CN110308341B - 能量变换系统中的逆变模块检测方法、装置及系统 - Google Patents

能量变换系统中的逆变模块检测方法、装置及系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供的能量变换系统中的逆变模块检测方法、装置及系统，在对逆变模块进行检测前，先通过前级连接的DC/DC变换器对每个逆变模块进行充电，以使每个逆变模块的直流侧电压达到预设电压值。然后，依据当前检测的逆变模块所输出的交流电压测量值之和以及对应的交流电压之和的理论值，判断当前检测的逆变模块中是否存在故障的模块；如果当前检测的逆变模块中包含故障的模块，则循环选取当前检测的逆变模块中的部分模块进行再次检测，直到全部逆变模块都检测完确定出所有故障的逆变模块；或者检测确定全部逆变模块都正常。该方案能够在能量变换系统接入交流电网的情况下对逆变模块进行检测，不需要断网操作。

Description

能量变换系统中的逆变模块检测方法、装置及系统
技术领域
本发明属于电力电子技术领域，尤其涉及能量变换系统中的逆变模块检测方法、装置及系统。
背景技术
近年来，随着电力电子技术的发展，利用电力电子器件的能量变换系统得到广泛应用。能量变换系统通过采用模块化的设计、控制和多电平调制技术，能够直接并入大功率输配电网，而不需要使用笨重、昂贵的电力升压变压器。
能量变换系统中通常包括利用开关器件构成的逆变模块，多个逆变模块的交流侧级联后接入交流电网。而逆变模块中的开关器件能否根据驱动脉冲正确且有效地开通/关断，将直接影响能量变换系统乃至该系统并入的电力系统中的其它设备的安全稳定运行，因此，需要对能量变换系统中的逆变模块进行检测，排除逆变模块故障导致的安全运行隐患。
但是，目前的逆变模块检测的方案，都是针对单个逆变模块的检测，具体检测时，需要搭建额外的测试电路对逆变模块进行检测，无法实现逆变模块在能量变换系统中运行的情况下对其进行检测。因此，这种对逆变模块单独进行检测的方案无法保证能量变换系统并网运行前是否能够安全可靠运行。
此外，对于中高压应用场景下的能量变换系统，其交流侧的并网开关的开关次数有限。因此，为了延长并网开关的使用寿命，在该开关闭合后(即，该能量变换系统接入电网后)，应当尽量避免该开关断开。基于此，在能量变换系统与电网保持相连的情况下，能够实现其逆变模块的检测具有十分重要的意义。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供能量变换系统中的逆变模块检测方法、装置及系统，以解决无法在能量变换系统接入交流电网的情况下对逆变模块进行检测的技术问题，其具体的技术方案如下：
第一方面，本发明提供了一种能量变换系统的逆变模块检测方法，所述能量变换系统包括n个逆变模块，每个逆变模块的直流侧均连接DC/DC变换器，n个逆变模块的交流侧级联后接入交流电网，其中，n为大于2的正整数，所述方法包括：
依据对当前检测的逆变模块进行检测时所述能量变换系统不会产生交流电流，确定每个逆变模块对应的预设电压值；
利用DC/DC变换器对相连接的逆变模块进行充电，直到每个逆变模块的直流侧电压达到预设电压值；
依据当前检测的逆变模块对应的交流电压测量值及交流电压理论值，检测出n个逆变模块中的所有发生故障的逆变模块。
可选地，当前检测的逆变模块的数量为至少两个；
所述依据当前检测的逆变模块对应的交流电压测量值及交流电压理论值，检测出n个逆变模块中的所有发生故障的逆变模块，包括：
获取当前检测的逆变模块对应的交流电压测量值之和及当前检测的逆变模块对应的交流电压理论值之和，其中，所述交流电压测量值之和为当前检测的逆变模块中的预设开关器件同时导通或关断时测得的交流电压的总和；
依据当前检测的逆变模块对应的交流电压测量值之和及交流电压理论值之和，判断所述当前检测的逆变模块中是否包含发生故障的逆变模块；
当确定所述当前检测的逆变模块中包含发生故障的逆变模块时，在当前检测的逆变模块的范围内循环选取部分逆变模块进行再次检测，直到检测出所述当前检测的逆变模块中所有发生故障的逆变模块；
当存在未检测的逆变模块时，继续对未检测的逆变模块进行检测，直到检测出所有发生故障的逆变模块，或者，确定全部逆变模块都正常。
可选地，当前检测的逆变模块为第1个至第m个逆变模块；
所述当确定所述当前检测的逆变模块中包含发生故障的逆变模块时，在当前检测的逆变模块的范围循环选取部分逆变模块进行再次检测，直到检测出所有发生故障的逆变模块，包括：
若检测出第1个到第m个逆变模块中包含发生故障的逆变模块，则检测第1个至第p个逆变模块中是否包含发生故障的逆变模块，其中，p为小于m的正整数；
若检测出第1个至第p个逆变模块中包含发生故障的逆变模块，则检测第1个至第q个逆变模块中是否包含发生故障的逆变模块，其中，q为小于p的正整数；
若确定第1个至第q个逆变模块均正常，或者检测出第1个至第q个逆变模块中所有发生故障的逆变模块，则检测第(q+1)个至第p个逆变模块中是否包含发生故障的逆变模块；
若确定第(q+1)个至第p个逆变模块均正常，或者检测出第(q+1)个至第p个逆变模块中所有发生故障的逆变模块，则检测第(p+1)个至第m个逆变模块中是否包含发生故障的逆变模块；
若确定第(p+1)个至第m个逆变模块均正常，或者检测出第(p+1)个至第m个逆变模块中所有发生故障的逆变模块，则检测第(m+1)个至第n个逆变模块中是否包含发生故障的逆变模块，直至检测出第1个至第n个逆变模块中所有发生故障的逆变模块。
可选地，所述依据所述当前检测的逆变模块对应的交流电压测量值之和及交流电压理论值之和，判断所述当前检测的逆变模块中是否包含发生故障的逆变模块，包括：
若所述当前检测的逆变模块的交流电压测量值之和在所述当前检测的逆变模块的交流电压理论值之和的允许误差范围内，则确定所述当前检测的逆变模块均正常；
若所述当前检测的逆变模块的交流电压测量值之和超出所述当前检测的逆变模块的交流电压理论值之和的允许误差范围之外，则确定所述当前检测的逆变模块中包含发生故障的逆变模块。
可选地，在所述能量变换系统与交流电网连接的状态下同时对m个逆变模块进行检测，所述依据当前检测的逆变模块进行检测时所述能量变换系统不会产生交流电流，确定每个逆变模块对应的预设电压值，包括：
依据剩余的(n-m)个逆变模块的直流电压之和大于所述(n-m)个逆变模块的交流侧电压之和的峰值，获得每个逆变模块对应的预设电压值Udc＝k×Usm/(n-2m)；
其中，n-2m＞0，且m为正整数，k为大于1的预设系数，Usm为所述交流电网相电压峰值。
可选地，在所述能量变换系统与交流电网连接的状态下，能够同时进行检测的逆变模块的数量小于或等于m个。
可选地，逆变模块为H桥逆变电路，该H桥逆变电路包括并联连接的第一桥臂和第二桥臂，其中，所述第一桥臂包括串联连接的第一开关管和第二开关管，所述第二桥臂包括串联连接的第三开关管和第四开关管；
控制当前检测的逆变模块中的预设开关器件同时导通或关断的过程，包括：
利用脉冲宽度调制PWM信号，控制当前检测的逆变模块中的所述第一开关管和所述第三开关管同时导通或关断，以及，控制当前检测的逆变模块中的所述第二开关管和所述第四开关管同时导通或关断。
第二方面，本发明还提供了一种能量变换系统的逆变模块检测装置，所述能量变换系统包括n个逆变模块，每个逆变模块的直流侧均连接DC/DC变换器，n个逆变模块的交流侧级联后接入交流电网，其中，n为大于2的正整数，所述装置包括：
确定模块，用于依据当前检测的逆变模块进行检测时所述能量变换系统不会产生交流电流，确定每个逆变模块对应的预设电压值；
充电控制模块，用于利用每个DC/DC变换器对相连接的逆变模块进行充电，直到每个逆变模块的直流侧电压达到预设电压值；
检测模块，用于依据当前检测的逆变模块对应的交流电压测量值及交流电压理论值，检测出n个逆变模块中的所有发生故障的逆变模块。
可选地，在所述能量变换系统与交流电网连接的状态下同时对m个逆变模块进行检测，所述依据当前检测的逆变模块进行检测时所述能量变换系统不会产生交流电流，确定每个逆变模块对应的预设电压值，包括：
依据剩余的(n-m)个逆变模块的直流电压之和大于所述(n-m)个逆变模块的交流侧电压之和的峰值，获得每个逆变模块对应的预设电压值Udc＝k×Usm/(n-2m)；
其中，n-2m＞0，且m为正整数，k为大于1的预设系数，Usm为所述交流电网相电压峰值。
第三方面，本发明还提供了一种能量变换系统，包括控制器、k个DC/DC变换器、n个逆变模块，其中，n为大于2的正整数，k为小于或等于n的正整数；
每个逆变模块的直流侧均连接DC/DC变换器，n个逆变模块的交流侧级联后接入交流电网；
所述控制器，用于依据当前检测的逆变模块进行检测时所述能量变换系统不会产生交流电流，确定每个逆变模块对应的预设电压值；
所述控制器，还用于控制每个DC/DC变换器对相连接的逆变模块进行充电，直到每个逆变模块的直流侧电压达到预设电压值；
所述控制器，还用于依据当前检测的逆变模块对应的交流电压测量值及其交流电压理论值，检测出n个逆变模块中的所有发生故障的逆变模块。
本发明提供的能量变换系统中的逆变模块检测方法，在对逆变模块进行检测前，先通过前级连接的DC/DC变换器对每个逆变模块进行充电，以使每个逆变模块的直流侧电压达到预设电压值。然后，依据当前检测的逆变模块所输出的交流电压测量值以及对应的交流电压的理论值，检测出n个逆变模块中的所有发生故障的逆变模块。该方法能够在能量变换系统接入交流电网的情况下对逆变模块进行检测，不需要断网操作，提高了逆变模块的检测时间灵活性。同时，减少了并网开关的动作次数，提高了能量变换系统的使用寿命。而且，该方法通过设定预设电压值能够确保检测过程不会引起交流电流冲击，进而保证系统检测过程的安全可靠和低损耗。此外，该方法不需要改变系统结构、不需要搭建额外的测试电路，不会增加额外成本。
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示出了一种典型的能量变换系统的系统结构示意图；
图2示出了一种逆变电路的典型电路结构示意图；
图3示出了本申请实施例提供的一种能量变换系统中的逆变模块检测方法的流程图；
图4示出了本申请实施例提供的另一种能量变换系统中的逆变模块检测方法的流程图；
图5示出了本申请实施例提供的一种能量变换系统中的逆变模块检测装置的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。
请参见图1，示出了一种典型的能量变换系统的系统结构示意图。该能量变换系统采用模块化直流-交流型拓扑。该能量变换系统能够将低压直流电信号转换成中高压交流电信号，利用该能量变换系统能够将前级的直流电源系统发出的电能输送至中高压交流电网，其中，该直流电源系统可以包括但不限于光伏发电系统、直流电网、新能源装置、储能装置等。
如图1所示，该能量变换系统包括n个逆变模块、k个DC/DC变换器，以及交流并网滤波器，其中，n为大于2的正整数，k为不大于n的正整数；此外，该能量变换系统还包括控制器。
每个逆变模块的直流端串联连接DC/DC变换器的一个输出端。n个逆变模块的交流输出端级联起来形成一相级联多电平逆变级并入中高压交流电网。
在本申请的一种应用场景中，某些DC/DC变换器具有多个输出端，每个输出端可以连接一个逆变模块的直流端，此种应用场景下，所需的DC/DC变换器的数量小于逆变模块的数量。
在本申请的另一种应用场景中，一个DC/DC变换器具有一对输出端，每个DC/DC变换器的输出端连接一个逆变模块的直流端。此种应用场景下，所需的DC/DC变换器的数量等于逆变模块的数量。
所有DC/DC变换器的输入端并联构成一个低压公共直流母线输入端口，该低压公共直流母线输入端口连接直流电源系统。
交流并网滤波器串联在每一相级联多电平逆变级和中高压交流电网之间，用于滤除谐波。
在本申请的一个实施例中，每个逆变模块可以采用H桥逆变电路，如图2所示，H桥逆变电路包括并联连接的第一桥臂和第二桥臂，其中，第一桥臂包括串联连接的第一开关管Q1和第二开关管Q2，且Q1和Q2的公共连接点为该逆变模块的一个交流输出端。第二桥臂包括串联连接的第三开关管Q3和第四开关管Q4，且Q3和Q4的公共连接点为该逆变模块的另一个交流输出端。
其中，Q1、Q2、Q3、Q4可以是绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate BipolarTransistor，IGBT)或PowerMosfet等。
在本申请的实施例中，DC/DC变换器可以采用LC串联谐振变流器、LLC串联谐振变流器、双有源DC/DC变流器、全桥DC/DC变换器、功率双向LC串联谐振变流器、功率双向LLC串联谐振变流器等。
所述控制器用于控制能量变换系统的运行状态，以及，实施下述的逆变模块检测方法。
所述控制器，用于依据当前检测的逆变模块进行检测时能量变换系统不会产生交流电流，确定每个逆变模块对应的预设电压值；然后，控制每个DC/DC变换器对相连接的逆变模块进行充电，直到每个逆变模块的直流侧电压达到预设电压值；依据当前检测的逆变模块对应的交流电压测量值及其交流电压理论值，检测出n个逆变模块中所有发生故障的逆变模块。
下面将着重介绍逆变模块的检测过程：
请参见图3，示出了本申请实施例提供的一种能量变换系统中的逆变模块检测方法的流程图，该方法可以应用于图1所示的能量变换系统中，如图3所示，该方法可以包括以下步骤：
S110，依据对当前检测的逆变模块进行检测时所述能量变换系统不会产生交流电流，确定每个逆变模块的对应的预设电压值。
在能量变换系统与交流电网保持连接的状态下，需要确保逆变模块检测过程中，交流电网不会对该能量变换系统造成交流电流冲击，因此，需要限制各个逆变模块的直流侧电压的电压范围，即确定预设电压值。
其中，以不激发交流电流为依据确定该预设电压值。
一种应用场景中，在能量变换系统与交流电网保持连接的状态下，对逆变模块进行检测。此种应用场景下，为了保证能量变换系统的安全可靠运行，需要确保在各个逆变模块进行检测的过程中，不论当前进行检测的逆变模块是否有故障，都不会因产生交流电流而对能量变换系统造成冲击。而且，此种应用场景下，不能同时对全部逆变模块进行检测，因为在能量变换系统并网条件下同时对所有逆变模块进行检测时，无论是否有故障模块都会产生交流电流，所以为了避免交流电流的产生，不能同时对所有逆变模块进行检测。
由于交流电信号正负半周对称，因此，可以仅考虑正半周情况。当同时对m个逆变模块进行检测时，即这m个逆变模块相同标号的开关管动作保持同步，例如，控制这m个逆变模块中的Q1和Q4同步导通或关断，控制这m个逆变模块中的Q2和Q3同步导通或关断。
当m个逆变模块的Q2和Q3同时导通时，m个逆变模块的交流输出端口电压均为-Udc，其中，Udc为逆变模块直流侧输入电压。因此，m个逆变模块的交流输出电压之和uac_sum(m)＝-mUdc，此时剩余的(n-m)个逆变模块的交流侧电压之和uac_sum(n-m)最大，具体为uac_sum(n-m)＝us-uac_sum(m)＝us+mUdc，其中us为电网电压瞬时值，电网电压幅值为Usm。根据电路理论可知，当uac_sum(m)大于其直流电压之和(n-m)Udc时，逆变模块中的二极管导通，能量变换系统将会产生交流电流。因为此时uac_sum(n-m)最大，所以能量变换系统面临交流电流冲击的风险最大。若能保证在交流电流冲击风险最大的情况下不产生交流电流，其它风险小的情况下更不会产生交流电流。因此，只需保证交流电流冲击的风险最大时不产生交流电流即可。
能量变换系统中共有n个逆变模块，其中有m个逆变模块同时进行检测，剩余的(n-m)个逆变模块交流侧电压之和uac_sum(n-m)＝us-uac_sum(m)。电源正半周，当m个正在检测的逆变模块的交流输出电压之和uac_sum(m)＝-mUdc时，uac_sum(n-m)最大。此时，若要确保能量变换系统不产生交流电流，需要满足剩余(n-m)个逆变模块的直流电压之和(n-m)Udc大于其交流输出电压峰值Uac_sum(n-m)，其中，Uac_sum(n-m)是uac_sum(n-m)的峰值，因此Uac_sum(n-m)＝Usm+mUdc，即满足(n-m)Udc＞Usm+mUdc，也即(n-2m)Udc＞Usm，最终得到Udc＞Usm/(n-2m)，即同时对m个逆变模块进行检测时，对应的预设电压值的最小值为Usm/(n-2m)。
综上可知，为了避免交流电流冲击，每个逆变模块的直流侧电压不能低于Usm/(n-2m)，其中，n-2m＞0，即m＜n/2，且m为正整数。
此外，确定预设电压值时，同时还需要满足相应元器件的耐压要求，例如，直流滤波电容的耐压要求。
在另一种应用场景中，在能量变换系统与交流电网断开的状态下，对逆变模块进行检测，此种场景下，能量变换系统与交流电网断开，交流电网不会对能量变换系统造成交流电流冲击，因此，对测试的逆变模块的Udc不作具体要求，只需保证各个逆变模块直流电压稳定即可。
S120，利用DC/DC变换器对每个逆变模块进行充电，直到每个逆变模块的直流侧电压达到预设电压值。
在对逆变模块的检测过程中，利用DC/DC变换器对其后级连接的逆变模块进行充电，直到该逆变模块的直流侧电压达到预设电压值。利用DC/DC变换器对逆变模块进行充电的过程，可以通过脉冲宽度从小到大逐渐控制充电过程，或者，还可以采用其它方式控制充电过程本申请对此不做限定。
在将每个逆变模块的直流电压充至预设电压值后，分别获取当前检测的逆变模块对应的交流电压测量值及交流电压理论值，然后，依据该交流电压测量值及交流电压理论值检测出n个逆变模块中的所有故障模块。
在本申请的一个实施例中，可以逐个检测每个逆变模块是否是故障模块。
在本申请的一个实施例中，为了提高检测效率可以同时检测多个逆变模块是否正常，如果这多个逆变模块均正常再继续检测其它逆变模块是否正常；如果这多个逆变模块不正常则在这多个逆变模块范围内缩小检测范围继续进行检测，直到检测出这多个逆变模块中所有故障模块。具体的检测过程如S130～S150所示：
S130，依据当前检测的逆变模块对应的交流电压测量值之和及交流电压理论值之和，判断n个逆变模块中是否包含发生故障的逆变模块；
如果确定当前检测的逆变模块中包含发生故障的逆变模块，则执行S140；如果当前检测的逆变模块均正常，且仍存在未检测的模块时执行S150。
在对逆变模块进行检测时，通常同时控制Q1和Q4导通，或者，同时控制Q2和Q3导通；其中，当同时控制Q1和Q4导通时，逆变模块的交流输出电压等于其直流输入电压Udc；当同时控制Q2和Q3导通时，逆变模块的交流输出电压等于-Udc。
交流电压测量值之和是在当前进行测试的多个逆变模块的交流电压测量值的总和，例如，对m个逆变模块进行检测时，该交流电压测量值之和是同时控制这m个逆变模块中的相同编号的开关管(例如，Q1和Q4，或者，Q2和Q3)导通时，测得的各个逆变模块的交流输出电压的总和。
如果对m个逆变模块进行检测，则当同时控制这m个逆变模块中的Q1和Q4导通时，m个逆变模块的交流电压理论值之和为mUdc；当同时控制这m个逆变模块中的Q2和Q3导通时，m个逆变模块的交流电压理论值之和为-mUdc。
如果当前测试的逆变模块的交流电压测量值之和等于对应的交流电压理论值之和，则确定当前测试的逆变模块均正常。即若m个逆变模块的交流电压测量值之和uac_sum满足公式1时，则认为m个逆变模块均正常；
Figure GDA0003115047730000111
如果当前检测的m个逆变模块的交流电压测量值之和不等于这m个逆变模块对应的交流电压理论值之和，则确定当前测试的m个逆变模块中包含故障模块。
需要说明的是，考虑到测量精度限制，实际应用中交流电压理论值之和具有一定的允许误差范围，例如，交流电压理论值之和等于100V，允许误差范围是±5V，若交流电压测量值之和在95～105范围内，则确定当前检测的逆变模块均正常。
S140，在当前检测的逆变模块的范围内循环选取部分逆变模块进行再次检测，直到检测出当前检测的逆变模块的范围内所有发生故障的逆变模块。
如果确定同时检测的m个逆变模块中包含故障模块，则可以从这m个逆变模块中选取部分逆变模块再次进行检测，这样循环进行检测直到检测出m个逆变模块中所有发生故障的逆变模块。
例如，再次检测的逆变模块的数量为p，且p＜m。因为p＜m，之前按照同时检测m个逆变模块计算的直流检测预设电压仍能够确保检测p个逆变模块时不会产生交流电流，所以对这p个逆变模块进行再次检测时，不需要重新计算本次检测对应的直流检测预设电压。
S150，继续对未检测的逆变模块进行检测，直到检测出所有发生故障的逆变模块，或者，确定全部逆变模块都正常。
如果确定同时检测的m个逆变模块中不包含故障模块，而且，n-m＞0，此时，需要继续检测剩余的(n-m)个逆变模块，直到检测出剩余的n-m个逆变模块中所有发生故障的逆变模块，或者，确定n个逆变模块均正常。
需要说明的是，为了避免在检测过程中产生交流电流，在对剩余的(n-m)个逆变模块进行检测时，由于n-2m＞0即n-m＞m，所以，不能同时对剩余的(n-m)个逆变模块进行检测，能够同时进行检测的逆变模块数量小于或等于m，其中，m为正整数且m＜n/2。
在对m个及以下的逆变模块进行检测时，对应的预设电压值均可以取Usm/(n-2m)。
然后重复执行S110～S150，直到检测出(n-m)个逆变模块中的所有故障模块，或者，确定(n-m)个逆变模块均正常。
本实施例提供的能量变换系统中的逆变模块检测方法，在对逆变模块进行检测前，先通过前级连接的DC/DC变换器对每个逆变模块进行充电，以使每个逆变模块的直流侧电压达到预设电压值。然后，依据当前检测的逆变模块所对应的交流电压测量值之和以及对应的交流电压理论值之和，检测当前检测的逆变模块中是否存在故障的模块；如果当前检测的逆变模块中包含故障的模块，则循环选取当前检测的逆变模块中的部分模块进行再次检测，直到全部逆变模块都检测完确定出所有故障的逆变模块；或者检测确定全部逆变模块都正常。该方法能够在能量变换系统接入交流电网的情况下对逆变模块进行检测，不需要断网操作，提高了逆变模块的检测时间灵活性。而且，该方法通过设定预设电压值能够确保检测过程不会引起交流电流冲击，进而保证系统检测过程的安全可靠运行。此外，该方法不需要改变系统结构、不需要搭建额外的测试电路，不会增加额外成本。
请参见图4，示出了本申请实施例提供的另一种能量变换系统中的逆变模块检测方法的流程图，该方法可以应用于图1所示的能量变换系统中。本实施例将对能量变换系统与交流电网相连状态下进行检测的过程进行详细说明。
如图4所示，该方法可以包括以下步骤：
S210，确定本次检测过程每个逆变模块对应的预设电压值。
在对逆变模块进行检测之前，所有逆变模块的开关管都处于断开状态，系统不传输功率。
对逆变模块进行检测时，需要确定系统内的各个参数，例如，根据逆变模块的总数量n确定同时检测的逆变模块的数量，例如，m、p、q等。
在能量变换系统与交流电网联网的状态下，还需要确定本次检测过程每个逆变模块的直流电压对应的预设电压值。
例如，同时对m个逆变模块同时进行检测时，可以根据Udc＞Usm/(n-2m)且n-2m＞0来确定预设电压值和m，此处不再赘述。
S220，控制DC/DC变换器对逆变模块进行充电直到每个逆变模块的直流电压值达到预设电压值。
通过与每个逆变模块相连的DC/DC变换器对该逆变模块进行充电，并在每个逆变模块的直流电压值达到预设电压值后，对需要检测的逆变模块进行检测。
S230，检测第1个至第m个逆变模块中是否包含故障模块；如果第1个至第m个逆变模块中包含故障模块，则执行S240；如果第1个至第m个逆变模块中不包含故障模块，则执行S280。
其中，对第1个至第m个逆变模块进行检测的过程如下：
采用PWM调制策略，同时对第1个至第m个逆变模块发出相同的驱动脉冲序列。正在检测的各个逆变模块中相同标号的开关管同步动作，即正在检测的各个逆变模块中的第i个开关管同时导通或关断，i＝1，2，3，4。本申请中，同时控制Q1和Q4导通，或者，同时控制Q2和Q3导通。
其中，驱动脉冲的开关频率大于电网频率，占空比D满足0＜D＜1，例如，可以取50％。
采集这m个逆变模块的交流电压测量值，并计算得到这m个逆变模块的交流电压测量值之和。然后，比较这m个逆变模块的交流电压测量值之和与这m个逆变模块的交流电压理论值之和，判断第1个至第m个逆变模块是否包含故障模块。
当控制Q1和Q4同时导通时，每个逆变模块的交流电压理论值为Udc，则m个逆变模块的交流电压理论值之和为mUdc。若此时测得的交流电压测量值之和uac_sum等于该交流电压理论值之和mUdc，则确定m个逆变模块中不包含逆变模块，即，m个逆变模块均正常。若uac_sum大于或小于mUdc，则认为m个逆变模块中包含故障模块。
当控制Q2和Q3同时导通时，每个逆变模块的交流电压理论值为-Udc，则m个逆变模块的交流电压理论值之和为-mUdc。若此时测得的交流电压测量值之和uac_sum等于该交流电压理论值之和-mUdc，则确定m个逆变模块中不包含逆变模块，即，m个逆变模块均正常。若uac_sum大于或小于-mUdc，则认为这m个逆变模块中包含故障模块。
S240，检测第1个至第p个逆变模块中是否包含故障模块，如果第1个至第p个逆变模块中包含故障模块，则执行S250；否则，执行S270。
如果第1个至第m个逆变模块中包含故障模块，则继续检测第1个至第p个逆变模块中是否包含故障模块，其中，p为小于m的正整数。
S250，对第1个至第q个逆变模块进行循环检测直到检测到第1个至第q个逆变模块中的所有故障模块或者第1个至第q个逆变模块均正常。其中，q为小于p的正整数。
S260，继续循环检测第q+1至第p个逆变模块中是否包含故障模块，直到检测出其中所有故障模块或确定第q+1至第p个逆变模块均正常。
S270，继续循环检测第p+1至第m个逆变模块中是否包含故障模块，直到检测出其中所有故障模块或确定第p+1至第m个逆变模块均正常。
需要说明的是，检测1～p、1～q、(q+1)～p、(p+1)～m个逆变模块的过程与上述的检测1～m个逆变模块的过程相同，此处不再赘述。
S280，继续循环检测第m+1至第n个逆变模块中是否包含故障模块，直到检测出其中所有故障模块或确定第m+1至第n个逆变模块均正常。
在本申请的其它实施例中，还可以一个一个地检测逆变模块是否正常，即m＝1。对第1个至第n个逆变模块逐个检测其交流电压测量值是否等于对应的交流电压理论值。
本实施例提供的能量变换系统的逆变模块检测方法，可以在能量变换系统并入交流电网的状态下对逆变模块进行检测，因此，检测过程不需要断网操作，提高了检测效率和检测时间的灵活性。而且，该方法不需要改变系统结构、不依赖于系统以外设备，不会增加额外成本。此外，利用该方法进行检测时，不会引起交流电流冲击，确保系统安全运行，而且不会产生能量损耗。该方法还可以同时对多个逆变模块进行检测，提高了检测速度。
相应于上述的能量变换系统的逆变模块检测方法实施例，本申请还提供了能量变换系统的逆变模块检测装置实施例。
请参见图5，示出了本申请实施例提供的一种能量变换系统的逆变模块检测装置的结构示意图，该装置应用于图1所示的能量变换系统中，如图5所示，该能量变换系统包括确定模块110、充电控制模块120和检测模块130。
确定模块110，用于依据当前检测的逆变模块进行检测时能量变换系统不会产生交流电流，确定每个逆变模块对应的预设电压值。
在所述能量变换系统与交流电网连接的状态下同时对m个逆变模块进行检测时，依据剩余的(n-m)个逆变模块的直流电压之和大于所述(n-m)个逆变模块的交流侧电压之和的峰值，获得每个逆变模块对应的预设电压值Udc＝k×Usm/(n-2m)；
其中，n-2m＞0，且m为正整数，k为大于1的预设系数，Usm为交流电网相电压峰值。
在能量变换系统与交流电网连接的状态下，为了避免检测过程因产生交流电流而对系统造成冲击，能够同时进行检测的逆变模块的数量不能超过上述内容确定出的m个。
充电控制模块120，用于利用每个DC/DC变换器对相连接的逆变模块进行充电，直到每个逆变模块的直流侧电压达到预设电压值。
检测模块130，用于依据当前检测的逆变模块对应的交流电压测量值及交流电压理论值，检测出n个逆变模块中的所有发生故障的逆变模块。
在本申请的一个实施例中，在能量变换系统与交流电网连接的状态下，能够同时进行检测的逆变模块的数量不能超过m个；
该检测模块130的检测过程如下：获取当前检测的逆变模块对应的交流电压测量值之和及当前检测的逆变模块对应的交流电压理论值之和；判断当前检测的逆变模块中是否包含发生故障的逆变模块。当确定当前检测的逆变模块中包含发生故障的逆变模块时，在当前检测的逆变模块的范围内循环选取部分逆变模块进行再次检测，直到检测出当前检测的逆变模块中所有发生故障的逆变模块；当存在未检测的逆变模块时，继续对未检测的逆变模块进行检测，直到检测出所有发生故障的逆变模块，或者，确定全部逆变模块都正常。
其中，交流电压测量值之和为控制当前检测的逆变模块中的预设开关器件同时导通或关断时测得的交流电压的总和。
需要说明的是，考虑到测量精度限制，实际应用中交流电压理论值之和具有一定的允许误差范围，若当前检测的逆变模块的交流电压测量值之和在当前检测的逆变模块的交流电压理论值之和的允许误差范围内，则确定当前检测的逆变模块均正常。
若当前检测的逆变模块的交流电压测量值之和超出当前检测的逆变模块的交流电压理论值之和的允许误差范围之外，则确定当前检测的逆变模块中包含发生故障的逆变模块。
例如，交流电压理论值之和等于100V，允许误差范围是±5V，若交流电压测量值之和在95～105范围内，则确定当前检测的逆变模块均正常。若交流电压测量值之和不在95～105范围内，则确定当前检测的逆变模块不正常，即当前检测的逆变模块中存在故障模块。
在本申请的一个实施例中，检测出第1个至第m个逆变模块中包含故障模块，继续循环检测的过程如下：
若检测出第1个到第m个逆变模块中包含发生故障的逆变模块，则检测第1个至第p个逆变模块中是否包含发生故障的逆变模块，其中，p为小于m的正整数；
若检测出第1个至第p个逆变模块中包含发生故障的逆变模块，则检测第1个至第q个逆变模块中是否包含发生故障的逆变模块，其中，q为小于p的正整数；
若确定第1个至第q个逆变模块均正常，或者检测出第1个至第q个逆变模块中所有发生故障的逆变模块，则检测第(q+1)个至第p个逆变模块中是否包含发生故障的逆变模块；
若确定第(q+1)个至第p个逆变模块均正常，或者检测出第(q+1)个至第p个逆变模块中所有发生故障的逆变模块，则检测第(p+1)个至第m个逆变模块中是否包含发生故障的逆变模块；
若确定第(p+1)个至第m个逆变模块均正常，或者检测出第(p+1)个至第m个逆变模块中所有发生故障的逆变模块，则检测第(m+1)个至第n个逆变模块中是否包含发生故障的逆变模块，直至检测出第1个至第n个逆变模块中所有发生故障的逆变模块。
需要说明的是，为了避免在检测过程中产生交流电流，在对剩余的(n-m)个逆变模块进行检测时，由于n-2m＞0即n-m＞m，所以，不能同时对剩余的(n-m)个逆变模块进行检测，能够同时进行检测的逆变模块数量小于或等于m，其中，m为正整数且m＜n/2。
在对m个及以下的逆变模块进行检测时，对应的预设电压值均可以取Usm/(n-2m)。
本实施例提供的能量变换系统中的逆变模块检测装置，在对逆变模块进行检测前，先通过前级连接的DC/DC变换器对每个逆变模块进行充电，以使每个逆变模块的直流侧电压达到预设电压值。然后，依据当前检测的逆变模块所对应的交流电压测量值之和以及对应的交流电压理论值之和，检测出n个逆变模块中所有故障模块。该装置能够在能量变换系统接入交流电网的情况下对逆变模块进行检测，不需要断网操作，提高了逆变模块的检测时间灵活性。而且，该装置通过设定预设电压值能够确保检测过程不会引起交流电流冲击，进而保证系统检测过程的安全可靠运行。此外，该装置不需要改变系统结构、不需要搭建额外的测试电路，不会增加额外成本。
对于前述的各方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本发明所必须的。
需要说明的是，本说明书中的各个实施例均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的部分互相参见即可。对于装置类实施例而言，由于其与方法实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
本申请各实施例方法中的步骤可以根据实际需要进行顺序调整、合并和删减。
本申请各实施例中的装置及终端中的模块和子模块可以根据实际需要进行合并、划分和删减。
本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的终端，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的终端实施例仅仅是示意性的，例如，模块或子模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个子模块或模块可以结合或者可以集成到另一个模块，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
作为分离部件说明的模块或子模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块或子模块的部件可以是或者也可以不是物理模块或子模块，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络模块或子模块上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块或子模块来实现本实施例方案的目的。
另外，在本申请各个实施例中的各功能模块或子模块可以集成在一个处理模块中，也可以是各个模块或子模块单独物理存在，也可以两个或两个以上模块或子模块集成在一个模块中。上述集成的模块或子模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块或子模块的形式实现。
最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域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。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种能量变换系统的逆变模块检测方法，所述能量变换系统包括n个逆变模块，每个逆变模块的直流侧均连接DC/DC变换器，n个逆变模块的交流侧级联后接入交流电网，其中，n为大于2的正整数，其特征在于，所述方法包括：
确定每个逆变模块对应的直流侧的预设电压值，以确保在所述能量变换系统与交流电网保持连接的状态下，对至少一个逆变模块进行检测时，所述能量变换系统均不会产生交流电流；
利用DC/DC变换器对相连接的逆变模块进行充电，直到每个逆变模块的直流侧电压达到预设电压值；
对所述逆变模块进行检测时，依据当前检测的逆变模块对应的交流侧电压测量值及交流侧电压理论值，检测出n个逆变模块中的所有发生故障的逆变模块，其中，当前检测的逆变模块的数量小于或等于m个，且满足n-2m＞0。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述依据当前检测的逆变模块对应的交流侧电压测量值及交流侧电压理论值，检测出n个逆变模块中的所有发生故障的逆变模块，包括：
获取当前检测的逆变模块对应的交流侧电压测量值之和及当前检测的逆变模块对应的交流侧电压理论值之和，其中，所述交流侧电压测量值之和为当前检测的逆变模块中的预设开关器件同时导通或关断时测得的交流侧电压的总和；
依据当前检测的逆变模块对应的交流侧电压测量值之和及交流侧电压理论值之和，判断所述当前检测的逆变模块中是否包含发生故障的逆变模块；
当确定所述当前检测的逆变模块中包含发生故障的逆变模块时，在当前检测的逆变模块的范围内循环选取部分逆变模块进行再次检测，直到检测出所述当前检测的逆变模块中所有发生故障的逆变模块；
当存在未检测的逆变模块时，继续对未检测的逆变模块进行检测，直到检测出所有发生故障的逆变模块，或者，确定全部逆变模块都正常。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，当前检测的逆变模块为第1个至第m个逆变模块；
所述当确定所述当前检测的逆变模块中包含发生故障的逆变模块时，在当前检测的逆变模块的范围内循环选取部分逆变模块进行再次检测，直到检测出当前检测的逆变模块中所有发生故障的逆变模块，包括：
若检测出第1个到第m个逆变模块中包含发生故障的逆变模块，则检测第1个至第p个逆变模块中是否包含发生故障的逆变模块，其中，p为小于m的正整数；
若检测出第1个至第p个逆变模块中包含发生故障的逆变模块，则检测第1个至第q个逆变模块中是否包含发生故障的逆变模块，其中，q为小于p的正整数；
若确定第1个至第q个逆变模块均正常，或者检测出第1个至第q个逆变模块中所有发生故障的逆变模块，则检测第（q+1）个至第p个逆变模块中是否包含发生故障的逆变模块；
若确定第（q+1）个至第p个逆变模块均正常，或者检测出第（q+1）个至第p个逆变模块中所有发生故障的逆变模块，则检测第（p+1）个至第m个逆变模块中是否包含发生故障的逆变模块；
若确定第（p+1）个至第m个逆变模块均正常，或者检测出第（p+1）个至第m个逆变模块中所有发生故障的逆变模块，则检测第（m+1）个至第n个逆变模块中是否包含发生故障的逆变模块，直至检测出第1个至第n个逆变模块中所有发生故障的逆变模块。
4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述依据当前检测的逆变模块对应的交流侧电压测量值之和及交流侧电压理论值之和，判断所述当前检测的逆变模块中是否包含发生故障的逆变模块，包括：
若所述当前检测的逆变模块的交流侧电压测量值之和在所述当前检测的逆变模块的交流侧电压理论值之和的允许误差范围内，则确定所述当前检测的逆变模块均正常；
若所述当前检测的逆变模块的交流侧电压测量值之和超出所述当前检测的逆变模块的交流侧电压理论值之和的允许误差范围之外，则确定所述当前检测的逆变模块中包含发生故障的逆变模块。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述能量变换系统与交流电网连接的状态下同时对m个逆变模块进行检测的情况下，所述确定每个逆变模块对应的预设电压值，包括：
依据剩余的（n-m）个逆变模块的直流电压之和大于所述（n-m）个逆变模块的交流侧电压之和的峰值，获得每个逆变模块对应的预设电压值Udc=k×Usm/（n-2m）；
其中，n-2m＞0，且m为正整数，k为大于1的预设系数，Usm为所述交流电网相电压峰值。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述逆变模块为H桥逆变电路，该H桥逆变电路包括并联连接的第一桥臂和第二桥臂，其中，所述第一桥臂包括串联连接的第一开关管和第二开关管，所述第二桥臂包括串联连接的第三开关管和第四开关管；
对所述逆变模块进行检测的过程，包括：
利用脉冲宽度调制PWM信号，控制当前检测的逆变模块中的所述第一开关管和所述第三开关管同时导通或关断，以及，控制当前检测的逆变模块中的所述第二开关管和所述第四开关管同时导通或关断。
7.一种能量变换系统的逆变模块检测装置，所述能量变换系统包括n个逆变模块，每个逆变模块的直流侧均连接DC/DC变换器， n个逆变模块的交流侧级联后接入交流电网，其中，n为大于2的正整数，其特征在于，所述装置包括：
确定模块，用于确定每个逆变模块对应的直流侧的预设电压值，以确保在所述能量变换系统与交流电网保持连接的状态下，对至少一个逆变模块进行检测时，所述能量变换系统均不会产生交流电流；
充电控制模块，用于利用每个DC/DC变换器对相连接的逆变模块进行充电，直到每个逆变模块的直流侧电压达到预设电压值；
检测模块，用于对所述逆变模块进行检测时，依据当前检测的逆变模块对应的交流侧电压测量值及交流侧电压理论值，检测出n个逆变模块中的所有发生故障的逆变模块，其中，当前检测的逆变模块的数量小于或等于m个，且满足n-2m＞0。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，在所述能量变换系统与交流电网连接的状态下同时对m个逆变模块进行检测的情况下，所述确定每个逆变模块对应的预设电压值，包括：
依据剩余的（n-m）个逆变模块的直流电压之和大于所述（n-m）个逆变模块的交流侧电压之和的峰值，获得每个逆变模块对应的预设电压值Udc=k×Usm/（n-2m）；
其中，n-2m＞0，且m为正整数，k为大于1的预设系数，Usm为所述交流电网相电压峰值。
9.一种能量变换系统，其特征在于，包括控制器、k个DC/DC变换器、n个逆变模块，其中，n为大于2的正整数，k为小于或等于n的正整数；
每个逆变模块的直流侧均连接DC/DC变换器，n个逆变模块的交流侧级联后接入交流电网；
所述控制器，用于确定每个逆变模块对应的直流侧的预设电压值，以确保在所述能量变换系统与交流电网保持连接的状态下，对至少一个逆变模块进行检测时，所述能量变换系统均不会产生交流电流；
所述控制器，还用于控制每个DC/DC变换器对相连接的逆变模块进行充电，直到每个逆变模块的直流侧电压达到预设电压值；
所述控制器，还用于对所述逆变模块进行检测时，依据当前检测的逆变模块对应的交流侧电压测量值及其交流侧电压理论值，检测出n个逆变模块中的所有发生故障的逆变模块，其中，当前检测的逆变模块的数量小于或等于m个，且满足n-2m＞0。
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