用于檢測(cè)與逆變器或相關(guān)機(jī)器相關(guān)的故障的系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】逆變器(111)包括第一對(duì)半導(dǎo)體裝置(70，78)，所述第一對(duì)半導(dǎo)體裝置具有開(kāi)關(guān)端子，所述開(kāi)關(guān)端子串聯(lián)連接在直流總線的正端子(101)與負(fù)端子(99)之間。模擬接口(12)調(diào)節(jié)與半導(dǎo)體裝置(70，78)的控制端子相關(guān)的測(cè)量節(jié)點(diǎn)(310)處的電壓電平。模-數(shù)轉(zhuǎn)換器(14)具有用于接收測(cè)量節(jié)點(diǎn)(310)的調(diào)節(jié)的電壓電平的模擬輸入并輸出每一個(gè)測(cè)量節(jié)點(diǎn)(310)的相應(yīng)數(shù)字計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)處理器(22)適于根據(jù)數(shù)字計(jì)數(shù)與存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(24)中的與半導(dǎo)體裝置(70，78)的開(kāi)關(guān)狀態(tài)對(duì)應(yīng)的一個(gè)或多個(gè)參考范圍的一致性檢測(cè)逆變器中存在故障或不存在故障。
【專(zhuān)利說(shuō)明】用于檢測(cè)與逆變器或相關(guān)機(jī)器相關(guān)的故障的系統(tǒng)
[0001]本文件在35U.S.C.119(e)下主張基于2011年3月21日提出申請(qǐng)的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)第 61/454，690 號(hào)并且題目為 “SYSTEM FOR DETECTING A FAILURE ASSOCIATED WITH ANINVERTER OR ASSOCIATED MACHINE” 的優(yōu)先權(quán)。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及用于檢測(cè)或診斷與逆變器或與逆變器相關(guān)的機(jī)器相關(guān)的故障的系統(tǒng)?！颈尘凹夹g(shù)】
[0003]在現(xiàn)有技術(shù)中，逆變器用于將直流數(shù)據(jù)總線上的直流(DC)電壓轉(zhuǎn)換成控制電動(dòng)機(jī)的一個(gè)或多個(gè)交流信號(hào)。相反地，逆變器可以用于將從機(jī)器(例如，交流發(fā)電機(jī)或發(fā)電機(jī))產(chǎn)生的交變電流轉(zhuǎn)換成用于操作車(chē)輛或其它電動(dòng)設(shè)備的直流電流。在一些現(xiàn)有技術(shù)結(jié)構(gòu)中，逆變器包括在打開(kāi)狀態(tài)或關(guān)閉狀態(tài)下可能會(huì)失效的一個(gè)或多個(gè)電源開(kāi)關(guān)半導(dǎo)體。
[0004]一些現(xiàn)有技術(shù)可能試圖在逆變器或機(jī)器在充分操作模式下以全功率操作之前檢測(cè)逆變器或機(jī)器的故障或失效作為以小功率啟動(dòng)診斷過(guò)程的一部分。例如，一些現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)具有以低于每當(dāng)逆變器或機(jī)器開(kāi)始或接通時(shí)逆變器的操作電壓的電壓運(yùn)行的診斷過(guò)程周期。然而，這種現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)不能夠檢測(cè)在前一診斷過(guò)程周期與下一個(gè)診斷過(guò)程周期之間的逆變器或機(jī)器的操作期間(或操作時(shí)間段)的故障。如此，需要一種用于在逆變器或機(jī)器的操作期間提供逆變器或機(jī)器的故障的實(shí)時(shí)檢測(cè)的系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，系統(tǒng)能夠檢測(cè)與逆變器或與逆變器相關(guān)的機(jī)器相關(guān)的故障的系統(tǒng)。所述系統(tǒng)包括具有正端子和負(fù)端子的直流總線。逆變器包括具有開(kāi)關(guān)端子的第一對(duì)半導(dǎo)體裝置，所述開(kāi)關(guān)端子串聯(lián)連接在直流總線的正端子與負(fù)端子之間。模擬接口調(diào)節(jié)與半導(dǎo)體裝置的控制端子相關(guān)的測(cè)量節(jié)點(diǎn)處的電壓電平。模-數(shù)轉(zhuǎn)換器具有用于接收測(cè)量節(jié)點(diǎn)的調(diào)節(jié)電壓電平的模擬輸入并輸出相應(yīng)的數(shù)字計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)處理器適于在數(shù)字計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)與存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中的與半導(dǎo)體裝置的開(kāi)關(guān)狀態(tài)對(duì)應(yīng)的一個(gè)或多個(gè)參考范圍不一致的情況下檢測(cè)逆變器中的故障。相反地，數(shù)據(jù)處理器適于在數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)計(jì)數(shù)與存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中的與半導(dǎo)體裝置的開(kāi)關(guān)狀態(tài)對(duì)應(yīng)的一個(gè)或多個(gè)參考范圍一致的情況下檢測(cè)逆變器中沒(méi)有故障。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0006]圖1是檢測(cè)或診斷與逆變器相關(guān)或與逆變器相關(guān)的機(jī)器的故障的系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的方框圖；以及
[0007]圖2是檢測(cè)或診斷與逆變器相關(guān)或與逆變器相關(guān)的機(jī)器的故障的系統(tǒng)的另一個(gè)實(shí)施例的方框圖。【具體實(shí)施方式】
[0008]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，圖1顯示了能夠檢測(cè)或診斷與逆變器或與逆變器相關(guān)的機(jī)器77相關(guān)的故障的系統(tǒng)111。系統(tǒng)111最適合用于實(shí)時(shí)地或在逆變器的操作模式(與預(yù)測(cè)試非操作模式不同)期間診斷、識(shí)別并分類(lèi)逆變器(例如，功率級(jí)209)的失效。在操作模式中，逆變器(例如，功率級(jí)209)能夠?qū)⒅绷麟娏鬓D(zhuǎn)換成用于施加到機(jī)器177或用于控制機(jī)器177的電動(dòng)機(jī)或電動(dòng)機(jī)的一個(gè)或多個(gè)交流信號(hào)。在測(cè)試模式中，逆變器不能提供或輸出用于施加到機(jī)器177或電動(dòng)機(jī)的一個(gè)或多個(gè)交流信號(hào)。
[0009]在一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)111包括為直流總線98提供電能或直流電壓的能量源109 (例如，電池、燃料電池或機(jī)械驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī))。直流總線98具有正端子101和負(fù)端子99。逆變器(例如，功率級(jí)209)可以具有一個(gè)或多個(gè)逆變器相(208，206和204)或切換部分，其中每一個(gè)相(208，206或204)或切換部分將單獨(dú)的輸出信號(hào)提供給逆變器的相應(yīng)輸出端子(304，306，308)。在一個(gè)實(shí)施例中，逆變器的每一個(gè)相(208，206或204)具有一對(duì)開(kāi)關(guān)晶體管。開(kāi)關(guān)晶體管被構(gòu)造成從直流總線98接收直流電力。例如，逆變器功率級(jí)209的每一個(gè)相包括具有串聯(lián)連接在直流總線98的正端子101與負(fù)端子99之間的開(kāi)關(guān)端子(例如，集電極和發(fā)射極，或漏極和源極)的第一對(duì)半導(dǎo)體裝置(例如，用于第一逆變器相208的70，78)。逆變器的一個(gè)或多個(gè)輸出端子連接到負(fù)載機(jī)器177 (例如，電動(dòng)機(jī))。
[0010]激勵(lì)極10連接到開(kāi)關(guān)晶體管(例如，用于第一逆變器相208的70，78)以根據(jù)電子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)16的命令數(shù)據(jù)控制開(kāi)關(guān)晶體管。電子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)16可以經(jīng)由數(shù)據(jù)端口18中的一個(gè)連接到車(chē)輛數(shù)據(jù)總線(未示出)。例如，車(chē)輛數(shù)據(jù)總線可以包括IS0(國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織)兼容的數(shù)據(jù)總線或控制器局域網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)總線以用于與一個(gè)或多個(gè)控制器、輸入裝置、或用于接收操作者輸入(例如，用戶輸入速度或用于電動(dòng)機(jī)的扭矩命令)的用戶界面通信數(shù)據(jù)消息。激勵(lì)極10控制開(kāi)關(guān)晶體管以調(diào)節(jié)施加到機(jī)器177或電動(dòng)機(jī)的輸出信號(hào)，其中所述輸出信號(hào)支持電動(dòng)機(jī)或機(jī)器177的轉(zhuǎn)速、扭矩、加速減速、或旋轉(zhuǎn)方向。
[0011]模擬接口 12連接到半導(dǎo)體裝置的控制端子(半導(dǎo)體裝置36，42，50，56，64，70，和78的基極或柵極)。例如，模擬接口 12調(diào)節(jié)、平均或縮放在與相關(guān)半導(dǎo)體裝置的控制端子相關(guān)的測(cè)量節(jié)點(diǎn)(310，312，314)處的電壓電平。在圖1的示例性示例中，測(cè)量節(jié)點(diǎn)包括用于第一逆變器相208的第一測(cè)量節(jié)點(diǎn)310、用于第二逆變器相206的第二測(cè)量節(jié)點(diǎn)312、用于第三逆變器相204的第三測(cè)量節(jié)點(diǎn)314、和用于制動(dòng)電路202的第四測(cè)量節(jié)點(diǎn)316。在本文件中所述的圖標(biāo)中，參照直流總線98的負(fù)端子99的第一測(cè)量節(jié)點(diǎn)或其相關(guān)測(cè)量電壓被稱(chēng)為Vpole_A ;參照直流總線98的負(fù)端子99的第二測(cè)量節(jié)點(diǎn)312或其相關(guān)測(cè)量電壓被稱(chēng)為Vpole_B ;參照直流總線98的負(fù)端子99的第三測(cè)量節(jié)點(diǎn)或其相關(guān)測(cè)量電壓被稱(chēng)為Vpole_C，以及參照直流總線98的負(fù)端子99的第四測(cè)量節(jié)點(diǎn)或其相關(guān)測(cè)量電壓被稱(chēng)為Vpole_BC。
[0012]在一個(gè)實(shí)施例中，模擬接口 12包括用于確定任何測(cè)量節(jié)點(diǎn)上的平均電壓電平、中位數(shù)電壓電平、或任何測(cè)量節(jié)點(diǎn)的均方根值的模擬平均電路。例如，可以參照直流總線98的負(fù)端子99測(cè)量任意測(cè)量節(jié)點(diǎn)上的任何這種電壓電平。在一個(gè)實(shí)施例中，平均電壓電平表示在參照采樣周期或采樣間隔期間估算的測(cè)量節(jié)點(diǎn)處的低壓電平與高壓電平之間的中點(diǎn)，其中所述采樣周期或采樣間隔可以參照由激勵(lì)極10輸出到功率級(jí)209的調(diào)制信號(hào)(例如，命令信號(hào))的頻率或周期限定。在另一個(gè)實(shí)施例中，平均電壓電平還可以表示乘以在采樣周期或采樣間隔期間估算的測(cè)量節(jié)點(diǎn)的最小低壓電平的絕對(duì)值和最大高壓電平的絕對(duì)值的總和的一半。
[0013]在其它的實(shí)施例中，模擬接口 12可以包括比例放大器、壓縮放大器、或衰減放大器、或?qū)⑹┘拥侥?數(shù)轉(zhuǎn)換器14的信號(hào)電平調(diào)節(jié)到用于處理的信號(hào)值的適當(dāng)范圍的另一個(gè)電路。
[0014]一個(gè)或多個(gè)模-數(shù)轉(zhuǎn)換器14的輸入連接到模擬接口 12的輸出。模-數(shù)轉(zhuǎn)換器14具有用于接收測(cè)量節(jié)點(diǎn)(310，312，314，316)的已調(diào)節(jié)電壓電平的模擬輸入并輸出相應(yīng)數(shù)字計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)115(例如，本文中所公開(kāi)的圖表中的ADC計(jì)數(shù)數(shù)據(jù))或每個(gè)測(cè)量節(jié)點(diǎn)的相應(yīng)電壓數(shù)據(jù)。進(jìn)而，模-數(shù)轉(zhuǎn)換器14連接到電子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)16，所述電子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)可以存儲(chǔ)測(cè)量的數(shù)字計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)115，所述測(cè)量的數(shù)字計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)還可以被稱(chēng)為存儲(chǔ)的數(shù)字計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)。
[0015]在數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)16，數(shù)據(jù)處理器22適于在數(shù)字計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)115與存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器24中的與半導(dǎo)體裝置的開(kāi)關(guān)狀態(tài)對(duì)應(yīng)的一個(gè)或多個(gè)參考范圍(例如，在類(lèi)似于本文中所述的圖標(biāo)的診斷數(shù)據(jù)或查找表中)不一致的情況下檢測(cè)到逆變器(例如，功率級(jí)209)中的故障。相反地，數(shù)據(jù)處理器22適于在數(shù)字計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)115與存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器24中的與半導(dǎo)體裝置的開(kāi)關(guān)狀態(tài)對(duì)應(yīng)的一個(gè)或多個(gè)參考范圍一致的情況下檢測(cè)到逆變器(例如，功率級(jí)209)中不存在故障。如在本文中所使用的，開(kāi)關(guān)狀態(tài)是指正確地起作用或未損壞的半導(dǎo)體裝置是否處于活動(dòng)的(“導(dǎo)通”或“關(guān)閉”)或不活動(dòng)的(“斷開(kāi)”或“打開(kāi)”)。例如，半導(dǎo)體裝置的改變狀態(tài)的故障可能會(huì)導(dǎo)致半導(dǎo)體裝置在打開(kāi)狀態(tài)或關(guān)閉狀態(tài)下的失效。
[0016]電子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)16可以控制能量源109或能量源109的開(kāi)關(guān)電路107的電壓電平輸出以控制電壓電平輸出。雖然在能量源109的方框中示出了開(kāi)關(guān)電路107，但是開(kāi)關(guān)電路107可以:(1)與電池、發(fā)電機(jī)、或燃料電池單獨(dú)地封裝；或(2)作為中間物連接在能量源109、電池、發(fā)電機(jī)、或燃料電池與直流總線98之間，并且這種結(jié)構(gòu)落入本文所附的權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。能量源109可以具有第一電壓電平輸出和第二電平輸出，其中第二電平輸出大于第一電平輸出。在一個(gè)實(shí)施例中，第一電壓電平可以包括等于或低于24伏直流的測(cè)試電壓范圍，而第二電壓電平可以包括等于或大于48伏直流的操作電壓范圍。例如，測(cè)試電壓范圍主要用在用于測(cè)試在將全操作電壓范圍施加到直流總線98之前是否存在短路的測(cè)試模式中。
[0017]在一個(gè)實(shí)施例中，能量源109連接(例如，經(jīng)由開(kāi)關(guān)電路107)到直流總線98。開(kāi)關(guān)電路107與能量源109相關(guān)聯(lián)以用于在第一電壓電平與第二電壓電平之間或測(cè)試電壓范圍與操作電壓范圍之間調(diào)節(jié)直流總線98上的電壓電平。數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)16被構(gòu)造成控制開(kāi)關(guān)電路107以將直流總線98上的電壓電平調(diào)節(jié)到目標(biāo)電壓電平。目標(biāo)電壓電平可以與診斷數(shù)據(jù)26或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器24中的故障分類(lèi)器113的軟件指令相一致。
[0018]電壓電平檢測(cè)器103連接到直流總線98的至少一個(gè)端子。電壓電平檢測(cè)器103檢測(cè)由能量源109施加到直流總線98的電壓電平(例如，第一電壓電平，第二電壓電平，或測(cè)量的DC總線電平數(shù)據(jù)117)。電壓電平檢測(cè)器103的特征可以是電壓壓縮、對(duì)電壓進(jìn)行比例縮放、或用于調(diào)節(jié)直流總線98上的電壓的其它技術(shù)以用于測(cè)量目的并通過(guò)輔助模-數(shù)轉(zhuǎn)換器105或數(shù)據(jù)處理器22進(jìn)行處理。
[0019]在一個(gè)實(shí)施例中，如圖1所示，電壓電平檢測(cè)器103可以連接到用于將檢測(cè)到的電壓電平轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的高壓電平或相應(yīng)的低壓電平或以其它方式設(shè)置DC總線狀態(tài)的輔助模-數(shù)轉(zhuǎn)換器105。進(jìn)而，輔助模-數(shù)轉(zhuǎn)換器105的輸出連接到數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)16。
[0020]一個(gè)或多個(gè)電容器(32，34)連接在直流總線98的端子(99，101)的兩端。如圖所示，兩個(gè)電阻器(28，30)串聯(lián)連接在直流總線98的正端子101與負(fù)端子99之間。每一個(gè)電容器(32，34)可以包括用于過(guò)濾直流電流并保持直流總線98上的電壓或電流處于大致一致水平或在期望的波動(dòng)范圍內(nèi)(例如，在可接受的電流脈動(dòng)的容許誤差內(nèi))的電解電容器或電容器組合。例如，每一個(gè)電容器(32，34)可以減少或改善直流總線98的電流的波動(dòng)，其中當(dāng)與逆變器的一個(gè)或多個(gè)極相關(guān)的功率級(jí)209中的一個(gè)或多個(gè)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)同時(shí)或迅速連續(xù)地啟動(dòng)或被切換時(shí)，則可能會(huì)出現(xiàn)所述電流的波動(dòng)。
[0021]在一個(gè)實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)電阻器(28，30)可以串聯(lián)連接在直流總線98的正負(fù)端子99之間。例如，每一個(gè)電阻器(28或30)可以與相應(yīng)的電容器(32或34，分別地)并聯(lián)連接以形成過(guò)濾網(wǎng)(例如，電阻-電容(RC)過(guò)濾器)。
[0022]如先前所述，逆變器相的輸出節(jié)點(diǎn)(304，306，308)可以連接到負(fù)載、電動(dòng)機(jī)或機(jī)器177的相應(yīng)電動(dòng)機(jī)相端子。如圖1所示，逆變器功率級(jí)209具有三個(gè)相，并且負(fù)載具有三個(gè)相，盡管可以使用從單個(gè)相到多個(gè)相結(jié)構(gòu)的任意數(shù)量的相。雖然逆變器功率級(jí)209在圖1中具有三個(gè)相，但是要理解的是逆變器或系統(tǒng)111可以具有從I到N的任意數(shù)量的相，其中N是正整數(shù)。如圖所示，逆變器功率級(jí)209具有第一逆變器相208、第二逆變器相206和第三逆變器相204。進(jìn)一步，逆變器功率級(jí)209具有用于對(duì)在與機(jī)動(dòng)模式相對(duì)的制動(dòng)模式下在機(jī)器117的操作期間由機(jī)器117產(chǎn)生的電流進(jìn)行整流的制動(dòng)電路202。
[0023]第一逆變器相208具有第一開(kāi)關(guān)部分或第一對(duì)半導(dǎo)體裝置(70，78)。第二逆變器相206具有第二開(kāi)關(guān)部分或第二對(duì)半導(dǎo)體裝置(56，64)。第三逆變器相204具有第三開(kāi)關(guān)部分或第三對(duì)半導(dǎo)體裝置(42，50)。逆變器功率級(jí)209的每一個(gè)相都包括第一開(kāi)關(guān)晶體管(70，56，42)和第二開(kāi)關(guān)晶體管(78，64，50)，且所述晶體管的各個(gè)開(kāi)關(guān)端子(例如，集電極和發(fā)射極、或源極或漏極)相對(duì)于彼此串聯(lián)連接在正端子101與負(fù)端子99之間。雖然第一開(kāi)關(guān)晶體管(70，56，42)和 第二開(kāi)關(guān)晶體管(78，64，50)被示出為NPN晶體管，但是在可選的實(shí)施例中，第一開(kāi)關(guān)晶體管和第二開(kāi)關(guān)晶體管可以包括PNP晶體管、電場(chǎng)效應(yīng)晶體管、或其它適當(dāng)?shù)陌雽?dǎo)體裝置。
[0024]第一逆變器相208具有與第一開(kāi)關(guān)晶體管(70)和第二開(kāi)關(guān)晶體管(78)的基極(或柵極)相關(guān)的輸入。在這里所述的圖表中，第一逆變器相208的第一開(kāi)關(guān)晶體管(70)被稱(chēng)為A+IGBT ;第一逆變器相208的第二開(kāi)關(guān)晶體管(78)被稱(chēng)為A-1GBT。雖然IGBT表示絕緣柵雙極晶體管，但是在功率級(jí)209的任意相中，第一開(kāi)關(guān)晶體管(例如，70)和第二開(kāi)關(guān)晶體管(例如，78)可以包括電場(chǎng)效應(yīng)晶體管、互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體、功率晶體管或其它適當(dāng)?shù)陌雽?dǎo)體裝置。
[0025]第一逆變器相208具有連接到機(jī)器177(例如，永磁電機(jī)或感應(yīng)式電機(jī))的負(fù)載或第一繞組154的第一輸出節(jié)點(diǎn)308。在可選的實(shí)施例中，第一繞組154可以被連接在機(jī)器177與輸出節(jié)點(diǎn)308之間的電感器代替或表示。
[0026]第二逆變器相206具有與第一開(kāi)關(guān)晶體管(56)和第二開(kāi)關(guān)晶體管￠4)的基極(或柵極)相關(guān)的輸入。在這里所述的圖表中，第二逆變器相206的第一開(kāi)關(guān)晶體管(56)被稱(chēng)為B+IGBT ;第二逆變器相206的第二開(kāi)關(guān)晶體管(64)被稱(chēng)為B-1GBT。第二逆變器相206具有連接到機(jī)器117或機(jī)器117 (例如，電動(dòng)機(jī))的第二繞組160的第二輸出節(jié)點(diǎn)306。在可選的實(shí)施例中，第二繞組160可以被連接在機(jī)器177與輸出節(jié)點(diǎn)306之間的電感器代
替或表示。
[0027]第三逆變器相204具有與第一開(kāi)關(guān)晶體管(42)和第二開(kāi)關(guān)晶體管(50)的基極(或柵極)相關(guān)的輸入。在這里所述的圖表中，第三逆變器相204的第一開(kāi)關(guān)晶體管(42)被稱(chēng)為C+IGBT ;第三逆變器相204的第二開(kāi)關(guān)晶體管(50)被稱(chēng)為C-1GBT。第三逆變器相204具有連接到機(jī)器117或機(jī)器17 (例如，電動(dòng)機(jī))的第三繞組182的第三輸出節(jié)點(diǎn)182。在可選的實(shí)施例中，第三繞組182可以被連接在機(jī)器77與輸出節(jié)點(diǎn)304之間的電感器代替或表示。
[0028]每一個(gè)第一開(kāi)關(guān)晶體管(70，56，42)的基極(或柵極)連接到激勵(lì)極10。激勵(lì)極10包括用于提供使第一開(kāi)關(guān)晶體管活動(dòng)(例如，接通)或不活動(dòng)(例如，斷開(kāi))的信號(hào)(例如，調(diào)制信號(hào))偏置網(wǎng)或邏輯電路并受到電子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)16的控制。類(lèi)似地，第二開(kāi)關(guān)晶體管(78，64，50)的基極(或柵極)連接到激勵(lì)極10或用于提供使第二開(kāi)關(guān)晶體管活動(dòng)(例如，接通)和不活動(dòng)(例如，切斷)的信號(hào)并受到電子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)16的控制。
[0029]如圖1所示，每一個(gè)第一開(kāi)關(guān)晶體管(70，56，42)的集電極連接到直流總線98的電壓軌道或正端子101，而第一開(kāi)關(guān)晶體管(70，56，42)的發(fā)射極連接到各個(gè)相的輸出節(jié)點(diǎn)。每一個(gè)第二開(kāi)關(guān)晶體管(78，64，50)的集電極連接到各個(gè)相的輸出節(jié)點(diǎn)(308，306，304，分別地)，而第二開(kāi)關(guān)晶體管(78，64，50)的發(fā)射極連接到(直流總線98的)另一個(gè)電壓軌道或直流總線98的負(fù)端子99。
[0030]第一保護(hù)性二極管(72，58，44)并聯(lián)連接在每一個(gè)第一開(kāi)關(guān)晶體管(70，56，42)的集電極與發(fā)射極之間。第二保護(hù)性二極管(80，66，52)并聯(lián)連接在每一個(gè)第二開(kāi)關(guān)晶體管(80,66,52)的集電極與發(fā)射極之間。第一保護(hù)性二極管(72，58，44)和第二保護(hù)性二極管(80，66，52)分別通過(guò)當(dāng)?shù)谝婚_(kāi)關(guān)晶體管或第二開(kāi)關(guān)晶體管在狀態(tài)(例如，接通或斷開(kāi))之間切換時(shí)為要被耗散的電流提供路徑來(lái)防止瞬時(shí)電流損壞第一開(kāi)關(guān)晶體管(70，56，42)和第二開(kāi)關(guān)晶體管(78，64，50)。
[0031]再生制動(dòng)電路202允許逆變器在整流模式和電動(dòng)機(jī)或機(jī)器177中作用以在與機(jī)動(dòng)模式相對(duì)的制動(dòng)模式或發(fā)電模式中作為發(fā)電機(jī)操作。為了減少在制動(dòng)模式下機(jī)器177的旋轉(zhuǎn)能并由所述旋轉(zhuǎn)能生成電能，機(jī)器177被命令在其中機(jī)器177生成用于施加到逆變器功率級(jí)209的輸出節(jié)點(diǎn)(308，306，304)中的一個(gè)或多個(gè)的交變電流能的再生制動(dòng)模式下操作。
[0032]制動(dòng)模式晶體管36與整流二極管38和電阻器40的并聯(lián)組合串聯(lián)。制動(dòng)模式晶體管36可操作以切換或引導(dǎo)電流到整流二極管38以整流由機(jī)器177產(chǎn)生的交變電流或在產(chǎn)生的交變電流的適當(dāng)波形周期部分期間將所述交變電流轉(zhuǎn)換成直流電流。保護(hù)性二極管39連接在制動(dòng)模式晶體管36的發(fā)射極與集電極之間以保護(hù)晶體管36免受損壞電流，否則將會(huì)發(fā)生的損壞電流。在本文所述的圖標(biāo)中，制動(dòng)模式晶體管36可以被稱(chēng)為BC IGBT0
[0033]電子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)16包括數(shù)據(jù)處理器22、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器24和連接到數(shù)據(jù)總線20的一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)端口。數(shù)據(jù)處理器22，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器24和數(shù)據(jù)端口 18能夠經(jīng)由數(shù)據(jù)總線20彼此通信。
[0034]數(shù)據(jù)處理器22可以包括微處理器、微控制器、邏輯裝置、算術(shù)邏輯單元、專(zhuān)用集成電路、可編程序邏輯陣列、場(chǎng)可編程門(mén)排列(FPGA)、數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)、芯片上的可編程系統(tǒng)(PSoC)、或其它可編程電子裝置。
[0035]數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器24可以包括任何電子存儲(chǔ)器、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器、非易失存儲(chǔ)器、磁存儲(chǔ)器、光存儲(chǔ)裝置、或用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的任何其它適當(dāng)?shù)难b置或介質(zhì)。每一個(gè)數(shù)據(jù)端口 18可以包括輸入/輸出口、收發(fā)器、或用于經(jīng)由傳輸線或以其它方式發(fā)送到電子裝置、從電子裝置進(jìn)行接收或與電子裝置通信的另一個(gè)裝置。
[0036]在一種配置中，數(shù)據(jù)端口 18可以連接到激勵(lì)極10、模-數(shù)轉(zhuǎn)換器14、輔助模-數(shù)轉(zhuǎn)換器105和能量源109的開(kāi)關(guān)電路107、和車(chē)輛數(shù)據(jù)總線(未示出)。
[0037]激勵(lì)極10可以連接到數(shù)據(jù)端口 18，使得數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)16可以生成使偏壓電路或激勵(lì)極10不活動(dòng)或活動(dòng)的命令或輸出信號(hào)；因此,控制逆變器(功率級(jí)209)的不活動(dòng)或活動(dòng)以防止對(duì)未失效逆變器電路或負(fù)載(例如，電動(dòng)機(jī))的損壞。開(kāi)關(guān)電路107連接到數(shù)據(jù)端口 18，使得數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)16可以控制開(kāi)關(guān)電路107的開(kāi)關(guān)狀態(tài)以提供直流總線98上的目標(biāo)電壓電平以在測(cè)試電壓范圍或較低的電壓范圍執(zhí)行對(duì)功率級(jí)的測(cè)試或以其它方式控制直流總線98上的第一電壓電平和第二電壓電平以防止對(duì)功率級(jí)209、機(jī)器177或兩者的損壞。
[0038]模-數(shù)轉(zhuǎn)換器14有助于經(jīng)由模擬接口 12輸入或接收測(cè)量節(jié)點(diǎn)處的測(cè)量數(shù)字計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)115或測(cè)量的電壓數(shù)據(jù)。輔助模-數(shù)轉(zhuǎn)換器14有助于輸入或接收來(lái)自電壓電平檢測(cè)器103的測(cè)量的直流總線電平數(shù)據(jù)117 (直流總線邏輯電平)。
[0039]在一個(gè)實(shí)施例中，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器24存儲(chǔ)以下測(cè)量數(shù)據(jù)、參考數(shù)據(jù)或其它數(shù)據(jù)記錄中的一個(gè)或多個(gè):(I)診斷數(shù)據(jù)26 (例如，本文中公開(kāi)的格式為查找表形式的一個(gè)或多個(gè)圖表)，⑵從本文中所述的這些表中獲得的數(shù)據(jù)記錄、文件、圖表或數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，⑶故障分類(lèi)器113軟件或程序指令，(4)測(cè)量的模-數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)，(5)測(cè)量的數(shù)字計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)115，(6)相對(duì)于負(fù)地電勢(shì)或負(fù)端子99在相應(yīng)測(cè)量節(jié)點(diǎn)處測(cè)量的電壓或平均電壓，(7)測(cè)量的直流總線98電壓電平，⑶直流總線98的測(cè)量的邏輯電平，(9)DC總線電平數(shù)據(jù)117，和(10)功率級(jí)209中相應(yīng)半導(dǎo)體裝置(例如，開(kāi)關(guān)晶體管或保護(hù)性二極管)的參考開(kāi)關(guān)狀態(tài)。
[0040]在一個(gè)實(shí)施例中，電壓電平檢測(cè)器103檢測(cè)直流總線98的電壓電平。輔助模-數(shù)轉(zhuǎn)換器將確定的電壓電平轉(zhuǎn)換成直流總線98的邏輯電平或DC總線電平數(shù)據(jù)117。故障分類(lèi)器113根據(jù)以下(a)和(b)將逆變器的故障分類(lèi)成故障類(lèi)別:(a)測(cè)量的數(shù)字計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)115滿足存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器24中的與半導(dǎo)體裝置的開(kāi)關(guān)狀態(tài)對(duì)應(yīng)的一個(gè)或多個(gè)參考范圍或狀態(tài)；和(b)直流總線98的測(cè)量的邏輯電平或測(cè)量的DC總線電平119滿足與半導(dǎo)體裝置的開(kāi)關(guān)狀態(tài)對(duì)應(yīng)且與數(shù)字計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)115的相應(yīng)參考范圍對(duì)應(yīng)的相應(yīng)邏輯電平要求。數(shù)字計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)115可以包括對(duì)于第一相在第一測(cè)量節(jié)點(diǎn)處、對(duì)于第二相在第二測(cè)量節(jié)點(diǎn)處、或?qū)τ诘谌嘣诘谌郎y(cè)量節(jié)點(diǎn)處測(cè)量的電壓的(模-數(shù)轉(zhuǎn)換器14的)模-數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)計(jì)數(shù)或數(shù)字表示。在可選的實(shí)施例中，數(shù)字計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)可以表示在任何測(cè)量節(jié)點(diǎn)處的另一電壓、電流或其它電信號(hào)值。
[0041]如果模-數(shù)轉(zhuǎn)換器14被實(shí)施為作為Λ編碼化模-數(shù)轉(zhuǎn)換器、計(jì)數(shù)模-數(shù)轉(zhuǎn)換器或計(jì)數(shù)器勻變模-數(shù)轉(zhuǎn)換器，則模-數(shù)轉(zhuǎn)換器14可以包括電子計(jì)數(shù)器、電子數(shù)據(jù)處理器22 (例如，微控制器)和比較器的組合。例如，計(jì)數(shù)器具有數(shù)字計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)115的與模擬計(jì)數(shù)器輸出信號(hào)的值相對(duì)應(yīng)的數(shù)字計(jì)數(shù)器輸出。模擬計(jì)數(shù)器輸出信號(hào)被輸入到比較器的一個(gè)輸入。模擬輸入信號(hào)(或要被數(shù)字化的參考信號(hào))被輸入到比較器的另一個(gè)輸入。數(shù)據(jù)處理器22或微控制器遞增或遞減計(jì)數(shù)器(或被遞減)以獲得當(dāng)比較器確定模擬輸入信號(hào)和模擬計(jì)數(shù)器輸出信號(hào)基本上相同時(shí)的目標(biāo)計(jì)數(shù)器輸出。當(dāng)比較器確定模擬輸入信號(hào)和模擬計(jì)數(shù)器輸出信號(hào)基本上相等時(shí)，通過(guò)電子數(shù)據(jù)處理器讀取或建立數(shù)字計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)115。比較器可以用于當(dāng)模擬輸出信號(hào)和計(jì)數(shù)器輸出信號(hào)相等以觸發(fā)計(jì)數(shù)器的輸出值(例如，數(shù)字計(jì)數(shù)數(shù)據(jù))的讀取時(shí)生成到數(shù)據(jù)處理器22的邏輯信號(hào)輸入。
[0042]雖然計(jì)數(shù)模-數(shù)轉(zhuǎn)換器可以用于轉(zhuǎn)換器14以實(shí)施本文中公開(kāi)的系統(tǒng)和發(fā)明，但是其它模-數(shù)轉(zhuǎn)換器可以用于實(shí)施本發(fā)明并且落入本文所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。因此，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員要理解的是圖表(這里公開(kāi))的中的任一個(gè)中所述的ADC計(jì)數(shù)值可以被相應(yīng)的數(shù)字電壓值、等效的數(shù)字電壓值或數(shù)字電流值代替。
[0043]根據(jù)可以交替或累積地施加的各種示例，圖1的系統(tǒng)可以檢測(cè)逆變器的故障。
[0044]根據(jù)第一示例，在任意逆變器相(208，206，204)中，一對(duì)半導(dǎo)體裝置包括在功率級(jí)209的相內(nèi)的第一開(kāi)關(guān)晶體管(70，56，42)和相應(yīng)的第二開(kāi)關(guān)晶體管(78，64，50)，并且如果(a)當(dāng)?shù)谝婚_(kāi)關(guān)晶體管被命令以獲得活動(dòng)狀態(tài)時(shí)和當(dāng)同一相的一對(duì)晶體管(例如，70和78)沒(méi)有被命令或被命令獲得不活動(dòng)狀態(tài)時(shí)第一開(kāi)關(guān)晶體管(例如，70)的數(shù)字計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)相同；和(b)直流總線98具有與測(cè)量的DC總線電平數(shù)據(jù)7相同的邏輯高狀態(tài)，則某一些相的第一開(kāi)關(guān)晶體管被確定為在斷路狀態(tài)下已經(jīng)失效。
[0045]根據(jù)第二示例，第二保護(hù)性二極管(80，66，52)連接在半導(dǎo)體裝置(78，64，50)中的一個(gè)的開(kāi)關(guān)端子(例如，集電極和發(fā)射極，或漏極或源極)之間；如果出現(xiàn)下述情況，則第二保護(hù)性二極管(80，66，52)被確定為已經(jīng)出現(xiàn)斷路狀態(tài)失效:(a)在第一逆變器相208的第一測(cè)量節(jié)點(diǎn)30處的數(shù)字計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)115或電壓數(shù)據(jù)在沒(méi)有一個(gè)開(kāi)關(guān)被命令時(shí)和在斷開(kāi)第一相208的第一開(kāi)關(guān)晶體管70和第二相206的第二開(kāi)關(guān)晶體管64時(shí)保持基本上相同；
(b)數(shù)字計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)115在第一狀態(tài)下在第一測(cè)量節(jié)點(diǎn)308處保持成與在第二狀態(tài)下在第二相206的第二測(cè)量節(jié)點(diǎn)306處基本上相同，其中第一狀態(tài)包括第一相208的第一開(kāi)關(guān)晶體管70和第二相206的第二開(kāi)關(guān)晶體管64兩者都關(guān)閉，并且其中第二狀態(tài)包括第一開(kāi)關(guān)晶體管70和第二開(kāi)關(guān)晶體管64兩者都斷開(kāi)；(c)在第一狀態(tài)下，第一相208的第一測(cè)量節(jié)點(diǎn)308處的數(shù)字計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)15大于第二相206的第二測(cè)量節(jié)點(diǎn)306處的數(shù)字計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)115 ； (d)在第二狀態(tài)下，第一相208的第一測(cè)量節(jié)點(diǎn)308處的數(shù)字計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)115不同于第二相206的第二測(cè)量節(jié)點(diǎn)306處的數(shù)字計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)115。
[0046]根據(jù)第三示例，第一保護(hù)性二極管(72，58，44)連接在半導(dǎo)體裝置中的一個(gè)的開(kāi)關(guān)端子(例如，集電極和發(fā)射極，或漏極或源極)之間；如果出現(xiàn)下述情況，則第一保護(hù)性二極管72被確定已經(jīng)出現(xiàn)斷路狀態(tài)失效:(a)第一相208的第一測(cè)量節(jié)點(diǎn)308處的數(shù)字計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)115在沒(méi)有一個(gè)開(kāi)關(guān)被命令時(shí)和在斷開(kāi)第二相206的第一開(kāi)關(guān)晶體管(56)和第一相208的第二開(kāi)關(guān)晶體管78時(shí)保持基本上相同；(b)數(shù)字計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)115在第一狀態(tài)下在第一測(cè)量節(jié)點(diǎn)308處保持成與在第二狀態(tài)下在第二相206的第二測(cè)量節(jié)點(diǎn)306處基本上系統(tǒng)，其中第一狀態(tài)包括第二相206的第一開(kāi)關(guān)晶體管56和第一相208的第二開(kāi)關(guān)晶體管78兩者都閉合，并且其中第二狀態(tài)包括第一開(kāi)關(guān)晶體管56和第二開(kāi)關(guān)晶體管78兩者都斷開(kāi)；
(c)在第一狀態(tài)下，第一相208的第一測(cè)量節(jié)點(diǎn)308處的數(shù)字計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)15低于第二相206的第二測(cè)量節(jié)點(diǎn)306處的數(shù)字計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)115 ;和(d)在第二狀態(tài)下，第一相208的第一測(cè)量節(jié)點(diǎn)308處的數(shù)字計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)115不同于第二相206的第二測(cè)量節(jié)點(diǎn)306處的數(shù)字計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)115。
[0047]根據(jù)第四示例，在一個(gè)配置中，電壓電平檢測(cè)器103檢測(cè)直流總線98的電壓電平或DC總線狀態(tài)。數(shù)據(jù)處理器22測(cè)量當(dāng)功率級(jí)209中的不同半導(dǎo)體裝置處于某些相應(yīng)的開(kāi)關(guān)狀態(tài)下時(shí)直流總線98的電壓電平的下降速率。故障分類(lèi)器113或數(shù)據(jù)處理器22包括軟件指令，該軟件指令根據(jù)測(cè)量的下降速率的差分識(shí)別任意相(208，206，204)的一對(duì)半導(dǎo)體裝置中的失效的半導(dǎo)體裝置。例如，如果半導(dǎo)體裝置包括第一開(kāi)關(guān)晶體管(70，56，42)和第二開(kāi)關(guān)晶體管(78，64，50)，并且如果直流總線98的直流電流在發(fā)命令至具體相的第二開(kāi)關(guān)晶體管的情況下比在發(fā)命令至具體相的第一開(kāi)關(guān)晶體管的情況下下降得更快，則對(duì)于功率級(jí)209的所述具體相來(lái)說(shuō)第一開(kāi)關(guān)晶體管被確定為已經(jīng)出現(xiàn)短路狀態(tài)失效。
[0048]圖1的系統(tǒng)能夠在符合以下圖表的各種示例性示例下檢測(cè)與直流總線98相關(guān)的短路。
[0049]表1:情況1-所有開(kāi)關(guān)是完好的并且多相AC電機(jī)被適當(dāng)?shù)嘏c逆變器連接
[0050]
【權(quán)利要求】
1.一種用于檢測(cè)與逆變器或與逆變器相關(guān)的機(jī)器相關(guān)的故障的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括: 具有正端子和負(fù)端子的直流總線； 逆變器，所述逆變器包括具有開(kāi)關(guān)端子的第一對(duì)半導(dǎo)體裝置，所述開(kāi)關(guān)端子串聯(lián)連接在直流總線的正端子和負(fù)端子之間； 模擬接口，用于調(diào)節(jié)與半導(dǎo)體裝置的控制端子相關(guān)的測(cè)量節(jié)點(diǎn)處的電壓電平； 模-數(shù)轉(zhuǎn)換器，所述模-數(shù)轉(zhuǎn)換器具有用于接收測(cè)量節(jié)點(diǎn)的調(diào)節(jié)電壓電平的模擬輸入并輸出相應(yīng)的數(shù)字計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)；和 數(shù)據(jù)處理器，用于在數(shù)字計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)與存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中的與半導(dǎo)體裝置的開(kāi)關(guān)狀態(tài)對(duì)應(yīng)的一個(gè)或多個(gè)參考范圍不一致的情況下，檢測(cè)逆變器中的故障，或用于在數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)計(jì)數(shù)與存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中的與半導(dǎo)體裝置的開(kāi)關(guān)狀態(tài)對(duì)應(yīng)的一個(gè)或多個(gè)參考范圍一致的情況下，檢測(cè)逆變器中沒(méi)有故障。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，還包括: 電壓電平檢測(cè)器，用于檢測(cè)直流總線的電壓電平； 輔助模-數(shù)轉(zhuǎn)換器，用于將確定的電壓電平轉(zhuǎn)換成直流總線的邏輯電平； 故障分類(lèi)器，用于根據(jù)以下(a)和(b)將逆變器的故障分類(lèi)成故障類(lèi)別: (a)測(cè)量的數(shù)字計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)滿足存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中的與半導(dǎo)體裝置的開(kāi)關(guān)狀態(tài)對(duì)應(yīng)的一個(gè)或多個(gè)參考范圍；和 (b)直流總線的測(cè)量的邏輯電平滿足對(duì)半導(dǎo)體裝置的相應(yīng)開(kāi)關(guān)狀態(tài)和數(shù)字計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)的相應(yīng)參考范圍的相應(yīng)邏 輯電平要求。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，還包括: 電壓電平檢測(cè)器，用于檢測(cè)直流總線的電壓電平； 數(shù)據(jù)處理器，所述數(shù)據(jù)處理器: 測(cè)量當(dāng)不同的半導(dǎo)體裝置處于某一些相應(yīng)的開(kāi)關(guān)狀態(tài)下時(shí)電壓電平下降速率； 根據(jù)測(cè)量的下降速率的差分識(shí)別所述一對(duì)半導(dǎo)體裝置中的故障半導(dǎo)體裝置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，半導(dǎo)體裝置包括第一開(kāi)關(guān)晶體管和第二開(kāi)關(guān)晶體管，如果直流總線的直流電流在發(fā)命令至第二開(kāi)關(guān)晶體管的情況下比在發(fā)命令至第一開(kāi)關(guān)晶體管的情況下下降得更快，則第一開(kāi)關(guān)晶體管被確定為已經(jīng)出現(xiàn)短路狀態(tài)失效。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，還包括: 電動(dòng)機(jī)的繞組，所述繞組連接在半導(dǎo)體裝置之間，所述繞組具有第一端子和第二端子; 第一二極管，所述第一二極管的陰極連接負(fù)端子并且其陽(yáng)極連接到繞組的第一端子；和 第二二極管，所述第二二極管的陰極連接到繞組的第二端子并且其陽(yáng)極連接到直流總線的正端子。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中: 能量源連接到直流總線； 開(kāi)關(guān)電路與能量源相關(guān)，用于調(diào)節(jié)直流總線上的電壓電平；和 數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)被構(gòu)造成控制開(kāi)關(guān)電路以將直流總線上的電壓電平調(diào)節(jié)到目標(biāo)電壓電平。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，模擬接口包括用于確定測(cè)量節(jié)點(diǎn)上的平均電壓電平的模擬平均電路。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，對(duì)于某一相來(lái)說(shuō)，所述一對(duì)半導(dǎo)體裝置包括第一開(kāi)關(guān)晶體管和第二開(kāi)關(guān)晶體管，并且其中在以下情況下，所述某一相的第一開(kāi)關(guān)晶體管被確定為已經(jīng)出現(xiàn)斷路狀態(tài)失效: (a)當(dāng)?shù)谝婚_(kāi)關(guān)晶體管被命令以獲得活動(dòng)狀態(tài)時(shí)和當(dāng)所述一對(duì)晶體管沒(méi)有被命令或被命令以獲得不活動(dòng)狀態(tài)時(shí)，第一開(kāi)關(guān)晶體管的數(shù)字計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)相同；以及 (b)直流總線具有邏輯高狀態(tài)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，對(duì)于某一相來(lái)說(shuō)，第二保護(hù)性二極管連接在半導(dǎo)體裝置中的一個(gè)的開(kāi)關(guān)端子之間，在下述情況下第二保護(hù)性二極管被確定為已經(jīng)出現(xiàn)斷路狀態(tài)失效: (a)第一相的第一測(cè)量節(jié)點(diǎn)處的數(shù)字計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)在沒(méi)有一個(gè)開(kāi)關(guān)被命令時(shí)以及在斷開(kāi)第一相的第一開(kāi)關(guān)晶體管和第二相的第二開(kāi)關(guān)晶體管時(shí)保持基本上相同； (b)數(shù)字計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)在第一狀態(tài)下在第一測(cè)量節(jié)點(diǎn)處保持成與在第二狀態(tài)下在第二相的第二測(cè)量節(jié)點(diǎn)處基本上相同，其中第一狀態(tài)包括第一相的第一開(kāi)關(guān)晶體管和第二相的第二開(kāi)關(guān)晶體管兩者都閉合，而其中第二狀·態(tài)包括第一開(kāi)關(guān)晶體管和第二開(kāi)關(guān)晶體管兩者都被斷開(kāi)； (c)在第一狀態(tài)下，第一相的第一測(cè)量節(jié)點(diǎn)處的數(shù)字計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)大于第二相的第二測(cè)量節(jié)點(diǎn)處的數(shù)字計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)；以及 (d)在第二狀態(tài)下，第一相的第一測(cè)量節(jié)點(diǎn)處的數(shù)字計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)不同于第二相的第二測(cè)量節(jié)點(diǎn)處的數(shù)字計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，對(duì)于某一相來(lái)說(shuō)，第一保護(hù)性二極管連接在半導(dǎo)體裝置中的一個(gè)的開(kāi)關(guān)端子之間，在下述情況下第一保護(hù)性二極管被確定為已經(jīng)出現(xiàn)斷路狀態(tài)失效: (a)第一相的第一測(cè)量節(jié)點(diǎn)處的數(shù)字計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)在沒(méi)有一個(gè)開(kāi)關(guān)被命令時(shí)以及在斷開(kāi)第二相的第一開(kāi)關(guān)晶體管和第一相的第二開(kāi)關(guān)晶體管時(shí)保持基本上相同； (b)數(shù)字計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)在第一狀態(tài)下在第一測(cè)量節(jié)點(diǎn)處保持成與在第二狀態(tài)下在第二相的第二測(cè)量節(jié)點(diǎn)處基本上相同，其中第一狀態(tài)包括第二相的第一開(kāi)關(guān)晶體管和第一相的第二開(kāi)關(guān)晶體管兩者都閉合，而其中第二狀態(tài)包括第一開(kāi)關(guān)晶體管和第二開(kāi)關(guān)晶體管兩者都被斷開(kāi)； (c)在第一狀態(tài)下，第一相的第一測(cè)量節(jié)點(diǎn)處的數(shù)字計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)低于第二相的第二測(cè)量節(jié)點(diǎn)處的數(shù)字計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)；以及 (d)在第二狀態(tài)下，第一相的第一測(cè)量節(jié)點(diǎn)處的數(shù)字計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)不同于第二相的第二測(cè)量節(jié)點(diǎn)處的數(shù)字計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)。
11.一種用于檢測(cè)與逆變器或與逆變器相關(guān)的機(jī)器相關(guān)的故障的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括: 具有正端子和負(fù)端子的直流總線； 逆變器，所述逆變器包括具有開(kāi)關(guān)端子的第一對(duì)半導(dǎo)體裝置，所述開(kāi)關(guān)端子串聯(lián)連接在直流總線的正端子與負(fù)端子之間；模擬接口，用于調(diào)節(jié)與半導(dǎo)體裝置的控制端子相關(guān)的測(cè)量節(jié)點(diǎn)處的電壓電平； 模-數(shù)轉(zhuǎn)換器，所述模-數(shù)轉(zhuǎn)換器具有用于接收測(cè)量節(jié)點(diǎn)的調(diào)節(jié)電壓電平的模擬輸入并輸出相應(yīng)的數(shù)字計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)； 電壓電平檢測(cè)器，用于檢測(cè)直流總線的電壓電平； 輔助模-數(shù)轉(zhuǎn)換器，用于將確定的電壓電平轉(zhuǎn)換成直流總線的邏輯電平；和數(shù)據(jù)處理器，用于根據(jù)以下(a)和(b)識(shí)別逆變器的故障并將逆變器的故障分類(lèi)成故障類(lèi)別: (a)測(cè)量的數(shù)字計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)滿足存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中的與半導(dǎo)體裝置的開(kāi)關(guān)狀態(tài)對(duì)應(yīng)的一個(gè)或多個(gè)參考范圍；和 (b)直流總線的測(cè)量的邏輯電平滿足對(duì)半導(dǎo)體裝置的相應(yīng)開(kāi)關(guān)狀態(tài)和數(shù)字計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)的相應(yīng)參考范圍的相應(yīng)邏輯電平要求。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，還包括: 數(shù)據(jù)處理器，所述數(shù)據(jù)處理器: 測(cè)量當(dāng)不同的半導(dǎo)體裝置處于某一些相應(yīng)的開(kāi)關(guān)狀態(tài)時(shí)電壓電平的下降速率； 根據(jù)測(cè)量的下降速率的差分識(shí)別所述一對(duì)半導(dǎo)體裝置中的故障半導(dǎo)體裝置。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中，半導(dǎo)體裝置包括第一開(kāi)關(guān)晶體管和第二開(kāi)關(guān)晶體管，如果直流總線的直流電流在發(fā) 命令至第二開(kāi)關(guān)晶體管的情況下比在發(fā)命令至第一開(kāi)關(guān)晶體管的情況下下降得更快，則第一開(kāi)關(guān)晶體管被確定為已經(jīng)出現(xiàn)短路狀態(tài)失效。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，還包括: 電動(dòng)機(jī)的繞組，所述繞組連接在半導(dǎo)體裝置之間，所述繞組具有第一端子和第二端子; 第一二極管，所述第一二極管的陰極連接負(fù)端子并且其陽(yáng)極連接到繞組的第一端子；和 第二二極管，所述第二二極管的陰極連接到繞組的第二端子并且其陽(yáng)極連接到直流總線的正端子。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中: 能量源連接到直流總線； 開(kāi)關(guān)電路與能量源相關(guān)，用于調(diào)節(jié)直流總線上的電壓電平；和 數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)被構(gòu)造成控制開(kāi)關(guān)電路以將直流總線上的電壓電平調(diào)節(jié)到目標(biāo)電壓電平。
16.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中，模擬接口包括用于確定測(cè)量節(jié)點(diǎn)上的平均電壓電平的模擬平均電路。
17.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中，對(duì)于某一相來(lái)說(shuō)，所述一對(duì)半導(dǎo)體裝置包括第一開(kāi)關(guān)晶體管和第二開(kāi)關(guān)晶體管，并且其中在以下情況下，所述某一相的第一開(kāi)關(guān)晶體管被確定為已經(jīng)出現(xiàn)斷路狀態(tài)失效: (a)當(dāng)?shù)谝婚_(kāi)關(guān)晶體管被命令以獲得活動(dòng)狀態(tài)時(shí)和當(dāng)所述一對(duì)晶體管沒(méi)有被命令或被命令以獲得不活動(dòng)狀態(tài)時(shí)，第一開(kāi)關(guān)晶體管的數(shù)字計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)相同；以及 (b)直流總線具有邏輯高狀態(tài)。
18.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中，對(duì)于某一相來(lái)說(shuō)，第二保護(hù)性二極管連接在半導(dǎo)體裝置中的一個(gè)的開(kāi)關(guān)端子之間，在下述情況下第二保護(hù)性二極管被確定為已經(jīng)出現(xiàn)斷路狀態(tài)失效: (a)第一相的第一測(cè)量節(jié)點(diǎn)處的數(shù)字計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)在沒(méi)有一個(gè)開(kāi)關(guān)被命令時(shí)以及在斷開(kāi)第一相的第一開(kāi)關(guān)晶體管和第二相的第二開(kāi)關(guān)晶體管時(shí)保持基本上相同； (b)數(shù)字計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)在第一狀態(tài)下在第一測(cè)量節(jié)點(diǎn)處保持成與在第二狀態(tài)下在第二相的第二測(cè)量節(jié)點(diǎn)處基本上相同，其中第一狀態(tài)包括第一相的第一開(kāi)關(guān)晶體管和第二相的第二開(kāi)關(guān)晶體管兩者都閉合，而其中第二狀態(tài)包括第一開(kāi)關(guān)晶體管和第二開(kāi)關(guān)晶體管兩者都被斷開(kāi)； (c)在第一狀態(tài)下，第一相的第一測(cè)量節(jié)點(diǎn)處的數(shù)字計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)大于第二相的第二測(cè)量節(jié)點(diǎn)處的數(shù)字計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)；以及 (d)在第二狀態(tài)下，第一相的第一測(cè)量節(jié)點(diǎn)處的數(shù)字計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)不同于第二相的第二測(cè)量節(jié)點(diǎn)處的數(shù)字計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)。
19.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中，對(duì)于某一相來(lái)說(shuō)，第一保護(hù)性二極管連接在半導(dǎo)體裝置中的一個(gè)的開(kāi)關(guān)端子之間，在下述情況下第一保護(hù)性二極管被確定為已經(jīng)出現(xiàn)斷路狀態(tài)失效: (a)第一相的第一測(cè)量節(jié)點(diǎn)處的數(shù)字計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)在沒(méi)有一個(gè)開(kāi)關(guān)被命令時(shí)以及在斷開(kāi)第二相的第一開(kāi)關(guān)晶體管和第一相的第二開(kāi)關(guān)晶體管時(shí)保持基本上相同； (b)數(shù)字計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)在第一狀態(tài)下在第一測(cè)量節(jié)點(diǎn)處保持成與在第二狀態(tài)下在第二相的第二測(cè)量節(jié)點(diǎn)處基本上相同，其中第一狀態(tài)包括第二相的第一開(kāi)關(guān)晶體管和第一相的第二開(kāi)關(guān)晶體管兩者都閉合，并且其中第二狀態(tài)包括第一開(kāi)關(guān)晶體管和第二開(kāi)關(guān)晶體管兩者都被斷開(kāi)； (c)在第一狀態(tài)下，第一相 的第一測(cè)量節(jié)點(diǎn)處的數(shù)字計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)低于第二相的第二測(cè)量節(jié)點(diǎn)處的數(shù)字計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)；以及 (d)在第二狀態(tài)下，第一相的第一測(cè)量節(jié)點(diǎn)處的數(shù)字計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)不同于第二相的第二測(cè)量節(jié)點(diǎn)處的數(shù)字計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)。
【文檔編號(hào)】H04L1/00GK103430470SQ201280014106
【公開(kāi)日】2013年12月4日 申請(qǐng)日期:2012年3月7日 優(yōu)先權(quán)日:2011年3月21日
【發(fā)明者】布立基·N·僧伽 申請(qǐng)人:迪爾公司