CN110308347A - 变频器的自检测及自修正系统、方法及变频器 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种变频器的自检测及自修正系统、一种变频器的自检测及自修正的方法、一种变频器及一种计算机可读介质。变频器的自检测及自修正系统包括电流及电压采样模块、单元分组检测模块、分组检测分析模块、个别单元检测模块以及个别单元分析模块。单元分组检测模块对每一相上的所述多个单元进行分组，电流及电压采样模块测量IGBT开通和关断瞬间回路中的第一电流值及第一电压值。分组检测分析模块对所述第一电流值及所述第一电压值进行分析，以判断各组单元是否存在异常。个别单元分析模块可诊断出单元中出现问题的器件。本发明的变频器的自检测及自修正系统、方法、变频器及计算机可读介质可精准地诊断出单元中出现问题的器件。
Description
技术领域
本发明涉及变频器技术领域，特别一种变频器的自检测及自修正系统、一种级联型变频器的自检测及自修正方法、一种变频器及一种计算机可读介质。
背景技术
级联型变频器在工业领域有着广泛的应用，单元、电流传感器以及电压测量装置是级联型变频器的重要器件，这些器件必须工作正常，才能保证变频器稳定运行。在变频器第一次装配好或更换过元器件后，有可能发生传感器装反等现象，单元功率器件及电容也有可能异常导致变频器不能正常开机运行。
在变频器未启动时，可以对各个器件单独进行手动检测以及安装后的目测，但耗时长且不能保证绝对正确率。在变频器被启动时，通常因器件的的异常会立即导致控制异常，通过一系列的报错可以使变频器停机，然而，这些报错不针对具体的器件，难以立即找到出现异常的器件。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提出一种变频器的自检测及自修正系统、一种变频器的自检测及自修正的方法、一种变频器及一种计算机可读介质，可精准地诊断出单元中出现问题的器件。
本发明提出一种变频器的自检测及自修正系统，所述变频器的三相的每一相上均设有多个单元，每一单元具有多个IGBT，变频器的自检测及自修正系统包括电流及电压采样模块、单元分组检测模块、分组检测分析模块、个别单元检测模块以及个别单元分析模块。单元分组检测模块，对每一相上的所述多个单元进行分组，并通过对IGBT的开通和关断操作，利用交流电机漏感和阻抗产生的回路，且所述电流及电压采样模块测量IGBT开通和关断瞬间回路中的第一电流值及第一电压值。所述分组检测分析模块对所述第一电流值及所述第一电压值进行分析，以判断各组单元是否存在异常。所述个别单元检测模块对存在异常的单元组中的每一单元进行IGBT开通和关断操作，且所述电流及电压采样模块测量IGBT开通和关断瞬间回路中的第二电流值及第二电压值。所述个别单元分析模块对所述第二电流值及所述第二电压值进行分析，以诊断出所述单元中出现问题的器件。
在变频器的自检测及自修正系统的一种示意性实施例中，所述变频器的自检测及自修正系统还包括纠错模块，所述电流及电压采样模块还用于获取IGBT开通和关断瞬间回路中的第一电流、第一电压、第二电流及第二电压的方向，所述第一电流、所述第一电压、所述第二电流或所述第二电压的方向出现错误时，所述纠错模块对所述错误进行修正。
在变频器的自检测及自修正系统的一种示意性实施例中，所述变频器的自检测及自修正系统还包括变频器调制模块，所述变频器调制模块与所述单元分组检测模块及所述个别单元检测模块相连，所述单元分组检测模块和所述个别单元检测模块可通过所述变频器调制模块对IGBT进行开通和关断操作。
在变频器的自检测及自修正系统的一种示意性实施例中，所述变频器的自检测及自修正系统还包括控制模块，所述控制模块与所述电流及电压采样模块、所述纠错模块及所述变频器调制模块相连，所述纠错模块将修正错误的信号发送给所述控制模块，所述控制模块控制所述变频器调制模块对所述单元进行调制。
在变频器的自检测及自修正系统的一种示意性实施例中，所述变频器的每一相上设有3至9个单元。
在变频器的自检测及自修正系统的一种示意性实施例中，所述变频器的每一相上设有四个单元，所述单元分组检测模块将每一相上的四个单元分为两组，每两个单元为一组。
本发明还提供一种变频器，其包括上述任意一种变频器的自检测及自修正系统。
在变频器的一种示意性实施例中，所述变频器为级联型变频器。
本发明还提供一种变频器的自检测及自修正方法，所述变频器的三相的每一相上均设有多个单元，每一单元具有多个IGBT，其特征在于，包括以下步骤：
对每一相上的所述多个单元进行分组，并通过对IGBT的开通和关断操作，利用交流电机漏感和阻抗产生的回路，并测量IGBT开通和关断瞬间回路中的第一电流值及第一电压值；
对所述第一电流值及所述第一电压值进行分析，以判断各组单元是否存在异常；
对存在异常的单元组中的每一单元进行IGBT开通和关断操作，且测量IGBT开通和关断瞬间回路中的第二电流值及第二电压值；以及
对所述第二电流值及所述第二电压值进行分析，以诊断出所述单元中出现问题的器件。
本发明进一步提出一种计算机可读介质，所述计算机可读介质上存储有计算机指令，所述计算机指令在被处理器执行时，使所述处理器执行上述的变频器的自检测及自修正方法。
在本发明的变频器的自检测及自修正系统、方法、变频器及计算机可读介质中，分组对单元中的IGBT进行开通和关断操作使变频器产生脉冲，利用交流电机漏感和阻抗产生的回路，采集回路中的电压值及电流值并对其进行分析，从而可精准地诊断出单元中出现问题的器件。
附图说明
下面将通过参照附图详细描述本发明的优选实施例，使本领域的普通技术人员更清楚本发明的上述及其它特征和优点，附图中：
图1为本发明一实施例的变频器的自检测及自修正系统的框架示意图。
图2为图1所示的变频器的自检测及自修正系统所应用的变频器的三相的单元与交流电机的连接示意图。
图3为图2中的单元的电路图。
图4a至4g为单元与交流电机漏感和阻抗产生的回路的示意图。
图5为开通和关断不同相上单元的IGBT检测到的第一电流值及第一电压值的示意图。
在上述附图中，所采用的附图标记如下：
本发明
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下举实施例对本发明进一步详细说明。
图1为本发明一实施例的变频器的自检测及自修正系统的框架示意图，图2为图1所示的变频器的自检测及自修正系统所应用的变频器的三相的单元与电机的连接示意图，请参见图1和图2，本实施例的变频器的自检测及自修正系统100用于对变频器进行自检测及自修正，其包括电流及电压采样模块10、单元分组检测模块20、分组检测分析模块30、个别单元检测模块40及个别单元分析模块50。单元分组检测模块20对每一相上的所述多个单元进行分组，并通过对IGBT的开通和关断操作，利用交流电机漏感和阻抗产生的回路，且电流及电压采样模块10测量IGBT开通和关断瞬间回路中的第一电流值及第一电压值。分组检测分析模块30对所述第一电流值及所述第一电压值进行分析，以判断各组单元是否存在异常。个别单元检测模块40对存在异常的单元组中的每一单元进行IGBT开通和关断操作，且所述电流及电压采样模块10测量IGBT开通和关断瞬间回路中的第二电流值及第二电压值。个别单元分析模块50对所述第二电流值及所述第二电压值进行分析，以诊断出所述单元中出现问题的器件。
更具体地，所述变频器的自检测及自修正系统100还包括纠错模块60、变频器调制模块70及控制模块80，电流及电压采样模块10还用于获取IGBT开通和关断瞬间回路中的第一电流、第一电压、第二电流及第二电压的方向，所述第一电流、所述第一电压、所述第二电流或所述第二电压的方向出现错误时，纠错模块60对所述错误进行修正。
变频器调制模块70与单元分组检测模块20及个别单元检测模块40相连，单元分组检测模块20和个别单元检测模块40可通过变频器调制模块70对IGBT进行开通和关断操作。
控制模块80与电流及电压采样模块10、纠错模块60及变频器调制模块70相连，纠错模块60将修正错误的信号发送给控制模块80，控制模块80控制变频器调制模块70对所述单元进行调制。
在图2所示的实施例中，变频器为级联型变频器，其具有三相，每一相上设有四个单元，单元分组检测模块20将每一相上的四个单元分为两组，每两个单元为一组。第一相上的四个单元分别为单元C11、C12、C13及C14，单元C11和单元C12为一组，单元C13和单元C14为一组。第二相上的四个单元分别为单元C21、C22、C23及C24，单元C21和单元C22为一组，单元C23和单元C24为一组。第三相上的四个单元分别为单元C31、C32、C33及C34，单元C31和单元C32为一组，单元C33和单元C34为一组。
需要说明的是，单元的分组方式不以本实施例为限，例如，在其他实施例中，一组单元可由1个单元或3个单元组成。在本实施例中，每一相上设有四个单元，但不以此为限，在其他实施例中，每一相上可设有N个单元，例如，每一相上单元的数量为3至9个，具体数量依实际需求而定。
图3为图2中的单元的电路图，请参见图3，每一单元包括四个IGBT Q1、Q2、Q3、Q4，图3中的连接端T1、T2和图2中的连接端T1、T2相对应，图3中的连接端1、2、3和图2中的连接端1、2、3相对应。
在很短的时间内，某一组单元发出正向或负向脉冲，其他组单元处于导通状态，其他的两相上的单元保持导通，或者其他的一相上的单元保持导通另一相不导通，从而和交流电机端的漏感102和阻抗103产生两相间或三相间的环流，如图4a和图4g所示。在脉冲结束的瞬间，在变频器输出端测量电流值和电压值。正常情况下，脉冲的一相应测量到正向或负向电流，三相环流时其他两相测量到相等的反向电流，两相环流时其他两相为等值反向电流以及零电流，如图5所示。
第一相上的其他组单元也要进行相同操作，然后第二相和第三相分别作为发出脉冲的相重复这一操作。当操作依次完成后，将每次测量的电流值进行比较，并且将电压进行比较，即可判断电流、电压测量的极相是否正确。在检测过程中，各个IGBT开关在不同状态下都被开通关断过至少一次，由此可以检查各个单元是否正常。
以2至3个单元为一组同时开关进行测试，目的是为了避免每个单元逐次开关，从而节省了测试时间。如果2至3个单元中的一个单元不能正常工作，则只能输出1/2或2/3的电压。其他两相也采取相同步骤之后，则可比较出差异。
需要对变频器进行自检测及自修正时，以图2所示的变频器为例，第一步，开通单元C11、C12中的IGBT Q1、Q4，开通单元C13、C14中的IGBT Q1、Q3，开通其它两相单元C21、C22、C23、C24、C31、C32、C33及C34中的所有IGBT Q2、Q4，并在时间T后关断开关。测量开通和关断瞬间的所有第一电流值、第一电压值。此时，单元与交流电机101漏感102和阻抗103产生的回路如图4a所示。
第二步，开通单元C13、C14中的IGBT Q1、Q4，开通单元C11、C12中的IGBT Q1、Q3，开通其它两相单元C21、C22、C23、C24、C31、C32、C33及C34中的所有IGBT Q2、Q4，并在时间T后关断开关，测量开通和关断瞬间的所有第一电流值、第一电压值。此时，单元与交流电机101漏感102和阻抗103产生的回路如图4a所示。
第三步，开通单元C21、C22中的IGBT Q1、Q4，开通单元C23、C24中的IGBT Q1、Q3，开通其它两相单元C11、C12、C13、C14、C31、C32、C33及C34中的所有IGBT Q2、Q4，并在时间T后关断开关，测量开通和关断瞬间的所有第一电流值、第一电压值。此时，单元与交流电机101漏感102和阻抗103产生的回路如图4c所示。
第四步，开通单元C23、C24中的IGBT Q1、Q4，开通单元C21、C22中的IGBT Q1、Q3，开通其它两相单元C11、C12、C13、C14、C31、C32、C33及C34中的所有IGBT Q2、Q4，并在时间T后关断开关，测量开通和关断瞬间的所有第一电流值、第一电压值。此时，单元与交流电机101漏感102和阻抗103产生的回路如图4c所示。
第五步，开通单元C31、C32中的IGBT Q1、Q4，开通单元C33、C34的IGBT Q1、Q3，开通其它两相单元C11、C12、C13、C14、C21、C22、C23及C24中的所有IGBT Q2、Q4，并在时间T后关断开关，测量开通和关断瞬间的所有第一电流值、第一电压值。此时，单元与交流电机101漏感102和阻抗103产生的回路如图4e所示。
第六步，开通单元C33、C34中的IGBT Q1、Q4，开通单元C31、C32的IGBT Q1、Q3，开通其它两相单元C11、C12、C13、C14、C21、C22、C23及C24中的所有IGBT Q2、Q4，并在时间T后关断开关，测量开通和关断瞬间的所有第一电流值、第一电压值。此时，单元与交流电机101漏感102和阻抗103产生的回路如图4e所示。
第七步，对第一步至第六步测量的第一电流值和第一电压值进行分析，以判断各组单元是否存在异常。当所有器件正常时，测量到的第一电流值I1、I2、I3和第一电压值V1、V2、V3如图5所示。图5中的最上面的一幅图表示执行第一步至第六步，下面三幅图分别表示执行第一步至第六步过程中，每一相的第一电流值I1、I2、I3和第一电压值V1、V2、V3的示意图。
通过分析每一步第一电流值之间的关系，判断测量到的第一电流的方向全部正确，并精准找出错误。通过分析每一步第一电压值之间的关系，判断测量到的第一电压的方向全部正确，并精准找出错误。通过分析每一步第一电流值的实际值与正常值的接近程度，找出是否存在某一组或几组单元运行异常。例如，当表示电压值V1、V2、V3的柱体高矮出现问题时，说明单元中的电容或电压测量可能出现问题；当表示电压值V1、V2、V3的柱体在时间轴t发生错位，则说明IGBT开关或电压测量可能出现问题。
第八步，如果找出某一组单元运行异常，则要对这一组中的每个单元做IGBT开通和关断状态实验。
第九步，经过分别进行的开关实验，综合判断具体哪个单元存在哪些问题。
如果发现电流或电压的方向错误时，通过纠错模块60在软件中进行修正。
需要说明的是，第一步至第六步中，单元与交流电机101漏感102和阻抗103产生的回路如图4a、4c、4e所示，但本发明的检测方案不以此为限，也可通过开通和关断不同相上单元的IGBT形成如图4b、4d、4f所示的回路；此外，也可通过开通和关断不同相上单元的IGBT形成如图4g所示的回路；通过图4b、4d、4f、4g的回路同样可以找出是否存在某一组或几组单元运行异常。
本发明还提出一种变频器，其包括上述的变频器的自检测及自修正系统100。所述变频器为级联型变频器。
本发明还提出一种变频器的自检测及自修正方法，所述变频器的三相的每一相上均设有多个单元，每一单元具有多个IGBT，其特征在于，包括以下步骤：
对每一相上的所述多个单元进行分组，并通过对IGBT的开通和关断操作，利用交流电机漏感和阻抗产生的回路，并测量IGBT开通和关断瞬间回路中的第一电流值及第一电压值；
对所述第一电流值及所述第一电压值进行分析，以判断各组单元是否存在异常；
对存在异常的单元组中的每一单元进行IGBT开通和关断操作，且测量IGBT开通和关断瞬间回路中的第二电流值及第二电压值；以及
对所述第二电流值及所述第二电压值进行分析，以诊断出所述单元中出现问题的器件。
本发明还提供了一种计算机可读介质，存储用于使一计算机执行如本文所述的变频器的自检测及自修正方法的指令。具体地，可以提供配有存储介质的系统或者装置，在该存储介质上存储着实现上述实施例中任一实施例的功能的软件程序代码，且使该系统或者装置的计算机(或CPU或MPU)读出并执行存储在存储介质中的程序代码。
在这种情况下，从存储介质读取的程序代码本身可实现上述实施例中任何一项实施例的功能，因此程序代码和存储程序代码的存储介质构成了本发明的一部分。
用于提供程序代码的存储介质实施例包括软盘、硬盘、磁光盘、光盘(如CD-ROM、CD-R、CD-RW、DVD-ROM、DVD-RAM、DVD-RW、DVD+RW)、磁带、非易失性存储卡和ROM。可选择地，可以由通信网络从服务器计算机上下载程序代码。
此外，应该清楚的是，不仅可以通过执行计算机所读出的程序代码，而且可以通过基于程序代码的指令使计算机上操作的操作系统等来完成部分或者全部的实际操作，从而实现上述实施例中任意一项实施例的功能。
此外，可以理解的是，将由存储介质读出的程序代码写到插入计算机内的扩展板中所设置的存储器中或者写到与计算机相连接的扩展单元中设置的存储器中，随后基于程序代码的指令使安装在扩展板或者扩展单元上的CPU等来执行部分和全部实际操作，从而实现上述实施例中任一实施例的功能。
需要说明的是，上述各流程和各系统结构图中不是所有的步骤和模块都是必须的，可以根据实际的需要忽略某些步骤或模块。各步骤的执行顺序不是固定的，可以根据需要进行调整。上述各实施例中描述的系统结构可以是物理结构，也可以是逻辑结构，即，有些模块可能由同一物理实体实现，或者，有些模块可能分由多个物理实体实现，或者，可以由多个独立设备中的某些部件共同实现。
以上各实施例中，硬件单元可以通过机械方式或电气方式实现。例如，一个硬件单元可以包括永久性专用的电路或逻辑(如专门的处理器，FPGA或ASIC)来完成相应操作。硬件单元还可以包括可编程逻辑或电路(如通用处理器或其它可编程处理器)，可以由软件进行临时的设置以完成相应操作。具体的实现方式(机械方式、或专用的永久性电路、或者临时设置的电路)可以基于成本和时间上的考虑来确定。
本发明的变频器的自检测及自修正系统、方法、变频器及计算机可读介质至少具有以下的优点：
1.在本发明的变频器的自检测及自修正系统、方法、变频器及计算机可读介质中，分组对单元中的IGBT进行开通和关断操作使变频器产生脉冲，利用交流电机漏感和阻抗产生的回路，采集回路中的电压值及电流值并对其进行分析，从而可精准地诊断出单元中出现问题的器件。
2.在本发明的变频器的自检测及自修正系统、方法、变频器及计算机可读介质的一实施例中，当检测到单元出现错误时，纠错模块可通过单元旁路的方法进行修改，不影响变频器的正常开机；当检测到电流或电压的方向出现错误时，纠错模块可通过软件对电流或电压的方向进行自动修正。
3.在本发明的变频器的自检测及自修正系统、方法、变频器及计算机可读介质中的一实施例中，本发明适用于级联型变频器的所有级联型拓扑结构，无附加设备及成本，用时短，且不影响变频器的开机时间。
4.在本发明的变频器的自检测及自修正系统、方法、变频器及计算机可读介质中的一实施例中，脉冲时间极短，且多单元同时给出脉冲，产生的回路的原理使得本发明适用于各种级联型拓扑，利用单元自身发出脉冲，利用交流电机或电抗器等应用对象形成回路。
5.在本发明的变频器的自检测及自修正系统、方法、变频器及计算机可读介质中的一实施例中，由于自检测方法替代了人工检测，所以可提高生产效率；自检测方法可以在任何一次开机后自动执行，从而可降低失误率，增强产品可靠性。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.变频器的自检测及自修正系统(100)，所述变频器的三相的每一相上均设有多个单元，每一单元具有多个IGBT，其特征在于，所述变频器的自检测及自修正系统(100)包括：
电流及电压采样模块(10)；
单元分组检测模块(20)，对每一相上的所述多个单元进行分组，并通过对IGBT的开通和关断操作，利用交流电机漏感和阻抗产生的回路，且所述电流及电压采样模块(10)测量IGBT开通和关断瞬间回路中的第一电流值及第一电压值；
分组检测分析模块(30)，对所述第一电流值及所述第一电压值进行分析，以判断各组单元是否存在异常；
个别单元检测模块(40)，对存在异常的单元组中的每一单元进行IGBT开通和关断操作，且所述电流及电压采样模块(10)测量IGBT开通和关断瞬间回路中的第二电流值及第二电压值；以及
个别单元分析模块(50)，对所述第二电流值及所述第二电压值进行分析，以诊断出所述单元中出现问题的器件。
2.如权利要求1所述的变频器的自检测及自修正系统(100)，其特征在于，还包括：
纠错模块(60)，所述电流及电压采样模块(10)还用于获取IGBT开通和关断瞬间回路中的第一电流、第一电压、第二电流及第二电压的方向，所述第一电流、所述第一电压、所述第二电流或所述第二电压的方向出现错误时，所述纠错模块(60)对所述错误进行修正。
3.如权利要求2所述的变频器的自检测及自修正系统(100)，其特征在于，还包括：
变频器调制模块(70)，与所述单元分组检测模块(20)及所述个别单元检测模块(40)相连，所述单元分组检测模块(20)和所述个别单元检测模块(40)可通过所述变频器调制模块(70)对IGBT进行开通和关断操作。
4.如权利要求3所述的变频器的自检测及自修正系统(100)，其特征在于，还包括：
控制模块(80)，与所述电流及电压采样模块(10)、所述纠错模块(60)及所述变频器调制模块(70)相连，所述纠错模块(60)将修正错误的信号发送给所述控制模块(80)，所述控制模块(80)控制所述变频器调制模块(70)对所述单元进行调制。
5.如权利要求1所述的变频器的自检测及自修正系统(100)，其特征在于，所述变频器的每一相上设有3至9个单元。
6.如权利要求5所述的变频器的自检测及自修正系统(100)，其特征在于，所述变频器的每一相上设有四个单元，所述单元分组检测模块(20)将每一相上的四个单元分为两组，每两个单元为一组。
7.变频器，其特征在于，所述变频器包括如权利要求1至6任意一项所述的变频器的自检测及自修正系统(100)。
8.如权利要求7所述的变频器，其特征在于，所述变频器为级联型变频器。
9.变频器的自检测及自修正方法，所述变频器的三相的每一相上均设有多个单元，每一单元具有多个IGBT，其特征在于，包括以下步骤：
对每一相上的所述多个单元进行分组，并通过对IGBT的开通和关断操作，利用交流电机漏感和阻抗产生的回路，并测量IGBT开通和关断瞬间回路中的第一电流值及第一电压值；
对所述第一电流值及所述第一电压值进行分析，以判断各组单元是否存在异常；
对存在异常的单元组中的每一单元进行IGBT开通和关断操作，且测量IGBT开通和关断瞬间回路中的第二电流值及第二电压值；以及
对所述第二电流值及所述第二电压值进行分析，以诊断出所述单元中出现问题的器件。
10.计算机可读介质，其特征在于，所述计算机可读介质上存储有计算机指令，所述计算机指令在被处理器执行时，使所述处理器执行权利要求9所述的方法。
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