CN103344870B - 不间断电源系统的晶闸管短路检测方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种不间断电源系统的晶闸管短路检测方法和装置，当不间断电源系统UPS为市电工作模式时，通过控制向UPS的待测试模块的整流器中、处于工作停止状态的电池放电器的功率开关管导入测试电流，并检测所述电池放电器中的电感上是否有电流，若是，则确定所述电池放电器中的晶闸管短路，并将所述待测试模块从市电工作模式切换到电池供电模式。从而实现了对UPS单模块系统和UPS多模块并机系统的兼容检测，能够准确识别单个模块的故障，避免采用更多的检测元器件，减少了UPS硬件成本。

Description

不间断电源系统的晶闸管短路检测方法和装置

技术领域

本发明实施例涉及电子技术领域，尤其涉及一种不间断电源系统的晶闸管短路检测方法和装置。

背景技术

对于不间断电源系统（UninterruptiblePowerSystem，UPS）而言，其供电可靠性是最为重要的性能指标，因此，必须要准确检测与上报各种电路故障。当UPS为市电工作模式时，UPS电池放电器的晶闸管短路故障会造成电池电压的电流瞬时增大烧毁器件，使UPS不能正常工作，因此，UPS电池放电器的晶闸管短路故障检测是一个值得研究的问题。

现有技术中，对于UPS单模块系统，根据电压判断条件来判断UPS电池放电器的晶闸管是否短路，即若判断获知电池电压高于设定的电压阈值，则判断UPS电池放电器的晶闸管短路，对于UPS多模块系统，由于所有模块的输入端是连接在一起的，若仅仅根据电压检测条件来判断电池放电器的晶闸管是否短路，会导致所有模块都检测到晶闸管短路，导致误报故障。因此，现有技术只能应用于UPS单模块系统，不能应用于UPS多模块并机系统。因此，针对UPS多模块并机系统，现有技术需要通过增加硬件电池电流采样电路的方式来实现UPS电池放电器的晶闸管短路检测。由此可见，现有的检测技术使用了更多的检测元器件，增加了UPS硬件成本。

发明内容

针对现有技术的上述缺陷，本发明实施例提供一种不间断电源系统的晶闸管短路检测方法和装置。

第一方面，本发明实施例提供一种不间断电源系统的晶闸管短路检测方法，包括：

当不间断电源系统UPS为市电工作模式时，控制向所述UPS的待测试模块的整流器中、处于工作停止状态的电池放电器的功率开关管导入测试电流；

检测所述电池放电器中的电感上是否有电流，若是，则确定所述电池放电器中的晶闸管短路。

结合第一方面，在第一种可能的实现方式中，在所述控制向所述UPS的待测试模块中、处于工作停止状态的电池放电器的功率开关管导入测试电流之前，所述方法还包括：

判断市电电压峰值与所述电池放电器中电池电压的压差是否小于预设的阈值，若是，则判断所述电池电压是否高于预设的均充电压指令，若是，则控制向所述UPS的待测试模块中、处于工作停止状态的电池放电器的功率开关管导入测试电流。

结合第一方面，在第二种可能的实现方式中，所述导入测试电流包括：

判断所述待测试模块的负载是否达到预设的阈值，若是，则控制开启所述电池放电器的功率开关管的闭环占空比或开环占空比，否则，控制开启所述电池放电器的功率开关管的开环占空比。

结合第一方面中第二种可能的实现方式，在第三种可能的实现方式中，若控制开启所述待测试模块中、处于工作停止状态的电池放电器的功率开关管的开环占空比，所述方法还包括：

检测母线是否过压，若是，则将所述开环占空比清零，并重新调整所述开环占空比以维持所述母线稳压。

结合第一方面上述各种任一可能的实现方式，在第四种可能的实现方式中，所述UPS包括：单相或者三相UPS单模块系统、以及单相或者三相UPS多模块系统。

第二方面，本发明实施例提供一种不间断电源系统的晶闸管短路检测装置，包括：

控制模块，用于当不间断电源系统UPS为市电工作模式时，控制向所述UPS的待测试模块的整流器中、处于工作停止状态的电池放电器的功率开关管导入测试电流；

检测模块，用于检测所述电池放电器中的电感上是否有电流，若是，则确定所述电池放电器中的晶闸管短路。

结合第二方面，在第一种可能的实现方式中，在所述控制向所述UPS的待测试模块中、处于工作停止状态的电池放电器的功率开关管导入测试电流之前，所述控制模块还用于：

判断市电电压峰值与所述电池放电器中电池电压的压差是否小于预设的阈值，若是，则判断所述电池电压是否高于预设的均充电压指令，若是，则控制向所述UPS的待测试模块中、处于工作停止状态的电池放电器的功率开关管导入测试电流。

结合第二方面，在第二种可能的实现方式中，所述述控制模块具体用于：

判断所述待测试模块的负载是否达到预设的阈值，若是，则控制开启所述电池放电器的功率开关管的闭环占空比或开环占空比，否则，控制开启所述电池放电器的功率开关管的开环占空比。

结合第二方面第二种可能的实现方式，在第三种可能的实现方式中，若控制开启所述待测试模块中、处于工作停止状态的电池放电器的功率开关管的开环占空比，所述控制模块还用于：

检测母线是否过压，若是，则将所述开环占空比清零，并重新调整所述开环占空比以维持所述母线稳压。

结合第二方面上述任一可能的实现方式，在第四种可能的实现方式中，所述UPS包括：单相或者三相UPS单模块系统、以及单相或者三相UPS多模块系统。

本发明实施例提供的不间断电源系统的晶闸管短路检测方法和装置，当不间断电源系统UPS为市电工作模式时，通过控制向UPS的待测试模块的整流器中、处于工作停止状态的电池放电器的功率开关管导入测试电流，并检测所述电池放电器中的电感上是否有电流，若是，则确定所述电池放电器中的晶闸管短路，并将所述待测试模块从市电工作模式切换到电池供电模式。从而实现了对UPS单模块系统和UPS多模块并机系统的兼容检测，能够准确识别单个模块的故障，避免采用更多的检测元器件，减少了UPS硬件成本。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一个不间断电源系统的晶闸管短路检测方法的流程图；

图2为UPS单模块系统的双BOOST电路图；

图3为本发明实施例提供的另一个不间断电源系统的晶闸管短路检测方法的流程图；

图4为本发明实施例提供的一个不间断电源系统的晶闸管短路检测装置的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的一个不间断电源系统的晶闸管短路检测装置的硬件结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明实施例提供的一个不间断电源系统的晶闸管短路检测方法的流程图，如图1所示，该方法包括：

步骤100，当不间断电源系统UPS为市电工作模式时，控制向所述UPS的待测试模块的整流器中、处于工作停止状态的电池放电器的功率开关管导入测试电流；

在控制UPS工作的数字信号处理器中部署UPS的晶闸管短路检测装置，本发明实施例提供的UPS的晶闸管短路检测方法适用于单相或者三相UPS单模块系统、以及单相或者三相UPS多模块系统。在市电工作模式下，对于UPS单模块系统，该检测装置以预先设置的频率对单模块进行晶闸管短路检测，对于UPS多模块系统，该检测装置以预先设置的频率依次对各模块进行晶闸管短路检测。无论是UPS单模块系统或是UPS多模块系统，每个模块中均包括进行交流/直流变换的整流器，进行直流/交流变换的逆变器，旁路电路以及蓄能电池，当某一模块的市网供电出现问题时，该模块会切换到电池供电模式持续对负载供电。本发明主要是检测模块中整理器的晶闸管是否出现短路故障以确定该模块是否从市电工作模式切换到电池供电模式。

具体地，当UPS为市电工作模式时，整流器中与输入电压正半周对应的第一电池放电器以及与输入电压负半周对应的第二电池放电器以互补交替的方式进行工作，即，当输入电压为正半周工作时，第一电池放电器处于正常工作状态，第二电池放电器处于工作停止状态，则第二电池放电器上的功率开关管处于关断状态；当输入电压为负半周工作时，第二电池放电器处于正常工作状态，第一电池放电器处于工作停止状态，则第一电池放电器上的功率开关管处于关断状态。本实施例提供的晶闸管短路检测方法首先通过检测装置在UPS为市电工作模式时，控制向UPS的待测试模块的整流器中、处于工作停止状态的电池放电器的功率开关管导入测试电流。

本领域技术人员可以理解的是，整流器的具体电路结构可以根据实际应用需要进行调整，以中小功率UPS系统的整流单元广泛采用了双BOOST电路为例具体说明，图2为UPS单模块系统的双BOOST电路图，如图2所示，与输入电压正半轴对应的第一电池放电器包括：晶闸管S1，电感L1，第一电池组BatP和功率开关管Q1，与输入电压负半轴对应的第二电池放电器包括：晶闸管S2，电感L2，第二电池组BatN和功率开关管Q2，当输入电压为正半周工作时，第一电池放电器处于正常工作状态，检测装置控制向第二电池放电器中处于关断状态的功率开关管Q2导入测试电流；当输入电压为负半周工作时，第二电池放电器处于正常工作状态，检测装置控制向第一电池放电器中处于关断状态的功率开关管Q1导入测试电流。

步骤101，检测所述电池放电器中的电感上是否有电流，若是，则确定所述电池放电器中的晶闸管短路。

在检测装置控制向处于工作停止状态的电池放电器的功率开关管导入测试电流后，检测该电池放电器中的电感上是否有电流，若检测获知该电感上有电流通过，则确定该电池放电器中的晶闸管短路，并将该待测试模块从市电工作模式切换到电池供电模式，若检测获知该电感上没有电流通过，则确定该电池放电器中的晶闸管没有短路，使该待测试模块维持市电工作模式。如图2所示，当输入电压为正半周工作时，检测装置控制向第二电池放电器中处于关断状态的功率开关管Q2导入测试电流，若检测获知电感L2上有电流通过，则说明晶闸管S2短路，则将该模块从市电工作模式切换到电池供电模式；当输入电压为负半周工作时，检测装置控制向第一电池放电器中处于关断状态的功率开关管Q1导入测试电流，若检测获知电感L1上有电流通过，则说明晶闸管S1短路，则将该模块从市电工作模式切换到电池供电模式。

本实施例提供的不间断电源系统的晶闸管短路检测方法，当不间断电源系统UPS为市电工作模式时，通过控制向UPS的待测试模块的整流器中、处于工作停止状态的电池放电器的功率开关管导入测试电流，并检测所述电池放电器中的电感上是否有电流，若是，则确定所述电池放电器中的晶闸管短路，并将所述待测试模块从市电工作模式切换到电池供电模式。从而实现了对UPS单模块系统和UPS多模块并机系统的兼容检测，能够准确识别单个模块的故障，避免采用更多的检测元器件，减少了UPS硬件成本。

图3为本发明实施例提供的另一个不间断电源系统的晶闸管短路检测方法的流程图，如图3所示，该方法包括：

步骤200，判断市电电压峰值与UPS的待测试模块的整流器中、处于工作停止状态的电池放电器中电池电压的压差是否小于预设的阈值，若是，则执行步骤201，否则，继续按照预设的频率执行步骤200；

UPS的晶闸管短路检测装置按照预设的频率判断市电电压峰值与UPS的待测试模块的整流器中、处于工作停止状态的电池放电器中电池电压的压差是否小于预设的阈值，如图2所示，当输入电压为正半周工作时，检测装置判断市电电压峰值与第二电池放电器中第二电池组BatN电池电压的压差是否小于预设的阈值，当输入电压为负半周工作时，检测装置判断市电电压峰值与第一电池放电器中第一电池组BatP电池电压的压差是否小于预设的阈值，若是，执行步骤201，否则，继续按照预设的频率执行该步骤。

步骤201，判断所述电池电压是否高于预设的均充电压指令，若是，则执行步骤202，否则，继续按照预设的频率执行步骤200；

检测装置若判断获知市电电压峰值与UPS的待测试模块的整流器中、处于工作停止状态的电池放电器中电池电压的压差小于预设的阈值，则继续判断电池电压是否高于预设的均充电压指令，若是，则说明该电池放电器中的晶闸管有可能发生短路，因此，触发向该电池放电器的功率开关管导入测试电流检测该电池放电器中的晶闸管是否短路，否则，继续按照预设的频率执行步骤200。

步骤202，判断所述待测试模块的负载是否达到预设的阈值，若是，则控制开启所述电池放电器的功率开关管的闭环占空比或开环占空比，否则，控制开启所述功率开关管的开环占空比；

检测装置在控制向该电池放电器的功率开关管导入测试电流之前，首先判断待测试模块的负载是否达到预设的阈值，若判断获知负载达到预设的阈值，则说明该负载为重载的情况，从而控制开启电池放电器的功率开关管的闭环占空比或开环占空比，使该功率开关管导通，需要说明的是，若开启闭环占空比可以保证母线稳压，但是处理时间较长，若开启开环占空比可以节约处理时间，但是有可能导致母线过压。若判断获知负载没有达到预设的阈值，则说明该负载为空载或者轻载的情况，从而控制开启电池放电器的功率开关管的开环占空比使该功率开关管导通。

步骤203，检测所述电池放电器中的电感上是否有电流，若是，则确定所述电池放电器中的晶闸管短路。

通过向功率开关管施加占空比导通功率开关管之后，检测电池放电器中的电感上是否有电流，若是，则确定该电池放电器中的晶闸管短路，并将待测试模块从市电工作模式切换到电池供电模式。

进一步地，若检测装置控制开启电池放电器的功率开关管的开环占空比使该功率开关管导通，为了提高安全性，需要进一步地检测母线是否过压，若是，则将该开环占空比清零，并重新调整所述开环占空比以维持母线稳压。要保证施加的开环占空比不会导致母线过压，在三相电路中，考虑在A相市电正半周以内，只对与A相市电负半周对应的功率开关管开启开环占空比，B、C两相维持正常的闭环调节状态，不施加开环占空比，这样就保证了母线电压的稳压调节，B、C两相类似处理，此处不再赘述。

本实施例提供的不间断电源系统的晶闸管短路检测方法，当不间断电源系统UPS为市电工作模式时，通过控制开启UPS的待测试模块的整流器中、处于工作停止状态的电池放电器的功率开关管的占空比以导通该功率开关管，然后检测该电池放电器中的电感上是否有电流，若是，则确定该电池放电器中的晶闸管短路，从而将该待测试模块从市电工作模式切换到电池供电模式。实现了对UPS单模块系统和UPS多模块并机系统的兼容检测，能够准确识别单个模块的故障，避免采用更多的检测元器件，减少了UPS硬件成本。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

图4为本发明实施例提供的一个不间断电源系统的晶闸管短路检测装置的结构示意图，如图4所示，该装置包括：控制模块11和检测模块12，其中，控制模块11用于当不间断电源系统UPS为市电工作模式时，控制向所述UPS的待测试模块的整流器中、处于工作停止状态的电池放电器的功率开关管导入测试电流；检测模块12用于检测所述电池放电器中的电感上是否有电流，若是，则确定所述电池放电器中的晶闸管短路。

本实施例提供的不间断电源系统的晶闸管短路检测装置中各模块的功能和处理流程，可以参见上述图1所示的方法实施例，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。

进一步地，在所述控制向所述UPS的待测试模块中、处于工作停止状态的电池放电器的功率开关管导入测试电流之前，控制模块11还用于：判断市电电压峰值与电池放电器中电池电压的压差是否小于预设的阈值，若是，则判断所述电池电压是否高于预设的均充电压指令，若是，则控制向所述UPS的待测试模块中、处于工作停止状态的电池放电器的功率开关管导入测试电流。

进一步地，控制模块11具体用于：判断所述待测试模块的负载是否达到预设的阈值，若是，则控制开启所述电池放电器的功率开关管的闭环占空比或开环占空比，否则，控制开启所述电池放电器的功率开关管的开环占空比。

进一步地，若控制开启所述待测试模块中、处于工作停止状态的电池放电器的功率开关管的开环占空比，控制模块11还用于：检测母线是否过压，若是，则将所述开环占空比清零，并重新调整所述开环占空比以维持所述母线稳压。

需要说明的是，所述UPS包括：单相或者三相UPS单模块系统、以及单相或者三相UPS多模块系统。

本实施例提供的不间断电源系统的晶闸管短路检测装置中各模块的功能和处理流程，可以参见上述图2所示的方法实施例，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。

图5为本发明实施例提供的一个不间断电源系统的晶闸管短路检测装置的硬件结构示意图，如图5所示，该装置100包括：处理器101、存储器102、通信接口103和总线104。其中，所述处理器101、存储器102和通信接口103之间通过总线104连接。总线104可以是ISA总线、PCI总线或EISA总线等。所述总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图5中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。

存储器102用于存放程序代码，所述程序代码中包括计算机操作指令。存储器102可以是高速随机存储器，也可以是非易失性存储器（non-volatilememory），例如至少一个磁盘存储器。

处理器101执行所述程序代码，用于：

当不间断电源系统UPS为市电工作模式时，控制向所述UPS的待测试模块的整流器中、处于工作停止状态的电池放电器的功率开关管导入测试电流；

检测所述电池放电器中的电感上是否有电流，若是，则确定所述电池放电器中的晶闸管短路。

在所述控制向所述UPS的待测试模块中、处于工作停止状态的电池放电器的功率开关管导入测试电流之前，处理器101还用于：

判断市电电压峰值与所述电池放电器中电池电压的压差是否小于预设的阈值，若是，则判断所述电池电压是否高于预设的均充电压指令，若是，则控制向所述UPS的待测试模块中、处于工作停止状态的电池放电器的功率开关管导入测试电流。

处理器101导入测试电流的过程具体包括：

判断所述待测试模块的负载是否达到预设的阈值，若是，则控制开启所述电池放电器的功率开关管的闭环占空比或开环占空比，否则，控制开启所述电池放电器的功率开关管的开环占空比。

若控制开启所述电池放电器的功率开关管的开环占空比，处理器101还用于：

检测母线是否过压，若是，则将所述开环占空比清零，并重新调整所述开环占空比以维持所述母线稳压。

本实施例提供的不间断电源系统的晶闸管短路检测装置中处理器执行存储器中的程序代码的处理流程，可以参见上述所示的方法实施例，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种不间断电源系统的晶闸管短路检测方法，其特征在于，包括：

当不间断电源系统UPS为市电工作模式时，控制向所述UPS的待测试模块的整流器中、处于工作停止状态的电池放电器的功率开关管导入测试电流；

检测所述电池放电器中的电感上是否有电流，若是，则确定所述电池放电器中的晶闸管短路。

2.根据权利要求1所述的不间断电源系统的晶闸管短路检测方法，其特征在于，在所述控制向所述UPS的待测试模块的整流器中、处于工作停止状态的电池放电器的功率开关管导入测试电流之前，所述方法还包括：

判断市电电压峰值与所述电池放电器中电池电压的压差是否小于预设的阈值，若是，则判断所述电池电压是否高于预设的均充电压指令，若是，则控制向所述UPS的待测试模块的整流器中、处于工作停止状态的电池放电器的功率开关管导入测试电流。

3.根据权利要求1所述的不间断电源系统的晶闸管短路检测方法，其特征在于，所述导入测试电流包括：

判断所述待测试模块的负载是否达到预设的阈值，若是，则向所述电池放电器的功率开关管施加闭环占空比或开环占空比，否则，向所述电池放电器的功率开关管施加开环占空比。

4.根据权利要求3所述的不间断电源系统的晶闸管短路检测方法，其特征在于，若向所述电池放电器的功率开关管施加开环占空比，所述方法还包括：

检测母线是否过压，若是，则将所述开环占空比清零，并重新调整所述开环占空比以维持所述母线稳压。

5.根据权利要求1-4任一所述的不间断电源系统的晶闸管短路检测方法，其特征在于，所述UPS包括：单相或者三相UPS单模块系统、以及单相或者三相UPS多模块系统。

6.一种不间断电源系统的晶闸管短路检测装置，其特征在于，包括：

控制模块，用于当不间断电源系统UPS为市电工作模式时，控制向所述UPS的待测试模块的整流器中、处于工作停止状态的电池放电器的功率开关管导入测试电流；

检测模块，用于检测所述电池放电器中的电感上是否有电流，若是，则确定所述电池放电器中的晶闸管短路。

7.根据权利要求6所述的不间断电源系统的晶闸管短路检测装置，其特征在于，在所述控制向所述UPS的待测试模块的整流器中、处于工作停止状态的电池放电器的功率开关管导入测试电流之前，所述控制模块还用于：

判断市电电压峰值与所述电池放电器中电池电压的压差是否小于预设的阈值，若是，则判断所述电池电压是否高于预设的均充电压指令，若是，则控制向所述UPS的待测试模块的整流器中、处于工作停止状态的电池放电器的功率开关管导入测试电流。

8.根据权利要求6所述的不间断电源系统的晶闸管短路检测装置，其特征在于，所述控制模块具体用于：

判断所述待测试模块的负载是否达到预设的阈值，若是，则向所述电池放电器的功率开关管施加闭环占空比或开环占空比，否则，向所述电池放电器的功率开关管施加开环占空比。

9.根据权利要求8所述的不间断电源系统的晶闸管短路检测装置，其特征在于，若向所述电池放电器的功率开关管施加开环占空比，所述控制模块还用于：

检测母线是否过压，若是，则将所述开环占空比清零，并重新调整所述开环占空比以维持所述母线稳压。

10.根据权利要求6-9任一所述的不间断电源系统的晶闸管短路检测装置，其特征在于，所述UPS包括：单相或者三相UPS单模块系统、以及单相或者三相UPS多模块系统。