CN117665641A - 开关短路诊断方法 - Google Patents

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Abstract

一种开关短路诊断方法包括步骤：根据第一相线、第二相线以及第三相线的电压关系决定多个电压区间中的起始电压区间；从起始电压区间至接续的三个电压区间分别进行第一双向开关模块的开关短路诊断，包括步骤：根据第一相线、第二相线以及第三相线的电压关系，导通第一双向开关模块的第一开关支路、第二开关支路或第三开关支路；判断是否有过电流，以诊断第一双向开关模块的第一开关支路、第二开关支路或第三开关支路是否为短路状态；以及进行下一个电压区间的开关短路诊断。

Description

开关短路诊断方法
技术领域
本发明是有关一种开关短路诊断方法，特别涉及一种应用于矩阵转换 器的开关短路的诊断方法。
背景技术
在转换器电路架构中，例如矩阵转换器(matrix converter or AC/ACconverter)，操作时开关元件可能会受到过电流、过电压等因素导致短路损 坏。因此，在矩阵转换器中，任何单一开关发生短路时，并无法从电压与 电流中观察出来开关的异常。若在此情况下启动操作，由于无法提早检测 开关的短路异常，而容易产生短路电流，而造成马达或操作者的伤害。
为此，如何设计出一种应用于矩阵转换器的开关短路的诊断方法，解 决现有技术所存在的问题与技术瓶颈，乃业界的重要课题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种开关短路诊断方法，解决现有技术的问题。
为实现前揭目的，本发明所提出的开关短路诊断方法用以检测第一双 向开关模块的短路状态，其中第一双向开关模块包括第一开关支路、第二 开关支路以及第三开关支路，且第一开关支路耦接至三相电源的第一相线， 第二开关支路耦接至三相电源的第二相线，第三开关支路耦接至三相电源 的第三相线，方法包括：根据第一相线、第二相线以及第三相线的电压关 系决定多个电压区间中的起始电压区间；以及从起始电压区间至接续的三 个电压区间分别进行第一双向开关模块的开关短路诊断，包括：根据第一 相线、第二相线以及第三相线的电压关系，导通第一双向开关模块的第一 开关支路、第二开关支路或第三开关支路；判断是否有过电流，以诊断第 一双向开关模块的第一开关支路、第二开关支路或第三开关支路是否为短 路状态；以及进行下一个电压区间的开关短路诊断。
通过所提出的开关短路诊断方法，可提早于矩阵转换器操作前，检测 是否发生开关短路异常的情事，而避免矩阵转换器启动后，因所产生的短 路电流，对马达或操作者造成伤害。
为了能更进一步了解本发明为实现预定目的所采取的技术、手段及技 术效果，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，相信本发明的目的、 特征与特点，当可由此得一深入且具体的了解，然而附图仅提供参考与说 明用，并非用来对本发明加以限制者。
附图说明
图1为本发明矩阵转换器的电路图。
图2为本发明根据三相线所决定的六个电压区间的示意图。
图3A、图3B、图3C、图3D、图3E、图3F为本发明第一实施例开关 模块在不同电压区间下的状态的示意图。
图4A、图4B、图4C、图4D、图4E、图4F为本发明第二实施例开关 模块在不同电压区间下的状态的示意图。
图5A、图5B、图5C为本发明开关短路诊断方法的流程图。
附图标记说明：
20A：马达
11：第一双向开关模块
12：第二双向开关模块
13：第三双向开关模块
Sax1,Sbx1,Scx1：第一开关
Sax2,Sbx2,Scx2：第二开关
Sau1,Sbu1,Scu1：第一开关
Sau2,Sbu2,Scu2：第二开关
Sav1,Sbv1,Scv1：第一开关
Sav2,Sbv2,Scv2：第二开关
Saw1,Sbw1,Scw1：第一开关
Saw2,Sbw2,Scw2：第二开关
Va：第一相线的电压
Vb：第二相线的电压
Vc：第三相线的电压
①～⑥：电压区间
具体实施方式
兹有关本发明的技术内容及详细说明，配合附图说明如下。
请参见图1所示，其为本发明矩阵转换器(matrix converter or AC/ACconverter)的电路图。本发明所提出的开关短路诊断方法，是应用于矩阵转 换器，用以对矩阵转换器的开关的短路异常进行检测。对一般传统马达驱 动器架构而言，其需要对交流电源进行交流转直流，然后进行直流转交流 的操作，再对马达进行驱动控制，因此其需要直流电容来当作能量的缓冲。 相较于一般传统马达驱动器架构，矩阵转换器即为交流转交流的一种转换 器架构，可通过双向交流对交流的功率转换，在不需直流电容来当作能量缓冲的基础上，实现提高效率，且延长产品寿命的目的。
如图1所示，交流输入电源经过滤波电路后，直接连接至九个双向开 关Sau1-Scw2，其中，每个双向开关都是由两个IGBT(绝缘栅极双极性晶体 管)背接所形成。然后，再接至马达20A。换言之，整个能量转换是直接为 交流转换为交流，而不需要经过交流转直流，再由直流转交流的过程。通 过测量输出电流Iu,Iv,Iw或者马达20A的转速、位置，进而通过脉冲宽度调 制(PWM)的转换、换向(commutation)操作，产生对马达20A进行驱动的驱动命令，进而驱动并控制马达20运转。
如图5A～5C所示，其为本发明开关短路诊断方法的流程图，配合参见 图1，本发明所提出的开关短路诊断方法用以诊断三个双向开关模块 11,12,13的开关短路状态。因此，通过本公开的开关短路诊断检测方法，可 提早于矩阵转换器操作前，检测是否发生(任一)开关短路异常的情事，而避 免矩阵转换器启动后，因所产生的短路电流，对马达或操作者造成伤害。
如图1所示，各该双向开关模块11,12,13包括第一开关支路、第二开 关支路以及第三开关支路，其中，各开关支路包括串联背接的第一开关与 第二开关。因此，第一双向开关模块11包括由第一开关Sau1与第二开关 Sau2串联背接所形成的第一开关支路、由第一开关Sbu1与第二开关Sbu2 串联背接所形成的第二开关支路以及由第一开关Scu1与第二开关Scu2串 联背接所形成的第三开关支路。同样地，第二双向开关模块12包括由第一 开关Sav1与第二开关Sav2串联背接所形成的第一开关支路、由第一开关 Sbv1与第二开关Sbv2串联背接所形成的第二开关支路以及由第一开关 Scv1与第二开关Scv2串联背接所形成的第三开关支路。同样地，第三双向 开关模块13包括由第一开关Saw1与第二开关Saw2串联背接所形成的第 一开关支路、由第一开关Sbw1与第二开关Sbw2串联背接所形成的第二开 关支路以及由第一开关Scw1与第二开关Scw2串联背接所形成的第三开关 支路。
该等第一开关支路、第二开关支路以及第三开关支路分别接至三相电 源的三个相线。意即，第一双向开关模块11的第一开关支路、第二双向开 关模块12的第一开关支路以及第三双向开关模块13的第一开关支路耦接 至三相电源的第一相线。第一双向开关模块11的第二开关支路、第二双向 开关模块12的第二开关支路以及第三双向开关模块13的第二开关支路耦 接至三相电源的第二相线。第一双向开关模块11的第三开关支路、第二双向开关模块12的第三开关支路以及第三双向开关模块13的第三开关支路 耦接至三相电源的第三相线。
参见图5A～5C所示，本发明的开关短路诊断方法包括，首先，根据第 一相线、第二相线以及第三相线的电压关系决定多个电压区间中的起始电 压区间(步骤S11)。参见图2所示，其为本发明根据三相线所决定的六个电 压区间的示意图。其中，第一相线的电压为Va、第二相线的电压为Vb、第 三相线的电压为Vc，并且两两间隔120度的电气角。基于此，三相线可决 定出六个电压区间，即电压区间①～⑥。以电压区间①为例，其为第三相线 的电压Vc>第二相线的电压Vb>第一相线的电压Va的区间。同理，电压区 间②为第三相线的电压Vc>第一相线的电压Va>第二相线的电压Vb的区间。 其他电压区间的决定(定义)可根据三相线的电压大小所决定，在此不多加赘 述。
请参见图3A～3F所示，其为本发明第一实施例开关模块在不同电压区 间下的状态的示意图。其中图3A为对应电压区间①的开关切换状态，意即 通过导通双向开关模块的第一开关支路的第二开关Sax2(其中，x可为u,v,w 分别代表第一双向开关模块11、第二双向开关模块12以及第三双向开关模 块13)，可根据电压区间①的三相线的电压关系，检测第二开关支路的第一 开关Sbx1与第三开关支路的第一开关Scx1是否发生短路状况。
同理，图3B为对应电压区间②的开关切换状态，意即通过导通双向开 关模块的第三开关支路的第一开关Scx1，可根据电压区间②的三相线的电 压关系，检测第一开关支路的第二开关Sax2与第二开关支路的第二开关 Sbx2是否发生短路状况。
同理，图3C为对应电压区间③的开关切换状态，意即通过导通双向开 关模块的第二开关支路的第二开关Sbx2，可根据电压区间③的三相线的电 压关系，检测第一开关支路的第一开关Sax1与第三开关支路的第一开关 Scx1是否发生短路状况。
同理，图3D为对应电压区间④的开关切换状态，意即通过导通双向开 关模块的第一开关支路的第一开关Sax1，可根据电压区间④的三相线的电 压关系，检测第二开关支路的第二开关Sbx2与第三开关支路的第二开关 Scx2是否发生短路状况。
同理，图3E为对应电压区间⑤开关切换状态，意即通过导通双向开关 模块的第三开关支路的第二开关Scx2，可根据电压区间⑤的三相线的电压 关系，检测第一开关支路的第一开关Sax1与第二开关支路的第一开关Sbx1 是否发生短路状况。
同理，图3F为对应电压区间⑥开关切换状态，意即通过导通双向开关 模块的第二开关支路的第一开关Sbx1，可根据电压区间⑥的三相线的电压 关系，检测第一开关支路的第二开关Sax2与第三开关支路的第二开关Scx2 是否发生短路状况。
因此，根据图3A～图3F的六个电压区间的电压关系与开关切换状态， 可用以检测、诊断双向开关模块中的所有开关是否发生短路异常。
在步骤S11之后，从起始电压区间至接续的三个电压区间分别进行第 一双向开关模块的开关短路诊断(步骤S21)。具体地，根据第一相线、第 二相线以及第三相线的电压关系，导通第一个双向开关模块的第一开关支 路、第二开关支路或第三开关支路(步骤S22)。然后，判断是否有过电流， 以诊断第一个双向开关模块的第一开关支路、第二开关支路或第三开关支 路是否为短路状态(步骤S23)。然后，进行下一个电压区间的开关短路诊断(步骤S24)。举例来说，可选择，例如但不限制为，电压区间①作为起始电 压区间，并且在接续的三个电压区间(即电压区间②～④)，因此在四个电压 区间(即电压区间①～④)根据图3A(对应电压区间①)～图3D(对应电压区间 ④)的电压关系与开关切换状态的说明。第一开关支路、第二开关支路以及 第三开关支路中的每一者包括第一开关与第二开关，以及第一二极管与第 二二极管。其中第一开关的漏极连接第二开关的漏极。第一二极管与第二二极管为本体二极管(body diode)或实体二极管(physical diode)。第一二极管 并联连接第一开关，第二二极管并联连接第二开关。在本实施例中，第一 二极管的阳极连接第二二极管的阳极。
根据第一相线、第二相线以及第三相线的电压关系，导通第一开关支 路、第二开关支路或第三开关支路的步骤包括：导通耦接第一相线、第二 相线以及第三相线的电压中的最大电压的开关支路的第一开关，使得最大 电压顺向导通开关支路的第二开关的第二二极管。或者导通耦接第一相线、 第二相线以及第三相线的电压中的最小电压的开关支路的第二开关，使得 最小电压顺向导通第一开关的第一二极管。
以前揭相线的电压中的最大电压导通操作为例，对电压区间①而言， 导通第一双向开关模块11的第一开关支路的第二开关Sau2，并且判断流经 第一双向开关模块11的第二开关支路的第一开关Sbu1与第一双向开关模 块11的第三开关支路的第一开关Scu1的电流是否有过电流。若是流经第 二开关支路的电流有过电流，则表示第二开关支路的第一开关Sbu1发生短 路异常(此时电压Vb>电压Va，最大电压顺向导通开关支路对应的第一二极管与第二二极管，因此第二开关支路的第二开关Sbu2的第二二极管与第一 开关支路的第一开关Sau1的第二二极管提供顺向的电流路径)，或若是流经 第三开关支路的电流有过电流，则表示第三开关支路的第一开关Scu1发生 短路异常(此时电压Vc>电压Va，因此第三开关支路的第二开关Scu2的第 二二极管与第一开关支路的第一开关Sau1的第一二极管提供顺向的电流路 径)。反之，若无任何开关支路的电流有过电流，则表示无开关发生短路异常。
对电压区间②而言，导通第一双向开关模块11的第三开关支路的第一 开关Scu1，并且判断流经第一双向开关模块11的第一开关支路的第二开关 Sau2与第一双向开关模块11的第二开关支路的第二开关Sbu2的电流是否 有过电流。若是流经第一开关支路的电流有过电流，则表示第一开关支路 的第二开关Sau2发生短路异常(此时电压Vc>电压Va，最大电压顺向导通 开关支路对应的第一二极管与第二二极管，因此第三开关支路的第二开关Scu2的第二二极管与第一开关支路的第一开关Sau1的第一二极管提供顺向 的电流路径)，或若是流经第二开关支路的电流有过电流，则表示第二开关 支路的第二开关Sbu2发生短路异常(此时电压Vc>电压Vb，因此第三开关 支路的第二开关Scu2的第二二极管与第二开关支路的第一开关Sbu1的第 一二极管提供顺向的电流路径)。反之，若无任何开关支路的电流有过电流， 则表示无开关发生短路异常。
对电压区间③而言，导通第一双向开关模块11的第二开关支路的第二 开关Sbu2，并且判断流经第一双向开关模块11的第一开关支路的第一开关 Sau1与第一双向开关模块11的第三开关支路的第一开关Scu1的电流是否 有过电流。若是流经第一开关支路的电流有过电流，则表示第一开关支路 的第一开关Sau1发生短路异常(此时电压Va>电压Vb，最大电压顺向导通 开关支路对应的第一二极管与第二二极管，因此第一开关支路的第二开关Sau2的第二二极管与第二开关支路的第一开关Sbu1的第一二极管提供顺 向的电流路径)，或若是流经第三开关支路的电流有过电流，则表示第三开 关支路的第一开关Scu1发生短路异常(此时电压Vc>电压Vb，因此第三开 关支路的第二开关Scu2的第二二极管与第二开关支路的第一开关Sbu1的 第一二极管提供顺向的电流路径)。反之，若无任何开关支路的电流有过电 流，则表示无开关发生短路异常。
对电压区间④而言，导通第一双向开关模块11的第一开关支路的第一 开关Sau1，并且判断流经第一双向开关模块11的第二开关支路的第二开关 Sau2与第一双向开关模块11的第三开关支路的第二开关Scu2的电流是否 有过电流。若是流经第二开关支路的电流有过电流，则表示第二开关支路 的第二开关Sbu2发生短路异常(此时电压Va>电压Vb，最大电压顺向导通 开关支路对应的第一二极管与第二二极管，因此第一开关支路的第二开关Sau2的第二二极管与第二开关支路的第一开关Sbu1的第一二极管提供顺 向的电流路径)，或若是流经第三开关支路的电流有过电流，则表示第三开 关支路的第二开关Scu2发生短路异常(此时电压Va>电压Vc，因此第一开 关支路的第二开关Sau2的第二二极管与第三开关支路的第一开关Scu1的 第一二极管提供顺向的电流路径)。反之，若无任何开关支路的电流有过电 流，则表示无开关发生短路异常。
因此，根据前述四个电压区间(即电压区间①～④)对相应开关的控制与 检测相应开关支路的电流值是否有过电流的异常，即可诊断第一双向开关 模块11所有开关支路的第一开关与第二开关是否发生短路异常。
附带一提，通过前揭相线的电压中的最小电压导通操作同样能够诊断 出第一双向开关模块11所有开关支路的第一开关与第二开关是否发生短路 异常，差异仅在于最小电压顺向导通不同的第一二极管与第二二极管，所 形成不同的电流路径作为判断，其技术构思与最大电压导通操作可类比， 在此不多加赘述。
在步骤S24之后，即在第一双向开关模块的开关短路诊断完毕之后， 从下一个电压区间至接续的三个电压区间分别进行第二双向开关模块的开 关短路诊断(步骤S31)。具体地，根据第一相线、第二相线以及第三相线的 电压关系，导通第二个双向开关模块的第一开关支路、第二开关支路或第 三开关支路(步骤S32)。然后，判断是否有过电流，以诊断第二双向开关模 块的第一开关支路、第二开关支路或第三开关支路是否为短路状态(步骤S33)。然后，进行下一个电压区间的开关短路诊断(步骤S34)。
举例来说，所述“接续的四个电压区间”即为接续电压区间④的电压 区间⑤～②。因此在四个电压区间(即电压区间⑤～②)根据图3E(对应电压区 间⑤)～图3B(对应电压区间②)的电压关系与开关切换状态的说明，例如导 通第二双向开关模块12中对应的该第一开关或该第二开关，因此当检测流 经第一开关支路、第二开关支路或第三开关支路的电流有过电流，则判断 流经电流的第一开关或第二开关为短路状态。
对电压区间⑤而言，导通第二双向开关模块12的第三开关支路的第二 开关Scv2，并且判断流经第二双向开关模块12的第一开关支路的第一开关 Sav1与第二双向开关模块12的第二开关支路的第一开关Sbv1的电流是否 有过电流。若是流经第一开关支路的电流有过电流，则表示第一开关支路 的第一开关Sav1发生短路异常(此时电压Va>电压Vc，最大电压顺向导通 开关支路对应的第一二极管与第二二极管，因此第一开关支路的第二开关Sau2的第二二极管与第三开关支路的第一开关Scu1的第一二极管提供顺向 的电流路径)，或若是流经第二开关支路的电流有过电流，则表示第二开关 支路的第一开关Sbv1发生短路异常(此时电压Vb>电压Vc，因此第二开关 支路的第二开关Sbu2的第二二极管与第三开关支路的第一开关Scu1的第 一二极管提供顺向的电流路径)。反之，若无任何开关支路的电流有过电流， 则表示无开关发生短路异常。
对电压区间⑥而言，导通第二双向开关模块12的第二开关支路的第一 开关Sbv1，并且判断流经第二双向开关模块12的第一开关支路的第二开关 Sav2与第二双向开关模块12的第三开关支路的第二开关Scv2的电流是否 有过电流。若是流经第一开关支路的电流有过电流，则表示第一开关支路 的第二开关Sav2发生短路异常(此时电压Vb>电压Va，最大电压顺向导通 开关支路对应的第一二极管与第二二极管，因此第二开关支路的第二开关Sbu2的第二二极管与第一开关支路的第一开关Sau1的第一二极管提供顺 向的电流路径)，或若是流经第三开关支路的电流有过电流，则表示第三开 关支路的第二开关Scv2发生短路异常(此时电压Vb>电压Vc，因此第二开 关支路的第二开关Sbu2的第二二极管与第三开关支路的第一开关Scu1的 第一二极管提供顺向的电流路径)。反之，若无任何开关支路的电流有过电 流，则表示无开关发生短路异常。
对电压区间①而言，导通第二双向开关模块12的第一开关支路的第二 开关Sav2，并且判断流经第二双向开关模块12的第二开关支路的第一开关 Sbv1与第二双向开关模块12的第三开关支路的第一开关Scv1的电流是否 有过电流。若是流经第二开关支路的电流有过电流，则表示第二开关支路 的第一开关Sbv1发生短路异常(此时电压Vb>电压Va，最大电压顺向导通 开关支路对应的第一二极管与第二二极管，因此第二开关支路的第二开关Sbv2的第二二极管与第一开关支路的第一开关Sav1的第一二极管提供顺 向的电流路径)，或若是流经第三开关支路的电流有过电流，则表示第三开 关支路的第一开关Scv1发生短路异常(此时电压Vc>电压Va，因此第三开 关支路的第二开关Scv2的第二二极管与第一开关支路的第一开关Sav1的 第一二极管提供顺向的电流路径)。反之，若无任何开关支路的电流有过电 流，则表示无开关发生短路异常。
对电压区间②而言，导通第二双向开关模块12的第三开关支路的第一 开关Scv1，并且判断流经第二双向开关模块12的第一开关支路的第二开关 Sav2与第二双向开关模块12的第二开关支路的第二开关Sbv2的电流是否 有过电流。若是流经第一开关支路的电流有过电流，则表示第一开关支路 的第二开关Sav2发生短路异常(此时电压Vc>电压Va，最大电压顺向导通 开关支路对应的第一二极管与第二二极管，因此第三开关支路的第二开关Scv2的第二二极管与第一开关支路的第一开关Sav1的第一二极管提供顺向 的电流路径)，或若是流经第二开关支路的电流有过电流，则表示第二开关 支路的第二开关Sbv2发生短路异常(此时电压Vc>电压Vb，因此第三开关 支路的第二开关Scv2的第二二极管与第二开关支路的第一开关Sbv1的第 一二极管提供顺向的电流路径)。反之，若无任何开关支路的电流有过电流， 则表示无开关发生短路异常。
因此，根据前述四个电压区间(即电压区间⑤～②)对相应开关的控制与 检测相应开关支路的电流值是否有过电流的异常，即可诊断第二双向开关 模块12所有开关支路的第一开关与第二开关是否发生短路异常。
在步骤S34之后，即在第二双向开关模块的开关短路诊断完毕之后， 从下一个电压区间至接续的三个电压区间分别进行第三双向开关模块的开 关短路诊断(步骤S41)。具体地，根据第一相线、第二相线以及第三相线的 电压关系，导通第三个双向开关模块的第一开关支路、第二开关支路或第 三开关支路(步骤S42)。然后，判断是否有过电流，以诊断第三双向开关模 块的第一开关支路、第二开关支路或第三开关支路是否为短路状态(步骤S33)。然后，进行下一个电压区间的开关短路诊断(步骤S44)。
举例来说，所述“接续的四个电压区间”即为接续电压区间②的电压 区间③～⑥。因此在四个电压区间(即电压区间③～⑥)根据图3C(对应电压区 间③)～图3F(对应电压区间⑥)的电压关系与开关切换状态的说明，例如导通 第三双向开关模块13中对应的该第一开关或该第二开关，因此当检测流经 第一开关支路、第二开关支路或第三开关支路的电流有过电流，则判断流 经电流的第一开关或第二开关为短路状态。
对电压区间⑥而言，导通第三双向开关模块13的第二开关支路的第二 开关Sbw2，并且判断流经第三双向开关模块13的第一开关支路的第一开 关Saw1与第三双向开关模块13的第三开关支路的第一开关Scw1的电流 是否有过电流。若是流经第一开关支路的电流有过电流，则表示第一开关 支路的第一开关Saw1发生短路异常(此时电压Va>电压Vb，最大电压顺向 导通开关支路对应的第一二极管与第二二极管，因此第一开关支路的第二 开关Saw2的第二二极管与第二开关支路的第一开关Sbw1的第一二极管提 供顺向的电流路径)，或若是流经第三开关支路的电流有过电流，则表示第 三开关支路的第一开关Scw1发生短路异常(此时电压Vc>电压Vb，因此第 三开关支路的第二开关Scw2的第二二极管与第二开关支路的第一开关 Sbw1的第一二极管提供顺向的电流路径)。反之，若无任何开关支路的电流 有过电流，则表示无开关发生短路异常。
对电压区间④而言，导通第三双向开关模块13的第一开关支路的第一 开关Saw1，并且判断流经第三双向开关模块13的第二开关支路的第二开 关Saw2与第三双向开关模块13的第三开关支路的第二开关Scw2的电流 是否有过电流。若是流经第二开关支路的电流有过电流，则表示第二开关 支路的第二开关Sbw2发生短路异常(此时电压Va>电压Vb，最大电压顺向 导通开关支路对应的第一二极管与第二二极管，因此第一开关支路的第二 开关Saw2的第二二极管与第二开关支路的第一开关Sbw1的第一二极管提 供顺向的电流路径)，或若是流经第三开关支路的电流有过电流，则表示第 三开关支路的第二开关Scw2发生短路异常(此时电压Va>电压Vc，因此第 一开关支路的第二开关Saw2的第二二极管与第三开关支路的第一开关 Scw1的第一二极管提供顺向的电流路径)。反之，若无任何开关支路的电流 有过电流，则表示无开关发生短路异常。
对电压区间⑤而言，导通第三双向开关模块13的第三开关支路的第二 开关Sbw2，并且判断流经第三双向开关模块13的第一开关支路的第一开 关Saw1与第三双向开关模块13的第二开关支路的第一开关Sbw1的电流 是否有过电流。若是流经第一开关支路的电流有过电流，则表示第一开关 支路的第一开关Saw1发生短路异常(此时电压Va>电压Vc，最大电压顺向 导通开关支路对应的第一二极管与第二二极管，因此第一开关支路的第二 开关Saw2的第二二极管与第三开关支路的第一开关Scw1的第一二极管提 供顺向的电流路径)，或若是流经第二开关支路的电流有过电流，则表示第 二开关支路的第一开关Sbw1发生短路异常(此时电压Vb>电压Vc，因此第 二开关支路的第二开关Sbw2的第二二极管与第三开关支路的第一开关 Scw1的第一二极管提供顺向的电流路径)。反之，若无任何开关支路的电流 有过电流，则表示无开关发生短路异常。
对电压区间⑥而言，导通第三双向开关模块13的第二开关支路的第一 开关Sbw1，并且判断流经第三双向开关模块13的第一开关支路的第二开 关Saw2与第三双向开关模块13的第三开关支路的第二开关Scw2的电流 是否有过电流。若是流经第一开关支路的电流有过电流，则表示第一开关 支路的第二开关Saw2发生短路异常(此时电压Vb>电压Va，最大电压顺向 导通开关支路对应的第一二极管与第二二极管，因此第二开关支路的第二 开关Sbw2的第二二极管与第一开关支路的第一开关Saw1的第一二极管提 供顺向的电流路径)，或若是流经第三开关支路的电流有过电流，则表示第 三开关支路的第二开关Scw 2发生短路异常(此时电压Vb>电压Vc，因此第 二开关支路的第二开关Sbw2的第二二极管与第三开关支路的第一开关 Scw1的第一二极管提供顺向的电流路径)。反之，若无任何开关支路的电流 有过电流，则表示无开关发生短路异常。
因此，根据前述四个电压区间(即电压区间③～⑥)对相应开关的控制与 检测相应开关支路的电流值是否有过电流的异常，即可诊断第三双向开关 模块13所有开关支路的第一开关与第二开关是否发生短路异常。
综上所述，根据步骤S11～S44，可诊断所有开关模块11,12,13的所有开 关支路的第一开关与第二开关是否发生短路异常，因此通过本公开的开关 短路诊断方法，可提早于矩阵转换器操作前，检测是否发生开关短路异常 的情事，而避免矩阵转换器启动后，因所产生的短路电流，对马达或操作 者造成伤害。
此外，请参见图4A～图4F所示，其为本发明第二实施例开关模块在不 同电压区间下的状态的示意图。图4A～图4F与图3A～图3F最大的差异在 于本实施例第一开关的源极连接第二开关的源极，以及第一二极管的阴极 连接第二二极管的阴极。同样地，可通过最大电压导通操作与最小电压导 通操作，实现第一双向开关模块11、第二双向开关模块12以及第三双向开 关模块13所有开关支路的第一开关与第二开关是否发生短路异常的诊断，其技术手段可模拟图3A～图3F所公开的内容，在此不多加赘述。
以上所述，仅为本发明优选具体实施例的详细说明与附图，而本发明 的特征并不局限于此，并非用以限制本发明，本发明的所有范围应以权利 要求为准，凡合于本发明权利要求的构思与其类似变化的实施例，皆应包 括于本发明的范围中，任何本领域技术人员在本发明的领域内，可轻易思 及的变化或修饰皆可涵盖在本公开的权利要求。

Claims (15)

1.一种开关短路诊断方法，用以检测一第一双向开关模块的短路状态，其中该第一双向开关模块包括一第一开关支路、一第二开关支路以及一第三开关支路，且该第一开关支路耦接至一三相电源的一第一相线，该第二开关支路耦接至该三相电源的一第二相线，该第三开关支路耦接至该三相电源的一第三相线，该方法包括：
根据该第一相线、该第二相线以及该第三相线的电压关系决定多个电压区间中的一起始电压区间；以及
从该起始电压区间至接续的三个电压区间分别进行该第一双向开关模块的开关短路诊断，包括：
根据该第一相线、该第二相线以及该第三相线的电压关系，导通该第一双向开关模块的该第一开关支路、该第二开关支路或该第三开关支路；
判断是否有一过电流，以诊断该第一双向开关模块的该第一开关支路、该第二开关支路或该第三开关支路是否为短路状态；以及
进行下一个电压区间的开关短路诊断。
2.如权利要求1所述的方法，其更用以检测一第二双向开关模块以及一第三双向开关模块的短路状态，该第二双向开关模块以及该第三双向开关模块的每一者包括一第一开关支路、一第二开关支路以及一第三开关支路，且该第一开关支路耦接至该第一相线，该第二开关支路耦接至该第二相线，该第三开关支路耦接至该第三相线，该方法包括：
在该第一双向开关模块的开关短路诊断完毕之后，从下一个电压区间至接续的三个电压区间分别进行该第二双向开关模块的开关短路诊断，包括：
根据该第一相线、该第二相线以及该第三相线的电压关系，导通该第二双向开关模块的该第一开关支路、该第二开关支路或该第三开关支路；
判断是否有该过电流，以诊断该第二双向开关模块的该第一开关支路、该第二开关支路或该第三开关支路是否为短路状态；以及
进行下一个电压区间的开关短路诊断；
在该第二双向开关模块的开关短路诊断完毕之后，从下一个电压区间至接续的三个电压区间分别进行该第三双向开关模块的开关短路诊断，包括：
根据该第一相线、该第二相线以及该第三相线的电压关系，导通该第三双向开关模块的该第一开关支路、该第二开关支路或该第三开关支路；
判断是否有该过电流，以诊断该第三双向开关模块的该第一开关支路、该第二开关支路或该第三开关支路是否为短路状态；以及
进行下一个电压区间的开关短路诊断。
3.如权利要求2所述的方法，其中判断是否有该过电流，以诊断该第一双向开关模块、该第二双向开关模块或该第三双向开关模块的该第一开关支路、该第二开关支路或该第三开关支路是否为短路状态的步骤包括：
若判断有该过电流，则该第一开关支路、该第二开关支路或该第三开关支路为短路状态；以及
若判断无该过电流，则无该第一开关支路、该第二开关支路或该第三开关支路为短路状态。
4.如权利要求2所述的方法，其中该第一开关支路、该第二开关支路及该第三开关支路中的每一者包括：
一第一开关；
一第二开关，与该第一开关串联背接，其中该第一开关的源极连接该第二开关的源极；
一第一二极管，并联连接该第一开关；以及
一第二二极管，并联连接该第二开关，其中该第一二极管的阴极连接该第二二极管的阴极；其中该第一二极管与该第二二极管为一本体二极管或一实体二极管。
5.如权利要求4所述的方法，其中根据该第一相线、该第二相线以及该第三相线的电压关系，导通该第一开关支路、该第二开关支路或该第三开关支路的步骤包括：
导通耦接该第一相线、该第二相线以及该第三相线的电压中的一最大电压的一开关支路的该第一开关，使得该最大电压顺向导通该开关支路的该第二开关的该第二二极管；或者
导通耦接该第一相线、该第二相线以及该第三相线的电压中的一最小电压的开关支路的该第二开关，使得该最小电压顺向导通该第一开关的该第一二极管。
6.如权利要求4所述的方法，其中该多个电压区间为循环的六个电压区间，包括一第一电压区间、一第二电压区间、一第三电压区间、一第四电压区间、一第五电压区间以及一第六电压区间；
其中，在该第一电压区间，该第三相线的电压大于该第二相线的电压，且该第二相线的电压大于该第一相线的电压；
在该第二电压区间，该第三相线的电压大于该第一相线的电压，且该第一相线的电压大于该第二相线的电压；
在该第三电压区间，该第一相线的电压大于该第三相线的电压，且该第三相线的电压大于该第二相线的电压；
在该第四电压区间，该第一相线的电压大于该第二相线的电压，且该第二相线的电压大于该第三相线的电压；
在该第五电压区间，该第二相线的电压大于该第一相线的电压，且该第一相线的电压大于该第三相线的电压；以及
在该第六电压区间，该第二相线的电压大于该第三相线的电压，且该第三相线的电压大于该第一相线的电压。
7.如权利要求6所述的方法，其中，当该起始电压区间是该第一电压区间时，从该起始电压区间至接续的三个电压区间分别进行该第一双向开关模块的开关短路诊断的步骤包括：
在该第一电压区间，导通该第一双向开关模块的该第一开关支路的该第二开关，并且判断该第一双向开关模块的该第二开关支路的该第一开关与该第一双向开关模块的该第三开关支路的该第一开关是否有该过电流；
在该第二电压区间，导通该第一双向开关模块的该第三开关支路的该第一开关，并且判断该第一双向开关模块的该第一开关支路的该第二开关与该第一双向开关模块的该第二开关支路的该第二开关是否有该过电流；
在该第三电压区间，导通该第一双向开关模块的该第二开关支路的该第二开关，并且判断流经该第一双向开关模块的该第一开关支路的该第一开关与该第一双向开关模块的该第三开关支路的该第一开关是否有该过电流；以及
在该第四电压区间，导通该第一双向开关模块的该第一开关支路的该第一开关，并且判断流经该第一双向开关模块的该第二开关支路的该第二开关与该第一双向开关模块的该第三开关支路的该第二开关是否有该过电流。
8.如权利要求6所述的方法，其中，当该起始电压区间是该第一电压区间时，在该第一双向开关模块的开关短路诊断完毕之后，从下一个电压区间至接续的三个电压区间分别进行该第二双向开关模块的开关短路诊断的步骤包括：
在该第五电压区间，导通该第二双向开关模块的该第三开关支路的该第二开关，并且判断流经该第二双向开关模块的该第一开关支路的该第一开关与该第二双向开关模块的该第二开关支路的该第一开关是否有该过电流；
在该第六电压区间，导通该第二双向开关模块的该第二开关支路的该第一开关，并且判断流经该第二双向开关模块的该第一开关支路的该第二开关与该第二双向开关模块的该第三开关支路的该第二开关是否有该过电流；
在该第一电压区间，导通该第二双向开关模块的该第一开关支路的该第二开关，并且判断流经该第二双向开关模块的该第二开关支路的该第一开关与该第二双向开关模块的该第三开关支路的该第一开关是否有该过电流；以及
在该第二电压区间，导通该第二双向开关模块的该第三开关支路的该第一开关，并且判断流经该第二双向开关模块的该第一开关支路的该第二开关与该第二双向开关模块的该第二开关支路的该第二开关是否有该过电流。
9.如权利要求6所述的方法，其中，当该起始电压区间是该第一电压区间时，在该第二双向开关模块的开关短路诊断完毕之后，从下一个电压区间至接续的三个电压区间分别进行该第三双向开关模块的开关短路诊断的步骤包括：
在该第三电压区间，导通该第三双向开关模块的该第二开关支路的该第二开关，并且判断流经该第三双向开关模块的该第一开关支路的该第一开关与该第三双向开关模块的该第三开关支路的该第一开关是否有该过电流；
在该第四电压区间，导通该第三双向开关模块的该第一开关支路的该第一开关，并且判断流经该第三双向开关模块的该第二开关支路的该第二开关与该第三双向开关模块的该第三开关支路的该第二开关是否有该过电流；
在该第五电压区间，导通该第三双向开关模块的该第三开关支路的该第二开关，并且判断流经该第三双向开关模块的该第一开关支路的该第一开关与该第三双向开关模块的该第二开关支路的该第一开关是否有该过电流；以及
在该第六电压区间，导通该第三双向开关模块的该第二开关支路的该第一开关，并且判断流经该第三双向开关模块的该第一开关支路的该第二开关与该第三双向开关模块的该第三开关支路的该第二开关是否有该过电流。
10.如权利要求2所述的方法，其中该第一开关支路、该第二开关支路及该第三开关支路中的每一者包括：
一第一开关；
一第二开关，与该第一开关串联背接，其中该第一开关的漏极连接该第二开关的漏极；
一第一二极管，并联连接该第一开关；以及
一第二二极管，并联连接该第二开关，其中该第一二极管的阳极连接该第二二极管的阳极；其中该第一二极管与该第二二极管为一本体二极管或一实体二极管。
11.如权利要求10所述的方法，其中根据该第一相线、该第二相线以及该第三相线的电压关系，导通该第一开关支路、该第二开关支路或该第三开关支路的步骤包括：
导通耦接该第一相线、该第二相线以及该第三相线的电压中的一最大电压的一开关支路的该第二开关，使得该最大电压顺向导通该开关支路的该第二开关的该第二二极管；或者
导通耦接该第一相线、该第二相线以及该第三相线的电压中的一最小电压的开关支路的该第一开关，使得该最小电压顺向导通该第二开关的该第一二极管。
12.如权利要求10所述的方法，其中该多个电压区间为循环的六个电压区间，包括一第一电压区间、一第二电压区间、一第三电压区间、一第四电压区间、一第五电压区间以及一第六电压区间；
其中，在该第一电压区间，该第三相线的电压大于该第二相线的电压，且该第二相线的电压大于该第一相线的电压；
在该第二电压区间，该第三相线的电压大于该第一相线的电压，且该第一相线的电压大于该第二相线的电压；
在该第三电压区间，该第一相线的电压大于该第三相线的电压，且该第三相线的电压大于该第二相线的电压；
在该第四电压区间，该第一相线的电压大于该第二相线的电压，且该第二相线的电压大于该第三相线的电压；
在该第五电压区间，该第二相线的电压大于该第一相线的电压，且该第一相线的电压大于该第三相线的电压；以及
在该第六电压区间，该第二相线的电压大于该第三相线的电压，且该第三相线的电压大于该第一相线的电压。
13.如权利要求12所述的方法，其中，当该起始电压区间是该第一电压区间时，从该起始电压区间至接续的三个电压区间分别进行该第一双向开关模块的开关短路诊断的步骤包括：
在该第一电压区间，导通该第一双向开关模块的该第一开关支路的该第一开关，并且判断该第一双向开关模块的该第二开关支路的该第二开关与该第一双向开关模块的该第三开关支路的该第二开关是否有该过电流；
在该第二电压区间，导通该第一双向开关模块的该第三开关支路的该第二开关，并且判断该第一双向开关模块的该第一开关支路的该第一开关与该第一双向开关模块的该第二开关支路的该第一开关是否有该过电流；
在该第三电压区间，导通该第一双向开关模块的该第二开关支路的该第一开关，并且判断流经该第一双向开关模块的该第一开关支路的该第二开关与该第一双向开关模块的该第三开关支路的该第二开关是否有该过电流；以及
在该第四电压区间，导通该第一双向开关模块的该第一开关支路的该第二开关，并且判断流经该第一双向开关模块的该第二开关支路的该第一开关与该第一双向开关模块的该第三开关支路的该第一开关是否有该过电流。
14.如权利要求12所述的方法，其中，当该起始电压区间是该第一电压区间时，在该第一双向开关模块的开关短路诊断完毕之后，从下一个电压区间至接续的三个电压区间分别进行该第二双向开关模块的开关短路诊断的步骤包括：
在该第五电压区间，导通该第二双向开关模块的该第三开关支路的该第一开关，并且判断流经该第二双向开关模块的该第一开关支路的该第二开关与该第二双向开关模块的该第二开关支路的该第二开关是否有该过电流；
在该第六电压区间，导通该第二双向开关模块的该第二开关支路的该第二开关，并且判断流经该第二双向开关模块的该第一开关支路的该第一开关与该第二双向开关模块的该第三开关支路的该第一开关是否有该过电流；
在该第一电压区间，导通该第二双向开关模块的该第一开关支路的该第一开关，并且判断流经该第二双向开关模块的该第二开关支路的该第二开关与该第二双向开关模块的该第三开关支路的该第二开关是否有该过电流；以及
在该第二电压区间，导通该第二双向开关模块的该第三开关支路的该第二开关，并且判断流经该第二双向开关模块的该第一开关支路的该第一开关与该第二双向开关模块的该第二开关支路的该第一开关是否有该过电流。
15.如权利要求12所述的方法，其中，当该起始电压区间是该第一电压区间时，在该第二双向开关模块的开关短路诊断完毕之后，从下一个电压区间至接续的三个电压区间分别进行该第三双向开关模块的开关短路诊断的步骤包括：
在该第三电压区间，导通该第三双向开关模块的该第二开关支路的该第一开关，并且判断流经该第三双向开关模块的该第一开关支路的该第二开关与该第三双向开关模块的该第三开关支路的该第二开关是否有该过电流；
在该第四电压区间，导通该第三双向开关模块的该第一开关支路的该第二开关，并且判断流经该第三双向开关模块的该第二开关支路的该第一开关与该第三双向开关模块的该第三开关支路的该第一开关是否有该过电流；
在该第五电压区间，导通该第三双向开关模块的该第三开关支路的该第一开关，并且判断流经该第三双向开关模块的该第一开关支路的该第二开关与该第三双向开关模块的该第二开关支路的该第二开关是否有该过电流；以及
在该第六电压区间，导通该第三双向开关模块的该第二开关支路的该第二开关，并且判断流经该第三双向开关模块的该第一开关支路的该第一开关与该第三双向开关模块的该第三开关支路的该第一开关是否有该过电流。
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