用於檢測afe濾波電容器劣化的方法和裝置製造方法

2023-04-23 16:35:16 1

用於檢測afe濾波電容器劣化的方法和裝置製造方法
【專利摘要】本發明公開了用於檢測有源前端(AFE)電力轉換系統(10)的輸入濾波器的電容器劣化的方法(100、200)和系統(70)，其中執行電壓和電流感測來確定序分量阻抗不對稱性，以在對電壓不平衡不敏感的情況下針對Δ形或Y形連接的濾波電容器組、根據導納矩陣的離軸分量(Ynp)的值來檢測濾波電容器劣化，並且該方法(100、200)和系統(70)具有基於各個阻抗值來識別特定的劣化電容器的位置的能力。
【專利說明】用於檢測AFE濾波電容器劣化的方法和裝置

【背景技術】
[0001] 電力轉換系統將輸入電力從一種形式轉換成另一種形式以用於驅動負載。電機驅 動器和其他電力轉換系統使用來自交流（AC)電源的電力進行操作，並且它們通常包括輸 入濾波器以用於降低與電力轉換器的操作相關聯的開關噪聲，特別是用於對由某些有源前 端（AFE)整流器的高頻操作所產生的總諧波失真（THD)進行控制。特別地，許多電力轉換 系統利用與每個AC輸入相相關聯的電感器-電容器（LC)輸入濾波器電路或電感器-電容 器-電感器（LCL)輸入濾波器電路來控制所連接的電網的諧波含量。這樣的濾波器電路會 經受例如通過電壓浪湧所引起的濾波電容器的損壞或劣化。濾波電容器劣化轉而可能在如 下方面產生較高成本：更換部件成本；用於檢查和更換的勞動力；以及電力轉換系統和任 何相關聯機器的停機時間。此前，對輸入濾波電容器的性能和任何劣化的評估一直較困難， 並且通過服務人員目測可能無法識別最初的電容器劣化。因此，期望改進的濾波電容器劣 化預測或檢測裝置和技術，以用於在有源前端電力轉換器中檢測劣化並且識別劣化的電容 器。


【發明內容】

[0002] 現在概述本公開內容的一個或更多個方面以促進對本公開內容的基本理解，其中 此概述並非本公開內容的詳盡概況，而且既不意在識別本公開內容的某些元素也不意在界 定本公開內容的範圍。相反，此概述的主要目的是在下文中呈現更詳細的描述之前以簡化 的形式來呈現本公開內容的各種概念。本公開內容提供了用於自動檢測劣化的濾波器電路 電容器的電力轉換器和技術，從而提供與採用AFE整流器的電機驅動器和其他電力轉換系 統相關聯的特定效用。
[0003] 本公開內容的一個或更多個方面涉及具有有源前端整流器和輸入濾波器電路的 電力轉換系統以及方法和劣化檢測系統，該方法和劣化檢測系統採用與濾波器電路相關聯 的測量的電流和電壓以通過向量或相量技術來檢測劣化的濾波電容器。在一種實現中，劣 化檢測系統基於所測量的電流和電壓來計算基頻電流和電壓相量，並且基於基頻相量來 計算序電流分量相量和序電壓分量相量。該系統還基於序電流分量相量和序電壓分量相量 來計算例如表示輸入濾波器電路中正序電壓對負序電流的影響的濾波器電路導納矩陣非 對角線項，並且該檢測系統將非對角線項與閾值進行比較以檢測一個或更多個濾波電容器 的劣化。在某些實現中，該檢測系統根據預定的不對稱標稱值來選擇性地補償一個或更多 個非對角線項。此外，在某些實現中，該系統還確定濾波電容器的各個阻抗值，並且可以根 據濾波電容器組是△形連接還是Y形連接、基於所確定的相應阻抗值來識別特定的劣化濾 波電容器的位置。
[0004] 根據本公開內容的另外的方面，提供了如下系統和方法：其中，使用標量計算來檢 測輸入濾波電容器劣化，分別使用測量的電壓和電流來計算有效中性點電壓值和有效電流 值，以及計算針對有效中性點電壓和有效電流的標稱有效值。基於標稱有效電流值、估計的 導納值和標稱有效中性點電壓值來計算有效電流故障值，並且將該結果與閾值進行比較以 選擇性地檢測一個或更多個濾波電容器的劣化。
[0005] 根據本公開內容的另外的方面，提供了計算機可讀介質，計算機可讀介質具有用 於執行濾波電容器劣化檢測方法的計算機可執行指令。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0006] 下面的描述和附圖詳細地闡明了本公開內容的某些說明性實現，這些說明性實現 表示可以實施本公開內容的各種原理的若干示例性方式。然而，所示出的示例並不是本公 開內容的許多可能實施方式的窮舉。將結合附圖在下面的詳細描述中闡明本公開內容的其 他目的、優點和新穎特徵，在附圖中：
[0007] 圖1是示出根據本公開內容的一個或更多個方面的示例性的電壓源轉換器型有 源前端電機驅動器的示意圖，該電壓源轉換器型有源前端電機驅動器具有包括Y形連接的 電容濾波器的LCL輸入濾波器和濾波電容器劣化檢測裝置；
[0008] 圖2是示出根據本公開內容的示例性的電流源轉換器型有源前端電機驅動器的 示意圖，該電流源轉換器型有源前端電機驅動器具有LC輸入濾波器和濾波電容器劣化檢 測裝置；
[0009] 圖3和圖4是示出分別與具有A形連接的濾波電容器的LCL濾波器電路和LC 濾波器電路相結合的劣化檢測裝置的示意圖；
[0010] 圖5是示出圖1至圖4的劣化檢測裝置的另外的細節的簡圖；
[0011] 圖6是示出根據本公開內容的各個方面的用於檢測電力轉換器中的濾波電容器 劣化的示例性的基於向量或相量的處理的流程圖；
[0012] 圖7是示出用於使用圖6的方法來識別A形連接的電容器組中的濾波電容器劣 化位置的示例性技術的流程圖；
[0013] 圖8是示出用於通過圖6的方法來識別Y形連接的濾波電容器組中的一個或更多 個劣化電容器的位置的技術的流程圖；以及
[0014] 圖9是示出根據本公開內容的另外方面的用於檢測電力轉換系統中的濾波電容 器劣化的基於標量的處理的流程圖。

【具體實施方式】
[0015] 現在參照附圖，在下文中結合附圖來描述若干實施方式或實現，其中貫穿附圖用 相似的附圖標記來指代相似的元件，並且其中各種特徵不一定按比例繪製。公開了用於檢 測電力轉換系統濾波電容器的劣化的技術和裝置，這提供了與有源前端（AFE)電機驅動器 以及其他形式的電力轉換系統相關聯的效用。此外，雖然在三相輸入設備的背景下進行說 明，但是所公開的概念可以用於具有任意數量的輸入相的如下電力轉換系統：在該電力轉 換系統中，輸入濾波器包括至少一個A形或Y形連接的濾波電容器電路或組。此外，本公開 內容的構思可以結合電壓源轉換器和電流源轉換器來使用。
[0016] 首先參照圖1和圖2,圖1示出了示例性的電壓源轉換器（VSC)型電機驅動器10， 該驅動器10具有接收來自三相源2的輸入電力的三相AC輸入端4,其中該驅動器10包括 整流器30、中間直流（DC)鏈路40和輸出逆變器50,該輸出逆變器50提供可變頻率、可變 幅度的AC輸出電力以驅動電機負載6。圖2示出了電流源轉換器（CSC)型電機驅動器10， 其中，圖1的VSC轉換器中的DC鏈路40包括提供受控的DC電壓Vdc的DC鏈電容Cdc，而 圖2的CSC轉換器提供DC鏈扼流圈或電感LDC1、LDC2以用於向逆變器50提供受控的DC 鏈電流Idc。雖然在電機驅動器型電力轉換系統10的背景下進行說明和描述，但是無論是 提供AC輸出還是DC輸出以驅動電機負載或其他類型負載6的其他形式電力轉換系統均可 以使用所公開的各種概念。如圖1和圖2所示，驅動器輸入端4具有三個輸入相端子，該 三個輸入相端子通過LCL或LC輸入濾波器電路20連接至開關（有源前端）整流器30的 AC輸入端。整流器30包括分別耦接在AC輸入相（R、S、T)中的相應一個相與DC鏈路40 的相應DC母線端子（+或-)之間的開關器件Sl至S6。驅動器控制器60包括整流器開關 控制器62,該整流器開關控制器62向整流器開關Sl至S6提供整流器開關控制信號62a， 以使整流器30轉換所接收的三相AC輸入電力來提供鏈路40的DC母線電容Cdc兩端的DC 電壓Vdc(圖1)，或者使整流器30使用任何合適的脈寬調製（PWM)技術來提供受控的DC鏈 電流Idc(圖2)。
[0017] 逆變器50接收來自鏈路40的DC輸入電力，並且逆變器50包括分別耦接在正或 負的DC鏈輸出端子與連接至電機負載6的相應輸出相之間的逆變器開關S7至S12。逆變 器開關S7至S12根據由驅動器控制器60的逆變器開關部件66提供的逆變器開關控制信 號66a進行操作以轉換來自鏈路40的DC電力從而向電機負載6提供可變頻率、可變幅度 的AC輸出電力，其中該逆變器開關部件66根據任何合適的脈寬調製技術來生成信號66a。 開關整流器30和逆變器50可以採用任何合適形式的開關元件SI至S12,包括但不限於絕 緣柵雙極型電晶體（IGBT)、矽控整流器（SCR)、柵極可關斷晶閘管（GTO)、集成柵極換流晶 閘管（IGCT)等。控制器60及其開關控制部件62、66可以使用任何合適的基於處理器的電 路來實現，包括但不限於根據程序指令進行操作以實現本文所闡明的各種功能和其他已知 的電機控制功能的一個或更多個處理元件和相關聯電子存儲器。此外，圖1和圖2的電機 驅動器10還包括可以使用如下的一個或更多個處理器來實現的劣化檢測系統或裝置70 : 該一個或更多個處理器被配置或編程成使用合適的計算機可執行指令來實現本文中所描 述的濾波電容器劣化檢測和位置識別功能。此外，在某些實現中，劣化檢測系統70可以使 用電機驅動器控制器60中的一個或更多個處理器來實現，然而這不是本公開內容的所有 方面的嚴格要求。
[0018] 圖1的VSC轉換器10包括LCL濾波器電路20,該LCL濾波器電路20具有分別連 接在電力轉換器輸入端4與整流器AC輸入端的相應相之間的三個串聯電路。該LCL濾波器 結構中的每個串聯電路包括一對串聯連接的濾波電感器（"R"線路中的LRl和LR2 ;"S"線 路中的LSl和LS2 ;以及"T"線路中LTl和LT2)，每對串聯連接的濾波電感器具有連接在第 一電力轉換器輸入端子與第一中間節點（R、S或T)之間的第一濾波電感器LiK例如，3%電 感器）以及連接在該中間節點與相應的整流器AC輸入節點之間的第二濾波電感器Q2(例 如，9%電感器）。此外，圖1和圖2中的濾波器電路20包括三個電容器電路支路22R、22S 和22T，該電容器電路支路22R、22S和22T分別將節點R、S和T連接至"Y"形配置的三個 濾波電容器CR、CS和CT。圖3和圖4示出了其中濾波電容器CRSXST和CRT為A形連接 的LCL濾波器電路和LC濾波器電路，其中每個濾波電容器如所示出的那樣連接至電容器電 路支路22中的兩個支路。此外，如所示出的，圖1中的VSC轉換器10採用LCL濾波器電路 20,而CSC示例（圖2和圖4)採用LC濾波器電路20。實際上，可以在有源前端整流器30 與電源2之間設置一個或更多個變壓器（未示出）。
[0019]圖1至圖4中的電機驅動器10包括：與濾波器電路20耦接的劣化檢測系統70 ; 以及感測電路，該感測電路例如通過感測在所示出的支路電路22處的電壓來感測線間電 壓Vks和Vst，並且該感測電路可以被連接成測量Vkt。在其他實現中，可以感測濾波器20的 輸入側處的電壓。此外，該感測電路包括與支路電路22耦接的電流傳感器以感測在相關聯 的電容器電路支路22R、22S和22T中流動的濾波器電路支路電流IK、Is和It。劣化檢測系 統70可以是提供所描述的計算以及如本文中所闡明的劣化確定和位置識別功能的任何合 適的硬體、處理器執行的軟體、處理器執行的固件、可編程邏輯、模擬電路等，並且劣化檢測 系統70能操作成使用一個或更多個處理器元件來執行在系統70的電子存儲器中所存儲的 計算機可執行指令。
[0020] 還參照圖5至圖8,劣化檢測系統70能操作成與輸入濾波器電路20和感測系統耦 接以接收與輸入濾波器電路20相關聯的一個或更多個測量的電流（例如iK、is、iT)和測量 的電壓（例如vKS、vST)，並且基於這些測量的電流和電壓來選擇性地檢測濾波電容器劣化條 件。在某些實現中，系統70可選地根據所測量的值來識別濾波器電路20中的一個或更多 個劣化電容器CR、CS、CT的具體位置。圖5進一步示出了電容器劣化檢測系統70的示例性 實施方式的細節，並且圖6示出了用於檢測輸入濾波器20中的濾波電容器劣化的示例性的 基於相量的處理100,該處理100可以使用劣化檢測系統70來實現。圖7和圖8進一步示 出了處理100中分別用於針對A形和Y形連接的濾波器組配置來識別劣化電容的一個或 更多個位置的技術。
[0021] 如圖5所示，劣化檢測系統70可以包括可以在執行中被實現為軟體和/或固件 部件或者可以被實現為可編程邏輯等的一個或更多個部件71至77,如下面進一步描述的。 劣化檢測系統70的一個實施方式包括基頻相量計算部件71，該基頻相量計算部件71可以 被實現為處理器執行的快速傅立葉變換（FFT)例程、或者同步參考幀變換計算、或者跟蹤 濾波器或其他合適的技術，基頻相量計算部件71至少部分地根據所測量的電流和電壓來 計算基頻電流和電壓相量。在一種可能的實現中，例如，相量計算部件71接收所測量的濾 波器支路電流iK、is和iT以及線間電壓vKS和vST(在圖6的處理100中的110處）。基於這 些值，相量計算部件71計算基頻電流和電壓相量]r、(心和Gst (圖6中的 120處）。系統70可以採用任何合適的計算技術、基於所測量的瞬時值來在120處計算基 頻相量值。在一個實施方式中，從所測量的電流和電壓值（例如iK、is、iT、vKS和vST)開始， 圖5中的基頻相量計算部件71根據以下等式（1)來構造基頻相量fR、&、iT、iRS 和Vst:
[0022]

【權利要求】
1. 一種電力轉換系統（10)，包括： 電力轉換器輸入端（4)，所述電力轉換器輸入端（4)能操作成接收多相AC輸入電力； 有源前端（AFE)整流器（30)，所述AFE整流器（30)包括多相AC輸入端和多個開關器 件（S1-S6)，所述多個開關器件（S1-S6)能夠根據多個整流器開關控制信號（62a)進行操作 以轉換在所述輸入端處接收的電力來提供DC輸出電力； 輸入濾波器電路（20)，所述輸入濾波器電路（20)耦接在所述電力轉換器輸入端（4) 與所述AFE整流器（30)之間，所述輸入濾波器電路（20)包括：多個濾波電感器（LR1、LR2、 LSI、LS2、LT1、LT2)，所述多個濾波電感器（LR1、LR2、LSI、LS2、LT1、LT2)耦接在所述電力 轉換器輸入端（4)的相應相與所述AFE整流器（30)的所述AC輸入端的相應相之間；以及 包括多個濾波電容器（CR、CS、CT)的電容器電路，所述多個濾波電容器（CR、CS、CT)分別連 接至所述濾波電感器（LR1、LR2、LS1、LS2、LT1、LT2)中至少之一； 感測電路，所述感測電路能操作成確定（110)與所述輸入濾波器電路（20)相關聯的多 個測量的電流（iK、is、iT)和測量的電壓（vK、v ST);以及 劣化檢測系統（70)，所述劣化檢測系統（70)能操作成與所述輸入濾波器電路（20)耦 接並且所述劣化檢測系統（70)包括至少一個處理器，所述至少一個處理器被配置成： 基於所測量的電流（iK、is、iT)和電壓（vKS、v ST)來計算（120)基頻電流和電壓相量 (Ir、Is、It、Vrs、Vst )? 基於所計算的基頻濾波器電路電流和電壓相量{ 、Is、It、GrsST )來計算 (130)正負序電流和電壓分量相量（Ip、In、Vp、Vn )， 基於所計算的正負序電流和電壓分量相量（?ρ、in、Gp、Gn)中至少之一來計 算（140)濾波器電路導納矩陣的至少一個非對角線項（Ynp、Ypn)， 將所述至少一個非對角線項（Ynp、Ypn)與至少一個閾值進行比較（150)，以及 如果所述至少一個非對角線項（Ynp、Ypn)超過所述至少一個閾值，則選擇性地檢測 (160)所述濾波電容器（CR、CS、CT)中的一個或更多個濾波電容器的劣化。
2. 根據權利要求1所述的電力轉換系統（10)，其中，所述感測電路能操作成確定與所 述輸入濾波器電路（20)相關聯的多個測量的電容器組支路線電流（i K、is、iT)和測量的線 間電壓（vKS、v ST)，並且其中，所述至少一個處理器被配置成基於所述多個測量的電容器組 支路線電流（iK、i s、iT)和測量的線間電壓（vKS、vST)來計算（120)所述基頻電流和電壓相 星(IR、I s、I τ、Vrs、Vst )。
3. 根據權利要求1所述的電力轉換系統（10)，其中，所述至少一個處理器被配置成： 通過基於預定的不對稱標稱值（Υηρ_ Μ)來補償（142)所述濾波器電路導納矩陣的所述至少 一個非對角線項（Ynp、Ypn)以計算經調節的非對角線項（Y np);將所述經調節的非對角線項 (Ynp)與至少一個閾值進行比較（150);以及如果所述經調節的非對角線項（Y np)超過所述 至少一個閾值，則選擇性地檢測（160)所述濾波電容器（CR、CS、CT)中的一個或更多個濾波 電容器的劣化。
4. 根據權利要求1所述的電力轉換系統（10)，其中，所述至少一個處理器被配置成： 將所述濾波器電路導納矩陣的所述至少一個非對角線項計算（140)為所述濾波器電路 導納矩陣的表示所述輸入濾波器電路（20)中正序電壓對負序電流的影響的非對角線項 Λ (Ynp )。
5. 根據權利要求4所述的電力轉換系統（10)，其中，所述至少一個處理器被配置成： 根據下式基於所述正序電流相量（?ρ ：)、所述負序電流相量（\所述正序電壓相量 (Gp )以及所述負序電壓相量（Gn )來計算（HO)所述濾波器電路導納矩陣的表示所述 輸入濾波器電路（20)中正序電壓對負序電流的影響的所述非對角線項< ^np h
6. 根據權利要求1所述的電力轉換系統（10)，其中，所述至少一個處理器被配置成： 確定（170)所述多個濾波電容器（CR、CS、CT)的各個阻抗值，以及 基於所確定的相應阻抗值將至少一個特定濾波電容器（CR、CS、CT)識別（180)為具有 劣化的嫌疑。
7. 根據權利要求6所述的電力轉換系統（10)， 其中，所述多個濾波電容器（CR、CS、CT)以Λ形配置進行連接； 其中，所述至少一個處理器被配置成通過以下操作來確定（170)所述多個濾波電容器 (CR、CS、CT)的各個阻抗值： 基於線與中性點之間的正負序電流和電壓分量相量{ Ip、In、Vp、Gn )來計算 (171)線與中性點之間的導納矩陣元素（Ypp、Ym、Ynp、Y pn)以及線間的正負序電流和電壓分 量相量（Ip_LL、In-LL、Vp-LL、Gn_LL)， 基於所述線與中性點之間的導納矩陣元素 （Ypp、Ym、Ynp、Ypn)來計算（172)線間導納矩 陣兀素 （Ypp_IX、YmJX、YnpJX、Ypn_IX)， 基於所述線間導納矩陣元素（YPn、Ym、Yn、W中的至少一些元素來計算（173) 零序循環電流相量，以及 計算（174)所述濾波電容器（CR、CS、CT)中的至少一些濾波電容器的各個Λ形線間阻 抗值（Za ^、Zb j、Zc^);以及 其中，所述至少一個處理器被配置成通過以下操作將至少一個特定濾波電容器（CR、 CS、CT)識別（180)為具有劣化的嫌疑： 將所述各個Λ形線間阻抗值（Za ^ Zb ^ Z^)與至少一個閾值進行比較（181)，以及 如果所述濾波電容器（CR、CS、CT)中的至少一個濾波電容器的相應Λ形線間阻抗值 (Za u、Zb a、Zu)超過所述至少一個閾值，則將所述至少一個濾波電容器識別（182)為具有 劣化的嫌疑。
8. 根據權利要求6所述的電力轉換系統（10)， 其中，所述多個濾波電容器（CR、CS、CT)以Y形配置進行連接； 其中，所述至少一個處理器被配置成通過以下操作來確定（170)所述多個濾波電容器 (CR、CS、CT)的各個阻抗值： 基於線與中性點之間的正負序電流和電壓分量相量（Ip、In、Vp、Gn)來計算 (171a)線與中性點之間的導納矩陣（包括元素 Ypp、Ym、Ynp、Ypn的Yse(LM)， 通過對所述線與中性點之間的導納矩陣（Yswlm)求逆來計算（172a)線與中性點之間 的阻抗矩陣（Zs^n)， 基於線間的正負序電壓分量相量（fp_L1n_LL )來計算（173a)線與中性點之間 的正負序電壓分量相量（Vp、Vn ), 基於至少一些線與中性點之間的阻抗矩陣元素（Zpn、Znp)和所計算的線與中性點之間 的正負序電壓分量相量（Vp、Vn )來計算（174a)中性點零序電壓相量（v。），以及 基於所述線與中性點之間的正負序電流和電壓分量相量（?ρ、?η、$p、Gn )以及 所計算的中性點零序電壓相量（；)來計算（175a)所述濾波電容器（CR、CS、CT)中的至 少一些濾波電容器的各個Y形線與中性點之間的阻抗值（Za);以及 其中，所述至少一個處理器被配置成通過以下操作將至少一個特定濾波電容器（CR、 CS、CT)識別（180)為具有劣化的嫌疑： 將所述各個Y形線與中性點之間的阻抗值（Za)與至少一個閾值進行比較（181a)，以及 如果所述濾波電容器（CR、CS、CT)中的至少一個濾波電容器的相應Y形線與中性點之 間的阻抗值（Za)超過所述至少一個閾值，則將所述至少一個濾波電容器識別（182a)為具 有劣化的嫌疑。
9. 一種用於檢測有源前端（AFE)電力轉換系統（10)的輸入濾波器的濾波電容器劣化 的方法（100)，包括： 確定（110)與輸入濾波器電路（20)相關聯的多個測量的電流（iK、is、iT)和測量的電 壓（vRS、VST); 基於所測量的電流（iK、is、iT)和電壓（vKS、v ST)來計算（120)基頻電流和電壓相量 (Ir、Is、It、Vrs、Vst ); 基於所計算的基頻濾波器電路電流和電壓相量（IR、Is、IT、Vrs、Vst)來計 算（130)正負序電流和電壓分量相量（Ip、In、Vp、Vn ); 基於所計算的正負序電流和電壓分量相量（Ip、In、Vp、Vn)中至少之一來計 算（140)濾波器電路導納矩陣的至少一個非對角線項（Ynp、Ypn); 將所述至少一個非對角線項（Ynp、Ypn)與至少一個閾值進行比較（150);以及 如果所述至少一個非對角線項（Ynp、Ypn)超過所述至少一個閾值，則選擇性地檢測 (160)所述濾波電容器（CR、CS、CT)中的一個或更多個濾波電容器的劣化。
10. 根據權利要求9所述的方法（100)，包括： 通過基於預定的不對稱標稱值（Ynp_nJ來補償（142)所述濾波器電路導納矩陣的所述 至少一個非對角線項（Ynp、Ypn)以計算經調節的非對角線項（Ynp); 將所述經調節的非對角線項（Ynp)與至少一個閾值進行比較（150);以及 如果所述經調節的非對角線項（Ynp)超過所述至少一個閾值，則選擇性地檢測（160)所 述濾波電容器（CR、CS、CT)中的一個或更多個濾波電容器的劣化。
11. 根據權利要求9所述的方法（100)，包括： 確定（170)所述多個濾波電容器（CR、CS、CT)的各個阻抗值；以及 基於所確定的相應阻抗值將至少一個特定濾波電容器（CR、CS、CT)識別（180)為具有 劣化的嫌疑。
12. 根據權利要求11所述的方法（100)， 其中，所述多個濾波電容器（CR、CS、CT)以Λ形配置進行連接； 其中，所述確定（170)所述多個濾波電容器（CR、CS、CT)的各個阻抗值包括： 基於線與中性點之間的正負序電流和電壓分量相量（Ip，In，Vpi >來計算 (171)線與中性點之間的導納矩陣元素（Ypp、Ym、Ynp、Y pn)以及線間的正負序電流和電壓分 量相量（Ip_LL, In-LL, Vp-LL, Vn LL )， 基於所述線與中性點之間的導納矩陣元素（Ypp、Ym、Ynp、Y pn)來計算（172)線間導納矩 陣兀素（Ypp_IX、YmJX、YnpJX、Ypn_IX)， 基於所述線間導納矩陣元素（YPn、Ym、Yn、W中的至少一些元素來計算（173) 零序循環電流相量，以及 計算（174)所述濾波電容器（CR、CS、CT)中的至少一些濾波電容器的各個Λ形線間阻 抗值（Za ^、Zb j、Zc^);以及 其中，所述將至少一個特定濾波電容器（CR、CS、CT)識別（180)為具有劣化的嫌疑包 括： 將所述各個Λ形線間阻抗值（Za ^ Zb ^ Z^)與至少一個閾值進行比較（181)，以及 如果所述濾波電容器（CR、CS、CT)中的至少一個濾波電容器的相應Λ形線間阻抗值 (Za u、Zb a、Zu)超過所述至少一個閾值，則將所述至少一個濾波電容器識別（182)為具有 劣化的嫌疑。
13. 根據權利要求11所述的方法（100)， 其中，所述多個濾波電容器（CR、CS、CT)以Y形配置進行連接； 其中，所述確定（170)所述多個濾波電容器（CR、CS、CT)的各個阻抗值包括： 基於線與中性點之間的正負序電流和電壓分量相量? Ip、In、Vp、Vn )來計算 (171a)線與中性點之間的導納矩陣（包括元素 Ypp、Ym、Ynp、Ypn的Yse(LM)， 通過對所述線與中性點之間的導納矩陣（Yswlm)求逆來計算（172a)線與中性點之間 的阻抗矩陣（Zs^n)， 基於線間的正負序電壓分量相量（ip_LL、in_LL )來計算（173a)線與中性點之間 的正負序電壓分量相量（Vp、Vn), 基於至少一些線與中性點之間的阻抗矩陣元素（Zpn、Znp)和所計算的線與中性點之間 的正負序電壓分量相量（Vp、Vn )來計算（174a)中性點零序電壓相量（i。），以及 基於所述線與中性點之間的正負序電流和電壓分量相量（Ip、In、Vp、Vn )和 所計算的中性點零序電壓相量（來計算（175a)所述濾波電容器（CR、CS、CT)中的至 少一些濾波電容器的各個Y形線與中性點之間的阻抗值（Za);以及 其中，所述將至少一個特定濾波電容器（CR、CS、CT)識別（180)為具有劣化的嫌疑包 括： 將所述各個Y形線與中性點之間的阻抗值（Za)與至少一個閾值進行比較（181a)，以及 如果所述濾波電容器（CR、CS、CT)中的至少一個濾波電容器的相應Y形線與中性點之 間的阻抗值（Za)超過所述至少一個閾值，則將所述至少一個濾波器識別（182a)為具有劣 化的嫌疑。
14. 一種電力轉換系統（10)，包括： 電力轉換器輸入端（4)，所述電力轉換器輸入端（4)能操作成接收多相AC輸入電力； 有源前端（AFE)整流器（30)，所述AFE整流器（30)包括多相AC輸入端和多個開關器 件（S1-S6)，所述多個開關器件（S1-S6)能夠基於多個整流器開關控制信號（62a)進行操作 以轉換在所述輸入端處接收的電力來提供DC輸出電力； 輸入濾波器電路（20)，所述輸入濾波器電路（20)耦接在所述電力轉換器輸入端（4) 與所述AFE整流器（30)之間，所述輸入濾波器電路（20)包括：多個濾波電感器（LR1、LR2、 LSI、LS2、LT1、LT2)，所述多個濾波電感器（LR1、LR2、LSI、LS2、LT1、LT2)耦接在所述電力 轉換器輸入端（4)的相應相與所述AFE整流器（30)的所述AC輸入端的相應相之間；以及 包括多個濾波電容器（CR、CS、CT)的電容器電路，所述多個濾波電容器（CR、CS、CT)分別連 接至所述濾波電感器（LR1、LR2、LS1、LS2、LT1、LT2)中至少之一； 感測電路，所述感測電路能操作成確定（210)與所述輸入濾波器電路（20)相關聯的多 個測量的電流（ia、ib、U和測量的電壓（va、vb、v。）；以及 劣化檢測系統（70)，所述劣化檢測系統（70)能操作成與所述輸入濾波器電路（20)耦 接並且所述劣化檢測系統（70)包括至少一個處理器，所述至少一個處理器被配置成： 基於所測量的電壓（va、vb、v。）來計算（220)有效中性點電壓值（Vrff)， 基於所述有效中性點電壓值（Veff)來計算（230)有效中性點電壓平均值（μ v)， 基於所述有效中性點電壓值（Veff)和所述有效中性點電壓平均值（μ v)來計算（240) 標稱有效中性點電壓值（Vrff_n)， 基於所測量的電流（ia、ib、U來計算（250)有效電流值（irff)， 基於所述有效電流值（irff)來計算（260)有效電流平均值（μ D，基於所述有效電流值 (ieff)和所述有效電流平均值（U1)來計算（270)標稱有效電流值（irff n)， 基於所述標稱有效電流值（ieff_n)、估計的導納值（IYpp_ estI)和所述標稱有效中性點電 壓值（veff_n)來計算（280)有效電流故障值（irff fault)， 將所述有效電流故障值（ieff_fault)與至少一個閾值進行比較（290)，以及 如果所述有效電流故障值（ieff_fault)超過所述至少一個閾值，則選擇性地檢測（292)所 述濾波電容器（CR、CS、CT)中的一個或更多濾波電容器的劣化。
15. 根據權利要求14所述的電力轉換系統（10)，其中，所述感測電路能操作成確定與 所述輸入濾波器電路（20)相關聯的多個測量的電容器組支路線電流（i a、ib、i。）和測量 的線間電壓（va、vb、v。），並且其中，所述至少一個處理器被配置成：基於所測量的線間電壓 (v a、vb、vc)來計算（220)所述有效中性點電壓值（Veff);以及基於所測量的電容器組支路線 電流（i a、ib、U來計算（250)所述有效電流值（ieff)。
16. -種用於檢測有源前端（AFE)電力轉換系統（10)的輸入濾波器的濾波電容器劣化 的方法（200)，包括： 確定（210)與輸入濾波器電路（20)相關聯的多個測量的電流（ia、ib、i。）和測量的電 壓（va、vb、vc); 基於所測量的電壓（va、vb、v。）來計算（220)有效中性點電壓值（V rff)， 基於所述有效中性點電壓值（Veff)來計算（230)有效中性點電壓平均值（μ v)， 基於所述有效中性點電壓值（Veff)和所述有效中性點電壓平均值（μ v)來計算（240) 標稱有效中性點電壓值（vrff_n)， 基於所測量的電流（ia、ib、U來計算（250)有效電流值（irff)， 基於所述有效電流值來計算（260)有效電流平均值（U1)， 基於所述有效電流值和所述有效電流平均值（U1)來計算（270)標稱有效電流 值（ieff-η)， 基於所述標稱有效電流值aeff_n)、估計的導納值（I YPP_est I)和所述標稱有效中性點電 壓值（Veff_n)來計算（280)有效電流故障值（irff fault)， 將所述有效電流故障值（ieff_fault)與至少一個閾值進行比較（290)，以及 如果所述有效電流故障值（ieff_fault)超過所述至少一個閾值，則選擇性地檢測（292)所 述濾波電容器（CR、CS、CT)中的一個或更多個濾波電容器的劣化。
17. 根據權利要求16所述的方法（200)，包括： 確定與所述輸入濾波器電路（20)相關聯的多個測量的電容器組支路線電流（ia、ib、 i。）和測量的線間電壓（va、vb、v。）； 基於所測量的線間電壓（va、vb、v。）來計算（220)所述有效中性點電壓值（Vrff);以及 基於所測量的電容器組支路線電流（ia、ib、i。）來計算（250)所述有效電流值（i rff)。
【文檔編號】G01R31/00GK104515917SQ201410524445
【公開日】2015年4月15日 申請日期:2014年10月8日 優先權日:2013年10月1日
【發明者】蘭加拉詹·塔拉姆, 拉塞爾·克爾克曼 申請人:洛克威爾自動控制技術股份有限公司