[发明专利]用于估计逆变器中直流侧电容器的电容的装置

说明书

技术领域

本发明涉及用于估计逆变器中直流侧电容器的电容的装置。

背景技术

多电平中压逆变器是一种逆变器中输入线路电压的有效值是600V以上的逆变器。该多电平中压逆变器输出具有多阶（或多电平）的输出相电压。中压逆变器用于驱动数百kW至数十MW的大电力电动机，并且主要用于例如风机、泵、压缩机、牵引系统、起重机、运输机等领域。

在多电平中压逆变器之中，由于串联型H桥逆变器具有易扩展的模块结构，因此其通常用作中压逆变器。串联型H桥逆变器包含在每个电力单元中的具有大电容的直流侧电容器，并且这里，在电力转换电路的构成元件之中，直流侧电容器相对容易损坏。

图1是示出现有技术的串联型H桥中压逆变器的图。

如图1所示，现有技术的中压逆变器100从输入电源200接收线路电压有效值等于或高于600V的电压，将其转换成3相电压，并且输出至电动机300。电动机300是具有中压的3相电动机。

中压逆变器100包括移相变压器（phase replacement transformer）110和多个电力单元120a至120f。

移相变压器110使输入电源和中压逆变器100电绝缘，减少来自输入端子的谐波，并且提供输入3相电力至各个电力单元120a至120f。

一接收到来自移相变压器110的动力，电力单元120a至120f即输出电动机300的相电压。各电力单元被分成三组。在图1中，电力单元A1120a和电力单元A2120b串联连接以合成电动机300的a-相电压。电力单元B1120c和电力单元B2120d电连接以合成b-相电压。电力单元C1120e和电力单元C2120f电连接以合成c-相电压。合成的b-相电压和a-相电压具有120度的相位差，并且c-相电压和b-相电压也具有120度的相位差。

图2是示出图1的电力单元的详细结构的图。

如图2所示，常规的中压逆变器的电力单元120包括整流单元121、直流侧电容器122、逆变器单元123、电压传感器124、电流传感器125、驱动单元126以及控制器127。

整流单元121从移相变压器110接收电绝缘的交流电压并且将其转换成直流电压。整流单元121通常包括多个二极管，并且整流电压由整流单元121的输入电力与输出电力之差以及直流侧电容器122的电容来确定。

直流侧电容器122补偿整流单元121和逆变器单元123之间的电力差，并且电压传感器124测量直流侧电容器122的电压。

逆变器单元123是单相全桥逆变器并且其通过电力开关将直流侧电容器的输出合成至电动机300上。

电流感应器125测量逆变器单元123的输出电流。

驱动单元126独立地传送驱动信号至每个电力单元。驱动单元126接收来自控制器127的参考电压，产生用于确定逆变器单元123的通断状态的门控信号，并且将电力单元的状态提供给控制器127。

控制器127将参考电压Vref施加至每个电力单元120上并且确定整个系统的顺序。控制器127可以根据用户命令和设置来确定施加至每个电力单元120上的参考电压。

根据来自控制器127的参考电压，驱动单元126可以由直流侧电压Vdc来确定相对于参考电压的门控信号。而且，在驱动单元126根据输出电流Iout和直流侧电压Vdc来确定直流侧电容器出错时，驱动单元126可以停止产生门控信号。

相对于其他元件，用于平滑直流侧电压的直流侧电容器具有较短寿命和较高错误发生频率，其显著影响了逆变器的可靠性。为了识别直流侧电容器122的错误状态，通常，需要附加设备，并且，尽管使用了附加设备，但是仅在特殊操作状态下例如电力隔离状态使用该附加设备，导致不能实时测量直流侧电容器的状态。

发明内容

因此，本说明书的一方面在于提供用于估计逆变器中直流侧电容器的电容的装置，其中产生交流电的参考电压被隔离于串联型H桥中压逆变器的电力单元的参考电压，每个电力单元的输出电压命令有区别，并且电容器的电容通过使用与电容器电力有关的公式来估计。