阻抗检测器设备及方法
【技术领域】
[0001] 本发明一般地涉及电气领域，更具体地涉及一种阻抗检测器设备及方法。
【背景技术】
[0002] 马达驱动和其他电气系统包括经常在滤波电路中采用的各种电气部件，例如电容 器、电感器、电阻器等。例如，用于马达驱动和其他电力转换系统的有源前端整流器经常包 括具有单独的电感部件和电容部件的LC滤波器或LCL滤波器。这些输入滤波器的性能至少 部分地取决于对所设计的装置阻抗值的设置，其中，在多相配电系统中对应的部件之间的 阻抗变化和/或阻抗不平衡可能导致不良性能，包括效率损失、不稳定性、增大的噪音等。 除马达驱动和电力转换系统之外，电气系统也通常当无源电气部件值处于其合适设计的阻 抗值时最佳地工作。因此，诊断系统性能问题经常涉及评估各种电气部件的阻抗值。手动 阻抗测量经常是困难并且耗时的，并且以前的原位阻抗测量技术当总体系统工作时遭受阻 止或禁止实时自动的装置阻抗监视的计算复杂度。并且，常规的测量技术在现实的工作条 件下可能不能测量某些部件阻抗值例如在饱和期间的电感器阻抗。此外，经常期望获得对 应于不同频率的阻抗值，并且常规的方法经常涉及大量的手动测试工作和/或用于傅里叶 分析的过多的计算开销等。因此，仍然需要用于确定电气部件的阻抗的改进的方法和设备。
【发明内容】
[0003] 现在总结本公开的一个或更多个方面以利于对本公开的基本的理解，其中本总结 不是对本公开的全面的概述，并且并非意在确定本公开的某些元件，也并非意在描述本公 开的范围。而是，本总结的主要目的是在下文呈现更详细的描述之前用简化的形式来呈现 本公开的各种构思。
[0004] 公开了一般化的阻抗检测设备和技术，通过所述阻抗检测设备和技术使用施加的 电压和流过部件的电流可以准确地确定任何无源电气部件在任何给定频率下的阻抗。本公 开的构思可以应用于任何电气系统，包括但不限于马达驱动和功率变换器，并且可以在任 何基于处理器的系统例如在马达驱动、PLC、其他工业控制装置或用于诊断和/或控制目的 的监控主机系统中实现本公开的构思。
[0005] 本公开的一个或更多个方面涉及用于自动地确定电气部件的阻抗的方法和系统， 其中获得与部件关联的在关注频率下的正交电压值和正交电流值，以及使用一个或更多个 处理器根据正交电压值和正交电流值计算在关注频率下的一个或更多个阻抗值。可以使用 具有对应的频率输入以及表示与关注的部件关联的所测量的、所估计的和/或所观测的电 压和电流的输入接收信号或值的正交跟踪滤波器来获得在给定的关注频率下的正交值。锁 相环或其他源可以用于向跟踪滤波器提供可调整的频率输入以利于测量在多个关注频率 下的部件阻抗。各种实施例可以用于评估与多相系统关联的电容器组或电感器组的阻抗， 以及可以涉及转换一个或更多个检测到的电压或电流信号以适应部件和传感器的各种线 内的、线间的和/或线与中性点间的连接。本公开的另一方面提供具有用于执行所公开的 阻抗检测方法的计算机可执行指令的非暂态计算机可读介质。
【附图说明】
[0006] 下面的描述和附图详细地陈述了一些本公开的说明性的实现，该实现表明了可以 执行本公开的各种原理的多个示例性方法。然而，说明性的示例没有详尽本公开的许多可 能的实施例。将会在下面的当结合附图考虑时的详细描述中陈述本公开的其他目的、优点 和新颖的特征，在附图中：
[0007] 图1A和图1B提供了示出根据本公开的一个或更多个方面的用于确定电气部件阻 抗的示例性方法的流程图；
[0008] 图2是示出了根据本发明的另一方面的示例性的处理器实现的阻抗检测系统的 示意图，该系统从跟踪滤波器接收正交输入并且提供实阻抗输出值和虚阻抗输出值。
[0009] 图3是示出了具有实现了正交跟踪滤波器和阻抗计算功能部件以提供阻抗输出 值的处理器的另一阻抗检测系统实施例的示意图；
[0010] 图4是示出了示例性的马达驱动功率转换系统的示意图，该功率转换系统在马达 驱动控制器中实现了根据本公开的阻抗检测系统，以及在所连接的可编程逻辑控制器中的 可替代的实现；
[0011] 图5是示出了根据本公开的另一示例性阻抗检测系统实施例的示意图；以及
[0012] 图6是示出了根据本公开的又一阻抗检测系统实施例的示意图。
【具体实施方式】
[0013] 现在参考附图，结合附图在下文中描述了多个实施例或实现，其中，在全文中相似 的附图标记用来指示相似的元件，并且其中不必需按比例描绘各种特征。
[0014] 首先参考图1A、图1B和图2,在图1A和图1B中示出了根据本公开的一个或更多个 方面的用于自动地确定一个或更多个电气部件的阻抗的示例性处理2。虽然示例性方法2 是以一系列动作或事件的形式描绘并描述的，但是本公开的方法除了在本文中具体陈述的 之外不限于对这样的动作或事件的说明顺序。除了如在下文中具体地设置的那样之外，一 些动作或事件可以与其他动作和事件以不同的顺序发生，和/或同时发生，除了在本文中 说明并描述的那些之外，并且实现根据本公开的过程或方法不是需要所有说明的步骤。可 以用硬件、处理器执行的软件或其结合来实现所说明的方法，以提供如本文所描述的自动 化的阻抗值估计，并且各种实施例或实现包括具有用于执行所说明并描述的方法的计算机 可执行指令的非暂态计算机可读介质。例如，虽然可以用其他系统实现方法2,该其他系统 包括但不限于在此说明并描述的那些系统，但是也可以通过在图2中示出的阻抗检测系统 30的微处理器32来实现方法2,阻抗检测系统30基于来自正交跟踪滤波器40的输入使用 用于阻抗计算36的程序指令和在电子存储器34中储存的各种数据38来提供阻抗估计值 50a 和 50b。
[0015] 图1A和图1B的处理2总体上提供了用于下述的方法：在10处（图1A)获得针对 与关注的电气部件关联的电压和电流的正交电压值，以及在20处（图1B)计算至少一个阻 抗值。图2的阻抗检测系统30包括编程有阻抗计算指令36的微处理器32,阻抗计算指令 36储存在电子存储器34中用于执行图1B中在20处的阻抗值计算。阻抗检测系统30可以 实现为任何适合的单处理器系统或多处理器系统、可编程逻辑、其他电路或其结合，以及阻 抗检测系统30可以包括电子存储器30或其他的用于存储用于执行在本文中陈述的阻抗检 测功能的计算机可执行指令的非暂态计算机可读介质。此外，可以以下面结合图4说明并 描述的一些非限制性实施例将系统30集成到电气系统例如马达驱动110或可编程逻辑控 制器（PLC) 170或其他工业控制装置中。
[0016] 在图2的示例中，阻抗检测系统30从第一正交跟踪滤波器40接收正交电压值 Vaa和Va0以及从另一正交跟踪滤波器40接收正交电流值Iaa和Ia0，其中正交电压 值和正交电流值与关注的电气部件关联并且与特定的基频或关注频率49(? baJ关联。在 本实现中，正交跟踪滤波器40接收与关注的电气部件关联的对应的所检测到的电压信号 或值46a (Va)以及电流信号或值48a (la)，其中，可以从任何适当的传感器、估计器、观测器 等接收信号或值46和信号或值48。例如，在有源前端输入滤波器电路的电感器或电容器的 情况下，在滤波器电路的某些位置可以感测到各种电压和电流，以及可选地处理这些电压 和电流以生成表示关注的电感器或电容器两端的电压的信号或值46以及表示流过所述部 件的电流的信号或值48。在这种情况下，第一正交跟踪滤波器40根据所检测到的电压信 号或值Va46a并且还根据频率信号或值49(? base)生成正交电压值Vaa和Vaf3。类似地， 图2中的第二正交跟踪滤波器40根据所检测到的电流