一種高壓變頻器功率自檢電路及方法與流程
2023-04-30 03:51:46
本發明涉及電子電路
技術領域：
，尤其涉及一種高壓變頻器功率自檢電路及方法。
背景技術：
：目前，高壓變頻器一般應用在煤炭、鋼鐵、發電等工業領域，常用在大型引風機、水泵上進行變頻調速。這些都屬於大型設備，根據工況往往需要在高壓運行前對其內部功率器件做檢測，以確定功率器件運行正常，從而避免因功率器件損壞而導致設備不正常運行引起危險事故。但是，市場上現有的高壓變頻器，部分沒有這種運行前的檢驗；部分僅在高壓運行時，對絕緣柵雙極型電晶體(insulatedgatebipolartransistor，igbt)進行檢測，難以在高壓運行前預防性的檢測功率器件igbt的開路，短路，以及門極驅動問題。功率器件不正常工作，主要有開路，短路，以及驅動電路故障；驅動電路故障，可能是應該關斷卻未關斷或者應該開通卻未開通，其特性的最終表現也是igbt的開路或者短路。如圖1所示(大功率變頻器驅動預檢測電路，專利公開號：cn204882781)，該電路包括主控單10、驅動隔離放大單元20以及故障隔離檢測單元30；在短路情況下，檢測到光耦在未有驅動信號時導通；開路情況下，檢測到光耦在應有驅動信號時未導通。然而，高壓變頻器的輸出通常是h橋型拓撲(如圖2所示204)，有4個igbt。若用圖1中所述的方法，就需要用到4套檢測電路，電路複雜，故障點多。也就是說，如何針對類似h橋拓撲的高壓變頻器，進行高壓運行前預防性的檢測功率器件igbt的開路或短路，成為亟待解決的問題。技術實現要素：針對上述問題中存在的不足之處，本申請提供一種高壓變頻器功率自檢電路及方法，該電路能夠在高壓運行前預防性的檢測功率器件igbt的開路或短路，且電路的結構簡單，也能夠減少檢測電路的功耗。本申請第一方面提供一種高壓變頻器功率自檢電路，應用於高壓變頻器中，所述高壓變頻器包括第一igbt器件、第二igbt器件、第三igbt器件以及第四igbt器件，所述第一igbt器件與所述第二igbt器件之間設置有第一檢測點，所述第三igbt器件與所述第四igbt器件之間設置有第二檢測點；所述電路包括第一採樣電阻和所述第二採樣電阻、運算放大器以及微控制器；其中，所述第一採樣電阻的一端與所述第一檢測點相連，另一端與所述運算放大器的負電源端和輸出端相連；所述第二採樣電阻的一端與所述第二檢測點相連，另一端與所述運算放大器的正電源端和地相連；所述運算放大器的輸出端與所述微控制器相連。在一種可能的實現方式中，所述微控制器發送至少一個周期的開關序列信號給所述高壓變頻器，以控制所述第一igbt器件、所述第二igbt器件、所述第三igbt器件以及所述第四igbt器件的通斷；所述微控制器接收所述第一檢測點與所述第二檢測點之間的檢測電壓值，將所述電壓值與預設電壓值進行匹配；其中，所述預設電壓值為所述開關序列信號對應的所述高壓變頻器中igbt器件正常運行時，所述第一檢測點與所述第二檢測點之間的電壓值；若所述檢測電壓值與所述預設電壓值匹配，則所述微控制器判斷所述高壓變頻器的igbt器件運行正常；若所述檢測電壓值與所述預設電壓值不匹配，則所述微控制器判斷所述高壓變頻器的igbt器件運行故障。在一種可能的實現方式中，所述一個周期的開關序列，以控制所述第一igbt器件、所述第二igbt器件、所述第三igbt器件以及所述第四igbt器件的通斷，包括以下至少一個步驟：將所述第一igbt器件與所述第三igbt器件導通；其中，第一預設電壓值為0；將所述第一igbt器件與所述第四igbt器件導通；其中，第二預設電壓值為vbus；將所述第二igbt器件與所述第三igbt器件導通；其中，第三預設電壓值為-vbus；將所述第二igbt器件與所述第四igbt器件導通；其中，第四預設電壓值為0。在一種可能的實現方式中，所述微控制器將所述第一igbt器件與所述第三igbt器件導通，得到第一檢測電壓值；若所述第一檢測電壓值與所述第一預設電壓值相同，則將所述第一igbt器件與所述第四igbt器件導通，得到第二檢測電壓值；若所述第二檢測電壓值與所述第二預設電壓值相同，則將所述第二igbt器件與所述第三igbt器件導通，得到第三檢測電壓值；若所述第三檢測電壓值與所述第三預設電壓值相同，則將所述第二igbt器件與所述第四igbt器件導通，得到第四檢測電壓值；若所述第四檢測電壓值與所述第四預設電壓值相同，則所述微控制器判斷所述高壓變頻器運行正常。在一種可能的實現方式中，當所述第一檢測電壓值與所述第一預設電壓值不相同時；或當所述第二檢測電壓值與所述第二預設電壓值不相同時；或當所述第三檢測電壓值與所述第三預設電壓值不相同時；或當所述第四檢測電壓值與所述第四預設電壓值不相同時，所述微控制器判斷所述高壓變頻器運行故障。在一種可能的實現方式中，所述電路還包括第一電阻和第二電阻；其中，所述第一電阻的一端與所述第一採樣電阻的一端相連，另一端與所述運算放大器的輸出端相連；所述第二電阻的一端與所述第二採樣電阻的一端相連，另一端與地相連。本申請第二方面提供一種高壓變頻器功率自檢方法，應用於如權利要求1-6所述電路中，所述方法包括：所述微控制器發送至少一個周期序列的開關序列號給所述高壓變頻器，以控制所述第一igbt器件、所述第二igbt器件、所述第三igbt器件以及所述第四igbt器件的通斷；所述微控制器接收所述第一檢測點與所述第二檢測點之間的檢測電壓值，將所述電壓值與預設電壓值進行匹配；其中，所述預設電壓值為所述開關序列信號對應的所述高壓變頻器中igbt器件正常運行時，所述第一檢測點與所述第二檢測點之間的電壓值；若所述檢測電壓值與所述預設電壓值匹配，則所述微控制器判斷所述高壓變頻器的igbt器件運行正常；若所述檢測電壓值與所述預設電壓值不匹配，則所述微控制器判斷所述高壓變頻器的igbt器件運行故障。在一種可能的實現方式中，所述一個周期的開關序列，以控制所述第一igbt器件、所述第二igbt器件、所述第三igbt器件以及所述第四igbt器件的通斷，包括以下至少一個步驟：將所述第一igbt器件與所述第三igbt器件導通；其中，第一預設電壓值為0；將所述第一igbt器件與所述第四igbt器件導通；其中，第二預設電壓值為vbus；將所述第二igbt器件與所述第三igbt器件導通；其中，第三預設電壓值為-vbus；將所述第二igbt器件與所述第四igbt器件導通；其中，第四預設電壓值為0。在一種可能的實現方式中，所述微控制器將所述第一igbt器件與所述第三igbt器件導通，得到第一檢測電壓值；若所述第一檢測電壓值與所述第一預設電壓值相同，則將所述第一igbt器件與所述第四igbt器件導通，得到第二檢測電壓值；若所述第二檢測電壓值與所述第二預設電壓值相同，則將所述第二igbt器件與所述第三igbt器件導通，得到第三檢測電壓值；若所述第三檢測電壓值與所述第三預設電壓值相同，則將所述第二igbt器件與所述第四igbt器件導通，得到第四檢測電壓值；若所述第四檢測電壓值與所述第四預設電壓值相同，則所述微控制器判斷所述高壓變頻器運行正常。在一種可能的實現方式中，當所述第一檢測電壓值與所述第一預設電壓值不相同時；或當所述第二檢測電壓值與所述第二預設電壓值不相同時；或當所述第三檢測電壓值與所述第三預設電壓值不相同時；或當所述第四檢測電壓值與所述第四預設電壓值不相同時，所述微控制器判斷所述高壓變頻器運行故障。本申請能夠在高壓運行前預防性的檢測功率器件igbt的開路或短路，且電路的結構簡單，也能夠減少檢測電路的功耗。附圖說明圖1為現有技術提供的一種大功率變頻器驅動預檢測電路示意圖；圖2為現有技術提供的一種高壓變頻器的拓撲示意圖；圖3為本發明實施例提供的一種高壓變頻器功率自檢電路示意圖；圖4為本發明實施例提供的檢測點h1和檢測點h2檢測點之間電壓的示意圖；圖5為本發明實施例提供的一種高壓變頻器功率自檢方法流程示意圖。具體實施方式為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明的一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。本發明實施例中，「第一」、「第二」的出現，僅僅是為了作區分和描述方便，不應理解為對本發明實施例做的限定。圖2為現有技術提供的一種高壓變頻器的拓撲示意圖，如圖2所示，該高壓變頻器包括三相整流橋201，母線電容202，母線電容均壓電阻203，h橋204；h橋204由4個igbt器件組成，分為第一igbt器件s1，第二igbt器件s2，第三igbt器件s3，第四igbt器件s4；s1和s2之間有第一檢測點h1，s3和s4之間有第二檢測點h2。圖3為本發明實施例提供的一種高壓變頻器功率自檢電路示意圖。如圖3所示，該電路包括第一採樣電阻301和所述第二採樣電阻302、運算放大器305以及微控制器306。如圖3所示，所述第一採樣電阻301的一端與所述第一檢測點h1相連，另一端與所述運算放大器305的負電源端和輸出端相連；所述第二採樣電阻302的一端與所述第二檢測點h2相連，另一端與所述運算放大器305的正電源端和地相連；所述運算放大器305的輸出端與所述微控制器306相連。需要說明的是，第一採樣電阻301與第二採樣電阻302中電阻的個數並不限於圖3中所示的5個；採樣電阻是降低h1和h2兩個檢測點的高壓，降低到運算放大器所能承受的電壓範圍內進行後續處理；故，本發明實施例對於第一採樣電阻301或第二採樣電阻302的個數和阻值不做限定。在上述電路中，所述微控制器306發送至少一個周期的開關序列信號給所述高壓變頻器，以控制所述第一igbt器件s1、所述第二igbt器件s2、所述第三igbt器件s3以及所述第四igbt器件s4的通斷。所述微控制器306接收所述第一檢測點h1與所述第二檢測點h2之間的檢測電壓值，將所述電壓值與預設電壓值進行匹配；其中，所述預設電壓值為所述開關序列信號對應的所述高壓變頻器中igbt器件正常運行時，所述第一檢測點與所述第二檢測點之間的電壓值。若所述檢測電壓值與所述預設電壓值匹配，則所述微控制器判斷所述高壓變頻器的igbt器件運行正常；若所述檢測電壓值與所述預設電壓值不匹配，則所述微控制器判斷所述高壓變頻器的igbt器件運行故障。在一個例子中，所述一個周期的開關序列，以控制所述第一igbt器件s1、所述第二igbt器件s2、所述第三igbt器件s3以及所述第四igbt器件s4的通斷，包括以下至少一個步驟：將所述第一igbt器件s1與所述第三igbt器件s3導通，其中，第一預設電壓值為0；將所述第一igbt器件s1與所述第四igbt器件s4導通，其中，第二預設電壓值為vbus；將所述第二igbt器件s2與所述第三igbt器件s3導通，其中，第三預設電壓值為-vbus；將所述第二igbt器件s2與所述第四igbt器件s4導通，其中，第四預設電壓值為0，如圖4所示。預設電壓值與s1、s2、s3、s4之間的通斷關係，如下表1所示：開關序列s1s2s3s4預設電壓序列110100序列21001vbus序列30110-vbus序列401010表1需要說明的是，表1中，1表示導通，0表示斷開；一個周期的開關序列至少包括表1中的一個序列，即可以同時包括表1的序列1、序列2、序列3、序列4；也可以只包括表1中序列1；也可以包括序列2和序列3。本發明實施例對於一個周期內開關序列的個數不進行限定。同時，序列1、序列2、序列3、序列4的前後順序，本發明實施例也不做限定。在一個例子中，所述微控制器306將所述第一igbt器件s1與所述第三igbt器件s3導通，得到第一檢測電壓值；若所述第一檢測電壓值與所述第一預設電壓值相同，則將所述第一igbt器件s1與所述第四igbt器件s4導通，得到第二檢測電壓值；若所述第二檢測電壓值與所述第二預設電壓值相同，則將所述第二igbt器件s2與所述第三igbt器件s3導通，得到第三檢測電壓值；若所述第三檢測電壓值與所述第三預設電壓值相同，則將所述第二igbt器件s2與所述第四igbt器件s4導通，得到第四檢測電壓值；若所述第四檢測電壓值與所述第四預設電壓值相同，則所述微控制器判斷所述高壓變頻器運行正常。緊接著，當所述第一檢測電壓值與所述第一預設電壓值不相同時；或當所述第二檢測電壓值與所述第二預設電壓值不相同時；或當所述第三檢測電壓值與所述第三預設電壓值不相同時；或當所述第四檢測電壓值與所述第四預設電壓值不相同時，所述微控制器306判斷所述高壓變頻器運行故障。在上述電路中，所述電路還包括可以第一電阻303和第二電阻304；其中，所述第一電阻303的一端與所述第一採樣電阻301的一端相連，另一端與所述運算放大器305的輸出端相連；所述第二電阻304的一端與所述第二採樣電阻302的一端相連，另一端與地相連。需要說明的是，h橋的s1、s2、s3、s4有可能只有一個故障，即有4中情況；也有可能任意兩個出現故障，有6種情況；也有可能任意三個出現故障，有4中情況；也有可能四個全部故障；即總共有15種情況。此外，每一個igbt器件的故障都包括短路和開路；無論對於哪一種可能本發明實施例中的電路都可以檢測出來。在一個例子中，以s1故障進行說明。如果s1發生由於驅動電路或者器件本身導致短路，序列1檢查電壓為0，在序列1未檢測出來s1的短路；序列2，電壓為vbus，也檢查不出來。在序列3，電壓本應該為-vbus，但是由於s1短路，h1的電壓不再是-vbus；此時，就能夠檢測出h橋的igbt器件故障。同時，h橋204的直通短路保護電路也會起作用，防止igbt損壞。如果s1發生由於驅動電路或者器件本身導致的開路，序列1的預設電壓值為0，實際檢測出來電壓也為0，檢測不出來；序列2，預設電壓值為vbus，實際檢測到的電壓為0，可以發現h橋的igbt器件故障。在一個例子中，以s2、s3故障進行說明。如果s1和s3同時發生故障，比如s1和s3同時開路，在序列2中，預設電壓值為vbus，但是檢測到的電壓值為0，故s1可以在序列2中被檢測出來故障；在序列3中，預設電壓值為-vbus，但是檢測出來的電壓值為0，故s3在序列3中可以被檢測出來故障。同理，如果s1開路，s3短路，s1可以在序列2中被檢測出來故障，s3也可以在序列2中被檢測出來故障。本發明實施例對於所有的情況的討論，不進行詳細說明；本領域技術人員可以根據本發明實施例中的電路，將理論上所有故障的情況都檢測出來。此外，需要說明的是，本發明實施例是以圖2中的h橋為例，進行說明；但是本領域技術人員可知，本發明實施例的方法並不僅限於h橋。下面以圖5為例，對方法應用於如圖2所示的高壓變頻器中進行說明。圖5為本發明實施例提供的一種高壓變頻器功率自檢方法流程示意圖。該方法包括步驟s501-s504。步驟s501，所述微控制器發送至少一個周期序列的開關序列號給所述高壓變頻器，以控制所述第一igbt器件、所述第二igbt器件、所述第三igbt器件以及所述第四igbt器件的通斷。步驟s502，所述微控制器接收所述第一檢測點與所述第二檢測點之間的檢測電壓值，將所述電壓值與預設電壓值進行匹配；其中，所述預設電壓值為所述開關序列信號對應的所述高壓變頻器中igbt器件正常運行時，所述第一檢測點與所述第二檢測點之間的電壓值。步驟s503，若所述檢測電壓值與所述預設電壓值匹配，則所述微控制器判斷所述高壓變頻器的igbt器件運行正常。步驟s504，若所述檢測電壓值與所述預設電壓值不匹配，則所述微控制器判斷所述高壓變頻器的igbt器件運行故障。在上述方法中，所述一個周期的開關序列，以控制所述第一igbt器件s1、所述第二igbt器件s2、所述第三igbt器件s3以及所述第四igbt器件s4的通斷，包括以下至少一個步驟：將所述第一igbt器件s1與所述第三igbt器件s3導通；其中，第一預設電壓值為0；將所述第一igbt器件s1與所述第四igbt器件s4導通；其中，第二預設電壓值為vbus；將所述第二igbt器件s2與所述第三igbt器件s3導通；其中，第三預設電壓值為-vbus；將所述第二igbt器件s2與所述第四igbt器件s4導通；其中，第四預設電壓值為0。在上述方法中，所述微控制器306將所述第一igbt器件s1與所述第三igbt器件s3導通，得到第一檢測電壓值；若所述第一檢測電壓值與所述第一預設電壓值相同，則將所述第一igbt器件s1與所述第四igbt器件s4導通，得到第二檢測電壓值；若所述第二檢測電壓值與所述第二預設電壓值相同，則將所述第二igbt器件s2與所述第三igbt器件s3導通，得到第三檢測電壓值；若所述第三檢測電壓值與所述第三預設電壓值相同，則將所述第二igbt器件s2與所述第四igbt器件s4導通，得到第四檢測電壓值；若所述第四檢測電壓值與所述第四預設電壓值相同，則所述微控制器判斷所述高壓變頻器運行正常。在上述方法中，當所述第一檢測電壓值與所述第一預設電壓值不相同時；或當所述第二檢測電壓值與所述第二預設電壓值不相同時；或當所述第三檢測電壓值與所述第三預設電壓值不相同時；或當所述第四檢測電壓值與所述第四預設電壓值不相同時，所述微控制器判斷所述高壓變頻器運行故障。本發明實施例中未盡事宜，詳見圖3以及文字部分所述，在此不再贅述。本發明實施例能夠在高壓運行前預防性的檢測功率器件igbt的開路或短路，且電路的結構簡單，也能夠減少檢測電路的功耗。以上僅為本發明的優選實施例而已，並不用於限制本發明，對於本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。當前第1頁12