CN109596875B - 用于h桥功率单元输出电压波形异常的检测方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种用于H桥功率单元输出电压波形异常的检测方法及装置，由主控制器、单元控制器、H桥功率单元、单元电压波形检测电路、判定装置组成。该检测方法通过采样计算获得H桥功率单元实际输出波形，进而与控制器设定输出的理论波形进行实时比较，最后通过系统判定模块，快速、高效、准确的定位H桥异常功率单元，提高了H桥功率单元故障分析处理效率，节省了维护时间和成本。
Description
技术领域
本发明属于电力电子装置的控制技术领域，特别涉及一种用于H桥功率单元输出电压波形异常的检测方法及装置。
背景技术
级联式功率调节装置由于其结构简单、模块化，在大功率、中高压驱动系统中已得到广泛应用。近年来，随着太阳能、风力发电等可再生能源发电系统的并网容量日益增加，需要在这些系统的并网处安装能够进行有功以及无功功率调节的电力电子装置来解决其并网带来的电能质量问题。因此，把级联式功率调节装置应用于高压、大容量功率调节系统的研究也日益广泛。
针对高压级联式功率调节装置，每相均有N个H桥功率单元，三相共有3N 个H桥功率单元，当高压级联式功率调节装置出现功率单元驱动故障、功率单元直流母线过压、欠压等故障时，如何在3N个H桥功率单元中快速、高效、精准的找到异常H桥功率单元，是目前普遍存在的一个共性难题。
针对H桥功率单元输出波形异常检测的方法，目前普遍是服务工程师携带高压电压测试仪器，在项目现场挨个测试每个功率单元输出的电压波形，对3N 个功率单元检测3N次，而且每一次的监测结果不一定准确，需要多次检测才能找准异常单元，这种检测方式非常耗时耗力，工作效率低，不利于对装置故障的及时解决。
发明内容
有鉴于此，本发明提出的一种用于H桥功率单元输出电压波形异常的检测方法及装置，可以在多个H桥级联的功率调节装置中精准定位故障H桥功率单元的位置，提高了装置故障分析处理的效率，降低了装置的维护时间，提升了装置的可维护性。
本发明的技术方案：
一种用于H桥功率单元输出电压波形异常的检测方法，包括以下具体步骤，
S1.采用分压电阻R1、R2、R3分压的方式采样H桥功率单元输出的电压，把采样电阻R2两端的电压记为Vo；
S2.把模拟量电压Vo通过第一光耦隔离电路T1、第一低通滤波电路D1和第一反相器电路U1后的数字电平信号记为CPLD_PIN1；把模拟量电压Vo通过第二光耦隔离电路T2、第二低通滤波电路D2和第二反相器电路U2后的数字电平信号记为CPLD_PIN2；
S3.把步骤S2中得到的两个电平信号CPLD_PIN1、CPLD_PIN2传输到判定装置，在判定装置中定义两个输入的变量为PWM_U、PWM_V，每个变量都有0或1 两个电平状态；
S4.把上述两个变量PWM_U、PWM_V进行状态组合，故一共有四种电平组合状态，分别是正电平状态、负电平状态、0电平状态，其中0和0信号、1和1 信号组合后的电平都是0电平状态，把组合状态的变量记为OVD_state；
S5.对于每一个H桥功率单元，主控制器产生H桥的脉宽调制脉冲，并由主控制器传输到单元控制器，通过单元控制器把H桥左、右桥臂上管脉冲信号发送给H桥功率单元和判定装置，H桥左、右桥臂上管脉冲信号分别记为PWM_L、 PWM_R；
S6.上述PWM_L、PWM_R两个脉冲信号各有0和1两种状态，把两个脉冲信号进行组合，一共有三种电平组合状态，分别是正电平状态、负电平状态、0 电平状态，其中0和0信号、1和1信号组合后的电平都是0电平状态，把此组合状态用变量记为PWM_state；
S7.在判定装置中，把步骤S4和步骤S6中获得的两个变量OVD_state和 PWM_state进行比较，若连续t时间内实际测得的波形状态OVD_state和理论波形状态PWM_state不一致，则认为H桥功率单元输出波形错误，计数一次，累计m次后产生一个报警信号，把此报警信号记为OVD_error，其中t和m为正整数；
S8.把上述报警信号OVD_error传送到主控制器中，主控制器根据此告警信号进入故障处理流程，同时会把此报警信号进行记录。
一种用于H桥功率单元输出电压波形异常检测的装置，包括主控制器、单元控制器、H桥功率单元、单元电压波形检测回路以及判定装置，
所述主控制器连接单元控制器，用以向单元控制器发送脉宽调制脉冲；
所述单元控制器分别连接H桥功率单元和判定装置，单元控制器接收主控制器发送的脉宽调制脉冲后向H桥功率单元输出理论波形调制信号，单元控制器向判定装置发送理论波形状态；
所述H桥功率单元连接单元电压波形检测回路，H桥功率单元向单元电压波形检测回路输出单元输出电压；
所述单元电压波形检测回路连接判定装置，单元电压波形检测回路检测单元输出电压并向判定装置输出实际波形状态；
所述判定装置连接主控制器，判定装置比较单元控制器向判定装置发送的理论波形状态以及单元电压波形检测回路向判定装置输出的实际波形状态，并根据比较结果向主控制器发送异常检测结果。
所述主控制器包括CPU芯片以及与CPU芯片相连接的FPGA芯片。
所述单元控制器为复杂可编程逻辑器件。
所述单元电压波形检测回路包括串联连接的第一光耦隔离电路T1、第一低通滤波电路D1、第一反相器电路U1以及相互串联的第二光耦隔离电路T2、第二低通滤波电路D2和第二反相器电路U2。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1)实现了功率单元电压波形异常的自动检测，为降低装置功率单元故障率提出了检测手段；
2)在实际应用中实现了有多个功率单元异常时，功率单元输出电压异常的精准定位，提高了装置故障处理效率，节省了服务成本及时间；
3)本发明提出的方法既可以用于H桥功率单元，经过改良和完善后也可以用于三相桥功率单元。
附图说明
图1为本发明的H桥功率单元输出电压波形异常检测控制框图。
图2为本发明的H桥功率单元输出电压波形异常检测硬件原理图。
图3为本发明中H桥功率单元输出电压波形异常和报警信号的实验波形图。
图中标号分别表示：1-主控制器，2-单元控制器，3-H桥功率单元，4-单元电压波形检测回路，5-判定装置
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅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。
请参阅图1-图3，本发明提供一种技术方案：
一种用于H桥功率单元输出电压波形异常的检测方法，包括以下具体步骤，
S1.采用分压电阻R1、R2、R3分压的方式采样H桥功率单元输出的电压，把采样电阻R2两端的电压记为Vo；
S2.把模拟量电压Vo通过第一光耦隔离电路T1、第一低通滤波电路D1和第一反相器电路U1后的数字电平信号记为CPLD_PIN1；把模拟量电压Vo通过第二光耦隔离电路T2、第二低通滤波电路D2和第二反相器电路U2后的数字电平信号记为CPLD_PIN2；
S3.把步骤S2中得到的两个电平信号CPLD_PIN1、CPLD_PIN2传输到判定装置，在判定装置中定义两个输入的变量为PWM_U、PWM_V，每个变量都有0或1 两个电平状态；
S4.把上述两个变量PWM_U、PWM_V进行状态组合，故一共有四种电平组合状态，分别是正电平状态、负电平状态、0电平状态，其中0和0信号、1和1 信号组合后的电平都是0电平状态，把组合状态的变量记为OVD_state；
S5.对于每一个H桥功率单元，主控制器产生H桥的脉宽调制脉冲，并由主控制器传输到单元控制器，通过单元控制器把H桥左、右桥臂上管脉冲信号发送给H桥功率单元和判定装置，H桥左、右桥臂上管脉冲信号分别记为PWM_L、 PWM_R；
S6.上述PWM_L、PWM_R两个脉冲信号各有0和1两种状态，把两个脉冲信号进行组合，一共有三种电平组合状态，分别是正电平状态、负电平状态、0 电平状态，其中0和0信号、1和1信号组合后的电平都是0电平状态，把此组合状态用变量记为PWM_state；
S7.在判定装置中，把步骤S4和步骤S6中获得的两个变量OVD_state和 PWM_state进行比较，若连续t时间内实际测得的波形状态OVD_state和理论波形状态PWM_state不一致，则认为H桥功率单元输出波形错误，计数一次，累计m次后产生一个报警信号，把此报警信号记为OVD_error，其中t和m为正整数；
S8.把上述报警信号OVD_error传送到主控制器中，主控制器根据此告警信号进入故障处理流程，同时会把此报警信号进行记录。
一种用于H桥功率单元输出电压波形异常检测的装置，包括主控制器1、单元控制器2、H桥功率单元3、单元电压波形检测回路4以及判定装置5，
所述主控制器1连接单元控制器2，用以向单元控制器发送脉宽调制脉冲；
所述单元控制器2分别连接H桥功率单元3和判定装置5，单元控制器2 接收主控制器1发送的脉宽调制脉冲后向H桥功率单元3输出理论波形调制信号，单元控制器2向判定装置5发送理论波形状态；
所述H桥功率单元3连接单元电压波形检测回路4，H桥功率单元3向单元电压波形检测回路4输出单元输出电压；
所述单元电压波形检测回路4连接判定装置5，单元电压波形检测回路4 检测单元输出电压并向判定装置5输出实际波形状态；
所述判定装置5连接主控制器1，判定装置5比较单元控制器2向判定装置 5发送的理论波形状态以及单元电压波形检测回路4向判定装置5输出的实际波形状态，并根据比较结果向主控制器1发送异常检测结果。
所述主控制器1包括CPU芯片以及与CPU芯片相连接的FPGA芯片。
所述单元控制器2为复杂可编程逻辑器件。
所述单元电压波形检测回路包括串联连接的第一光耦隔离电路T1、第一低通滤波电路D1、第一反相器电路U1以及相互串联的第二光耦隔离电路T2、第二低通滤波电路D2和第二反相器电路U2。
如图1所示，本发明提出了一种用于H桥功率单元输出电压波形异常检测系统及方法，通过硬件回路把检测到H桥输出电压的实际波形状态和理论波形状态进行比较，若在t时间内连续m次两种波形状态不一致，就判定为H桥输出电压波形异常，设定时间t和m次是为了排除个别脉冲没检测到或漏掉的现象。
图2是本发明中H桥输出电压波形异常检测方法的硬件检测原理图，因为硬件检测回路中RC滤波电路和光耦T1、T2本身对电信号的延时，从而使得硬件检测到的H桥实际波形相比理论波形有延时，故在实际波形状态和理论两种波形状态进行比较前，需对理论波形进行一定延时处理，这个延时时间和实际电路设计有关，须合理设计。
表1和表2是本发明中H桥理论波形状态和H桥实际波形状态，两种状态都是电平信号的组合状态，这个组合状态是根据H桥的输出状态决定，对于两电平的PWM调制，其输出只能是正、负、零，故组合状态也就这三种。
表1
| PWM_L | PWM_R | 理论波形状态 |
| 0 | 0 | 0电平 |
| 1 | 0 | 正电平 |
| 0 | 1 | 负电平 |
| 1 | 1 | 0电平 |
表2
| PWM_U | PWM_V | 实际波形状态 |
| 0 | 0 | 0电平 |
| 1 | 0 | 正电平 |
| 0 | 1 | 负电平 |
| 1 | 1 | 非法 |
图3是本发明中H桥功率单元输出电压波形异常和报警信号的实验波形，针对本发明方法，在H桥功率单元上进行了实验验证，测试中，若连续40us内理论波形状态和实际波形状态不一致，会认为单元输出波形错误，计数一次，累计10次后故障报警，通过故障编码上传主控制器，并且此故障信息保持5ms 然后清零；若主控收到报警信息，则认为此单元输出波形异常；
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (5)
1.一种用于H桥功率单元输出电压波形异常的检测方法，其特征在于：包括以下具体步骤，
S1.采用分压电阻R1、R2、R3串联分压的方式采样H桥功率单元输出的电压，把采样电阻R2两端的电压记为Vo；
S2.把模拟量电压Vo通过第一光耦隔离电路T1、第一低通滤波电路D1和第一反相器电路U1后的数字电平信号记为CPLD_PIN1；把模拟量电压Vo通过第二光耦隔离电路T2、第二低通滤波电路D2和第二反相器电路U2后的数字电平信号记为CPLD_PIN2；
S3.把步骤S2中得到的两个电平信号CPLD_PIN1、CPLD_PIN2传输到判定装置，在判定装置中定义两个输入的变量为PWM_U、PWM_V，每个变量都有0或1两个电平状态；
S4.把上述两个变量PWM_U、PWM_V进行状态组合，故一共有四种电平组合状态，分别是正电平状态、负电平状态、0电平状态，其中0和0信号、1和1信号组合后的电平都是0电平状态，把组合状态的变量记为OVD_state；
S5.对于每一个H桥功率单元，主控制器产生H桥的脉宽调制脉冲，并由主控制器传输到单元控制器，通过单元控制器把H桥左、右桥臂上管脉冲信号发送给H桥功率单元和判定装置，H桥左、右桥臂上管脉冲信号分别记为PWM_L、PWM_R；
S6.上述PWM_L、PWM_R两个脉冲信号各有0和1两种状态，把两个脉冲信号进行组合，一共有三种电平组合状态，分别是正电平状态、负电平状态、0电平状态，其中0和0信号、1和1信号组合后的电平都是0电平状态，把此组合状态用变量记为PWM_state；
S7.在判定装置中，把步骤S4和步骤S6中获得的两个变量OVD_state和PWM_state进行比较，若连续t时间内实际测得的波形状态OVD_state和理论波形状态PWM_state不一致，则认为H桥功率单元输出波形错误，计数一次，累计m次后产生一个报警信号，把此报警信号记为OVD_error，其中t和m为正整数；
S8.把上述报警信号OVD_error传送到主控制器中，主控制器根据此告警信号进入故障处理流程，同时会把此报警信号进行记录。
2.一种用以实现权利要求1所述方法的装置，其特征在于：包括主控制器、单元控制器、H桥功率单元、单元电压波形检测回路以及判定装置，
所述主控制器连接单元控制器，用以向单元控制器发送脉宽调制脉冲；
所述单元控制器分别连接H桥功率单元和判定装置，单元控制器接收主控制器发送的脉宽调制脉冲后向H桥功率单元输出理论波形调制信号，单元控制器向判定装置发送理论波形状态；
所述H桥功率单元连接单元电压波形检测回路，H桥功率单元向单元电压波形检测回路输出单元输出电压；
所述单元电压波形检测回路连接判定装置，单元电压波形检测回路检测单元输出电压并向判定装置输出实际波形状态；
所述判定装置连接主控制器，判定装置比较单元控制器向判定装置发送的理论波形状态以及单元电压波形检测回路向判定装置输出的实际波形状态，并根据比较结果向主控制器发送异常检测结果。
3.根据权利要求2所述的一种用于H桥功率单元输出电压波形异常检测的装置，其特征在于：所述主控制器包括CPU芯片以及与CPU芯片相连接的FPGA芯片。
4.根据权利要求2所述的一种用于H桥功率单元输出电压波形异常检测的装置，其特征在于：所述单元控制器为复杂可编程逻辑器件。
5.根据权利要求2所述的一种用于H桥功率单元输出电压波形异常检测装置，其特征在于：所述单元电压波形检测回路包括串联连接的第一光耦隔离电路T1、第一低通滤波电路D1、第一反相器电路U1以及相互串联的第二光耦隔离电路T2、第二低通滤波电路D2和第二反相器电路U2。
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Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20090067587A (ko) * | 2007-12-21 | 2009-06-25 | 재단법인 포항산업과학연구원 | 병렬 전력 소자의 이상 진단 방법 |
| KR20110010168U (ko) * | 2010-04-21 | 2011-10-27 | 현대중공업 주식회사 | Ｈ-브릿지 멀티레벨 인버터의 입력 전압 검출 회로 |
| CN202710717U (zh) * | 2012-08-10 | 2013-01-30 | 台州富凌电气有限公司 | 一种功率单元调试检验装置 |
| CN203025271U (zh) * | 2012-12-20 | 2013-06-26 | 珠海万力达电气股份有限公司 | 一种便携式功率单元测试仪 |
| CN107589324A (zh) * | 2014-06-11 | 2018-01-16 | 张琴 | 并网逆变器及电容的在线测试系统 |
| CN107861019A (zh) * | 2017-11-23 | 2018-03-30 | 深圳市巴丁微电子有限公司 | 一种h桥的检测系统及检测方法 |
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Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20090067587A (ko) * | 2007-12-21 | 2009-06-25 | 재단법인 포항산업과학연구원 | 병렬 전력 소자의 이상 진단 방법 |
| KR20110010168U (ko) * | 2010-04-21 | 2011-10-27 | 현대중공업 주식회사 | Ｈ-브릿지 멀티레벨 인버터의 입력 전압 검출 회로 |
| CN202710717U (zh) * | 2012-08-10 | 2013-01-30 | 台州富凌电气有限公司 | 一种功率单元调试检验装置 |
| CN203025271U (zh) * | 2012-12-20 | 2013-06-26 | 珠海万力达电气股份有限公司 | 一种便携式功率单元测试仪 |
| CN107589324A (zh) * | 2014-06-11 | 2018-01-16 | 张琴 | 并网逆变器及电容的在线测试系统 |
| CN107861019A (zh) * | 2017-11-23 | 2018-03-30 | 深圳市巴丁微电子有限公司 | 一种h桥的检测系统及检测方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 便携式H桥电路板ICT与FCT一体检测系统;马平 等;轻工学报;第31卷(第5期);87-92 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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