CN108693429B - 一种放电晶闸管的故障检测方法、装置及控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种不间断电源中放电晶闸管的故障检测方法、装置及控制装置，用以解决现有技术中难以判断不间断电源中的放电晶闸管是否发生短路故障的问题。所述方法包括：在所述不间断电源接入的工频交流电输入为负的条件下，以预设脉冲信号驱动所述不间断电源中的整流开关管；获取所述不间断电源中电池模块和/或所述整流开关管的电气参数；根据所述电气参数，判断所述不间断电源中的放电晶闸管是否发生故障。

Description

一种放电晶闸管的故障检测方法、装置及控制装置

技术领域

本发明涉及不间断电源技术领域，尤其是涉及一种不间断电源中放电晶闸管的故障检测方法、装置及控制装置。

背景技术

不间断电源(Uninterruptible Power Supply，UPS)是将蓄电池(多为铅酸免维护蓄电池)与主机相连接，通过逆变器等模块电路将直流电转换成市电的系统设备，主要用于给单台计算机、计算机网络系统或其它电力电子设备如电磁阀、压力变送器等提供稳定、不间断的电力供应。

UPS系统通常由五部分组成：主路、旁路、电池等电源输入电路，进行交流到直流(AC/DC)变换的整流器，进行直流到交流(DC/AC)变换的逆变器，逆变和旁路输出切换电路以及电池。

现有采用维也纳(Vienna-like)整流器的母线并联式UPS的电路拓扑，如图1所示，包括：电池模块10以及N(N为自然数)个功率组件，每个功率组件中包括依次连接的滤波模块、维也纳整流器模块、放电模块11、升压模块、逆变器模块12以及充电模块13，其中，N个功率组件的输入、输出以及逆变器模块12中的母线均并联连接，逆变器模块12的母线通过充电模块13与电池模块10连接。发明人在实现本发明的过程中发现，现有的采用维也纳整流器的母线并联式UPS在使用中存在以下问题：

当放电模块11中的放电晶闸管故障常通时，也即放电晶闸管发生短路故障时，由于充电模块13的作用，电池模块正极的电压值将高于逆变器模块母线中点的电压值(也即中线14上的电压值)，则此时电池模块10对中线14进行放电，通过检测电池模块10中线上的电流值，即可确定放电晶闸管是否发生故障，然而现有技术中电池模块10并未与所述中线14连接，无法检测电池模块10中线上的电流值，故而难以判断不间断电源中的放电晶闸管是否发生短路故障。

发明内容

本发明实施例提供一种不间断电源中放电晶闸管的故障检测方法、装置及控制装置，用以解决现有技术中难以判断不间断电源中的放电晶闸管是否发生短路故障的问题。

本发明实施例技术方案如下：

一种不间断电源中放电晶闸管的故障检测方法，包括：在所述不间断电源接入的工频交流电输入为负的条件下，以预设脉冲信号驱动所述不间断电源中的整流开关管；获取所述不间断电源中电池模块和/或所述整流开关管的电气参数；根据所述电气参数，判断所述不间断电源中的放电晶闸管是否发生故障。

一种不间断电源中放电晶闸管的故障检测控制装置，包括：获取模块，用于在所述不间断电源接入的工频交流电输入为负，且所述不间断电源中的整流开关管被以预设脉冲信号驱动的条件下，获取所述不间断电源中电池模块和/或所述整流开关管的电气参数；故障检测模块，用于根据所述电气参数，判断所述不间断电源中的放电晶闸管是否发生故障。

一种不间断电源中放电晶闸管的故障检测装置，包括：驱动模块以及本发明上述实施例所述的不间断电源中放电晶闸管的故障检测控制装置；其中，所述驱动模块，用于在所述不间断电源接入的工频交流电输入为负的条件下，以预设脉冲信号驱动所述不间断电源中的整流开关管。

根据本发明实施例的技术方案，通过在不间断电源接入的工频交流电输入为负的条件下，此时放电晶闸管处于反向截止状态，以预设脉冲信号驱动不间断电源中的整流开关管，使得整流开关管导通，若不间断电源中的放电晶闸管发生短路故障，则电池模块与逆变器模块的母线中点连通，若不间断电源中的放电晶闸管未发生短路故障，则电池模块与逆变器模块的母线中点不连通，由于两种情况下，不间断电源中电池模块和/或整流开关管的电气参数存在明显差异，因此，可以获取不间断电源中电池模块和/或整流开关管的电气参数，进而根据获取到的电气参数，判断不间断电源中的放电晶闸管是否发生故障，从而解决了现有技术中难以判断不间断电源中的放电晶闸管是否发生短路故障的问题，而且检测方式简单方便，无需对不间断电源的电路结构进行改变。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请而了解。本申请的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

图1为现有技术中母线并联式不间断电源的电路拓扑结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种不间断电源中放电晶闸管的故障检测方法的示意流程图；

图3为本发明实施例提供的以预设脉冲信号驱动整流开关管的原理示意图；

图4为本发明实施例提供的一种不间断电源中放电晶闸管的故障检测控制装置的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的一种不间断电源中放电晶闸管的故障检测装置的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本申请的实施例进行说明，应当理解，此处所描述的实施例仅用于说明和解释本申请，并不用于限定本申请。

针对现有技术中难以判断不间断电源中的放电晶闸管是否发生短路故障的问题，本发明实施例提供了一种不间断电源中放电晶闸管的故障检测方法、装置及控制装置，通过在不间断电源接入的工频交流电输入为负的条件下，此时放电晶闸管处于反向截止状态，以预设脉冲信号驱动不间断电源中的整流开关管，使得整流开关管导通，若不间断电源中的放电晶闸管发生短路故障，则电池模块与逆变器模块的母线中点连通，若不间断电源中的放电晶闸管未发生短路故障，则电池模块与逆变器模块的母线中点不连通，由于两种情况下，不间断电源中电池模块和/或整流开关管的电气参数存在明显差异，因此，可以获取不间断电源中电池模块和/或整流开关管的电气参数，进而根据获取到的电气参数，判断不间断电源中的放电晶闸管是否发生故障，从而解决了现有技术中难以判断不间断电源中的放电晶闸管是否发生短路故障的问题，而且检测方式简单方便，无需对不间断电源的电路结构进行改变。

值得说明的是，本发明实施例提供的不间断电源中放电晶闸管的故障检测方案，不仅适用于本发明实施例中所提到的母线并联式不间断电源，也适用于其它电池模块未与中线连接的不间断电源。

下面对本申请实施例进行详细说明。

(一)、本发明实施例首先提供了一种不间断电源中放电晶闸管的故障检测方法

本发明实施例提供的一种不间断电源中放电晶闸管的故障检测方法，如图2所示，包括：

步骤201，在不间断电源接入的工频交流电输入为负的条件下，以预设脉冲信号驱动不间断电源中的整流开关管。

本步骤中，在不间断电源接入的工频交流电(也即市电)输入为负的条件下，放电晶闸管处于反向截止状态，此时以预设脉冲信号驱动不间断电源中的整流开关管，使得整流开关管导通。其中，预设脉冲信号可以是占空比较大的脉冲信号，例如：占空比为0.8的脉冲信号。

具体实施时，不间断电源的放电模块中包括至少六个放电晶闸管，为了准确判断发生短路故障的放电晶闸管，在以预设脉冲信号驱动不间断电源中的整流开关管时，可以仅驱动一个整流开关管，并判断与该整流开关管连接的放电晶闸管是否发生故障；当然，为了判断放电模块中是否有放电晶闸管发生短路故障，在以预设脉冲信号驱动不间断电源中的整流开关管时，也可以驱动所有整流开关管；较为优选地，在以预设脉冲信号驱动不间断电源中的整流开关管时，可以先驱动所有整流开关管，在判定放电模块中有放电晶闸管发生故障的情况下，再单独驱动每个整流开关管，以准确判断发生短路故障的放电晶闸管。

作为较为具体的实施例，如图3所示，当工频交流电输入为负的条件下，以图3中示出的脉冲信号驱动不间断电源中的整流开关管。

步骤202，获取不间断电源中电池模块和/或整流开关管的电气参数。

具体实施时，可以采用非介入式检测元件获取不间断电源中电池模块和/或整流开关管的电气参数，也可以采用现有技术中的其它方式获取不间断电源中电池模块和/或整流开关管的电气参数，此处不再赘述。其中，所述电气参数包括但不限于：电流值、电压值。

步骤203，根据电气参数，判断不间断电源中的放电晶闸管是否发生故障。

本步骤中，根据电气参数，判断不间断电源中的放电晶闸管是否发生故障，也即根据不间断电源中电池模块和/或整流开关管的电气参数，判断不间断电源中的放电晶闸管是否发生故障，具体实施时，包括以下四种实施方式，具体来说：

实施方式一、根据电池模块的电气参数进行判断

电池模块的电气参数包括：电池模块的正向充电电流值和负向充电电流值；则根据电气参数，判断不间断电源中的放电晶闸管是否发生故障，包括：判断正向充电电流值与负向充电电流值之差是否大于预设的电流阈值，若是，则判定不间断电源中的放电晶闸管发生故障。其中，预设的电流阈值可以自由设定，例如：预设的电流阈值的取值为0.5毫安(mA)。

实施方式二、根据电池模块的电气参数进行判断

电池模块的电气参数包括：电池模块的端口电压值；则根据电气参数，判断不间断电源中的放电晶闸管是否发生故障，包括：判断电池模块的端口电压值与不间断电源中逆变器模块的母线中点电压值之差的绝对值是否小于预设的电压阈值，若是，则判定不间断电源中的放电晶闸管发生故障。其中，预设的电压阈值可以自由设定，例如：预设的电压阈值的取值为0伏(V)。

实施方式三、根据整流开关管的电气参数进行判断

整流开关管的电气参数包括：整流开关管中的电流值；则根据电气参数，判断不间断电源中的放电晶闸管是否发生故障，包括：判断整流开关管中的电流值是否大于预设的电流阈值，若是，则判定不间断电源中的放电晶闸管发生故障。其中，预设的电流阈值可以自由设定，例如：预设的电流阈值的取值为0毫安(mA)。

实施方式四、根据电池模块的电气参数和整流开关管的电气参数进行判断

电池模块的电气参数包括：电池模块的端口电压值、正向充电电流值和负向充电电流值；整流开关管的电气参数包括：整流开关管中的电流值；则根据电气参数，判断不间断电源中的放电晶闸管是否发生故障，包括：判断正向充电电流值与负向充电电流值之差大于预设的第一电流阈值、电池模块的端口电压值与不间断电源中逆变器模块的母线中点电压值之差的绝对值小于预设的电压阈值以及整流开关管中的电流值大于预设的第二电流阈值；若是，则停止以预设脉冲信号对不间断电源中整流开关管的驱动，并重新获取电池模块的端口电压值、正向充电电流值、负向充电电流值以及整流开关管中的电流值；判断正向充电电流值与负向充电电流值之差小于或者等于预设的第一电流阈值、电池模块的端口电压值与不间断电源中逆变器模块的母线中点电压值之差的绝对值大于或者等于预设的电压阈值以及整流开关管中的电流值小于或者等于预设的第二电流阈值，若是，则判定不间断电源中的放电晶闸管发生故障。其中，预设的第一电流阈值、预设的第二电流阈值以及预设的电压阈值均可以自由设定，例如：预设的第一电流阈值的取值为0.5mA，预设的第二电流阈值的取值为0mA，预设的电压阈值的取值为0伏(V)。

具体实施步骤203时，在根据电气参数，判断不间断电源中的放电晶闸管是否发生故障时，可以采用实施方式一至实施方式四中的任意一种进行判断；较为优选地，也可以以实施方式一至实施方式四中任意两种或者任意三种相结合的方式进行判断；更为优选地，可以以实施方式一至实施方式四相结合的方式进行判断。

(二)基于相同的发明构思，本发明实施例还提供了一种不间断电源中放电晶闸管的故障检测控制装置

本发明实施例提供的一种不间断电源中放电晶闸管的故障检测控制装置，如图4所示，包括：获取模块42，用于在所述不间断电源接入的工频交流电输入为负，且所述不间断电源中的整流开关管被以预设脉冲信号驱动的条件下，获取不间断电源中电池模块和/或整流开关管的电气参数；故障检测模块43，用于根据电气参数，判断不间断电源中的放电晶闸管是否发生故障。

在一种可能的实施方式中，本发明实施例提供的装置中，电气参数包括：电池模块的正向充电电流值和负向充电电流值；则故障检测模块43，具体用于：判断正向充电电流值与负向充电电流值之差是否大于预设的电流阈值，若是，则判定不间断电源中的放电晶闸管发生故障。

在一种可能的实施方式中，本发明实施例提供的装置中，电气参数包括：电池模块的端口电压值；则故障检测模块43，具体用于：判断电池模块的端口电压值与不间断电源中逆变器模块的母线中点电压值之差的绝对值是否小于预设的电压阈值，若是，则判定不间断电源中的放电晶闸管发生故障。

在一种可能的实施方式中，本发明实施例提供的装置中，电气参数包括：整流开关管中的电流值；则故障检测模块43，具体用于：判断整流开关管中的电流值是否大于预设的电流阈值，若是，则判定不间断电源中的放电晶闸管发生故障。

在一种可能的实施方式中，本发明实施例提供的装置中，电气参数包括：电池模块的端口电压值、正向充电电流值、负向充电电流值以及整流开关管中的电流值；则故障检测模块43，具体用于：判断正向充电电流值与负向充电电流值之差大于预设的第一电流阈值、电池模块的端口电压值与不间断电源中逆变器模块的母线中点电压值之差的绝对值小于预设的电压阈值以及整流开关管中的电流值大于预设的第二电流阈值；若是，则在不间断电源中的整流开关管无驱动信号输入的条件下，触发获取模块42重新获取电池模块的端口电压值、正向充电电流值、负向充电电流值以及整流开关管中的电流值；判断正向充电电流值与负向充电电流值之差小于或者等于预设的第一电流阈值、电池模块的端口电压值与不间断电源中逆变器模块的母线中点电压值之差的绝对值大于或者等于预设的电压阈值以及整流开关管中的电流值小于或者等于预设的第二电流阈值，若是，则判定不间断电源中的放电晶闸管发生故障。

具体实施时，故障检测模块43在根据电气参数，判断不间断电源中的放电晶闸管是否发生故障时，可以采用下述策略一至策略四中的任意一种进行判断；较为优选地，也可以以下述策略一至策略四中任意两种或者任意三种相结合的方式进行判断；更为优选地，可以以下述策略一至策略四相结合的方式进行判断。

策略一

获取模块42获取的电气参数包括：电池模块的正向充电电流值和负向充电电流值；则故障检测模块43判断正向充电电流值与负向充电电流值之差是否大于预设的电流阈值，若是，则判定不间断电源中的放电晶闸管发生故障。

策略二

获取模块42获取的电气参数包括：电池模块的端口电压值；则故障检测模块43判断电池模块的端口电压值与不间断电源中逆变器模块的母线中点电压值之差的绝对值是否小于预设的电压阈值，若是，则判定不间断电源中的放电晶闸管发生故障。

策略三

获取模块42获取的电气参数包括：整流开关管中的电流值；则故障检测模块43判断整流开关管中的电流值是否大于预设的电流阈值，若是，则判定不间断电源中的放电晶闸管发生故障。

策略四

获取模块42获取的电气参数包括：电池模块的端口电压值、正向充电电流值、负向充电电流值以及整流开关管中的电流值；则故障检测模块43判断正向充电电流值与负向充电电流值之差大于预设的第一电流阈值、电池模块的端口电压值与不间断电源中逆变器模块的母线中点电压值之差的绝对值小于预设的电压阈值以及整流开关管中的电流值大于预设的第二电流阈值；若是，则在不间断电源中的整流开关管无驱动信号输入的条件下，触发获取模块42重新获取电池模块的端口电压值、正向充电电流值、负向充电电流值以及整流开关管中的电流值；判断正向充电电流值与负向充电电流值之差小于或者等于预设的第一电流阈值、电池模块的端口电压值与不间断电源中逆变器模块的母线中点电压值之差的绝对值大于或者等于预设的电压阈值以及整流开关管中的电流值小于或者等于预设的第二电流阈值，若是，则判定不间断电源中的放电晶闸管发生故障。

(三)基于相同的发明构思，本发明实施例还提供了一种不间断电源中放电晶闸管的故障检测装置

本发明实施例提供的一种不间断电源中放电晶闸管的故障检测装置，如图5所示，包括：驱动模块51以及本发明上述实施例所述的不间断电源中放电晶闸管的故障检测控制装置52；其中，驱动模块51，用于在不间断电源接入的工频交流电输入为负的条件下，以预设脉冲信号驱动不间断电源中的整流开关管，使整流开关管在预设脉冲信号的驱动下开启。不间断电源中放电晶闸管的故障检测控制装置52，用于获取不间断电源中电池模块和/或整流开关管的电气参数，并根据电气参数，判断不间断电源中的放电晶闸管是否发生故障。

综上所述，根据本发明实施例的技术方案，通过在不间断电源接入的工频交流电输入为负的条件下，此时放电晶闸管处于反向截止状态，以预设脉冲信号驱动不间断电源中的整流开关管，使得整流开关管导通，若不间断电源中的放电晶闸管发生短路故障，则电池模块与逆变器模块的母线中点连通，若不间断电源中的放电晶闸管未发生短路故障，则电池模块与逆变器模块的母线中点不连通，由于两种情况下，不间断电源中电池模块和/或整流开关管的电气参数存在明显差异，因此，可以获取不间断电源中电池模块和/或整流开关管的电气参数，进而根据获取到的电气参数，判断不间断电源中的放电晶闸管是否发生故障，从而解决了现有技术中难以判断不间断电源中的放电晶闸管是否发生短路故障的问题，而且检测方式简单方便，无需对不间断电源的电路结构进行改变。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (9)

1.一种不间断电源中放电晶闸管的故障检测方法，其特征在于，该方法包括：

在所述不间断电源接入的工频交流电输入为负的条件下，以预设脉冲信号驱动所述不间断电源中的整流开关管；

获取所述不间断电源中电池模块和/或所述整流开关管的电气参数；

根据所述电气参数，判断所述不间断电源中的放电晶闸管是否发生故障；

所述电气参数包括：所述电池模块的端口电压值、正向充电电流值、负向充电电流值以及所述整流开关管中的电流值；则

根据所述电气参数，判断所述不间断电源中的放电晶闸管是否发生故障，包括：

判断所述正向充电电流值与所述负向充电电流值之差大于预设的第一电流阈值、所述电池模块的端口电压值与所述不间断电源中逆变器模块的母线中点电压值之差的绝对值小于预设的电压阈值以及所述整流开关管中的电流值大于预设的第二电流阈值；

若是，则停止以所述预设脉冲信号对所述不间断电源中整流开关管的驱动，并进一步包括：

重新获取所述电池模块的端口电压值、正向充电电流值、负向充电电流值以及所述整流开关管中的电流值；

判断所述正向充电电流值与负向充电电流值之差小于或者等于预设的第一电流阈值、所述电池模块的端口电压值与所述不间断电源中逆变器模块的母线中点电压值之差的绝对值大于或者等于预设的电压阈值以及所述整流开关管中的电流值小于或者等于预设的第二电流阈值，若是，则判定所述不间断电源中的放电晶闸管发生故障。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电气参数包括：所述电池模块的正向充电电流值和负向充电电流值；则

根据所述电气参数，判断所述不间断电源中的放电晶闸管是否发生故障，包括：

判断所述正向充电电流值与所述负向充电电流值之差是否大于预设的电流阈值，若是，则判定所述不间断电源中的放电晶闸管发生故障。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电气参数包括：所述电池模块的端口电压值；则

根据所述电气参数，判断所述不间断电源中的放电晶闸管是否发生故障，包括：

判断所述电池模块的端口电压值与所述不间断电源中逆变器模块的母线中点电压值之差的绝对值是否小于预设的电压阈值，若是，则判定所述不间断电源中的放电晶闸管发生故障。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电气参数包括：所述整流开关管中的电流值；则

根据所述电气参数，判断所述不间断电源中的放电晶闸管是否发生故障，包括：

判断所述整流开关管中的电流值是否大于预设的电流阈值，若是，则判定所述不间断电源中的放电晶闸管发生故障。

5.一种不间断电源中放电晶闸管的故障检测控制装置，其特征在于，包括：

获取模块，用于在所述不间断电源接入的工频交流电输入为负，且所述不间断电源中的整流开关管被以预设脉冲信号驱动的条件下，获取所述不间断电源中电池模块和/或所述整流开关管的电气参数；

故障检测模块，用于根据所述电气参数，判断所述不间断电源中的放电晶闸管是否发生故障；

所述电气参数包括：所述电池模块的端口电压值、正向充电电流值、负向充电电流值以及所述整流开关管中的电流值；则

所述故障检测模块，具体用于：

判断所述正向充电电流值与所述负向充电电流值之差大于预设的第一电流阈值、所述电池模块的端口电压值与所述不间断电源中逆变器模块的母线中点电压值之差的绝对值小于预设的电压阈值以及所述整流开关管中的电流值大于预设的第二电流阈值；

若是，则在所述不间断电源中的整流开关管无驱动信号输入的条件下，触发所述获取模块重新获取所述电池模块的端口电压值、正向充电电流值、负向充电电流值以及所述整流开关管中的电流值；

判断所述正向充电电流值与负向充电电流值之差小于或者等于预设的第一电流阈值、所述电池模块的端口电压值与所述不间断电源中逆变器模块的母线中点电压值之差的绝对值大于或者等于预设的电压阈值以及所述整流开关管中的电流值小于或者等于预设的第二电流阈值，若是，则判定所述不间断电源中的放电晶闸管发生故障。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述电气参数包括：所述电池模块的正向充电电流值和负向充电电流值；则

所述故障检测模块，具体用于：

判断所述正向充电电流值与所述负向充电电流值之差是否大于预设的电流阈值，若是，则判定所述不间断电源中的放电晶闸管发生故障。

7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述电气参数包括：所述电池模块的端口电压值；则

所述故障检测模块，具体用于：

判断所述电池模块的端口电压值与所述不间断电源中逆变器模块的母线中点电压值之差的绝对值是否小于预设的电压阈值，若是，则判定所述不间断电源中的放电晶闸管发生故障。

8.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述电气参数包括：所述整流开关管中的电流值；则

所述故障检测模块，具体用于：

判断所述整流开关管中的电流值是否大于预设的电流阈值，若是，则判定所述不间断电源中的放电晶闸管发生故障。

9.一种不间断电源中放电晶闸管的故障检测装置，其特征在于，包括：

驱动模块以及如权利要求5-8中任一项所述的不间断电源中放电晶闸管的故障检测控制装置；其中，所述驱动模块，用于在所述不间断电源接入的工频交流电输入为负的条件下，以预设脉冲信号驱动所述不间断电源中的整流开关管。

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