CN111239642B - 逆变器的故障检测方法、系统及存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种逆变器的故障检测方法，系统以及可读存储介质。其中，方法包括：向逆变器中任一逆变器相注入第一电压矢量控制信号，确定任一逆变器相动作前后共直流母线两端的电压差值；判断电压差值是否小于第一预设电压，在判断结果为是时，判定逆变器故障。通过检测共直流母线上的电压波动，以得到对应的电压差值，在电压差值小于第一预设电压，则判定当前逆变器相物理开关的切换动作不存在，即逆变器存在故障，无需额外添加的电路结构即可实现故障的检测，同时判断方法简单。

Description

逆变器的故障检测方法、系统及存储介质

技术领域

本发明涉及电机控制领域，具体而言，涉及一种逆变器的故障检测方法，一种逆变器的故障检测系统以及一种计算机可读存储介质。

背景技术

逆变器广泛应用于家用、工业、汽车等各个领域，在所有使用逆变器的设备故障当中，逆变器失效占了很高的比例，及时地检测逆变器的失效可以避免问题的扩大，具有很强的现实意义。

逆变器的主要失效模式可以分为功率器件短路、功率器件开路、输出开路、输出相间短路。目前存在很多的离线或者在线的检测方法，但算法较为复杂，且参数调校困难。

因此，亟需一种逆变器故障检测方法在降低检测的难度的同时，及时检测出逆变器的故障，避免因为逆变器故障影响其他设备的运行。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。

为此，本发明的第一方面提出一种逆变器的故障检测方法。

本发明的第二方面提出一种逆变器的故障检测系统。

本发明的第三方面提出一种计算机可读存储介质。

有鉴于此，本发明的第一方面提供了一种逆变器的故障检测方法，包括：向逆变器中任一逆变器相注入第一电压矢量控制信号，确定任一逆变器相动作前后共直流母线两端的电压差值；判断电压差值是否小于第一预设电压，在判断结果为是时，判定逆变器故障。

在本发明提供的一种逆变器的故障检测方法，具体地，向逆变器中任一逆变器相注入第一电压矢量控制信号，检测并确定任一逆变器相在第一电压矢量控制信号下出现开关动作前后的共直流母线两端的电压差值，判断电压差值是否小于第一预设电压，在判断结果为是时，则判定逆变器故障。任一逆变器相在接收到控制信号时，会根据控制信号执行开关的切换动作，而在执行开关状态的切换动作时，共直流母线上会出现电压波动，因此，通过检测共直流母线上的电压波动，以得到对应的电压差值，在电压差值小于第一预设电压，则判定当前逆变器相物理开关的切换动作不存在，即逆变器存在故障，其中，在逆变器具有多个逆变器相时，在多个逆变器相中一个或多个存在电压差值小于第一预设电压时，判定逆变器存在故障。本申请无需额外添加的电路结构即可实现故障的检测，同时判断方法简单。

另外，本发明提供的上述技术方案中的逆变器的故障检测方法还具有如下附加技术特征：

在上述任一技术方案中，进一步地，在逆变器正常时，获取第一电压矢量控制信号作用下任一逆变器相的第一输出电流；在第一输出电流大于等于第一预设电流时，判定第一输出电流对应的任一逆变器相短路。

在该技术方案中，逆变器正常即物理开关良好，各逆变器相的电压差值均大于第一预设电压，通过检测第一电压矢量控制信号作用下的任一逆变器相的第一输出电流，并判断第一输出电流与第一预设阈值的大小，如果第一输出电流大于第一预设阈值，则判断当前逆变器相出现短路，即逆变器相与电机连接出现问题，造成逆变器相与电机组成的阻抗较小。通过将检测得到的第一输出电流可以直接判断出当前逆变器相的短路，无需额外添加的电路结构。同理，在逆变器具有多个逆变器相时，在多个逆变器相中一个或多个存在第一输出电流大于第一预设阈值时，判定逆变器存在短路。

在上述任一技术方案中，进一步地，向逆变器中任一逆变器相注入第二电压矢量控制信号，并获取第二电压矢量控制信号作用下任一逆变器相的第二输出电流；在第二输出电流小于第二预设阈值时，判定第二输出电流对应的任一逆变器相开路；其中，第一电压矢量控制信号和第二电压矢量控制信号具有不同的占空比。

在该技术方案中，通过向逆变器相注入第二电压矢量控制信号，并获取第二电压矢量控制信号作用下的第二输出电流，将得到的第二输出电流与第二预设阈值进行比较，在第二输出电流小于第二预设阈值时，判定逆变器相与电机的电路中出现了开路，进而造成逆变器相与电机组成的阻抗较大，以使第二输出电流过小。通过将检测得到的第二输出电流可以直接判断出当前逆变器相的开路，无需额外添加的电路结构。同理，在逆变器具有多个逆变器相时，在多个逆变器相中一个或多个存在第一输出电流大于第一预设阈值时，判定逆变器存在开路。

在上述任一技术方案中，进一步地，确定任一逆变器相动作前后共直流母线两端的电压差值的步骤，具体包括：获取在第一电压矢量控制信号作用开始时刻前第一预设时长所对应时刻的直流母线两端电压，以及第一电压矢量控制信号作用开始时刻后第二预设时长所对应时刻的直流母线两端电压，分别作为第一采样电压和第二采样电压，以及获取在第一电压矢量控制信号作用结束时刻前第一预设时长所对应时刻的直流母线两端电压，以及第一电压矢量控制信号作用结束时刻后第二预设时长所对应时刻的直流母线两端电压，分别作为第三采样电压和第四采样电压；确定第二采样电压与第一采样电压的第一电压差，以及确定第四采样电压与第三采样电压的第二电压差；判断电压差值是否小于第一预设电压，在判断结果为是时，判定逆变器故障的步骤，具体包括：在第一电压差和/或第二电压差小于预存储的第一预设电压时，判定任一逆变器相故障。

在该技术方案中，获取第一电压矢量控制信号作用开始时刻前第一预设时长所对应时刻的直流母线两端电压，以及第一电压矢量控制信号作用开始时刻后第二预设时长所对应时刻的直流母线两端电压，分别作为第一采样电压和第二采样电压，即在第一电压矢量控制信号作用开始的时刻会出现波动，因此在获取得到第一采样电压和第二采样电压可以直接判断逆变器相是否良好；或者获取在第一电压矢量控制信号作用结束时刻前第一预设时长所对应时刻的直流母线两端电压，以及第一电压矢量控制信号作用结束时刻后第二预设时长所对应时刻的直流母线两端电压，分别作为第三采样电压和第四采样电压，即通过采集第一电压矢量控制信号作用结束时刻的电压波动来确定物理器件是否完好；或者同时判断第一电压矢量控制信号开始时刻或者结束时刻的电压波动，进而确定逆变器相是否良好。具体地，分别判断第二采样电压与第一采样电压的第一电压差，以及确定第四采样电压与第三采样电压的第二电压差与第一预设电压的大小同时确定逆变器相的大小，只有同时小于第一预设电压才判定逆变器故障，第一电压差和第二电压差的使用避免了单独判断可能出现的误判，进而提高了判断的精准程度。

在上述任一技术方案中，进一步地，第二电压矢量控制信号的占空比大于第一电压矢量控制信号的占空比。

在该技术方案中，为了确保线路正常使用时产生的电流足够大，因此第二电压矢量控制信号的占空比大于第一电压矢量控制信号的占空比。

在上述任一技术方案中，进一步地，重复向逆变器相注入第一电压矢量控制信号，以得到第一电压矢量控制信号对应的多个第一电压差和/或多个第二电压差；将多个第一电压差的平均值作为第一电压差；和/或将多个第二电压差的平均值作为第二电压差；以及将第一电压矢量控制信号对应的多个第一输出电流的平均值作为第一输出电流。

在该技术方案中，为了避免出现误判，重复注入第一电压矢量控制信号，得到的多个第一电压差和/或多个第二电压差，通过计算平均值，以排出偶尔出现的极值造成的误判，进而提高逆变器相物理器件是否良好的判断的精准程度。

在上述任一技术方案中，进一步地，重复向逆变器相注入第二电压矢量控制信号；将第二电压矢量控制信号对应的多个第二输出电流的平均值作为第二输出电流。

在该技术方案中，通过重复注入第二电压矢量控制信号，通过计算平均值，以排出偶尔出现的最大值造成的误判，进而提高判定逆变器相是否短路的精准程度。

在上述任一技术方案中，进一步地，重复向逆变器相注入第二矢量控制信号；将第二矢量控制信号对应的多个第二输出电流的平均值作为第二输出电流。

在该技术方案中，第一电压矢量控制信号和第二电压矢量控制信号的可以同时重复注入，进而提高了逆变器相物理器件是否良好以及是否短路的精准程度，避免出现误判。

在上述任一技术方案中，进一步地，第二预设时长为第一电压矢量控制信号作用时刻到直流母线两端电压波动出现第一峰值的时延；其中，第一电压矢量控制信号作用时刻包括：第一电压矢量控制信号作用开始时刻和第一电压矢量控制信号作用结束时刻。

在该技术方案中，第二预设时长为第一电压矢量控制信号作用时刻到直流母线两端电压波动出现第一峰值的时延，由于第二预设时长是第一电压矢量控制信号作用时刻到直流母线两端电压波动出现第一峰值的时延，只要逆变器相的物理器件良好，第一电压差和第二电压差必然大于第一预设电压，因此，第一电压矢量控制信号作用时刻到直流母线两端电压波动出现第一峰值的时延进一步的确保了计算的准确性。

在上述任一技术方案中，进一步地，在任一逆变器相故障或任一逆变器相短路时，停止测试。

在该技术方案中，在任一逆变器相故障或任一逆变器相短路时，停止测试，避免在任一逆变器相故障或任一逆变器相短路时造成测试器件的损坏。

在上述任一技术方案中，进一步地，任意两个第一电压矢量控制信号和/或第二电压矢量控制信号之间还包括预设时长的零矢量控制信号。

在该技术方案中，每个有效电压矢量控制信号之间插补零矢量控制信号确保每次有效矢量作用之前线路电压电流已经恢复平静。避免之前的电压矢量控制信号对后面的电压矢量控制信号的测量值产生影响。

本发明的第二方面提供了一种逆变器的故障检测系统，包括：

存储器，配置为存储可执行指令；处理器，配置为执行存储的指令以：实现如上述任一项方法的步骤。

具体地，向逆变器中任一逆变器相注入第一电压矢量控制信号，确定任一逆变器相动作前后共直流母线两端的电压差值；判断电压差值是否小于第一预设电压，在判断结果为是时，判定逆变器故障。

在本发明提供的一种逆变器的故障检测系统，处理器执行存储在存储器中的可执行指令以：向逆变器中任一逆变器相注入第一电压矢量控制信号，检测并确定任一逆变器相在第一电压矢量控制信号下出现开关动作前后的共直流母线两端的电压差值，判断电压差值是否小于第一预设电压，在判断结果为是时，则判定逆变器故障。任一逆变器相在接收到控制信号时，会根据控制信号执行开关的切换动作，而在执行开关状态的切换动作时，共直流母线上会出现电压波动，因此，通过检测共直流母线上的电压波动，以得到对应的电压差值，在电压差值小于第一预设电压，则判定当前逆变器相物理开关的切换动作不存在，即逆变器存在故障，其中，在逆变器具有多个逆变器相时，在多个逆变器相中一个或多个存在电压差值小于第一预设电压时，判定逆变器存在故障。本申请无需额外添加的电路结构即可实现故障的检测，同时判断方法简单。

另外，本发明提供的上述技术方案中的逆变器的故障检测系统还具有如下附加技术特征：

在上述任一技术方案中，进一步地，处理器执行存储的可执行指令以：在逆变器正常时，获取第一电压矢量控制信号作用下任一逆变器相的第一输出电流；在第一输出电流大于等于第一预设电流时，判定第一输出电流对应的任一逆变器相短路。

在该技术方案中，逆变器正常即物理开关良好，各逆变器相的电压差值均大于第一预设电压，通过检测第一电压矢量控制信号作用下的任一逆变器相的第一输出电流，并判断第一输出电流与第一预设阈值的大小，如果第一输出电流大于第一预设阈值，则判断当前逆变器相出现短路，即逆变器相与电机连接出现问题，造成逆变器相与电机组成的阻抗较小。通过将检测得到的第一输出电流可以直接判断出当前逆变器相的短路，无需额外添加的电路结构。同理，在逆变器具有多个逆变器相时，在多个逆变器相中一个或多个存在第一输出电流大于第一预设阈值时，判定逆变器存在短路。

在上述任一技术方案中，进一步地，处理器执行存储的可执行指令以：向逆变器中任一逆变器相注入第二电压矢量控制信号，并获取第二电压矢量控制信号作用下任一逆变器相的第二输出电流；在第二输出电流小于第二预设阈值时，判定第二输出电流对应的任一逆变器相开路；其中，第一电压矢量控制信号和第二电压矢量控制信号具有不同的占空比。

在该技术方案中，处理器执行存储的可执行指令以：向逆变器相注入第二电压矢量控制信号，并获取第二电压矢量控制信号作用下的第二输出电流，将得到的第二输出电流与第二预设阈值进行比较，在第二输出电流小于第二预设阈值时，判定逆变器相与电机的电路中出现了开路，进而造成逆变器相与电机组成的阻抗较大，以使第二输出电流过小。通过将检测得到的第二输出电流可以直接判断出当前逆变器相的开路，无需额外添加的电路结构。同理，在逆变器具有多个逆变器相时，在多个逆变器相中一个或多个存在第一输出电流大于第一预设阈值时，判定逆变器存在开路。

在上述任一技术方案中，进一步地，处理器执行存储的可执行指令以：获取在第一电压矢量控制信号作用开始时刻前第一预设时长所对应时刻的直流母线两端电压，以及第一电压矢量控制信号作用开始时刻后第二预设时长所对应时刻的直流母线两端电压，分别作为第一采样电压和第二采样电压，以及获取在第一电压矢量控制信号作用结束时刻前第一预设时长所对应时刻的直流母线两端电压，以及第一电压矢量控制信号作用结束时刻后第二预设时长所对应时刻的直流母线两端电压，分别作为第三采样电压和第四采样电压；确定第二采样电压与第一采样电压的第一电压差，以及确定第四采样电压与第三采样电压的第二电压差；在第一电压差和/或第二电压差小于预存储的第一预设电压时，判定任一逆变器相故障。

在该技术方案中，处理器执行存储的可执行指令以：获取第一电压矢量控制信号作用开始时刻前第一预设时长所对应时刻的直流母线两端电压，以及第一电压矢量控制信号作用开始时刻后第二预设时长所对应时刻的直流母线两端电压，分别作为第一采样电压和第二采样电压，即在第一电压矢量控制信号作用开始的时刻会出现波动，因此在获取得到第一采样电压和第二采样电压可以直接判断逆变器相是否良好；或者获取在第一电压矢量控制信号作用结束时刻前第一预设时长所对应时刻的直流母线两端电压，以及第一电压矢量控制信号作用结束时刻后第二预设时长所对应时刻的直流母线两端电压，分别作为第三采样电压和第四采样电压，即通过采集第一电压矢量控制信号作用结束时刻的电压波动来确定物理器件是否完好；或者同时判断第一电压矢量控制信号开始时刻或者结束时刻的电压波动，进而确定逆变器相是否良好。具体地，分别判断第二采样电压与第一采样电压的第一电压差，以及确定第四采样电压与第三采样电压的第二电压差与第一预设电压的大小同时确定逆变器相的大小，只有同时小于第一预设电压才判定逆变器故障，第一电压差和第二电压差的使用避免了单独判断可能出现的误判，进而提高了判断的精准程度。

在上述任一技术方案中，进一步地，第二电压矢量控制信号的占空比大于第一电压矢量控制信号的占空比。

在该技术方案中，为了确保线路正常使用时产生的电流足够大，因此第二电压矢量控制信号的占空比大于第一电压矢量控制信号的占空比。

在上述任一技术方案中，进一步地，重复向逆变器相注入第一电压矢量控制信号，以得到第一电压矢量控制信号对应的多个第一电压差和/或多个第二电压差；将多个第一电压差的平均值作为第一电压差；和/或将多个第二电压差的平均值作为第二电压差；以及将第一电压矢量控制信号对应的多个第一输出电流的平均值作为第一输出电流。

在该技术方案中，为了避免出现误判，重复注入第一电压矢量控制信号，得到的多个第一电压差和/或多个第二电压差，通过计算平均值，以排出偶尔出现的最大值造成的误判，进而提高逆变器相物理器件是否良好的判断的精准程度。

在上述任一技术方案中，进一步地，重复向逆变器相注入第二电压矢量控制信号；将第二电压矢量控制信号对应的多个第二输出电流的平均值作为第二输出电流。

在该技术方案中，通过重复注入第二电压矢量控制信号，通过计算平均值，以排出偶尔出现的最大值造成的误判，进而提高判定逆变器相是否短路的精准程度。

在上述任一技术方案中，进一步地，重复向逆变器相注入第二矢量控制信号；将第二矢量控制信号对应的多个第二输出电流的平均值作为第二输出电流。

在该技术方案中，第一电压矢量控制信号和第二电压矢量控制信号的可以同时重复注入，进而提高了逆变器相物理器件是否良好以及是否短路的精准程度，避免出现误判。

在上述任一技术方案中，进一步地，第二预设时长为第一电压矢量控制信号作用时刻到直流母线两端电压波动出现第一峰值的时延；其中，第一电压矢量控制信号作用时刻包括：第一电压矢量控制信号作用开始时刻和第一电压矢量控制信号作用结束时刻。

在该技术方案中，第二预设时长为第一电压矢量控制信号作用时刻到直流母线两端电压波动出现第一峰值的时延，由于第二预设时长是第一电压矢量控制信号作用时刻到直流母线两端电压波动出现第一峰值的时延，只要逆变器相的物理器件良好，第一电压差和第二电压差必然大于第一预设电压，因此，第一电压矢量控制信号作用时刻到直流母线两端电压波动出现第一峰值的时延进一步的确保了计算的准确性。

在上述任一技术方案中，进一步地，在任一逆变器相故障或任一逆变器相短路时，停止测试。

在该技术方案中，在任一逆变器相故障或任一逆变器相短路时，停止测试，避免在任一逆变器相故障或任一逆变器相短路时造成测试器件的损坏。

在上述任一技术方案中，进一步地，任意两个第一电压矢量控制信号和/或第二电压矢量控制信号之间还包括预设时长的零矢量控制信号。

在该技术方案中，每个有效电压矢量控制信号之间插补零矢量控制信号确保每次有效矢量作用之前线路电压电流已经恢复平静。避免之前的电压矢量控制信号对后面的电压矢量控制信号的测量值产生影响。

本发明第三方面提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如上述任一技术方案中的逆变器的故障检测方法，因此，该计算机可读存储介质包括上述任一技术方案中的逆变器的故障检测方法的全部有益效果。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1示出了根据本发明的一个实施例的逆变器的故障检测方法的流程示意图；

图2示出了根据本发明的另一个实施例的逆变器的故障检测方法的流程示意图；

图3示出了根据本发明的再一个实施例的逆变器的故障检测方法的流程示意图；

图4示出了根据本发明的一个实施例的确定任一逆变器相动作前后共直流母线两端的电压差值的步骤的流程示意图；

图5示出了根据本发明的一个实施例的逆变器的故障检测方法的流程示意图；

图6示出了本发明实施例矢量001作用下的开关矢量和电流示意图；

图7示出了本发明实施例矢量001作用下的开关矢量和电压的示意图；

图8示出了本发明实施例矢量100作用下的开关矢量和母线电压的示意图；

图9示出了根据本发明的一个实施例的逆变器的故障检测系统的示意框图。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

在本发明第一方面的实施例中，提供了一种逆变器的故障检测方法，图1示出了根据本发明的一个实施例的逆变器的故障检测方法的流程示意图，如图1所示，包括：

S102，向逆变器中任一逆变器相注入第一电压矢量控制信号，确定任一逆变器相动作前后共直流母线两端的电压差值；

S104，判断电压差值是否小于第一预设电压，在判断结果为是时，判定逆变器故障。

在本发明提供的一种逆变器的故障检测方法，具体地，向逆变器中任一逆变器相注入第一电压矢量控制信号，检测并确定任一逆变器相在第一电压矢量控制信号下出现开关动作前后的共直流母线两端的电压差值，判断电压差值是否小于第一预设电压，在判断结果为是时，则判定逆变器故障。任一逆变器相在接收到控制信号时，会根据控制信号执行开关的切换动作，而在执行开关状态的切换动作时，共直流母线上会出现电压波动，因此，通过检测共直流母线上的电压波动，以得到对应的电压差值，在电压差值小于第一预设电压，则判定当前逆变器相物理开关的切换动作不存在，即逆变器存在故障，其中，在逆变器具有多个逆变器相时，在多个逆变器相中一个或多个存在电压差值小于第一预设电压时，判定逆变器存在故障。本申请无需额外添加的电路结构即可实现故障的检测，同时判断方法简单。

图2示出了根据本发明的另一个实施例的逆变器的故障检测方法的流程示意图，如图2所示，包括：

S202，向逆变器中任一逆变器相注入第一电压矢量控制信号，确定任一逆变器相动作前后共直流母线两端的电压差值；

S204，判断电压差值是否小于第一预设电压，在判断结果为是时，判定逆变器故障；

S206，在逆变器正常时，获取第一电压矢量控制信号作用下任一逆变器相的第一输出电流；

S208，在第一输出电流大于等于第一预设电流时，判定第一输出电流对应的任一逆变器相短路。

在该实施例中，通过检测第一电压矢量控制信号作用下的任一逆变器相的第一输出电流，并判断第一输出电流与第一预设阈值的大小，如果第一输出电流大于第一预设阈值，则判断当前逆变器相出现短路，即逆变器相与电机连接出现问题，造成逆变器相与电机组成的阻抗较小。通过将检测得到的第一输出电流可以直接判断出当前逆变器相的短路，无需额外添加的电路结构。同理，在逆变器具有多个逆变器相时，在多个逆变器相中一个或多个存在第一输出电流大于第一预设阈值时，判定逆变器存在短路。

图3示出了根据本发明的再一个实施例的逆变器的故障检测方法的流程示意图，如图3所示，包括：

S302，向逆变器中任一逆变器相注入第一电压矢量控制信号，确定任一逆变器相动作前后共直流母线两端的电压差值；

S304，判断电压差值是否小于第一预设电压，在判断结果为是时，判定逆变器故障；

S306，在逆变器正常时，获取第一电压矢量控制信号作用下任一逆变器相的第一输出电流；

S308，在第一输出电流大于等于第一预设电流时，判定第一输出电流对应的任一逆变器相短路；

S310，向逆变器中任一逆变器相注入第二电压矢量控制信号，并获取第二电压矢量控制信号作用下任一逆变器相的第二输出电流；

S312，在第二输出电流小于第二预设阈值时，判定第二输出电流对应的任一逆变器相开路；其中，第一电压矢量控制信号和第二电压矢量控制信号具有不同的占空比。

在该实施例中，通过向逆变器相注入第二电压矢量控制信号，并获取第二电压矢量控制信号作用下的第二输出电流，将得到的第二输出电流与第二预设阈值进行比较，在第二输出电流小于第二预设阈值时，判定逆变器相与电机的电路中出现了开路，进而造成逆变器相与电机组成的阻抗较大，以使第二输出电流过小。通过将检测得到的第二输出电流可以直接判断出当前逆变器相的开路，无需额外添加的电路结构。同理，在逆变器具有多个逆变器相时，在多个逆变器相中一个或多个存在第一输出电流大于第一预设阈值时，判定逆变器存在开路。

在上述任一实施例中，图4示出了根据本发明的一个实施例的确定任一逆变器相动作前后共直流母线两端的电压差值的步骤的流程示意图，如图4所示，具体包括：

S402，获取在第一电压矢量控制信号作用开始时刻前第一预设时长所对应时刻的直流母线两端电压，以及第一电压矢量控制信号作用开始时刻后第二预设时长所对应时刻的直流母线两端电压，分别作为第一采样电压和第二采样电压，以及获取在第一电压矢量控制信号作用结束时刻前第一预设时长所对应时刻的直流母线两端电压，以及第一电压矢量控制信号作用结束时刻后第二预设时长所对应时刻的直流母线两端电压，分别作为第三采样电压和第四采样电压；

S404，确定第二采样电压与第一采样电压的第一电压差，以及确定第四采样电压与第三采样电压的第二电压差；

S406，在第一电压差和/或第二电压差小于预存储的第一预设电压时，判定任一逆变器相故障。

在该实施例中，获取第一电压矢量控制信号作用开始时刻前第一预设时长所对应时刻的直流母线两端电压，以及第一电压矢量控制信号作用开始时刻后第二预设时长所对应时刻的直流母线两端电压，分别作为第一采样电压和第二采样电压，即在第一电压矢量控制信号作用开始的时刻会出现波动，因此在获取得到第一采样电压和第二采样电压可以直接判断逆变器相是否良好；或者获取在第一电压矢量控制信号作用结束时刻前第一预设时长所对应时刻的直流母线两端电压，以及第一电压矢量控制信号作用结束时刻后第二预设时长所对应时刻的直流母线两端电压，分别作为第三采样电压和第四采样电压，即通过采集第一电压矢量控制信号作用结束时刻的电压波动来确定物理器件是否完好；或者同时判断第一电压矢量控制信号开始时刻或者结束时刻的电压波动，进而确定逆变器相是否良好。具体地，分别判断第二采样电压与第一采样电压的第一电压差，以及确定第四采样电压与第三采样电压的第二电压差与第一预设电压的大小同时确定逆变器相的大小，只有同时小于第一预设电压才判定逆变器故障，第一电压差和第二电压差的使用避免了单独判断可能出现的误判，进而提高了判断的精准程度。

在上述任一实施例中，第二电压矢量控制信号的占空比大于第一电压矢量控制信号的占空比。

在该实施例中，为了确保线路正常使用时产生的电流足够大，因此第二电压矢量控制信号的占空比大于第一电压矢量控制信号的占空比。

在上述任一实施例中，重复向逆变器相注入第一电压矢量控制信号，以得到第一电压矢量控制信号对应的多个第一电压差和/或多个第二电压差；将多个第一电压差的平均值作为第一电压差；和/或将多个第二电压差的平均值作为第二电压差；以及将第一电压矢量控制信号对应的多个第一输出电流的平均值作为第一输出电流。

在该实施例中，为了避免出现误判，重复注入第一电压矢量控制信号，得到的多个第一电压差和/或多个第二电压差，通过计算平均值，以排出偶尔出现的最大值造成的误判，进而提高逆变器相物理器件是否良好的判断的精准程度。

在上述任一实施例中，重复向逆变器相注入第二电压矢量控制信号；将第二电压矢量控制信号对应的多个第二输出电流的平均值作为第二输出电流。

在该实施例中，通过重复注入第二电压矢量控制信号，通过计算平均值，以排出偶尔出现的最大值造成的误判，进而提高判定逆变器相是否短路的精准程度。

在上述任一实施例中，重复向逆变器相注入第二矢量控制信号；将第二矢量控制信号对应的多个第二输出电流的平均值作为第二输出电流。

在该实施例中，第一电压矢量控制信号和第二电压矢量控制信号的可以同时重复注入，进而提高了逆变器相物理器件是否良好以及是否短路的精准程度，避免出现误判。

在上述任一实施例中，第二预设时长为第一电压矢量控制信号作用时刻到直流母线两端电压波动出现第一峰值的时延；其中，第一电压矢量控制信号作用时刻包括：第一电压矢量控制信号作用开始时刻和第一电压矢量控制信号作用结束时刻。

在该实施例中，第二预设时长为第一电压矢量控制信号作用时刻到直流母线两端电压波动出现第一峰值的时延，由于第二预设时长是第一电压矢量控制信号作用时刻到直流母线两端电压波动出现第一峰值的时延，只要逆变器相的物理器件良好，第一电压差和第二电压差必然大于第一预设电压，因此，第一电压矢量控制信号作用时刻到直流母线两端电压波动出现第一峰值的时延进一步的确保了计算的准确性。

在上述任一实施例中，在任一逆变器相故障或任一逆变器相短路时，停止测试。

在该实施例中，在任一逆变器相故障或任一逆变器相短路时，停止测试，避免在任一逆变器相故障或任一逆变器相短路时造成测试器件的损坏。

在本发明的一个实施例中，图5示出了根据本发明的一个实施例的逆变器的故障检测方法的流程示意图，如图5所示逆变器的故障检测方法具体包括：

S502，开关管故障检测；具体地先检测检测对应相有无出现电压尖峰，判断相应相的开关管是否有故障。

S504，短路检测；输出极窄的电压脉冲，确保即使短路也不会产生过大电流。

S506，开路检测；检测有无开路，输出较宽的电压脉冲，确保正常情况下电流足够大防止误判。

当检测到故障后即停止检测。

S502具体地包括：按脉冲方式顺序注入三个有效电压矢量，UVW(100)，UVW(010)，UVW(001)，电压矢量的幅值根据电机感抗进行计算，确保即使出相间短路电流也在安全的范围内，此时有效矢量占空比为da。每个有效电压矢量之间插补零矢量确保每次有效矢量作用之前线路电压电流已经恢复平静。

在每次有效矢量作用的之前tdelay1和之后的tdelay2分别采样两次直流母线电压。即对应100矢量开通的Uupre和Uupost，对应100关断的Uupre’和Uupost’，对应010矢量开通的Uvpre和Uvpost，对应010矢量关断Uvpre’和Uvpost’，对应001矢量开通的Uwpre和Uwpost，对应001矢量关断的Uwpre’和Uwpost’，计算电压差值dUu＝Uupost-Uupre，dUv’＝Uvpost’-Uvpre’，dUw＝Uwpost-Uwpre，dUu’＝Uupost’-Uupre’，dUv＝Uvpost-Uvpre，dUw’＝Uwpost’-Uwpre’。Tdelay2为开关动作到出现电压振铃第一尖峰附近电压的延时，其选取依赖特定逆变器的线路漏感，一般为0.xus级别。其中tdelay1为第一预设时长，tdelay2为第二预设时长，Uupre和Uupost为有效矢量作用100开始时刻前tdelay1检测到的共直流母线电压，Uupre’和Uupost’为有效矢量作用100结束时刻前tdelay2检测到的共直流母线电压；同理，Uvpre和Uvpost为有效矢量作用010开始时刻前tdelay1检测到的共直流母线电压，Uvpre’和Uvpost’为有效矢量作用010结束时刻前tdelay2检测到的共直流母线电压；Uwpre和Uwpost为有效矢量作用001开始时刻前tdelay1检测到的共直流母线电压，Uwpre’和Uwpost’为有效矢量作用001结束时刻前tdelay2检测到的共直流母线电压；

判断两次电压差是否均大于预设的阈值，如果是，则判定出现了开关的尖峰，说明功率器件按照控制进行了动作，功率器件本身良好。

S504具体包括：在每次有效矢量作用时间内采样输出的电流，对应100矢量记为Iu，对应010矢量记为Iv，对应001矢量记为Iw。当Iu，Iv，Iw当中某一个超过了预先计算的阈值，则判定该相出现了输出短路。如有多个超过了预先的阈值，则判定有多个出现了输出短路。如出现任意一相短路则停止测试。

第一阶段内的有效矢量可按实际情况作用多次，对各次获取的量求取平均值后进行判断，防止误判。

S506具体包括：按脉冲方式顺序注入三个有效电压矢量，UVW(100)，UVW(010)，UVW(001)，电压矢量的幅值根据电机感抗进行计算，确保即使出相间短路电流也在安全的范围内，此时有效矢量占空比为db。每个有效电压矢量之间插补零矢量确保每次有效矢量作用之前线路电压电流已经恢复平静。db>da，确保线路正常时产生的电流值足够大。

在每次有效矢量作用时间内采样输出的电流，对应100矢量记为Iu，对应010矢量记为Iv，对应001矢量记为Iw。当Iu，Iv，Iw当中某一个小于预先计算的阈值，则判定该相出现了输出开路。如有多个小于预先的阈值，则判定有多个出现了输出开路。

第二阶段内的有效矢量可按实际情况作用多次，对各次获取的量求取平均值后进行判断，防止误判。

具体地，图6示出了本发明实施例矢量001作用下的开关矢量和电流示意图，如图6所示，从上到下分别是W相电流、U相电压矢量控制信号、V相电压矢量控制信号、W相电压矢量控制信号。此时线路正常，功率器件正常。

图7示出了本发明实施例矢量001作用下的开关矢量和电压的示意图，如图7所示，从上到下分别是直流母线电压、U相电压矢量控制信号、V相电压矢量控制信号、W相电压矢量控制信号。此时线路正常，功率器件正常。在W相开和关时均出现了很高的电压尖峰。

图8示出了本发明实施例矢量100作用下的开关矢量和母线电压的示意图，如图8所示，从上到下分别是直流母线电压、U相电压矢量控制信号、V相电压矢量控制信号、W相电压矢量控制信号。此时U相上管开路，输出线路正常。此时U相电压矢量控制信号动作后直流母线电压上无尖峰电压出现。

本申请的技术方案在不增加额外的检测元件，直流母线电压和相电流都是逆变器本身就需检测的量，因此直接获取检测的量就可以判断逆变器是否故障，此外分布实施短路和开路检测，使得输出电压占空比的选择更有灵活性，先小后大，即使输出真有短路情况下也确保了足够安全。

在本发明第二方面的实施例中，提供了一种逆变器的故障检测系统，图9示出了根据本发明的一个实施例的逆变器的故障检测系统900的示意框图，如图9所示，逆变器的故障检测系统900包括：存储器902，配置为存储可执行指令；处理器904，配置为执行存储的指令以：向逆变器中任一逆变器相注入第一电压矢量控制信号，确定任一逆变器相动作前后共直流母线两端的电压差值；判断电压差值是否小于第一预设电压，在判断结果为是时，判定逆变器故障。

在本发明提供的一种逆变器的故障检测系统，处理器904执行存储在存储器中的可执行指令以：向逆变器中任一逆变器相注入第一电压矢量控制信号，检测并确定任一逆变器相在第一电压矢量控制信号下出现开关动作前后的共直流母线两端的电压差值，判断电压差值是否小于第一预设电压，在判断结果为是时，则判定逆变器故障。任一逆变器相在接收到控制信号时，会根据控制信号执行开关的切换动作，而在执行开关状态的切换动作时，共直流母线上会出现电压波动，因此，通过检测共直流母线上的电压波动，以得到对应的电压差值，在电压差值小于第一预设电压，则判定当前逆变器相物理开关的切换动作不存在，即逆变器存在故障，其中，在逆变器具有多个逆变器相时，在多个逆变器相中一个或多个存在电压差值小于第一预设电压时，判定逆变器存在故障。本申请无需额外添加的电路结构即可实现故障的检测，同时判断方法简单。

在本发明的一个实施例中，处理器904执行存储的可执行指令以：在逆变器正常时，获取第一电压矢量控制信号作用下任一逆变器相的第一输出电流；在第一输出电流大于等于第一预设电流时，判定第一输出电流对应的任一逆变器相短路。

在该实施例中，通过检测第一电压矢量控制信号作用下的任一逆变器相的第一输出电流，并判断第一输出电流与第一预设阈值的大小，如果第一输出电流大于第一预设阈值，则判断当前逆变器相出现短路，即逆变器相与电机连接出现问题，造成逆变器相与电机组成的阻抗较小。通过将检测得到的第一输出电流可以直接判断出当前逆变器相的短路，无需额外添加的电路结构。同理，在逆变器具有多个逆变器相时，在多个逆变器相中一个或多个存在第一输出电流大于第一预设阈值时，判定逆变器存在短路。

在本发明的一个实施例中，处理器904执行存储的可执行指令以：向逆变器中任一逆变器相注入第二电压矢量控制信号，并获取第二电压矢量控制信号作用下任一逆变器相的第二输出电流；在第二输出电流小于第二预设阈值时，判定第二输出电流对应的任一逆变器相开路；其中，第一电压矢量控制信号和第二电压矢量控制信号具有不同的占空比。

在该实施例中，处理器904执行存储的可执行指令以：向逆变器相注入第二电压矢量控制信号，并获取第二电压矢量控制信号作用下的第二输出电流，将得到的第二输出电流与第二预设阈值进行比较，在第二输出电流小于第二预设阈值时，判定逆变器相与电机的电路中出现了开路，进而造成逆变器相与电机组成的阻抗较大，以使第二输出电流过小。通过将检测得到的第二输出电流可以直接判断出当前逆变器相的开路，无需额外添加的电路结构。同理，在逆变器具有多个逆变器相时，在多个逆变器相中一个或多个存在第一输出电流大于第一预设阈值时，判定逆变器存在开路。

在本发明的一个实施例中，处理器904执行存储的可执行指令以：获取在第一电压矢量控制信号作用开始时刻前第一预设时长所对应时刻的直流母线两端电压，以及第一电压矢量控制信号作用开始时刻后第二预设时长所对应时刻的直流母线两端电压，分别作为第一采样电压和第二采样电压，以及获取在第一电压矢量控制信号作用结束时刻前第一预设时长所对应时刻的直流母线两端电压，以及第一电压矢量控制信号作用结束时刻后第二预设时长所对应时刻的直流母线两端电压，分别作为第三采样电压和第四采样电压；确定第二采样电压与第一采样电压的第一电压差，以及确定第四采样电压与第三采样电压的第二电压差；在第一电压差和/或第二电压差小于预存储的第一预设电压时，判定任一逆变器相故障。

在该实施例中，处理器904执行存储的可执行指令以：获取第一电压矢量控制信号作用开始时刻前第一预设时长所对应时刻的直流母线两端电压，以及第一电压矢量控制信号作用开始时刻后第二预设时长所对应时刻的直流母线两端电压，分别作为第一采样电压和第二采样电压，即在第一电压矢量控制信号作用开始的时刻会出现波动，因此在获取得到第一采样电压和第二采样电压可以直接判断逆变器相是否良好；或者获取在第一电压矢量控制信号作用结束时刻前第一预设时长所对应时刻的直流母线两端电压，以及第一电压矢量控制信号作用结束时刻后第二预设时长所对应时刻的直流母线两端电压，分别作为第三采样电压和第四采样电压，即通过采集第一电压矢量控制信号作用结束时刻的电压波动来确定物理器件是否完好；或者同时判断第一电压矢量控制信号开始时刻或者结束时刻的电压波动，进而确定逆变器相是否良好。具体地，分别判断第二采样电压与第一采样电压的第一电压差，以及确定第四采样电压与第三采样电压的第二电压差与第一预设电压的大小同时确定逆变器相的大小，只有同时小于第一预设电压才判定逆变器故障，第一电压差和第二电压差的使用避免了单独判断可能出现的误判，进而提高了判断的精准程度。

在本发明的一个实施例中，第二电压矢量控制信号的占空比大于第一电压矢量控制信号的占空比。

在该实施例中，为了确保线路正常使用时产生的电流足够大，因此第二电压矢量控制信号的占空比大于第一电压矢量控制信号的占空比。

在本发明的一个实施例中，处理器904执行存储的可执行指令以：重复向逆变器相注入第一电压矢量控制信号，以得到第一电压矢量控制信号对应的多个第一电压差和/或多个第二电压差；将多个第一电压差的平均值作为第一电压差；和/或将多个第二电压差的平均值作为第二电压差；以及将第一电压矢量控制信号对应的多个第一输出电流的平均值作为第一输出电流。

在该实施例中，为了避免出现误判，重复注入第一电压矢量控制信号，得到的多个第一电压差和/或多个第二电压差，通过计算平均值，以排出偶尔出现的最大值造成的误判，进而提高逆变器相物理器件是否良好的判断的精准程度。

在本发明的一个实施例中，处理器904执行存储的可执行指令以：重复向逆变器相注入第二电压矢量控制信号；将第二电压矢量控制信号对应的多个第二输出电流的平均值作为第二输出电流。

在该实施例中，通过重复注入第二电压矢量控制信号，通过计算平均值，以排出偶尔出现的最大值造成的误判，进而提高判定逆变器相是否短路的精准程度。

在本发明的一个实施例中，处理器904执行存储的可执行指令以：重复向逆变器相注入第二矢量控制信号；将第二矢量控制信号对应的多个第二输出电流的平均值作为第二输出电流。

在该实施例中，第一电压矢量控制信号和第二电压矢量控制信号的可以同时重复注入，进而提高了逆变器相物理器件是否良好以及是否短路的精准程度，避免出现误判。

在本发明的一个实施例中，第二预设时长为第一电压矢量控制信号作用时刻到直流母线两端电压波动出现第一峰值的时延；其中，第一电压矢量控制信号作用时刻包括：第一电压矢量控制信号作用开始时刻和第一电压矢量控制信号作用结束时刻。

在该实施例中，第二预设时长为第一电压矢量控制信号作用时刻到直流母线两端电压波动出现第一峰值的时延，由于第二预设时长是第一电压矢量控制信号作用时刻到直流母线两端电压波动出现第一峰值的时延，只要逆变器相的物理器件良好，第一电压差和第二电压差必然大于第一预设电压，因此，第一电压矢量控制信号作用时刻到直流母线两端电压波动出现第一峰值的时延进一步的确保了计算的准确性。

在本发明的一个实施例中，处理器904执行存储的可执行指令以：在任一逆变器相故障或任一逆变器相短路时，停止测试。

在该实施例中，在任一逆变器相故障或任一逆变器相短路时，停止测试，避免在任一逆变器相故障或任一逆变器相短路时造成测试器件的损坏。

在本发明第三方面的实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如上述任一实施例中的逆变器的故障检测方法，因此，该计算机可读存储介质包括上述任一实施例中的逆变器的故障检测方法的全部有益效果。

在本发明的描述中，术语“多个”则指两个或两个以上，除非另有明确的限定，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制；术语“连接”、“安装”、“固定”等均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本发明中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (12)

1.一种逆变器的故障检测方法，其特征在于，包括：

向所述逆变器中任一逆变器相注入第一电压矢量控制信号，确定所述任一逆变器相动作前后共直流母线两端的电压差值；

判断所述电压差值是否小于第一预设电压，在判断结果为是时，判定所述逆变器故障；

所述确定所述任一逆变器相动作前后共直流母线两端的电压差值的步骤，具体包括：

获取在所述第一电压矢量控制信号作用开始时刻前第一预设时长所对应时刻的直流母线两端电压，以及所述第一电压矢量控制信号作用开始时刻后第二预设时长所对应时刻的所述直流母线两端电压，分别作为第一采样电压和第二采样电压，以及

获取在所述第一电压矢量控制信号作用结束时刻前所述第一预设时长所对应时刻的直流母线两端电压，以及所述第一电压矢量控制信号作用结束时刻后所述第二预设时长所对应时刻的所述直流母线两端电压，分别作为第三采样电压和第四采样电压；

确定所述第二采样电压与所述第一采样电压的第一电压差，以及确定所述第四采样电压与所述第三采样电压的第二电压差。

2.根据权利要求1所述的故障检测方法，其特征在于，

在所述逆变器正常时，获取所述第一电压矢量控制信号作用下所述任一逆变器相的第一输出电流；

在所述第一输出电流大于等于第一预设电流时，判定所述第一输出电流对应的所述任一逆变器相短路。

3.根据权利要求2所述的故障检测方法，其特征在于，

向所述逆变器中任一逆变器相注入第二电压矢量控制信号，并获取所述第二电压矢量控制信号作用下所述任一逆变器相的第二输出电流；

在所述第二输出电流小于第二预设阈值时，判定所述第二输出电流对应的所述任一逆变器相开路；

其中，所述第一电压矢量控制信号和所述第二电压矢量控制信号具有不同的占空比。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的故障检测方法，其特征在于，所述判断所述电压差值是否小于第一预设电压，在判断结果为是时，判定所述逆变器故障的步骤，具体包括：

在所述第一电压差和/或所述第二电压差小于预存储的第一预设电压时，判定所述任一逆变器相故障。

5.根据权利要求3所述的故障检测方法，其特征在于，所述第二电压矢量控制信号的占空比大于所述第一电压矢量控制信号的占空比。

6.根据权利要求3所述的故障检测方法，其特征在于，还包括：

重复向所述逆变器相注入所述第一电压矢量控制信号，以得到所述第一电压矢量控制信号对应的多个所述第一电压差和/或多个所述第二电压差；

将多个所述第一电压差的平均值作为所述第一电压差；和/或将多个所述第二电压差的平均值作为所述第二电压差；以及

将所述第一电压矢量控制信号对应的多个第一输出电流的平均值作为所述第一输出电流。

7.根据权利要求3所述的故障检测方法，其特征在于，还包括：

重复向所述逆变器相注入所述第二电压矢量控制信号；

将所述第二电压矢量控制信号对应的多个所述第二输出电流的平均值作为所述第二输出电流。

8.根据权利要求6所述的故障检测方法，其特征在于，还包括：

重复向所述逆变器相注入所述第二电压矢量控制信号；

将所述第二电压矢量控制信号对应的多个所述第二输出电流的平均值作为所述第二输出电流。

9.根据权利要求4所述的故障检测方法，其特征在于，所述第二预设时长为所述第一电压矢量控制信号作用时刻到直流母线两端电压波动出现第一峰值的时延；

其中，所述第一电压矢量控制信号作用时刻包括：第一电压矢量控制信号作用开始时刻和所述第一电压矢量控制信号作用结束时刻。

10.根据权利要求1至3中任一项所述的故障检测方法，其特征在于，在所述任一逆变器相故障或所述任一逆变器相短路时，停止测试。

11.一种逆变器的故障检测系统，其特征在于，包括：

存储器，配置为存储可执行指令；

处理器，配置为执行存储的指令以：实现如权利要求1至10中任一项所述方法的步骤。

12.一种计算机可读存储介质，其上存储有程序，其特征在于，所述程序被处理器执行时实现如权利要求1至10中任一项所述方法的步骤。

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