CN114637357A - 故障检测方法、控制器、旁路稳压电路及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种故障检测方法、控制器、旁路稳压电路及存储介质。该方法应用于包括补偿变压器模块和SCR模块的旁路稳压器；SCR模块用于控制补偿变压器模块的匝数比，以使旁路稳压器输出不同的补偿电压；该方法包括：基于第一公式，根据补偿变压器模块的当前匝数比、旁路稳压器的当前输出电压和SCR模块的缓冲电压计算旁路稳压器的当前理论补偿电压；基于第二公式，根据变压器模块的当前输入电压和旁路稳压器的当前输出电压计算旁路稳压器的当前实际补偿电压；根据当前理论补偿电压和当前实际补偿电压判断旁路稳压器是否发生故障。本发明能够实现对旁路稳压器的故障检测。
Description
技术领域
本发明涉及旁路稳压器技术领域，尤其涉及一种故障检测方法、控制器、旁路稳压电路及存储介质。
背景技术
旁路稳压器(也称旁路柜或调压柜)是一种用于不间断电源(UninterruptiblePower Supply，UPS)的配套设备。市电经旁路稳压器稳压后，可以输出符合电压精度的旁路电源。旁路稳压器可单独为下游负载供电，也可以作为逆变器的旁路输入。现有技术大多注重旁路稳压器的切换控制，未对旁路稳压器的工作故障提供有效的检测手段。
发明内容
本发明实施例提供了一种故障检测方法、控制器、旁路稳压电路及存储介质，以解决现有技术大多注重旁路稳压器的切换控制，未对旁路稳压器的工作故障提供有效的检测手段的问题。
第一方面，本发明提供了一种故障检测方法，应用于包括补偿变压器模块和补偿可控硅(Silicon Controlled Rectifier，SCR)模块的旁路稳压器；SCR模块用于控制补偿变压器模块的匝数比，以使旁路稳压器输出不同的补偿电压；
故障检测方法包括：
基于第一公式，根据补偿变压器模块的当前匝数比、旁路稳压器的当前输出电压和SCR模块的缓冲电压计算旁路稳压器的当前理论补偿电压；
基于第二公式，根据变压器模块的当前输入电压和旁路稳压器的当前输出电压计算旁路稳压器的当前实际补偿电压；
根据当前理论补偿电压和当前实际补偿电压判断旁路稳压器是否发生故障。
在一种可能的实现方式中，SCR模块包括补偿SCR单元和缓冲SCR单元；补偿SCR单元和缓冲SCR单元用于控制补偿变压器模块的匝数比；其中，补偿SCR单元在一个切换周期中包括预关断SCR和预导通SCR；缓冲SCR单元包括并联连接的缓冲电阻和缓冲SCR；
根据当前理论补偿电压和当前实际补偿电压判断旁路稳压器是否发生故障，包括：
若旁路稳压器的输入电压未发生突变，则在一个切换周期中，在补偿SCR单元和缓冲SCR单元控制补偿变压器模块的匝数比时：
在所有预关断SCR均处于断开状态，所有预导通SCR均处于导通状态，且缓冲SCR处于断开状态时，根据旁路稳压器的第一理论补偿电压和第一实际补偿电压，确定第一比较值；
在所有预关断SCR均处于断开状态，所有预导通SCR均处于导通状态，且缓冲SCR处于导通状态时，根据旁路稳压器的第二理论补偿电压和第二实际补偿电压，确定第二比较值；
根据第一比较值和第二比较值判断旁路稳压器是否发生故障。
在一种可能的实现方式中，根据第一比较值和第二比较值判断旁路稳压器是否发生故障，包括：
在第一比较值大于第一预设阈值，且第二比较值大于第二预设阈值时，判定旁路稳压器故障。
在一种可能的实现方式中，根据第一比较值和第二比较值判断旁路稳压器是否发生故障，包括：
在第一比较值大于第一预设阈值，且第二比较值不大于第二预设阈值时，判定缓冲SCR为短路故障；
在第一比较值不大于第一预设阈值，且第二比较值大于第二预设阈值时，判定缓冲SCR为开路故障。
在一种可能的实现方式中，第一公式为：
UL＝NE*(UO-UR)
UL为旁路稳压器的当前理论补偿电压，NE为补偿变压器模块的当前匝数比，UO为旁路稳压器的当前输出电压，UR为缓冲电阻两端的电压；其中，在确定第一比较值时，UR≠0，在确定第二比较值时，UR＝0。
在一种可能的实现方式中，第二公式为：
US＝UI-UO
其中，US为旁路稳压器的当前实际补偿电压，UI为补偿变压器模块的当前输入电压，UO为旁路稳压器的当前输出电压。
在一种可能的实现方式中，旁路稳压器还包括用于控制SCR模块的断路器；在断路器闭合时，SCR模块能用于控制补偿变压器模块的匝数比；在断路器断开时，SCR模块不能用于控制补偿变压器模块的匝数比；
在根据当前理论补偿电压和当前实际补偿电压判断旁路稳压器是否发生故障，该方法还包括：
若旁路稳压器发生故障，则记录故障时刻，并控制断路器断开。
第二方面，本发明提供了一种故障检测装置，应用于包括补偿变压器模块和SCR模块的旁路稳压器；SCR模块用于控制补偿变压器模块的匝数比，以使旁路稳压器输出不同的补偿电压；该装置包括：
第一计算模块，用于基于第一公式，根据补偿变压器模块的当前匝数比、旁路稳压器的当前输出电压和SCR模块的缓冲电压计算旁路稳压器的当前理论补偿电压；
第二计算模块，用于基于第二公式，根据变压器模块的当前输入电压和旁路稳压器的当前输出电压计算旁路稳压器的当前实际补偿电压；
判断模块，用于根据当前理论补偿电压和当前实际补偿电压判断旁路稳压器是否发生故障。
第三方面，本发明提供了一种控制器，包括存储器、处理器以及存储在存储器中并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现如上第一方面或第一方面的任一种可能的实现方式故障检测方法的步骤。
第四方面，本发明提供了一种旁路稳压电路，包括旁路稳压器和如上第三方面的控制器；旁路稳压器包括均受控于控制器的隔离变压器模块、补偿变压器模块、补偿SCR单元和缓冲SCR单元；
隔离变压器模块，第一端用于与输入火线连接，第二端用于与输入零线连接，第三端与补偿变压器模块的第一端连接，第四端与补偿SCR单元的第二端连接；隔离变压器模块的第四端还用于与输出零线连接；补偿SCR单元的第三端与缓冲SCR单元的第二端连接；
补偿变压器模块，第二端与补偿SCR单元的第一端连接，第三端与缓冲SCR单元的第一端连接；补偿变压器模块的第三端还用于与输出火线连接。
第五面，本发明提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如上第一方面或第一方面的任一种可能的实现方式故障检测方法的步骤。
本发明提供一种故障检测方法、控制器、旁路稳压电路及存储介质，应用于包括补偿变压器模块和SCR模块的旁路稳压器；SCR模块用于控制补偿变压器模块的匝数比，以使旁路稳压器输出不同的补偿电压。通过第一公式，计算出旁路稳压器的当前理论补偿电压，利用第二公式，计算出旁路稳压器的当前实际补偿电压，进而根据当前理论补偿电压和当前实际补偿电压判断旁路稳压器是否故障，以实现对旁路稳压器的故障检测，便于旁路稳压器在故障时及时进行维修，保证旁路稳压器的工作可靠性，进而保证电网运行稳定以及用户用电正常。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，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，下面描述中的附图仅仅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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的旁路稳压器的应用场景图；
图2是本发明实施例提供的旁路稳压器的结构示意图；
图3是本发明实施例提供的旁路稳压器的电路示意图；
图4是本发明实施例提供的一个切换周期的SCR信号变换示意图；
图5是本发明实施例提供的故障检测方法的实现流程图；
图6是本发明实施例提供的故障检测装置的结构示意图；
图7是本发明实施例提供的控制器的示意图。
具体实施方式
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图通过具体实施例来进行说明。
旁路稳压器是一种用于UPS的配套设备，市电经旁路稳压器稳压后，可以输出符合电压精度的旁路电源。参见图1，其示出了本发明实施例提供的旁路稳压器的应用场景图。如图1所示，电网交流电(380V)可以通过AC/DC充电器进行直流配电，进而为蓄电池组供电以及为DC/AC逆变器供电。备用交流电(380V)可以通过AC/AC旁路稳压器稳定输出220Vac，为DC/AC逆变器供电。通过上述两种方式，可以保证逆变器DC/AC可以输出220Vac。
在本发明的一些实施例中，旁路稳压器可以包括补偿变压器模块和SCR模块。其中，SCR模块用于控制补偿变压器模块的匝数比，以使补偿变压器模块输出不同的补偿电压，进而使旁路稳压器输出不同的补偿电压。旁路稳压器的补偿电压为补偿后的总输出电压。
示例性的，参见图2，其示出了本发明实施例提供的旁路稳压器的结构示意图。旁路稳压器可以包括隔离变压器模块10、补偿变压器模块11和SCR模块12；其中，SCR模块13包括补偿SCR单元121和缓冲SCR单元122。
该旁路稳压器的具体连接关系如下：
隔离变压器模块10，第一端用于与输入火线L0连接，第二端用于与输入零线N0连接，第三端与补偿变压器模块11的第一端连接，第四端与补偿SCR单元121的第四端连接；隔离变压器模块10的第四端还用于与输出零线N1连接；补偿SCR单元121的第三端与缓冲SCR单元122的第二端连接；
补偿变压器模块103，第三端与补偿SCR单元121的第一端连接，第四端与补偿SCR单元121的第二端连接，第二端与缓冲SCR单元122的第一端连接；补偿变压器模块11的第二端还用于与输出火线L1连接。
可选的，对于三相供电电路，每一相电对应一个如图2所示的旁路稳压器，该旁路稳压器可以保证该相电输出正常。
具体的，参见图3，其示出了本发明实施例提供的旁路稳压器的电路示意图。如图3所示，在本发明的一些实施例中，隔离变压器模块10可以包括第一开关SW1和第二开关SW2、隔离变压器T1。补偿变压器模块包括第一补偿变压器T2和第二补偿变压器T3。补偿SCR单元121包括SCR1、SCR2、SCR3、SCR4、SCR5、SCR6、SCR7、SCR8、SCR9、SCR10。缓冲SCR单元122包括SCR11和缓冲电阻R1，其中SCR11为缓冲SCR。该旁路稳压器还包括断路器105、保险FU1、第三开关SW3和第四开关SW4。
隔离变压器T1，原边第一端与第一开关SW1的第二端连接，原边第二端与第二开关SW2的第二端连接，副边第一端与第一补偿变压器T2的副边第一端连接，副边第二端用于与第四开关SW4的第一端连接。
第一补偿变压器T2，原边第一端分别与SCR1的第二端和SCR2的第一端连接，原边第二端分别与SCR3的第二端和SCR4的第一端连接，原边第三端分别与SCR5的第二端和SCR6的第一端连接，副边第一端与隔离变压器T1的副边第一端连接，副边第二端与第二补偿变压器T3的副边第一端连接。
SCR1的第一端分别与SCR3的第一端、SCR5的第一端、SCR7的第一端、SCR9的第一端和第四开关SW4的第一端连接。第四开关SW4的第二端与输出零线N1连接。SCR2的第二端分别与SCR4的第二端、SCR6的第二端、SCR8的第二端、SCR10的第二端、缓冲电阻R1的第二端以及SCR11的第一端连接。
第二补偿变压器T3，副边第二端分别与断路器105的第一端和保险FU1的第一端连接，原边第一端分别与SCR7的第二端和SCR8的第一端连接，原边第二端分别与SCR9的第二端和SCR10的第一端连接。保险FU1的第二端与第三开关SW3的第一端连接。第三开关SW3的第二端与输出火线L1连接。断路器105的第二端分别与缓冲电阻R1的第一端和SCR11的第二端连接。
在本发明实施例中，在断路器105闭合时，通过控制补偿SCR单元121中的SCR1至SCR10的通断，实现第一补偿变压器T2和第二补偿变压器T3的原边与副边匝数比的变化，进而控制输出的补偿电压。
对于第一补偿变压器T2而言，原边第一端和原边第二端之间的线圈匝数为n1，原边第二端和原边第三端之间的线圈匝数为n2，原边第一端和原边第三端之间的线圈匝数为n3，副边第一端和副边第二端之间的线圈匝数为n4。可以通过控制SCR1至SCR6的通断，实现第一补偿变压器T2原边与副边匝数比的变化，进而实现第一补偿变压器T2可以输出不同的补偿电压。
第一补偿变压器T2的匝数比可以为n1/n4、n2/n4或者n3/n4，可以进行三种电压变换，输出三种不同大小的电压，具体第一补偿变压器T2的匝数比设计可以根据实际情况进行设置。
示例性的，第一补偿变压器T2的原边输入电压为220V，原边第一端和原边第二端之间的电压可以为88V，原边第二端和原边第三端之间的电压可以为132V，原边第一端和原边第三端之间的电压可以为220V，当选通不同原边时，可以输出不同的补偿电压，如可以输出6.2V、10.4V或者15.1V。
对于第二补偿变压器T3同理，通过控制SCR7至SCR10的通断，实现第二补偿变压器T3是否选通，进而实现第一补偿变压器T2是否输出补偿电压。例如，第二补偿变压器T3的原边输入电压为220V，选通第二补偿变压器T3时，第二补偿变压器T3的副边输出补偿电压为20V。
一般情况下，断路器105为常闭断路器。在断路器105闭合时，控制SCR1至SCR10的通断，可以实现第一补偿变压器T2和第二补偿变压器T3对旁路稳压器的输出电压进行补偿。在断路器105断开时，第一补偿变压器T2和第二补偿变压器T3不对旁路稳压器的输出电压进行补偿。
示例性的，隔离变压器T1的原边输入电压为380V，副边输出电压为220V。在断路器105闭合时，第一补偿变压器T2和第二补偿变压器T3可以实现对旁路稳压器的输出电压进行补偿。例如，第一补偿变压器T2可以实现6.2V、10.4V或者15.1V的补偿，第二补偿变压器T3可以实现20V的补偿，具体可以根据实际情况进行设置。
此外，图3仅为本发明实施例提供的一种旁路稳压器的电路示意图。补偿变压器的个数可以根据实际情况进行设置。如可以增加补偿变压器模块103数量，同时对应增加变压器的数量，具体可以根据补偿电压的电压档位进行设置。
为保证以上的旁路稳压器可以稳定工作，需要对其进行实时的故障监测。
如图2及图3所示，切换周期为对补偿变压器模块进行匝数比切换的周期，也即补偿SCR模块和缓冲SCR模块中各个SCR发生变化的周期。
具体的，补偿SCR单元121可以包括SCR1至SCR10，在每一个切换周期中，补偿SCR单元121中各个SCR可以划分为预导通SCR和预关断SCR。缓冲SCR单元122可以包括并联连接的缓冲SCR和缓冲电阻R1，其中缓冲SCR为SCR11。补偿SCR单元121和缓冲SCR单元122用于控制补偿变压器模块的匝数比，以使补偿变压器模块输出不同的补偿电压。
可选的，在各个不同的切换周期中，补偿SCR模块中的预导通SCR可以相同，也可以不相同，补偿SCR模块中的预关断SCR可以相同，也可以不相同，具体可以根据实际补偿电压的要求进行选择。
示例性的，参见图4，其示出了本发明实施例提供的一个切换周期的SCR信号变换示意图；其中，图4所示为旁路稳压器的输入电压未发生突变的状态。电压突变是指电网掉电或者输入电压的变化值在一定时间内超过预设变化值。
如图4所示，每一个切换周期的中的切换过程如下：
第一步，将所有预关断SCR断开，且将缓冲SCR断开，且保持所有预导通SCR处于原状态。此时，缓冲电阻R1接入电路。
第二步，将所有预导通SCR导通，且保持所有预关断SCR处于断开状态，缓冲SCR处于断开状态。此时，保持缓冲电阻R1接入电路。
第三步，将缓冲SCR导通，且保持所有预关断SCR处于断开状态，所有预导通SCR处于导通状态。此时，将缓冲电阻R1短路出电路。
在旁路稳压器的电压发生突变时，在一个切换周期中，不管进行到第几步，都会进行跳档，全部格式化为“第一步”，也即“将所有预关断SCR断开，且将缓冲SCR断开，且保持所有预导通SCR处于原状态”，并且切断断路器105，进行电路保护。
参见图5，其示出了本发明实施例提供的故障检测方法的实现流程图。如图5所示，一种故障检测方法可以包括：
S101，基于第一公式，根据补偿变压器模块的当前匝数比、旁路稳压器的当前输出电压和SCR模块的缓冲电压计算旁路稳压器的当前理论补偿电压。
可选的，参见图2及图3，SCR模块12用于控制补偿变压器模块11的匝数比，在电路中有一定的分压，因此在计算旁路稳压器的当前理论补偿电压时，需要考虑SCR模块的分压作用。
具体的，第一公式为：
UL＝NE*(UO-UR)
UL为旁路稳压器的当前理论补偿电压，NE为补偿变压器模块的当前匝数比，UO为旁路稳压器的当前输出电压，UR为SCR模块两端的电压。其中，SCR模块12包括补偿SCR单元121和缓冲SCR单元122，缓冲SCR单元122包括缓冲SCR和缓冲电阻R1，补偿SCR单元包括多个补偿SCR。
在实际应用中，各个SCR的导通压降很小，几乎可以忽略不计，因此缓冲SCR模块两端的电压也可以等同于缓冲电阻R1两端的电压。在一个切换周期中，在缓冲电阻R1接入补偿回路时，也即在进行“第二步”时，可以认为UR≠0；在缓冲电阻R1被短路，未接入补偿回路，也即在进行“第三步”时，认为UR＝0。
S102，基于第二公式，根据变压器模块的当前输入电压和旁路稳压器的当前输出电压计算旁路稳压器的当前实际补偿电压。
可选的，在计算旁路稳压器的当前实际补偿电压时，可以根据补偿变压器模块的当前输入电压和旁路稳压器的当前实际补偿电压直接相减，得到旁路稳压器的当前实际补偿电压。
具体的，第二公式为：
US＝UI-UO
其中，US为旁路稳压器的当前实际补偿电压，UI为补偿变压器模块的当前输入电压，UO为旁路稳压器的当前输出电压。
S103，根据当前理论补偿电压和当前实际补偿电压判断旁路稳压器是否发生故障。
可选的，可以根据当前理论补偿电压和当前实际补偿电压的状态值与对应的预设状态值进行比较，判断旁路稳压器是否发生故障。其中，状态值包括和值、差值、比值等，对应的预设状态值分别为预设和值、预设差值以及预设比值等。
示例性的，若当前理论补偿电压和当前实际补偿电压的差值大于预设差值，则判定旁路稳压器故障。
可选的，可以根据一种或者几种状态值判断旁路稳压器是否发生故障。选用一种状态值判断速度较快，选用几种状态值判断可靠性高，具体可以根据实际需求进行选择。例如可以根据判断速度要求和可靠性要求进行选择。
本发明是实施例通过计算旁路稳压器的当前理论补偿电压和当前实际补偿电压，进而根据该二者判断旁路稳压器是否发生故障，易于实现，可靠性高，有利于维护旁路稳压器安全运行，进而提高电网运行的稳定性以及提高用户用电的可靠性。
结合图2及图3，在本发明的一些实施例中，根据当前理论补偿电压和当前实际补偿电压判断旁路稳压器是否发生故障，可以包括：
若旁路稳压器的输入电压未发生突变，则在一个切换周期中，在补偿SCR单元和缓冲SCR单元控制补偿变压器模块的匝数比时：
在所有预关断SCR均处于断开状态，所有预导通SCR均处于导通状态，且缓冲SCR处于断开状态时：根据旁路稳压器的第一理论补偿电压和第一实际补偿电压，确定第一比较值。
可选的，在旁路稳压器的输入电压未发生突变时，在一个切换周期中，包括如上的“第一步”、“第二步”和“第三步”，第一理论补偿电压和第一实际补偿电压均为“第二步”中的旁路稳压器的理论补偿电压和实际补偿电压。
具体的，第一比较值用于表示旁路稳压器在一个切换周期的“第二步”是否正常。第一理论补偿电压和第一实际补偿电压的差值、和值、比值或者差值绝对值都可以作为第一比较值。为提高判断效率以及可靠性，第一比较值可以为一个，也可以为多个，具体可以根据实际情况进行选择。
在所有预关断SCR均处于断开状态，所有预导通SCR均处于导通状态，且缓冲SCR处于导通状态时：根据旁路稳压器的第二理论补偿电压和第二实际补偿电压，确定第二比较值；
可选的，第二理论补偿电压和第二实际补偿电压均为“第二步”中的旁路稳压器的理论补偿电压和实际补偿电压。
具体的，第二比较值用于表示旁路稳压器在同一个切换周期的“第三步”是否正常。第二理论补偿电压和第二实际补偿电压的差值、和值、比值或者差值绝对值都可以作为第二比较值。为提高判断效率以及可靠性，第二比较值可以为一个，也可以为多个，具体可以根据实际情况进行选择。
根据第一比较值和第二比较值判断旁路稳压器是否发生故障。
可选的，基于第一公式，在确定第一比较值时，UR≠0，在确定第二比较值时，UR＝0。
可选的，可以根据第一比较值和第一预设阈值的大小关系以及第二比较值和第二预设阈值的大小关系，判断旁路稳压器是否发生故障。
具体的，在第一比较值大于第一预设阈值时，可以判定旁路稳压器在切换周期的第二步异常，进而可以判定旁路稳压器发生故障。在第二比较值大于第二预设阈值时，可以判定旁路稳压器在切换周期的第三步异常，同样可以判定旁路稳压器发生故障。
可选的，可以采用第一比较值或者第二比较值进行单独故障判断。如：在满足一个条件后，即判定旁路稳压电路故障。也可以结合第一比较值和第二比较值行共同进行故障判断。如：只有同时满足两个条件时，才判定旁路稳压器故障。采用一个条件可以提高故障判断的效率，采用两个条件可以提高故障判断可靠性。具体可以根据实际的效率要求和可靠性要求进行选择。
示例性的，采用一个条件进行判断的过程如下：
若第一比较值大于第一预设阈值，或者第二比较值大于第二预设阈值，则判定旁路稳压器故障。
再用两个条件进行判断的过程如下：
若第一比较值大于第一预设阈值，且第二比较值大于第二预设阈值，则判定旁路稳压器故障。
此外，在旁路稳压器的输入电压发生突变时；
若当前处于“第二步”，且判断当前旁路稳压器无故障，则跳转至“第一步”；若当前处于“第二步”，且判断当前旁路稳压器故障，则控制断路器断开，进行电路保护；若当前处于“第三步”，且判断当前旁路稳压器无故障，则跳转至“第一步”；若当前处于“第三步”，且判断当前旁路稳压器故障，则控制断路器断开，进行电路保护。
本发明实施例通过计算旁路稳压器在一个切换周期中的第一比较值和第二比较值，根据第一比较值和第二比较值判断旁路稳压器是否发生故障，可以及时准确检出故障，可以保证旁路稳压器可以在故障时及时进行维修，保证旁路稳压器的工作可靠性，进而保证电网运行稳定以及用户用电正常。
在本发明的一些实施例中，根据第一比较值和第二比较值判断旁路稳压器是否发生故障，可以包括：
在第一比较值大于第一预设阈值，且第二比较值大于第二预设阈值时，判定旁路稳压器故障。
根据器件特性，电阻发生故障的概率会远小于开关管发生故障的概率，因此一般情况下默认电阻不发生故障。
具体的，在默认缓冲电阻R1无故障时，在第一比较值大于第一预设阈值，且第二比较值不大于第二预设阈值时，判定缓冲SCR为短路故障；在第一比较值不大于第一预设阈值，且第二比较值大于第二预设阈值时，判定缓冲SCR为开路故障。
可选的，可以计算旁路稳压器的第一理论补偿电压和第一实际补偿电压的差值绝对值，作为第一比较值。计算旁路稳压器的第二理论补偿电压和第二实际补偿电压的差值绝对值，作为第二比较值。
示例性的，第一比较值为A，第一预设阈值为a，第二比较值为B，第二预设阈值为b。
在一个切换周期中，将补偿SCR模块中的预关断SCR标记为X，预导通SCR标记为Y，缓冲SCR模块中的缓冲SCR标记为Z，则切换过程如下：
(1)断开X，断开Z；
(2)导通Y，保持Z断开；
(3)保持Y导通，导通Z。
当A＞a，B≤b时，判定(2)异常，(3)正常，即X、Y正常，Z正常闭合但未正常断开，Z短路。Z短路会导致缓冲电阻被旁路，进而导致计算第一理论补偿电压出现偏差。
具体的，(2)异常，则可能存在X断开异常，和/或，Z导通异常的情况。(3)正常，则表明X断开正常，Y导通正常，Z导通正常。可以得出，X、Y正常，Z导通正常但未正常断开，也即Z短路。
当A≤a，且B＞b时，判定(2)正常，(3)异常，即X、Y正常，Z正常断开但未正常导通，Z断路。Z断路会导致缓冲电阻始终在电路中，进而导致计算第二理论补偿电压出现偏差。
具体的，(2)正常，则表明X断开正常，Y闭合正常，Z断开正常，(3)异常，则可能X断开异常，和/或，Z导通异常。可以得出，X、Y正常，Z断开正常但未正常导通，也即Z断路。
当A＞a，且B＞b时，表明旁路稳压器发生故障，可能是X、Y、Z中的至少一个故障，和/或，补偿变压器模块发生故障。
当A≤a，且B≤b时，表明旁路稳压器工作正常，无故障发生。
可选的，在缓冲电阻R1开路时，会对“第二步”产生影响，此时实际补偿电压为0，可以判断出SCR模块异常。在缓冲电阻R1短路时，同样会对“第二步”产生影响，第一理论补偿电压会异常，此时仅能判断出SCR模块异常。
在实际应用中，为保证尽可能高的判断速度以及判断效率，本发明实施例默认为旁路稳压器的输入电压不发生突变，以及缓冲电阻R1无故障。
参见图3，在本发明的一些实施例中，旁路稳压器还包括用于控制补偿SCR模块和缓冲SCR模块的断路器105；在断路器105闭合时，补偿SCR模块和缓冲SCR模块控制能用于补偿变压器模块的匝数比；在断路器105断开时，补偿SCR模块和缓冲SCR模块控制不能用于补偿变压器模块的匝数比；
在根据第一比较值和第二比较值判断旁路稳压器是否发生故障之后，该方法还包括：
若旁路稳压器发生故障，则记录故障时刻，并控制断路器105断开，以使补偿SCR单元121和缓冲SCR单元122停止工作，并将补偿变压器模块切除出电路，保证电路的工作安全。
可选的，断路器105为常闭断路器，在旁路稳压器未发生故障以及旁路稳压器的故障排除后，断路器105均处于闭合状态。
本发明可以保证旁路稳压器的故障及时检出，确定故障位置，并且可以在旁路稳压器故障时提供保护手段，保证旁路稳压器的工作可靠性。
应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。
以下为本发明的装置实施例，对于其中未详尽描述的细节，可以参考上述对应的方法实施例。
图6示出了本发明实施例提供的故障检测装置的结构示意图，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：
如图6所示，本发明提供了一种故障检测装置，应用于包括补偿变压器模块和SCR模块的旁路稳压器；SCR模块用于控制补偿变压器模块的匝数比，以使旁路稳压器输出不同的补偿电压；该装置20可以包括：
第一计算模块，用于基于第一公式，根据补偿变压器模块的当前匝数比、旁路稳压器的当前输出电压和SCR模块的缓冲电压计算旁路稳压器的当前理论补偿电压；
第二计算模块，用于基于第二公式，根据变压器模块的当前输入电压和旁路稳压器的当前输出电压计算旁路稳压器的当前实际补偿电压；
判断模块，用于根据当前理论补偿电压和当前实际补偿电压判断旁路稳压器是否发生故障。
在本发明的一些实施例中，SCR模块包括补偿SCR单元和缓冲SCR单元；补偿SCR单元和缓冲SCR单元用于控制补偿变压器模块的匝数比；其中，补偿SCR单元在一个切换周期中包括预关断SCR和预导通SCR；缓冲SCR单元包括并联连接的缓冲电阻和缓冲SCR；
判断模块203可以包括：
判断单元，用于若旁路稳压器的输入电压未发生突变，则在一个切换周期中，在补偿SCR单元和缓冲SCR单元控制补偿变压器模块的匝数比时：在所有预关断SCR均处于断开状态，所有预导通SCR均处于导通状态，且缓冲SCR处于断开状态时，根据旁路稳压器的第一理论补偿电压和第一实际补偿电压，确定第一比较值；在所有预关断SCR均处于断开状态，所有预导通SCR均处于导通状态，且缓冲SCR处于导通状态时，根据旁路稳压器的第二理论补偿电压和第二实际补偿电压，确定第二比较值；根据第一比较值和第二比较值判断旁路稳压器是否发生故障。
在本发明的一些实施例中，判断单元可以包括：
第一判断子单元，用于在第一比较值大于第一预设阈值，且第二比较值大于第二预设阈值时，判定旁路稳压器故障。
在本发明的一些实施例中，判断单元还可以包括：
第二判断子单元，用于在第一比较值大于第一预设阈值，且第二比较值不大于第二预设阈值时，判定缓冲SCR为短路故障；
第三判断子单元，用于在第一比较值不大于第一预设阈值，且第二比较值大于第二预设阈值时，判定缓冲SCR为开路故障。
在本发明的一些实施例中，第一公式为：
UL＝NE*(UO-UR)
UL为旁路稳压器的当前理论补偿电压，NE为补偿变压器模块的当前匝数比，UO为旁路稳压器的当前输出电压，UR为缓冲电阻两端的电压；其中，在确定第一比较值时，UR≠0，在确定第二比较值时，UR＝0。
在本发明的一些实施例中，第二公式为：
US＝UI-UO
其中，US为旁路稳压器的当前实际补偿电压，UI为补偿变压器模块的当前输入电压，UO为旁路稳压器的当前输出电压。
在本发明的一些实施例中，旁路稳压器还包括用于控制补偿SCR模块和缓冲SCR模块的断路器；在断路器闭合时，补偿SCR模块和缓冲SCR模块能用于控制补偿变压器模块的匝数比；在断路器断开时，补偿SCR模块和缓冲SCR模块不能用于控制补偿变压器模块的匝数比；该装置20还可以包括：
断路模块，用于在根据第一比较值和第二比较值判断旁路稳压器是否发生故障之后，若旁路稳压器发生故障，则记录故障时刻，并控制断路器断开。
图7是本发明实施例提供的控制器的示意图。如图7所示，该实施例的控制器30包括：处理器300、存储器301以及存储在存储器301中并可在处理器300上运行的计算机程序302。处理器300执行计算机程序302时实现上述各个故障检测方法实施例中的步骤，例如图5所示的S101至S103。或者，处理器300执行计算机程序302时实现上述各装置实施例中各模块/单元的功能，例如图6所示模块/单元201至203的功能。
示例性的，计算机程序302可以被分割成一个或多个模块/单元，一个或者多个模块/单元被存储在存储器301中，并由处理器300执行，以完成本发明。一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述计算机程序302在控制器30中的执行过程。例如，计算机程序302可以被分割成图6所示的模块/单元201至203。
控制器30可以是DSP芯片，也可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。控制器30可包括，但不仅限于，处理器300、存储器301。本领域技术人员可以理解，图7仅仅是控制器30的示例，并不构成对控制器30的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如控制器还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。
所称处理器300可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
存储器301可以是控制器30的内部存储单元，例如控制器30的硬盘或内存。存储器301也可以是控制器30的外部存储设备，例如控制器30上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card，SMC)，安全数字(Secure Digital，SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。进一步地，存储器301还可以既包括控制器30的内部存储单元也包括外部存储设备。存储器301用于存储计算机程序以及控制器所需的其他程序和数据。存储器301还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
本发明实施例还提供一种旁路稳压电路，包括旁路稳压器和如上的控制器30；旁路稳压器包括均受控于控制器30的隔离变压器模块、补偿变压器模块、补偿SCR单元和缓冲SCR单元。
可选的，旁路稳压器可以为如图2或者图3所示的电路。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/控制器和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置/控制器实施例仅仅是示意性的，例如，模块或单元的划分，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，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，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讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。
作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个故障检测方法实施例的步骤。其中，计算机程序包括计算机程序代码，计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。计算机可读介质可以包括：能够携带计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括是电载波信号和电信信号。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种故障检测方法，其特征在于，应用于包括补偿变压器模块和SCR模块的旁路稳压器；所述SCR模块用于控制所述补偿变压器模块的匝数比，以使所述旁路稳压器输出不同的补偿电压；
所述故障检测方法包括：
基于第一公式，根据所述补偿变压器模块的当前匝数比、所述旁路稳压器的当前输出电压和所述SCR模块的缓冲电压计算所述旁路稳压器的当前理论补偿电压；
基于第二公式，根据所述变压器模块的当前输入电压和所述旁路稳压器的当前输出电压计算所述旁路稳压器的当前实际补偿电压；
根据所述当前理论补偿电压和所述当前实际补偿电压判断所述旁路稳压器是否发生故障。
2.根据权利要求1所述的故障检测方法，其特征在于，所述SCR模块包括补偿SCR单元和缓冲SCR单元；所述补偿SCR单元和所述缓冲SCR单元用于控制所述补偿变压器模块的匝数比；其中，所述补偿SCR单元在一个切换周期中包括预关断SCR和预导通SCR；所述缓冲SCR单元包括并联连接的缓冲电阻和缓冲SCR；
所述根据所述当前理论补偿电压和所述当前实际补偿电压判断所述旁路稳压器是否发生故障，包括：
若所述旁路稳压器的输入电压未发生突变，则在一个切换周期中，在所述补偿SCR单元和所述缓冲SCR单元控制所述补偿变压器模块的匝数比时：
在所有预关断SCR均处于断开状态，所有预导通SCR均处于导通状态，且所述缓冲SCR处于断开状态时，根据所述旁路稳压器的第一理论补偿电压和第一实际补偿电压，确定第一比较值；
在所有预关断SCR均处于断开状态，所有预导通SCR均处于导通状态，且所述缓冲SCR处于导通状态时，根据所述旁路稳压器的第二理论补偿电压和第二实际补偿电压，确定第二比较值；
根据所述第一比较值和所述第二比较值判断所述旁路稳压器是否发生故障。
3.根据权利要求2所述的故障检测方法，其特征在于，所述根据所述第一比较值和所述第二比较值判断所述旁路稳压器是否发生故障，包括：
在所述第一比较值大于第一预设阈值，且所述第二比较值大于第二预设阈值时，判定所述旁路稳压器故障。
4.根据权利要求2所述的故障检测方法，其特征在于，所述根据所述第一比较值和所述第二比较值判断所述旁路稳压器是否发生故障，包括：
在所述第一比较值大于第一预设阈值，且所述第二比较值不大于第二预设阈值时，判定所述缓冲SCR为短路故障；
在所述第一比较值不大于所述第一预设阈值，且所述第二比较值大于所述第二预设阈值时，判定所述缓冲SCR为开路故障。
5.根据权利要求2至4任一项所述的故障检测方法，其特征在于，所述第一公式为：
UL＝NE*(UO-UR)
UL为所述旁路稳压器的当前理论补偿电压，NE为所述补偿变压器模块的当前匝数比，UO为所述旁路稳压器的当前输出电压，UR为所述缓冲电阻两端的电压；其中，在确定所述第一比较值时，UR≠0，在确定所述第二比较值时，UR＝0。
6.根据权利要求1至4任一项所述的故障检测方法，其特征在于，所述第二公式为：
US＝UI-UO
其中，US为所述旁路稳压器的当前实际补偿电压，UI为所述补偿变压器模块的当前输入电压，UO为所述旁路稳压器的当前输出电压。
7.根据权利要求1至4任一项所述的故障检测方法，其特征在于，所述旁路稳压器还包括用于控制所述SCR模块的断路器；在所述断路器闭合时，所述SCR模块能用于控制所述补偿变压器模块的匝数比；在所述断路器断开时，所述SCR模块不能用于控制所述补偿变压器模块的匝数比；
在根据所述当前理论补偿电压和所述当前实际补偿电压判断所述旁路稳压器是否发生故障，该方法还包括：
若所述旁路稳压器发生故障，则记录故障时刻，并控制所述断路器断开。
8.一种控制器，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上的权利要求1至7中任一项所述故障检测方法的步骤。
9.一种旁路稳压电路，其特征在于，包括旁路稳压器和如权利要求8所述的控制器；
所述旁路稳压器包括均受控于所述控制器的隔离变压器模块、补偿变压器模块、补偿SCR单元和缓冲SCR单元；
隔离变压器模块，第一端用于与输入火线连接，第二端用于与输入零线连接，第三端与补偿变压器模块的第一端连接，第四端与补偿SCR单元的第四端连接；隔离变压器模块的第四端还用于与输出零线连接；补偿SCR单元的第三端与缓冲SCR单元的第二端连接；
补偿变压器模块，第三端与补偿SCR单元的第一端连接，第四端与补偿SCR单元的第二端连接，第二端与缓冲SCR单元的第一端连接；补偿变压器模块的第二端还用于与输出火线连接。
10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如上的权利要求1至7中任一项所述故障检测方法的步骤。
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