CN102721915B - Ups功率电路故障检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种UPS功率电路故障检测方法，包括步骤S1、根据母线电压参考值确定整流升压电路的交流输入SCR的最大导通角α_max；S2、开环控制交流输入SCR，将交流输入SCR导通角从0增大并固定在α_max，通过检测母线电压确定相应的交流输入SCR及交流输入SCR相应的驱动电路是否有故障；S3、将交流输入SCR导通角维持在α_max，闭环控制整流升压电路的IGBT使得母线电压升压，通过检测母线电压确定相应的IGBT及IGBT相应的驱动电路是否故障。本发明无需使用专门的仪器检测，通过软件检测即可实现UPS功率电路故障检测，避免了找出UPS功率电路的故障原因的速度慢，难以找出故障发生的具体位置的缺陷。

Description

UPS功率电路故障检测方法

技术领域

本发明涉及电路检测领域，更具体地说，涉及一种UPS功率电路故障检测方法。

背景技术

如图1是UPS整体电路拓扑电路，当UPS出现故障，维护人员现场维修后，需要将母线电压由0V逐渐上升到母线电压额定值，以检验主功率电路是否正常，避免在功率模块还未完全修好的情况下直接高压工作导致其他功率模块的损坏，从而减少损失。为此采用控制市电输入SCR(可控硅整流器：SiliconControlledRectifier)导通角和Boost开关管的方式实现母线电压在输入电压峰值低的情况下上升。功率电路包括整流升压电路1、逆变电路2、电池输入电路3以及充电功率电路4。整流升压电路1包括A、B、C三相交流输入SCR以及A、B、C三相正负BoostIGBT桥臂；逆变电路2包括A、B、C三相的三电平或两电平逆变半桥电路；电池输入电路3包括A、B、C三相电流输入SCR；充电功率电路4为从直流母线取电给电池充电的充电功率电路。在升压过程中对功率电路中的各个部分的工作情况的检测尚没有系统、方便的方法，从而造成查找UPS功率电路的故障原因的速度慢，难以找出故障发生的具体位置。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的UPS功率电路故障检测没有系统、方便的方法，从而造成查找UPS功率电路的故障原因的速度慢，难以找出故障发生的具体位置的缺陷，提供一种无需使用专门的仪器检测，通过软件检测即可实现的UPS功率电路故障检测方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种UPS功率电路故障检测方法，其中包括步骤：S1、根据母线电压参考值U_{bus_set}确定整流升压电路的交流输入SCR的最大导通角α_max；S2、开环控制所述交流输入SCR，将所述交流输入SCR的导通角从0开始增大并固定在α_max，通过检测母线电压U_bus确定相应的交流输入SCR和/或所述交流输入SCR相应的驱动电路是否有故障；S3、将所述交流输入SCR的导通角维持在α_max，闭环控制所述整流升压电路的IGBT使得所述母线电压U_bus上升，通过检测所述母线电压U_bus确定相应的IGBT和/或所述IGBT相应的驱动电路是否有故障。

在本发明所述的UPS功率电路故障检测方法中，所述方法还包括步骤：S4、判断三相的所述整流升压电路是否都有故障，如是，则退出检测，确定三相的所述整流升压电路故障；如否，则执行步骤S5；S5、维持所述母线电压U_bus恒定，给定逆变电压峰值V_{inv_peak}，开环控制逆变电路三相逆变输出，通过检测逆变输出电压有效值确定相应相位的逆变电路是否逆变开环故障；S6、维持所述母线电压U_bus恒定，所述逆变电压从0增大到V_{inv_peak}，闭环控制所述逆变电路三相逆变输出，通过检测逆变输出电压有效值确定相应相位的逆变电路是否逆变闭环故障。

在本发明所述的UPS功率电路故障检测方法中，所述方法还包括步骤：S7、判断所述母线电压U_bus是否低于母线电压参考标称值，如否，则退出检测，修改所述母线电压参考值U_{bus_set}后返回步骤S1；如是，则到下一步骤S8；S8、打开电池输入电路的电池输入SCR，根据所述母线电压参考值U_{bus_set}闭环控制电池输入电路，通过检测母线电压U_bus确定相应的电池输入SCR和/或所述电池输入SCR相应的驱动电路是否有故障。

在本发明所述的UPS功率电路故障检测方法中，所述方法还包括步骤：S9、开环控制所述交流输入SCR，将所述交流输入SCR导通角从0开始增大到π/2，然后将所述交流输入SCR导通角固定在π/2，根据所述母线电压参考值U_{bus_set}闭环控制整流升压电路的IGBT，从而闭环控制充电功率电路给电池恒流充电，通过检测充电电流确定所述充电功率电路和/或所述充电功率电路相应的驱动电路是否有故障。

在本发明所述的UPS功率电路故障检测方法中，所述整流升压电路、所述逆变电路、所述电池输入电路以及所述充电功率电路的各项故障检测之间还包括步骤：开环控制所述逆变电路给母线电容放电。

在本发明所述的UPS功率电路故障检测方法中，所述整流升压电路的各相的故障检测之间还包括步骤：开环控制所述逆变电路给所述母线电容放电，通过检测母线电压U_bus确定所述逆变电路是否有故障。

在本发明所述的UPS功率电路故障检测方法中，所述步骤S1具体为：当母线电压参考值U_{bus_set}与市电峰值电压U_{line_peak}的关系为U_{bus_set}≤(U_{line_peak}+第一设定值)时，α_max＝arcsin[(U_{bus_set}-第一设定值)/U_{line_peak}]；当母线电压参考值U_{bus_set}与市电峰值电压U_{line_peak}的关系为U_{bus_set}＞(U_{line_peak}+第一设定值)时，α_max＝π/2；所述步骤S2包括：当母线电压参考值U_{bus_set}与母线电压U_bus的关系为绝对值ABS[U_bus-(U_{bus_set}-第一设定值)]/(U_{bus_set}-第一设定值)＞第二设定值时，则判断相应的交流输入SCR和/或所述交流输入SCR相应的驱动电路有故障，否则无故障；所述步骤S3包括：当母线电压参考值U_{bus_set}与母线电压U_bus的关系为ABS(U_bus-U_{bus_set})/U_{bus_set}＞第三设定值，则判断相应的IGBT和/或所述IGBT相应的驱动电路有故障，否则无故障；所述步骤S5包括：当逆变输出电压有效值与第一参考值的关系为ABS(逆变输出电压有效值-第一参考值)/第一参考值＞第四设定值时，则相应相位的逆变电路逆变开环故障，否则无故障；所述步骤S6包括：当逆变输出电压有效值与第二参考值的关系为ABS(逆变输出电压有效值-第二参考值)/第二参考值＞第五设定值时，则相应相位的逆变电路逆变闭环故障，否则无故障；所述步骤S8包括：当母线电压参考值U_{bus_set}与母线电压U_bus的关系为ABS(U_bus-U_{bus_set})/U_{bus_set}＞第六设定值时，则判断相应的所述电池输入SCR和/或所述电池输入SCR相应的驱动电路有故障，否则无故障；所述步骤S9包括：当所述充电电流与参考电流的关系为ABS(充电电流-参考电流)/参考电流＞第七设定值时，则判断充电功率电路和/或所述充电功率电路相应的驱动电路有故障，否则无故障。

在本发明所述的UPS功率电路故障检测方法中，第一设定值范围为：10V～20V；第二设定值范围为0～20％；第三设定值范围为0～10％；第四设定值范围为0～20％；第五设定值范围为0～10％；第六设定值范围为0～10％；第七设定值范围为0～10％。

在本发明所述的UPS功率电路故障检测方法中，所述步骤S1之前还包括步骤：S0：将UPS功率电路的检测模块与其他系统隔离，并设置母线电压参考值U_{bus_set}和逆变电压峰值V_{inv_peak}。

在本发明所述的UPS功率电路故障检测方法中，所述步骤S0之前还包括步骤：检测所述UPS功率电路的所有功率器件是否短路。

实施本发明的UPS功率电路故障检测方法，具有以下有益效果：无需使用专门的仪器检测，通过检测母线电压U_bus等电压电流值即可发现整流升压电路中的交流输入SCR和IGBT是否有故障，方便的实现UPS功率电路故障检测，本检测方法中检测量容易获取，检测中的每步可以单独进行，每相电路的检测也可以单独进行，既可以全盘检测，也可以分相检测，方便针对具体的问题、具体的电路快速的查找故障原因和故障位置，避免了现有UPS功率电路故障检测没有系统、方便的方法，从而造成找出UPS功率电路的故障原因的速度慢，难以找出故障发生的具体位置的缺陷。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是优选UPS功率电路的整体电路图；

图2是优选UPS功率电路的单相整流和充电的电路图；

图3是优选UPS功率电路的单相逆变的电路图；

图4是本发明的UPS功率电路故障检测方法的第一优选实施例的流程图；

图5是本发明的UPS功率电路故障检测方法的第二优选实施例的流程图；

图6是本发明的UPS功率电路故障检测方法的优选实施例的交流输入SCR的最大导通角α_max和母线电压参考值U_{bus_set}的关系示意图；

图7是本发明的UPS功率电路故障检测方法的优选实施例的交流输入SCR的最大导通角α_max和母线电压参考值U_{bus_set}的时序关系图；

图8是本发明的UPS功率电路故障检测方法的优选实施例的具体流程图；

图9是本发明的UPS功率电路故障检测方法的优选实施例的整流升压电路的单相故障检测流程图；

图10是本发明的UPS功率电路故障检测方法的优选实施例的逆变电路的单相故障检测流程图；

图11是本发明的UPS功率电路故障检测方法的优选实施例的电池输入电路的单相故障检测流程图；

图12是本发明的UPS功率电路故障检测方法的优选实施例的充电功率电路的故障检测流程图。

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。

在图4所示的本发明的UPS功率电路故障检测方法的第一优选实施例的流程图中，所述UPS功率电路故障检测方法开始于步骤400，随后执行：

步骤401，根据母线电压参考值U_{bus_set}确定整流升压电路1的交流输入SCR的最大导通角α_max；

步骤402，开环控制所述交流输入SCR，将所述交流输入SCR的导通角从0开始增大并固定在α_max，通过检测母线电压U_bus确定相应的交流输入SCR和/或所述交流输入SCR相应的驱动电路是否有故障；

步骤403，将所述交流输入SCR的导通角维持在α_max，闭环控制所述整流升压电路1的IGBT使得所述母线电压U_bus上升，通过检测所述母线电压U_bus确定相应的IGBT和/或所述IGBT相应的驱动电路是否有故障；

步骤404，判断三相的所述整流升压电路1是否都有故障，如是，则退出检测，确定三相整流升压电路1故障；如否，则执行步骤405；

步骤405，维持所述母线电压U_bus恒定，给定逆变电压峰值V_{inv_peak}，开环控制逆变电路2三相逆变输出，通过检测逆变输出电压有效值确定相应相位的逆变电路2是否逆变开环故障；

步骤406，维持所述母线电压U_bus恒定，所述逆变电压从0增大到V_{inv_peak}，闭环控制所述逆变电路2三相逆变输出，通过检测逆变输出电压有效值确定相应相位的逆变电路2是否逆变闭环故障；

步骤407，判断所述母线电压U_bus是否低于母线电压参考标称值，如否，则退出检测，修改所述母线电压参考值U_{bus_set}后返回步骤401；如是，则到下一步骤408；

步骤408，打开电池输入电路3的电池输入SCR，根据所述母线电压参考值U_{bus_set}闭环控制电池输入电路3，通过检测母线电压U_bus确定相应的电池输入SCR和/或所述电池输入SCR相应的驱动电路是否有故障；

步骤409，开环控制所述交流输入SCR，将所述交流输入SCR导通角从0开始增大到π/2，然后将所述交流输入SCR导通角固定在π/2，根据所述母线电压参考值U_{bus_set}闭环控制整流升压电路1的IGBT，从而闭环控制充电功率电路4给电池恒流充电，通过检测充电电流确定所述充电功率电路4和/或所述充电功率电路4相应的驱动电路是否有故障；

最后该方法结束于步骤410。

本发明的UPS功率电路故障检测方法采用控制交流输入SCR导通角从0逐渐增大到α_max的方式实现直流母线电压U_bus的软启动，通过测量母线电压U_bus确定正负桥臂的交流输入SCR及交流输入SCR相应的驱动电路、正负桥臂的IGBT及IGBT相应的驱动电路是否有故障，通过测量逆变输出电压有效值确定逆变电路2是否有逆变开环故障或逆变闭环故障，通过测量母线电压U_bus确定正负桥臂的电池输入SCR及电池输入SCR相应的驱动电路是否有故障，通过测量充电电流确定充电功率电路4或充电功率电路4相应的驱动电路是否有故障。这样无需使用专门的仪器，通过软件检测电路的电压电流值即可实现UPS功率电路的整流升压电路1、逆变电路2、电池输入电路3以及充电功率电路4的故障检测，故障检测的速度快，并且可以快速的找出UPS功率电路发生故障的具体位置，同时将实际母线电压U_bus与母线电压参考标称值的比较可以快速的对母线电压参考值U_{bus_set}进行调整。其中整流升压电路1、逆变电路2、电池输入电路3以及充电功率电路4四部分的故障检测可以依次进行，也可以每部分单独进行检测，这样在客户想确认故障时可以通过单个部分的单独检测更迅速的确认故障进而解决故障。

在图5所示的本发明的UPS功率电路故障检测方法的第二优选实施例的流程图中，所述UPS功率电路故障检测方法开始于步骤500，随后执行：

步骤501，检测所述UPS功率电路的所有功率器件是否短路；将UPS功率电路的检测模块与其他系统隔离，并设置母线电压参考值U_{bus_set}和逆变电压峰值V_{inv_peak}；

步骤502，根据母线电压参考值U_{bus_set}确定整流升压电路1的交流输入SCR的最大导通角α_max；

步骤503，开环控制所述交流输入SCR，将所述交流输入SCR的导通角从0开始增大并固定在α_max，通过检测母线电压U_bus确定相应的交流输入SCR和/或所述交流输入SCR相应的驱动电路是否有故障；

步骤504，将所述交流输入SCR的导通角维持在α_max，闭环控制所述整流升压电路1的IGBT使得所述母线电压U_bus上升，通过检测所述母线电压U_bus确定相应的IGBT和/或所述IGBT相应的驱动电路是否有故障；

步骤505，判断三相的所述整流升压电路1是否都有故障，如是，则退出检测，确定三相整流升压电路1故障；如否，则执行步骤506；

步骤506，维持所述母线电压U_bus恒定，给定逆变电压峰值V_{inv_peak}，开环控制逆变电路2三相逆变输出，通过检测逆变输出电压有效值确定相应相位的逆变电路2是否逆变开环故障；

步骤507，维持所述母线电压U_bus恒定，所述逆变电压从0增大到V_{inv_peak}，闭环控制所述逆变电路2三相逆变输出，通过检测逆变输出电压有效值确定相应相位的逆变电路2是否逆变闭环故障；

步骤508，判断所述母线电压U_bus是否低于母线电压参考标称值，如否，则退出检测，修改所述母线电压参考值U_{bus_set}后返回步骤502；如是，则执行步骤509；

步骤509，打开电池输入电路3的电池输入SCR，根据所述母线电压参考值U_{bus_set}闭环控制电池输入电路3，通过检测母线电压U_bus确定相应的电池输入SCR和/或所述电池输入SCR相应的驱动电路是否有故障；

步骤510，开环控制所述交流输入SCR，将所述交流输入SCR导通角从0开始增大到π/2，然后将所述交流输入SCR导通角固定在π/2，根据所述母线电压参考值U_{bus_set}闭环控制整流升压电路1的IGBT，从而闭环控制充电功率电路4给电池恒流充电，通过检测充电电流确定所述充电功率电路4和/或所述充电功率电路4相应的驱动电路是否有故障；

最后该方法结束于步骤511。

本发明的UPS功率电路故障检测方法在故障检测开始之前检测人员必须检测所有功率器件是否短路(例如使用万用表)，因为任何功率器件的短路都会导致上电后整个功率电路模块灾难性的后果。UPS功率电路上电后，通过监控设置到检修工作模式，确保测试模块与并行运行系统隔离，这时可以设置母线电压参考值U_{bus_set}和逆变电压峰值V_{inv_peak}以方便后续测试的进行。

作为本发明的UPS功率电路故障检测方法的优选实施例，整流升压电路1、逆变电路2、电池输入电路3以及充电功率电路4的各项故障检测之间还包括步骤：开环控制所述逆变电路2给母线电容放电。采用逆变开环控制放电，实现直流母线电容自动迅速放电到零，为后续的检测提供零初始条件，最大限度的缩短整个系统的检测时间。

作为本发明的UPS功率电路故障检测方法的优选实施例，所述整流升压电路1的各相的故障检测之间还包括步骤：开环控制所述逆变电路2给所述母线电容放电，通过检测母线电压U_bus确定逆变电路2的三相逆变正负桥臂是否有故障。当检测整流升压电路1中各相的交流输入SCR和IGBT的故障时，每相的检测之间都会采用逆变开环控制放电，实现直流母线电容自动迅速放电到零，为后续的检测提供零初始条件，这时检测母线电压U_bus的变化可以提前判断逆变电路2的三相逆变正负桥臂是否有故障，如检测到正向母线电压没有放电到接近0V，则三相逆变正桥臂有故障；如检测到负向母线电压没有放电到接近0V，则三相逆变负桥臂有故障。这样可以对逆变电路2的三相逆变正负桥臂是否有故障进行一个提前的故障检测。

下面通过具体实施例说明如何分别进行整流升压电路1、逆变电路2、电池输入电路3以及充电功率电路4的故障检测。

如图1-图3所示，为进行故障检测的UPS功率电路的整体电路图以及单相整流、逆变、充电的电路图。为了能够使整流升压电路1能够在低直流母线电压的情况下都能工作，这里采用控制交流输入SCR的导通角和IGBT的方式，通过设置好交流输入SCR的导通角和交流输入SCR与IGBT配合时序实现整流升压电路1的正常工作。

1、确定SCR最大导通角

当检修人员设置的母线电压参考值U_{bus_set}与市电峰值电压U_{line_peak}的关系为U_{bus_set}≤(U_{line_peak}+第一设定值)时，交流输入SCR的最大导通角α_max＝arcsin[(U_{bus_set}-第一设定值)/U_{line_peak}]；当母线电压参考值U_{bus_set}与市电峰值电压U_{line_peak}的关系为U_{bus_set}＞(U_{line_peak}+第一设定值)时，α_max＝π/2。在本实施例中，第一设定值(交流输入SCR的最大导通角α_max对应的电压比母线电压参考值U_{bus_set}的差值)设置为10V，当然适合的其他值也在本发明的保护范围内，最大导通角α_max和母线电压参考值U_{bus_set}的关系如图6所示。

2、交流输入SCR与IGBT配合的工作时序

交流输入整流升压工作时序如图7，0＜t≤t1，结合图2，SR1与SR2的导通角α从0逐渐增大到α_max，正负母线电压逐渐从0升高至U_{bus_set}-10，即母线电压软启动；t1＜t≤t2，SR1与SR2导通角固定在α_max，如图2，Q1与Q2按闭环升压方式工作，母线电压逐渐升至U_{bus_set}，正半周闭环控制器的作用时间与SR1的导通时间一致，负半周闭环控制器作用时间与SR2的导通时间一致。

设置完毕后，在故障检测前要测试一个放电时间参数，在额定最高直流母线电压情况下，用一相逆变电路2输出电压幅值311V的放电，设测试出的结果为T，以此作为每项测试开始之前的放电时间标准。

下面分别说明整流升压电路1、逆变电路2、电池输入电路3以及充电功率电路4的故障检测流程。

整流升压电路1：图9是本发明的UPS功率电路故障检测方法的优选实施例的整流升压电路1的单相故障检测流程图，下面通过A相检测的具体步骤说明整流升压电路1的故障检测流程：

1、母线电压软启动，开环控制A相交流输入SCR，导通角从0逐渐增大到α_max，然后导通角固定在α_max；

2、检测±母线电压，如果正母线电压满足ABS[V_bus-(V_{bus_set}-10)]/(U_{bus_set}-10)＞5％，则A相正桥臂的交流输入SCR和/或其驱动电路有故障；如果负母线电压满足ABS[V_bus-(V_{bus_set}-10)]/(U_{bus_set}-10)＞5％，则A相负桥臂的交流输入SCR和/或其驱动电路有故障；

3、固定导通角α_max，闭环控制IGBT使母线电压上升；

4、检测±母线电压，如果正母线电压满足ABS(V_bus-V_{bus_set})/V_{bus_set}＞2％，则A相正桥臂的IGBT和/或其驱动电路有故障；如果负母线电压满足ABS(V_bus-V_{bus_set})/V_{bus_set}＞2％，则A相负桥臂的IGBT和/或其驱动电路有故障；

5、如无故障，表明A相交流输入SCR、IGBT功率电路正常，A相检测完毕。

这里的第二设定值(误差值)和第三设定值(误差值)分别为5％和2％，当然适合的其他值也在本发明的保护范围内。

逆变电路2：图10是本发明的UPS功率电路故障检测方法的优选实施例的逆变电路2的单相故障检测流程图，下面通过A相检测的具体步骤说明逆变电路2的故障检测流程：

1、在前面的测试中已经建立了母线电压，这里以V_{bus_set}为闭环控制维持恒定的母线电压；

2、给定逆变电压峰值V_{inv_peak}，开环控制A相逆变输出；

3、检测逆变输出电压有效值，如果ABS(逆变输出电压有效值-第一参考值)/第一参考值＞5％时，则报逆变开环故障；

4、如果逆变开环无故障，逆变峰值参考电压从0逐渐增大到V_{inv_peak}，闭环控制逆变输出；

5、检测逆变输出电压有效值，如果ABS(逆变输出电压有效值-第二参考值)/第二参考值＞2％时，则报逆变闭环故障；

6、如无故障，A相逆变检测完毕。

这里的第四设定值(误差值)和第五设定值(误差值)分别为5％和2％，当然适合的其他值也在本发明的保护范围内，第一参考值和第二参考值为预先确定的标称值。

电池输入电路3：图11是本发明的UPS功率电路故障检测方法的优选实施例的电池输入电路3的单相故障检测流程图，下面通过A相检测的具体步骤说明电池输入电路3的故障检测流程：

1、母线电压软启动，A相输入交流SCR导通角从0逐渐增大到π/2，关闭输入交流SCR；

2、打开A相电池输入SCR，给定母线电压参考值U_{bus_set}闭环控制A相电池输入电路3，待母线电压稳定；

3、检测±母线电压，如果正母线电压满足ABS(V_bus-V_{bus_set})/V_{bus_set}＞2％，则A相正桥臂的电池输入SCR和/或其驱动电路有故障；如果负母线电压满足ABS(V_bus-V_{bus_set})/V_{bus_set}＞2％，则A相负桥臂的电池输入SCR和/或其驱动电路有故障；

4、如无故障，则A相电池输入SCR无故障，A相电池输入电路3检测完毕。

这里的第六设定值(误差值)为2％，当然适合的其他值也在本发明的保护范围内。

充电功率电路4：图12是本发明的UPS功率电路故障检测方法的优选实施例的充电功率电路4的故障检测流程图，下面通过检测的具体步骤说明充电功率电路4的故障检测流程：

1、母线电压软启动，开环控制A相交流输入SCR导通角从0逐渐增大到π/2；

2、导通角固定在π/2，给定母线电压参考值U_{bus_set}闭环控制A相充电功率电路4；

3、设定参考电流

4、检测充电电流，如果(充电电流-参考电流)/参考电流＞2％，则充电功率电路4和/或充电电路功率开关管的驱动电路有故障；

5、如充电器无故障，则充电功率电路4检测完毕。

这里的第七设定值(误差值)为2％，当然适合的其他值也在本发明的保护范围内。

下面结合图8的本发明的UPS功率电路故障检测方法的优选实施例的具体流程图说明UPS功率电路整体检测流程：

1、上电之前，检修人员必须对所有功率器件用万用表检测是否有短路，因为任何功率器件的短路都会导致上电后整个功率模块的灾难性的后果；

2、合闸上电；

3、上电后迅速按下EPO(EMERGENCYPOWEROFF：紧急电源关闭)按钮(10秒以内完成)，通过监控设置检修工作模式，确保UPS功率电路的检测模块与并机运行系统隔离，设置母线电压参考值U_{bus_set}和逆变电压峰值V_{inv_peak}(默认是母线电压参考值U_{bus_set}减去20)；

4、开机，系统进入检修模式；

5、检测市电输入A、B、C三相电压峰值，检测电池电压，以备后续作对比判断；

6、等待母线电压通过硬件放电电阻放电直到接近零伏；

7、进入A相整流升压电路1故障检测，详细检测过程如上述的整流升压电路1的单相故障检测流程，如果A相整流升压电路1有故障，则直接进入B相整流升压电路1故障检测；

8、开环控制三相逆变给母线电容放电，为后续的B相整流升压电路1检测提供零初始条件；

9、检测母线电压，判断如果正母线电压没有放电到接近0V，则三相逆变正桥臂有故障；如果负母线电压没有放电到接近0V，则三相逆变负桥臂有故障，检测到任何上述故障，立即退出检测，关闭系统；

10、进入B相整流升压电路1故障检测，详细检测过程如上述的整流升压电路1的单相故障检测流程，如果B相整流升压电路1有故障，则直接跳到进入C相整流升压电路1故障检测；

11、开环控制三相逆变给母线电容放电，为后续的C相整流升压电路1检测提供零初始条件；

12、进入C相整流升压电路1故障检测，详细检测过程如上述的整流升压电路1的单相故障检测流程；

13、如三相整流升压电路1都有故障，立即退出检测，关闭系统，判断故障成立条件是三相整流升压电路1的正桥臂都有故障或者三相整流升压电路1的负桥臂都有故障。

14、依次进入A、B、C三相逆变电路2故障检测，精确检测逆变电路2每相是否有故障，详细检测过程如上述的逆变电路2的单相故障检测流程；

15、开环控制三相逆变给母线电容放电，为后续的检测提供零初始条件；

16、判断如果母线电压设置低于母线电压参考标称值，如有故障，整个检测过程结束，如没有故障，进入21，如果BUS电压设置等于母线电压参考标称值，进入后续的测试；

17、检测电池输入电路3，详细检测过程如上述的电池输入电路3的单相故障检测流程；

18、开环控制三相逆变给母线电容放电，为后续的检测提供零初始条件；

19、充电功率电路4检测，详细检测过程如上述的充电功率电路4的故障检测流程；

20、如有故障，结束故障检测过程，显示所有检测出的故障；

21、如果没有故障，而且母线电压小于母线电压参考标称值，则修改母线电压参考值，循环6～21，直到在某个母线电压参考值下有故障或者母线电压大于母线电压参考标称值，故障检测结束。

本发明的UPS功率电路故障检测方法的故障检测时序可以是先逐相检测整流升压电路1，然后再逐相检测逆变电路2；也可以逐相全盘检测，即先检测A相的整流升压电路1，然后再检测A相的逆变电路2，以此类推全盘检测B相和C相。本发明可应用于整流升压电路1与逆变电路2由一个数字信号处理器控制的UPS中，也可以用于整流升压电路1与逆变电路2分别由两个数字信号处理器控制的UPS中。本发明中的SCR可用MOSFET(功率场效应晶体管)、IGBT(绝缘栅双极晶体管)或GTO(可关断晶闸管)代替。本发明的逆变电路2检测方法不仅限于UPS中，还可应用于含有逆变器(半桥或全桥、两电平或多电平)的各种电源或电力电子变换器。本发明整流升压电路1检测方法不仅限于UPS中，还可应用于含有整流器的各种电源或电力电子变换器。本发明充电功率电路4的检测方法不仅限于UPS中，还可应用于含有充电器的各种电源和电力电子变换器。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种UPS功率电路故障检测方法，其特征在于，包括步骤：

S1、根据母线电压参考值U_{bus_set}确定整流升压电路(1)的交流输入SCR的最大导通角α_max；

S2、开环控制所述交流输入SCR，将所述交流输入SCR的导通角从0开始增大并固定在α_max，通过检测母线电压U_bus确定相应的交流输入SCR和/或所述交流输入SCR相应的驱动电路是否有故障；

S3、将所述交流输入SCR的导通角维持在α_max，闭环控制所述整流升压电路(1)的IGBT使得所述母线电压U_bus上升，通过检测所述母线电压U_bus确定相应的IGBT和/或所述IGBT相应的驱动电路是否有故障。

2.根据权利要求1所述的UPS功率电路故障检测方法，其特征在于，所述方法还包括步骤：

S4、判断三相的所述整流升压电路(1)是否都有故障，如是，则退出检测，确定三相的所述整流升压电路(1)故障；如否，则执行步骤S5；

S5、维持所述母线电压U_bus恒定，给定逆变电压峰值V_{inv_peak}，开环控制逆变电路(2)三相逆变输出，通过检测逆变输出电压有效值确定相应相位的逆变电路(2)是否逆变开环故障；

S6、维持所述母线电压U_bus恒定，所述逆变电压从0增大到V_{inv_peak}，闭环控制所述逆变电路(2)三相逆变输出，通过检测逆变输出电压有效值确定相应相位的逆变电路(2)是否逆变闭环故障。

3.根据权利要求2所述的UPS功率电路故障检测方法，其特征在于，所述方法还包括步骤：

S7、判断所述母线电压U_bus是否低于母线电压参考标称值，如否，则退出检测，修改所述母线电压参考值U_{bus_set}后返回步骤S1；如是，则到下一步骤S8；

S8、打开电池输入电路(3)的电池输入SCR，根据所述母线电压参考值U_{bus_set}闭环控制电池输入电路(3)，通过检测母线电压U_bus确定相应的电池输入SCR和/或所述电池输入SCR相应的驱动电路是否有故障。

4.根据权利要求3所述的UPS功率电路故障检测方法，其特征在于，所述方法还包括步骤：

S9、开环控制所述交流输入SCR，将所述交流输入SCR导通角从0开始增大到π/2，然后将所述交流输入SCR导通角固定在π/2，根据所述母线电压参考值U_{bus_set}闭环控制整流升压电路(1)的IGBT，从而闭环控制充电功率电路(4)给电池恒流充电，通过检测充电电流确定所述充电功率电路(4)和/或所述充电功率电路(4)相应的驱动电路是否有故障。

5.根据权利要求4所述的UPS功率电路故障检测方法，其特征在于，所述整流升压电路(1)、所述逆变电路(2)、所述电池输入电路(3)以及所述充电功率电路(4)的各项故障检测之间还包括步骤：开环控制所述逆变电路(2)给母线电容放电。

6.根据权利要求4所述的UPS功率电路故障检测方法，其特征在于，所述整流升压电路(1)的各相的故障检测之间还包括步骤：开环控制所述逆变电路(2)给所述母线电容放电，通过检测母线电压U_bus确定所述逆变电路(2)是否有故障。

7.根据权利要求4所述的UPS功率电路故障检测方法，其特征在于，

所述步骤S1具体为：当母线电压参考值U_{bus_set}与市电峰值电压U_{line_peak}的关系为U_{bus_set}≤(U_{line_peak}+第一设定值)时，α_max＝arcsin[(U_{bus_set}-第一设定值)/U_{line_peak}]；当母线电压参考值U_{bus_set}与市电峰值电压U_{line_peak}的关系为U_{bus_set}＞(U_{line_peak}+第一设定值)时，α_max＝π/2；

所述步骤S2包括：当母线电压参考值U_{bus_set}与母线电压U_bus的关系为绝对值ABS[U_bus-(U_{bus_set}-第一设定值)]/(U_{bus_set}-第一设定值)＞第二设定值时，则判断相应的交流输入SCR和/或所述交流输入SCR相应的驱动电路有故障，否则无故障；

所述步骤S3包括：当母线电压参考值U_{bus_set}与母线电压U_bus的关系为ABS(U_bus-U_{bus_set})/U_{bus_set}＞第三设定值，则判断相应的IGBT和/或所述IGBT相应的驱动电路有故障，否则无故障；

所述步骤S5包括：当逆变输出电压有效值与第一参考值的关系为ABS(逆变输出电压有效值-第一参考值)/第一参考值＞第四设定值时，则相应相位的逆变电路(2)逆变开环故障，否则无故障；

所述步骤S6包括：当逆变输出电压有效值与第二参考值的关系为ABS(逆变输出电压有效值-第二参考值)/第二参考值＞第五设定值时，则相应相位的逆变电路(2)逆变闭环故障，否则无故障；

所述步骤S8包括：当母线电压参考值U_{bus_set}与母线电压U_bus的关系为ABS(U_bus-U_{bus_set})/U_{bus_set}＞第六设定值时，则判断相应的所述电池输入SCR和/或所述电池输入SCR相应的驱动电路有故障，否则无故障；

所述步骤S9包括：当所述充电电流与参考电流的关系为ABS(充电电流-参考电流)/参考电流＞第七设定值时，则判断充电功率电路(4)和/或所述充电功率电路(4)相应的驱动电路有故障，否则无故障。

8.根据权利要求7所述的UPS功率电路故障检测方法，其特征在于，第一设定值范围为：10V～20V；第二设定值范围为0～20％；第三设定值范围为0～10％；第四设定值范围为0～20％；第五设定值范围为0～10％；第六设定值范围为0～10％；第七设定值范围为0～10％。

9.根据权利要求1所述的UPS功率电路故障检测方法，其特征在于，所述步骤S1之前还包括步骤：

S0：将UPS功率电路的检测模块与其他系统隔离，并设置母线电压参考值U_{bus_set}和逆变电压峰值V_{inv_peak}。

10.根据权利要求9所述的UPS功率电路故障检测方法，其特征在于，所述步骤S0之前还包括步骤：检测所述UPS功率电路的所有功率器件是否短路。