用于估計(jì)逆變器中的dc環(huán)節(jié)電容器的電容值的裝置制造方法
【專利摘要】此處公開(kāi)了一種逆變器中DC環(huán)節(jié)電容器的電容值估計(jì)裝置。根據(jù)本發(fā)明的所述裝置可以估計(jì)DC環(huán)節(jié)電壓，并且將測(cè)量到的DC環(huán)節(jié)電壓的波紋大小與估計(jì)出的DC環(huán)節(jié)電壓進(jìn)行比較以估計(jì)DC環(huán)節(jié)電容值。根據(jù)本發(fā)明，可以實(shí)時(shí)估計(jì)包含在逆變器中的DC環(huán)節(jié)電容器的電容值以實(shí)時(shí)檢測(cè)故障狀態(tài)。
【專利說(shuō)明】用于估計(jì)逆變器中的DC環(huán)節(jié)電容器的電容值的裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開(kāi)涉及一種電容值估計(jì)裝置，并且尤其涉及一種用于估計(jì)在逆變器中使用的DC環(huán)節(jié)電容器的電容值的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]多級(jí)中壓逆變器是具有大于600V的線間RMS電壓的逆變器，其輸出多級(jí)輸出相電壓。中壓逆變器可以用于驅(qū)動(dòng)具有數(shù)百kW到數(shù)十MW負(fù)載量的大容量電動(dòng)機(jī)，并且主要用在風(fēng)機(jī)、泵、壓縮機(jī)、牽引機(jī)、起重機(jī)、運(yùn)輸機(jī)等領(lǐng)域。
[0003]在多級(jí)中壓逆變器中，串聯(lián)H橋逆變器由于其模塊化結(jié)構(gòu)而能夠容易地?cái)U(kuò)展，并且因此主要用于中壓逆變器。此串聯(lián)H橋逆變器包括大容量DC環(huán)節(jié)電容器，但是DC環(huán)節(jié)電容器具有極易導(dǎo)致故障狀態(tài)的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]試圖解決上述問(wèn)題的本發(fā)明的技術(shù)任務(wù)在于提供一種逆變器的DC環(huán)節(jié)電容器中的電容值估計(jì)裝置，用于估計(jì)中壓逆變器的單元電池中的DC環(huán)節(jié)電容器的電容值以判定DC環(huán)節(jié)電容器的故障狀態(tài)，由此便于維護(hù)。
[0005]為了解決上述技術(shù)任務(wù)，提供了一種用于估計(jì)逆變器中的DC環(huán)節(jié)電容器的電容值的裝置，所述逆變器具有整流器單元、DC環(huán)節(jié)電容器以及逆變器單元，所述裝置可以包括:第一估計(jì)單元，其被配置為使用測(cè)量到的DC環(huán)節(jié)電壓、所述逆變器單元的輸出電流以及所述逆變器單元的輸出電壓來(lái)估計(jì)DC環(huán)節(jié)電壓以輸出估計(jì)出的DC環(huán)節(jié)電壓；計(jì)算單元，其被配置為根據(jù)所述測(cè)量到的DC環(huán)節(jié)電壓和所述估計(jì)出的DC環(huán)節(jié)電壓來(lái)計(jì)算估算指數(shù)；以及第二估計(jì)單元，其被配置為使用所述估算指數(shù)和初始DC環(huán)節(jié)電容值來(lái)估計(jì)DC環(huán)節(jié)電容值。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述第一估計(jì)單元可以包括:第一計(jì)算單元，其被配置為使用所述逆變器單元的輸出電流和輸出電壓來(lái)計(jì)算輸出功率；第三估計(jì)單元，其被配置為根據(jù)所述輸出功率來(lái)估計(jì)DC環(huán)節(jié)功率；第四估計(jì)單元，其被配置為將所述估計(jì)出的DC環(huán)節(jié)功率除以DC環(huán)節(jié)電壓的平均值，并且使用由所述第二估計(jì)單元估計(jì)的DC環(huán)節(jié)電容值來(lái)輸出DC環(huán)節(jié)電壓；第二計(jì)算單元，其被配置為計(jì)算所述測(cè)量到的DC環(huán)節(jié)電壓與所述估計(jì)出的DC環(huán)節(jié)電壓之間的誤差，以及第一補(bǔ)償單元，其被配置為通過(guò)比例積分補(bǔ)償根據(jù)所述第二計(jì)算單元輸出的所述誤差來(lái)估計(jì)輸入功率。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述第三估計(jì)單元可以從所述輸出功率中減去由所述補(bǔ)償單元估計(jì)的所述輸入功率來(lái)估計(jì)所述DC環(huán)節(jié)功率。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述計(jì)算單元可以包括:第一帶通濾波器(BPF)，其被配置為濾出對(duì)應(yīng)于所述估計(jì)出的DC環(huán)節(jié)電壓的運(yùn)行頻率的二次諧波的分量；第一檢測(cè)單元，其被配置為檢測(cè)所述第一 BPF輸出的波紋電壓的大??；第二 BPF，其被配置為濾出對(duì)應(yīng)于所述測(cè)量到的DC環(huán)節(jié)電壓的運(yùn)行頻率的二次諧波的分量；第二檢測(cè)單元，其被配置為檢測(cè)所述第二 BPF輸出的波紋電壓的大??；以及第一比較單元，其被配置為將所述第一檢測(cè)單元輸出的波紋電壓的大小除以所述第二檢測(cè)單元輸出的波紋電壓的大小。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述計(jì)算單元可以進(jìn)一步包括:帶阻濾波器(BSF)，其被配置為移除對(duì)應(yīng)于所述測(cè)量到的DC環(huán)節(jié)電壓的預(yù)定諧波的分量。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，可以根據(jù)所述估算指數(shù)來(lái)判定所述DC環(huán)節(jié)電容器的故障狀態(tài)。
[0011 ] 根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述第二估計(jì)單元可以包括:第二比較單元，其被配置為輸出估算指數(shù)與基準(zhǔn)值之間的誤差；第二補(bǔ)償單元，其被配置為通過(guò)積分補(bǔ)償使用所述第二比較單元的輸出來(lái)估計(jì)所述DC環(huán)節(jié)電容值的誤差；以及加法單元，其將由所述第二補(bǔ)償單元估計(jì)的誤差加至所述初始DC環(huán)節(jié)電容值。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述第二估計(jì)單元可以進(jìn)一步包括:判定單元，其被配置為判定所述第二估計(jì)單元的操作。
[0013]上述本發(fā)明具有的效果為:能夠?qū)崟r(shí)地估計(jì)包含在逆變器中的DC環(huán)節(jié)電容器的電容值以簡(jiǎn)便地檢測(cè)故障狀態(tài)。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0014]所包括的附圖提供了對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，其包含在本說(shuō)明書(shū)中并構(gòu)成本說(shuō)明書(shū)的一部分，附圖圖示出本發(fā)明的實(shí)施例，并與說(shuō)明書(shū)一起用于解釋本發(fā)明的原理。
[0015]在附圖中:
[0016]圖1是圖示出應(yīng)用到本發(fā)明的實(shí)施例的串聯(lián)H橋中壓逆變器的配置圖；
[0017]圖2是圖示出圖1中單元電池的結(jié)構(gòu)圖；
[0018]圖3是圖示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的逆變器中的DC環(huán)節(jié)電容器的電容量估計(jì)裝置的配置圖；
[0019]圖4是圖示出根據(jù)實(shí)施例的圖3中DC環(huán)節(jié)電壓估計(jì)裝置的詳細(xì)配置圖；
[0020]圖5是圖示出根據(jù)實(shí)施例的圖3中的估算指數(shù)計(jì)算單元的詳細(xì)配置圖；以及
[0021]圖6是圖示出根據(jù)實(shí)施例的圖3中的DC環(huán)節(jié)電容量估計(jì)單元的詳細(xì)配置圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]因?yàn)閷?duì)于本發(fā)明可以作出各種修改和應(yīng)用多種實(shí)施例，所以將參照附圖圖示并在詳細(xì)說(shuō)明中詳細(xì)描述具體實(shí)施例。但是，這些具體實(shí)施例不應(yīng)理解為限制本發(fā)明，并且應(yīng)理解為延伸到包括在本發(fā)明的構(gòu)思和技術(shù)范圍中的所有修改、等同方案和替代方案。
[0023]包括諸如第一、第二等的序數(shù)能夠用于描述各種元件，但是元件不應(yīng)由這些術(shù)語(yǔ)限制。這些術(shù)語(yǔ)僅用于使一個(gè)元件與其他元件相區(qū)別的目的。
[0024]在元件“連接”或者“連結(jié)”到其他元件的情況下，可以直接連接或者連結(jié)到其他元件，但是可以在其間存在另一元件。相反，在元件“直接連接”或者“直接連結(jié)”到另一元件時(shí)，應(yīng)理解為在其間不存在任何其他元件。
[0025]應(yīng)注意的是，此處使用的術(shù)語(yǔ)僅用于表示具體的實(shí)施例，而不是用于限制本發(fā)明。順便提及的是，除非另外清楚地使用，單數(shù)的表達(dá)包括復(fù)數(shù)的含義。在本申請(qǐng)中，術(shù)語(yǔ)“包含”、“包括”等旨在表達(dá)特征、數(shù)字、步驟、操作、元件、部件或其組合的存在，并且并非旨在排除其他特征、數(shù)字、步驟、操作、元件、部件或其任何組合、或者對(duì)其的任何附加。
[0026]以下，將參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。
[0027]圖1是圖示出應(yīng)用到本發(fā)明的實(shí)施例的串聯(lián)H橋中壓逆變器的配置圖，其中設(shè)置了三級(jí)單元電池。但是，為方便起見(jiàn)單元電池的數(shù)量是以示例的方式圖示出的，并且本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解的是，在需求出現(xiàn)時(shí)能夠改變單元電池的數(shù)量。
[0028]如在附圖中所圖示的，應(yīng)用到本發(fā)明的中壓逆變器I可以接收大于600V的線間RMS電壓，并且將其轉(zhuǎn)換為三相電壓且將轉(zhuǎn)換后的三相電壓輸出到電動(dòng)機(jī)3。電動(dòng)機(jī)3是中壓三相電動(dòng)機(jī)，并且可以包括感應(yīng)電機(jī)或者同步電機(jī)，但可以不一定限于此。
[0029]中壓逆變器I可以包括移相變壓器10和多個(gè)單元電池20a至20i。
[0030]移相變壓器10可以在輸入電力2與中壓逆變器I之間提供電絕緣，并且減小輸入端的諧波，而且還提供適于每個(gè)單元電池20a至20i的輸入三相電力。
[0031]單元電池20a至單元電池20i從移相變壓器10接收電力，并且輸出電動(dòng)機(jī)3的相電壓。每個(gè)單元電池由三組構(gòu)成。在圖1中，電池(Al至A3)20a、20b、20c的輸出電壓串聯(lián)連接以合成電動(dòng)機(jī)的a相電壓，電池(BI至B3) 20d.20e.20f合成電動(dòng)機(jī)3的b相電壓，并且電池(Cl至C3) 20g、20h、20i合成電動(dòng)機(jī)3的c相電壓。合成后的b相電壓和a相電壓具有120度相位差，并且c相電壓和b相電壓也具有120度相位差。
[0032]圖2是圖示出圖1中單元電池的結(jié)構(gòu)圖，并且每個(gè)單元電池具有相同的結(jié)構(gòu)，因而為了其描述通常被稱作附圖標(biāo)記20。
[0033]如在附圖中所圖示的，本發(fā)明所應(yīng)用至的高壓逆變器的單元電池20可以包括整流器單元21、DC環(huán)節(jié)電容器22、逆變器單元23、電壓測(cè)量單元24、電流測(cè)量單元25以及控制器26?？刂破?6通過(guò)通信線連接到上級(jí)控制器4。上級(jí)控制器4連接到每個(gè)單元電池20a至20i的控制器26以傳送控制信號(hào)。
[0034]整流器單元21例如是三相二極管整流器，并且其輸入是圖1中移相變壓器10的輸出，而且其輸出是對(duì)輸入三相電壓整流而得到的DC電力。
[0035]DC環(huán)節(jié)電容器22存儲(chǔ)經(jīng)整流器單元21整流的DC電力。逆變器單元23例如是圖2中的單相全橋逆變器，并且在控制器26的控制下將DC環(huán)節(jié)電壓合成為輸出電壓。然而，逆變器單元23可以不一定限于單相全橋逆變器，可以不排除各種類型逆變器的使用。
[0036]電壓測(cè)量單元24測(cè)量DC環(huán)節(jié)電壓，并且電流測(cè)量單元25測(cè)量逆變器單元23的輸出電流。
[0037]控制器26使用所測(cè)量的電壓和電流信息來(lái)控制逆變器單元23的每個(gè)開(kāi)關(guān)23a到23d的切換。
[0038]以下，將描述上述現(xiàn)有技術(shù)的中壓逆變器的操作，并且將描述根據(jù)本發(fā)明的電容量估計(jì)裝置的操作。
[0039]移相變壓器10改變高電壓的相位和大小以適于單元電池20的需要。換而言之，移相變壓器10的輸出電壓變?yōu)閱卧姵?0的輸入電壓，并且整流器單元21將其轉(zhuǎn)變?yōu)镈C電壓。
[0040]單元電池20的逆變器單元23將DC環(huán)節(jié)電壓合成為AC輸出電壓。如果將DC環(huán)節(jié)電壓定義為“E”，則逆變器單元23的輸出電壓可以定義為諸如“E”、“0”和“-E”的三個(gè)電平。如果圖2中的逆變器單元的開(kāi)關(guān)23a和開(kāi)關(guān)23d導(dǎo)通，則輸出電壓合成為“E”，并且如果開(kāi)關(guān)23b和開(kāi)關(guān)23c導(dǎo)通，則輸出電壓合成為“-E”，而且如果開(kāi)關(guān)23a和開(kāi)關(guān)23c導(dǎo)通或者開(kāi)關(guān)23b和開(kāi)關(guān)23d導(dǎo)通，則輸出電壓合成為“O”。
[0041]參照?qǐng)D1，對(duì)于單元電池20的每相，三個(gè)單元電池串聯(lián)連接，于是此串聯(lián)連接的輸出相電壓可以合成為諸如“ 3E ”、“ 2E ”、“E ”、“ O ”、“ -E ”、“ -2E ”和“ -3E ”的七個(gè)電平，并且此外，電動(dòng)機(jī)3的輸出線間電壓可以從合成的輸出相電壓合成為諸如“6E”、“5E”、“4E” “3E”、“ 2E ”、“ E ”、“ O ”、“ -E ”、“ -2E ”、“ -3E ”、“ -4E ”、“ -5E ” 和 “ -6E ” 的十三個(gè)電平。
【權(quán)利要求】
1.一種用于估計(jì)逆變器中的DC環(huán)節(jié)電容器的電容值的裝置，所述逆變器具有整流器單元、DC環(huán)節(jié)電容器以及逆變器單元，所述裝置包括: 第一估計(jì)單元，其被配置為使用測(cè)量到的DC環(huán)節(jié)電壓、所述逆變器單元的輸出電流以及所述逆變器單元的輸出電壓來(lái)估計(jì)DC環(huán)節(jié)電壓以輸出估計(jì)出的DC環(huán)節(jié)電壓； 計(jì)算單元，其被配置為根據(jù)所述測(cè)量到的DC環(huán)節(jié)電壓和所述估計(jì)出的DC環(huán)節(jié)電壓來(lái)計(jì)算估算指數(shù)；以及 第二估計(jì)單元，其被配置為使用所述估算指數(shù)和初始DC環(huán)節(jié)電容值來(lái)估計(jì)DC環(huán)節(jié)電容值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述第一估計(jì)單元包括: 第一計(jì)算單元，其被配置為使用所述逆變器單元的輸出電流和輸出電壓來(lái)計(jì)算輸出功率； 第三估計(jì)單元，其被配置為根據(jù)所述輸出功率來(lái)估計(jì)DC環(huán)節(jié)功率； 第四估計(jì)單元，其被配置為將所述估計(jì)出的DC環(huán)節(jié)功率除以DC環(huán)節(jié)電壓的平均值，并且使用由所述第二估計(jì)單元估計(jì)的DC環(huán)節(jié)電容值來(lái)輸出DC環(huán)節(jié)電壓； 第二計(jì)算單元，其被配置為 計(jì)算所述測(cè)量到的DC環(huán)節(jié)電壓與所述估計(jì)出的DC環(huán)節(jié)電壓之間的誤差，以及 第一補(bǔ)償單元，其被配置為通過(guò)比例積分補(bǔ)償根據(jù)所述第二計(jì)算單元輸出的所述誤差來(lái)估計(jì)輸入功率。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其中所述第三估計(jì)單元從所述輸出功率中減去由所述補(bǔ)償單元估計(jì)的所述輸入功率來(lái)估計(jì)所述DC環(huán)節(jié)功率。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述計(jì)算單元包括: 第一帶通濾波器，其被配置為濾出對(duì)應(yīng)于所述估計(jì)出的DC環(huán)節(jié)電壓的運(yùn)行頻率的二次諧波的分量； 第一檢測(cè)單元，其被配置為檢測(cè)所述第一帶通濾波器輸出的波紋電壓的大小； 第二帶通濾波器，其被配置為濾出對(duì)應(yīng)于所述測(cè)量到的DC環(huán)節(jié)電壓的運(yùn)行頻率的二次諧波的分量； 第二檢測(cè)單元，其被配置為檢測(cè)所述第二帶通濾波器輸出的波紋電壓的大小；以及第一比較單元，其被配置為將所述第一檢測(cè)單元輸出的波紋電壓的大小除以所述第二檢測(cè)單元輸出的波紋電壓的大小。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其中所述計(jì)算單元進(jìn)一步包括: 帶阻濾波器，其被配置為移除對(duì)應(yīng)于所述測(cè)量到的DC環(huán)節(jié)電壓的預(yù)定諧波的分量。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其中根據(jù)所述估算指數(shù)來(lái)判定所述DC環(huán)節(jié)電容器的故障狀態(tài)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述第二估計(jì)單元包括: 第二比較單元，其被配置為輸出估算指數(shù)與基準(zhǔn)值之間的誤差； 第二補(bǔ)償單元，其被配置為通過(guò)積分補(bǔ)償使用所述第二比較單元的輸出來(lái)估計(jì)所述DC環(huán)節(jié)電容值的誤差；以及 加法單元，其將由所述第二補(bǔ)償單元估計(jì)的誤差加至所述初始DC環(huán)節(jié)電容值。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其中所述第二估計(jì)單元進(jìn)一步包括:判定單元，其被配置為判定所 述第二估計(jì)單元的操作。
【文檔編號(hào)】G01R31/00GK103580497SQ201310321022
【公開(kāi)日】2014年2月12日 申請(qǐng)日期:2013年7月26日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月26日
【發(fā)明者】俞安櫓 申請(qǐng)人:Ls產(chǎn)電株式會(huì)社