本發(fā)明涉及電機驅(qū)動技術(shù)領域，特別涉及一種功率模塊開機自檢方法、裝置及存儲介質(zhì)。

背景技術(shù)：

ipm(intelligentpowermodule，智能功率模塊)作為一種包含了igbt驅(qū)動芯片及外圍的驅(qū)動和保護電路的集成功率器件，智能功率模塊具有開關(guān)響應速度快，耐負載能力強，基極驅(qū)動電流小等優(yōu)點。

智能功率集成電路的應用無處不在，從日常生活中的家電照明、家用及商用變頻空調(diào)、各種消費電子產(chǎn)品，到工業(yè)應用控制、機器人等領域，市場非常廣闊。ipm內(nèi)集成了三相全橋逆變單元，當ipm內(nèi)部出現(xiàn)短路時會造成機電設備的損傷，因而需要對ipm進行開路或短路故障的檢測。

現(xiàn)有ipm為檢測保護依賴電機采樣電流，若在電機上電前ipm本身就已經(jīng)出現(xiàn)短路故障，則無法檢測，即無法實現(xiàn)對ipm上電前的自檢功能。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的主要目的是提供一種功率模塊開機自檢方法，旨在提高功率模塊的安全性。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出的功率模塊開機自檢方法，包括：

分別獲取功率模塊各相中上橋臂、下橋臂交替導通時的電流值；

將獲取的電流值與設定的電流閾值進行比較，依據(jù)比較的結(jié)果判斷是否有橋臂短路。

優(yōu)選地，該方法還包括：

獲取功率模塊的母線電壓，對各相上橋臂、下橋臂的連接點處施加預設電壓，獲取各相中上橋臂、下橋臂的飽和壓降；

獲取各連接點處的對地電壓，將對地電壓與對應的上橋臂的飽和壓降進行比較，依據(jù)比較結(jié)果判斷各上橋臂是否開路；

撤銷各連接點處施加的預設電壓，對電機定子施加預設d軸電流及預設q軸電流，控制電機定子位于位置角度分別相差預設角度的位置；

分別獲取功率模塊處于不同位置角度時的各相電流值，根據(jù)預設規(guī)則判斷各下橋臂是否開路。

優(yōu)選地，所述功率模塊為三相功率模塊，所述“將獲取的電流值與設定的電流閾值進行比較，依據(jù)比較的結(jié)果判斷是否有橋臂短路”包括：

在同一相中，在上橋臂斷開、下橋臂導通時，若獲取的電流值大于預設電流閾值，則判斷上橋臂短路；若否，則判斷上橋臂未短路；

在上橋臂導通、下橋臂斷開時，若獲取的電流值大于預設電流閾值，則判斷下橋臂短路；若否，則判斷下橋臂未短路。

優(yōu)選地所述“將對地電壓與對應的上橋臂的飽和壓降進行比較，依據(jù)比較結(jié)果判斷各上橋臂是否開路”包括：

將母線電壓減去對地電壓得到中點電壓，將中點電壓與對應的上橋臂的飽和壓降進行比較，若中點電壓小于對應的上橋臂的飽和壓降，判斷該上橋臂未開路；若否，則判斷該上橋臂開路。

優(yōu)選地，所述功率模塊為三相功率模塊，所述“控制電機定子位于位置角度分別相差預設角度的位置”包括：

控制電機定子依次位于0°、120°及240°三個角度位置。

優(yōu)選地，所述預設d軸電流等于電機定子電流，所述預設q軸電流為零。

優(yōu)選地，所述功率模塊為三相功率模塊，所述功率模塊的第一相上橋臂包括第一功率管，下橋臂包括第二功率管；所述功率模塊的第二相上橋臂包括第三功率管，下橋臂包括第四功率管；所述功率模塊的第三相上橋臂包括第五功率管，下橋臂包括第六功率管；所述獲取的三相電流值分別為iu、iv及iw；預設d軸電流為is，所述“分別獲取功率模塊處于不同位置角度時的各相電流值，根據(jù)預設規(guī)則判斷各下橋臂是否開路”包括：

若iu＝is，iv＝iw＝-is，則第一功率管、第四功率管及第六功率管均正常；

若iu＝is，iv＝-is，iw＝0，則第一功率管、第四功率管正常，第六功率管開路；

若iu＝is，iv＝0，iw＝-is，則第一功率管、第六功率管正常，第四功率管開路；

若iv＝is，iu＝iw＝-is，則第三功率管、第二功率管及第六功率管正常；

若iv＝is，iu＝-is，iw＝0，則第三功率管、第二功率管正常，第六功率管開路；

若iv＝is，iu＝0，iw＝-is，則第三功率管、第六功率管正常，第二功率管開路；

若iw＝is，iu＝iv＝-is，則第五功率管、第二功率管及第六功率管正常；

若iw＝is，iu＝-is，iv＝0，則第五功率管、第二功率管正常，第六功率管開路；

若iw＝is，iu＝-0，iv＝-is則第五功率管、第六功率管正常，第二功率管開路。

優(yōu)選地，所述功率模塊開機自檢裝置包括存儲器、處理器及存儲在所述存儲器上并在所述處理器上運行的功率模塊開機自檢方法的控制程序，所述功率模塊開機自檢方法的控制程序被所述處理器執(zhí)行時實現(xiàn)如上所述的方法的步驟。

本發(fā)明提出一種變頻裝置，所述變頻裝置包括如上所述的功率模塊開機自檢裝置。

本發(fā)明還提出一種存儲介質(zhì)，所述存儲介質(zhì)上存儲有功率模塊開機自檢方法的控制程序，所述功率模塊開機自檢方法控制程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)如上所述的功率模塊開機自檢方法的步驟。

本發(fā)明技術(shù)方案通過采用下橋臂自舉或上橋臂自舉的方法，依次開通同一相上橋臂來檢測下橋臂，或開通下橋臂來檢測上橋臂，分別獲取功率模塊各相中上橋臂、下橋臂交替導通時的電流值，將獲取的電流值與設定的電流閾值進行比較，以檢測具體哪一個橋臂的功率管出現(xiàn)短路故障。本發(fā)明技術(shù)方案在電機上電前即可對功率模塊進行檢查，進一步提高了功率模塊的可靠性及安全性。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖示出的結(jié)構(gòu)獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明功率模塊開機自檢方法一實施例的一流程圖；

圖2為本發(fā)明功率模塊開機自檢方法一實施例的另一流程圖；

圖3為本發(fā)明變頻裝置一實施例的功能模塊圖；

圖4為本發(fā)明ipm一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明變頻裝置主程序一實施例的流程圖；

圖6為本發(fā)明功率模塊短路檢測一實施例的流程圖；

圖7為本發(fā)明上橋臂開路檢測一實施例的一流程圖；

圖8為本發(fā)明電機定子位置角度為0°時下橋臂開路檢測一實施例的流程圖；

圖9為本發(fā)明電機定子位置角度為120°時下橋臂開路檢測一實施例的流程圖；

圖10為本發(fā)明電機定子位置角度為240°時下橋臂開路檢測一實施例的流程圖。

本發(fā)明目的的實現(xiàn)、功能特點及優(yōu)點將結(jié)合實施例，參照附圖做進一步說明。

具體實施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明的一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

需要說明，本發(fā)明實施例中所有方向性指示(諸如上、下、左、右、前、后……)僅用于解釋在某一特定姿態(tài)(如附圖所示)下各部件之間的相對位置關(guān)系、運動情況等，如果該特定姿態(tài)發(fā)生改變時，則該方向性指示也相應地隨之改變。

另外，在本發(fā)明中涉及“第一”、“第二”等的描述僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示其相對重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括至少一個該特征。另外，各個實施例之間的技術(shù)方案可以相互結(jié)合，但是必須是以本領域普通技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)為基礎，當技術(shù)方案的結(jié)合出現(xiàn)相互矛盾或無法實現(xiàn)時應當人認為這種技術(shù)方案的結(jié)合不存在，也不在本發(fā)明要求的保護范圍之內(nèi)。

本發(fā)明提出一種功率模塊開機自檢方法。

參照圖1，在本發(fā)明實施例中，該本發(fā)明提出的功率模塊開機自檢方法，包括：

s100、分別獲取功率模塊各相中上橋臂、下橋臂交替導通時的電流值；

s200、將獲取的電流值與設定的電流閾值進行比較，依據(jù)比較的結(jié)果判斷是否有橋臂短路。

需要說明的是，本實施例中，該功率模塊包括第一相、第二相及第三相，第一相中包括第一功率管及第二功率管，依次位于上橋臂及下橋臂；第二相中包括第三功率管及第四功率管，依次位于上橋臂及下橋臂；第三相包括第五功率管及第六功率管，依次位于上橋臂及下橋臂。

參照圖4，本實施例中，第一功率管至第六功率管均為igbt管，依次為igbt1～igbt6。

上電先設定硬件及軟件短路的電流閾值，設置電流閾值需要結(jié)合ipm數(shù)據(jù)手冊進行并適當留些余量。之后在某一檢測時間依次開通igbt1至igbt6，且每次僅開通一個功率管，其余的功率管關(guān)閉。例如檢測下橋臂的igbt2是否短路，則開通上橋臂的igbt1，并關(guān)閉igbt2～igbt6，并在開通igbt1的檢測時間內(nèi)判斷流經(jīng)igbt1的電流是否超過預設電流閾值，若發(fā)生過流，則可判定igbt2短路，轉(zhuǎn)故障函數(shù)進行處理。其余功率管短路判定相同，通過6次如似判定，則可依次全部判斷igbt1～igbt6是否短路。

本發(fā)明技術(shù)方案通過采用下橋臂自舉或上橋臂自舉的方法，依次開通同一相上橋臂來檢測下橋臂，或開通下橋臂來檢測上橋臂，分別獲取功率模塊各相中上橋臂、下橋臂交替導通時的電流值，將獲取的電流值與設定的電流閾值進行比較，以檢測具體哪一個橋臂的功率管出現(xiàn)短路故障。本發(fā)明技術(shù)方案在電機上電前即可對功率模塊進行檢查，進一步提高了功率模塊的可靠性及安全性。

進一步地，參照圖2，該方法還包括：

s300、獲取功率模塊的母線電壓，對各相上橋臂、下橋臂的連接點處施加預設電壓，獲取各相中上橋臂、下橋臂的飽和壓降；

s400、獲取各連接點處的對地電壓，將對地電壓與對應的上橋臂的飽和壓降進行比較，依據(jù)比較結(jié)果判斷各上橋臂是否開路；

s500、撤銷各連接點處施加的預設電壓，對電機定子施加預設d軸電流及預設q軸電流，控制電機定子位于位置角度分別相差預設角度的位置；

s600、分別獲取功率模塊處于不同位置角度時的各相電流值，根據(jù)預設規(guī)則判斷各下橋臂是否開路。

值得說明的是，在步驟s300中，本實施中，該功率模塊包括第一相、第二相及第三相，對第一相、第二相及第三相的上橋臂、下橋臂的連接點處施加預設電壓分別為vun、vvn及vwn。

如要判定igbt1是否開路，首先獲取母線電壓vpn，再在igbt1檢測時間內(nèi)，施加一定vun、vvn、vwn電壓，使其形成以igbt1為檢測的回路，例如回路：母線p→igbt1→pmsm→igbt4和igbt6→母線n等，并在這段時間內(nèi)檢測vpu，若vpu≤vcesat，則說明igbt1已經(jīng)開通；若igbt1未開路，否則說明igbt1已經(jīng)開路，需要轉(zhuǎn)向故障函數(shù)處理。依據(jù)同樣的原理可判斷igbt3、igbt5是否開路。

對于另外的下橋臂的igbt2、igbt4及igbt6是否開路，則采用如下方法進行判斷：

再撤銷相應施加電壓，控制轉(zhuǎn)子位置角度分別為α＝0°、120°與240°，并施加相應的兩相等效旋轉(zhuǎn)坐標系中id與iq的值，并控制id＝is，iq＝0。其中id、iq為無位置矢量控制系統(tǒng)中等效坐標變換中的直流量，這里is為pmsm(permanentmagnetsynchronousmotor，永磁同步電機)定子電流，這里需要控制is必須小于pmsm的最大峰值電流。

此時電機繞組中相當于通入了直流電流，由于通入的是直流電流，因此不能產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)的磁場，但依舊能產(chǎn)生恒定的脈振磁場，轉(zhuǎn)子依據(jù)定子電流矢量合成轉(zhuǎn)至相應角度，依據(jù)此原理檢測下橋臂的開路情況。

具體地，所述功率模塊為三相功率模塊，所述“將獲取的電流值與設定的電流閾值進行比較，依據(jù)比較的結(jié)果判斷是否有橋臂短路”包括：

在同一相中，在上橋臂斷開、下橋臂導通時，若獲取的電流值大于預設電流閾值，則判斷上橋臂短路；若否，則判斷上橋臂未短路；

在上橋臂導通、下橋臂斷開時，若獲取的電流值大于預設電流閾值，則判斷下橋臂短路；若否，則判斷下橋臂未短路。

具體地，所述“將對地電壓與對應的上橋臂的飽和壓降進行比較，依據(jù)比較結(jié)果判斷各上橋臂是否開路”包括：

將母線電壓減去對地電壓得到中點電壓，將中點電壓與對應的上橋臂的飽和壓降進行比較，若中點電壓小于對應的上橋臂的飽和壓降，判斷該上橋臂未開路；若否，則判斷該上橋臂開路。

具體地，所述功率模塊為三相功率模塊，所述“控制電機定子位于位置角度分別相差預設角度的位置”包括：

控制電機定子依次位于0°、120°及240°三個角度位置。

具體地，所述預設d軸電流等于電機定子電流，所述預設q軸電流為零。

具體地，所述功率模塊為三相功率模塊，所述功率模塊的第一相上橋臂包括第一功率管，下橋臂包括第二功率管；所述功率模塊的第二相上橋臂包括第三功率管，下橋臂包括第四功率管；所述功率模塊的第三相上橋臂包括第五功率管，下橋臂包括第六功率管；所述獲取的三相電流值分別為iu、iv及iw；預設d軸電流為is，所述“分別獲取功率模塊處于不同位置角度時的各相電流值，根據(jù)預設規(guī)則判斷各下橋臂是否開路”包括：

(1)若iu＝is，iv＝iw＝-is，則第一功率管、第四功率管及第六功率管均正常；

(2)若iu＝is，iv＝-is，iw＝0，則第一功率管、第四功率管正常，第六功率管開路；

(3)若iu＝is，iv＝0，iw＝-is，則第一功率管、第六功率管正常，第四功率管開路；

(4)若iv＝is，iu＝iw＝-is，則第三功率管、第二功率管及第六功率管正常；

(5)若iv＝is，iu＝-is，iw＝0，則第三功率管、第二功率管正常，第六功率管開路；

(6)若iv＝is，iu＝0，iw＝-is，則第三功率管、第六功率管正常，第二功率管開路；

(7)若iw＝is，iu＝iv＝-is，則第五功率管、第二功率管及第六功率管正常；

(8)若iw＝is，iu＝-is，iv＝0，則第五功率管、第二功率管正常，第六功率管開路；

(9)若iw＝is，iu＝-0，iv＝-is則第五功率管、第六功率管正常，第二功率管開路。

需要說明的是，施加旋轉(zhuǎn)坐標系下id＝is，iq＝0并控制轉(zhuǎn)子位置角度在α＝0°、120°與240°下檢測iu、iv、iw電流，并依據(jù)上列(1)～(9)綜合進行判斷即可判斷出ipm內(nèi)部具體哪個橋臂內(nèi)哪個功率器件發(fā)生開路故障。

本發(fā)明技術(shù)方案按照檢測得到的電機三相電流分情況進行判斷。此時三相電流矢量分別在合成在0°、120°與240°的方向上。在α＝0°時，電流經(jīng)母線p→igbt1→igbt4、igbt6→母線n回路，若igbt1、igbt4、igbt6正常，則滿足：iu＝is，iv＝iw＝-is，iv和iw的幅值遠遠大于1安培。即滿足u相電流為電機定子電流，v、w相電流與u相電流相反。

因此，若iu＝is，iv＝0，iw＝-is，則可以判斷igbt4開路；若iu＝is，iv＝-is，iw＝0，則可以判斷igbt6開路。因此軟件只需檢測上述3種情況即可判斷出下橋igbt4、igbt6功率管的好壞。同理對電機轉(zhuǎn)子角度位置為120°與240°進行相似判斷，即可判斷全部下橋是否開路或正常。

本發(fā)明提出一種功率模塊開機自檢裝置，所述功率模塊開機自檢裝置包括存儲器、處理器及存儲在所述存儲器上并在所述處理器上運行的功率模塊開機自檢方法的控制程序，所述功率模塊開機自檢方法的控制程序被所述處理器執(zhí)行時實現(xiàn)如上所述的方法的步驟。

本發(fā)明還提出一種變頻裝置，該變頻裝置包括功率模塊開機自檢裝置，該主題一的具體結(jié)構(gòu)參照上述實施例，由于本主題二采用了上述所有實施例的全部技術(shù)方案，因此至少具有上述實施例的技術(shù)方案所帶來的所有有益效果，在此不再一一贅述。

參照圖3，在本實施例中，該變頻裝置應用于空調(diào)器上。該變頻裝置包括整流橋(未標示)、軟起電路(未標示)、控制器10、母線電壓檢測模塊30、電機電流采樣模塊20、驅(qū)動模塊50、及故障檢測模塊40。其中，電阻r1和開關(guān)k1構(gòu)成軟起電路?？刂破鞑捎每刂菩酒瑃ms320f28系列dsp實現(xiàn)。母線電壓檢測模塊對母線電壓pn進行檢測。電機電流采樣模塊對pmsm的兩相電流進行采樣。驅(qū)動模塊用于將控制器輸出的六路pwm控制信號進行功率放大后輸出至ipm。圖中電容c1和電容c2為充電濾波電解電容，r2、r3為其母線電壓均壓電路。ipm和pspm組成逆變主回路。

綜上所述，現(xiàn)結(jié)合圖5對pmsm無位置傳感器矢量控制系統(tǒng)的主程序作進一步闡述：

在系統(tǒng)啟動后按照以下時序運行：

s101、系統(tǒng)上電自檢；

s102、判斷自檢是否完成，若未完成，返回至s101，若完成，則進行s103參數(shù)獲取；

s104、在獲取必要的參數(shù)后，進入初始等待；

s105、進行通信等待；

s106、實時判斷是否接收到上位機開機指令，若未接收到返回至步驟s105，若接收到則進入下一步驟；

s107、pmsm軟啟動；

s108～s116判斷是否出現(xiàn)故障，并進行故障處理。

進一步地，參照圖6，對本發(fā)明中功率管的短路檢測進行闡述：

s201、本實施例中，在進入短路檢測模式中，先設定電流閾值isc，獲取母線電壓及功率管導通后的閾值vcesat；

s202、進入短路自檢模式，依次獲取各相功率管交替導通時的電流值；

s203、判斷獲取的電流值是否大于設定的電流閾值isc；

s204、若是，則可判定那個橋臂的哪個功率管發(fā)生短路故障；

s205、若否，則判斷短路自檢模式是否完成，若未完成，則返回繼續(xù)判斷；若完成，則進入開路檢測模式。

在進行開路檢測時，參照圖7，先對功率模塊的上橋臂的igbt1、igbt3及igbt5進行檢測。這里，參照步驟s301～s309，依次對功率模塊各個上下橋臂的連接點處施加電壓vun、vvn及vwn，并獲取對應的中點電壓vpu、vpv及vpw，將vpu、vpv及vpw與對應的飽和壓降進行比較，從而判斷igbt1、igbt3及igbt5是否開路。

對于下橋臂的igbt2、igbt4及igbt6開路判斷，則參照圖8、圖9及圖10，圖8、圖9及圖10分別表示在電機轉(zhuǎn)子在位置角度分別為0°、120度及240°時的判斷情況。

參照步驟s401～s407，這里對電機的定子施加等效直流分量，d軸電流為id＝is，這里is等于電機轉(zhuǎn)子電流；q軸電流為零。通過對電機三相電流iu、iv及iw進行檢測，通過與預設規(guī)則進行比較判斷，即可判斷igbt2、igbt4及igbt6開路情況。

在完成0°位置角度的檢測判斷后，再進行120°位置角度的檢測判斷，參照步驟s501～s507，這里與0°位置角度的檢測判斷類似，此處不再贅述。

最后，參照步驟s601～s607，進行位置角度為240°時的檢測判斷。在完成所有位置角度的判斷后，退出自檢。

本發(fā)明所述技術(shù)，提供了一種上電前ipm模塊故障自檢功能，針對ipm模塊短路及開路故障，實行不同的檢測方法，在短路故障，實行下橋臂自舉或上橋臂自舉的方法，開通全部上橋臂檢測下橋臂，或開通全部下橋臂檢測上橋臂，并對ipm模塊的每一個功率管進行逐步開通，以檢測具體哪一個功率管短路故障；而對開路故障，結(jié)合電機缺相檢測、母線電壓采樣、轉(zhuǎn)子位置角度及電機定子電流的綜合判斷得出ipm模塊開路故障的具體器件，本發(fā)明技術(shù)方案不僅對應用ipm模塊的變頻應用系統(tǒng)的上電自檢ipm模塊功能的一個具體補充完善，也對含ipm模塊售后產(chǎn)品提供了一種檢測保護方案，同時也對應用ipm模塊廠家測試ipm模塊提供了一種ipm模塊入廠的軟件測試方法，極具應用推廣價值。

本發(fā)明還提出一種存儲介質(zhì)，所述存儲介質(zhì)上存儲有功率模塊開機自檢方法的控制程序，所述功率模塊開機自檢方法控制程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)如上所述的功率模塊開機自檢方法的步驟。

通過以上的實施方式的描述，本領域的技術(shù)人員可以清楚地了解到上述實施例方法可借助軟件加必需的通用硬件平臺的方式來實現(xiàn)，當然也可以通過硬件，但很多情況下前者是更佳的實施方式?；谶@樣的理解，本發(fā)明的技術(shù)方案本質(zhì)上或者說對現(xiàn)有技術(shù)做出貢獻的部分可以以軟件產(chǎn)品的形式體現(xiàn)出來，該計算機軟件產(chǎn)品存儲在如上所述的一個存儲介質(zhì)(如rom/ram、磁碟、光盤)中，包括若干指令用以使得一臺終端設備(可以是手機，計算機，服務器，空調(diào)器，或者網(wǎng)絡設備等)執(zhí)行本發(fā)明各個實施例所述的方法。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是在本發(fā)明的發(fā)明構(gòu)思下，利用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)變換，或直接/間接運用在其他相關(guān)的技術(shù)領域均包括在本發(fā)明的專利保護范圍內(nèi)。