CN106199252B - 一种高压变频器功率单元远程故障诊断系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于电力电子诊断技术领域，公开了一种高压变频器功率单元远程故障诊断系统，包括：现场采集系统，用于将采集的测试数据发送给所述后台诊断系统，并接收后台诊断系统根据所述测试数据诊断所得到的所述故障系统的故障信息；数据传输系统，用于实现现场采集系统与后台诊断系统之间的数据交换；后台诊断系统，用于根据所述测试数据进行处理及诊断后得到所述故障系统的故障信息，并将所述故障信息发送给所述现场采集系统，其中所述故障系统为链式结构高压变频器中的故障功率单元。本发明可以实现远程诊断，充分利用后方诊断系统，快速分析现场问题并指导现场设备维修维护，节省设备维修时间及费用，实现资源共享提高资源利用率。

Description

一种高压变频器功率单元远程故障诊断系统

技术领域

本发明属于电力电子诊断技术领域，更具体地，涉及一种高压变频器功率单元远程故障诊断系统。

背景技术

单元级联型高压变频器，如图1所示，其三相输出电压U、V、W分别由内部多个低压功率单元Unit 1至Unit N的输出电压相互串联叠加得到；由于串联后高压变频器功率单元的电势相累加形成高电势，普通的测试仪器设备不能做到安全的电气隔离，工程师无法在线测试和监控其运行，给设备的现场测试带来很多的不便。所以现有技术采用对其中每个功率单元分别进行在线测试的方法，其主要有单个功率单元低压上电测试及整机上高压电而各个功率单元不串联测试两种方法，但上述两种测试方式都需要借助大量的测试仪器经过反复拆装才能得到其所需测量的多种信息。由于高压变频器在用户现场使用出现故障，用户不会配置大量测试仪器放置现场，所以用户自己检查维护高压变频器很难深入清楚定位高压变频器故障状态。专业厂家配备专业仪器用于高压变频器出厂调试，携带现场测量高压变频器故障状态也是非常不方便，而且现场测量场地、上电条件都有限制，即是专业维修人员检测测量高压变频器故障也是很难成功。

因此现有技术多采用图1所示的利用高速光纤在线测试功率单元的方法，每一相的功率单元Unit 1至Unit N完整连接，上高压电运行，所有功率单元的运行数据通过其内部芯片输出，再全部通过高速光纤上传给主控系统；现场测试人员利用上位机诊断系统通过数据线/网线读取主控系统上相应的单元上传来的数据进行测试监控，但此方法中主控系统的数据处理量大，且要求整个高压变频器装置的主控系统正常工作、且各个功率单元没有致命故障才能进行，因此该方法也存在严重的缺点。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷与不足，本发明提供了一种高压变频器功率单元远程故障诊断系统，以解决现有技术中高压变频器功率单元发生故障后，需要派专业工程师携带大量专业仪器到现场进行诊断、维护的缺点。利用本发明所提供的技术方案，可以充分利用后方专家团队资源、后方专业仪器，快速分析现场问题，指导现场设备维修维护，节省设备维修时间及费用，实现资源共享，提高资源利用率，实现互联网+设备维修。

为了实现上述目的，本发明提供了一种高压变频器功率单元远程故障诊断系统，应用于链式结构高压变频器的故障功率单元的远程诊断，包括现场采集系统，数据传输系统以及后台诊断系统，其中：

所述现场采集系统，用于根据后台诊断系统下发的诊断开始指令驱动故障系统运行，并将采集的测试数据发送给所述后台诊断系统，并接收后台诊断系统根据所述测试数据诊断所得到的所述故障系统的故障信息；

所述数据传输系统，用于实现现场采集系统与后台诊断系统之间的数据交换；

所述后台诊断系统，用于向所述现场采集系统下发驱动所述故障系统运行的诊断开始指令，接收所述现场采集系统采集的故障系统的测试数据，根据所述测试数据进行处理及诊断后得到所述故障系统的故障信息，并将所述故障信息发送给所述现场采集系统；

其中，所述故障系统，为链式结构高压变频器中的故障功率单元。

本发明的一个实施例中，所述故障功率单元包括有三个交流高电压输入端子和一个用于收发信息的第一光电转换单元，其中：

所述三个交流高电压输入端子，用于实现三相交流电源输入，与现场采集系统的供电单元连接，为所述故障系统提供三相相位相差120度的三相电源；

所述第一光电转换单元，用于接收来自现场采集系统的第二光电转换单元输出的光信号，并将所述光信号转化为电信号发送给所述故障系统以驱动所述故障功率单元运行；并将从故障系统采集的电信号转化为光信号发送给现场采集系统的第二光电转换单元。

本发明的一个实施例中，所述现场采集系统包括供电单元、用于收发信息的第二光电转换单元、信息处理单元、现场采集系统无线传输单元和现场采集系统显示单元，其中：

所述供电单元，用于为所述故障系统提供三相相位相差120度的三相电源；

所述第二光电转换单元，用于与所述故障系统的第一光电转换单元互连。用于接收来自故障系统的第一光电转换单元发送的光信号，将所述光信号转化为电信号发送给所述信息处理单元；并将信息处理单元所下发的电信号转化为光信号发送给所述故障系统的第一光电转换单元；

所述信息处理单元，用于执行后台诊断系统发出的诊断开始指令并产生驱动故障系统中的故障功率单元运行的电信号，将所述电信号发送给所述第二光电转换单元；并通过所述第二光电转换单元接收来自故障系统的第一光电转换单元发送的信号从而生成测试数据；

所述现场采集系统无线传输单元，是现场采集系统与数据传输系统进行数据传输的接口；用于接收后台诊断系统发出的诊断开始指令并发送给所述信息处理单元，接收后台诊断系统的状态信息以及后台诊断系统的诊断结果发送给所述现场采集系统显示单元；并将所述信息处理单元生成的测试数据通过数据传输系统发送给后台诊断系统；

所述现场采集系统显示单元，用于显示所述故障系统的状态信息、现场采集系统的状态信息和后台诊断系统的状态信息，以及所述后台诊断系统的诊断结果。

本发明的一个实施例中，所述数据传输系统，用于实现现场采集系统与后台诊断系统之间的数据交换，将现场采集系统采集的测试数据传送给后台诊断系统，并接收后台诊断系统对测试数据进行处理及诊断后反馈的故障信息。

本发明的一个实施例中，所述后台诊断系统包括后台诊断系统无线传输单元、数据中央处理单元、后台诊断单元以及后台诊断系统显示单元，其中：

所述后台诊断系统无线传输单元，为后台诊断系统与数据传输系统进行数据交换的接口，用于将接收自现场采集系统的测试数据传输给数据中央处理单元，并将数据中央处理单元向现场采集系统下达的诊断开始指令、后台诊断系统的状态信息以及诊断单元诊断得到的故障信息通过所述数据传输系统发送给所述现场采集系统；

所述数据中央处理单元，用于向现场采集系统下达驱动故障系统中的故障功率单元运行的诊断开始指令，并将后台诊断系统的状态信息，通过所述后台诊断系统无线传输单元发送给所述现场采集系统；

所述后台诊断单元，用于将接收的测试数据与故障数据库中的故障进行比对，判断所述故障系统所发生的故障信息，得到诊断结果；

所述后台诊断系统显示单元，用于显示后台诊断系统的状态信息以及以及诊断单元诊断得到的故障信息。

本发明的一个实施例中，所述数据中央处理单元，还用于按照预设的数据格式对所述数据中央处理单元接收和发送的数据进行数据转换和存储，以便符合后台诊断系统无线传输单元的数据传输要求、后台诊断单元的诊断要求以及后台诊断系统显示单元的显示要求。

本发明的一个实施例中，所述数据传输系统为公用无线数据传输网，或GPRS、3G、4G或5G网络，或者WIFI网络。

本发明的一个实施例中，所述供电单元为线电压电源有效值为0～720VAC可调的交流电源。

本发明的一个实施例中，所述第二光电转换单元的输入端与第一光电转换单元的输出端相连；第二光电转换单元的输出端与第一光电转换单元的输入端相连。

本发明的一个实施例中，所述第一光电转换单元与第一光电转换单元之间通过光纤连接。

从上述技术方案可以看出，本发明公开的高压变频器功率单元远程故障诊断系统，通过从高压变频器整机上单独取出被诊断功率单元，诊断系统的输入端与被诊断功率单元输出端相连，利用诊断系统独有三相供电单元给被诊断功率单元供电，本地信息采集自动实时计算被诊断功率单元直流母线电压，使被诊断功率单元直流母线电压达到特定值，本地信息现场采集系统发出指令停止三相供电单元电压增高，使三相供电单元保持当前供电电压。现场采集系统通过无线输出单元连接远程后台专业故障数据库，确保诊断系统与远程后台专业测试数据通信正常。现场采集系统发出持续预设信号给被诊断功率单元，同时接收被诊断功率单元传送的测试数据，现场采集系统接收到被诊断功率单元的测试数据后，经过预设处理后，持续传递给后台诊断系统，后台诊断系统经过信息分析处理后，与故障数据库中的故障进行比对，识别出被诊断功率单元的故障。后台诊断系统把识别出故障信息通过无线传输单元回传给现场采集系统，现场采集系统对数据进行解析并显示在现场采集系统的显示屏，以供现场人员进行研究、分析和处理。采用本发明技术降低对现场维护人员专业水平要求、现场人员没有利用本技术前，需要多次上高压电，同时需要利用高压变频器的整个装置、整个控制系统、上位机监测系统和大量的辅助仪器仪表(如万用表、示波器等工具)才能发现和判断被诊断功率单元故障；因此，采用本发明技术提高故障功率单元诊断可靠性、安全性、方便性和快捷性，同时最大限度利用后方设备资源、人力资源，提高资源利用率，符合国家利用互联网技术发展共享经济的政策。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图；

图1为现有技术公开的通用功率单元远程故障诊断系统的结构示意图；

图2为本发明实施例公开的一种高压变频器功率单元远程故障诊断系统的结构示意图；

图3为本发明另一实施例公开的一种功率单元远程故障诊断系统示意图；

图4为本发明另一实施例公开的一种功率单元远程故障诊断方法的流程示意图。

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。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

如图2所示，本发明提供了一种高压变频器功率单元远程故障诊断系统，应用于链式结构高压变频器的故障功率单元的远程诊断，包括现场采集系统2，数据传输系统3以及后台诊断系统4，其中：

所述现场采集系统2，用于根据后台诊断系统4下发的诊断开始指令驱动所述故障系统1运行，并将采集的测试数据发送给所述后台诊断系统4，并接收后台诊断系统根据所述测试数据诊断所得到的所述故障系统1的故障信息；，所述现场采集系统2包括供电单元21、用于收发信息的第二光电转换单元22、信息处理单元23、现场采集系统无线传输单元24和现场采集系统2显示单元25，其中：

所述供电单元21，用于为所述故障系统提三相相位相差120度，线电压电源有效值为0～720V AC可调的交流电源。

所述第二光电转换单元22，用于与所述故障系统1的第一光电转换单元12互连。用于接收来自故障系统1的第一光电转换单元12发送的光信号，将所述光信号转化为电信号发送给所述信息处理单元23；并将信息处理单元23所下发的电信号转化为光信号发送给所述故障系统的第一光电转换单元12；其中，所述第二光电转换单元22的输入端与第一光电转换单元12的输出端相连；第二光电转换单元22的输出端与第一光电转换单元12的输入端相连；具体地。可以采用(塑料)光纤相连；

所述信息处理单元23，用于执行后台诊断系统4发出的诊断开始指令并产生驱动故障系统中的故障功率单元运行的电信号，将所述电信号发送给所述第二光电转换单元22；并通过所述第二光电转换单元22接收来自故障系统1的第一光电转换单元12发送的信号，从而生成测试数据；

所述现场采集系统无线传输单元24，是现场采集系统2与数据传输系统3进行数据传输的接口；用于接收后台诊断系统4发出的诊断开始指令并发送给所述信息处理单元23，接收后台诊断系统4的状态信息以及后台诊断系统4的诊断结果(即故障系统1的故障信息)发送给所述现场采集系统显示单元25；并将所述信息处理单元23生成的测试数据通过数据传输系统3发送给后台诊断系统4；

所述现场采集系统显示单元25，用于显示所述故障系统1的状态信息、现场采集系统2的状态信息和后台诊断系统4的状态信息，以及所述后台诊断系统4的诊断结果；

所述数据传输系统3，用于实现现场采集系统2与后台诊断系统4之间的数据交换，通常为公用无线数据传输网；通过公用无线数据传输网实现现场采集系统2与后台诊断系统4之间的双向数据传输，将现场采集系统2采集的测试数据传送给后台诊断系统4，并接收后台诊断系统4对测试数据进行处理及诊断后反馈的故障信息；使用通用移动无线网络，具有通用性和便利性；

所述后台诊断系统4，用于向所述现场采集系统2下发驱动所述故障系统1运行的诊断开始指令，接收所述现场采集系统2采集的故障系统1的测试数据，根据所述测试数据进行处理及诊断后得到所述故障系统1的故障信息，并将所述故障信息发送给所述现场采集系统2，所述后台诊断系统4包括后台诊断系统无线传输单元41、数据中央处理单元42、后台诊断单元43以及后台诊断系统显示单元44，其中：

所述后台诊断系统无线传输单元41，为后台诊断系统4与数据传输系统3进行数据交换的接口，用于将接收自现场采集系统2的测试数据传输给数据中央处理单元42，并将数据中央处理单元42向现场采集系统2下达的诊断开始指令、后台诊断系统4的状态信息以及诊断单元43诊断得到的故障信息通过所述数据传输系统3发送给所述现场采集系统2；

所述数据中央处理单元42，用于向现场采集系统2下达驱动故障系统中的故障功率单元运行的诊断开始指令，并将后台诊断系统4的状态信息，通过所述后台诊断系统无线传输单元41发送给所述现场采集系统2；

所述后台诊断单元43，用于将接收的测试数据与故障数据库中的故障进行比对，判断所述故障系统所发生的故障信息，得到诊断结果；

例如，下面简要介绍功率单元存在的部分主要故障及其对策：

一、单元驱动故障

(一)检测目的防止单元在驱动电路有故障、IGBT有故障、外

部短路或过流状态下工作，造成故障进一步扩大。

(二)故障原因及对策

★原因1：单元输出过流或单元外部出现短路情况。

对策：查看负载有无故障，参数设置是否合理。

★原因2：IGBT损坏。

对策：检查IGBT，更换损坏的器件。

★原因3：IGBT与单元驱动板之间的接线错误或者松动。

对策：检查接线，确保接线正确无误，牢固可靠。

★原因4：单元驱动板上的输入电源电压低于12V。

对策：检查测试单元控制板上的电源输出，做相应处理。

二、单元通信故障(下行通信故障)

(一)检测目的当单元与主控之间不能正常进行通讯时，进行停机处理。

(二)故障原因及对策

★原因1：单元电源板故障导致无输出或输出电压低于22V。

对策：更换单元电源板。

★原因2：输入端熔断器全部损坏造成单元母线上没电

对策：更换输入端熔断器。

★原因3：输入端整流桥损坏造成单元母线上没电。

对策：更换输入端整流桥。

★原因4：充电电阻损坏造成单元母线上没电，在系统上电时报单元通信故障。

对策：更换充电电阻。

★原因5：光纤传输故障。

对策：检查光纤，确保连接正确可靠，没有沾污，若损坏需更换新的光纤[1]。

三、直流母线过压

(一)检测目的防止功率单元直流母线上电压过高，造成元器件损坏。

(二)故障原因及对策

★原因1：电网电压过高，超出过压报警点。

对策：监视电网，确保电网的电压波动范围不超过报警。

★原因2：降速过程中参数设置不合理。

对策：重新设置参数。

★原因3：负载侧有故障。

对策：检查负载，确认负载正常。

四、直流母线欠压

(一)检测目的防止功率单元直流母线上电压过低，系统不能正常工作。

(二)故障原因及对策

★原因1：电网电压过低，出现暂降，低于欠压报警点。

对策：监视电网，确保电网的电压波动范围不低于报警点。

五、单元输入缺相

(一)检测目的防止功率单元长期在缺相状态工作，导致对应位置的移相变压器次级绕组发热而损坏。

二)故障原因及对策

★原因1：单元输出过流导致输入电流超过熔断器的正常工作值而熔断。

对策：查看负载有无故障，参数设置是否合理[1]。

六、单元过热

(一)检测目的防止IGBT的温度过高而损坏。

(二)故障原因及对策

★原因1：故障单元对应位置的滤网堵塞造成通风不畅，散热能

力不够，从而使IGBT的温度逐渐上升直到报过热故障。

对策：更换或清洗滤网。

★原因2：单元柜上的风机故障，影响功率单元的散热，从而使

IGBT的温度逐渐上升直到报过热故障。

对策：检查维修风机。

★原因3：温度开关上的输出信号线与单元控制板的连接端子松

动，或未插好。

所述后台诊断系统显示单元44，用于显示后台诊断系统4的状态信息以及以及诊断单元43诊断得到的故障信息。

进一步地，数据中央处理单元42，还用于按照预设的数据格式对所述数据中央处理单元接收和发送的数据进行数据转换和存储，以便符合后台诊断系统无线传输单元的数据传输要求、后台诊断单元的诊断要求以及后台诊断系统显示单元的显示要求；

其中，所述故障系统1，为链式结构高压变频器中的故障功率单元，所述故障功率单元包括有三个交流高电压输入端子11和一个用于收发信息的第一光电转换单元12。

正常工作时，所述链式结构高压变频器的功率单元如图1所示相互连接，形成高电压输出，满足用户的工况需求。当有功率单元发生故障时，链式结构高压变频器停止工作。为了远程诊断所述链式结构高压变频器中发生故障的功率单元(简称为故障功率单元)，需要所述故障功率单元在链式结构高压变频器中不能相互互联，而采用单个功率单元上电方式进行远程故障诊断，与传统单个功率单元上低压电诊断方法不同之处在于利用无线网络远程故障诊断，而传统功率单元上低压电测试现场需要大量仪器和特殊装置才能满足测试。

所述故障功率单元的三个交流高电压输入端子11，用于实现三相交流电源输入，与现场采集系统2的供电单元连接，为所述故障系统提供三相相位相差120度的三相电源，其线电压电源有效值最大不超过720伏特。

所述第一光电转换单元12：用于接收来自现场采集系统2的第二光电转换单元22输出的光信号，并将所述光信号转化为电信号发送给所述故障系统1(故障功率单元)以驱动所述故障功率单元运行；并将从故障系统1采集的电信号转化为光信号发送给现场采集系统2的第二光电转换单元22；

进一步地，本发明还提供了一种功率单元，所述功率单元应用于链式结构高压变频器，所述功率单元包括：与上述故障单元远程故障诊断系统的输入端相连的供电接口及数据接口；优选地，所述数据接口为光电转换接口；优选地，所述供电接口为三个交流高电压输入端子。

一种高压变频器，包括多个功率单元，至少一个功率单元包括：与上述故障单元远程故障诊断系统的输入端相连的供电接口及数据接口；优选地，所述数据接口为光电转换接口；优选地，所述供电接口为三个交流高电压输入端子。

一种高压变频器，包括多个功率单元，所述各功率单元均包括：与上述所述的功率单元远程诊断系统的输入端相连的供电接口及数据接口；优选地，所述数据接口为光电转换接口；优选地，所述供电接口为三个交流高电压输入端子；优选地，所述光电转换接口为收发分开光电转换接口。

进一步地，如图3所示，为应用本发明功率单元远程故障诊断系统对高压变频器的功率单元Cell_2进行故障诊断的实施例，功率单元Cell_2包括具有数据收发功能的光电转换单元，所述远程故障诊断系统包括：

现场采集系统2，其输入端与需要测试的故障功率单元Cell_2的具有数据收发功能的第一光电转换单元相连，所述现场采集系统2的输入端作为所述功率单元远程故障诊断系统的输入端；

数据传输系统3，与现场采集系统2和后台诊断系统43无线连接；

后台诊断系统4，其输入端通过无线传输接口与数据传输系统3无线连接。

具体地，其工作原理为：故障系统1(被诊断故障功率单元)的第一光电转换单元与现场采集系统2的第二光电转换单元相连，然后将现场采集系统2的供电单元的电缆与被诊断故障功率单元相连，通过供电单元对被诊断故障单元供电，现场采集系统2的信息处理单元23自动计算供电单元的输出电压是否达到设定值，一旦现场采集系统2的供电单元输出电压达到设定值，现场采集系统2通过数据传输系统3连接后台诊断系统4，确保现场采集系统2与后台诊断系统4之间数据传输畅通。现场采集系统2的信息处理单元23检测到现场采集系统2与后台诊断系统4数据传输畅通后，发送自行定义特定电信数据给第二光电转换单元，第二光电转换单元把电信号转换为光信号，通过光传输介质传输到被诊断故障功率的第一光电转换单元，被诊断故障功率单元的第一光电转换单元把接收到光信号转换为电信号驱动相应元件，被诊断故障功率单元收集故障功率反馈状态电信号，通过被诊断故障单元的第一光电转换单元转换光信号传输给现场采集系统2的第二光电转换单元，现场采集系统2的第二光电转换单元把接收光信号转换为电信号，通过信息处理单元23处理后，经过现场采集系统无线传输单元按照自行定义的规则进行变换转换为射频信号由公用数据网传输到后台诊断系统4的无线传输单元，后台诊断系统无线传输单元接收到数据传输给数据处理单元，数据处理单元按照一定规则解析后获取测试数据并与后台故障数据库比对，确定故障原因。后台诊断系统4确认后故障原因经过数据处理单元处理后同时传递给后台诊断系统显示单元以及经过后台诊断系统无线传输单元、公用数据网络、现场采集系统无线传输单元、现场采集系统2信息处理单元23把故障原因在现场采集系统2的显示单元中显示。试验人员可随时随地诊断数据传送给相关设备或人员，在设备应急抢修工作中运用，可第一时间将故障设备的状态上报给上级领导或权威专家，迅速有效地将故障消除。

本发明实施例中公开的功率单元远程故障诊断系统，现场采集单元2仅与需要被的故障功率单元Cell_2相连，也即只需采集一个需要测试的功率单元Unit_2的测试数据即可，无需现有技术中采集所有功率单元的测试数据后再调取其中需要的信息，使得整个功率单元远程故障诊断系统需要处理的数据量大大减小，保证了实时性。此外诊断系统采集到状态信息通过现场采集系统2处理，经过无线网络传输后，由后台诊断系统4进行专家库比对判断后将测试数据传输到现场采集系统2的本地显示单元供维修人员判断，充分利用后方强大故障维修资源。

优选的，后台诊断系统4的输入端通过无线网络与现场采集单元2的输出端相连。例如所述无线网络为公用无线数据传输网，或GPRS、3G、4G或5G，或者WIFI网络。

进一步地，如图3所示，现场采集系统2包括有：

第二光电转换单元22，其作为现场采集系统2的输入端；

与故障系统1(即故障功率单元)通过电缆相连的现场采集系统2的供电单元21；输出端作为现场采集系统2输出端的现场采集系统无线传输单元24；作为现场显示系统就地显示人机交互接口的现场采集系统2显示单元25；作为现场采集系统2中央处理器并且与光电转换单元22、现场采集系统无线传输单元24和现场采集系统2显示单元25进行信息交互的信息处理单元23；

具体地，其工作原理为：现场采集系统2给故障功率单元供电，现场采集系统无线传输单元24收到后台诊断系统4的诊断开始指令，并把诊断开始指令送给信息处理单元23，信息处理单元23根据接收到的诊断开始指令执行数据发送动作，第二光电转换单元22接收到信息处理单元23要发送数据后，通过第二光电转换单元22的发送端发送光信号给被测故障功率单元的第一光电转换单元。被测故障单元接收现场采集系统2的的指令数据后执行相应的操作，同时通过被测故障单元的第一光电转换单元发送被测功率单元当前状态光信号给现场采集系统2的第二光电转换单元22，第二光电转换单元22进行光电转换后其电信号送到信息处理单元23，信息处理单元23处理收到信息并传递现场采集系统无线传输单元24，现场采集系统无线传输单元24把信息转换为无线信号通过公用无线网络发送到后台诊断系统4。

优选的，如图3所示，数据传输系统3包括：

移动塔台组成公用无线网络进行数据交换；

具体地，如图3所示，具体地，后台诊断系统4的工作原理为：

后台诊断系统4中的后台诊断系统无线传输单元41，负责无线信号和电信号转换，执行后台诊断系统4发生给现场采集系统2的诊断开始指令时，后台诊断系统无线传输单元41负责将电信号转换为无线信号；接收现场采集系统2采集的故障系统的状态信息，负责将无线信号转换为电信号；后台诊断系统4的数据中央处理单元负责发送诊断开始命令给现场采集系统2，并接收现场采集系统2采集的测试数据；后台诊断单元43将所述测试数据与故障数据库进行比对，检查故障单元目前故障状态。所述后台诊断系统显示单元44负责人机信息交互，显示诊断系统状态、现场采集系统2状态和故障诊断单元状态。

本发明实施例中，故障系统1(现场故障功率单元)通过自身光电转换单元与现场采集系统2输入端光电转换单元实现信息交互，现场采集系统2与故障功率单元通过光纤实现高低电压隔离，确保故障检测安全。现场采集系统2通过无线网络接口利用公用无线网络与远程后台诊断系统4连接，实现远程诊断检测故障，确保变频器功率单元故障快速准确检测，充分利用厂家维修资源快速定位故障，节省设备修复时间。

优选的，现场采集系统2与后台诊断系统4之间通信采用无线通信模块，该通信模块在实际的应用环境中可以视其实际情况进行选用，此处不做具体限定。

本发明另一实施例还提供了一种功率单元，应用于高压变频器，包括与上述实施例中任一所述的功率单元远程故障诊断系统的输入端相连的光电转换接口和主回路供电接口。

现有技术中为了实现所述功率单元的多种测试数据的输出，需要很多芯片资源，整个变频器系统需要带电运行，运行条件复杂、成本很高，而本实施例中的所述功率单元采用诊断系统单独供电方式，整个变频器运行无关，降低检测条件和检测风险，操作简单，从成本上得到了很大的节约。

本发明另一实施例还提供了一种高压变频器，包括多个功率单元，至少一个所述功率单元包括与上述实施例中任一所述的功率单元远程故障诊断系统的输入端相连的光电转换接口和供电接口。

进一步地，本发明还提供了一个高压变频器与功率单元远程故障诊断系统相连接的具体实施例，高压变频器三相高压交流电输出分别为U、V、W；每一相由相同个数的多个功率单元Unit_1至Unit_N串联得到；每相第一个单元的起始输出端连接在一起，形成“Y”型中性点O，然后每一相其他单元再依次串联，每一相串联的最后一个单元的末端输出端作为高压变频器整机的输出端；单元输出电压及机壳电势相对于“Y”型中性点O处，离中性点O越远的单元电势越高。普通的测试仪器设备及电信号数据线无法做到安全绝缘，高压电容易通过这些途径串入到低压设备，对现场测试人员和设备造成伤害；为了确保现场测试人员及设备的安全必须要做到高压隔离。

所述高压变频器内的功率单元包括与上述实施例中任一所述的功率单元远程故障诊断系统的输入端相连的光电转换接口和供电接口，配合上述实施例中任一所述的功率单元远程故障诊断系统，通过电信号与光信号的转换，从诊断系统设计规避了高压串电通路，起到了隔离高压的作用。

进一步地，如图4所示，本发明另一实施例还提供了一种功率单元诊断方法，应用于高压变频器的功率单元远程故障诊断系统，所述功率单元远程故障诊断系统包括与需要测试的功率单元相连的现场采集系统及与所述现场采集系统相连的后台诊断系统，所述功率单元诊断方法包括：

S1、所述现场采集系统采集所述故障系统的测试数据，并将所述测试数据发送给所述后台诊断系统；

具体地，所述现场采集系统采集所述故障系统(即故障功率单元)的测试数据并将所述测试数据转换为无线传输信号，然后通过所述数据传输系统发送给后台诊断系统；

其中，所述测试数据为需要对所述功率单元进行测试的所有信息，包括输入电流、母线电压、输出电压及所述功率器件工作状态；

具体地，通过所述数据传输系统发送给后台诊断系统，具体为：所述数据传输系统利用现有移动通信网络传递指令与数据实现现场采集系统与后台诊断系统信息交互；

进一步地，在所述现场采集系统采集所述故障系统的测试数据之前，所述现场采集系统还接收后台诊断系统下发的诊断开始指令，并产生驱动故障系统中的故障功率单元运行的电信号，将所述电信号发送给所述故障系统以驱动所述故障功率单元运行；

S2、所述后台诊断系统根据所述测试数据和故障数据库进行诊断，得到所述故障系统的故障信息；

为了实现远程自动诊断，所述后台诊断系统中应包含有故障数据库，所述故障数据库中包含有故障功率单元所可能出现的故障及故障对应的测试数据，通过将现场采集系统采集的故障系统的测试数据与所述故障数据库进行对比，判断得到所述故障系统的故障信息。

S3、所述后台诊断系统将所述故障系统的故障信息发送给所述现场采集系统；

具体地，所述数据传输系统利用现有移动通信网络传递指令实现现场采集系统与后台诊断系统信息交互；

S4、所述现场采集系统接收并显示所述所述故障系统的故障信息。

进一步地，所述现场采集系统在向后台诊断系统发送测试数据前，还按照预设数据格式将所述测试数据转化为所述后台诊断系统能够识别的数据格式。

进一步地，所述后台诊断系统在向现场采集系统发送诊断结果(故障信息)前，还按照预设数据格式将所述诊断结果转化为所述后台诊断系统能够识别的数据格式。

本实施例公开的功率单元诊断方法，能够一次完整测试所示高压变频器所有功率单元，而且不需高压变频器系统上电，控制回路上电。且所述现场采集系统与所述被测故障功率单元之间通过所述光信号进行传输，保证了高低电势的隔离，确保了测试的安全性。同时所述现场采集系统仅与需要测试的所述功率单元相连，也即只需采集需要测试的所述功率单元的测试数据即可，无需现有技术中采集所有功率单元的测试数据需要整机上电由整机控制系统集中获取再调取其中需要的信息，使得整个功率单元远程故障诊断系统简单、安全、可靠和快捷。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.一种高压变频器功率单元远程故障诊断系统，其特征在于，应用于链式结构高压变频器的故障功率单元的远程诊断，包括现场采集系统，数据传输系统以及后台诊断系统，其中：

所述现场采集系统，用于根据后台诊断系统下发的诊断开始指令驱动故障系统运行，并将采集的测试数据发送给所述后台诊断系统，并接收后台诊断系统根据所述测试数据诊断所得到的所述故障系统的故障信息；

所述数据传输系统，用于实现现场采集系统与后台诊断系统之间的数据交换；

所述后台诊断系统，用于向所述现场采集系统下发驱动所述故障系统运行的诊断开始指令，接收所述现场采集系统采集的故障系统的测试数据，根据所述测试数据进行处理及诊断后得到所述故障系统的故障信息，并将所述故障信息发送给所述现场采集系统；

其中，所述故障系统，为链式结构高压变频器中的故障功率单元；

其中，所述故障功率单元包括有三个交流高电压输入端子和一个用于收发信息的第一光电转换单元，其中：

所述三个交流高电压输入端子，用于实现三相交流电源输入，与现场采集系统的供电单元连接，为所述故障系统提供三相相位相差120度的三相电源；

所述第一光电转换单元，用于接收来自现场采集系统的第二光电转换单元输出的光信号，并将所述光信号转化为电信号发送给所述故障系统以驱动所述故障功率单元运行；并将从故障系统采集的电信号转化为光信号发送给现场采集系统的第二光电转换单元；

所述现场采集系统包括供电单元、用于收发信息的第二光电转换单元、信息处理单元、现场采集系统无线传输单元和现场采集系统显示单元，其中：

所述供电单元，用于为所述故障系统提供三相相位相差120度的三相电源；

所述第二光电转换单元，用于与所述故障系统的第一光电转换单元互连；用于接收来自故障系统的第一光电转换单元发送的光信号，将所述光信号转化为电信号发送给所述信息处理单元；并将信息处理单元所下发的电信号转化为光信号发送给所述故障系统的第一光电转换单元；

所述信息处理单元，用于执行后台诊断系统发出的诊断开始指令并产生驱动故障系统中的故障功率单元运行的电信号，将所述电信号发送给所述第二光电转换单元；并通过所述第二光电转换单元接收来自故障系统的第一光电转换单元发送的信号从而生成测试数据；

所述现场采集系统无线传输单元，是现场采集系统与数据传输系统进行数据传输的接口；用于接收后台诊断系统发出的诊断开始指令并发送给所述信息处理单元，接收后台诊断系统的状态信息以及后台诊断系统的诊断结果发送给所述现场采集系统显示单元；并将所述信息处理单元生成的测试数据通过数据传输系统发送给后台诊断系统；

所述现场采集系统显示单元，用于显示所述故障系统的状态信息、现场采集系统的状态信息和后台诊断系统的状态信息，以及所述后台诊断系统的诊断结果；

所述后台诊断系统包括后台诊断系统无线传输单元、数据中央处理单元、后台诊断单元以及后台诊断系统显示单元，其中：

所述后台诊断系统无线传输单元，为后台诊断系统与数据传输系统进行数据交换的接口，用于将接收自现场采集系统的测试数据传输给数据中央处理单元，并将数据中央处理单元向现场采集系统下达的诊断开始指令、后台诊断系统的状态信息以及诊断单元诊断得到的故障信息通过所述数据传输系统发送给所述现场采集系统；

所述数据中央处理单元，用于向现场采集系统下达驱动故障系统中的故障功率单元运行的诊断开始指令，并将后台诊断系统的状态信息，通过所述后台诊断系统无线传输单元发送给所述现场采集系统；

所述后台诊断单元，用于将接收的测试数据与故障数据库中的故障进行比对，判断所述故障系统所发生的故障信息，得到诊断结果；

所述后台诊断系统显示单元，用于显示后台诊断系统的状态信息以及以及诊断单元诊断得到的故障信息。

2.如权利要求1所述的高压变频器功率单元远程故障诊断系统，其特征在于，所述数据传输系统，用于实现现场采集系统与后台诊断系统之间的数据交换，将现场采集系统采集的测试数据传送给后台诊断系统，并接收后台诊断系统对测试数据进行处理及诊断后反馈的故障信息。

3.如权利要求1所述的高压变频器功率单元远程故障诊断系统，其特征在于，所述数据中央处理单元，还用于按照预设的数据格式对所述数据中央处理单元接收和发送的数据进行数据转换和存储，以便符合后台诊断系统无线传输单元的数据传输要求、后台诊断单元的诊断要求以及后台诊断系统显示单元的显示要求。

4.如权利要求1所述的高压变频器功率单元远程故障诊断系统，其特征在于，所述数据传输系统为GPRS、3G、4G或5G网络，或者WIFI网络。

5.如权利要求1所述的高压变频器功率单元远程故障诊断系统，其特征在于，所述供电单元为线电压电源有效值为0～720V AC可调的交流电源。

6.如权利要求1所述的高压变频器功率单元远程故障诊断系统，其特征在于，所述第二光电转换单元的输入端与第一光电转换单元的输出端相连；第二光电转换单元的输出端与第一光电转换单元的输入端相连。

7.如权利要求1或6所述的高压变频器功率单元远程故障诊断系统，其特征在于，所述第一光电转换单元与第二光电转换单元之间通过光纤连接。