家電設備及用于其的故障電弧檢測裝置和方法
【專利摘要】本發明公開了一種家電設備及用于其的故障電弧檢測裝置和方法，其中，故障電弧檢測裝置包括：電網電流檢測單元，所述電網電流檢測單元用于檢測從電網流入所述家電設備的電流以生成第一電流檢測信號；濾波保護單元，所述濾波保護單元用于對所述電網中的電弧信號進行衰減處理；負載電流檢測單元，所述負載電流檢測單元用于檢測所述家電設備的負載的實際運行電流以生成第二電流檢測信號；控制單元，所述控制單元分別與所述電網電流檢測單元和所述負載電流檢測單元相連，所述控制單元用于對所述第一電流檢測信號和所述第二電流檢測信號進行識別及比較以判斷故障電弧的產生源頭。該故障電弧檢測裝置能夠準確判斷故障電弧的產生源頭，有效避免誤動作。
【專利說明】
家電設備及用于其的故障電弧檢測裝置和方法
技術領域
[0001]本發明涉及家用電器技術領域，特別涉及一種用于家電設備的故障電弧檢測裝置、一種家電設備以及一種用于家電設備的故障電弧檢測方法。
【背景技術】
[0002]故障電弧是危險并多發的電氣故障。電氣線路和用電設備，一旦經過長時間的過負荷運行或者存在不良的電氣連接等情況，會導致絕緣層出現老化或者破損，這就可能引發電弧故障。發生電弧故障時，僅僅2-10A的電弧電流在短時間內就足以產生2000-4000°C的局部高溫，因此，電弧故障會給電氣設備帶來較為嚴重的安全隱患。
[0003]其中，用電設備一旦出現故障電弧，其運行電流波形中會出現200-400kHz的高頻噪聲，甚至有些負載還會導致電流波形出現平肩部。目前的主流檢測手段是通過識別電流波形中的高頻分量來判斷故障電弧，然而，一旦設備出現故障電弧現象，該設備附近電網的電流波形均會存在電弧高頻噪聲，從而很難判斷故障電弧的產生源頭，會導致電網中的其他設備誤動作，給用戶帶來不便。并且，目前對電流波形進行采樣的采樣電路不僅成本高，實時性、可靠性以及準確性也不夠。
【發明內容】
[0004]本發明旨在至少在一定程度上解決上述技術中的技術問題之一。為此，本發明的第一個目的在于提出一種用于家電設備的故障電弧檢測裝置，能夠準確判斷故障電弧的產生源頭，有效避免誤動作。
[0005]本發明的第二個目的在于提出一種用于家電設備的故障電弧檢測方法。本發明的第三個目的在于提出一種家電設備。
[0006]為達到上述目的，本發明第一方面實施例提出的一種用于家電設備的故障電弧檢測裝置，包括:電網電流檢測單元，所述電網電流檢測單元用于檢測從電網流入所述家電設備的電流以生成第一電流檢測信號;濾波保護單元，所述濾波保護單元用于對所述電網中的電弧信號進行衰減處理；負載電流檢測單元，所述負載電流檢測單元用于檢測所述家電設備的負載的實際運行電流以生成第二電流檢測信號;控制單元，所述控制單元分別與所述電網電流檢測單元和所述負載電流檢測單元相連，所述控制單元用于對所述第一電流檢測信號和所述第二電流檢測信號進行識別及比較以判斷故障電弧的產生源頭。
[0007]根據本發明實施例的用于家電設備的故障電弧檢測裝置，通過電網電流檢測單元檢測從電網流入家電設備的電流以生成第一電流檢測信號，并通過濾波保護單元對電網中的電弧信號進行衰減處理，以及通過負載電流檢測單元檢測家電設備的負載的實際運行電流以生成第二電流檢測信號，這樣通過控制單元對第一電流檢測信號和第二電流檢測信號進行識別及比較，即對比來自電網的電流波形與家電設備的負載的實際運行電流波形，從而可以準確判斷故障電弧的產生源頭，即可判斷出故障電弧是外部電網產生還是內部負載產生，進而有效地防止家電設備誤動作，減少對用戶的影響。
[0008]根據本發明的一個實施例，所述控制單元進一步用于根據所述第一電流檢測信號識別到第一電弧信號，并根據所述第二電流檢測信號識別到第二電弧信號，其中，在所述第一電弧信號的強度大于所述第二電弧信號的強度時，所述控制單元判斷所述故障電弧由所述電網產生;在所述第一電弧信號的強度小于所述第二電弧信號的強度時，所述控制單元判斷所述故障電弧由所述負載產生。
[0009]根據本發明的一個實施例，所述的用于家電設備的故障電弧檢測裝置還包括:可控開關單元，所述可控開關單元的一端用于連接所述電網，所述可控開關單元的另一端與所述濾波保護單元的輸入端相連，所述濾波保護單元的輸出端與所述負載相連，所述可控開關單元的控制端與所述控制單元相連，其中，在所述故障電弧由所述負載產生時，所述控制單元還控制所述可控開關單元處于斷開狀態，以使所述家電設備斷電。
[0010]其中，所述可控開關單元包括繼電器，所述繼電器包括脫扣部和控制線圈，所述脫扣部分別連接所述電網的火線和零線，所述控制線圈與所述控制單元相連，其中，所述脫扣部為常閉觸點。
[0011]根據本發明的一個實施例，所述濾波保護單元包括低通濾波器，所述低通濾波器為LC濾波電路、LCL濾波電路、CLC濾波電路或CLLC濾波電路中的任意一種。
[0012]其中，所述濾波保護單元還包括用于防止浪涌的壓敏電阻。
[0013]根據本發明的一個實施例，所述電網電流檢測單元和所述負載電流檢測單元的電路結構相同。
[0014]并且，所述負載電流檢測單元包括電流互感器、檢流電阻或霍爾電流檢測芯片。
[0015]根據本發明的一個實施例，所述的用于家電設備的故障電弧檢測裝置還包括:開關電源，所述開關電源的輸入端連接到所述濾波保護單元的輸出端，所述開關電源的輸出端與所述控制單元相連，所述開關電源用于給所述控制單元提供直流電。
[0016]根據本發明的一個實施例，所述故障電弧檢測裝置可集成在所述家電設備的插頭之中。
[0017]為達到上述目的，本發明第二方面實施例提出的一種用于家電設備的故障電弧檢測方法，包括以下步驟:檢測從電網流入所述家電設備的電流以生成第一電流檢測信號;對從所述電網流入所述家電設備的電流進行濾波以對所述電網中的電弧信號進行衰減處理；檢測所述家電設備的負載的實際運行電流以生成第二電流檢測信號;對所述第一電流檢測信號和所述第二電流檢測信號進行識別及比較以判斷故障電弧的產生源頭。
[0018]根據本發明實施例的用于家電設備的故障電弧檢測方法，通過檢測從電網流入家電設備的電流以生成第一電流檢測信號和檢測家電設備的負載的實際運行電流以生成第二電流檢測信號，其中還對電網中的電弧信號進行衰減處理，這樣通過對第一電流檢測信號和第二電流檢測信號進行識別及比較，即對比來自電網的電流波形與家電設備的負載的實際運行電流波形，從而可以準確判斷故障電弧的產生源頭，即可判斷出故障電弧是外部電網產生還是內部負載產生，進而有效地防止家電設備誤動作，減少對用戶的影響。
[0019]根據本發明的一個實施例，對所述第一電流檢測信號和所述第二電流檢測信號進行識別及比較以判斷故障電弧的產生源頭，包括:根據所述第一電流檢測信號識別到第一電弧信號，并根據所述第二電流檢測信號識別到第二電弧信號；當所述第一電弧信號的強度大于所述第二電弧信號的強度時，判斷所述故障電弧由所述電網產生；當所述第一電弧信號的強度小于所述第二電弧信號的強度時，判斷所述故障電弧由所述負載產生。
[0020]其中，當所述故障電弧由所述負載產生時，還控制所述家電設備斷電。
[0021]此外，本發明實施例還提出了一種家電設備，其包括上述的用于家電設備的故障電弧檢測裝置。
[0022]本發明實施例的家電設備，通過上述的故障電弧檢測裝置，能夠對比來自電網的電流波形與家電設備的負載的實際運行電流波形，從而可以準確判斷故障電弧的產生源頭，即可判斷出故障電弧是外部電網產生還是內部負載產生，進而有效地避免誤動作，減少對用戶的影響。
【附圖說明】
[0023]圖1為根據本發明一個實施例的用于家電設備的故障電弧檢測裝置的電路方框圖；
[0024]圖2為根據本發明另一個實施例的用于家電設備的故障電弧檢測裝置的電路方框圖；
[0025]圖3為根據本發明又一個實施例的用于家電設備的故障電弧檢測裝置的電路方框圖；
[0026]圖4為根據本發明一個實施例的負載電流檢測單元的電路示意圖；
[0027]圖5為根據本發明還一個實施例的用于家電設備的故障電弧檢測裝置的電路方框圖；
[0028]圖6為根據本發明另一個實施例的負載電流檢測單元的電路示意圖；
[0029]圖7為根據本發明再一個實施例的用于家電設備的故障電弧檢測裝置的電路方框圖；
[0030]圖8為根據本發明還一個實施例的負載電流檢測單元的電路示意圖；以及
[0031]圖9為根據本發明實施例的用于家電設備的故障電弧檢測方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0032]下面詳細描述本發明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本發明，而不能理解為對本發明的限制。
[0033]下面參照附圖來描述根據本發明實施例提出的用于家電設備的故障電弧檢測裝置、用于家電設備的故障電弧檢測方法以及具有該故障電弧檢測裝置的家電設備。
[0034]圖1為根據本發明一個實施例的用于家電設備的故障電弧檢測裝置的電路方框圖。如圖1所示，該用于家電設備的故障電弧檢測裝置包括電網電流檢測單元20、濾波保護單元30、負載電流檢測單元50和控制單元60。
[0035]其中，電網電流檢測單元20連接到家電設備的供電電源端，電網電流檢測單元20用于檢測從電網流入家電設備的電流以生成第一電流檢測信號。濾波保護單元30的前端與電網電流檢測單元20相連，濾波保護單元30用于對電網中的電弧信號進行衰減處理。負載電流檢測單元50的后端與負載70相連，負載電流檢測單元50用于檢測家電設備的負載的實際運行電流以生成第二電流檢測信號。控制單元60分別與電網電流檢測單元20和負載電流檢測單元50相連，控制單元60用于對第一電流檢測信號和第二電流檢測信號進行識別及比較以判斷故障電弧的產生源頭，從而可以判斷出故障電弧來自外部電網還是來自內部負載，有效避免誤動作。
[0036]在本發明的一個不例中，控制單元60可以為MCU(Micro Controller Unit，微控制器)。
[0037]根據本發明的一個實施例，控制單元60例如MCU進一步用于根據第一電流檢測信號識別到第一電弧信號，并根據第二電流檢測信號識別到第二電弧信號，其中，在第一電弧信號的強度大于第二電弧信號的強度時，控制單元60判斷故障電弧由電網產生;在第一電弧信號的強度小于第二電弧信號的強度時，控制單元60判斷故障電弧由負載產生。
[0038]也就是說，控制單元60對電網電流檢測單元20檢測的來自電網的電流波形和負載電流檢測單元50檢測的來自內部負載的電流波形進行比較，如果電網電流檢測單元20檢測的來自電網的電流波形中的電弧信號比負載電流檢測單元50檢測的來自內部負載的電流波形中的電弧信號強，則判斷故障電弧由外部電網產生，反之，則判斷故障電弧由內部負載產生，因此，可以準確判斷出故障電弧的產生源頭。
[0039]根據本發明的一個實施例，如圖1所示，上述的用于家電設備的故障電弧檢測裝置還包括:可控開關單元10，可控開關單元10的一端用于連接電網，可控開關單元10的另一端與濾波保護單元30的輸入端相連，濾波保護單元30的輸出端與負載70相連，可控開關單元10的控制端與控制單元60相連，其中，在故障電弧由負載產生時，控制單元60還控制可控開關單元10處于斷開狀態，以使家電設備斷電，保證家電設備的安全。
[0040]并且，如圖1所示，可控開關單元10包括繼電器，繼電器包括脫扣部和控制線圈，脫扣部分別連接電網的火線L和零線N，控制線圈與控制單元60相連，其中，脫扣部為常閉觸點。也就是說，繼電器為常閉型繼電器。
[0041]在本發明的實施例中，濾波保護單元30包括低通濾波器，主要起到低通濾波作用，低通濾波器可以為LC濾波電路、LCL濾波電路、CLC濾波電路或CLLC濾波電路中的任意一種。
[0042]其中，濾波保護單元30還包括用于防止浪涌的壓敏電阻，從而可以防止故障電弧檢測裝置不被浪涌損壞。
[0043]根據本發明的一個實施例，如圖1所示，上述的用于家電設備的故障電弧檢測裝置還包括開關電源40，開關電源40的輸入端連接到濾波保護單元30的輸出端，開關電源40的輸出端與控制單元60相連，開關電源40實現AC/DC變換，用于給控制單元60提供直流電。
[0044]在本發明的實施例中，上述故障電弧檢測裝置可集成在家電設備的插頭之中，從而方便設計。其中，家電設備可以是空調器。
[0045]根據本發明實施例的用于家電設備的故障電弧檢測裝置，通過電網電流檢測單元檢測從電網流入家電設備的電流以生成第一電流檢測信號，并通過濾波保護單元對電網中的電弧信號進行衰減處理，以及通過負載電流檢測單元檢測家電設備的負載的實際運行電流以生成第二電流檢測信號，這樣通過控制單元對第一電流檢測信號和第二電流檢測信號進行識別及比較，即對比來自電網的電流波形與家電設備的負載的實際運行電流波形，從而可以準確判斷故障電弧的產生源頭，即可判斷出故障電弧是外部電網產生還是內部負載產生，進而有效地防止家電設備誤動作，減少對用戶的影響。
[0046]具體地，根據本發明的一個實施例，如圖1所示，濾波保護單元30中的低通濾波器采用CLLC濾波電路，壓敏電阻并聯在CLLC濾波電路的輸入端。即言，本實施例的用于家電設備的故障電弧檢測裝置包括濾波保護單元30、電網電流檢測單元20、負載電流檢測單元50、控制單元60、可控開關單元10、開關電源40。
[0047]其中，可控開關單元10中的脫扣部與電網的零線N、火線L連接，脫扣部為常閉觸點，控制線圈與控制單元60連接，當檢測到故障電弧由負載產生時，控制單元60給控制線圈供電，脫扣部工作，斷開零線、火線，家電設備例如空調器斷電，保證家電設備安全。
[0048]如圖1所示，脫扣部的后端與電網電流檢測單元20連接，電網電流檢測單元20檢測從電網流入家電設備的電流波形，濾波保護單元30的前端即輸入端與電網電流檢測單元20連接，濾波保護單元30的后端即輸出端與開關電源40和負載電流檢測單元50連接，負載電流檢測單元50的后端與負載70連接，負載電流檢測單元50用于檢測負載的實際運行電流波形。開關電源40的輸出端連接控制單元60，為控制單元60供電，電網電流檢測單元20和負載電流檢測單元50分別連接控制單元60，控制單元60可通過ADC采集以獲得兩路電流信號。
[0049]如圖1所示，濾波保護單元30主要起低通濾波作用，不但能夠提高開關電源40的穩定性，而且能衰減流經濾波保護單元30的高頻電弧信號即對來自電網的電弧信號進行衰減處理。控制單元60通過對比電網電流檢測單元20和負載電流檢測單元50檢測的電流波形，就可以準確判斷故障電弧是在外部電網產生還是內部負載產生。其中，如果由電網電流檢測單元20檢測的電流波形中電弧信號比從負載電流檢測單元50檢測的強，則可以判斷故障電弧是由外部電網產生，反之則為負載側產生，因此，可以準確判斷故障電弧的產生源頭，從而有效地防止家電設備誤動作，減少對用戶的影響。
[0050]根據本發明的另一個實施例，如圖2所示，該用于家電設備的故障電弧檢測裝置包括可控開關單元10、濾波保護單元30、開關電源40、負載電流檢測單元50和控制單元60。其中，可控開關單元10中的脫扣部與電網的零線N、火線L連接，脫扣部為常閉觸點，控制線圈與控制單元60連接。濾波保護單元30的前端即輸入端與脫扣部連接，濾波保護單元30的后端即輸出端與開關電源40和負載電流檢測單元50連接，濾波保護單元30用于過濾電網中的電弧干擾信號，不但保證開關電源40穩定工作，而且防止負載電流檢測單元50檢測到來自電網中的電弧信號。
[0051]如圖2所示，開關電源40的輸出端連接控制單元60，為控制單元60供電，負載電流檢測單元50連接控制單元60，負載電流檢測單元50的后端連接負載70，控制單元60通過ADC采集口采集負載電流信號，并通過分析電流波形來判斷故障電弧是否存在，當故障電弧存在即由負載產生時，控制單元60給控制線圈供電，脫扣部工作，斷開零線、火線，家電設備例如空調器斷電，保證家電設備安全。
[0052]因此，本實施例的用于家電設備的故障電弧檢測裝置，通過濾波保護單元30有效過濾電網中的電弧干擾信號，能夠保證只檢測后端負載產生的電弧信號，而不會受電網影響，有效地防止家電設備誤動作，減少對用戶的影響。
[0053]其中，濾波保護單元30也是采用CLLC高階低通濾波電路。如圖2所示，濾波保護單元30包括:壓敏電阻ZR1、X電容Cl和C2、差模電感LI和L2，壓敏電阻ZRl保護故障電弧檢測裝置不被浪涌損壞，X電容Cl和C2、差模電感LI和L2構成CLLC濾波電路，有效過濾電網中的電弧信號。
[0054]根據本發明的又一個實施例，如圖3所示，該用于家電設備的故障電弧檢測裝置包括可控開關單元10、濾波保護單元30、開關電源40、負載電流檢測單元50和控制單元60。其中，可控開關單元10中的脫扣部與電網的零線N、火線L連接，脫扣部為常閉觸點，控制線圈與控制單元60連接。濾波保護單元30的前端即輸入端與脫扣部連接，濾波保護單元30的后端即輸出端與開關電源40和負載電流檢測單元50連接，濾波保護單元30用于過濾電網中的電弧干擾信號，不但保證開關電源40穩定工作，而且防止負載電流檢測單元50檢測到來自電網中的電弧信號。
[0055]如圖3所示，開關電源40的輸出端連接控制單元60，為控制單元60供電，負載電流檢測單元50連接控制單元60，負載電流檢測單元50的后端連接負載70，控制單元60通過ADC采集口采集負載電流信號，并通過分析電流波形來判斷故障電弧是否存在，當故障電弧存在即由負載產生時，控制單元60給控制線圈供電，脫扣部工作，斷開零線、火線，家電設備例如空調器斷電，保證家電設備安全。
[0056]因此，本實施例的用于家電設備的故障電弧檢測裝置，通過濾波保護單元30有效過濾電網中的電弧干擾信號，能夠保證只檢測后端負載產生的電弧信號，而不會受電網影響，有效地防止家電設備誤動作，減少對用戶的影響。
[0057]其中，濾波保護單元30也是采用CLCji型二階低通濾波電路。如圖3所示，濾波保護單元30包括:壓敏電阻ZRl、X電容Cl和C2、差模電感LI，壓敏電阻ZRl保護故障電弧檢測裝置不被浪涌損壞，X電容Cl和C2、差模電感LI構成CLC濾波電路，有效過濾電網中的電弧信號。并且，負載電流檢測單元50應檢測差模電感LI支路的電流。
[0058]根據本發明的一個實施例，電網電流檢測單元20和負載電流檢測單元50的電路結構可相同。其中，負載電流檢測單元50可包括電流互感器、檢流電阻或霍爾電流檢測芯片。
[0059]具體地，在本發明的一個實施例中，負載電流檢測單元50采用電流互感器時，結合如圖2和圖4所示，該用于家電設備的故障電弧檢測裝置包括濾波保護單元30、負載電流檢測單元50、控制單元60、可控開關單元10和開關電源40。其中，如圖2所示，可控開關單元10中的脫扣部前端與電網的零線N、火線L連接，脫扣部為常閉觸點，控制線圈與控制單元60連接。濾波保護單元30的前端即輸入端與脫扣部連接，濾波保護單元30的后端即輸出端與開關電源40和負載電流檢測單元50連接，濾波保護單元30用于過濾電網中的電弧干擾信號，不但保證開關電源40穩定工作，而且防止負載電流檢測單元50檢測到來自電網中的電弧信號。
[0000]如圖2所示，開關電源40的輸出端連接控制單元60，為控制單元60供電，負載電流檢測單元50連接控制單元60，負載電流檢測單元50的后端連接負載70，控制單元60通過ADC采集口采集負載電流信號，并通過分析電流波形來判斷故障電弧是否存在，當故障電弧存在即由負載產生時，控制單元60給控制線圈供電，脫扣部工作，斷開零線、火線，家電設備例如空調器斷電，保證家電設備安全。
[0061]因此，本實施例的用于家電設備的故障電弧檢測裝置，通過濾波保護單元30有效過濾電網中的電弧干擾信號，能夠保證只檢測后端負載產生的電弧信號，而不會受電網影響，有效地防止家電設備誤動作，減少對用戶的影響。
[0062]進一步地，如圖4所示，負載電流檢測單元50包括:電流互感器501、第一濾波電容C10、第二濾波電容C20、采樣電阻R0、第一分壓電阻R1、第二分壓電阻R2、第三濾波電容C30、第四濾波電容C40。其中，電流互感器501的導線串接在電源線例如火線L上，感應線圈并聯第二濾波電容C20，采樣電阻RO與第二濾波電容C20并聯;第二濾波電容C20用于過濾超高頻干擾，采樣電阻RO把電源線上的電流轉化為電壓信號，第四濾波電容C40過濾預設電源VCC的高頻干擾;第一分壓電阻Rl和第二分壓電阻R2的阻值大小可相同，串聯在預設電源VCC和地之間，則第一分壓電阻Rl和第二分壓電阻R2的中部電壓為VCC/2，經過第三濾波電容C30連接感應線圈的一端，用于抬高電流波形曲線，以便控制單元60例如MCU的ADC采集，第一濾波電容ClO連接在感應線圈的另一端，并且靠近MCU的ADC采集口，用于過濾高頻干擾。
[0063]因此，本實施例的用于家電設備的故障電弧檢測裝置，通過電流互感器能夠實現對負載的實際運行電流進行采樣，實時、準確、可靠、穩定、低成本地采集電流波形，并通過控制單元60對采集的電波信號進行分析，從而只檢測后端負載產生的電弧信號，有效地避免家電設備誤動作。
[0064]在本發明的另一個實施例中，負載電流檢測單元50采用檢流電阻時，結合如圖5和圖6所示，該用于家電設備的故障電弧檢測裝置包括濾波保護單元30、負載電流檢測單元50、控制單元60、可控開關單元10和開關電源40。其中，如圖5所示，可控開關單元10中的脫扣部前端與電網的零線N、火線L連接，脫扣部為常閉觸點，控制線圈與控制單元60連接。濾波保護單元30的前端即輸入端與脫扣部連接，濾波保護單元30的后端即輸出端與開關電源40和負載電流檢測單元50連接，濾波保護單元30用于過濾電網中的電弧干擾信號，不但保證開關電源40穩定工作，而且防止負載電流檢測單元50檢測到來自電網中的電弧信號。
[0065]如圖5所示，開關電源40的輸出端連接控制單元60，為控制單元60供電，負載電流檢測單元50連接控制單元60，負載電流檢測單元50的后端連接負載70，控制單元60通過ADC采集口采集負載電流信號，并通過分析電流波形來判斷故障電弧是否存在，當故障電弧存在即由負載產生時，控制單元60給控制線圈供電，脫扣部工作，斷開零線、火線，家電設備例如空調器斷電，保證家電設備安全。
[0066]因此，本實施例的用于家電設備的故障電弧檢測裝置，通過濾波保護單元30有效過濾電網中的電弧干擾信號，能夠保證只檢測后端負載產生的電弧信號，而不會受電網影響，有效地防止家電設備誤動作，減少對用戶的影響。
[0067]進一步地，如圖6所示，負載電流檢測單元50包括:檢流電阻Rs、第一共模濾波電阻R10、第二共模濾波電阻R20、共模濾波電容CO、第一差模濾波電容C100、第二差模濾波電容C200、差分隔離放大器502、第四濾波電容C40和第一濾波電容C10。其中，檢流電阻Rs例如無感電阻串連在電源線例如火線L上，檢流電阻Rs的阻值很小，一般可選擇5m Ω?50m Ω，當有電流流過檢流電阻Rs時，檢流電阻Rs兩側會產生微小壓差;檢流電阻Rs兩側分別通過共模濾波電阻Rl O、共模濾波電阻R20以及共模濾波電容CO、差模濾波電容Cl 00、差模濾波電容C200連接至差分隔離放大器502的VINP和VINN引腳上，其中，第一共模濾波電阻R10、第二共模濾波電阻R20、共模濾波電容CO、第一差模濾波電容ClOO和第二差模濾波電容C200的取值應盡量小，否則采樣波形會嚴重失真。
[0068]在本發明的一個實施例中，如果PCB布板時，差分隔離放大器502能夠非常靠近檢流電阻Rs，則可考慮去掉上述這幾個濾波器件。
[0069]如圖6所示，第四濾波電容C40接在預設電源VCC和地之間，差分隔離放大器502的VDDl和VDD2引腳接預設電源VCC，差分隔離放大器502的VOUTP引腳接控制單元60例如MCU的ADC采集口，在靠近ADC采集口處并聯第一濾波電容C10，用于過濾高頻干擾，差分隔離放大器502的GNDI和GND2弓丨腳接地。
[0070]因此，本實施例的用于家電設備的故障電弧檢測裝置，通過檢流電阻能夠實現對負載的實際運行電流進行采樣，實時、準確、可靠、穩定、低成本地采集電流波形，并通過控制單元60對采集的電波信號進行分析，從而只檢測后端負載產生的電弧信號，有效地避免家電設備誤動作。
[0071]在本發明的又一個實施例中，負載電流檢測單元50采用霍爾電流檢測芯片時，結合圖7和圖8所示，該用于家電設備的故障電弧檢測裝置包括濾波保護單元30、負載電流檢測單元50、控制單元60、可控開關單元10和開關電源40。其中，如圖7所示，可控開關單元10中的脫扣部前端與電網的零線N、火線L連接，脫扣部為常閉觸點，控制線圈與控制單元60連接。濾波保護單元30的前端即輸入端與脫扣部連接，濾波保護單元30的后端即輸出端與開關電源40和負載電流檢測單元50連接，濾波保護單元30用于過濾電網中的電弧干擾信號，不但保證開關電源40穩定工作，而且防止負載電流檢測單元50檢測到來自電網中的電弧信號。
[0072]如圖7所示，開關電源40的輸出端連接控制單元60，為控制單元60供電，負載電流檢測單元50連接控制單元60，負載電流檢測單元50的后端連接負載70，控制單元60通過ADC采集口采集負載電流信號，并通過分析電流波形來判斷故障電弧是否存在，當故障電弧存在即由負載產生時，控制單元60給控制線圈供電，脫扣部工作，斷開零線、火線，家電設備例如空調器斷電，保證家電設備安全。
[0073]因此，本實施例的用于家電設備的故障電弧檢測裝置，通過濾波保護單元30有效過濾電網中的電弧干擾信號，能夠保證只檢測后端負載產生的電弧信號，而不會受電網影響，有效地防止家電設備誤動作，減少對用戶的影響。
[0074]進一步地，如圖8所示，負載電流檢測單元50包括:霍爾電流檢測芯片503、第五濾波電容C50、第一濾波電容C10、第四濾波電容C40。其中，霍爾電流檢測芯片503的IP-和IP+引腳串接在電源線例如火線L上，負載電流流過芯片內部的霍爾傳感器。霍爾電流檢測芯片503的VCC引腳接預設電源VCC，給芯片供電，預設電源VCC和地之間接第四濾波電容C40，實現電源去耦。霍爾電流檢測芯片503的FIL和GND引腳之間并聯第五濾波電容C50，實現初級濾波。霍爾電流檢測芯片503的OUT引腳輸出0.5V?(VCC-0.5V)的電壓信號，與采集的瞬時電流成比例，交流過零時電壓為VCC/2，該OUT引腳與控制單元60例如MCU的ADC采集口相連，在靠近ADC采集口處并聯第一濾波電容C10，用于過濾高頻干擾。
[0075]因此，本實施例的用于家電設備的故障電弧檢測裝置，通過霍爾電流檢測芯片能夠實現對負載的實際運行電流進行采樣，實時、準確、可靠、穩定、低成本地采集電流波形，并通過控制單元60對采集的電波信號進行分析，從而只檢測后端負載產生的電弧信號，有效地避免家電設備誤動作。
[0076]圖9為根據本發明實施例的用于家電設備的故障電弧檢測方法的流程圖。其中，家電設備可以為空調器。如圖9所示，該用于家電設備的故障電弧檢測方法包括以下步驟:
[0077]SI，檢測從電網流入家電設備的電流以生成第一電流檢測信號。
[0078]其中，可通過電網電流檢測單元來檢測從電網流入家電設備的電流波形。
[0079]S2，對從電網流入家電設備的電流進行濾波以對電網中的電弧信號進行衰減處理。
[0080]其中，可通過濾波保護單元對從電網流入家電設備的電流進行濾波處理。
[0081]S3，檢測家電設備的負載的實際運行電流以生成第二電流檢測信號。
[0082]其中，可同負載電流檢測單元對家電設備的負載的實際運行電流波形進行檢測。
[0083]S4，對第一電流檢測信號和第二電流檢測信號進行識別及比較以判斷故障電弧的產生源頭。
[0084]根據本發明的一個實施例，步驟S4包括:根據所述第一電流檢測信號識別到第一電弧信號，并根據所述第二電流檢測信號識別到第二電弧信號；當所述第一電弧信號的強度大于所述第二電弧信號的強度時，判斷所述故障電弧由所述電網產生；當所述第一電弧信號的強度小于所述第二電弧信號的強度時，判斷所述故障電弧由所述負載產生。
[0085]也就是說，在本發明的實施例中，對電網電流檢測單元檢測的來自電網的電流波形和負載電流檢測單元檢測的來自內部負載的電流波形進行比較，如果電網電流檢測單元檢測的來自電網的電流波形中的電弧信號比負載電流檢測單元檢測的來自內部負載的電流波形中的電弧信號強，則判斷故障電弧由外部電網產生，反之，則判斷故障電弧由內部負載產生，因此，可以準確判斷出故障電弧的產生源頭。
[0086]并且，當所述故障電弧由所述負載產生時，還控制所述家電設備斷電，從而保證家電設備的安全。
[0087]根據本發明實施例的用于家電設備的故障電弧檢測方法，通過檢測從電網流入家電設備的電流以生成第一電流檢測信號和檢測家電設備的負載的實際運行電流以生成第二電流檢測信號，其中還對電網中的電弧信號進行衰減處理，這樣通過對第一電流檢測信號和第二電流檢測信號進行識別及比較，即對比來自電網的電流波形與家電設備的負載的實際運行電流波形，從而可以準確判斷故障電弧的產生源頭，即可判斷出故障電弧是外部電網產生還是內部負載產生，進而有效地防止家電設備誤動作，減少對用戶的影響。
[0088]此外，本發明實施例還提出了一種家電設備，其包括上述的用于家電設備的故障電弧檢測裝置。
[0089]本發明實施例的家電設備，通過上述的故障電弧檢測裝置，能夠對比來自電網的電流波形與家電設備的負載的實際運行電流波形，從而可以準確判斷故障電弧的產生源頭，即可判斷出故障電弧是外部電網產生還是內部負載產生，進而有效地避免誤動作，減少對用戶的影響。
[0090]在本發明的描述中，需要理解的是，術語“中心”、“縱向”、“橫向”、“長度”、“寬度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底” “內”、“外”、“順時針”、“逆時針”、“軸向”、“徑向”、“周向”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。
[0091 ]此外，術語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術特征的數量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括至少一個該特征。在本發明的描述中，“多個”的含義是至少兩個，例如兩個，三個等，除非另有明確具體的限定。
[0092]在本發明中，除非另有明確的規定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”等術語應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體;可以是機械連接，也可以是電連接;可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通或兩個元件的相互作用關系，除非另有明確的限定。對于本領域的普通技術人員而言，可以根據具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。
[0093]在本發明中，除非另有明確的規定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接觸，或第一和第二特征通過中間媒介間接接觸。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或僅僅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或僅僅表示第一特征水平高度小于第二特征。
[0094]在本說明書的描述中，參考術語“一個實施例”、“一些實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特征、結構、材料或者特點包含于本發明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不必須針對的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結構、材料或者特點可以在任一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。此外，在不相互矛盾的情況下，本領域的技術人員可以將本說明書中描述的不同實施例或示例以及不同實施例或示例的特征進行結合和組合。
[0095]盡管上面已經示出和描述了本發明的實施例，可以理解的是，上述實施例是示例性的，不能理解為對本發明的限制，本領域的普通技術人員在本發明的范圍內可以對上述實施例進行變化、修改、替換和變型。
【主權項】
1.一種用于家電設備的故障電弧檢測裝置，其特征在于，包括: 電網電流檢測單元，所述電網電流檢測單元用于檢測從電網流入所述家電設備的電流以生成第一電流檢測信號； 濾波保護單元，所述濾波保護單元用于對所述電網中的電弧信號進行衰減處理； 負載電流檢測單元，所述負載電流檢測單元用于檢測所述家電設備的負載的實際運行電流以生成第二電流檢測信號； 控制單元，所述控制單元分別與所述電網電流檢測單元和所述負載電流檢測單元相連，所述控制單元用于對所述第一電流檢測信號和所述第二電流檢測信號進行識別及比較以判斷故障電弧的產生源頭。2.如權利要求1所述的用于家電設備的故障電弧檢測裝置，其特征在于，所述控制單元進一步用于根據所述第一電流檢測信號識別到第一電弧信號，并根據所述第二電流檢測信號識別到第二電弧信號，其中， 在所述第一電弧信號的強度大于所述第二電弧信號的強度時，所述控制單元判斷所述故障電弧由所述電網產生； 在所述第一電弧信號的強度小于所述第二電弧信號的強度時，所述控制單元判斷所述故障電弧由所述負載產生。3.如權利要求2所述的用于家電設備的故障電弧檢測裝置，其特征在于，還包括: 可控開關單元，所述可控開關單元的一端用于連接所述電網，所述可控開關單元的另一端與所述濾波保護單元的輸入端相連，所述濾波保護單元的輸出端與所述負載相連，所述可控開關單元的控制端與所述控制單元相連，其中，在所述故障電弧由所述負載產生時，所述控制單元還控制所述可控開關單元處于斷開狀態，以使所述家電設備斷電。4.如權利要求3所述的用于家電設備的故障電弧檢測裝置，其特征在于，所述可控開關單元包括繼電器，所述繼電器包括脫扣部和控制線圈，所述脫扣部分別連接所述電網的火線和零線，所述控制線圈與所述控制單元相連，其中，所述脫扣部為常閉觸點。5.如權利要求1-4中任一項所述的用于家電設備的故障電弧檢測裝置，其特征在于，所述濾波保護單元包括低通濾波器，所述低通濾波器為LC濾波電路、LCL濾波電路、CLC濾波電路或CLLC濾波電路中的任意一種。6.如權利要求5所述的用于家電設備的故障電弧檢測裝置，其特征在于，所述濾波保護單元還包括用于防止浪涌的壓敏電阻。7.如權利要求1-4中任一項所述的用于家電設備的故障電弧檢測裝置，其特征在于，所述電網電流檢測單元和所述負載電流檢測單元的電路結構相同。8.如權利要求7所述的用于家電設備的故障電弧檢測裝置，其特征在于，所述負載電流檢測單元包括電流互感器、檢流電阻或霍爾電流檢測芯片。9.如權利要求1所述的用于家電設備的故障電弧檢測裝置，其特征在于，還包括: 開關電源，所述開關電源的輸入端連接到所述濾波保護單元的輸出端，所述開關電源的輸出端與所述控制單元相連，所述開關電源用于給所述控制單元提供直流電。10.如權利要求1-9中任一項所述的用于家電設備的故障電弧檢測裝置，其特征在于，所述故障電弧檢測裝置可集成在所述家電設備的插頭之中。11.一種家電設備，其特征在于，包括如權利要求1-10中任一項所述的用于家電設備的故障電弧檢測裝置。12.—種用于家電設備的故障電弧檢測方法，其特征在于，包括以下步驟: 檢測從電網流入所述家電設備的電流以生成第一電流檢測信號； 對從所述電網流入所述家電設備的電流進行濾波以對所述電網中的電弧信號進行衰減處理； 檢測所述家電設備的負載的實際運行電流以生成第二電流檢測信號； 對所述第一電流檢測信號和所述第二電流檢測信號進行識別及比較以判斷故障電弧的產生源頭。13.如權利要求12所述的用于家電設備的故障電弧檢測方法，其特征在于，對所述第一電流檢測信號和所述第二電流檢測信號進行識別及比較以判斷故障電弧的產生源頭，包括: 根據所述第一電流檢測信號識別到第一電弧信號，并根據所述第二電流檢測信號識別到第二電弧信號； 當所述第一電弧信號的強度大于所述第二電弧信號的強度時，判斷所述故障電弧由所述電網產生； 當所述第一電弧信號的強度小于所述第二電弧信號的強度時，判斷所述故障電弧由所述負載產生。14.如權利要求13所述的用于家電設備的故障電弧檢測方法，其特征在于，當所述故障電弧由所述負載產生時，還控制所述家電設備斷電。
【文檔編號】G01R31/12GK106054009SQ201610695423
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年8月19日
【發明人】麥智煒, 王碧瀅, 阮兆忠
【申請人】廣東美的制冷設備有限公司, 美的集團股份有限公司