变流器电路及其开路检测方法技术

本公开提供一种变流器电路及其开路检测方法。该变流器电路包含电容模块、多个桥臂、电压测量模块与开路检测模块。桥臂各与电容模块并联，并各包含电性串联于中点的上及下半桥臂。电压测量模块自桥臂的中点测量每二桥臂间的电压差。开路检测模块传送多组测试脉冲信号至桥臂，以使桥臂至少其中之一成为上通桥臂，以及使桥臂至少其中之一成为下通桥臂。开路检测模块撷取每一对上通及下通桥臂间的电压差，以与参考值比较以判断各上半桥臂及下半桥臂的运作状态，还对不同测试脉冲信号间所判断的运作状态进行比较，以判断各桥臂的上及下半桥臂是否实际开路。

【技术实现步骤摘要】
变流器电路及其开路检测方法
本专利技术涉及一种变流器技术，且特别涉及一种变流器电路及其开路检测方法。
技术介绍
变流器由于广泛应用于电力系统中，因此人们对其可维护性的要求也越来越高。以多电平变流器为例，其在高压、大功率场合的应用提供了很多便利，但随着电平数增加，主电路所需的开关管数量成倍增加，电路结构和控制更加复杂，这使得电力电子设备的故障增多，系统的可靠性大大降低。目前容易出现的故障，包括功率半导体开关的开路或开路故障，以及线路错接或线路断开，驱动失效等故障，都会造成对器件及系统的损害。如果没有有效的机制检测变流器电路是否有开路的故障情形出现，变流器电路在运作时势必容易损坏，轻则造成工矿企业停产，重则造成严重的、灾难性的事故。因此，如何设计一种新的变流器电路及其开路检测方法，以解决上述的问题，乃此业界亟待解决的问题。
技术实现思路
因此，本专利技术的一方面是在提供一种变流器电路。变流器电路包含电容模块、多个桥臂、电压测量模块与开路检测模块。桥臂各与电容模块并联，并各包含具有至少一上半功率半导体开关的上半桥臂以及具有至少一下半功率半导体开关的下半桥臂，其中上半桥臂与下半桥臂电性串联于中点。电压测量模块用以电性连接于桥臂的中点，以测量每二桥臂间的电压差。开路检测模块传送多组测试脉冲信号至桥臂的上半及下半功率半导体开关，以使桥臂至少其中之一成为在正常运作时仅有上半桥臂导通的上通桥臂，以及使桥臂至少其中之一成为在正常运作时仅有下半桥臂导通的下通桥臂。其中开路检测模块自电压测量模块撷取每一对上通及下通桥臂间的电压差，以与参考值比较产生比较结果，进一步判断每一对上通及下通桥臂中，在正常运作时导通的上半桥臂及下半桥臂的运作状态。开路检测模块还对不同的多组测试脉冲信号间所判断的运作状态进行比较，以进一步判断各桥臂的上半桥臂及下半桥臂是否实际开路。本专利技术的另一方面是在提供一种变流器电路开路检测方法，用以测试变流器电路是否具有开路状况，其中变流器电路包含电容模块、多个桥臂、电压测量模块与开路检测模块。桥臂各与电容模块并联，并各包含具有至少一上半功率半导体开关的上半桥臂以及具有至少一下半功率半导体开关的下半桥臂，其中上半桥臂与下半桥臂电性串联于中点。变流器电路开路检测方法包含：传送多组测试脉冲信号至桥臂的上半及下半功率半导体开关，以使桥臂至少其中之一成为在正常运作时仅有上半桥臂导通的上通桥臂，以及使桥臂至少其中之一成为在正常运作时仅有下半桥臂导通的下通桥臂；由电性连接于桥臂的中点的电压测量模块测量每二桥臂间的电压差；由开路检测模块自电压测量模块撷取每一对上通及下通桥臂间的电压差，以与参考值比较产生比较结果，进一步判断每一对上通及下通桥臂中，在正常运作时导通的上半桥臂及下半桥臂的运作状态；以及由开路检测模块对不同的多组测试脉冲信号间所判断的运作状态进行比较，以进一步判断各桥臂的上半桥臂及下半桥臂是否实际开路。本专利技术的再一方面是在提供一种变流器电路，包含：电容模块、多个桥臂、电压测量模块以及开路检测模块。电容模块包含具有至少一第一电容的一电容上半桥臂以及具有至少一第二电容的电容下半桥臂，其中电容上半桥臂与电容下半桥臂电性串联于电容中点。桥臂各与电容模块并联，并各包含具有至少一上半功率半导体开关的上半桥臂以及具有至少一下半功率半导体开关的下半桥臂，其中上半桥臂与下半桥臂电性串联于中点。电压测量模块电性连接于桥臂的中点与电容中点，以测量电容模块与桥臂其中之一间的电压差。开路检测模块传送多组测试脉冲信号至桥臂的上半及下半功率半导体开关，以使桥臂其中之一成为在正常运作时仅有上半桥臂导通的上通桥臂，或者以使桥臂其中之一成为在正常运作时仅有下半桥臂导通的下通桥臂。其中开路检测模块自电压测量模块撷取电容模块与上通桥臂间的电压差，或者电容模块与下通桥臂间的电压差，以与参考值比较产生比较结果，进一步判断上通桥臂或下通桥臂中，在正常运作时应导通的上半桥臂或下半桥臂的运作状态。本专利技术的再一方面是在提供一种变流器电路开路检测方法，用以测试变流器电路是否具有开路状态，其中该变流器电路包含电容模块、多个桥臂、电压测量模块与开路检测模块，电容模块包含具有至少一第一电容的电容上半桥臂以及具有至少一第二电容的电容下半桥臂，其中电容上半桥臂与电容下半桥臂电性串联于电容中点；多个桥臂，各与电容模块并联，并各包含具有至少一上半功率半导体开关的上半桥臂以及具有至少一下半功率半导体开关的下半桥臂，中该上半桥臂与下半桥臂电性串联于中点；变流器电路开路检测方法包含：传送多组测试脉冲信号至所述桥臂的该上半及该下半功率半导体开关，以使所述桥臂其中之一成为在正常运作时仅有上半桥臂导通的上通桥臂，或者以使所述桥臂其中之一成为在正常运作时仅有下半桥臂导通的下通桥臂；由电性连接于电容中点与所述桥臂的中点的电压测量模块测量电容模块与所述桥臂其中之一间的电压差；以及由开路检测模块自电压测量模块撷取电容模块与上通桥臂间的电压差，或者电容模块与下通桥臂间的电压差，以与一参考值比较产生一比较结果，进一步判断上通桥臂或下通桥臂中，在正常运作时应导通的上半桥臂或下半桥臂的运作状态。应用本专利技术的优点在于藉由测试脉冲信号的传送，依据不同桥臂间的上通及下通桥臂间的电压差判断上通及下通桥臂的运作状态，并比对依不同测试脉冲信号所判断的运作状态进一步判断此些桥臂是否实际开路，以避免桥臂在运作时因开路的发生而损坏，而轻易地实现上述的目的。附图说明图1为本专利技术一实施例中，一种变流器电路的电路图；图2A至图2F分别为本专利技术一实施例中，变流器电路的电路图；图3为本专利技术一实施例中，各桥臂的故障原因与所造成的开路状况的对照表；图4为本专利技术一实施例中，一种变流器电路开路检测方法的流程图；图5为本专利技术一实施例中，变流器电路的电路图；以及图6为本专利技术一实施例中，一种变流器电路开路检测方法600的流程图。附图标记说明：1、1’：变流器电路10：电容模块12A、12B、12C：桥臂120、122、124：上半桥臂121、123、125：下半桥臂126A：绝缘栅双极晶体管126B：二极管14：电压测量模块16：开路检测模块160：故障开关表18：短路检测模块400：变流器电路开路检测方法401-407：步骤601-606：步骤600：变流器电路开路检测方法具体实施方式请参照图1。图1为本专利技术一实施例中，一种变流器电路1的电路图。变流器电路1包含电容模块10、桥臂12A、12B及12C、电压测量模块14与开路检测模块16。电容模块10于一实施例中，可包含藉由中点P1电性串联的第一电容C1以及第二电容C2。于一实施例中，电容模块10通过母线(未绘示)连接至其他外部的电路，例如但不限于整流电路(未绘示)。于本实施例中，变流器电路1包含各与电容模块10并联的三个桥臂12A、12B及12C，且各桥臂为三电平。于其他实施例中，变流器电路1可由两电平的变流器电路实现，其包含各与电容模块并联连接的三个桥臂，或是可由多电平的变流器电路实现，其包含各与电容模块并联连接的三个桥臂。于不同的实施例中，变流器的电平的数目可依需求调整，不被本专利技术的实施例所限。于一实施例中，桥臂12A、12B及12C可具有相同的结构。以桥臂12A为例，桥臂12A包含电性串联于本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种变流器电路，其特征在于，包含：一电容模块；多个桥臂，各与该电容模块并联，并各包含具有至少一上半功率半导体开关的一上半桥臂以及具有至少一下半功率半导体开关的一下半桥臂，其中该上半桥臂与该下半桥臂电性串联于一中点；一电压测量模块，用以电性连接于所述桥臂的该中点，以测量每二所述桥臂间的一电压差；一开路检测模块，用以传送多组测试脉冲信号至所述桥臂的该上半及该下半功率半导体开关，以使所述桥臂至少其中之一成为在正常运作时仅有该上半桥臂导通的一上通桥臂，以及使所述桥臂至少其中之一成为在正常运作时仅有该下半桥臂导通的一下通桥臂；其中该开路检测模块自该电压测量模块撷取每一对该上通及该下通桥臂间的该电压差，以与一参考值比较产生一比较结果，进一步判断每一对该上通及该下通桥臂中，在正常运作时应导通的该上半桥臂及该下半桥臂的一运作状态；该开路检测模块还对不同的该多组测试脉冲信号间所判断的该运作状态进行比较，以进一步判断各所述桥臂的该上半桥臂及该下半桥臂是否实际开路。

【技术特征摘要】
1.一种变流器电路，其特征在于，包含：一电容模块；多个桥臂，各与该电容模块并联，并各包含具有至少一上半功率半导体开关的一上半桥臂以及具有至少一下半功率半导体开关的一下半桥臂，其中该上半桥臂与该下半桥臂电性串联于一中点；一电压测量模块，用以电性连接于所述桥臂的该中点，以测量每二所述桥臂间的一电压差；一开路检测模块，用以传送多组测试脉冲信号至所述桥臂的该上半及该下半功率半导体开关，以使所述桥臂至少其中之一成为在正常运作时仅有该上半桥臂导通的一上通桥臂，以及使所述桥臂至少其中之一成为在正常运作时仅有该下半桥臂导通的一下通桥臂；其中该开路检测模块自该电压测量模块撷取每一对该上通及该下通桥臂间的该电压差，以与一参考值比较产生一比较结果，进一步判断每一对该上通及该下通桥臂中，在正常运作时应导通的该上半桥臂及该下半桥臂的一运作状态；该开路检测模块还对不同的该多组测试脉冲信号间所判断的该运作状态进行比较，以进一步判断各所述桥臂的该上半桥臂及该下半桥臂是否实际开路。2.如权利要求1所述的变流器电路，其特征在于，该开路检测模块根据该电容模块的一跨压值以产生该参考值。3.如权利要求1所述的变流器电路，其特征在于，该开路检测模块储存多个故障开关表，分别记录依各该多组测试脉冲信号所判断的该运作状态，其中该运作状态包含至少一正常状态、一开路故障状态和一潜在开路故障状态。4.如权利要求3所述的变流器电路，其特征在于，所述桥臂包含一第一桥臂、一第二桥臂以及一第三桥臂，其中该第一桥臂为该上通桥臂，该第二桥臂及该第三桥臂分别为该下通桥臂，该开路检测模块自该电压测量模块撷取该第一桥臂及该第二桥臂间的一第一电压差与该第一桥臂及该第三桥臂间的一第二电压差；其中当该第一电压差及该第二电压差均与该参考值相等，该开路检测模块判断各该第一桥臂的该上半桥臂、该第二桥臂的该下半桥臂以及该第三桥臂的该下半桥臂的该运作状态为该正常状态；当该第一电压差与该参考值相等且该第二电压差与该参考值不相等，该开路检测模块判断各该第一桥臂的该上半桥臂及该第二桥臂的该下半桥臂的该运作状态为该正常状态，该第三桥臂的该下半桥臂的该运作状态为该开路故障状态；当该第一电压差与该参考值不相等且该第二电压差与该参考值相等，该开路检测模块判断各该第一桥臂的该上半桥臂及该第三桥臂的该下半桥臂的该运作状态为该正常状态，该第二桥臂的该下半桥臂的该运作状态为该开路故障状态；以及当该第一电压差与该参考值不相等且该第二电压差与该参考值不相等，该开路检测模块判断各该第一桥臂的该上半桥臂、该第二桥臂的该下半桥臂及该第三桥臂的该下半桥臂的该运作状态为该潜在开路故障状态。5.如权利要求3所述的变流器电路，其特征在于，所述桥臂包含一第一桥臂、一第二桥臂以及一第三桥臂，其中该第一桥臂为该下通桥臂，该第二桥臂及该第三桥臂分别为该上通桥臂，该开路检测模块自该电压测量模块撷取该第一桥臂及该第二桥臂间的一第一电压差与该第一桥臂及该第三桥臂间的一第二电压差；其中当该第一电压差及该第二电压差均与该参考值相等，该开路检测模块判断各该第一桥臂的该下半桥臂、该第二桥臂的该上半桥臂以及该第三桥臂的该上半桥臂的该运作状态为该正常状态；当该第一电压差与该参考值相等且该第二电压差与该参考值不相等，该开路检测模块判断各该第一桥臂的该下半桥臂及该第二桥臂的该上半桥臂的该运作状态为该正常状态，该第三桥臂的该上半桥臂的该运作状态为该开路故障状态；当该第一电压差与该参考值不相等且该第二电压差与该参考值相等，该开路检测模块判断各该第一桥臂的该下半桥臂及该第三桥臂的该上半桥臂的该运作状态为该正常状态，该第二桥臂的该上半桥臂的该运作状态为该开路故障状态；以及当该第一电压差与该参考值不相等且该第二电压差与该参考值不相等，该开路检测模块判断各该第一桥臂的该下半桥臂、该第二桥臂的该上半桥臂及该第三桥臂的该上半桥臂的该运作状态为该潜在开路故障状态。6.如权利要求3所述的变流器电路，其特征在于，当其中一所述桥臂的该上半桥臂的该运作状态，于任一该故障开关表中为该开路故障状态，该开路检测模块判断该上半桥臂为实际开路；以及当其中一所述桥臂的该下半桥臂的该运作状态，于任一所述故障开关表中为该开路故障状态，该开路检测模块判断该下半桥臂为实际开路。7.如权利要求3所述的变流器电路，其特征在于，当其中一所述桥臂的该上半桥臂的该运作状态，于任一所述故障开关表中均不为该开路故障状态且于至少一所述故障开关表中为该正常状态，该开路检测模块判断该上半桥臂为实际正常；以及当其中一所述桥臂的该下半桥臂的该运作状态，于任一所述故障开关表中均不为该开路故障状态且于至少一所述故障开关表中为该正常状态，该开路检测模块判断该下半桥臂为实际正常。8.如权利要求3所述的变流器电路，还包含一短路检测模块，其特征在于，当其中一所述桥臂的该上半桥臂的该运作状态，于所有所述故障开关表中为该潜在开路故障状态，该开路检测模块发送一导通脉冲信号至该上半桥臂及对应的该下半桥臂，以使该短路检测模块对该上半桥臂及该下半桥臂进行检测；当该短路检测模块检测该上半桥臂及该下半桥臂为短路故障，该开路检测模块判断该上半桥臂为实际正常；以及当该短路检测模块未检测该上半桥臂及该下半桥臂为短路故障，该开路检测模块判断该上半桥臂为实际开路。9.如权利要求3所述的变流器电路，还包含一短路检测模块，其特征在于，当其中一所述桥臂的该下半桥臂的该运作状态，于所有所述故障开关表中为该潜在开路故障状态，该开路检测模块发送一导通脉冲信号至该下半桥臂及对应的该上半桥臂，以使该短路检测模块对该上半桥臂及该下半桥臂进行检测；当该短路检测模块检测该上半桥臂及该下半桥臂为短路故障，该开路检测模块判断该下半桥臂为实际正常；以及当该短路检测模块未检测该上半桥臂及该下半桥臂为短路故障，该开路检测模块判断该下半桥臂为实际开路。10.如权利要求1所述的变流器电路，其特征在于，当该上半桥臂或该下半桥臂为实际开路，是由该上半功率半导体开关或该下半功率半导体开关的开路造成。11.如权利要求1所述的变流器电路，其特征在于，该上半功率半导体开关及该下半功率半导体开关还分别包含一绝缘栅双极晶体管，该多组测试脉冲信号用以传送至该绝缘栅双极晶体管的一栅极。12.如权利要求1所述的变流器电路，其特征在于，该变流器电路为一三电平变流器电路，各所述桥臂的该上半功率半导体开关的数目为二且该下半功率半导体开关的数目为二。13.一种变流器电路开路检测方法，用以测试一变流器电路是否具有一开路状...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘良，蒲波宇，张怡，甘鸿坚，应建平，
申请(专利权)人：台达电子企业管理上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31