[发明专利]用于电路监视的方法和装置

说明书

一种用于电路监视的方法，该方法包括：检测在功率转换器中的直流支撑电容器处的第一电压的波形，第一电压通过导通与直流支撑支路并联耦合的斩波器电路来生成(310)；确定第一电压的波形相对于在功率转换器中的整流器处或在用于功率转换器的电源处的第二电压的波形的相位角偏移(320)；确定第一电压的波形的幅度(330)；以及基于幅度和相位角偏移中的至少一个，来确定指示直流支撑电容器的健康状况的参数(340)。本公开也提供了一种装置。

技术领域

本公开的示例实施例总体上涉及电路监视，并且更具体地涉及用于监视功率转换器中的直流(DC)支撑电容器的方法和装置。

背景技术

电容器，特别是电解电容器(E-Cap)，被广泛用于功率电子转换器中，特别直流(DC)支撑支路(DC-link)电路中。然而，电容器将随时间退化并且与功率转换器中的其他组件相比会更频繁地发生故障，这将威胁功率转换器的可靠性。为了确保功率转换器的可靠性，期望对功率转换器中的电容器进行监视，以使得能够预测将来的故障发生和预防性维护。

电容器的退化通常表现为电容值的减小和/或等效串联电阻(ESR)的增大。较早地检测到ESR增大或电容值减小便可采取预防性缓解措施，诸如安排停机和维修。并且，这检测ESR和电容值对评估直到故障发生的期望操作时间也很有帮助。通过防止ESR的增加或电容值的降低超过规定值，可以保证功率转换器免受(多个)直流支撑电容器(DC-linkcapacitor)故障的影响，从而保证功率变换质量。

用于监视的解决方案已研究了很长时间，但是大多数都不适合于实际产品。大多数已知解决方案都需要增加额外硬件，诸如外部开关电路、电容器电流传感器或增强型电压传感器。增加的硬件对主电路、机械结构或控制电路的影响可能导致重新设计功率转换器，这是不可取的。一些监视方法不需要附加硬件，但是在某些特殊场景或某些特定转换器中该类方法的精度较低和/或应用受限。美国专利号9,535,107B2描述了这样的监视方法。此外，某些方法会暂停功率转换器的正常操作。

发明内容

本公开的示例实施例提出了用于电路监视的解决方案。

在第一方面，本公开的示例实施例提供了用于电路监视的方法，方法包括：在功率转换器中的直流支撑电容器处检测第一电压的波形，第一电压通过导通与直流支撑电容器并联耦合的斩波器电路来生成；确定第一电压的波形相对于功率转换器中的整流器或针对功率转换器的电源处的第二电压的波形的相位角偏移；确定第一电压的波形的幅度；以及基于幅度和相位角偏移中的至少一个来确定指示直流支撑电容器的健康状况的参数。

在一些实施例中，确定参数包括以下至少之一项：基于幅度来确定直流支撑电容器的电容值；以及基于相位角偏移来确定直流支撑电容器的等效串联电阻(ESR)。

在一些实施例中，确定电容值包括基于幅度，利用存储了电容值和幅度之间的关系的查找表来确定电容值；并且确定ESR包括基于相位角偏移，利用存储了ESR和相位角偏移之间的关系的查找表来确定ESR。

在一些实施例中，方法还包括：将所确定的参数与阈值进行比较；以及响应于所确定的参数超过阈值而生成警报信号。

在一些实施例中，方法还包括：确定电容与直流支撑电容器的初始电容的第一比率；确定ESR与直流支撑电容器的初始ESR的第二比率；以及基于第一比率和第二比率中的至少一个来确定剩余时间。

在一些实施例中，确定相位角偏移包括：同时检测第一电压的波形的第一相位角和第二电压的波形的第二相位角；以及确定第一相位角和第二相位角之间的差作为相位角偏移。

在一些实施例中，方法还包括：检测第二电压的波形的相位角；以及响应于所检测的相位角达到预定角度，检测第一电压的波形。

在一些实施例中，确定相位角偏移包括：检测第一电压的波形的第一相位角；以及确定第一相位角和预定角度之间的差作为相位角偏移。