CN103983891B - 逆变器电路的短路故障检测装置及方法 - Google Patents

逆变器电路的短路故障检测装置及方法 Download PDF

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Abstract

本公开提供了一种用于多电平逆变器电路的短路故障检测装置及方法。该逆变器电路包含至少一个单相支路，其中各单相支路包括多个开关管，短路故障检测方法包含：向各单相支路的开关管发送至少一检测脉冲序列；根据检测脉冲序列，判断各单相支路中是否形成导通回路；以及当存在导通回路时，根据导通回路的路径确定各单相支路的故障开关管位置。

Description

逆变器电路的短路故障检测装置及方法
技术领域
本发明涉及逆变器技术领域，且特别涉及一种逆变器电路的短路故障检测装置及方法。
背景技术
逆变器由于广泛应用于电力系统中，因此人们对其可维护性的要求也越来越高。以多电平逆变器为例，其在高压、大功率场合的应用提供了很多便利，但随着电平数增加，主电路所需的开关管数量成倍增加，电路结构和控制更加复杂，这使得电力电子设备的故障增多，系统的可靠性大大降低。
目前容易出现的故障，包括开关管的开路或短路故障，以及线路错接或线路断开，驱动失效等故障，都会造成对器件及系统的损害。如果没有有效的机制测试逆变器电路是否有短路的故障情形出现，逆变器电路在运作时势必容易损坏，轻则造成工矿企业停产，重则造成严重的、灾难性的事故。
因此，如何设计一个新的逆变器电路的短路故障检测装置及方法，以解决上述的问题，乃是业界亟待解决的问题。
发明内容
因此，本发明一方面是在提供一种短路故障检测方法，适于多电平的逆变器电路，逆变器电路包含至少一个单相支路，其中每个单相支路包括多个开关管，短路故障检测方法包含：向单相支路的开关管发送至少一检测脉冲序列；根据检测脉冲序列，判断单相支路中是否形成导通回路；以及当存在导通回路时，根据导通回路的路径确定该单相支路的故障开关管位置。
本发明另一方面是在提供一种短路故障检测装置，适于多电平的逆变器电路，逆变器电路包含至少一个单相支路，其中每个单相支路包括多个开关管，短路故障检测装置包含：脉冲发送模块、回路判断模块以及故障检测模块。脉冲发送模块向单相支路的开关管发送至少一检测脉冲序列。回路判断模块根据检测脉冲序列，判断该单相支路中是否形成导通回路。故障检测模块于存在该导通回路时，根据导通回路的路径确定该单相支路的故障开关管位置。
本发明又一方面是在提供一种三相三电平逆变器电路，包含：电容模块、三个单相支路以及故障检测模块。电容模块包含藉由第一中点电性串联的第一电容以及第二电容。每一单相支路与该电容模块并联，包含：第一二极管、第二二极管、第一开关管、第二开关管、第三开关管以及第四开关管。第一二极管及第二二极管藉由第二中点同向电性串联于第三中点以及第四中点间，且第二中点电性连接于第一中点。第一开关管以及第二开关管藉由第三中点电性串联。第三开关管以及第四开关管，藉由第四中点电性串联，且第二开关管与第三开关管藉由第五中点电性串联。故障检测模块向第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管发送由“0”和“1”构成的检测脉冲序列，根据检测脉冲序列，判断该单相支路中是否形成导通回路，当该单相支路存在该导通回路时，根据该导通回路的路径确定该单相支路的故障开关管位置。
应用本发明的优点在于藉由检测脉冲序列检测逆变器电路包含的单相支路是否形成导通回路，进一步在导通回路产生时，根据导通回路的路径确定各单相支路的故障开关管位置，迅速的检测出短路的开关管，而轻易的达到上述的目的。
附图说明
图1为本发明一实施例中，一种逆变器电路的电路图；
图2A至图2C分别为本发明一实施例中，电容模块及单相支路的电路图；
图3A至图3C分别为本发明一实施例中，电容模块及单相支路的电路图；
图4A及图4B分别为本发明一实施例中，电容模块及单相支路的电路图；
图5A及图5B分别为本发明一实施例中，电容模块及单相支路的电路图；
图6为本发明一实施例中，一种逆变器电路短路测试方法的流程图；以及
图7为本发明一实施例中，一种逆变器电路的电路图。
附图标记说明：
1：逆变器电路 10：电容模块
12、14、16：单相支路 120：第一开关管
121A：绝缘栅双极晶体管 121B：二极管
122：第二开关管 124：第三开关管
126：第四开关管 18：故障检测模块
600：短路故障检测方法 601-609：步骤
7：逆变器电路 70：电容模块
72、74、76：单相支路 720：第一开关管
722：第二开关管 78：故障检测模块
具体实施方式
请参照图1。图1为本发明一实施例中，一种逆变器电路1的电路图。逆变器电路1包含电容模块10、单相支路12、14及16与故障检测模块18。
电容模块10包含藉由第一中点P1电性串联的第一电容C1以及第二电容C2。于一实施例中，电容模块10通过母线(未绘示)连接至其他外部的电路，例如但不限于整流电路(未绘示)。
单相支路12、14及16各与电容模块10并联。于一实施例中，单相支路12、14及16可具有相同的结构。以下将以单相支路12为例进行更详细的说明。单相支路12于不同实施例中，可为两电平变换器、三电平变换器或五电平变换器。图1中所绘示的单相支路12是以三电平变换器为范例，其包含：第一二极管D1、第二二极管D2、第一开关管120、第二开关管122、第三开关管124以及第四开关管126。
第一二极管D1及第二二极管D2藉由第二中点P2同向电性串联于第三中点P3以及第四中点P4间。其中第二中点P2电性连接于第一中点P1。
第一开关管120及第二开关管122藉由第三中点P3电性串联。第三开关管124及第四开关管126藉由第四中点P4电性串联，且第二开关管122与第三开关管124藉由第五中点P5电性串联。
于一实施例中，第一开关管120、第二开关管122、第三开关管124以及第四开关管126包含相同的结构。以第一开关管120为例，第一开关管120包含相电性并联的绝缘栅双极晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor；IGBT)121A及二极管121B。其中，绝缘栅双极晶体管121A的开关可由其栅极上施加的电压信号控制。于其他实施例中，第一至第四开关120-126亦可能由其他结构实现，不为本实施例所限。
故障检测模块18用以传送检测脉冲序列至各单相支路12、14及16的第一至第四开关120-126。其中，检测脉冲序列是由“0”的低电平信号和的“1”的高电平信号构成。于图1中，范例性的绘示一组由故障检测模块18传送至单相支路12的检测脉冲序列S1、S2、S3及S4，并分别对应于第一至第四开关120-126。
以检测脉冲序列S1-S4中的脉冲S1为例，当其为0时，将使对应的第一开关管120断开，而当其为1时，将使对应的第一开关管120导通。在单相支路12的各开关均正常运作时，检测脉冲序列S1-S4将不会使单相支路12产生任何的导通回路。
因此，故障检测模块18可以根据所发出的检测脉冲序列S1-S4，判断单相支路12中是否形成导通回路。当单相支路12存在导通回路时，故障检测模块18根据导通回路的路径确定单相支路的故障开关管位置。
请参照图2A至图2C。图2A至图2C分别为本发明一实施例中，电容模块10及单相支路12的电路图。
图2A至图2C中，故障检测模块18所传送的检测脉冲序列，目的是使第一开关管120、第二开关管122、第三开关管124以及第四开关管126在正常运作的状况下，其中之一导通，并使其他三者断开。
举例来说，于图2A中，所传送的检测脉冲序列S1-S4为“1000”。其中，接收高电平(即为1)脉冲的第一开关管120是以实线绘示，而接收低电平(即为0)脉冲的第二至第四开关122-126是以虚线绘示。
当第二至第三开关122、124正常运作时，将由于检测脉冲序列S2、S3的控制而断开，且不论第四开关管126是否正常，单相支路12与电容模块10间均不会产生导通回路。然而，当单相支路12与电容模块10间形成导通回路LOOP1时，将表示第二及第三开关122、124因故障而产生短路的状况。
如图2A所示，导通回路LOOP1包括第一开关管120、第二开关管122、第三开关管124，并经由电容C1及第二二极管D2所形成。如单相支路12与电容模块10间产生导通回路LOOP1，则可判断导通回路LOOP1上的第二及第三开关122、124产生短路，而非原先预定的断开状态。因此，藉由“1000”的检测脉冲序列S1-S4，可测试第二及第三开关122、124是否产生短路。
于图2B中，所传送的检测脉冲序列S1-S4为“0100”。其中，接收高电平(即为1)脉冲的第二开关管122是以实线绘示，而接收低电平(即为0)脉冲的第一开关管120及第三至第四开关124-126是以虚线绘示。
当第一及第三开关120、124正常运作时，将由于检测脉冲序列S1、S3的控制而断开。然而，当单相支路12与电容模块10间形成导通回路LOOP2时，将代表第一及第三开关120、124因故障而产生短路的状况。
于一实施例中，故障检测模块18是藉由上述的检测脉冲序列以及一硬件短路保护机制确定单相支路12存在导通回路。
如图2B所示，导通回路LOOP2包括第一开关管120、第二开关管122、第三开关管124，并经由电容C1及第二二极管D2所形成。如单相支路12与电容模块10间产生导通回路LOOP2，则可判断导通回路LOOP2上第一及第三开关120、124产生短路，而非原先预定的断开状态。因此，藉由“0100”的检测脉冲序列S1-S4，可测试第一及第三开关122、124是否产生短路。
然而需注意的是，在发出此检测脉冲序列S1-S4而造成包括第二开关管122、第三开关管124及第四开关管126，并经由电容C2及第一二极管D1形成的导通回路时，是代表第三及第四开关124、126均产生短路的故障情形。
并且，在发出此检测脉冲序列S1-S4而造成包括第一至第四开关管120-126的导通回路产生时，则代表第一开关管120、第三开关管124和第四开关管126均出现短路故障。
于图2C中，所传送的检测脉冲序列S1-S4为“0010”。其中，接收高电平(即为1)脉冲的第三开关管124是以实线绘示，而接收低电平(即为0)脉冲的第一、第二及第四开关120、122、126是以虚线绘示。
当第二及第四开关122、126正常运作时，将由于脉冲S2、S4的控制而断开，单相支路12与电容模块10间不会产生导通回路。然而，当单相支路12与电容模块10间形成导通回路LOOP3时，将表示第二及第四开关122、126因故障而产生短路的状况。
如图2C所示，导通回路LOOP3包括第二开关管122、第三开关管124及第四开关管126，并经由电容C2及第一二极管D1所形成。如单相支路12与电容模块10间产生导通回路LOOP3，则可判断导通回路LOOP3上的第二及第四开关122、126产生短路，而非原先预定的断开状态。因此，藉由“0010”的一组检测脉冲序列S1-S4，可测试第二及第四开关122、124是否产生短路。
然而需注意的是，在发出此检测脉冲序列S1-S4而造成包括第一开关管120、第二开关管122、第三开关管124，并经由电容C1及第二二极管D2的导通回路时，是代表第一及第二开关120、122均产生短路的故障情形。
并且，在发出此检测脉冲序列S1-S4而造成包括第一至第四开关管120-126的导通回路时，则第一开关管120、第二开关管122和第四开关管126均出现短路故障。
而(0,0,0,1)的检测脉冲序列S1-S4由于功效与“1000”相当，因此于一实施例中，可不需再行传送。
请参照图3A至图3C。图3A至图3C分别为本发明一实施例中，电容模块10及单相支路12的电路图。
图3A至图3C中，故障检测模块18所传送的检测脉冲序列，目的是使第一开关管120、第二开关管122、第三开关管124以及第四开关管126在正常运作的状况下，其中之二导通，并使其他二者断开。
举例来说，于图3A中，所传送的检测脉冲序列S1-S4为“1100”。其中，接收高电平(即为1)脉冲的第一及第二开关120、122是以实线绘示，而接收低电平(即为0)脉冲的第三及第四开关124、126是以虚线绘示。
当与第一及第二开关120、122邻接的第三开关管124正常运作时，将由于脉冲S3的控制而断开，且不论第四开关管126是否正常，单相支路12与电容模块10间均不会产生导通回路。然而，当单相支路12与电容模块10间形成导通回路LOOP4时，将表示第三开关管124因故障而产生短路的状况。
如图3A所示，导通回路LOOP4包括第一开关管120、第二开关管122、第三开关管124，并经由电容C1及第二二极管D2所形成。如单相支路12与电容模块10间产生导通回路LOOP4，则可判断导通回路LOOP4上的第三开关管124产生短路，而非原先预定的断开状态。因此，藉由“1100”的一组检测脉冲序列S1-S4，可测试第三开关管124是否产生短路。
于第3B图中，所传送的检测脉冲序列S1-S4为“0011”。其中，接收高电平(即为1)脉冲的第三及第四开关124、126是以实线绘示，而接收低电平(即为0)脉冲的第一及第二开关120、122是以虚线绘示。
当与第三及第四开关124、126邻接的第二开关管122正常运作时，将由于检测脉冲序列S2的控制而断开，且不论第一开关管120是否正常，单相支路12与电容模块10间均不会产生导通的回路。然而，当单相支路12与电容模块10间形成导通回路LOOP5时，将表示第二开关管122因故障而产生短路的状况。
如第3B图所示，导通回路LOOP5包括第二开关管122、第三开关管124及第四开关管126，并经由电容C2及第一二极管D1所形成。如单相支路12与电容模块10间产生导通回路LOOP5，则可判断导通回路LOOP5上的第二开关管122产生短路，而非原先预定的断开状态。因此，藉由“0011”的一组检测脉冲序列S1-S4，可测试第二开关管122是否产生短路。
于图3C中，所传送的检测脉冲序列S1-S4为“0110”。其中，接收高电平(即为1)脉冲的第二及第三开关122、124是以实线绘示，而接收低电平(即为0)脉冲的第一及第四开关120、126是以虚线绘示。
当与第二及第三开关122、124邻接的第一及第四开关120、126均正常运作时，将由于检测脉冲序列S2的控制而断开，不会产生导通回路。然而，当例如单相支路12与电容模块10间形成导通回路LOOP6时，将表示第一开关管120因故障而产生短路的状况。
如图3C所示，导通回路LOOP6包括第一开关管120、第二开关管122、第三开关管124，并经由电容C1及第二二极管D2所形成。如单相支路12与电容模块10间产生导通回路LOOP6，则可判断导通回路LOOP6上的第一开关管120产生短路，而非原先预定的断开状态。因此，藉由“0110”的一组检测脉冲序列S1-S4，可测试第一开关管120是否产生短路。
然而需注意的是，在发出此检测脉冲序列S1-S4而造成包括电容C2、第一二极管D1、第二开关管122、第三开关管124及第四开关管126的导通回路产生时，将表示第四开关管126产生短路的故障情形。
另一方面，在发出此检测脉冲序列S1-S4而造成包括第一至第四开关管120-126的导通回路产生，则表示第一开关管120和第四开关管126均出现短路故障。
请参照图4A及图4B。图4A及图4B分别为本发明一实施例中，电容模块10及单相支路12的电路图。
图4A及图4B中，故障检测模块18所传送的检测脉冲序列，目的是使第一开关管120、第二开关管122、第三开关管124以及第四开关管126在正常运作的状况下，其中之三导通，并使剩下的一者断开。
故障检测模块18需经由控制信号线(未绘示)传送检测脉冲序列S1-S4至第一至第四第二开关120-126。如相邻的第一及第二开关120、122间的控制信号线有反接的状况，亦可能造成短路的产生。
举例来说，于图4A中，所传送的检测脉冲序列S1-S4为“1011”。其中，接收高电平(即为1)脉冲的第一、第三及第四开关120、124、126是以实线绘示，而接收低电平(即为0)脉冲的第二开关管122是以虚线绘示。
当第一及第二开关120、122的信号线并未反接时，单相支路12与电容模块10间不会产生导通回路。然而，当单相支路12与电容模块10间形成导通回路LOOP7时，表示第一及第二开关120、122如图4A所示具有反接的状况而造成短路。
如图4A所示，导通回路LOOP7为由电容C2、第一二极管D1、第二开关管122、第三开关管124及第四开关管126所形成的回路。如单相支路12与电容模块10间产生导通回路LOOP7，则可判断导通回路LOOP7上的第一与第二开关120、122有信号线反接的状况，才会由因信号线反接而导通的第二开关124产生导通回路LOOP7。因此，藉由“1011”的一组检测脉冲序列S1-S4，可测试第一与第二开关120、122是否因信号线反接而产生短路。
另一方面，如相邻的第三及第四开关124、126间的控制信号线有反接的状况，亦可能造成短路的产生。
举例来说，于图4B中，所传送的检测脉冲序列S1-S4为“1101”。其中，接收高电平(即为1)脉冲的第一、第二及第四开关120、122、126是以实线绘示，而接收低电平(即为0)脉冲的第三开关管124是以虚线绘示。
当第三及第四开关124、126的信号线并未反接时，单相支路12与电容模块10间不会产生导通的回路。然而，当第三及第四开关124、126如图4B所示具有反接的状况，将造成短路，而在单相支路12与电容模块10间形成导通回路LOOP8。
如图4B所示，导通回路LOOP8为由电容C1、第一开关管120、第二开关管122、第三开关管124及第二二极管D2所形成的回路。如单相支路12与电容模块10间产生导通回路LOOP8，则可判断导通回路LOOP8上的目标开关，亦即第三与第四开关124、126有信号线反接的状况，才会由因信号线反接而导通的第三开关126产生导通回路LOOP8。因此，藉由“1101”的一组检测脉冲序列S1-S4，可测试第三与第四开关124、126是否因信号线反接而产生短路。
请参照图5A及图5B。图5A及图5B分别为本发明一实施例中，电容模块10及单相支路12的电路图。
上述的检测脉冲序列亦可用以测试第一及第二开关120、122间，或第三及第四开关124、126间是否有实体反接的状况。
举例来说，于图5A中，所传送的检测脉冲序列S1-S4为“1011”。其中，接收高电平(即为1)脉冲的第一、第三及第四开关120、124、126是以实线绘示，而接收低电平(即为0)脉冲的第二开关管122是以虚线绘示。
当第一及第二开关120、122并未反接时，单相支路12与电容模块10间不会产生导通回路。然而，当单相支路12与电容模块10间形成导通回路LOOP9时，将表示第一及第二开关120、122如图5A所示具有反接的状况。
如图5A所示，导通回路LOOP9包括第二开关管122、第三开关管124及第四开关管126，并经由电容C2及第一二极管D1所形成。如单相支路12与电容模块10间产生导通回路LOOP9，则可判断导通回路LOOP9上的第一与第二开关120、122有实体反接的状况，才会由实体反接并导通的第一开关122产生导通回路LOOP9。因此，藉由“1011”的一组检测脉冲序列S1-S4，可测试第一与第二开关120、122是否因实体反接而产生短路。
另一方面，如相邻的第三及第四开关124、126间有实体反接的状况，亦可能造成短路的产生。
举例来说，于图5B中，所传送的检测脉冲序列S1-S4为“1101”。其中，接收高电平(即为1)脉冲的第一、第二及第四开关120、122、126是以实线绘示，而接收低电平(即为0)脉冲的第三开关管124是以虚线绘示。
当与第三及第四开关124、126并未反接时，单相支路12与电容模块10间不会产生导通回路。然而，当单相支路12与电容模块10间形成导通回路LOOP10时，将表示第三及第四开关124、126如图4B所示具有反接的状况，将造成短路。
如图5B所示，导通回路LOOP10包括第一开关管120、第二开关管122、第三开关管124，并经由电容C1及第二二极管D2所形成。如单相支路12与电容模块10间产生导通回路LOOP10，则可判断导通回路LOOP10上的第三与第四开关124、126有实体反接的状况，才会由实体反接并导通的第四开关管126产生导通回路LOOP10。因此，藉由“1101”的一组检测脉冲序列S1-S4，可测试第三与第四开关124、126是否因实体反接而产生短路。
于一实施例中，故障检测模块18向各单相支路12、14及16的开关管依照预设次序发送多组检测脉冲序列，从而循环检测该些开关管是否发生短路故障。并且，于一实施例中，多组检测脉冲序列的发送次序遵循单相支路中的开关管的开通数量由少到多的原则。举例来说，故障检测模块18可依次传送六组检测脉冲序列S1-S4：“1000”、“0100”、“0010”、“1100”、“0011”、“0110”、“1011”及“1101”至第一至第四开关120-126，以高效率的判断是否具有短路的状况。
于一实施例中，逆变器电路1对应三相交流电包含三个单相支路，如图1所绘示的单相支路12、14及16。故障检测模块18可依序分别传送上述的检测脉冲序列S1-S4至各单相支路12、14及16进行测试。
于一实施例中，上述的短路测试，可在电容模块10连接的母线上的母线电压充电到一预定值时开始进行。于不同实施例中，短路测试可在逆变器电路1开机时进行，亦或在运行中进行。而在短路测试中发现第一至第四开关120-126有短路或是反接的情形时，故障检测模块18可进行短路保护处理，例如但不限于停止传送控制第一至第四开关120-126运作的脉冲信号以关闭整个逆变器电路1。并且，故障检测模块18亦可根据测试结果，产生故障结果整合分析。
请参照图6。图6为本发明一实施例中，一种短路故障检测方法600的流程图。短路故障检测方法600可应用于如图1所示的逆变器电路1。短路故障检测方法600包含下列步骤(应了解到，在本实施方式中所提及的步骤，除特别说明其顺序者外，均可依实际需要调整其前后顺序，甚至可同时或部分同时执行)。
于步骤601，短路测试流程开始。
于步骤602，使母线电压充电到预定值。
于步骤603，向每一单相支路12、14及16的开关管发送至少一检测脉冲序列。
于步骤604，根据检测脉冲序列，判断各单相支路12、14及16中是否形成导通回路。
当形成导通回路时，流程是于步骤605由故障检测模块18进行短路保护处理，并根据导通回路的路径确定各单相支路12、14及16的故障开关管位置。
当并未有短路故障的情形时，流程于步骤606传送检测脉冲序列以测试第一及第二开关120、122间和第三及第四开关124、126间是否具有反接的情形。
于步骤607，根据检测脉冲序列，判断各单相支路12、14及16中是否形成导通回路。
当形成导通回路时，流程于步骤605由故障检测模块18进行短路保护处理，并根据导通回路的路径确定各单相支路12、14及16的故障开关管位置。
当未形成导通回路，或是步骤605故障检测模块18完成短路保护处理及位置的确定后，于步骤608，故障检测模块18将进行故障结果整合分析，并于步骤609结束短路测试流程。
请参照图7。图7为本发明一实施例中，一种逆变器电路7的电路图。逆变器电路7包含电容模块70、单相支路72、74及76与故障检测模块78。
逆变器电路7如同图1所绘示的逆变器电路1，为三相的逆变器电路，包含与电容模块70并联的三个单相支路72、74及76。但与图1不同的，逆变器电路7的单相支路72、74及76分别为两电平变换器。于一实施例中，单相支路72、74及76可具有相同的结构。以下将以单相支路72为例进行更详细的说明。单相支路72包含串接的第一开关管720和第二开关管722。
类似图1的逆变器电路1，逆变器电路7可藉由故障检测模块78向单相支路72中的第一开关管720和第二开关管722发送检测脉冲序列S1-S2。举例来说，故障检测模块78可发送为“01”的检测脉冲序列S1-S2，并判断单相支路72是否产生导通回路。当导通回路存在时，故障检测模块78将可根据该检测脉冲序列“01”中的“0”所对应的开关管确定单相支路72的短路故障位置。
虽然本公开内容已以实施方式公开如上，然其并非用以限定本公开内容，任何本领域技术人员，在不脱离本公开内容的精神和范围内，当可作各种的变动与润饰，因此本公开内容的保护范围当视权利要求所界定者为准。

Claims (25)

1.一种短路故障检测方法，适于多电平的逆变器电路，该逆变器电路包含至少一个单相支路，其中每个单相支路包括多个开关管，其特征在于，该短路故障检测方法包含：
在该逆变器电路开机时向单相支路的所述开关管发送至少一由“0”和“1”构成的检测脉冲序列；
根据该检测脉冲序列，判断该单相支路中是否形成一导通回路；
当存在该导通回路时，根据该导通回路的路径确定该导通回路中的开关管位置和数量；
将该导通回路中的至少一开关管与该检测脉冲序列进行匹配；
将匹配结果对应为该检测脉冲序列中的“0”的开关管确定为短路故障；以及
当该检测脉冲序列为“0”的该开关管被确认为该短路故障时，进行短路保护处理，关闭该多电平的逆变电路。
2.如权利要求1所述的短路故障检测方法，其特征在于，该逆变器电路为两电平变换器、三电平变换器或五电平变换器。
3.如权利要求2所述的短路故障检测方法，其特征在于，该逆变器电路为三相两电平变换器，包括一电容与各单相支路并联连接，各单相支路包括串接的一第一开关管和一第二开关管，该短路故障检测方法包括：
向单相支路中的第一开关管和第二开关管发送检测脉冲序列“01”；
当该单相支路存在该导通回路时，根据该检测脉冲序列“01”中的“0”所对应的开关管确定该单相支路的短路故障位置。
4.如权利要求2所述的短路故障检测方法，其特征在于，该逆变器电路为三相三电平变换器，包含：一电容模块，包含藉由一第一中点电性串联的一第一电容以及一第二电容，该电容模块与各单相支路并联；各单相支路包含：一第一二极管以及一第二二极管，藉由一第二中点同向电性串联于一第三中点以及一第四中点间，且该第二中点电性连接于该第一中点；一第一开关管以及一第二开关管，藉由该第三中点电性串联；一第三开关管以及一第四开关管，藉由该第四中点电性串联，且该第二开关管与该第三开关管藉由一第五中点电性串联，该短路故障检测方法包括：
向该第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管发送由“0”和“1”构成的该检测脉冲序列。
5.如权利要求4所述的短路故障检测方法，其特征在于，该检测脉冲序列为“0100”且存在该导通回路时，该单相支路的短路故障为下列任一情形：
若该导通回路包括该第二开关管、该第三开关管和该第四开关管，则该第三开关管和该第四开关管出现短路故障；
若该导通回路包括该第一开关管、该第二开关管和该第三开关管，则该第一开关管和该第三开关管出现短路故障；
若该导通回路包括该第一开关管、该第二开关管、该第三开关管和该第四开关管，则该第一开关管、该第三开关管和该第四开关管均出现短路故障。
6.如权利要求4所述的短路故障检测方法，其特征在于，该检测脉冲序列为“0010”且存在该导通回路时，该单相支路的短路故障为下列任一情形：
若该导通回路包括该第一开关管、该第二开关管和该第三开关管，则该第一开关管和该第二开关管出现短路故障；
若该导通回路包括该第二开关管、该第三开关管和该第四开关管，则该第二开关管和该第四开关管出现短路故障；
若该导通回路包括该第一开关管、该第二开关管、该第三开关管和该第四开关管，则该第一开关管、该第二开关管和该第四开关管均出现短路故障。
7.如权利要求4所述的短路故障检测方法，其特征在于，该检测脉冲序列为“0110”且存在该导通回路时，该单相支路的短路故障为下列任一情形：
若该导通回路包括该第一开关管、该第二开关管和该第三开关管，则该第一开关管出现短路故障；
若该导通回路包括该第二开关管、该第三开关管和该第四开关管，则该第四开关管出现短路故障；
若该导通回路包括该第一开关管、该第二开关管、该第三开关管和该第四开关管，则该第一开关管和该第四开关管均出现短路故障。
8.如权利要求4所述的短路故障检测方法，其特征在于，该检测脉冲序列为“1100”且存在该导通回路时，该第三开关管出现短路故障。
9.如权利要求4所述的短路故障检测方法，其特征在于，该检测脉冲序列为“0011”且存在该导通回路时，该第二开关管出现短路故障。
10.如权利要求4所述的短路故障检测方法，其特征在于，该短路故障检测方法包括：向各单相支路的开关管依照预设次序发送多组检测脉冲序列，从而循环检测所述开关管是否发生短路故障。
11.如权利要求10所述的短路故障检测方法，其特征在于，该多组检测脉冲序列的发送次序遵循该单相支路中的开关管的开通数量由少到多的原则。
12.如权利要求4所述的短路故障检测方法，其特征在于，该检测脉冲序列为一光纤接反检测脉冲，且其中：
当该检测脉冲序列为“1011”且存在该导通回路时，第一开关管的光纤与第二开关管的光纤存在反接情形；
当该检测脉冲序列为“1101”且存在该导通回路时，第三开关管的光纤与第四开关管的光纤存在反接情形。
13.如权利要求1所述的短路故障检测方法，其特征在于，该短路故障检测方法还包括：
根据该检测脉冲序列和一硬件短路保护机制，确定该单相支路存在该导通回路。
14.一种短路故障检测装置，适于多电平的逆变器电路，该逆变器电路包含至少一个单相支路，其中各单相支路包括多个开关管，其特征在于，该短路故障检测装置包含：
一脉冲发送模块，用以在该逆变器电路开机时向单相支路的所述开关管发送至少一由“0”和“1”构成的检测脉冲序列；
一回路判断模块，用以根据该检测脉冲序列，判断该单相支路中是否形成一导通回路；以及
一故障检测模块，根据该导通回路的路径确定该单相支路的故障开关管位置；其中，当存在该导通回路时，该故障检测模块根据该导通回路的路径确定该导通回路中的开关管位置和数量，将该导通回路中的开关管与该检测脉冲序列进行匹配，并将匹配结果对应为该检测脉冲序列中的“0”的开关管确定为短路故障；以及当该检测脉冲序列为“0”的该开关管被确认为该短路故障时，进行短路保护处理，关闭该多电平的逆变电路。
15.如权利要求14所述的短路故障检测装置，其特征在于，该逆变器电路为两电平变换器、三电平变换器或五电平变换器。
16.如权利要求15所述的短路故障检测装置，其特征在于，该逆变器电路为三相两电平变换器，包括一电容与各单相支路并联连接，各单相支路包括串接的一第一开关管和一第二开关管，该脉冲发送模块向各单相支路中的第一开关管和第二开关管发送检测脉冲序列“01”，当存在该导通回路时，该故障检测模块根据该检测脉冲序列“01”中的“0”所对应的开关管确定该单相支路的短路故障位置。
17.如权利要求15所述的短路故障检测装置，其特征在于，该逆变器电路为三相三电平变换器，包含：一电容模块，包含藉由一第一中点电性串联的一第一电容以及一第二电容，该电容模块与各单相支路并联；各单相支路包含：一第一二极管以及一第二二极管，藉由一第二中点同向电性串联于一第三中点以及一第四中点间，且该第二中点电性连接于该第一中点；一第一开关管以及一第二开关管，藉由该第三中点电性串联；一第三开关管以及一第四开关管，藉由该第四中点电性串联，且该第二开关管与该第三开关管藉由一第五中点电性串联，
该脉冲发送模块向该第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管发送由“0”和“1”构成的该检测脉冲序列。
18.如权利要求14所述的短路故障检测装置，其特征在于，该回路判断模块根据该检测脉冲序列和一硬件短路保护机制，确定该单相支路存在该导通回路。
19.一种三相三电平逆变器电路，其特征在于，包含：
一电容模块，包含藉由一第一中点电性串联的一第一电容以及一第二电容；
三个单相支路，各单相支路与该电容模块并联，包含：
一第一二极管以及一第二二极管，藉由一第二中点同向电性串联于一第三中点以及一第四中点间，且该第二中点电性连接于该第一中点；
一第一开关管以及一第二开关管，藉由该第三中点电性串联；以及
一第三开关管以及一第四开关管，藉由该第四中点电性串联，且
该第二开关管与该第三开关管藉由一第五中点电性串联；以及
一故障检测模块，用以在该三相三电平逆变器电路开机时向单相支路中的该第一开关管、该第二开关管、该第三开关管和该第四开关管发送由“0”和“1”构成的检测脉冲序列，根据该检测脉冲序列，判断该单相支路中是否形成一导通回路，当该单相支路存在该导通回路时，根据该导通回路的路径确定该单相支路的故障开关管位置；其中，该故障检测模块根据该导通回路的路径确定该导通回路中的开关管位置和数量，将该导通回路中的开关管与该检测脉冲序列进行匹配，将匹配结果对应为该检测脉冲序列中的“0”的开关管确定为短路故障；以及，当该检测脉冲序列为“0”的该开关管被确认为该短路故障时，进行短路保护处理，关闭该三相三电平逆变器电路。
20.如权利要求19所述的三相三电平逆变器电路，其特征在于，该检测脉冲序列为“0100”且存在该导通回路时，该单相支路的短路故障为下列任一情形：
若该导通回路包括该第二开关管、该第三开关管和该第四开关管，则该第三开关管和该第四开关管出现短路故障；
若该导通回路包括该第一开关管、该第二开关管和该第三开关管，则该第一开关管和该第三开关管出现短路故障；
若该导通回路包括该第一开关管、该第二开关管、该第三开关管和该第四开关管，则该第一开关管、该第三开关管和该第四开关管均出现短路故障。
21.如权利要求19所述的三相三电平逆变器电路，其特征在于，该检测脉冲序列为“0010”且存在该导通回路时，该单相支路的短路故障为下列任一情形：
若该导通回路包括该第一开关管、该第二开关管和该第三开关管，则该第一开关管和该第二开关管出现短路故障；
若该导通回路包括该第二开关管、该第三开关管和该第四开关管，则该第二开关管和该第四开关管出现短路故障；
若该导通回路包括该第一开关管、该第二开关管、该第三开关管和该第四开关管，则该第一开关管、该第二开关管和该第四开关管均出现短路故障。
22.如权利要求19所述的三相三电平逆变器电路，其特征在于，该检测脉冲序列为“0110”且存在该导通回路时，该单相支路的短路故障为下列任一情形：
若该导通回路包括该第一开关管、该第二开关管和该第三开关管，则该第一开关管出现短路故障；
若该导通回路包括该第二开关管、该第三开关管和该第四开关管，则该第四开关管出现短路故障；
若该导通回路包括该第一开关管、该第二开关管、该第三开关管和该第四开关管，则该第一开关管和该第四开关管均出现短路故障。
23.如权利要求19所述的三相三电平逆变器电路，其特征在于，该故障检测模块还用以向单相支路的开关管依照预设次序发送多组检测脉冲序列，从而循环检测所述开关管是否发生短路故障。
24.如权利要求23所述的三相三电平逆变器电路，其特征在于，该多组检测脉冲序列的发送次序遵循该单相支路中的开关管的开通数量由少到多的原则。
25.如权利要求19所述的三相三电平逆变器电路，其特征在于，该检测脉冲序列为一光纤接反检测脉冲，
当该检测脉冲序列为“1011”且存在该导通回路时，第一开关管的光纤与第二开关管的光纤存在反接情形；
当该检测脉冲序列为“1101”且存在该导通回路时，第三开关管的光纤与第四开关管的光纤存在反接情形。
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