CN110927610B - 基于调制波的逆变电源电压检测电路故障诊断方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于调制波的逆变电源电压检测电路故障诊断方法及系统，周期性重复步骤：判断调制波的幅值是否持续预设时间超出限制值，若是，执行下一步骤，否则得出诊断结论电压检测电路正常；判断测得的电压值是否持续预设时间在预设区间内，若是，得出诊断结论电压检测电路开路，否则得出诊断结论电压检测电路正常。系统包括变电源主电路、电压检测电路、驱动电路和控制回路。本发明提供的基于调制波的逆变电源电压检测电路故障诊断方法在原有的逆变电源上只需修改软件程序，无需额外增加硬件就能保证系统安全运行，因而成本降低且实现简单。

Description

基于调制波的逆变电源电压检测电路故障诊断方法及系统
技术领域
本发明属于逆变电源领域，更具体地，涉及一种基于调制波的逆变电源电压检测电路故障诊断方法及系统。
背景技术
随着电源的应用日趋广泛，人们对电源的安全性也提出了更高的要求。逆变电源一旦发生故障，将会影响输出电压、输出电流等，从而使得逆变电源所在的系统无法正常工作，如果逆变电源的故障没有被及时发现以及处理，很容易使得逆变电源本身损坏，甚至可能会引起灾难性的事故，进而造成巨大的损失。检测电路作为闭环控制系统的反馈环节，其故障会影响到控制电路读取到正确的状态，进而发出错误的控制信号，导致逆变电源不可靠，并且极有可能引起输出电压迅速上升，进而对负载或者逆变电源本身造成损害。
现有针对逆变电源的故障诊断的研究几乎全部集中在驱动管故障诊断研究，电压检测电路故障通常通过传感器硬件冗余实现，需要增加额外的成本。并且，通常来说电压检测装置需要用到的互感器或者传感器体积较大，硬件冗余也会使得逆变电源体积增大。
由上述分析可知，针对逆变电源电压检测电路故障的诊断方法基本都是通过硬件冗余实现，没有很好的软件层面的诊断方法。硬件冗余的方法存在增加成本，增大逆变电源体积的不足指出。因此，有必要提出一种软件上的电压检测电路故障诊断方法。
发明内容
针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种基于调制波的逆变电源电压检测电路故障诊断方法及系统，旨在解决现有通过硬件冗余实现电压检测电路故障诊断的方法存在增加成本，增大逆变电源体积的不足。
为实现上述目的，按照本发明的一方面，提供了一种基于调制波的逆变电源电压检测电路故障诊断方法，包括以下步骤：
(1)判断调制波的幅值是否持续预设时间超出限制值，若是，执行步骤(2)，否则得出诊断结论电压检测电路正常；
(2)判断测得的电压值是否持续预设时间在预设区间内，若是，得出诊断结论电压检测电路开路，否则得出诊断结论电压检测电路正常；
(3)周期性重复步骤(1)至(2)。
优选地，步骤(1)中调制波超出限制值，产生过调制。
优选地，步骤(1)中持续超出限制值的预设时间一般为5～10个控制信号的控制周期。
优选地，步骤(2)中预设区间的大小一般为电压检测电路测量误差的1.1～1.3倍。
优选地，步骤(2)中的预设时间一般为
Figure BDA0002262662480000021
其中T为输出交流电压的周期。
按照本发明的另一方面，提供了一种基于调制波的逆变电源电压检测电路故障诊断系统，包括逆变电源主电路、电压检测电路、驱动电路和控制回路，所述控制回路包括控制器和调制波判断模块；逆变电源主电路的输出与电压检测电路的输入连接，电压检测电路的输出与控制回路的输入连接，控制回路的输出与驱动电路的输入连接，驱动电路输出开关管控制信号控制逆变电源主电路。
优选地，调制波判断模块根据调制波幅值，结合测得的电压值判断是否故障，将结果传输至所述控制器，对逆变电源进行控制。
通过本发明所构思的以上技术方案，与现有技术相比，能够取得以下有益效果：
1、本发明提供的基于调制波的逆变电源电压检测电路故障诊断方法在原有的逆变电源上只需修改软件程序，无需额外增加硬件就能保证系统安全运行，因而成本降低且实现简单；
2、本发明提供的基于调制波的逆变电源电压检测电路故障诊断方法通过对调制波幅值持续超出限制的时间以及输出电压判断的预设时间和预设区间进行简单的调节，可以根据需要设置不同的动作速度，具有调节灵活的优点；
3本发明提供的基于调制波的逆变电源电压检测电路故障诊断方法理论上可用于所有闭环控制的逆变电源，应用范围广、普适性强；
4、本发明提供的基于调制波的逆变电源电压检测电路故障诊断方法，通过判断调制波的幅值是否持续一段时间超出限制值以及输出电压是否持续一段预设时间在预设区间内，即可完成故障判断，上述两步所需要的时间都非常短，因此响应速度非常快，可以很好地抑制故障发生之后可能产生的过电压。
附图说明
图1是本发明实施例的逆变电源的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的逆变电源的电压检测电路故障诊断方法的流程示意图；
图3是本发明实施例提供的逆变电源的电压检测电路故障诊断方法的作用效果图。
附图标注：
1、逆变电源主电路，2、电压检测电路，3、驱动电路，4、控制回路，41、控制器，42、调制波判断模块。
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，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明针对现有电压检测电路故障诊断技术的不足，提出一种基于调制波的逆变电源电压检测电路故障诊断方法，解决了通过硬件冗余进行故障诊断所带来的增加成本，增大逆变电源体积的问题。
为了更进一步的说明本发明实施例提供的基于调制波的逆变电源电压检测电路故障诊断方法，现结合附图及实施例详述如下：
本发明实现故障判断的原理如下：逆变电源在正常运行工况时，调制波幅值不会超出限制值，因此调制波幅值超出限制值就代表着逆变电源运行在非正常工况。这种非正常工况包括故障、负载突变造成的暂态过程、过载运行等情况，仅靠调制波进行判断无法将故障状态与其他状态区别开来。在逆变电源无故障，且其他条件不变的情况下，调制波幅值越大，输出电压越大。因此，如果调制波幅值超出限制值并且测得输出电压维持在零点附近的预设区间内，便可以判断出电压检测电路故障。
图1给出了逆变电源系统结构图，其中Udc为输入直流电压，Uac为输出交流电压有效值，也是电压检测电路的输入电压，Um为电压检测电路的输出电压，Sf为故障诊断模块处理结果，有正常与故障两种状态，Upwm为控制回路输出的pwm控制信号，Spwm为驱动电路输出的开关管控制信号。一般来说，Um＝kUac，其中，k为缩小比例系数，由具体电压检测电路决定。从图中可以看到，电压检测电路2将测得的电压传输给控制回路4，调制波判断模块42根据控制器41产生的调制波信号，结合测得电压信号Um得出是否故障，将处理结果Sf传输给控制器41，进而通过控制器对逆变电压进行控制。
图2示出了逆变电源的电压检测电路故障诊断方法的流程示意图，包括如下步骤：
(1)判断调制波的幅值是否持续预设时间超出限制值，若是，执行步骤(2)，否则得出诊断结论电压检测电路正常；
(2)判断测得的电压值是否持续预设时间在预设区间内，若是，得出诊断结论电压检测电路开路，否则得出诊断结论电压检测电路正常；
(3)周期性重复步骤(1)至(2)。
具体地，步骤(1)中调制波超出预设的正常范围，产生过调制。
具体地，步骤(1)中持续处于限制值的持续时间为5～10个控制周期。
具体地，步骤(2)中预设区间的大小为测量误差的1.1～1.3倍。
具体地，步骤(2)中的预设时间Δt一般为
Figure BDA0002262662480000051
其中T为输出交流电压的周期。
图3给出了电压检测电路故障情况下所提出诊断方法作用效果波形。可以看到，在故障发生后极短的时间内，诊断方法快速动作，使得逆变电源迅速关机，终止了故障后电压迅速升高的过程。动作时间大约为1ms左右，因此动态响应非常快，可以很好地避免过电压和过电流，从而起到了保护逆变电源以及负载的作用。
本领域的技术人员容易理解，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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种基于调制波的逆变电源电压检测电路故障诊断方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)判断调制波的幅值是否持续预设时间超出限制值，若是，执行步骤(2)，否则确定电压检测电路正常；
(2)判断测得的电压值是否持续预设时间在预设区间内，若是，确定电压检测电路开路，否则确定电压检测电路正常；
(3)周期性重复步骤(1)至(2)。
2.根据权利要求1所述的电路故障诊断方法，其特征在于，步骤(1)中调制波超出限制值，产生过调制。
3.根据权利要求1所述的电路故障诊断方法，其特征在于，步骤(1)中持续超出限制值的预设时间为5～10个控制信号的控制周期。
4.根据权利要求1所述的电路故障诊断方法，其特征在于，步骤(2)中预设区间的大小为电压检测电路测量误差的1.1～1.3倍。
5.根据权利要求1所述的电路故障诊断方法，其特征在于，步骤(2)中的预设时间为
Figure FDA0002262662470000011
其中T为输出交流电压的周期。
6.一种基于调制波的逆变电源电压检测电路故障诊断系统，其特征在于，包括逆变电源主电路、电压检测电路、驱动电路和控制回路，所述控制回路包括控制器和调制波判断模块；
所述逆变电源主电路的输出与所述电压检测电路的输入连接，所述电压检测电路的输出与所述控制回路的输入连接，所述控制回路的输出与所述驱动电路的输入连接，所述驱动电路输出开关管控制信号控制逆变电源主电路。
7.根据权利要求6所述的电路故障诊断系统，其特征在于，所述调制波判断模块根据调制波幅值，结合测得的电压值判断是否故障，将结果传输至所述控制器，对逆变电源进行控制。
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