专利名称：一种功率单元熔断器状态的检测方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及电力电子检测技术领域，特别涉及一种功率单元熔断器状态的检测方法和装置。
背景技术：
在中压或高压级联型变流器中，均包括了级联的功率单元，每个功率单元的三相交流输入都需要熔断器的保护。熔断器是根据电流超过规定值一段时间后，以其自身产生的热量使熔体熔化，从而使电路断开，运用这种原理制成的一种电流保护器。参见图1，该图为现有技术中变流器功率单元的拓扑图。三相交流输入分别为A相、B相和C相，在A相和C相上均串联有熔断器。变流器在运行过程中，需要检测熔断器的熔断状态。如果熔断器熔断，则将其熔断的状态上报给控制器，控制器根据熔断器的状态禁止功率单元的输出，并通过人机交互界面显示出熔断器的故障信息。目前比较常见的熔断器状态检测方法主要有两种，第一种是通过熔断器自身带有的微动开关进行状态检测；第二种是通过检测熔断器两端的电压来检测熔断器的状态。下面先介绍第一种，参见图2，该图为现有技术中通过熔断器微动开关检测熔断器状态的示意图。每个熔断器自身带有微动开关。当熔断器熔断后，熔断器的内部机构会使微动开关由闭合状态变为断开状态或者由断开状态变为闭合状态，检测电路检测到微动开关的状态后将该状态上传至控制器。控制器便可以通过微动开关的状态判断出熔断器的状态。但是，这种方法需要熔断器特别制作带有微动开关。并且检测电路设计时为了防止熔断器处的高压引入到控制器，需要通过光耦将高压侧与控制器处的低压侧进行隔离， 这种方法的成本较高。下面介绍第二种，参见图3，该图为现有技术中通过检测熔断器两端的电压检测熔断器的状态示意图。这种方法是检测熔断器两端的电压来判断，如图3所示，A相上的熔断器两端的电压为VI，C相上熔断器两端的电压为V2，检测电路将检测的Vl和V2经过差分电路和比较电路(如图4所示)以后输出开关信号，开关信号直接送入控制器。但是，该方法存在的问题是，熔断器突然熔断时，熔断器的两端会出现电弧过电压冲击，这样将造成检测电路电气间隙过大，因此这种方法一般适用于低电压场合，在中压或高压场合由于电压很高而不适用。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种功率单元熔断器状态的检测方法和装置，不但可以适用于低压场合，同时还可适用于中压或高压的场合，而且成本低。本发明提供一种功率单元熔断器状态的检测方法，包括
检测功率单元的直流母线电压；将所述直流母线电压与设定的阈值进行比较；根据比较结果 断熔断器的状态，当所述直流母线电压小于所述设定的阈值时， 判断熔断器熔断，当所述直流母线电压大于或等于所述设定的阈值时，判断熔断器正常。优选地，还包括当判断熔断器熔断时，禁止功率单元的输出。本发明还提供一种功率单元熔断器状态的检测装置，包括直流母线电压检测单元，用于检测功率单元的直流母线电压；比较单元，用于将所述直流母线电压与设定的阈值进行比较；判断单元，用于根据比较结果判断熔断器的状态，当所述直流母线电压小于所述设定的阈值时，判断熔断器熔断，当所述直流母线电压大于或等于所述设定的阈值时，判断熔断器正常。优选地，还包括禁止单元，当所述判断单元判断熔断器熔断时，用于禁止功率单元的输出。优选地，所述直流母线电压检测单元包括差分子单元和电压跟随子单元；直流母线电压的正端和负端分别连接差分子单元的正输入端和负输入端；差分子单元的输出端连接电压跟随子单元的输入端；电压跟随子单元的输出端连接比较单元的输入端。优选地，所述直流母线电压为功率单元中的三相整流单元的输出电压，所述三相整流单元为由二极管组成的不可控整流单元。优选地，所述直流母线电压为功率电压中的单相整流单元的输出电压，所述单相整流单元为由二极管组成的不可控整流单元。优选地，所述直流母线电压为功率单元中的三相整流单元的输出电压，所述三相整流单元为由IGBT组成的可控整流单元。优选地，所述直流母线电压为功率单元中的单相整流单元的输出电压，所述单相整流单元为由IGBT组成的可控整流单元。与现有技术相比，本发明具有以下优点本发明提供的功率单元熔断器状态的检测方法和装置，通过检测功率单元中的直流母线电压来判断熔断器是否熔断，因为功率单元中熔断器熔断的直接原因就是熔断器上出现过电流，而过电流的产生是由于短路引起的，无论是功率单元的输出侧短路还是整流单元短路，或者是母线直接短路，均会引起直流母线电压的迅速跌落。因此通过检测直流母线电压来判断熔断器的状态非�？煽�。并且一般的功率单元中已经存在检测直流母线电压的装置，因此该方法既对熔断器没有要求，也不需要检测熔断器两端的电压，简单可靠，成本低，并且适用于中压和高压的场合。
图1是现有技术中功率单元的拓扑图；图2是现有技术中通过熔断器微动开关检测熔断器状态的示意图；图3是现有技术中通过检测熔断器两端的电压检测熔断器的状态示意图；图4是现有技术中由熔断器两端的电压通过差分电路和比较电路判断熔断器状态的示意图；图5是 本发明提供的功率单元熔断器状态检测的示意图；图6是本发明提供的功率单元熔断器状态检测的示意图；图7是本发明提供的功率单元熔断器状态的检测装置实施例一结构图；图8是本发明提供的直流母线电压检测单元的示意图；图9是本发明提供的装置应用于三相不可控整流单元中的示意图；图10是本发明提供的装置应用于三相可控整流单元中的示意图；图11是本发明提供的装置应用于单相不可控整流单元中的示意图；图12是本发明提供的装置应用于单相可控整流单元中的示意图。
具体实施例方式为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式
做详细的说明。参见图5，该图为本发明提供的功率单元的熔断器状态检测方法实施例一流程图。本实施例提供的功率单元熔断器状态的检测方法，包括S501 检测功率单元的直流母线电压；可以理解的是，功率单元一般是指变频器或变流器中的整流单元和逆变单元的组合。其中直流母线电压指的是整流单元的输出电压，整流单元可以为单相整流单元也可以为三相整流单元，并且每种整流单元可以为二极管组成的不可控整流单元，也可以为由 IGBT组成的可控整流单元。S502 将所述直流母线电压与设定的阈值进行比较；S503 根据比较结果判断熔断器的状态，当所述直流母线电压小于所述设定的阈值时，判断熔断器熔断，当所述直流母线电压大于或等于所述设定的阈值时，判断熔断器正
堂
巾ο当功率单元中出现过电流时，所有的熔断器均会熔断，从而断开交流输入和功率单元，实现保护作用。如图6所示，该图为本发明提供的功率单元熔断器状态检测的示意图。Vbus表示直流母线电压，BUS+表示直流母线电压的正端，BUS-表示直流母线电压的负端。功率单元上电时，为了避免错误地检测熔断器的状态，需要设置一定的延迟时间， 例如设置延时5s，待功率单元上电5s后，才开始检测直流母线电压。功率单元下电时，由于直流母线电压在下降到设定的阈值之前，控制器已经停止工作，从而避开了下电时的误检，因此功率单元下电时，不需要设置延迟。功率单元正常工作时，当熔断器熔断后，直流母线电压将迅速下降，即使下降到零，控制器也会一直工作，从而可以正确检测到熔断器的状态。本发明提供的功率单元熔断器状态的检测方法，通过检测功率单元中的直流母线电压来判断熔断器是否熔断，因为功率单元中熔断器熔断的直接原因就是熔断器上出现过电流，而过电流的产生是由于短路引起的，无论是功率单元的输出侧短路还是整流单元短路，或者是母线直接短路，均会引起直流母线电压的迅速跌落。因此通过检测直流母线电压来判断熔断器的状态非常可靠。并且一般的功率单元中已经存在检测直流母线电压的装置，因此该方法既对熔断器没有要求，也不需要检测熔断器两端的电压，简单可靠，成本低， 并且适用于中压和高压的场合。本发明提供的方法还包括当判断熔断器熔断时，禁止功率单元的输出。基于上述提供的一种功率单元熔断器状态的检测方法，本发明还提供了一种功率单元熔断器状态的检测装置，下面结合具体实施例来详细说明其组成部分。参见图7，该图为本发明提供的功率单元熔断器状态的检测装置实施例一结构图。本实施例提供的功率单元熔断器状态的检测装置，包括 直流母线电压检测单元701，用于检测功率单元的直流母线电压；可以理解的是，功率单元一般是指变频器或变流器中的整流单元和逆变单元的组合。其中直流母线电压指的是整流单元的输出电压，整流单元可以为单相整流单元也可以为三相整流单元，并且每种整流单元可以为二极管组成的不可控整流单元，也可以为由 IGBT组成的可控整流单元。比较单元702，用于将所述直流母线电压与设定的阈值进行比较；判断单元703，用于根据比较结果判断熔断器的状态，当所述直流母线电压小于所述设定的阈值时，判断熔断器熔断，当所述直流母线电压大于或等于所述设定的阈值时，判断熔断器正常。当功率单元中出现过电流时，所有的熔断器均会熔断，从而断开交流输入和功率单元，实现保护作用。本发明提供的功率单元熔断器状态的检测装置，通过检测功率单元中的直流母线电压来判断熔断器是否熔断，因为功率单元中熔断器熔断的直接原因就是熔断器上出现过电流，而过电流的产生是由于短路引起的，无论是功率单元的输出侧短路还是整流单元短路，或者是母线直接短路，均会引起直流母线电压的迅速跌落。因此通过检测直流母线电压来判断熔断器的状态非�？煽�。并且一般的功率单元中已经存在检测直流母线电压的装置，因此该方法既对熔断器没有要求，也不需要检测熔断器两端的电压，简单可靠，成本低， 并且适用于中压和高压的场合。功率单元上电时，为了避免错误地检测熔断器的状态，需要设置一定的延迟时间， 例如设置延时5s，待功率单元上电5s后，直流母线电压检测单元701才开始检测直流母线电压。功率单元下电时，由于直流母线电压在下降到设定的阈值之前，控制器已经停止工作，从而避开了下电时的误检，因此功率单元下电时，不需要设置延迟。功率单元正常工作时，当熔断器熔断后，直流母线电压将迅速下降，即使下降到零，控制器也会一直工作，从而可以正确检测到熔断器的状态。本发明提供的功率单元熔断器状态的检测装置，还包括禁止单元，当所述判断单元判断熔断器熔断时，用于禁止功率单元的输出。下面结合附图介绍本发明提供的检测装置的具体实现方式。参见图8，该图为本发明提供的直流母线电压检测单元的示意图。所述直流母线电压检测单元包括差分子单元801和电压跟随子单元802 ；直流母线电压的正端BUS+和负端BUS-分别连接差分子单元801的正输入端和负输入端；
差分子单元801的输出端连接电压跟随子单元802的输入端；可以理解的是，差分子单元801可以利用差分电路来实现。电压跟随子单元802的输出端V-Bus连接比较单元的输入端。差分子 单元801通过差分电路对较高的直流母线电压进行采样，并转换为可供控制器使用的低压信号并限幅，同时差分电路还起到了高压低压隔离的作用。电压跟随子单元802是利用电压跟随器的特性，对于前级放大电路提高了输入阻抗，对于后级控制器的采样电路降低了输出阻抗，起到了承上启下的缓冲作用。电压跟随子单元802可以利用电压跟随器来实现。其中直流母线电压指的是整流单元的输出电压，整流单元可以为单相整流单元也可以为三相整流单元，并且每种整流单元可以为二极管组成的不可控整流单元，也可以为由IGBT组成的可控整流单元。下面结合附图详细介绍这几种情况的应用。参见图9，该图为本发明提供的装置应用于三相不可控整流单元中的示意图。所述直流母线电压Vbus为功率单元中的三相整流单元900的输出电压，所述三相整流单元900为由二极管组成的不可控整流单元。参见图10，该图为本发明提供的装置应用于三相可控整流单元中的示意图。所述直流母线电压Vbus为功率单元中的三相整流单元1000的输出电压，所述三相整流单元1000为由IGBT组成的可控整流单元。参见图11，该图为本发明提供的装置应用于单相不可控整流单元中的示意图。所述直流母线电压Vbus为功率单元中的单相整流单元1100的输出电压，所述单相整流单元1100为由二极管组成的不可控整流单元。参见图12，该图为本发明提供的装置应用于单相可控整流单元中的示意图。所述直流母线电压Vbus为功率单元中的单相整流单元1200的输出电压，所述单相整流单元1200为由IGBT组成的可控整流单元。以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。
权利要求
1.一种功率单元熔断器状态的检测方法，其特征在于，包括检测功率单元的直流母线电压；将所述直流母线电压与设定的阈值进行比较；根据比较结果判断熔断器的状态，当所述直流母线电压小于所述设定的阈值时，判断熔断器熔断，当所述直流母线电压大于或等于所述设定的阈值时，判断熔断器正常。
2.根据权利要求1所述功率单元熔断器状态的检测方法，其特征在于，还包括当判断熔断器熔断时，禁止功率单元的输出。
3.—种功率单元熔断器状态的检测装置，其特征在于，包括直流母线电压检测单元，用于检测功率单元的直流母线电压；比较单元，用于将所述直流母线电压与设定的阈值进行比较；判断单元，用于根据比较结果判断熔断器的状态，当所述直流母线电压小于所述设定的阈值时，判断熔断器熔断，当所述直流母线电压大于或等于所述设定的阈值时，判断熔断器正常。
4.根据权利要求3所述的功率单元熔断器状态的检测装置，其特征在于，还包括禁止单元，当所述判断单元判断熔断器熔断时，用于禁止功率单元的输出。
5.根据权利要求3所述的功率单元熔断器状态的检测装置，其特征在于，所述直流母线电压检测单元包括差分子单元和电压跟随子单元；直流母线电压的正端和负端分别连接差分子单元的正输入端和负输入端；差分子单元的输出端连接电压跟随子单元的输入端；电压跟随子单元的输出端连接比较单元的输入端。
6.根据权利要求3-5任一项所述的功率单元熔断器状态的检测装置，其特征在于，所述直流母线电压为功率单元中的三相整流单元的输出电压，所述三相整流单元为由二极管组成的不可控整流单元。
7.根据权利要求3-5任一项所述的功率单元熔断器状态的检测装置，其特征在于，所述直流母线电压为功率电压中的单相整流单元的输出电压，所述单相整流单元为由二极管组成的不可控整流单元。
8.权利要求3-5任一项所述的功率单元熔断器状态的检测装置，其特征在于，所述直流母线电压为功率单元中的三相整流单元的输出电压，所述三相整流单元为由IGBT组成的可控整流单元。
9.权利要求3-5任一项所述的功率单元熔断器状态的检测装置，其特征在于，所述直流母线电压为功率单元中的单相整流单元的输出电压，所述单相整流单元为由IGBT组成的可控整流单元。
全文摘要
本发明提供的功率单元熔断器状态的检测方法和装置，通过检测功率单元中的直流母线电压来判断熔断器是否熔断，因为功率单元中熔断器熔断的直接原因就是熔断器上出现过电流，而过电流的产生是由于短路引起的，无论是功率单元的输出侧短路还是整流单元短路，或者是母线直接短路，均会引起直流母线电压的迅速跌落。因此通过检测直流母线电压来判断熔断器的状态非�？煽�。并且一般的功率单元中已经存在检测直流母线电压的装置，因此该方法既对熔断器没有要求，也不需要检测熔断器两端的电压，简单可靠，成本低，并且适用于中压和高压的场合。
文档编号G01R31/07GK102156243SQ20111006348
公开日2011年8月17日 申请日期2011年3月16日 优先权日2011年3月16日
发明者赵敬辉, 蹇龙飞 申请人:艾默生网络能源有限公司
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
