一種高壓變頻器功率單元遠程故障診斷方法與流程

2023-10-05 10:45:44 4

本發明屬於電力電子診斷技術領域，更具體地，涉及一種高壓變頻器功率單元遠程故障診斷方法。

背景技術：

單元級聯型高壓變頻器，如圖1所示，其三相輸出電壓U、V、W分別由內部多個低壓功率單元Unit 1至Unit N的輸出電壓相互串聯疊加得到；由於串聯後高壓變頻器功率單元的電勢相累加形成高電勢，普通的測試儀器設備不能做到安全的電氣隔離，工程師無法在線測試和監控其運行，給設備的現場測試帶來很多的不便。所以現有技術採用對其中每個功率單元分別進行在線測試的方法，其主要有單個功率單元低壓上電測試及整機上高壓電而各個功率單元不串聯測試兩種方法，但上述兩種測試方式都需要藉助大量的測試儀器經過反覆拆裝才能得到其所需測量的多種信息。由於高壓變頻器在用戶現場使用出現故障，用戶不會配置大量測試儀器放置現場，所以用戶自己檢查維護高壓變頻器很難深入清楚定位高壓變頻器故障狀態。專業廠家配備專業儀器用於高壓變頻器出廠調試，攜帶現場測量高壓變頻器故障狀態也是非常不方便，而且現場測量場地、上電條件都有限制，即是專業維修人員檢測測量高壓變頻器故障也是很難成功。

因此現有技術多採用圖1所示的利用高速光纖在線測試功率單元的方法，每一相的功率單元Unit 1至Unit N完整連接，上高壓電運行，所有功率單元的運行數據通過其內部晶片輸出，再全部通過高速光纖上傳給主控系統；現場測試人員利用上位機診斷系統通過數據線/網線讀取主控系統上相應的單元上傳來的數據進行測試監控，但此方法中主控系統的數據處理量大，且要求整個高壓變頻器裝置的主控系統正常工作、且各個功率單元沒有致命故障才能進行，因此該方法也存在嚴重的缺點。

技術實現要素：

針對現有技術存在的缺陷與不足，本發明提供了一種高壓變頻器功率單元遠程故障診斷方法，以解決現有技術中高壓變頻器功率單元發生故障後，需要派專業工程師攜帶大量專業儀器到現場進行診斷、維護的缺點。利用本發明所提供的技術方案，可以充分利用後方專家團隊資源、後方專業儀器，快速分析現場問題，指導現場設備維修維護，節省設備維修時間及費用，實現資源共享，提高資源利用率，實現網際網路+設備維修。

為了實現上述目的，本發明提供了一種高壓變頻器功率單元遠程故障診斷方法，利用高壓變頻器功率單元遠程故障診斷系統對鏈式結構高壓變頻器的故障功率單元進行遠程診斷，所述方法包括：

現場採集系統採集所述故障系統的測試數據，並將所述測試數據發送給所述後臺診斷系統；

所述後臺診斷系統根據所述測試數據和故障資料庫進行診斷，得到所述故障系統的故障信息；

所述後臺診斷系統將所述故障系統的故障信息發送給所述現場採集系統；

所述現場採集系統接收並顯示所述所述故障系統的故障信息；

其中，所述高壓變頻器功率單元遠程故障診斷系統包括現場採集系統，數據傳輸系統以及後臺診斷系統，其中：

所述現場採集系統，用於根據後臺診斷系統下發的診斷開始指令驅動所述故障系統運行，並將採集的測試數據發送給所述後臺診斷系統，並接收後臺診斷系統根據所述測試數據診斷所得到的所述故障系統的故障信息；

所述數據傳輸系統，用於實現現場採集系統與後臺診斷系統之間的數據交換；

所述後臺診斷系統，用於向所述現場採集系統下發驅動所述故障系統運行的診斷開始指令，接收所述現場採集系統採集的故障系統的測試數據，根據所述測試數據進行處理及診斷後得到所述故障系統的故障信息，並將所述故障信息發送給所述現場採集系統；

其中，所述故障系統，為鏈式結構高壓變頻器中的故障功率單元。

本發明的一個實施例中，所述現場採集系統採集所述故障系統的測試數據並將所述測試數據轉換為無線傳輸信號，然後通過所述數據傳輸系統發送給後臺診斷系統。其中，所述測試數據為需要對所述功率單元進行測試的所有信息，包括輸入電流、母線電壓、輸出電壓及所述功率單元工作狀態。

本發明的一個實施例中，所述後臺診斷系統根據所述測試數據和故障資料庫進行診斷，得到所述故障系統的故障信息，具體為：

所述後臺診斷系統通過將現場採集系統採集的故障系統的測試數據與所述故障資料庫進行對比，判斷得到所述故障系統的故障信息；其中，所述故障資料庫中包含有故障功率單元所可能出現的故障及故障對應的測試數據。

本發明的一個實施例中，在所述現場採集系統採集所述故障系統的測試數據之前，所述現場採集系統還接收後臺診斷系統下發的診斷開始指令，並產生驅動故障系統中的故障功率單元運行的電信號，將所述電信號發送給所述故障系統以驅動所述故障功率單元運行。

本發明的一個實施例中，所述現場採集系統在向後臺診斷系統發送測試數據前，還按照預設數據格式將所述測試數據轉化為所述後臺診斷系統能夠識別的數據格式；所述後臺診斷系統在向現場採集系統發送診斷結果前，還按照預設數據格式將所述診斷結果轉化為所述後臺診斷系統能夠識別的數據格式。

本發明的一個實施例中，所述故障功率單元包括有三個交流高電壓輸入端子和一個用於收發信息的第一光電轉換單元，其中：

所述三個交流高電壓輸入端子，用於實現三相交流電源輸入，與現場採集系統的供電單元連接，為所述故障系統提供三相相位相差120度的三相電源；

所述第一光電轉換單元，用於接收來自現場採集系統的第二光電轉換單元輸出的光信號，並將所述光信號轉化為電信號發送給所述故障系統以驅動所述故障功率單元運行；並將從故障系統採集的電信號轉化為光信號發送給現場採集系統的第二光電轉換單元；

本發明的一個實施例中，所述現場採集系統包括供電單元、用於收發信息的第二光電轉換單元、信息處理單元、現場採集系統無線傳輸單元和現場採集系統顯示單元，其中：

所述供電單元，用於為所述故障系統提供三相相位相差120度的三相電源；

所述第二光電轉換單元，用於與所述故障系統的第一光電轉換單元互連。用於接收來自故障系統的第一光電轉換單元發送的光信號，將所述光信號轉化為電信號發送給所述信息處理單元；並將信息處理單元所下發的電信號轉化為光信號發送給所述故障系統的第一光電轉換單元；

所述信息處理單元，用於執行後臺診斷系統發出的診斷開始指令並產生驅動故障系統中的故障功率單元運行的電信號，將所述電信號發送給所述第二光電轉換單元；並通過所述第二光電轉換單元接收來自故障系統的第一光電轉換單元發送的信號從而生成測試數據；

所述現場採集系統無線傳輸單元，是現場採集系統與數據傳輸系統進行數據傳輸的接口；用於接收後臺診斷系統發出的診斷開始指令並發送給所述信息處理單元，接收後臺診斷系統的狀態信息以及後臺診斷系統的診斷結果發送給所述現場採集系統顯示單元；並將所述信息處理單元生成的測試數據通過數據傳輸系統發送給後臺診斷系統；

所述現場採集系統顯示單元，用於顯示所述故障系統的狀態信息、現場採集系統的狀態信息和後臺診斷系統的狀態信息，以及所述後臺診斷系統的診斷結果。

本發明的一個實施例中，所述數據傳輸系統，用於實現現場採集系統與後臺診斷系統之間的數據交換，將現場採集系統採集的測試數據傳送給後臺診斷系統，並接收後臺診斷系統對測試數據進行處理及診斷後反饋的故障信息。

本發明的一個實施例中，所述後臺診斷系統包括後臺診斷系統無線傳輸單元、數據中央處理單元、後臺診斷單元以及後臺診斷系統顯示單元，其中：

所述後臺診斷系統無線傳輸單元，為後臺診斷系統與數據傳輸系統進行數據交換的接口，用於將接收自現場採集系統的測試數據傳輸給數據中央處理單元，並將數據中央處理單元向現場採集系統下達的診斷開始指令、後臺診斷系統的狀態信息以及診斷單元診斷得到的故障信息通過所述數據傳輸系統發送給所述現場採集系統；

所述數據中央處理單元，用於向現場採集系統下達驅動故障系統中的故障功率單元運行的診斷開始指令，並將後臺診斷系統的狀態信息，通過所述後臺診斷系統無線傳輸單元發送給所述現場採集系統；

所述後臺診斷單元，用於將接收的測試數據與故障資料庫中的故障進行比對，判斷所述故障系統所發生的故障信息，得到診斷結果；

所述後臺診斷系統顯示單元，用於顯示後臺診斷系統的狀態信息以及以及診斷單元診斷得到的故障信息。

本發明的一個實施例中，所述數據中央處理單元，還用於按照預設的數據格式對所述數據中央處理單元接收和發送的數據進行數據轉換和存儲，以便符合後臺診斷系統無線傳輸單元的數據傳輸要求、後臺診斷單元的診斷要求以及後臺診斷系統顯示單元的顯示要求。

從上述技術方案可以看出，本發明公開的高壓變頻器功率單元遠程故障診斷系統，通過從高壓變頻器整機上單獨取出被診斷功率單元，診斷系統的輸入端與被診斷功率單元輸出端相連，利用診斷系統獨有三相供電單元給被診斷功率單元供電，本地信息採集自動實時計算被診斷功率單元直流母線電壓，使被診斷功率單元直流母線電壓達到特定值，本地信息現場採集系統發出指令停止三相供電單元電壓增高，使三相供電單元保持當前供電電壓。現場採集系統通過無線輸出單元連接遠程後臺專業故障資料庫，確保診斷系統與遠程後臺專業測試數據通信正常。現場採集系統發出持續預設信號給被診斷功率單元，同時接收被診斷功率單元傳送的測試數據，現場採集系統接收到被診斷功率單元的測試數據後，經過預設處理後，持續傳遞給後臺診斷系統，後臺診斷系統經過信息分析處理後，與故障資料庫中的故障進行比對，識別出被診斷功率單元的故障。後臺診斷系統把識別出故障信息通過無線傳輸單元回傳給現場採集系統，現場採集系統對數據進行解析並顯示在現場採集系統的顯示屏，以供現場人員進行研究、分析和處理。採用本發明技術降低對現場維護人員專業水平要求、現場人員沒有利用本技術前，需要多次上高壓電，同時需要利用高壓變頻器的整個裝置、整個控制系統、上位機監測系統和大量的輔助儀器儀表(如萬用表、示波器等工具)才能發現和判斷被診斷功率單元故障；因此，採用本發明技術提高故障功率單元診斷可靠性、安全性、方便性和快捷性，同時最大限度利用後方設備資源、人力資源，提高資源利用率，符合國家利用網際網路技術發展共享經濟的政策。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖；

圖1為現有技術公開的通用功率單元遠程故障診斷系統的結構示意圖；

圖2為本發明實施例公開的一種高壓變頻器功率單元遠程故障診斷系統的結構示意圖；

圖3為本發明另一實施例公開的一種功率單元遠程故障診斷系統示意圖；

圖4為本發明另一實施例公開的一種功率單元遠程故障診斷方法的流程示意圖。

具體實施方式

為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，並不用於限定本發明。此外，下面所描述的本發明各個實施方式中所涉及到的技術特徵只要彼此之間未構成衝突就可以相互組合。

如圖2所示，本發明提供了一種高壓變頻器功率單元遠程故障診斷系統，應用於鏈式結構高壓變頻器的故障功率單元的遠程診斷，包括現場採集系統2，數據傳輸系統3以及後臺診斷系統4，其中：

所述現場採集系統2，用於根據後臺診斷系統4下發的診斷開始指令驅動所述故障系統1運行，並將採集的測試數據發送給所述後臺診斷系統4，並接收後臺診斷系統根據所述測試數據診斷所得到的所述故障系統1的故障信息；，所述現場採集系統2包括供電單元21、用於收發信息的第二光電轉換單元22、信息處理單元23、現場採集系統無線傳輸單元24和現場採集系統2顯示單元25，其中：

所述供電單元21，用於為所述故障系統提三相相位相差120度，線電壓電源有效值為0～720V AC可調的交流電源。

所述第二光電轉換單元22，用於與所述故障系統1的第一光電轉換單元12互連。用於接收來自故障系統1的第一光電轉換單元12發送的光信號，將所述光信號轉化為電信號發送給所述信息處理單元23；並將信息處理單元23所下發的電信號轉化為光信號發送給所述故障系統的第一光電轉換單元12；其中，所述第二光電轉換單元22的輸入端與第一光電轉換單元12的輸出端相連；第二光電轉換單元22的輸出端與第一光電轉換單元12的輸入端相連；具體地。可以採用(塑料)光纖相連；

所述信息處理單元23，用於執行後臺診斷系統4發出的診斷開始指令並產生驅動故障系統中的故障功率單元運行的電信號，將所述電信號發送給所述第二光電轉換單元22；並通過所述第二光電轉換單元22接收來自故障系統1的第一光電轉換單元12發送的信號，從而生成測試數據；

所述現場採集系統無線傳輸單元24，是現場採集系統2與數據傳輸系統3進行數據傳輸的接口；用於接收後臺診斷系統4發出的診斷開始指令並發送給所述信息處理單元23，接收後臺診斷系統4的狀態信息以及後臺診斷系統4的診斷結果(即故障系統1的故障信息)發送給所述現場採集系統顯示單元25；並將所述信息處理單元23生成的測試數據通過數據傳輸系統3發送給後臺診斷系統4；

所述現場採集系統顯示單元25，用於顯示所述故障系統1的狀態信息、現場採集系統2的狀態信息和後臺診斷系統4的狀態信息，以及所述後臺診斷系統4的診斷結果；

所述數據傳輸系統3，用於實現現場採集系統2與後臺診斷系統4之間的數據交換，通常為公用無線數據傳輸網；通過公用無線數據傳輸網實現現場採集系統2與後臺診斷系統4之間的雙向數據傳輸，將現場採集系統2採集的測試數據傳送給後臺診斷系統4，並接收後臺診斷系統4對測試數據進行處理及診斷後反饋的故障信息；使用通用移動無線網絡，具有通用性和便利性；

所述後臺診斷系統4，用於向所述現場採集系統2下發驅動所述故障系統1運行的診斷開始指令，接收所述現場採集系統2採集的故障系統1的測試數據，根據所述測試數據進行處理及診斷後得到所述故障系統1的故障信息，並將所述故障信息發送給所述現場採集系統2，所述後臺診斷系統4包括後臺診斷系統無線傳輸單元41、數據中央處理單元42、後臺診斷單元43以及後臺診斷系統顯示單元44，其中：

所述後臺診斷系統無線傳輸單元41，為後臺診斷系統4與數據傳輸系統3進行數據交換的接口，用於將接收自現場採集系統2的測試數據傳輸給數據中央處理單元42，並將數據中央處理單元42向現場採集系統2下達的診斷開始指令、後臺診斷系統4的狀態信息以及診斷單元43診斷得到的故障信息通過所述數據傳輸系統3發送給所述現場採集系統2；

所述數據中央處理單元42，用於向現場採集系統2下達驅動故障系統中的故障功率單元運行的診斷開始指令，並將後臺診斷系統4的狀態信息，通過所述後臺診斷系統無線傳輸單元41發送給所述現場採集系統2；

所述後臺診斷單元43，用於將接收的測試數據與故障資料庫中的故障進行比對，判斷所述故障系統所發生的故障信息，得到診斷結果；

例如，下面簡要介紹功率單元存在的部分主要故障及其對策：

一、單元驅動故障

(一)檢測目的防止單元在驅動電路有故障、IGBT有故障、外部短路或過流狀態下工作，造成故障進一步擴大。

(二)故障原因及對策

原因1：單元輸出過流或單元外部出現短路情況。

對策：查看負載有無故障，參數設置是否合理。

原因2：IGBT損壞。

對策：檢查IGBT，更換損壞的器件。

原因3：IGBT與單元驅動板之間的接線錯誤或者鬆動。

對策：檢查接線，確保接線正確無誤，牢固可靠。

原因4：單元驅動板上的輸入電源電壓低於12V。

對策：檢查測試單元控制板上的電源輸出，做相應處理。

二、單元通信故障(下行通信故障)

(一)檢測目的當單元與主控之間不能正常進行通訊時，進行停機處理。

(二)故障原因及對策

原因1：單元電源板故障導致無輸出或輸出電壓低於22V。

對策：更換單元電源板。

原因2：輸入端熔斷器全部損壞造成單元母線上沒電

對策：更換輸入端熔斷器。

原因3：輸入端整流橋損壞造成單元母線上沒電。

對策：更換輸入端整流橋。

原因4：充電電阻損壞造成單元母線上沒電，在系統上電時報單元通信故障。

對策：更換充電電阻。

原因5：光纖傳輸故障。

對策：檢查光纖，確保連接正確可靠，沒有沾汙，若損壞需更換新的光纖[1]。

三、直流母線過壓

(一)檢測目的防止功率單元直流母線上電壓過高，造成元器件損壞。

(二)故障原因及對策

原因1：電網電壓過高，超出過壓報警點。

對策：監視電網，確保電網的電壓波動範圍不超過報警。

原因2：降速過程中參數設置不合理。

對策：重新設置參數。

原因3：負載側有故障。

對策：檢查負載，確認負載正常。

四、直流母線欠壓

(一)檢測目的防止功率單元直流母線上電壓過低，系統不能正常工作。

(二)故障原因及對策

原因1：電網電壓過低，出現暫降，低於欠壓報警點。

對策：監視電網，確保電網的電壓波動範圍不低於報警點。

五、單元輸入缺相

(一)檢測目的防止功率單元長期在缺相狀態工作，導致對應位置的移相變壓器次級繞組發熱而損壞。

二)故障原因及對策

原因1：單元輸出過流導致輸入電流超過熔斷器的正常工作值而熔斷。

對策：查看負載有無故障，參數設置是否合理[1]。

六、單元過熱

(一)檢測目的防止IGBT的溫度過高而損壞。

(二)故障原因及對策

原因1：故障單元對應位置的濾網堵塞造成通風不暢，散熱能力不夠，從而使IGBT的溫度逐漸上升直到報過熱故障。

對策：更換或清洗濾網。

原因2：單元柜上的風機故障，影響功率單元的散熱，從而使IGBT的溫度逐漸上升直到報過熱故障。

對策：檢查維修風機。

原因3：溫度開關上的輸出信號線與單元控制板的連接端子鬆動，或未插好。

所述後臺診斷系統顯示單元44，用於顯示後臺診斷系統4的狀態信息以及以及診斷單元43診斷得到的故障信息。

進一步地，數據中央處理單元42，還用於按照預設的數據格式對所述數據中央處理單元接收和發送的數據進行數據轉換和存儲，以便符合後臺診斷系統無線傳輸單元的數據傳輸要求、後臺診斷單元的診斷要求以及後臺診斷系統顯示單元的顯示要求；

所述故障系統1，為鏈式結構高壓變頻器中的故障功率單元，所述故障功率單元包括有三個交流高電壓輸入端子11和一個用於收發信息的第一光電轉換單元12。

正常工作時，所述鏈式結構高壓變頻器的功率單元如圖1所示相互連接，形成高電壓輸出，滿足用戶的工況需求。當有功率單元發生故障時，鏈式結構高壓變頻器停止工作。為了遠程診斷所述鏈式結構高壓變頻器中發生故障的功率單元(簡稱為故障功率單元)，需要所述故障功率單元在鏈式結構高壓變頻器中不能相互互聯，而採用單個功率單元上電方式進行遠程故障診斷，與傳統單個功率單元上低壓電診斷方法不同之處在於利用無線網絡遠程故障診斷，而傳統功率單元上低壓電測試現場需要大量儀器和特殊裝置才能滿足測試。

所述故障功率單元的三個交流高電壓輸入端子11，用於實現三相交流電源輸入，與現場採集系統2的供電單元連接，為所述故障系統提供三相相位相差120度的三相電源，其線電壓電源有效值最大不超過720伏特。

所述第一光電轉換單元12：用於接收來自現場採集系統2的第二光電轉換單元22輸出的光信號，並將所述光信號轉化為電信號發送給所述故障系統1(故障功率單元)以驅動所述故障功率單元運行；並將從故障系統1採集的電信號轉化為光信號發送給現場採集系統2的第二光電轉換單元22。

進一步地，本發明還提供了一種功率單元，所述功率單元應用於鏈式結構高壓變頻器，所述功率單元包括：與上述故障單元遠程故障診斷系統的輸入端相連的供電接口及數據接口；優選地，所述數據接口為光電轉換接口；優選地，所述供電接口為三個交流高電壓輸入端子。

一種高壓變頻器，包括多個功率單元，至少一個功率單元包括：與上述故障單元遠程故障診斷系統的輸入端相連的供電接口及數據接口；優選地，所述數據接口為光電轉換接口；優選地，所述供電接口為三個交流高電壓輸入端子。

一種高壓變頻器，包括多個功率單元，所述各功率單元均包括：與上述所述的功率單元遠程診斷系統的輸入端相連的供電接口及數據接口；優選地，所述數據接口為光電轉換接口；優選地，所述供電接口為三個交流高電壓輸入端子；優選地，所述光電轉換接口為收發分開光電轉換接口。

進一步地，如圖3所示，為應用本發明功率單元遠程故障診斷系統對高壓變頻器的功率單元Cell_2進行故障診斷的實施例，功率單元Cell_2包括具有數據收發功能的光電轉換單元，所述遠程故障診斷系統包括：

現場採集系統2，其輸入端與需要測試的故障功率單元Cell_2的具有數據收發功能的第一光電轉換單元相連，所述現場採集系統2的輸入端作為所述功率單元遠程故障診斷系統的輸入端；

數據傳輸系統3，與現場採集系統2和後臺診斷系統43無線連接；

後臺診斷系統4，其輸入端通過無線傳輸接口與數據傳輸系統3無線連接。

具體地，其工作原理為：故障系統1(被診斷故障功率單元)的第一光電轉換單元與現場採集系統2的第二光電轉換單元相連，然後將現場採集系統2的供電單元的電纜與被診斷故障功率單元相連，通過供電單元對被診斷故障單元供電，現場採集系統2的信息處理單元23自動計算供電單元的輸出電壓是否達到設定值，一旦現場採集系統2的供電單元輸出電壓達到設定值，現場採集系統2通過數據傳輸系統3連接後臺診斷系統4，確保現場採集系統2與後臺診斷系統4之間數據傳輸暢通。現場採集系統2的信息處理單元23檢測到現場採集系統2與後臺診斷系統4數據傳輸暢通後，發送自行定義特定電信數據給第二光電轉換單元，第二光電轉換單元把電信號轉換為光信號，通過光傳輸介質傳輸到被診斷故障功率的第一光電轉換單元，被診斷故障功率單元的第一光電轉換單元把接收到光信號轉換為電信號驅動相應元件，被診斷故障功率單元收集故障功率反饋狀態電信號，通過被診斷故障單元的第一光電轉換單元轉換光信號傳輸給現場採集系統2的第二光電轉換單元，現場採集系統2的第二光電轉換單元把接收光信號轉換為電信號，通過信息處理單元23處理後，經過現場採集系統無線傳輸單元按照自行定義的規則進行變換轉換為射頻信號由公用數據網傳輸到後臺診斷系統4的無線傳輸單元，後臺診斷系統無線傳輸單元接收到數據傳輸給數據處理單元，數據處理單元按照一定規則解析後獲取測試數據並與後臺故障資料庫比對，確定故障原因。後臺診斷系統4確認後故障原因經過數據處理單元處理後同時傳遞給後臺診斷系統顯示單元以及經過後臺診斷系統無線傳輸單元、公用數據網絡、現場採集系統無線傳輸單元、現場採集系統2信息處理單元23把故障原因在現場採集系統2的顯示單元中顯示。試驗人員可隨時隨地診斷數據傳送給相關設備或人員，在設備應急搶修工作中運用，可第一時間將故障設備的狀態上報給上級領導或權威專家，迅速有效地將故障消除。

本發明實施例中公開的功率單元遠程故障診斷系統，現場採集單元2僅與需要被的故障功率單元Cell_2相連，也即只需採集一個需要測試的功率單元Unit_2的測試數據即可，無需現有技術中採集所有功率單元的測試數據後再調取其中需要的信息，使得整個功率單元遠程故障診斷系統需要處理的數據量大大減小，保證了實時性。此外診斷系統採集到狀態信息通過現場採集系統2處理，經過無線網絡傳輸後，由後臺診斷系統4進行專家庫比對判斷後將測試數據傳輸到現場採集系統2的本地顯示單元供維修人員判斷，充分利用後方強大故障維修資源。

優選的，後臺診斷系統4的輸入端通過無線網絡與現場採集單元2的輸出端相連。例如所述無線網絡為公用無線數據傳輸網，或GPRS、3G、4G或5G，或者WIFI網絡。

進一步地，如圖3所示，現場採集系統2包括有：

第二光電轉換單元22，其作為現場採集系統2的輸入端；

與故障系統1(即故障功率單元)通過電纜相連的現場採集系統2的供電單元21；輸出端作為現場採集系統2輸出端的現場採集系統無線傳輸單元24；作為現場顯示系統就地顯示人機互動接口的現場採集系統2顯示單元25；作為現場採集系統2中央處理器並且與光電轉換單元22、現場採集系統無線傳輸單元24和現場採集系統2顯示單元25進行信息交互的信息處理單元23；

具體地，其工作原理為：現場採集系統2給故障功率單元供電，現場採集系統無線傳輸單元24收到後臺診斷系統4的診斷開始指令，並把診斷開始指令送給信息處理單元23，信息處理單元23根據接收到的診斷開始指令執行數據發送動作，第二光電轉換單元22接收到信息處理單元23要發送數據後，通過第二光電轉換單元22的發送端發送光信號給被測故障功率單元的第一光電轉換單元。被測故障單元接收現場採集系統2的的指令數據後執行相應的操作，同時通過被測故障單元的第一光電轉換單元發送被測功率單元當前狀態光信號給現場採集系統2的第二光電轉換單元22，第二光電轉換單元22進行光電轉換後其電信號送到信息處理單元23，信息處理單元23處理收到信息並傳遞現場採集系統無線傳輸單元24，現場採集系統無線傳輸單元24把信息轉換為無線信號通過公用無線網絡發送到後臺診斷系統4。

優選的，如圖3所示，數據傳輸系統3包括：

移動塔臺組成公用無線網絡進行數據交換；

具體地，如圖3所示，具體地，後臺診斷系統4的工作原理為：

後臺診斷系統4中的後臺診斷系統無線傳輸單元41，負責無線信號和電信號轉換，執行後臺診斷系統4發生給現場採集系統2的診斷開始指令時，後臺診斷系統無線傳輸單元41負責將電信號轉換為無線信號；接收現場採集系統2採集的故障系統的狀態信息，負責將無線信號轉換為電信號；後臺診斷系統4的數據中央處理單元負責發送診斷開始命令給現場採集系統2，並接收現場採集系統2採集的測試數據；後臺診斷單元43將所述測試數據與故障資料庫進行比對，檢查故障單元目前故障狀態。所述後臺診斷系統顯示單元44負責人機信息交互，顯示診斷系統狀態、現場採集系統2狀態和故障診斷單元狀態。

本發明實施例中，故障系統1(現場故障功率單元)通過自身光電轉換單元與現場採集系統2輸入端光電轉換單元實現信息交互，現場採集系統2與故障功率單元通過光纖實現高低電壓隔離，確保故障檢測安全。現場採集系統2通過無線網絡接口利用公用無線網絡與遠程後臺診斷系統4連接，實現遠程診斷檢測故障，確保變頻器功率單元故障快速準確檢測，充分利用廠家維修資源快速定位故障，節省設備修復時間。

優選的，現場採集系統2與後臺診斷系統4之間通信採用無線通信模塊，該通信模塊在實際的應用環境中可以視其實際情況進行選用，此處不做具體限定。

本發明另一實施例還提供了一種功率單元，應用於高壓變頻器，包括與上述實施例中任一所述的功率單元遠程故障診斷系統的輸入端相連的光電轉換接口和主迴路供電接口。

現有技術中為了實現所述功率單元的多種測試數據的輸出，需要很多晶片資源，整個變頻器系統需要帶電運行，運行條件複雜、成本很高，而本實施例中的所述功率單元採用診斷系統單獨供電方式，整個變頻器運行無關，降低檢測條件和檢測風險，操作簡單，從成本上得到了很大的節約。

本發明另一實施例還提供了一種高壓變頻器，包括多個功率單元，至少一個所述功率單元包括與上述實施例中任一所述的功率單元遠程故障診斷系統的輸入端相連的光電轉換接口和供電接口。

進一步地，本發明還提供了一個高壓變頻器與功率單元遠程故障診斷系統相連接的具體實施例，高壓變頻器三相高壓交流電輸出分別為U、V、W；每一相由相同個數的多個功率單元Unit_1至Unit_N串聯得到；每相第一個單元的起始輸出端連接在一起，形成「Y」型中性點O，然後每一相其他單元再依次串聯，每一相串聯的最後一個單元的末端輸出端作為高壓變頻器整機的輸出端；單元輸出電壓及機殼電勢相對於「Y」型中性點O處，離中性點O越遠的單元電勢越高。普通的測試儀器設備及電信號數據線無法做到安全絕緣，高壓電容易通過這些途徑串入到低壓設備，對現場測試人員和設備造成傷害；為了確保現場測試人員及設備的安全必須要做到高壓隔離。

所述高壓變頻器內的功率單元包括與上述實施例中任一所述的功率單元遠程故障診斷系統的輸入端相連的光電轉換接口和供電接口，配合上述實施例中任一所述的功率單元遠程故障診斷系統，通過電信號與光信號的轉換，從診斷系統設計規避了高壓串電通路，起到了隔離高壓的作用。

進一步地，如圖4所示，本發明另一實施例還提供了一種功率單元診斷方法，應用於高壓變頻器的功率單元遠程故障診斷系統，所述功率單元遠程故障診斷系統包括與需要測試的功率單元相連的現場採集系統及與所述現場採集系統相連的後臺診斷系統，所述功率單元診斷方法包括：

S1、所述現場採集系統採集所述故障系統的測試數據，並將所述測試數據發送給所述後臺診斷系統；

具體地，所述現場採集系統採集所述故障系統(即故障功率單元)的測試數據並將所述測試數據轉換為無線傳輸信號，然後通過所述數據傳輸系統發送給後臺診斷系統；

其中，所述測試數據為需要對所述功率單元進行測試的所有信息，包括輸入電流、母線電壓、輸出電壓及所述功率單元工作狀態；

具體地，通過所述數據傳輸系統發送給後臺診斷系統，具體為：所述數據傳輸系統利用現有移動通信網絡傳遞指令與數據實現現場採集系統與後臺診斷系統信息交互；

進一步地，在所述現場採集系統採集所述故障系統的測試數據之前，所述現場採集系統還接收後臺診斷系統下發的診斷開始指令，並產生驅動故障系統中的故障功率單元運行的電信號，將所述電信號發送給所述故障系統以驅動所述故障功率單元運行；

S2、所述後臺診斷系統根據所述測試數據和故障資料庫進行診斷，得到所述故障系統的故障信息；

為了實現遠程自動診斷，所述後臺診斷系統中應包含有故障資料庫，所述故障資料庫中包含有故障功率單元所可能出現的故障及故障對應的測試數據，通過將現場採集系統採集的故障系統的測試數據與所述故障資料庫進行對比，判斷得到所述故障系統的故障信息。

S3、所述後臺診斷系統將所述故障系統的故障信息發送給所述現場採集系統；

具體地，所述數據傳輸系統利用現有移動通信網絡傳遞指令實現現場採集系統與後臺診斷系統信息交互；

S4、所述現場採集系統接收並顯示所述所述故障系統的故障信息。

進一步地，所述現場採集系統在向後臺診斷系統發送測試數據前，還按照預設數據格式將所述測試數據轉化為所述後臺診斷系統能夠識別的數據格式。

進一步地，所述後臺診斷系統在向現場採集系統發送診斷結果(故障信息)前，還按照預設數據格式將所述診斷結果轉化為所述後臺診斷系統能夠識別的數據格式。

本實施例公開的功率單元診斷方法，能夠一次完整測試所示高壓變頻器所有功率單元，而且不需高壓變頻器系統上電，控制迴路上電。且所述現場採集系統與所述被測故障功率單元之間通過所述光信號進行傳輸，保證了高低電勢的隔離，確保了測試的安全性。同時所述現場採集系統僅與需要測試的所述功率單元相連，也即只需採集需要測試的所述功率單元的測試數據即可，無需現有技術中採集所有功率單元的測試數據需要整機上電由整機控制系統集中獲取再調取其中需要的信息，使得整個功率單元遠程故障診斷系統簡單、安全、可靠和快捷。

本說明書中各個實施例採用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本發明。對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發明的精神或範圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本發明將不會被限制於本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的範圍。