CN106814334B - 不间断电源开机的自检方法和自检装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种不间断电源开机的自检方法和自检装置，所述不间断电源包括第一滤波电路和第二滤波电路，分别与所述第一滤波电路和第二滤波电路连接的双向AC‑DC变换器和双向DC‑DC变换器，逆变器，与所述逆变器连接的第三滤波电路，以及预充电器，所述自检方法包括下列步骤：1)断开交流电源与所述第一滤波电路的连接，断开直流电源与所述第二滤波电路的连接；2)控制所述预充电器对直流母线进行充电，使得所述直流母线上的电压达到预定的安全测试电压后，控制所述预充电器停止工作；3)控制所述双向AC‑DC变换器，和/或所述双向DC‑DC变换器，和/或所述逆变器工作以对所述直流母线放电，检测放电过程中的放电参数，以判断是否具有故障。

Description

不间断电源开机的自检方法和自检装置

技术领域

本发明涉及电子线路领域，具体涉及不间断电源的自检方法和自检装置。

背景技术

图1是一种不间断电源的电路图，如图1所示，不间断电源10包括与交流电源V可控连接的第一滤波电路11，与第一滤波电路11的输出端连接的第一半桥电路12，与直流电源B可控连接的第二滤波电路15，与第二滤波电路15的输出端连接的第二半桥电路16，与交流电源V可控连接的预充电器17，其中第一半桥电路12、第二半桥电路16和预充电器17的输出端都连接至正、负直流母线181、182。不间断电源10还包括半桥逆变器13以及与半桥逆变器13的输出端连接的第三滤波电路14。在图1所示的电路图中，半桥逆变器13、第一半桥电路12和第二半桥电路16共用连接在正、负直流母线181、182之间的电容C2和C3。

不间断电源10开机前，与交流电源V连接的预充电器17首先对正、负直流母线181、182进行充电，使得正、负直流母线181、182上的电压升高到正常工作电压(其大于交流电源V的峰值电压)。

由于不间断电源在经历长距离运输过程、修理或重新组装后，第一滤波电路11、第一半桥电路12、半桥逆变器13、第三滤波电路14、第二滤波电路15或第二半桥电路16中的电子元器件有可能发生损坏或短路。当不间断电源10开机时，可能导致第一半桥电路12中的开关管Q1或Q2，第二半桥电路16中的开关管Q6或Q7，半桥逆变器13中的开关管Q3或Q4的漏源电压过高或电流过大而超出器件的规格，从而使得不间断电源10中的电子元器件发生故障、损毁、甚至炸机。

因此，需要提供一种能够对不间断电源中的电子元器件进行故障检测的方法。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明的一个实施例提供了一种不间断电源开机的自检方法，所述不间断电源包括：

分别与交流电源和直流电源可控连接的第一滤波电路和第二滤波电路；

分别与所述第一滤波电路和第二滤波电路的输出端连接的双向AC-DC变换器和双向DC-DC变换器，所述双向AC-DC变换器和双向DC-DC变换器的输出端连接至直流母线；

逆变器，所述逆变器的输入端连接至所述直流母线；

与所述逆变器的输出端连接的第三滤波电路；以及

与所述交流电源可控连接的预充电器，其用于对所述直流母线进行充电；

所述自检方法包括下列步骤：

1)断开所述交流电源与所述第一滤波电路的连接，断开所述直流电源与所述第二滤波电路的连接；

2)控制所述预充电器对所述直流母线进行充电，如果所述直流母线上的电压在预定时间内不能达到预定的安全测试电压则停止自检，否则使得所述直流母线上的电压达到预定的安全测试电压后，控制所述预充电器停止工作；

3)控制所述双向AC-DC变换器，和/或所述双向DC-DC变换器，和/或所述逆变器工作以对所述直流母线放电，检测放电过程中的放电参数，以判断是否具有故障。

优选的，在所述步骤3)中，判断所述双向AC-DC变换器与第一滤波电路是否具有故障，和/或判断所述双向DC-DC变换器与第二滤波电路是否具有故障，和/或判断所述逆变器与第三滤波电路是否具有故障。

优选的，在所述步骤3)中，控制所述双向AC-DC变换器以脉宽调制方式工作，检测放电过程中的第一放电参数，判断所述双向AC-DC变换器和第一滤波电路是否具有故障，如果所述双向AC-DC变换器和/或第一滤波电路具有故障则停止自检，如果都不具有故障则控制所述双向AC-DC变换器停止工作。

优选的，在所述步骤3)中，所述第一放电参数包括所述直流母线上的电压，所述第一滤波电路中的第一输出电流和第一输出电压，如果所述直流母线上的电压、第一输出电流和第一输出电压中任一个不在正常范围内则停止自检。

优选的，在所述步骤3)中，控制所述逆变器以脉宽调制方式工作，检测放电过程中的第二放电参数，判断所述逆变器和第三滤波电路是否具有故障，如果所述逆变器和/或第三滤波电路具有故障则停止自检，如果都不具有故障则控制所述逆变器停止工作。

优选的，在所述步骤3)中，所述第二放电参数包括所述直流母线上的电压，所述第三滤波电路中的第二输出电流和第二输出电压，如果所述直流母线上的电压、第二输出电流和第二输出电压中任一个不在正常范围内则停止自检。

优选的，在所述步骤3)中，控制所述双向DC-DC变换器以脉宽调制方式工作，检测放电过程中的第三放电参数，判断所述双向DC-DC变换器和第二滤波电路是否具有故障，如果所述双向DC-DC变换器和/或第二滤波电路具有故障则停止自检，如果都不具有故障则控制所述双向DC-DC变换器停止工作。

优选的，在所述步骤3)中，所述第三放电参数包括所述直流母线上的电压，所述第二滤波电路中的第三输出电流和第三输出电压，如果所述直流母线上的电压、第三输出电流和第三输出电压中任一个不在正常范围内则停止自检。

优选的，在所述步骤3)中，控制所述双向AC-DC变换器、双向DC-DC变换器和逆变器同时工作以对所述直流母线进行放电。

本发明的一个实施例还提供了一种不间断电源开机的自检装置，所述自检装置包括：

电源控制装置，用于断开和闭合所述交流电源与所述第一滤波电路的连接，断开和闭合所述直流电源与所述第二滤波电路的连接，闭合和断开所述交流电源与所述预充电器的连接；

充电控制装置，用于控制所述预充电器工作使得所述直流母线上的电压达到所述预定的安全测试电压后，控制所述预充电器停止工作；

放电控制装置，用于控制所述双向AC-DC变换器，和/或双向DC-DC变换器，和/或逆变器工作以对所述直流母线放电；

放电参数检测装置，用于检测放电过程中的放电参数；

故障处理装置，用于根据放电过程中的放电参数判断是否具有故障。

优选的，所述故障处理装置用于判断所述双向AC-DC变换器与第一滤波电路是否具有故障，和/或判断所述双向DC-DC变换器与第二滤波电路是否具有故障，和/或判断所述逆变器与第三滤波电路是否具有故障。

优选的，所述放电参数检测装置用于检测所述直流母线上的电压，所述第一滤波电路的输出电压和输出电流，所述第二滤波电路的输出电压和输出电流，所述第三滤波电路的输出电压和输出电流。

优选的，所述放电控制装置用于控制所述双向AC-DC变换器、双向DC-DC变换器和逆变器同时工作以对所述直流母线进行放电。

本发明的自检方法能够检测出不间断电源是否存在故障，避免不间断电源在开机时，其中的电子元器件出现故障、损坏，甚至导致炸机。

附图说明

以下参照附图对本发明实施例作进一步说明，其中：

图1是一种不间断电源的电路图。

图2是根据本发明较佳实施例的自检方法的流程图。

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，以下结合附图通过具体实施例对本发明进一步详细说明。

总的说来，根据本发明，为了能够检测不间断电源10是否存在故障，首先通过预充电器17使得直流母线上的电压达到不足以造成电子元器件损坏的电压值，之后控制第一半桥电路12、第二半桥电路16和半桥逆变器13工作以对直流母线进行放电，通过检测放电参数来判断是否存在故障。

图2是根据本发明第一个实施例的自检方法的流程图。

步骤S11，控制第一滤波电路11中的开关SW1和RY1断开，控制第二滤波电路15中的开关RY4断开，控制预充电器17中的开关SW2闭合。

步骤S121，控制预充电器17工作(即给开关管Q5提供高频脉宽调制信号)，从而对正、负直流母线181、182进行充电，判断正、负直流母线181、182上的电压在充电过程中是否正常，如果正、负直流母线181、182上的电压在预定时间内不能达到预定的安全测试电压(例如30伏)，则停止自检过程，否则执行步骤S122，使得正、负直流母线181、182上的电压都达到预定的安全测试电压后，控制预充电器17停止工作。

步骤S13，检测第一滤波电路11和第一半桥电路12是否具有故障。根据本发明的一个实施例，控制过程包括下列步骤：步骤S131，控制第一滤波电路11中的开关RY1闭合，从而使得电感L1和电容C1形成放电回路；步骤S132，控制第一半桥电路12以脉宽调制方式工作(即给开关管Q1和Q2提供脉宽调制信号)，从而使得正、负直流母线181、182放电，检测正、负直流母线181、182上的电压，第一滤波电路11的输出电压和输出电流，即电容C1上的电压(有效值)以及电感L1中的电流(有效值)等第一放电参数；步骤S133，判断第一放电参数是否都在正常范围内，如果第一放电参数都在正常范围内，说明第一滤波电路11和第一半桥电路12无故障，因此执行步骤S134，控制第一半桥电路12停止工作(即控制开关管Q1、Q2断开)，并断开开关RY1；如果第一放电参数中任一个不在正常范围内，说明第一半桥电路12和/或第一滤波电路11存在故障，因此停止自检过程。

本领域的技术人员可以根据正、负直流母线181、182上的电压值，电容C1、C2和C3的电容值及其容差，电感L1的电感值及其容差，模拟、仿真或计算出在正常放电过程中正、负直流母线181、182上的电压范围、电感L1中电流范围和电容C1两端的电压的范围。并将模拟、仿真或计算出的第一放电参数范围作为第一半桥电路12和第一滤波电路11中的电子元器件是否存在故障的判断条件。

举例说明如下，如果电容C2和C3为2000μF，正直流母线181和负直流母线182上的电压都为30伏，电感L1为600μH，电容C1为10μF，电容C1寄生的并联电阻为50KΩ。给开关管Q1和Q2提供脉宽调制信号使得正负直流母线181、182放电，在最初的3秒内，正、负直流母线181、182上的电压从30伏降低至26.2伏，电容C1的电压有效值为21伏，且电感L1中的电流为0.36安。考虑到电子元器件的容差设计，第一滤波电路11和第一半桥电路12无故障时应该同时满足：直流母线电压为15-45伏，电容C1上的输出电压为10.5-31.5伏，电感L1中的输出电流为0.18-0.5安。

步骤S14，控制预充电器17工作从而对正、负直流母线181、182进行充电，当正、负直流母线181、182上的电压等于预定的安全测试电压后，控制预充电器17停止工作。

步骤S15，检测半桥逆变器13和第三滤波电路14是否具有故障。根据本发明的一个实施例，控制过程包括下列步骤：步骤S151，控制半桥逆变器13以脉宽调制方式工作(即给开关管Q3和Q4提供脉宽调制信号)，从而使得正、负直流母线181、182放电，检测正、负直流母线181、182上的电压，电容C4上的电压(例如闭合开关RY2后测量输出电压)和电感L2中的电流等第二放电参数；步骤S152，判断第二放电参数是否都在正常范围内，如果第二放电参数都在正常范围内，说明半桥逆变器13和第三滤波电路14无故障，因此执行步骤S153，控制半桥逆变器13停止工作(即控制开关管Q3、Q4断开)，如果第二放电参数中任一个不在正常范围内，说明第三滤波电路14和/或半桥逆变器13存在故障，因此停止自检过程。

步骤S16，控制预充电器17工作从而对正、负直流母线181、182进行充电，当正、负直流母线181、182上的电压都达到预定的安全测试电压后，控制预充电器17停止工作。

步骤S17，检测第二滤波电路15和第二半桥电路16是否具有故障。根据本发明的一个实施例，控制过程包括下列步骤：步骤S171，控制第二半桥电路16以脉宽调制方式工作(即给开关管Q6和Q7提供脉宽调制信号)，从而使得正、负直流母线181、182放电，检测正、负直流母线181、182上的电压，电容C5的电压和电感L3中的电流等第三放电参数；步骤S172，判断第三放电参数是否都在正常范围内，如果第三放电参数都在正常范围内，说明第二滤波电路15和第二半桥电路16无故障，因此执行步骤S173，控制第二半桥电路16停止工作(即控制开关管Q6和Q7断开)；如果第三放电参数中任一个不在正常范围内，说明第三滤波电路14和/或半桥逆变器13存在故障，因此停止自检过程。

步骤S18，停止自检。

通过上述步骤可以看出，在本发明的自检过程中，通过预充电器17使得正、负直流母线181、182上的电压非常低，即使不间断电源中的电子元器件具有故障，例如开关管Q1短路，则开关管Q2的漏源电压为60伏(远小于开关管的漏源击穿电压)，也不会造成不间断电源中的其他电子元器件出现故障、损坏，甚至导致炸机。

本领域的技术人员可知，根据器件规格来确定正、负直流母线181、182上预定的安全测试电压，在放电过程中，确保电子元器件在安全区工作而不会损坏，因此本发明并不限制是30伏。

采用本发明的自检方法，可以在短时间检测出不间断电源是否存在故障。因此当检测出存在故障的电路模块之后，直接用无故障的电路模块更换即可，避免不间断电源炸机而带来更大的损失。

在本发明的自检方法中，第一放电参数还可以包括直流母线电压下降率，输出电压有效值的下降率和输出电流有效值的下降率。

在本发明的自检方法中，第一放电参数可以选取从放电开始的一段时间内的测量值，也可以选取放电过程中的某段时间内的测量值，在本发明中并不予以限制。

在本发明的自检方法中，步骤S13、步骤S15和步骤S17并无先后顺序。例如在本发明的一个自检方法中，依次执行：步骤S11、S121、S122、S15、S14、S13、S16、S17、S18。在本发明的另一个自检方法中，依次执行：步骤S11、S121、S122、S17、S14、S15、S16、S13、S18。

在本发明的其他自检方法中，包括步骤S13、步骤S15和步骤S17中的一个或两个。

在本发明的另一个自检方法中，依次执行如下步骤：

步骤S21，与上述步骤S11相同，在此不再赘述。

步骤S22，与上述步骤S121、S122相同，在此不再赘述。

步骤S23，同时执行上述步骤S13、S15和S17。

步骤S24，停止自检。

上述自检方法同时对第一半桥电路12、第一滤波电路11、半桥逆变器13、第三滤波电路14、第二滤波电路15和第二半桥电路16进行故障检测，可以提高检测的效率。

本发明的自检方法并不限于对图1所示的不间断电源10进行自检，当不间断电源10中的半桥逆变器13被替换为I型三电平逆变器或T型三电平逆变器时，或第一半桥电路12被替换为其他的双向AC-DC变换器，例如全桥电路、I型三电平电路或T型三电平电路，或第二半桥电路16被替换为其他的双向DC-DC变换器，上述自检方法同样适用。

本发明的一个实施例还提供了一种不间断电源开机的自检装置，包括：

电源控制装置，用于断开和闭合所述交流电源与所述第一滤波电路的连接，断开和闭合所述直流电源与所述第二滤波电路的连接，闭合和断开所述交流电源与所述预充电器的连接；

充电控制装置，用于控制所述预充电器工作使得所述直流母线上的电压达到预定的安全测试电压后，控制所述预充电器停止工作；

放电控制装置，用于控制所述第一半桥电路，和/或第二半桥电路，和/或逆变器工作以对所述直流母线放电；

放电参数检测装置，用于检测放电过程中的放电参数；

故障处理装置，用于根据放电过程中的放电参数判断是否具有故障。

在本发明的另一个实施例中，故障处理装置用于判断所述第一半桥电路与第一滤波电路是否具有故障，和/或判断所述第二半桥电路与第二滤波电路是否具有故障，和/或判断所述逆变器与第三滤波电路是否具有故障。

在本发明的另一个实施例中，放电参数检测装置用于检测所述直流母线上的电压，所述第一滤波电路的输出电压和输出电流，所述第二滤波电路的输出电压和输出电流，所述第三滤波电路的输出电压和输出电流。

在本发明的又一个实施例中，放电控制装置用于控制所述第一半桥电路、第二半桥电路和逆变器同时工作以对所述直流母线进行放电。

虽然本发明已经通过优选实施例进行了描述，然而本发明并非局限于这里所描述的实施例，在不脱离本发明范围的情况下还包括所作出的各种改变以及变化。

Claims (13)

1.一种不间断电源开机的自检方法，所述不间断电源包括：

与交流电源可控连接的第一滤波电路；

与直流电源可控连接的第二滤波电路；

与所述第一滤波电路的输出端连接的双向AC-DC变换器，和与所述第二滤波电路的输出端连接的双向DC-DC变换器，所述双向AC-DC变换器和双向DC-DC变换器的输出端连接至直流母线；

逆变器，所述逆变器的输入端连接至所述直流母线；

与所述逆变器的输出端连接的第三滤波电路；以及

与所述交流电源可控连接的预充电器，其用于对所述直流母线进行充电；

其特征在于，所述自检方法包括下列步骤：

1)断开所述交流电源与所述第一滤波电路的连接，断开所述直流电源与所述第二滤波电路的连接；

2)控制所述预充电器对所述直流母线进行充电，如果所述直流母线上的电压在预定时间内不能达到预定的安全测试电压则停止自检，否则使得所述直流母线上的电压达到预定的安全测试电压后，控制所述预充电器停止工作；

3)控制所述双向AC-DC变换器，和/或所述双向DC-DC变换器，和/或所述逆变器工作以对所述直流母线放电，检测放电过程中的放电参数，以判断是否具有故障。

2.根据权利要求1所述的自检方法，其特征在于，在所述步骤3)中，判断所述双向AC-DC变换器与第一滤波电路是否具有故障，和/或判断所述双向DC-DC变换器与第二滤波电路是否具有故障，和/或判断所述逆变器与第三滤波电路是否具有故障。

3.根据权利要求1所述的自检方法，其特征在于，在所述步骤3)中，控制所述双向AC-DC变换器以脉宽调制方式工作，检测放电过程中的第一放电参数，判断所述双向AC-DC变换器和第一滤波电路是否具有故障，如果所述双向AC-DC变换器和/或第一滤波电路具有故障则停止自检，如果都不具有故障则控制所述双向AC-DC变换器停止工作。

4.根据权利要求3所述的自检方法，其特征在于，在所述步骤3)中，所述第一放电参数包括所述直流母线上的电压，所述第一滤波电路中的第一输出电流和第一输出电压，如果所述直流母线上的电压、第一输出电流和第一输出电压中任一个不在正常范围内则停止自检。

5.根据权利要求1所述的自检方法，其特征在于，在所述步骤3)中，控制所述逆变器以脉宽调制方式工作，检测放电过程中的第二放电参数，判断所述逆变器和第三滤波电路是否具有故障，如果所述逆变器和/或第三滤波电路具有故障则停止自检，如果都不具有故障则控制所述逆变器停止工作。

6.根据权利要求5所述的自检方法，其特征在于，在所述步骤3)中，所述第二放电参数包括所述直流母线上的电压，所述第三滤波电路中的第二输出电流和第二输出电压，如果所述直流母线上的电压、第二输出电流和第二输出电压中任一个不在正常范围内则停止自检。

7.根据权利要求1所述的自检方法，其特征在于，在所述步骤3)中，控制所述双向DC-DC变换器以脉宽调制方式工作，检测放电过程中的第三放电参数，判断所述双向DC-DC变换器和第二滤波电路是否具有故障，如果所述双向DC-DC变换器和/或第二滤波电路具有故障则停止自检，如果都不具有故障则控制所述双向DC-DC变换器停止工作。

8.根据权利要求7所述的自检方法，其特征在于，在所述步骤3)中，所述第三放电参数包括所述直流母线上的电压，所述第二滤波电路中的第三输出电流和第三输出电压，如果所述直流母线上的电压、第三输出电流和第三输出电压中任一个不在正常范围内则停止自检。

9.根据权利要求1所述的自检方法，其特征在于，在所述步骤3)中，控制所述双向AC-DC变换器、双向DC-DC变换器和逆变器同时工作以对所述直流母线进行放电。

10.一种不间断电源开机的自检装置，所述不间断电源包括：

与交流电源可控连接的第一滤波电路；

与直流电源可控连接的第二滤波电路；

与所述第一滤波电路的输出端连接的双向AC-DC变换器，和与所述第二滤波电路的输出端连接的双向DC-DC变换器，所述双向AC-DC变换器和双向DC-DC变换器的输出端连接至直流母线；

逆变器，所述逆变器的输入端连接至所述直流母线；

与所述逆变器的输出端连接的第三滤波电路；以及

与所述交流电源可控连接的预充电器，其用于对所述直流母线进行充电；

其特征在于，所述自检装置包括：

电源控制装置，用于断开和闭合所述交流电源与所述第一滤波电路的连接，断开和闭合所述直流电源与所述第二滤波电路的连接，闭合和断开所述交流电源与所述预充电器的连接；

充电控制装置，用于控制所述预充电器工作使得所述直流母线上的电压达到预定的安全测试电压后，控制所述预充电器停止工作；

放电控制装置，用于控制所述双向AC-DC变换器，和/或双向DC-DC变换器，和/或逆变器工作以对所述直流母线放电；

放电参数检测装置，用于检测放电过程中的放电参数；

故障处理装置，用于根据放电过程中的放电参数判断是否具有故障。

11.根据权利要求10所述的自检装置，其特征在于，所述故障处理装置用于判断所述双向AC-DC变换器与第一滤波电路是否具有故障，和/或判断所述双向DC-DC变换器与第二滤波电路是否具有故障，和/或判断所述逆变器与第三滤波电路是否具有故障。

12.根据权利要求10所述的自检装置，其特征在于，所述放电参数检测装置用于检测所述直流母线上的电压，所述第一滤波电路的输出电压和输出电流，所述第二滤波电路的输出电压和输出电流，所述第三滤波电路的输出电压和输出电流。

13.根据权利要求10所述的自检装置，其特征在于，所述放电控制装置用于控制所述双向AC-DC变换器、双向DC-DC变换器和逆变器同时工作以对所述直流母线进行放电。

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