[发明专利]在线监测DC总线电容器的方法及装置

说明书

本发明涉及用于在线监测具有二极管整流器前端的DC总线电容器的方法，三相逆变器使用空间矢量调制来控制在每个切换周期提供给负载的三相电力。该方法包括：‑在切换周期内确定何时不向DC总线电容器提供电流，‑针对每个切换周期，确定参考矢量、有效矢量持续时间和零电压矢量持续时间的扇区，‑从所确定的持续时间确定采样时刻，‑在所确定的采样时刻对通过三相的电流以及DC总线电压进行采样，‑从在所确定的采样时刻采样的相电流，确定在有效矢量期间流过DC总线电容器的电流，‑估计DC总线电容器的电容值和/或等效串联电阻值，‑将电容值和/或等效串联电阻值与阈值进行比较，并根据比较结果确定DC总线电容器是否到达寿命结束。

技术领域

本发明总体上涉及用于在线监测被包括在具有二极管整流器前端的三相逆变器中的DC总线电容器的方法及装置。

背景技术

在电力电子领域，DC总线电容器被认为是易损组件，尤其是因为一般的电解电容器被用于该功能。它们的故障导致整个转换器停止工作。

DC总线电容器通常是长寿命产品的最大限制因素。这就是为什么我们对状况监测技术越来越感兴趣的原因，该技术允许及时更换这些组件，同时使对设备提供的服务的干扰最小化。

已提出解决方案来检测DC总线电容器的老化。通常，通过监测DC总线电容器一些参数的变化来进行老化检测。例如，DC总线电容值的减小可以用于检测DC总线电容器的寿命的结束，等效串联电阻(ESR)的增加可以用于检测DC总线电容器的寿命的结束，或者损耗因子的增加可以用于检测DC总线电容器的寿命的结束。可以通过使用电容器的电压和电流的测量值来进行参数的估计。

非侵入式电容器老化检测方法通常不够精确，并且需要像例如再生操作那样的特殊的操作模式才能适用。

发明内容

影响老化检测准确度的第一因素是老化极限的定义。老化极限通常是在给定温度下的固定值，或者是通过被监测电容器类型的初始预特征化或从数据表信息中推导出的不同温度下的一组值。由于相对大的制造容差，数据表信息对于特定的被监测电容器而言不够准确。另外，老化的估计具有其自身的准确性，这构成了准确老化检测的附加限制因素。

本发明旨在提供一种非侵入式DC总线电容器状况监测系统，该DC总线电容器状况监测系统被包括在具有二极管整流器前端的三相逆变器中，该DC总线电容器状况监测系统成本低、抗干扰、具有可重复的性能并且不需要三相逆变器的特殊操作模式。

本发明还旨在提供一种使用精确ESR和/或电容值估计方法对DC总线电容器状况进行在线监测，该在线监测在具有二极管整流器前端的三相逆变器的正常操作期间使用自校准方式操作，以在DC总线电容器的初始操作时间期间精确定义老化极限。

为此，本发明涉及一种用于在线监测DC总线电容器的方法，该DC总线电容器包括在具有二极管整流器前端的三相逆变器中，该三相逆变器使用空间矢量调制来控制在每个切换周期提供给负载的三相电力，其中，该方法包括以下步骤：

-在切换周期内确定何时不向DC总线电容器提供电流，

-针对每个切换周期，确定参考矢量、有效矢量持续时间和零电压矢量持续时间的扇区(sector)，

-从所确定的持续时间确定采样时刻，

-在所确定的采样时刻对通过三相的电流以及DC总线电压进行采样，

-从在所确定的采样时刻采样的相电流，确定在有效矢量期间流过DC总线电容器的电流，

-估计DC总线电容器的电容值和/或等效串联电阻值，

-将电容值和/或等效串联电阻值与阈值进行比较，并根据比较结果确定DC总线电容器是否到达寿命结束。