逆变电路、逆变器及其故障检测方法与流程

1.本技术属于逆变器技术领域，具体涉及一种逆变电路、逆变器及其故障检测方法。


背景技术：

2.逆变器是一种由半导体器件组成的电力调整装置，主要用于把直流电力转换成交流电力，一般由升压回路和逆变桥式回路构成。升压回路把直流电压升压到逆变器输出控制所需的直流电压；逆变桥式回路则把升压后的直流电压等价地转换成常用频率的交流电压，交流电压输出给电机或者用做电源。在用户使用包含逆变器的产品时，如果产品出现异常，无法确认是否是逆变器出现问题，需要专业人员排查，排查效率低，故障定位成本较高。


技术实现要素：

3.为至少在一定程度上克服传统逆变器出现故障时排查效率低、故障定位成本较高的问题，本技术提供一种逆变电路、逆变器及其故障检测方法。
4.第一方面，本技术提供一种逆变电路，包括：
5.至少一个逆变桥臂；
6.设置在每个逆变桥臂上的至少两个开关管；
7.以及，与每个开关管并联的至少一个采样电阻，所述至少一个采样电阻两端电压用于判断所述开关管是否正常。
8.进一步的，所述至少一个逆变桥臂的数量为3个，每个逆变桥臂上设置两个开关管。
9.进一步的，所述两个开关管串联在直流母线的正端与负端之间，靠近负端的开关管对应采样电阻两端电压用于判断所述开关管所在对应逆变桥臂上的两个开关管是否正常。
10.进一步的，所述靠近负端的开关管不同工作状态下对应采样电阻两端电压变化后值用于判断对应逆变桥臂上的每个开关管是否正常。
11.第二方面，本技术提供一种逆变器，包括：
12.如第一方面所述的逆变电路。
13.进一步的，还包括：
14.控制芯片，所述控制芯片内部设置有参考电压检测结果表，所述控制芯片用于将至少一个采样电阻两端电压与所述参考电压检测结果表进行比对，以判断所述采样电阻对应逆变桥臂上的开关管是否正常。
15.进一步的，所述参考电压检测结果表包括：
16.开关管在不同工作状态下对应采样电阻的电压。
17.进一步的，所述控制芯片还用于：
18.根据靠近负端的开关管不同工作状态下对应采样电阻两端电压变化后值判断对应逆变桥臂上的每个开关管是否正常。
19.第三方面，本技术提供一种逆变器故障检测方法，适用于第二方面所述的逆变器，包括：
20.根据不同电路连接状态下每个开关管对应采样电阻两端电压，生成参考电压检测结果表；
21.实时采集每个开关管对应采样电阻的两端电压；
22.将所述采样电阻的两端电压与所述参考电压检测结果表进行比对，以判断所述逆变器是否故障。
23.进一步的，所述每个开关管对应采样电阻为所述逆变桥臂对应采样电阻为靠近母线负端的第一开关管对应采样电阻，所述不同电路连接状态下每个开关管对应采样电阻两端电压，包括：
24.逆变桥臂上的第一开关管和第二开关管均正常连接时，所述第一开关管对应采样电阻的电压值为第一电压值；
25.逆变桥臂上的第一开关管短路、第二开关管正常连接时，所述第一开关管对应采样电阻的电压值为第二电压值；
26.逆变桥臂上的第一开关管正常、第二开关管短路连接时，所述第一开关管对应采样电阻的电压值为0。
27.进一步的，所述将所述采样电阻的两端电压与所述参考电压检测结果表进行比对，以判断所述逆变器是否故障，包括：
28.若采集到的第一开关管对应采样电阻的电压值为第二电压值，则判定逆变桥臂上的第一开关管短路、第二开关管正常；
29.若采集到的第一开关管对应采样电阻的电压值为0，则判定逆变桥臂上的第一开关管正常、第二开关管短路连接。
30.进一步的，所述将所述采样电阻的两端电压与所述参考电压检测结果表进行比对，以判断所述逆变器是否故障，还包括：
31.若采集到的第一开关管对应采样电阻的电压值为第一电压值，控制第一开关管导通，获取所述第一开关管对应采样电阻的电压变化后值；
32.判断所述电压变化后值是否为第二电压值；
33.若是，则判定所述第一开关管正常；
34.否则，判定所述第一开关管开路。
35.进一步的，若采集到的第一开关管对应采样电阻的电压值为第一电压值，还包括：
36.控制第二开关管导通，获取所述第一开关管对应采样电阻的电压变化后值；
37.判断所述电压变化后值是否为0；
38.若是，则判定所述第二开关管正常；
39.否则，判定所述第二开关管开路。
40.进一步的，将所述采样电阻的两端电压与所述参考电压检测结果表进行比对，以判断所述逆变器是否故障，还包括：
41.若逆变桥臂上的第二开关管导通时，靠近母线负端的第一开关管导通或截止状态下，所述第一开关管对应采样电阻的电压值为0，则判定第二开关管短路。
42.进一步的，所述将所述采样电阻的两端电压与所述参考电压检测结果表进行比
对，以判断所述逆变器是否故障，还包括：
43.若采集到的第一开关管对应采样电阻的电压值与所述第一电压值、第二电压值和0均不同，则判定所述逆变桥臂为短路状态。
44.本技术的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
45.本发明实施例提供的逆变电路、逆变器及其故障检测方法，逆变电路包括至少一个逆变桥臂，设置在每个逆变桥臂上的至少两个开关管，以及，与每个开关管并联的至少一个采样电阻，至少一个采样电阻两端电压用于判断开关管是否正常，可以提升逆变电路所在逆变器的故障检测效率，降低故障检测成本。
46.应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本技术。
附图说明
47.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本技术的实施例，并与说明书一起用于解释本技术的原理。
48.图1为本技术一个实施例提供的一种逆变电路的电路图。
49.图2为本技术一个实施例提供的一种传统逆变电路的电路图。
50.图3为本技术一个实施例提供的一种逆变器的功能结构图。
51.图4为本技术一个实施例提供的一种逆变器故障检测方法的流程图。
52.图5为本技术一个实施例提供的另一种逆变器故障检测方法的流程图。
具体实施方式
53.为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本技术的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本技术所保护的范围。
54.图1为本技术一个实施例提供的逆变电路的功能结构图，如图1所示，该逆变电路，包括：
55.至少一个逆变桥臂11；
56.设置在每个逆变桥臂上的至少两个开关管12；
57.以及，与每个开关管并联的至少一个采样电阻13，至少一个采样电阻两端电压用于判断开关管12是否正常。
58.本实施例中，至少一个逆变桥臂11的数量为3个，每个逆变桥臂上设置两个开关管。
59.两个开关管12串联在直流母线的正端与负端之间，靠近负端的开关管对应采样电阻13两端电压用于判断开关管12所在对应逆变桥臂11上的两个开关管是否正常。
60.如图1所示，逆变桥臂11前端是直流母线，其中p代表直流正端，n代表直流负端。三个逆变桥a、b、c模块构成ipm或者pim逆变电路，一共6个开关管，三个桥臂，后端是负载端，若为用电情况，负载端为电机，如果是发电情况，负载端为电网。
61.需要说明的是，本技术以ipm或者pim模块的基本架构进行介绍，在此基本架构上
进行衍生，都可以通过上述方法原理对上下桥臂的多个电阻分压进行检测，以进行故障检测。
62.一些实施例中，靠近负端的开关管不同工作状态下对应采样电阻两端电压变化后值用于判断对应逆变桥臂上的每个开关管是否正常。
63.由于直流母线负端一般作为参考地平面，逆变电路和直流母线负端处于同一个参考地平面进行电压采集，电压更加准确，并且电路简单。
64.传统的逆变电路如图2所示，由于如果在设备出现异常时，因为没有可以作为检测的电路，如果a、b、c模块本身出现问题，导致设备无法工作，无法准确快速定位故障原因和故障位置，需要专业人员排查，排查效率低，故障定位成本较高。
65.本实施例中，逆变电路包括至少一个逆变桥臂，设置在每个逆变桥臂上的至少两个开关管，以及，与每个开关管并联的至少一个采样电阻，至少一个采样电阻两端电压用于判断开关管是否正常，可以提升逆变电路所在逆变器的故障检测效率，降低故障检测成本。
66.图3为本技术一个实施例提供的逆变器的功能结构图，如图3所示，该逆变器包括：
67.上述实施例所述的逆变电路31；
68.还包括：
69.控制芯片32，控制芯片32内部设置有参考电压检测结果表，控制芯片32用于将至少一个采样电阻两端电压与参考电压检测结果表进行比对，以判断采样电阻对应逆变桥臂上的开关管是否正常；
70.参考电压检测结果表包括开关管在不同工作状态下对应采样电阻的电压。
71.本实施例中，控制芯片还用于：
72.根据靠近负端的开关管不同工作状态下对应采样电阻两端电压变化后值判断对应逆变桥臂上的每个开关管是否正常。
73.本实施例中，通过根据靠近负端的开关管不同工作状态下对应采样电阻两端电压变化后值判断对应逆变桥臂上的每个开关管是否正常，可以对每个开关管是否发生异常进行判断，从而可以实现故障快速定位。
74.图4为本技术一个实施例提供的逆变器故障检测方法的流程图，如图4所示，适用于上述实施例所述的逆变器，该逆变器故障检测方法包括：
75.s41：根据不同电路连接状态下每个开关管对应采样电阻两端电压，生成参考电压检测结果表；
76.本实施例中，每个开关管对应采样电阻为逆变桥臂对应采样电阻为靠近母线负端的第一开关管对应采样电阻，不同电路连接状态下每个开关管对应采样电阻两端电压，包括：
77.逆变桥臂上的第一开关管和第二开关管均正常连接时，第一开关管对应采样电阻的电压值为第一电压值；
78.逆变桥臂上的第一开关管短路、第二开关管正常连接时，第一开关管对应采样电阻的电压值为第二电压值；
79.逆变桥臂上的第一开关管正常、第二开关管短路连接时，第一开关管对应采样电阻的电压值为0。
80.s42：实时采集每个开关管对应采样电阻的两端电压；
81.s43：将采样电阻的两端电压与参考电压检测结果表进行比对，以判断逆变器是否故障。
82.本实施例中，将采样电阻的两端电压与所述参考电压检测结果表进行比对，以判断逆变器是否故障，包括：
83.s431：若采集到的第一开关管对应采样电阻的电压值为第二电压值，则判定逆变桥臂上的第一开关管短路、第二开关管正常；
84.s432：若采集到的第一开关管对应采样电阻的电压值为0，则判定逆变桥臂上的第一开关管正常、第二开关管短路连接。
85.本实施例中，如图5所示，将采样电阻的两端电压与参考电压检测结果表进行比对，以判断逆变器是否故障，还包括：
86.s51：若采集到的第一开关管对应采样电阻的电压值为第一电压值，控制第一开关管导通，获取第一开关管对应采样电阻的电压变化后值；
87.s52：判断电压变化后值是否为第二电压值，若是，执行s53，否则，执行s54；
88.s53：判定第一开关管正常；
89.s54：判定第一开关管开路。
90.s55：控制第二开关管导通，获取第一开关管对应采样电阻的电压变化后值；
91.s56：判断电压变化后值是否为0，若是，执行s57，否则，执行s58；
92.s57：判定第二开关管正常；
93.s58：判定第二开关管开路。
94.一些实施例中，将采样电阻的两端电压与所述参考电压检测结果表进行比对，以判断所述逆变器是否故障，还包括：
95.若逆变桥臂上的第二开关管导通时，靠近母线负端的第一开关管导通或截止状态下，第一开关管对应采样电阻的电压值为0，则判定第二开关管短路。
96.一些实施例中，将采样电阻的两端电压与所述参考电压检测结果表进行比对，以判断所述逆变器是否故障，还包括：
97.若采集到的第一开关管对应采样电阻的电压值与所述第一电压值、第二电压值和0均不同，则判定所述逆变桥臂为短路状态，这时上电就会触发异常，发送更换主板提示信息。
98.以图1中a模块为例，设备上电准备好后，电阻r1、r2、r3会产生分压，控制芯片采集r3上的电阻分压，通过采集到的电阻r3分压大小来判断开关管q1和q2是否正常，具体实现方式如下：
99.在设备静态状态下，控制芯片采集电阻r3上的分压，如果开关管q1和开关管q2正常，则电阻r3得到的分压为记为a值；如果q1管短路，q2开关管正常，则电阻r3得到的分压为b值；如果q1开关管正常，q2开关管短路，电阻r3得到的分压为0，生成的参考电压检测结果表如表1所示；
100.表1参考电压检测结果
[0101][0102]
因此，若采集到的第一开关管对应采样电阻的电压值为第二电压值，则判定逆变桥臂上的第一开关管短路、第二开关管正常；若采集到的第一开关管对应采样电阻的电压值为0，则判定逆变桥臂上的第一开关管正常、第二开关管短路连接。但是当q1或者q2出现开路时，其输出结果与正常状态时结果相同，因此需要进行动态检测，以确定q1、q2状态。
[0103]
如果检测到电阻r3上的分压为a，控制芯片控制开关管q1导通，然后检测电阻r3上的分压，如果电阻r3上的分压变为b，则可以确认开关管q1正常，否则开关管q1处于开路状态；同理，控制芯片控制开关管q2导通，如果电阻r3上检测到的电压变为0，则可以确认开关管q2正常，否则开关管q2为开路状态，动态检测电压变化参考表如表2所示。
[0104]
表2动态检测电压变化参考表
[0105]
控制信号对象采用电阻电压变化结论q1a-》bq1正常q2a-》0q2正常
[0106]
通过以上的检测，如果判断出ipm或pim存在异常，则建议更换或维修逆变器对应部分电路，如果检测正常，则可以判定逆变器正常，则建议针对产品其他模块部件进行故障排查。
[0107]
本实施例中，针对控制器主板或者逆变器，在静态状态下或者动态状态下，对逆变器中开关状态和对应采样电阻电压进行检测，通过逻辑图表可以确认开关管是否正常，并进行故障点定位，提升故障检测效率，降低故障检测成本。
[0108]
可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。
[0109]
需要说明的是，在本技术的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本技术的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指至少两个。
[0110]
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本技术的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本技术的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
[0111]
应当理解，本技术的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(pga)，现场可编程门阵列(fpga)等。
[0112]
本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
[0113]
此外，在本技术各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
[0114]
上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
[0115]
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本技术的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0116]
尽管上面已经示出和描述了本技术的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本技术的限制，本领域的普通技术人员在本技术的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
[0117]
需要说明的是，本发明不局限于上述最佳实施方式，本领域技术人员在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本技术相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。