[发明专利]电路和用于监控直流母线电容器的方法

说明书

本发明涉及一种用于监控以电源电压V_ac运行的电路(1)的电气直流母线中的直流母线电容器(C_ZK)的方法，所述电路包括功率因数校正滤波器(PFC)和逆变器(20)，其中待监控的所述直流母线电容器(C_ZK)位于所述功率因数校正滤波器(PFC)和逆变器(20)之间，其中在所述电路(1)运行期间，至少在运行时间的确定的时间间隔内，通过测量在所述直流母线电容器(C_ZK)上建立的直流母线电压V_ZK的、具有以所述电源电压的两倍频率脉动的功率纹波W来确定直流母线电容器的直流母线电容C，并通过评估电路(30)从以此方式确定的直流母线电容C来确定直流母线电容器(C_ZK)的剩余使用寿命或使用寿命终点和/或可用寿命终点。

技术领域

本发明首先涉及一种电路和一种用于监控这种电路中的直流母线电容器的方法，特别是用于电子整流电机(或简称为EC电机)的电子控制电路中的直流母线电容器。

背景技术

在某些电气设备的电子电路中，铝电解电容器(或简称为Alu-Elkos)常被用作储能器或直流母线电容器。主要的缺点在于铝电解电容器在操作过程中容易老化，特别是由于其液体电解质的气化或蒸发，因此是限制设备使用寿命的主要因素。老化速率以及因此直到使用寿命或可用寿命结束的可用操作时间取决于各种参数，包括例如相应的环境温度和操作期间电解电容器的电流负载。

使用适当的经验计算方法，可以从理论上估计直流母线电容器的使用寿命将在何时结束。然而，由于这是纯理论上估计的寿命结束时间，这不必然致电解电容器立即出现故障，或者估计也可能很不准确。

原则上仍然可以在一定时间内提供直流母线电容器在相应设备中以及由此在设备本身中的足够功能。因此，理论使用寿命计算对于实践来说很不精确。

文献DE 10 2016 004 774 A1示出了示例性实例，其中借助施加的直流电利用斜坡上升(Ramp-Up)来进行测量以确定直流母线电容。然而，测量发生在接通和对直流母线充电之间的时间点。然而，需要在电路的实际操作期间进行测量。

文献DE 10 2004 036 211 A1描述了另一种确定电解电容器老化的方法。其中应考虑实际使用条件。电解电容器通过可切换的预充电电阻器充电，其中在预充电过程期间预充电过程的时间常数通过电压测量以特定方式计算，然后与预定的时间常数进行比较。任何确定的偏差都被视为电解电容器老化的衡量标准。

从文献EP 2 637 030 A1中已知一种方案，通过基于整流电路的开关频率的高频HF纹波进行测量，然而，为此需要附加电路。

在由现有技术已知的文献DE 10 2004 035 723 A1中，描述了一种用于确定变频器的电解电容器的剩余使用寿命的方法和装置。据此，通过其计算出的核心温度和对应的使用寿命而计算电解电容器的剩余使用寿命。核心温度通过测得的环境温度及其计算出的功率损耗下确定。在各种情况下，根据使用寿命计算老化速率，对老化速率球积分得到到实际使用时长，并且从使用寿命结束时减去该实际使用时长，得出相应的剩余使用寿命。根据测量的直流母线电压、测量的电机电流、确定的电机电压、电解电容器的电容及其有效内阻来计算功率损失。总而言之，这会导致大量的计算。

最后，文献DE 10 2004 052 977 A1涉及用于确定电容器老化状况的另一诊断方法。其中电容器的多个老化相关参数通过不同的放电过程测量。

发明内容

本发明的目的是实现在操作期间可以以简单且成本有效的方式对直流母线电容器的使用寿命的监控，其可以以成本有效的方式实施。

该目的通过根据权利要求1的特征的组合来实现。

本发明的基本构思涉及通过测量以电源频率的两倍脉动的直流母线电压的纹波来检测直流母线电容器或其电容的状态，因为由PFC和逆变器组成的整体电路具有同样的脉动功耗。