变频器故障检测方法、系统、设备及计算机可读存储介质与流程

本发明实施例涉及变频器领域，更具体地说，涉及一种变频器故障检测方法、设备及计算机可读存储介质。

背景技术：

变频器在工业控制领域有着非常广泛的应用。由于变频器的应用环境复杂，容易出现故障，尤其是硬件类的故障，如变频器中有绝缘栅双极型晶体管(insulatedgatebipolartransistor，igbt)开路或传感器损坏等，没有专业知识和工具很难定位到故障。

此外，变频器制造时，也会因采购物料的稳定性(如采购的电流传感器存在失效的可能)和工人生产的稳定性(如存在电流传感器接线端子擦反和三相互相擦错位置的可能)而导致出现质量问题。因此变频器在出厂前,需要进行相应的故障检测来提高出厂产品的质量。但是故障出现后去定位这些故障同样需要专业的知识和工具，对于生产部门是个很大的挑战。

目前也有一些变频器具有简单的通过电流传感器判断故障的功能，但这些产品一般只判断有无电流故障，而未对出现的问题进行的分类，生产人员和用户很难通过该功能确定具体的问题。

如图1所示，是上述现有变频器产品进行故障判断的原理图，其通过向三相逆变桥输出依次使开关管u+及开关管v-导通的脉冲、使开关管u+及开关管w-导通的脉冲、使开关管v+及开关管u-导通的脉冲、使开关管v+及开关管w-导通的脉冲、使开关管w+及开关管u-导通的脉冲、使开关管w+及开关管v-导通的脉冲，开管后如果电流采样回路中没有电流，则得到开关管导通但无电流的故障，如果电流采样回路中的电流与设定的信息不符则报三相逆变电路电流检测的相序与对应开关管的开通相序不一致的故障检测结果。

由此可见，现有的变频器故障检测方法只能识别电流采样回路中有无电流以及三相逆变电路电流检测的相序与对应开关管的开通相序是否一致，其无法识别故障类型，且不能定位故障发生位置，无法满足快速定位故障并恢复现场的要求。

技术实现要素：

本发明实施例要解决的技术问题在于，针对上述现有的变频器故障检测方法无法识别故障类型，且不能快速定位故障发生位置，无法满足快速定位故障并恢复现场要求的问题，提供一种变频器故障检测方法、设备及计算机可读存储介质。

本发明实施例解决上述技术问题的技术方案是，提供一种变频器故障检测方法，包括：

向所述变频器内的三相逆变桥输入第一组发波控制信号，所述第一组发波控制信号用于使所述三相逆变桥内的预设相线产生正向电流；

检测所述预设相线根据所述第一组发波控制信号产生的第一电流；

向所述变频器内的三相逆变桥输入第二组发波控制信号，所述第二组发波控制信号用于使所述预设相线产生反向电流；

检测所述预设相线根据所述第二组发波控制信号产生的第二电流；

根据所述第一电流和所述第二电流识别所述预设相线的故障类型和故障位置。

优选地，所述根据所述第一电流和所述第二电流识别所述预设相线的故障类型和故障位置包括：

若所述第一电流和第二电流均为零，则识别为所述三相逆变桥内所述预设相线所在位置出现输出缺相故障；

若所述第一电流为负，或者所述第二电流为正，则识别为所述三相逆变桥内所述预设相线所对应的电流传感器出现安装反向故障；

若所述第一电流和所述第二电流中任意一个值为零，则识别为所述三相逆变桥内所述预设相线中出现开关管开路故障。

优选地，若所述第一电流和所述第二电流中任意一个值为零，则识别为所述三相逆变桥内所述预设相线中出现开关管开路故障包括：

若所述第一电流为零、所述第二电流不为零，则识别为所述三相逆变桥内所述预设相线的桥臂上桥开关管出现开路故障；

若所述第一电流不为零、所述第二电流为零，则识别为所述三相逆变桥内所述预设相线的桥臂下桥开关管出现开路故障。

优选地，所述方法还包括：

在向所述三相逆变桥输入第一组发波控制信号时，检测获得所述三相逆变桥另外两个相线获得第三电流、第四电流；

根据所述第一电流和所述第三电流判断所述第一电流所对应的相线和所述第三电流所对应的相线之间的电流传感器信号线是否插错位置；

根据所述第一电流和所述第四电流判断所述第一电流所对应的相线和所述第三电流所对应的相线之间的电流传感器信号线是否插错位置。

优选地，所述方法还包括：

在向所述三相逆变桥输入第二组发波控制信号时，检测获得所述三相逆变桥另外两个相线获得第五电流、第六电流；

根据所述第五电流和第六电流的值判断所述第五电流所对应的相线和所述第六电流所对应的相线之间的电流传感器信号线是否插错位置。

优选地，所述向所述变频器内的三相逆变桥输入第一组发波控制信号之前还包括：

获取所述变频器内电流采样回路的电流采样数字值；

判断所述电流采样数字值是否大于预设故障阈值；

若大于预设故障阈值，则识别为电流传感器断线或所述电流采样回路异常。

本发明实施例还提供一种变频器故障检测系统，包括：

第一发波单元，用于向所述变频器内的三相逆变桥输入第一组发波控制信号，所述第一组发波控制信号用于使所述三相逆变桥内的预设相线产生正向电流；

第一检测单元，用于检测所述预设相线根据所述第一组发波控制信号产生的第一电流；

第二发波单元，用于向所述变频器内的三相逆变桥输入第二组发波控制信号，所述第二组发波控制信号用于使所述预设相线产生反向电流；

第二检测单元，用于检测所述预设相线根据所述第二组发波控制信号产生的第二电流；

故障识别单元，用于根据所述第一电流和所述第二电流识别所述预设相线的故障类型和故障位置。

优选地，所述故障识别单元具体用于：

若所述第一电流和第二电流均为零，则识别为所述三相逆变桥内所述预设相线所在位置出现输出缺相故障；

若所述第一电流为负，或者所述第二电流为正，则识别为所述三相逆变桥内所述预设相线所对应的电流传感器出现安装反向故障；

若所述第一电流和所述第二电流中任意一个值为零，则识别为所述三相逆变桥内所述预设相线中出现开关管开路故障。

本发明实施例还提供一种变频器故障检测设备，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上所述方法的步骤。

本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，所述存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现如上所述方法的步骤。

本发明变频器故障检测方法、系统、设备及计算机可读存储介质的实施例，通过向三相逆变桥输出预定控制信号，并根据三相逆变桥的输出电流快速定位变频器输出缺相、开关管等故障。

本发明实施例还可实现电流传感器断线、电流传感器安装反向、三相传感器之间信号线位置插错等故障，在变频器调试过中使用该功能可以有效的定位故障，大大缩短调试周期。

附图说明

图1是现有变频器故障判断的原理示意图；

图2是本发明实施例变频器故障检测方法的流程示意图；

图3是本发明实施例变频器故障检测方法的原理示意图；

图4是本发明另一实施例变频器故障检测方法的流程示意图；

图5是本发明实施例变频器故障检测设备的示意图；

图6是本发明实施例变频器故障检测系统的示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图2所示，是本发明实施例变频器故障检测方法的流程示意图，该方法可快速定位变频器故障并获得故障类型。本实施例中的变频器故障检测方法可由变频器的主控制器执行，并包括以下

步骤s11：向变频器内的三相逆变桥输入第一组发波控制信号，该第一组发波控制信号用于使三相逆变桥内的预设相线产生正向电流(即图3中的右向)。上述预设相线可以为u相线、v相线或w相线。

结合图3，当预设相线为u相线时，三相逆变桥中u相线对应的桥臂为u相桥臂，且该u相桥臂包括上桥开关管u+、下桥开关管u-。另外两个相线分别v相线和w相线，且三相逆变桥中v相线对应的桥臂为v相桥臂，且该v相桥臂包括上桥开关管v+、下桥开关管v-；三相逆变桥中w相线对应的桥臂为w相桥臂，且该w相桥臂包括上桥开关管w+、下桥开关管w-。

例如，当预设相线为u相线时，上述第一组发波控制信号具体包括使u相桥臂的上桥开关管u+、v相桥臂的下桥开关管v-及w相桥臂的下桥开关管w-分别导通的第一导通脉冲(u相桥臂的下桥开关管u-、v相桥臂的上桥开关管v+及w相桥臂的上桥开关管w+分别断开)；相应地，第二组发波控制信号则包括使u相桥臂的下桥开关管u-、v相桥臂的上桥开关管v+及w相桥臂的下桥开关管w-分别导通的第二导通脉冲(u相桥臂的上桥开关管u+、v相桥臂的下桥开关管v-及w相桥臂的上桥开关管w+分别断开)。

上述开关管u+、u-、v+、u-、w+、w-具体可采用igbt(insulatedgatebipolartransistor，绝缘栅双极型晶体管)或mosfet(金属-氧化物半导体场效应晶体管，metal-oxide-semiconductorfield-effecttransistor)等。

步骤s12：检测预设相线根据第一组发波控制信号产生的第一电流。上述预设相线中第一电流可通过传感器h1及电流采样电路采样获得。

在该上述步骤s11中，可使第一组发波控制信号的脉宽逐渐增加，同时步骤s12检测第一电流，若第一组发波控制信号的脉宽大于设定的故障阈值，第一电流仍然很小，则可认为三相逆变桥内预设相线所在位置的桥臂无法流过电流，即可将上述第一电流视为零。在第一电流为零时存在两种可能，即三相逆变桥内预设相线所在位置的上桥开关管出现开路故障，或者变频器的三相逆变桥内预设相线所在位置出现缺相故障，并需通过步骤s13、s14进一步识别。

步骤s13：向变频器内的三相逆变桥输入第二组发波控制信号，该第二组发波控制信号用于使上述预设相线产生反向电流(即图3中的左向)。

步骤s14：检测预设相线根据第二组发波控制信号产生的第二电流。上述预设相线中第二电流同样可通过传感器h1及电流采样电路采样获得。

在上述步骤s13中，同样也可使第二组发波控制信号的脉宽逐渐增加，同时步骤s14检测第二电流，若第二组发波控制信号的脉宽大于设定的故障阈值，第二电流仍然很小，则可认为三相逆变桥内预设相线所在位置的桥臂无法流过电流，即可将上述第二电流视为零。

步骤s15：根据第一电流和第二电流识别预设相线的故障位置和故障类型。

具体地，在该步骤中，若第一电流和第二电流都为零，则识别为三相逆变桥内预设相线所在位置出现输出缺相故障；若第一电流为负(即第一电流按图3的左向流动)，或者第二电流为正(即第二电流按图3的右向流动)，则识别为三相逆变桥内预设相线所对应的电流传感器出现安装反向故障；若第一电流和所述第二电流中任意一个值为零，则识别为三相逆变桥内预设相线中出现开关管开路故障。

特别地，若第一电流为零、第二电流不为零，则识别为三相逆变桥内预设相线的桥臂上桥开关管出现开路故障；若第一电流不为零、第二电流为零，则识别为三相逆变桥内预设相线的桥臂下桥开关管出现开路故障。

如图4所示，在本发明变频器故障检测方法的另一实施例中，包括：

步骤s41：向变频器的三相逆变桥输出第一组发波控制信号，并检测获得所述三相逆变桥的第一相线的第一电流、第二相线的第三电流以及第三相线的第四电流。在实际应用中，第一相线可为u相线、v相线、w相线中的任一个。

以下以第一相线为u相线、第二相线为v相线、第三相线为w相线为例说明。上述第一组发波控制信号具体包括使u相桥臂的上桥开关管u+、v相桥臂的下桥开关管v-及w相桥臂的下桥开关管w-分别导通的第一导通脉冲(u相桥臂的下桥开关管u-、v相桥臂的上桥开关管v+及w相桥臂的上桥开关管w+分别断开)。

步骤s42：向变频器的三相逆变桥输出第二组发波控制信号，并检测获得所述三相逆变桥的第一相线的第二电流、第二相线的第五电流以及第三相线的第六电流。该第二组发波控制信号包括使u相桥臂的下桥开关管u-、v相桥臂的上桥开关管v+及w相桥臂的下桥开关管w-分别导通的第二导通脉冲(u相桥臂的上桥开关管u+、v相桥臂的下桥开关管v-及w相桥臂的上桥开关管w+分别断开)。

步骤s43：向三相逆变桥的三相桥臂输出第二组发波控制信号，并检测获得三相逆变桥的第一相线的第七电流、第二相线的第八电流以及第三相线的第九电流。上述第三组发波控制信号包括使u相桥臂的下桥开关管u-、v相桥臂的下桥开关管v-及w相桥臂的上桥开关管w+分别导通的第三导通脉冲(u相桥臂的上桥开关管u+、v相桥臂的下桥开关管v+及w相桥臂的上桥开关管w-分别关断)。

步骤s44：根据第一电流、第二电流、第三电流、第四电流、第五电流、第六电流、第七电流、第八电流、第九电流进行故障判断。

同样地，在该步骤中，若第一电流和第二电流(或第七电流)都为零，则识别为第一相输出缺相；若第一电流为零、第二电流(或第七电流)不为零，则识别为三相逆变桥的u相桥臂的上桥开关管u+开路；若第一电流不为零、第二电流(或第七电流)为零，则识别为三相逆变桥的u相桥臂的下桥开关管u-开路。类似地，若第五电流和第三电流(或第八电流)都为零，则识别为三相逆变桥的v相输出缺相；若第五电流为零、第三电流(或第八电流)不为零，则识别为v相桥臂的上桥开关管v+开路；若第五电流不为零、第三电流(或第八电流)为零，则识别为三相逆变桥的v相桥臂的下桥开关管v-开路。第九电流和第四电流(或第六电流)都为零，则识别为三相逆变桥的w相输出缺相；若第九电流为零、第四电流(或第六电流)不为零，则识别为三相逆变桥的w相桥臂的上桥开关管w+开路；若第九电流不为零、第四电流(或第六电流)为零，则识别为三相逆变桥的w相桥臂的下桥开关管w-开路。

在该步骤中，还可在获得第一电流和第三电流之后，根据第一电流和第三电流的值判断第一相线、第二相线上的传感器h1、h2是否接反。具体地，在正常情况下，第一电流的绝对值是第三电流的绝对值的两倍，但若第三电流的绝对值是第一电流的绝对值的两倍，则识别为传感器h1、h2接反(即传感器h1接到了第二相线，传感器h2接到了第一相线)。类似地，可根据第一电流和第四电流的值判断第一相线、第三相线上的传感器是否接反，即在第四电流的绝对值是第一电流的绝对值的两倍时，则识别为传感器h1、h3接反(即传感器h1接到了第三相线，传感器h3接到了第一相线)。还可根据第五电流和第六电流的值判断第二相线、第三相线上的传感器h2、h3是否接反，即在第六电流的绝对值是第五电流的绝对值的两倍时，则识别为传感器h2、h3接反(即传感器h2接到了第三相线，传感器h3接到了第二相线)。

上述步骤s41、步骤s42、步骤s43的执行顺序可互换，且步骤s44中的故障定位可在获得相应电流后执行，无需等所有电流都检测获得后执行。

在上述步骤s41、步骤s42、步骤s43执行之前，可先通过检测电路判断传感器h1、h2、h3及电流采样电路是否异常，上述检测电路连接所述电流采样电路。

上述变频器故障检测方法通过三组发波控制信号，即可快速定位变频器输出缺相、开关管开路、电流传感器安装反向、三相传感器之间信号线位置插错的故障，在产品调试过中使用该功能可以有效的定位故障，大大缩短调试周期。

此外，还可通过六组发波控制信号实现变频器的各类故障定位，其中第一组发波控制信号包括使第一桥臂的上桥开关管u+、第二桥臂的下桥开关管v-分别导通的导通脉冲(其他各个开关管断开)；第二组发波控制信号包括使第一桥臂的下桥开关管u-、第二桥臂的上桥开关管v+分别导通的导通脉冲(其他各个开关管断开)；第三组发波控制信号包括使第一桥臂的上桥开关管u+、第三桥臂的下桥开关管w-分别导通的导通脉冲(其他各个开关管断开)；第四组发波控制信号包括使第二桥臂的上桥开关管v+、第三桥臂的下桥开关管w-分别导通的导通脉冲(其他各个开关管断开)；第五组发波控制信号包括使第一桥臂的下桥开关管u-、第三桥臂的上桥开关管w+分别导通的导通脉冲(其他各个开关管断开)；第六组发波控制信号包括使第二桥臂的下桥开关管v-、第三桥臂的上桥开关管w+分别导通的导通脉冲(其他各个开关管断开)。该方案虽然也可以实现所有的故障判断，但发波种类多，耗时相对较长。

如图5所示，本发明实施例还提供一种变频器故障检测设备，该设备可集成到变频器，且该变频器内还集成有用于检测三相逆变桥的三相输出线的电流的传感器及电流采样电路。本实施例的变频器故障检测设备包括存储器51和处理器52，并且存储器51中存储有可在处理器52上运行的计算机程序，处理器52执行计算机程序时实现如上所述方法的步骤。本发明实施例的设备与上述图2、图4检测方法属于同一构思，其具体实现过程详细见对应的方法实施例，且方法实施例中的技术特征在本设备实施例中均对应适用，这里不再赘述。本领域普通技术人员可以理解，本实施例所公开方法中的全部或某些步骤、可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。

本发明实施例还提供一种存储介质，该存储介质上存储有计算机程序，且所述计算机程序被处理器执行时，实现如上所述方法的步骤。本发明实施例的存储介质与上述变频器故障检测方法属于同一构思，其具体实现过程详细见对应的方法实施例，且方法实施例中的技术特征在本实施例中均对应适用，这里不再赘述。本领域普通技术人员可以理解，本实施例所公开方法中的全部或某些步骤、可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。

如图6所示，本发明实施例还提供一种变频器故障检测系统，该系统包括：第一发波单元61、第一检测单元62、第二发波单元63、第二检测单元64以及故障识别单元65，上述第一发波单元61、第一检测单元62、第二发波单元63、第二检测单元64以及故障识别单元65具体可分别由相应的硬件结合软件实现。

第一发波单元61用于向变频器内的三相逆变桥输入第一组发波控制信号，所述第一组发波控制信号用于使所述三相逆变桥内的预设相线产生正向电流。上述预设相线可以u相线、v相线和w相线中的任一个。

第一检测单元62用于检测所述预设相线根据所述第一组发波控制信号产生的第一电流。上述预设相线中第一电流可通过传感器h1及电流采样电路采样获得，且本实施例中的正向电流是指第一电流的值为正，即图3中的右向。

第二发波单元63用于向所述变频器内的三相逆变桥输入第二组发波控制信号，所述第二组发波控制信号用于使所述预设相线产生反向电流，且上述反向电流是指第二电流的值为负，即图3中的左向。

第二检测单元64用于检测所述预设相线根据所述第二组发波控制信号产生的第二电流。上述预设相线中第二电流可通过传感器h1及电流采样电路采样获得。

故障识别单元65用于根据所述第一电流和第二电流识别所述预设相线的故障类型和故障位置。

优选地，所述故障识别单元具体用于：

若所述第一电流和第二电流均为零，则识别为所述三相逆变桥内所述预设相线所在位置出现输出缺相故障；

若所述第一电流为负，或者所述第二电流为正，则识别为所述三相逆变桥内所述预设相线所对应的电流传感器出现安装反向故障；

若所述第一电流和所述第二电流中任意一个值为零，则识别为所述三相逆变桥内所述预设相线中出现开关管开路故障。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。