過(guò)I Hz，則檢測(cè)所述交流發(fā)電機(jī)整流器二極管短路故障。
[0015]技術(shù)方案5:如技術(shù)方案I所述的方法，其中，所述故障閾值是正常波紋幅度的至少500%，并且優(yōu)選是正常波紋幅度的至少10000%。
[0016]技術(shù)方案6:如技術(shù)方案I所述的方法，其中，所述故障波紋周期通過(guò)得到所述勵(lì)磁繞組電壓的譜密度來(lái)確定。
[0017]技術(shù)方案7:—種方法，包括:
在交流發(fā)電機(jī)的操作期間對(duì)交流發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁繞組電壓(220)進(jìn)行帶通濾波；以及在所述帶通濾波的勵(lì)磁繞組電壓超過(guò)故障閾值(230)的情況下檢測(cè)(314)交流發(fā)電機(jī)整流器二極管短路故障。
[0018]技術(shù)方案8:如技術(shù)方案7所述的方法，其中，所述帶通濾波通過(guò)參照取樣的交流發(fā)電機(jī)電樞頻率對(duì)帶通濾波器進(jìn)行調(diào)諧來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0019]技術(shù)方案9:如技術(shù)方案7所述的方法，其中，所述帶通濾波通過(guò)使用對(duì)交流發(fā)電機(jī)電樞頻率的值的設(shè)計(jì)范圍所設(shè)置的濾波器來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0020]技術(shù)方案10:如技術(shù)方案7所述的方法，其中，所述帶通濾波通過(guò)基于驅(qū)動(dòng)所述交流發(fā)電機(jī)的原動(dòng)機(jī)的操作條件選擇多個(gè)帶通濾波器其中之一來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0021]技術(shù)方案11:如技術(shù)方案7所述的方法，其中，所述故障閾值基于驅(qū)動(dòng)所述交流發(fā)電機(jī)的原動(dòng)機(jī)的操作條件來(lái)設(shè)置。
[0022]技術(shù)方案12:—種設(shè)備(100)，包括:
滯后頻率計(jì)數(shù)器(112)，其在操作上連接以對(duì)交流發(fā)電機(jī)勵(lì)磁繞組電壓(220)進(jìn)行取樣，并且基于所述勵(lì)磁繞組電壓的波紋超過(guò)故障閾值(230)來(lái)輸出指示故障波紋頻率的值(304)；
倒計(jì)時(shí)定時(shí)器(I 16)；以及
頻率比較器(I 14)，在操作上連接，以將所述故障波紋頻率與交流發(fā)電機(jī)電樞頻率(308)進(jìn)行比較，并且在所述故障波紋頻率密切匹配所述電樞頻率的情況下起動(dòng)所述倒計(jì)時(shí)定時(shí)器；
其中所述倒計(jì)時(shí)定時(shí)器(116)在操作上連接以由所述頻率比較器來(lái)起動(dòng)，并且配置成所述故障波紋頻率對(duì)倒計(jì)時(shí)時(shí)間密切匹配所述電樞頻率的情況下發(fā)信號(hào)通知(314)交流發(fā)電機(jī)整流器二極管短路故障。
[0023]技術(shù)方案13:如技術(shù)方案12所述的設(shè)備，其中，所述倒計(jì)時(shí)定時(shí)器配置成如果對(duì)所述倒計(jì)時(shí)時(shí)間在所述故障波紋頻率與所述電樞頻率之間的差不超過(guò)1Hz，則發(fā)信號(hào)通知所述交流發(fā)電機(jī)整流器二極管短路故障。
[0024]技術(shù)方案14:如技術(shù)方案12所述的設(shè)備，其中，所述故障閾值是正常波紋幅度的至少500%，并且優(yōu)選是正常波紋幅度的至少10000%。
[0025]技術(shù)方案15:如技術(shù)方案12所述的設(shè)備，其中，所述倒計(jì)時(shí)時(shí)間是所述交流發(fā)電機(jī)電樞周期的至少20倍，并且不超過(guò)所述交流發(fā)電機(jī)電樞周期的50倍。
[0026]技術(shù)方案16:—種方法，包括:
在交流發(fā)電機(jī)的操作期間對(duì)所述交流發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁繞組信號(hào)進(jìn)行取樣；
確定所述勵(lì)磁繞組信號(hào)超過(guò)故障閾值的故障波紋周期；以及
在所述故障波紋周期密切匹配所述交流發(fā)電機(jī)的電樞周期的情況下檢測(cè)耦合到所述交流發(fā)電機(jī)的輸出的整流器的電子組件的短路故障。
[0027]技術(shù)方案17:如技術(shù)方案16所述的方法，其中，僅當(dāng)所述故障波紋周期在整個(gè)倒計(jì)時(shí)密切匹配所述電樞周期時(shí)才檢測(cè)所述短路故障。
[0028]技術(shù)方案18:如技術(shù)方案17所述的方法，其中，所述倒計(jì)時(shí)是所述電樞周期的至少20倍。
[0029]技術(shù)方案19:如技術(shù)方案17所述的方法，其中，所述倒計(jì)時(shí)不超過(guò)所述電樞周期的50倍。
[0030]技術(shù)方案20:如技術(shù)方案17所述的方法，其中，所述倒計(jì)時(shí)是所述電樞周期的至少20倍，并且不超過(guò)所述電樞周期的50倍。
[0031 ]技術(shù)方案21:如技術(shù)方案16所述的方法，其中，如果所述故障波紋周期與所述電樞周期之間的差不超過(guò)IHz，則檢測(cè)所述短路故障。
[0032]技術(shù)方案22:如技術(shù)方案16所述的方法，其中，所述故障閾值是正常波紋幅度的至少500%。
[0033]技術(shù)方案23:如技術(shù)方案16所述的方法，其中，所述故障閾值是正常波紋幅度的至少10000%0
[0034]技術(shù)方案24:如技術(shù)方案16所述的方法，其中，所述故障波紋周期通過(guò)得到所述勵(lì)磁繞組信號(hào)的譜密度來(lái)確定。
[0035]技術(shù)方案25:—種方法，包括:
在交流發(fā)電機(jī)的操作期間對(duì)所述交流發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁繞組信號(hào)進(jìn)行取樣；
對(duì)所取樣的所述勵(lì)磁繞組信號(hào)進(jìn)行帶通濾波；以及
在所述帶通濾波的勵(lì)磁繞組信號(hào)的幅度超過(guò)故障閾值的情況下檢測(cè)耦合到所述交流發(fā)電機(jī)的輸出的整流器的電子組件的短路故障。
[0036]技術(shù)方案26:如技術(shù)方案25所述的方法，其中，所述帶通濾波通過(guò)參照取樣交流發(fā)電機(jī)電樞頻率對(duì)帶通濾波器進(jìn)行調(diào)諧來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0037]技術(shù)方案27:如技術(shù)方案25所述的方法，其中，所述帶通濾波通過(guò)使用對(duì)交流發(fā)電機(jī)電樞頻率的值的設(shè)計(jì)范圍所設(shè)置的濾波器來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0038]技術(shù)方案28:如技術(shù)方案25所述的方法，其中，所述帶通濾波通過(guò)基于驅(qū)動(dòng)所述交流發(fā)電機(jī)的原動(dòng)機(jī)的操作條件選擇多個(gè)帶通濾波器其中之一來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0039]技術(shù)方案29:如技術(shù)方案25所述的方法，其中，所述帶通濾波通過(guò)基于所述交流發(fā)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度選擇多個(gè)帶通濾波器其中之一來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0040]技術(shù)方案30:如技術(shù)方案25所述的方法，其中，所述故障閾值基于驅(qū)動(dòng)所述交流發(fā)電機(jī)的原動(dòng)機(jī)的操作條件來(lái)設(shè)置。
[0041]技術(shù)方案31:—種設(shè)備，包括:
滯后頻率計(jì)數(shù)器，在操作上連接以對(duì)交流發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁繞組信號(hào)進(jìn)行取樣，并且基于所述勵(lì)磁繞組信號(hào)的波紋超過(guò)故障閾值來(lái)輸出指示故障波紋頻率的值；
倒計(jì)時(shí)定時(shí)器；以及
頻率比較器，在操作上連接，以將所述故障波紋頻率與交流發(fā)電機(jī)電樞頻率進(jìn)行比較，并且在所述故障波紋頻率密切匹配所述電樞頻率的情況下起動(dòng)所述倒計(jì)時(shí)定時(shí)器；
其中所述倒計(jì)時(shí)定時(shí)器在操作上連接以由所述頻率比較器來(lái)起動(dòng)，并且配置成在對(duì)倒計(jì)時(shí)時(shí)間密切匹配所述電樞頻率的情況下發(fā)信號(hào)通知耦合到所述交流發(fā)電機(jī)的輸出的整流器的電子組件的短路故障。
[0042]技術(shù)方案32:如技術(shù)方案31所述的設(shè)備，其中，所述倒計(jì)時(shí)定時(shí)器配置成對(duì)所述倒計(jì)時(shí)時(shí)間在所述故障波紋頻率與電樞頻率之間的差不超過(guò)IHz時(shí)發(fā)信號(hào)通知所述短路故障。
[0043]技術(shù)方案33:如技術(shù)方案31所述的設(shè)備，其中，所述故障閾值是正常波紋幅度的至少500%。
[0044]技術(shù)方案34:如技術(shù)方案31所述的設(shè)備，其中，所述故障閾值是正常波紋幅度的至少10000%0
[0045]技術(shù)方案35:如技術(shù)方案31所述的設(shè)備，其中，所述倒計(jì)時(shí)時(shí)間是所述交流發(fā)電機(jī)的電樞周期的至少20倍。
[0046]技術(shù)方案36:如技術(shù)方案31所述的設(shè)備，其中，所述倒計(jì)時(shí)時(shí)間不超過(guò)所述交流發(fā)電機(jī)的電樞周期的50倍。
[0047]技術(shù)方案37:如技術(shù)方案31所述的設(shè)備，其中，所述倒計(jì)時(shí)時(shí)間是所述交流發(fā)電機(jī)的電樞周期的至少20倍，并且不超過(guò)所述電樞周期的50倍。
【附圖說(shuō)明】
[0048]通過(guò)閱讀以下參照附圖的非限制性實(shí)施例的描述，將會(huì)更好地理解本發(fā)明，其中下面:
圖1是按照實(shí)施例的電力生成系統(tǒng)和故障檢測(cè)設(shè)備的示意圖。
[0049]圖2以圖形方式示出按照本發(fā)明的方面的交流發(fā)電機(jī)勵(lì)磁繞組電壓信號(hào)和滯后包絡(luò)。
[0050]圖3示意示出用于檢測(cè)電氣組件短路故障(例如交流發(fā)電機(jī)整流器二極管短路故障)的方法的實(shí)施例。
[0051]圖4是按照本發(fā)明的實(shí)施例，用于實(shí)現(xiàn)圖3的方法的圖1的故障檢測(cè)器設(shè)備的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0052]下面將詳細(xì)參照本發(fā)明的示范實(shí)施例，在附圖中說(shuō)明其示例。在可能的任何地方，附圖中通篇使用的相同附圖標(biāo)記表示相同或相似部件而無(wú)需贅述。雖然本發(fā)明的示范實(shí)施例針對(duì)電動(dòng)車(chē)輛來(lái)描述，但是本發(fā)明的實(shí)施例一般還可適用于在交流發(fā)電機(jī)整流器功率系統(tǒng)中使用，例如與渦輪發(fā)電機(jī)組或其他發(fā)電機(jī)組一起使用。
[0053]如本文中所使用的術(shù)語(yǔ)“基本上”、“一般”和“大約”指示相對(duì)于用于取得組件或部件的功能目的的理想期望條件的合理的可取得的制造和組裝容差之內(nèi)的條件。
[0054]圖1示出電力供應(yīng)系統(tǒng)10，其由發(fā)動(dòng)機(jī)或其他原動(dòng)機(jī)12(例如柴油發(fā)動(dòng)機(jī)、汽油發(fā)動(dòng)機(jī)、天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)、多燃料發(fā)動(dòng)機(jī)、水力渦輪機(jī)、風(fēng)力渦輪機(jī)、蒸汽渦輪機(jī)等)來(lái)驅(qū)動(dòng)。電力供應(yīng)系統(tǒng)10包括交流發(fā)電機(jī)14，其具有勵(lì)磁繞組16和定子繞組(電樞)18。雖然電樞18示出為三相繞組，但是在其他實(shí)施例中，電樞為單相。交流發(fā)電機(jī)可操作地耦合到原動(dòng)機(jī)的機(jī)械輸出(例如驅(qū)動(dòng)軸)，用于由原動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)以生成電力。電力供應(yīng)系統(tǒng)1還包括整流器20，其輸入連接到電樞18的電輸出。整流器20配置成從交流發(fā)電機(jī)接收第一功率波形的電力，并且將電力轉(zhuǎn)換成不同功率波形，其在母線的負(fù)載端子21處提供。例如，整流器可配置成將交流發(fā)電機(jī)的AC功率輸出轉(zhuǎn)換成母線上可用的DC功率，例如，當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，電壓+Ve和-Ve分別存在于端子21處。一個(gè)或多個(gè)負(fù)載103可操作地耦合到端子21，例如，負(fù)載可包括一個(gè)或多個(gè)逆變器，用于可控地把來(lái)自母線的DC功率轉(zhuǎn)換成AC信號(hào)，用于向電動(dòng)車(chē)輛的一個(gè)或多個(gè)AC感應(yīng)電動(dòng)機(jī)供電。整流器20包括多個(gè)二極管22，其任何一個(gè)可以通過(guò)出故障短路或開(kāi)路而損害交流發(fā)電機(jī)整流器的機(jī)能。
[0055]雖然本文中具體相對(duì)二極管來(lái)描述實(shí)施例，但是其他實(shí)施例可以更一般地適用于電子組件，其可操作地連接在整流器的電路中，以將一個(gè)或多個(gè)電壓輸入(例如3相AC)轉(zhuǎn)換成一個(gè)或多個(gè)電壓輸出(例如DC)。示例包括主動(dòng)控制晶體管、二極管連接晶體管等等。
[0056]交流發(fā)電機(jī)勵(lì)磁繞組16由激勵(lì)器24(其經(jīng)連接以從電源接收電力)來(lái)驅(qū)動(dòng)。例如，激勵(lì)器24可從DC負(fù)載端子21來(lái)供電。作為替代或補(bǔ)充，激勵(lì)器24能夠從電池或者從電力供應(yīng)系統(tǒng)10外部的另一個(gè)電源來(lái)供電。
[0057]為了檢測(cè)交流發(fā)電機(jī)整流器二極管或其他電子組件的短路故障，故障檢測(cè)器設(shè)備100在操作上連接到激勵(lì)器24，以感測(cè)勵(lì)磁繞組16中的電信號(hào)(電壓和/或電流)(或者接收與其有關(guān)的信息)。如以下進(jìn)一步論述的，故障檢測(cè)器設(shè)備100還接收與(i)交流發(fā)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度(例如從發(fā)動(dòng)機(jī)速度傳感器)和/或(ii)交流發(fā)電機(jī)的定子(電樞)頻率有關(guān)的信息105，并且響應(yīng)于滿足某些條件而輸出指示所檢測(cè)的短路故障的信號(hào)101。雖然激勵(lì)器24假定地向勵(lì)磁繞組16供應(yīng)DC，但是實(shí)際上，從電樞18的電場(chǎng)到勵(lì)磁繞組16的磁反向耦合始終以大約電樞18的旋轉(zhuǎn)頻率(例如在大約25-87HZ之間)將小AC波紋電壓(“正常波紋”)疊加到激勵(lì)器供應(yīng)電壓上。在這個(gè)背景中，“小”表示大約不超過(guò)IV、例如小于IV。如上所述，這個(gè)相對(duì)小的正常波紋在一些正常操作瞬變期間可以引起擾亂檢測(cè)(雜散故障)。
[0058]圖2以圖形方式示出勵(lì)磁繞組電壓200的時(shí)間進(jìn)度，勵(lì)磁繞組電壓200包括基線DC電壓205以及或者小正常波紋210或者異常大故障波紋220，異常大故障波紋220將在交流發(fā)電機(jī)整流器二極管22其中之一出故障的情況下耦合到勵(lì)磁繞組16中。圖2還示出滯后包絡(luò)或故障閾值230，其用于將故障波紋220與正常波紋210區(qū)分。本發(fā)明的一個(gè)方面涉及利用滯后包絡(luò)230，以便檢測(cè)故障波紋220，并且篩選出正常波紋210的擾亂檢測(cè)。在某些實(shí)施例中，滯后包絡(luò)230以正常波紋幅度的大倍數(shù)設(shè)置，例如以正常波紋幅度的至少五倍或500%或者至少大約5V。在某些正常操作瞬變可能使正常波紋210超過(guò)其慣常幅度的500%的情況下，則故障閾值230可以以正常波紋幅度的更大倍數(shù)設(shè)置，例如正常波紋幅度的1000%或10000%。然而，用于將故障波紋220與正常波紋210的不尋常瞬變幅度區(qū)分的另一種模式是:正常操作瞬變不應(yīng)當(dāng)超過(guò)如所示的故障波紋220之上的設(shè)計(jì)瞬變持續(xù)時(shí)間240。
[0059]在實(shí)施例中，故障檢測(cè)設(shè)備配置成按照與圖2中說(shuō)明的電壓信號(hào)相似的方式來(lái)接收和評(píng)估勵(lì)磁繞組電流信號(hào)。換言之，故障檢測(cè)設(shè)備可配置成感測(cè)勵(lì)磁繞組中的電壓和/或電流(或者接收與其相關(guān)的信息)。
[0060]圖3示意示出頻率比較和計(jì)數(shù)方法300，其由用于檢測(cè)整流器電子組件的短路故障(例如交流發(fā)電機(jī)整流器二極管短路故障)的故障檢測(cè)器設(shè)備100來(lái)實(shí)現(xiàn)。按照方法300，設(shè)備100確定302勵(lì)磁繞組信號(hào)(電壓或電流)200超過(guò)故障閾值230的故障波紋時(shí)間周期304。設(shè)備100然后將故障波紋周期304與電樞繞組周期308進(jìn)行比較306。(例如，電樞繞組周期可基于例如在信息105中提供的交流發(fā)電機(jī)的特性和電樞的旋轉(zhuǎn)速度來(lái)確定。)在故障波紋周期304密切匹配電樞繞組周期308(表示處于電樞繞組周期的所指定閾值310處或者之內(nèi)、SP不超過(guò)所指定閾值310，例如處于IHz(等效I秒的時(shí)間)或者大約5%頻率差處或者之內(nèi))的情況下，設(shè)備100觸發(fā)倒計(jì)時(shí)312，其比電樞繞組周期308明顯更長(zhǎng)并且還比設(shè)計(jì)瞬變持續(xù)時(shí)間240更長(zhǎng)。例如，倒計(jì)時(shí)312可以是電樞繞組周期308的特定多倍，例如是電樞繞組周期308至少20倍長(zhǎng)或者在一些應(yīng)用中為大約500msec，以允許對(duì)完全超出設(shè)計(jì)瞬變持續(xù)時(shí)間240的周期的故障波紋周期304的許多確認(rèn)樣本。在方法300的某些實(shí)現(xiàn)中，倒計(jì)時(shí)312在持續(xù)時(shí)間方面可受到限制(例如不超過(guò)電樞繞組周期308的50倍長(zhǎng))，以在實(shí)際短路故障，或者可以引起對(duì)其他組件的顯著損壞的明顯超過(guò)設(shè)計(jì)瞬變持續(xù)時(shí)間240的操作瞬變之前使能緊急操作模式。在故障波紋周期304在整個(gè)倒計(jì)時(shí)312繼續(xù)密切匹配電樞繞組周期308的情況下，故障檢測(cè)器設(shè)備100則發(fā)信號(hào)通知314短路故障(S卩，輸出信號(hào)101)。
[0061]圖4是例如如配置用于實(shí)現(xiàn)方法300的故障檢測(cè)器設(shè)備100的實(shí)施例的示意圖。故障檢測(cè)器設(shè)備100的組件包括勵(lì)磁繞組信號(hào)端子102(例如電壓感測(cè)端子)，其在操作上連接，以向有源或無(wú)源低通頻率濾波器104并且向波紋減法器106提供從交流發(fā)電機(jī)勵(lì)磁繞組16所接收的電壓或電流信號(hào)。例如，故障檢測(cè)器100可經(jīng)由端子102至少每隔2毫秒(0.002秒)對(duì)勵(lì)磁繞組電壓200取樣一次。低通濾波器104可具有0-1.5 Hz的通帶，用于僅選擇勵(lì)磁繞組信號(hào)(例如勵(lì)磁繞組電壓200)的DC分量。因此，低通濾波器104可以配置成向減法器106僅傳遞勵(lì)磁繞組信號(hào)的DC幅度107。因?yàn)槎俗?02還直接連接到減法器106，所以減法器106配置成僅輸出勵(lì)磁繞組電壓或電流信號(hào)200的AC波紋210或220。
[0062]減法器106在操作上連接，以向滯后觸發(fā)器108(例如施密特觸發(fā)器或類(lèi)似的閾值電路)供應(yīng)AC波紋210或220。觸發(fā)器108按照如上論述的故障閾值230來(lái)設(shè)置。因此，在接收到超過(guò)故障閾值230的故障波紋220時(shí)，觸發(fā)器108向故障波紋定時(shí)器110發(fā)送高信號(hào)。否則，觸發(fā)器108向故障波紋定時(shí)器110發(fā)送低信號(hào)。
[0063]響應(yīng)于接收來(lái)自觸發(fā)器108的低信號(hào)，故障波紋定時(shí)器110使其時(shí)間值遞增。響應(yīng)于接收來(lái)自觸發(fā)器108的高信號(hào)，故障波紋110輸出其當(dāng)前時(shí)間值(故障波紋周期304)并且復(fù)位。頻率濾波器104、波紋減法器106、觸發(fā)器108和故障波紋定時(shí)器110共同可操作作為滯后頻率計(jì)數(shù)器112(其在操作上連接以對(duì)交流發(fā)電機(jī)勵(lì)磁繞組信號(hào)(例如交流發(fā)電機(jī)勵(lì)磁繞組電壓信號(hào)200)進(jìn)行取樣，并且基于勵(lì)磁繞組電壓波紋210或220超過(guò)故障閾值230來(lái)輸出指示故障波紋頻率的值(故障波紋周期304))。
[0064]頻率計(jì)數(shù)器112在操作上連接，以將故障波紋周期304發(fā)送給頻率比較器114，其也在操作上連接，以接收電樞繞組周期308的值。例如，電樞繞組周期308可與故障波紋周期304類(lèi)似地測(cè)量，可從查找表中得到，或者可與故障波紋周期304不同地測(cè)量(例如由光學(xué)轉(zhuǎn)速計(jì))。頻率比較器114經(jīng)過(guò)配置和操作上連接，以在故障波紋周期304密切匹配電樞繞組周期308、例如處于IHz處或者之內(nèi)的情況下向倒計(jì)時(shí)定時(shí)器116發(fā)送高信號(hào)。
[0065]倒計(jì)時(shí)定時(shí)器116在操作上連接，以接收來(lái)自頻率比較器114的高/低信號(hào)，并且配置成在接收高信號(hào)之后啟動(dòng)倒計(jì)時(shí)312，在接收低信號(hào)之后復(fù)位，或者在完成計(jì)數(shù)之后觸發(fā)314 報(bào)警 118。
[0066]因此，在故障波紋周期304密切匹配電樞繞組周期308(例如處于IHz或大約5%處或者之內(nèi))的情況下，倒計(jì)時(shí)定時(shí)器116則啟動(dòng)倒計(jì)時(shí)312(例如500毫秒的超時(shí)周期)。在倒計(jì)時(shí)312期間故障波紋周期304的新測(cè)量沒(méi)有密切匹配電樞繞組周期308的情況下，倒計(jì)時(shí)定時(shí)器116則復(fù)位。在故障波紋周期304在整個(gè)倒計(jì)時(shí)312繼續(xù)密切匹配電樞繞組周期的情況下，在完成倒計(jì)時(shí)312之后，倒計(jì)時(shí)定時(shí)器116則觸發(fā)報(bào)警118，以便發(fā)信號(hào)通知314短路故障。因此，倒計(jì)時(shí)定時(shí)器116配置成在故障波紋頻率(故障波紋周期304的倒數(shù))對(duì)超過(guò)設(shè)計(jì)瞬變持續(xù)時(shí)間240的時(shí)間(倒計(jì)時(shí)312)密切匹配電樞頻率(電樞繞組周期308的倒數(shù))的情況下發(fā)信號(hào)通知314短路故障。
[0067]這些組件的部分或全部通過(guò)軟件或者通過(guò)專(zhuān)用電路、例如ASIC或FPGA或者其部分來(lái)實(shí)現(xiàn)。例如，圖4示出全部在控制模塊120中實(shí)現(xiàn)的頻率比較器114、倒計(jì)時(shí)定時(shí)器116和報(bào)警118?？刂颇K可包括控制器(或處理器)和存儲(chǔ)器單元，其存儲(chǔ)由控制器運(yùn)行用于實(shí)現(xiàn)本文中所闡明的各種操作的非暫時(shí)性指令。
[0068]各種信號(hào)(例如勵(lì)磁繞組信號(hào)、勵(lì)磁繞組信號(hào)的DC分量、觸發(fā)器輸出)可提供給存儲(chǔ)器單元、系統(tǒng)(例如車(chē)輛)控制器、信號(hào)總線(用于向設(shè)備中的其他點(diǎn)提供信號(hào))等109。
[0069]雖然圖4示出按照本發(fā)明的故障檢測(cè)器100的一個(gè)實(shí)施例，但是其他實(shí)施例是可設(shè)想的。例如，不是基于觸發(fā)器108的輸出對(duì)故障波紋周期304進(jìn)行計(jì)時(shí)(對(duì)故障波紋頻率進(jìn)行計(jì)數(shù))，本發(fā)明的實(shí)施例而是可通過(guò)對(duì)交流發(fā)電機(jī)勵(lì)磁繞組電壓200進(jìn)行取樣、對(duì)取樣電壓進(jìn)行帶通濾波并且在帶通濾波的勵(lì)磁繞組電壓的幅度超過(guò)故障閾值的情況下檢測(cè)短路故障316(例如交流發(fā)電機(jī)整流器二極管短路故障)來(lái)實(shí)現(xiàn)。帶通濾波可以例如通過(guò)參照取樣交流發(fā)電機(jī)電樞頻率或者參照交流發(fā)電機(jī)電樞頻率的值的設(shè)計(jì)范圍對(duì)濾波器104進(jìn)行調(diào)諧，或者通過(guò)基于原動(dòng)機(jī)12的操作條件或者基于交流發(fā)電機(jī)14的旋轉(zhuǎn)速度從多個(gè)帶通濾波器中選擇濾波器104，基于交流發(fā)電機(jī)電樞頻率(電樞繞組周期性308的倒數(shù))來(lái)實(shí)現(xiàn)。故障閾值可基于原動(dòng)機(jī)12的操作條件來(lái)調(diào)整或設(shè)置。作為另一個(gè)示例，可通過(guò)得到交流發(fā)電機(jī)勵(lì)磁繞組電壓200的運(yùn)行譜密度，以及識(shí)別譜密度的局部最大數(shù)對(duì)超過(guò)設(shè)計(jì)瞬變持續(xù)時(shí)間240的時(shí)間是否密切匹配交流發(fā)電機(jī)電樞頻率(電樞繞組周期308的倒數(shù))并且超過(guò)故障閾值230，來(lái)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的實(shí)施例。
[0070]因此，本發(fā)明的實(shí)施例涉及一種方法，其包括在交流發(fā)電機(jī)的操作期間對(duì)交流發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁繞組信號(hào)(電壓或電流信號(hào))進(jìn)行取樣(例如采用故障檢測(cè)設(shè)備)。該方法還包括確定(例如采用故障檢測(cè)設(shè)備)交流發(fā)電機(jī)勵(lì)磁繞組信號(hào)超過(guò)故障閾值的故障波紋周期，并且在故障波紋周期密切匹配交流發(fā)電機(jī)電樞周期的情況下檢測(cè)(例如采用故障檢測(cè)設(shè)備)整流器(耦合到交流發(fā)電機(jī))的二極管或其他電子組件的短路故障。一些實(shí)施例可以僅當(dāng)故障波紋周期在整個(gè)倒計(jì)時(shí)密切匹配交流發(fā)電機(jī)電樞周期，例如處于IHz頻率差處或者之內(nèi)時(shí)，才可檢測(cè)短路故障。故障閾值可以是例如正常波紋幅度的至少500%或者正常波紋幅度的至少10000%。倒計(jì)時(shí)可以是交流發(fā)電機(jī)電樞周期的至少20倍和/或不超過(guò)交流發(fā)電機(jī)電樞周期的50倍。(比交流發(fā)電機(jī)電樞周期的50倍更長(zhǎng)的倒計(jì)時(shí)可以取決于交流發(fā)電機(jī)和電力生成系統(tǒng)的特定特性在其中附加確認(rèn)樣本被認(rèn)為是有用的和/或其中不需要在可能故障的相對(duì)短的時(shí)間之內(nèi)被觸發(fā)的操作模式的情形中是可適用的。比交流發(fā)電機(jī)電樞周期的20倍要短的倒計(jì)時(shí)可再次取決于交流發(fā)電機(jī)和電力生成系統(tǒng)的特定特性在其中需要相對(duì)更少的確認(rèn)樣本的情形中是可適用的。)故障波紋周期可通過(guò)得到勵(lì)磁繞組電壓的譜密度來(lái)確定。
[0071]其他實(shí)施例實(shí)現(xiàn)一種方法，其包括在交流發(fā)電機(jī)的操作期間對(duì)交流發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁繞組信號(hào)(電流或電壓)進(jìn)行取樣(例如采用故障檢測(cè)設(shè)備)，并且對(duì)取樣的勵(lì)磁繞組信號(hào)進(jìn)行帶通濾波(例如采用故障檢測(cè)設(shè)備)。該方法還包括在帶通濾波的勵(lì)磁繞組信號(hào)的幅度超過(guò)故障閾值的情況下檢測(cè)(例如采用故障檢測(cè)設(shè)備)耦合到交流發(fā)電機(jī)的整流器的電子組件(例如二極管)的短路故障?？赏ㄟ^(guò)參照取樣的交流發(fā)電機(jī)電樞頻率對(duì)帶通濾波器進(jìn)行調(diào)諧，或者通過(guò)使用對(duì)交流發(fā)電機(jī)電樞頻率的值的設(shè)計(jì)范圍所設(shè)置的濾波器，或者通過(guò)基于驅(qū)動(dòng)交流發(fā)電機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)的操作條件選擇多個(gè)帶通濾波器其中之一，來(lái)實(shí)現(xiàn)帶通濾波。帶通濾波可通過(guò)基于交流發(fā)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度選擇多個(gè)帶通濾波器其中之一來(lái)實(shí)現(xiàn)。故障閾值可基于驅(qū)動(dòng)交流發(fā)電機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)或其他原動(dòng)機(jī)的操作條件來(lái)設(shè)置。
[0072]其他實(shí)施例提供一種包括滯后頻率計(jì)數(shù)器的設(shè)備，滯后頻率計(jì)數(shù)器在操作上連接以對(duì)交流發(fā)電機(jī)勵(lì)磁繞組信號(hào)(電壓或電流信號(hào))進(jìn)行取樣，并且基于勵(lì)磁繞組電壓的波紋超過(guò)故障閾值來(lái)輸出指示故障波紋頻率的值。該設(shè)備還包括頻率比較器和倒計(jì)時(shí)定時(shí)器，其在操作上連接以由頻率比較器來(lái)起動(dòng)。頻率比較器在操作上連接，以將故障波紋頻率與交流發(fā)電機(jī)電樞頻率進(jìn)行比較，并且在故障波紋頻率密切匹配電樞頻率的情況下起動(dòng)倒計(jì)時(shí)定時(shí)器。倒計(jì)時(shí)定時(shí)器配置成在故障波紋頻率對(duì)于超過(guò)設(shè)計(jì)瞬變持續(xù)時(shí)間的時(shí)間密切匹配電樞頻率(例如處于IHz頻率差處或者之內(nèi))的情況下發(fā)信號(hào)通知短路故障。故障閾值可以是例如正常波紋幅度的至少500%或者正常波紋幅度的至少10000%。倒計(jì)時(shí)可以是交流發(fā)電機(jī)電樞周期的至少20倍和/或不超過(guò)交流發(fā)電機(jī)電樞周期的50倍。
[0073]在實(shí)施例中，故障檢測(cè)器設(shè)備響應(yīng)于到檢測(cè)短路故障而配置成生成用于控制裝置以將故障信息記錄在存儲(chǔ)器單元中的信號(hào)、生成用于控制其中設(shè)置交流發(fā)電機(jī)整流器的裝置或系統(tǒng)(例如，自動(dòng)控制其中設(shè)置交流發(fā)電機(jī)整流器的車(chē)輛，使車(chē)輛進(jìn)入所指定操作模式，停止車(chē)輛，當(dāng)停止時(shí)阻止車(chē)輛移動(dòng)，自動(dòng)或者以其他方式控制車(chē)輛移動(dòng)到所指定位置，自動(dòng)控制發(fā)電機(jī)以調(diào)低額定值或關(guān)斷操作模式等)的信號(hào)、生成用于自動(dòng)調(diào)度對(duì)交流發(fā)電機(jī)整流器的維護(hù)的信號(hào)和/或以其他方式生成用于將故障信息傳遞給另一個(gè)裝置或系統(tǒng)(例如或者在其中設(shè)置交流發(fā)電機(jī)整流器的車(chē)輛上或者車(chē)輛外)的信號(hào)中的一個(gè)或多個(gè)。
[0074]在實(shí)施例中，一種方法包括在交流發(fā)電機(jī)的操作期間對(duì)交流發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁繞組信號(hào)進(jìn)行取樣。該方法還包括確定交流發(fā)電機(jī)勵(lì)磁繞組信號(hào)超過(guò)故障閾值的故障波紋周期。該方法還包括如果故障波紋周期與交流發(fā)電機(jī)電樞周期之間的差不超過(guò)所指定閾值(例如，在整個(gè)倒計(jì)時(shí)時(shí)間不超過(guò)所指定閾值)，則檢測(cè)耦合到交流發(fā)電機(jī)的整流器的電子組件的短路故障。
[0075]在另一個(gè)實(shí)施例中，一種設(shè)備包括滯后頻率計(jì)數(shù)器、倒計(jì)時(shí)定時(shí)器和頻率比較器。滯后頻率計(jì)數(shù)器在操作上連接以對(duì)交流發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁繞組信號(hào)進(jìn)行取樣，并且基于勵(lì)磁繞組電壓的波紋超過(guò)故障閾值來(lái)輸出指示故障波紋頻率的值。頻率比較器在操作上連接，以將故障波紋頻率與交流發(fā)電機(jī)電樞頻率進(jìn)行比較，并且在故障波紋頻率和電樞頻率之間的差不超過(guò)所指定閾值的情況下起動(dòng)倒計(jì)時(shí)定時(shí)器。倒計(jì)時(shí)定時(shí)器在操作上連接以由頻率比較器來(lái)起動(dòng)，并且配置成在對(duì)倒計(jì)時(shí)時(shí)間(故障波紋頻率與電樞頻率之間的)差不超過(guò)所指定閾值的情況下發(fā)信號(hào)通知耦合到交流發(fā)電機(jī)的整流器的電子組件的短路故障。
[0076]在另一個(gè)實(shí)施例中，一種設(shè)備包括滯后頻率比較器，其配置成:在交流發(fā)電機(jī)的操作期間對(duì)交流發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁繞組信號(hào)進(jìn)行取樣;確定交流發(fā)電機(jī)勵(lì)磁繞組信號(hào)超過(guò)故障閾值的故障波紋周期；以及在故障波紋周期密切匹配交流發(fā)電機(jī)電樞周期的情況下檢測(cè)耦合到交流發(fā)電機(jī)的整流器的電子組件的短路故障。
[0077]在另一個(gè)實(shí)施例中，一種設(shè)備包括滯后頻率比較器，其配置成:在交流發(fā)電機(jī)的操作期間對(duì)交流發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁繞組信號(hào)進(jìn)行取樣;對(duì)取樣的勵(lì)磁繞組信號(hào)進(jìn)行帶通濾波；以及在帶通濾波的勵(lì)磁繞組電壓的幅度超過(guò)故障閾值的情況下檢測(cè)耦合到交流發(fā)電機(jī)的整流器的電子組件的短路故障。
[0078]在另一個(gè)實(shí)施例中，電力供應(yīng)系統(tǒng)包括:原動(dòng)機(jī);交流發(fā)電機(jī)，其經(jīng)耦合用于由原動(dòng)機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)，以生成電力;整流器，耦合到交流發(fā)電機(jī)的輸出，并且配置成將由交流發(fā)電機(jī)所輸出的第一功率信號(hào)轉(zhuǎn)換成不同的第二功率信號(hào)；一個(gè)或多個(gè)負(fù)載，經(jīng)耦合以接收第二功率信號(hào)；以及故障檢測(cè)設(shè)備，經(jīng)耦合以接收與操作中的交流發(fā)電機(jī)有關(guān)的信息。整流器包括多個(gè)二極管和/或其他電子組件。故障檢測(cè)設(shè)備配置成在交流發(fā)電機(jī)的操作期間對(duì)交流發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁繞組信號(hào)進(jìn)行取樣。故障檢測(cè)設(shè)備還配置成確定勵(lì)磁繞組信號(hào)超過(guò)故障閾值的故障波紋周期，并且在故障波紋周期密切匹配交流發(fā)電機(jī)的電樞周期的情況下檢測(cè)整流器的電子組件其中之一的短路故障。響應(yīng)于檢測(cè)短路故障，故障設(shè)備配置成生成信號(hào)以控制電力供應(yīng)系統(tǒng)、其中設(shè)置電力供應(yīng)系統(tǒng)的裝置(例如車(chē)輛)或者某個(gè)其他裝置。
[0079]在另一個(gè)實(shí)施例中，電力供應(yīng)系統(tǒng)包括:原動(dòng)機(jī);交流發(fā)電機(jī)，其經(jīng)耦合用于由原動(dòng)機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)，以生成電力;整流器，耦合到交流發(fā)電機(jī)的輸出，并且配置成將由交流發(fā)電機(jī)所輸出的第一功率信號(hào)轉(zhuǎn)換成不同的第二功率信號(hào)；一個(gè)或多個(gè)負(fù)載，經(jīng)耦合以接收第二功率信號(hào)；以及故障檢測(cè)設(shè)備，經(jīng)耦合以接收與操作中的交流發(fā)電機(jī)有關(guān)的信息。整流器包括多個(gè)二極管和/或其他電子組件。故障檢測(cè)設(shè)備配置成在交流發(fā)電機(jī)的操作期間對(duì)交流發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁繞組信號(hào)進(jìn)行取樣。故障檢測(cè)設(shè)備還配置成對(duì)取樣的勵(lì)磁繞組信號(hào)進(jìn)行帶通濾波，并且在帶通濾波的勵(lì)磁繞組信號(hào)的幅度超過(guò)故障閾值的情況下檢測(cè)整流器的電子組件其中之一的短路故障。響應(yīng)于檢測(cè)到短路故障，故障設(shè)備配置成生成信號(hào)以控制電力供應(yīng)系統(tǒng)、其中設(shè)置電力供應(yīng)系統(tǒng)的裝置(例如車(chē)輛)或者某個(gè)其他裝置。
[0080]在另一個(gè)實(shí)施例中，電力供應(yīng)系統(tǒng)包括:原動(dòng)機(jī);交流發(fā)電機(jī)，其經(jīng)耦合用于由原動(dòng)機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)，以生成電力;整流器，耦合到交流發(fā)電機(jī)的輸出，并且配置成將由交流發(fā)電機(jī)所輸出的第一功率信號(hào)轉(zhuǎn)換成不同的第二功率信號(hào)；一個(gè)或多個(gè)負(fù)載，經(jīng)耦合以接收第二功率信號(hào)；以及故障檢測(cè)設(shè)備，經(jīng)耦合以接收與操作中的交流發(fā)電機(jī)有關(guān)的信息。整流器包括多個(gè)二極管和/或其他電子組件。故障檢測(cè)設(shè)備包括滯后頻率計(jì)數(shù)器，其在操作上連接以對(duì)交流發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁繞組信號(hào)進(jìn)行取樣，并且基于勵(lì)磁繞組信號(hào)的波紋超過(guò)故障閾值來(lái)輸出指示故障波紋頻率的值。故障檢測(cè)設(shè)備還包括頻率比較器和倒計(jì)時(shí)定時(shí)器，其在操作上連接以由頻率比較器來(lái)起動(dòng)。頻率比較器在操作上連接，以將故障波紋頻率與交流發(fā)電機(jī)電樞頻率進(jìn)行比較，并且在故障波紋頻率密切匹配電樞頻率的情況下起動(dòng)倒計(jì)時(shí)定時(shí)器。倒計(jì)時(shí)定時(shí)器配置成在故障波紋頻率對(duì)倒計(jì)時(shí)時(shí)間密切匹配電樞頻率的情況下生成指示整流器的電子組件其中之一的短路故障的信號(hào)。電力供應(yīng)系統(tǒng)可配置用于使信號(hào)被路由，以控制電力供應(yīng)系統(tǒng)、其中設(shè)置電力供應(yīng)系統(tǒng)的裝置(例如車(chē)輛)或者某個(gè)其他裝置。
[0081]在另一個(gè)實(shí)施例中，車(chē)輛包括前述電力供應(yīng)系統(tǒng)、作為負(fù)載中的一個(gè)或多個(gè)耦合的一個(gè)或多個(gè)逆變器以及經(jīng)連接以接收來(lái)自逆變器的電力的一個(gè)或多個(gè)牽引電動(dòng)機(jī)(用于推進(jìn)車(chē)輛的電動(dòng)機(jī))的實(shí)施例。響應(yīng)于檢測(cè)到短路故障而生成的信號(hào)被路由，以控制電力供應(yīng)系統(tǒng)和/或車(chē)輛的移動(dòng)。
[0082]要理解，以上描述意在是說(shuō)明性而不是限制性的。例如，上述實(shí)施例(和/或其方面)可相互組合使用。另外，可做出許多修改以使特定的情況或材料適應(yīng)本發(fā)明的教導(dǎo)，而不會(huì)背離其范圍。雖然本文中所描述的尺寸和類(lèi)型意在定義本發(fā)明的參數(shù)，但是它們絕對(duì)不是限制性的，而是示范實(shí)施例。在審閱以上描述時(shí)，許多其他實(shí)施例將是本領(lǐng)域的技術(shù)人員顯而易見(jiàn)的。因此，本發(fā)明的范圍應(yīng)當(dāng)參照所附權(quán)利要求連同這樣的權(quán)利要求涵蓋的完整等效范圍共同確定。在所附權(quán)利要求書(shū)中，術(shù)語(yǔ)“包括”和“其中”用作相應(yīng)術(shù)語(yǔ)“包含”和“其中”的普通語(yǔ)言等效體。此外，在以下權(quán)利要求書(shū)中，諸如“第一”、“第二”、“第三”、“更高”、“更低”、“底部”、“頂部”等的術(shù)語(yǔ)只用作標(biāo)號(hào)，而不是意在對(duì)其對(duì)象施加數(shù)字或位置要求。此外，以下權(quán)利要求書(shū)的限制并不是按照部件加功能格式編寫(xiě)的，并且不是意在基于35U.S.C.§112第六節(jié)來(lái)解釋?zhuān)遣⑶抑钡竭@樣的權(quán)利要求限制明確使用詞語(yǔ)“用于…的部件”加上沒(méi)有其他結(jié)構(gòu)的功能的陳述。
[0083]本書(shū)面描述使用不例來(lái)公開(kāi)包括最佳模式的本發(fā)明的若干實(shí)施例，并且還使本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠?qū)嵤┍景l(fā)明的實(shí)施例，包括制作和使用任何裝置或系統(tǒng)，以及執(zhí)行任何結(jié)合的方法。本發(fā)明的專(zhuān)利范圍由權(quán)利要求書(shū)來(lái)定義，并且可包括本領(lǐng)域的技術(shù)人員想到的其他示例。如果這類(lèi)其他示例具有與權(quán)利要求的文字語(yǔ)言完全相同的結(jié)構(gòu)單元，或者如果它們包括具有與權(quán)利要求的文字語(yǔ)言的非實(shí)質(zhì)差異的等效結(jié)構(gòu)單元，則它們意在落入權(quán)利要求的范圍之內(nèi)。
[0084]如本文中所使用的、以單數(shù)形式陳述并且用數(shù)量詞“一”或“一個(gè)”修飾的元件或步驟應(yīng)當(dāng)被理解為并不排除多個(gè)元件和步驟的情況，除非明確說(shuō)明了這種排除情況。此外，本發(fā)明的“一個(gè)實(shí)施例”的引用并不是意在被解釋為排除也結(jié)合了所陳述特征的附加實(shí)施例的存在。此外，除非相反的明確說(shuō)明，否則，“包含”、“包括”或“具有”具有特定性質(zhì)的元件或者多個(gè)元件的實(shí)施例可包括不具有那種性質(zhì)的附加的這樣的元件。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種方法(300)，包括: 在交流發(fā)電機(jī)的操作期間確定(302)所述交流發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁繞組電壓(220)超過(guò)故障閾值(230)的故障波紋周期(304);以及 在所述故障波紋周期密切匹配交流發(fā)電機(jī)電樞周期(308)的情況下檢測(cè)(314)交流發(fā)電機(jī)整流器二極管短路故障。2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，僅當(dāng)所述故障波紋周期在整個(gè)倒計(jì)時(shí)(312)密切匹配所述交流發(fā)電機(jī)電樞周期時(shí)才檢測(cè)所述交流發(fā)電機(jī)整流器二極管短路故障。3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述倒計(jì)時(shí)(312)是所述交流發(fā)電機(jī)電樞周期的至少20倍并且不超過(guò)所述交流發(fā)電機(jī)電樞周期的50倍。4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，如果所述故障波紋周期和所述交流發(fā)電機(jī)電樞周期之間的差不超過(guò)I Hz，則檢測(cè)所述交流發(fā)電機(jī)整流器二極管短路故障。5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述故障閾值是正常波紋幅度的至少500%，并且優(yōu)選是正常波紋幅度的至少10000%。6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述故障波紋周期通過(guò)得到所述勵(lì)磁繞組電壓的譜密度來(lái)確定。7.一種方法，包括: 在交流發(fā)電機(jī)的操作期間對(duì)交流發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁繞組電壓(220)進(jìn)行帶通濾波；以及 在所述帶通濾波的勵(lì)磁繞組電壓超過(guò)故障閾值(230)的情況下檢測(cè)(314)交流發(fā)電機(jī)整流器二極管短路故障。8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中，所述帶通濾波通過(guò)參照取樣的交流發(fā)電機(jī)電樞頻率對(duì)帶通濾波器進(jìn)行調(diào)諧來(lái)實(shí)現(xiàn)。9.如權(quán)利要求7所述的方法，其中，所述帶通濾波通過(guò)使用對(duì)交流發(fā)電機(jī)電樞頻率的值的設(shè)計(jì)范圍所設(shè)置的濾波器來(lái)實(shí)現(xiàn)。10.如權(quán)利要求7所述的方法，其中，所述帶通濾波通過(guò)基于驅(qū)動(dòng)所述交流發(fā)電機(jī)的原動(dòng)機(jī)的操作條件選擇多個(gè)帶通濾波器其中之一來(lái)實(shí)現(xiàn)。
【文檔編號(hào)】G01R31/02GK105891652SQ201610085683
【公開(kāi)日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2016年2月15日
【發(fā)明人】R.維爾馬, B.D.沃爾登
【申請(qǐng)人】通用電氣公司