电力转换器谐振检测设备和方法与流程

文档序号:11780267阅读:186来源:国知局
电力转换器谐振检测设备和方法与流程
电力转换器谐振检测设备和方法对相关申请的引用该申请要求2012年4月30日提交的、题为DRIVERESONANCECONDITIONREDUCTIONTECHNIQUES的序列号为61/640,456的美国临时专利申请的优先权和权益,其全部内容通过引用合并于此。技术领域本公开涉及一种电力转换器谐振检测设备和方法。

背景技术:
电动机驱动器和其它电力转换系统使用来自AC电源的电力而工作,并且可包括输入滤波器,该输入滤波器用于减少与电力转换器的操作相关联的切换噪声,特别地用于控制由有源前端(AFE)整流器的高频操作而生成的总谐波失真(THD)。这些转换器中所采用的输入滤波器通常包括与每个AC输入相相关联的电感器-电容器(LC)或LCL(电感-电容-电感)电路,以控制电网的谐波内容。LCL和LC滤波器电路可在导致谐振状况的环境下与电力转换电路相互作用,该谐振状况会损坏或劣化电力转换器的滤波器电路部件和其它元件。这样的劣化在更换部件成本、用于检查和更换的人力以及对于电力转换系统和任何相关联的机器的停工时间方面可能是成本较高的。另外,具有内部谐振状况的转换器的继续操作使得系统效率劣化并且会阻止适当地驱动负载的能力。然而,至今,估计电力转换器谐振是困难的,并且这些状况不易由操作者或服务人员识别。

技术实现要素:
现在概括本公开的各个方面以有利于对本公开的基本理解,其中,该概括不是本公开的广泛概述,并且既不旨在确定本公开的某些元件,也不旨在限定本公开的范围。相反,该概括的主要目的是在下文中给出的更详细描述之前,以简化形式给出本公开的各个概念。提出了用于根据所测量的滤波器电流来检测电力转换器谐振状况的电力转换系统和方法。提供了一种电力转换系统,其包括具有耦合在AC输入与整流器之间的滤波器电容器的滤波器电路。控制器至少部分根据一个或多个滤波器电流的预定频带中的分量来识别滤波器电路中的怀疑谐振状况。在某些实施例中,滤波器电流是在滤波器电路的一个或多个电容器中流动的电流。在其它实施例中,滤波器电路是LCL或LC电路,并且控制器估计在滤波器电路中流动的一个或多个线电流或相电流。某些实施例中的控制器包括具有低于整流器的切换频率的上限截止频率和高于滤波器电流信号或值的基频的下限截止频率的带通滤波器。此外,在某些实施例中,如果预定频带中的滤波器电流分量的均值或RMS(均方根)超过预定阈值,则控制器识别怀疑谐振状况。在其它实施例中,控制器基于预定频带中的滤波器电流分量的傅立叶分析而识别怀疑谐振。方法和非暂态计算机可读介质被提供有用于检测电力转换系统中的谐振的计算机可执行指令,包括接收或分析表示在电力转换系统的滤波器电路中流动的电流的至少一个滤波器电流信号或值以及至少部分地根据预定频带中的分量而选择性地识别怀疑谐振状况。某些实施例包括:使用带通滤波器对滤波器电流进行滤波,计算至少一个均值或RMS值,以及如果均值或RMS值超过阈值则选择性地识别电力转换系统中的怀疑谐振状况。附图说明以下描述和附图详细阐述了本公开的某些说明性实现,这些说明性实现表示可执行本公开的各种原理的一些示例性方式。然而,所示出的示例不是本公开的多个可能实施例的详尽描述。将在结合附图考虑时的以下详细描述中阐述本公开的其它目的、优点和新颖特征,在附图中:图1是示出具有被配置成根据所测量的电流而识别怀疑输入滤波器谐振状况的控制器的电力转换系统的示意图;图1A是示出具有在AC输入与输入滤波器电路之间的主电路断路器以及连接在滤波器输出与整流器的输入之间的预充电电路的替选电力转换器实施例的示意图;图2是示出图1的电力转换器中的预充电电路的示意图;图3是示出具有控制器的三角连接LCL滤波器电路的示意图,该控制器执行带通滤波后的均值或RMS滤波器电容器电流值的阈值比较以检测转换器谐振;图3A是示出包括三角连接滤波器电容器的电流源转换器实施例的LC滤波器电路布置的示意图;图4是示出具有连接在各个转换器相与公共节点之间的Y连接滤波器电容器的另一LCL滤波器电路的示意图;图4A是示出包括Y连接滤波器电容器的电流源转换器实施例的LC滤波器电路布置的示意图;图5是示出具有控制器的另一三角连接LCL滤波器电路的示意图,该控制器执行带通滤波后的均值或RMS线电流的阈值比较以用于转换器谐振检测;图6是示出具有控制器的另一Y连接LCL滤波器的示意图,该控制器测量线电流以检测转换器谐振状况;图7是示出图1的电力转换系统中的有源前端(AFE)整流器和DC链路的示意图;图8是示出图1的电力转换系统中的三相逆变器的示意图;图9是示出使用所测量的电流值和均值或RMS计算来识别电力转换系统中的怀疑谐振状况的方法的流程图;图10是示出对于具有和没有转换器谐振的状况,三相AC电压、线电流、滤波器电流和具有相应的阈值比较的算出的均值的曲线图;图11是示出使用傅立叶变换技术和所测量的滤波器电流来识别怀疑电力转换系统谐振的另一方法的流程图;以及图12至15是示出对于具有和没有电力转换器谐振的状况,具有和没有带通滤波的滤波器电容器电流的傅立叶变换的曲线图。具体实施方式现在参照附图,在下文中结合附图描述了多个实施例或实现,其中,相同的附图标记始终用于表示相同的元件,并且其中,各个功能部件不一定是按比例绘制的。图1示出了电力转换系统2,其包括预充电电路10、LCL或LC输入滤波器电路20、有源前端(AFE)整流器30、DC链路电路40、逆变器50和控制器60,控制器60至少部分根据预定频带中的一个或多个转换器电流的谐波内容来检测谐振状况。电力转换系统2具有可耦合以接收来自电源4的多相AC输入电力的AC输入3和将AC输出电力提供给单相或多相负载6(诸如电动机)的单相或多相AC逆变器输出52。在某些实施例中,电力转换系统是电流源转换器(CSC)系统,其具有LC滤波器电路20和DC链路40,DC链路40具有一个或多个电感(例如,诸如DC链路扼流器)以容纳整流器30提供的并且用作逆变器50的输入电力的DC链路电流。在这里所述的其它实施例中,转换器2是具有LCL滤波器电路20的电压源转换器(VSC),其中,DC链路电路40包括一个或多个DC链路电容(例如,如以下图7中所看到的C1和C2)。电源4提供多相AC输入电力,其中,所示出的示例示出了三相实现,但是具有三个或更多个输入相的其它多相实现是可能的。逆变器50可以提供单相或多相输出52,其中,所示出的示例示出了驱动三相负载6(例如,电动机)的三相逆变器50。此外,转换器2可以是电动机驱动器,但是可根据本公开实现任何形式的电力转换系统2,与驱动电动机还是驱动不同形式的单相或多相AC负载6或DC负载(未示出)无关,在驱动DC负载的情况下,可省略逆变器50。控制器60可以被实现为任何硬件、处理器执行软件、处理器执行固件、可编程逻辑和/或其组合,以实现这里所阐述的谐振检测功能,包括与电力转换系统2的操作相关联的其它功能。在某些实施例中,控制器60可被实现为基于单个处理器的电路,和/或可使用多个处理器元件来实现。例如,这里所阐述的某些谐振检测功能可在本地控制器60(诸如在LCL或LC输入滤波器电路20中实现的现场可编程门阵列(FPGA))中实现,和/或这样的功能部件在某些实施例中可使用中央控制器60来实现或者在多个控制器元件60中来实现。例如,本地控制器60可被实现在LCL或LC滤波器电路20上或者与LCL或LC滤波器电路20相关联地来实现,该LCL或LC滤波器电路20从中央控制器板60接收一个或多个比较阈值。在另外的其它可能实现中,可使用硬件电路单独地或与一个或多个处理器部件相结合地来实现一个或多个谐振检测功能部件。如在图1A中所看到的,预充电电路10包括主电路断路器12、熔断断开设备14、预充电接触器16和预充电电阻器18,并且可以以三种模式之一来工作。预充电电路10在某些实施例中可被省略。如在图2中所看到的,替选的电力转换器实施例可以在AC输入3与输入滤波器电路20之间设置主电路断路器12,其中,预充电电路10具有预充电接触器16和连接在滤波器输出22与整流器30的输入之间的预充电电阻器18。图2中的预充电电路10由控制器60来操作,控制器60通常将熔断断开设备14的触头维持在闭合状况并且仅在发生过电流状况时才断开这些触头。在正常操作模式下,控制器60(例如,中央控制器或本地预充电I/O板或预充电控制器)将主电路断路器12维持在闭合位置以允许输入电力从电源4流到预充电输出端13,而将预充电接触器16维持在“断开”(例如,不导通)状况,从而没有电流流过预充电电阻器18。在“预充电”模式下(例如,在电力转换系统2的启动或受控重置时),控制器60将主电路断路器12切换到“断开”状况并且闭合预充电接触器16,以允许电流从AC源4流过预充电电阻器18到达预充电输出端13。这有效地在“预充电”模式期间将预充电电阻器18插入到多相电力电路中以控制过电流尖峰,从而对在整流器30的输出处和/或逆变器50的输入处的DC链路电路40中的DC总线的电容(例如,在以下图7的示例中为电容器C1和C2)进行充电。控制器60可被提供有一个或多个反馈信号,由此可以监视DC链路电压,并且一旦DC电压超过预定值,控制器60就闭合主断路器12并且断开预充电接触器16以进入正常操作模式。预充电电路10还可以以“备用”模式工作,其中,控制器60将主电路断路器12和预充电接触器16均维持在“断开”状况,其中,辅助电力由电源19(图2)提供到各种控制电路。此外,在某些实施例中,预充电电路10可由控制器60来操作,以响应于如以下进一步描述的怀疑转换器谐振状况的指示而选择性地断开主电路断路器12和预充电接触器16。如在图1A中所看到的,在其它可能实施例中,预充电电路10可位于滤波器电路20与整流器30之间。在某些实现中,主电路断路器12可连接在AC输入3与滤波器电路20之间以有利于切断电力,并且预充电电路10将包括在绕过预充电断路器(诸如图2所示的断路器12)的旁路电路中连接的预充电接触器16和预充电电阻器18。另外参照图3至6,预充电电路输出13连接到对于VSC实施例的LCL输入滤波器电路20或者连接到对于CSC实施例的LC滤波器电路20。在某些实施例中,预充电电路10可省略,并且LCL或LC滤波器电路20与电力转换器AC输入端3直接地或间接地耦合。滤波器电路20包括对于每个输入相的LCL或LC电路,该LCL或LC电路包括第一电感器L1(例如,L1A、L1B和L1C),并且LCL滤波器20的实施例包括第二电感器L2(L2A、L2B和L2C),其中L1和L2在相应的预充电电路输出13(或相应的AC输入端3)与滤波器电路20的相应相输出22之间彼此串联耦合。设置了多个滤波器电容器CF,其中至少一个滤波器电容器CF在相应的第一和第二电感器L1与L2之间(或者对于LC滤波器实施例在电感器L1之后)的中心节点处连接到每个相线路。在图3和5的示例中,滤波器电容器CF以三角配置连接,其中,第一电容器CF连接在相A与相B之间,第二电容器CF连接在相B与相C之间,并且第三滤波器电容器CF连接在相C与相A之间。放电电阻器在某些实施例中可如图3和5所示的那样来设置,其中每个放电电阻器连接在电力相的相应一相与内部节点之间。图4和6示出了滤波器电容器CF和相应的并联连接放电电阻器以“Y”配置连接的其它实施例,其中,每个滤波器电容器CF连接在电力相的相应一相与公共节点之间,在各个实施例中,该公共节点进而可连接到系统地、输入电源4的中性点,或者其可仅连接到滤波器电容器CF。某些实施例中的控制器60与电流传感器以可操作方式耦合,以选择性地确定一般地在电力转换系统2中的怀疑谐振状况和/或滤波器电路20中的谐振状况,该电流传感器被连接以测量流过滤波器电容器CF的一个或多个滤波器电容器电流(Ica、Icb和/或Icc)。替选地或相结合地,控制器60可如图5和图6所示地耦合到传感器以测量或感测流过滤波器20的线电流或相电流iA、iB和/或iC,以检测这样的谐振状况。如在图3A和图4A中所看到的,电流源转换器实施例可以包括LC滤波器,该LC滤波器具有多个滤波器电容器CF,这多个滤波器电容器CF连接在滤波器电容器连接点与AC输入3之间的相应电力相中的相应电感器L1A、L1B和L1C的下游。此外,在这些实施例中,放电电阻器可如所示出的与每个滤波器电容器CF并联连接,或者在其它实施例中可省略这样的放电电阻器。图3A示出了滤波器电路20的电流源转换器实施例,其中,滤波器电容器CF以三角配置连接,其中,放电电阻器连接在相应滤波器电容器连接点与中央节点之间。图4A示出了用于电流源转换器系统2的LC滤波器电路20的另一实施例,其中,滤波器电容器CF连同并联连接的放电电阻器一起以Y配置连接。图7示出了图1的电力转换系统中的有源前端(AFE)整流器电路30以及DC链路电路40。在所示出的示例中,整流器30包括切换器件Q1至Q6,诸如绝缘栅双极晶体管(IGBT)或其它电力切换器件。Q1至Q6可根据来自控制器60的相应整流器切换控制信号而单独地工作,以选择性地将相线路A、B和C中的相应一个耦合到两个DC电路节点32或34之一,从而对输入AC电力进行整流以将DC电力提供到DC链路40,其中,控制器60可根据诸如脉宽调制(PWM)的任意适当切换方案来提供切换控制信号。整流器30可替选地或相结合地设置分别耦合在滤波器电路输出处的AC节点22之一与DC节点32、34中的相应一个节点之间的无源整流器二极管D1至D6,用于对AC输入电力进行无源整流以建立DC链路40。整流器30的某些实施例可提供再生操作(具有或没有无源整流器二极管D1至D6对输入电力进行整流,以对DC链路电路40的电容器C1、C2进行充电),其中,控制器60经由脉宽调制或其它适当切换技术来选择性地激励整流器开关Q1至Q6,以实现DC节点32、34与输入节点22的选择性连接,从而允许来自DC链路40的再生电流返回朝向电源4传导。DC链路电路40包括耦合在DC电路节点32与34之间的一个或多个电容以用于电压源转换器实现,其中,图7示出了在节点32与34之间两个电容C1和C2彼此串联连接的一个实施例。DC链路电容可使用以任意适当的串联、并联或串联/并联配置连接的任意适当数量的电容器器件来构造,以提供连接在DC节点32与34之间的电容。电流源转换器实施例是可能的,其中,DC链路电路40包括一个或多个电感(未示出),并且用于这样的CSC实现的滤波器20可以是如以上图3A和4A所示的LC电路。图8示出了包括逆变器切换器件Q7至Q12和相应的并联连接整流器二极管D7至D12的逆变器电路50,其中,控制器60将逆变器切换控制信号提供给器件Q7至Q12,以选择性地将相应的DC端32、34与相应的一个AC输出52耦合,从而对DC链路电力进行转换,以便提供用于以受控方式驱动负载6的AC输出电力。控制器60可以根据任意适当的脉宽调制或其它切换技术来提供逆变器切换控制信号,以便提供用于驱动负载6(这可以根据任意适当的控制技术而实现)的AC输出电力,例如,以调节输出频率、输出功率、电动机速度控制、电动机转矩控制等或者其组合。控制器60的某些实施例包括至少一个处理器(例如,微处理器、微控制器、现场可编程门阵列、可编程逻辑等),该至少一个处理器被编程或配置成至少部分基于在滤波器电容器CF中流动的滤波器电容器电流Ic(在图3和4的三相示例中为Ica、Icb和Icc)和/或线电流iA、iB、iC(图5和6)而识别一个或多个怀疑谐振状况。在某些实施例中,控制器60使用一般电力转换系统控制器的一个或多个处理器来实现谐振检测功能。在其它实施例中,这些功能中的一个或多个由FPGA或LCL滤波器电路20的其它本地处理器来执行,该FPGA或处理器可以但是不必须接收来自电力转换系统2的中央控制板或主控制器的一个或多个阈值TH。在其它实施例中,硬件电路可以单独用于或者与一个或多个处理器部件结合用于实现谐振检测功能。如上所述,滤波器电容器CF可以以三角配置来连接(例如,图3和5,单独地或者具有如所示出的可选放电电阻器)或者可以以Y配置(例如,图4和6)来连接。由任意适当的装置(诸如通过连接滤波器电容器CF与相线路A、B和C的线路中的电流传感器)为图3和4中的控制器60提供指示滤波器电容器电流Ica、Icb和Icc的电平的信号或值。在这点上,可以使用如所示出的在将三角配置与相线路A、B和C连接的线路中配置的传感器来感测或测量图3的三角连接滤波器电容器配置中的电容器电流Ica、Icb和Icc,或者传感器在其它实施例中可以与各个三角连接电容器CF串联连接。应指出,这些滤波器电容器电流Ica、Icb和Icc通常将小于在滤波器电路输入与输出22之间流动的相电流iA、iB和iC,该相电流可以替选地或者结合用于所描述的谐振检测概念。在图4的示例中,电流传感器与滤波器电容器CF中的每个串联而设置,以便依靠Y连接来测量相应的滤波器电容器电流。在图5和6的实施例中,控制器60被提供有指示对于滤波器电容器CF以三角配置(图5)或Y配置(图6)连接的情形的线电流iA、iB、iC的电平的信号或值。另外,在某些实施例中,还可由适当的传感器或其它装置(未示出)为控制器60提供指示滤波器电路中的AC电压(诸如线对线电压(例如,VAB、VBC和VCA)和/或线对中性点电压(VA、VB和VC))的信号或值。如最佳地在图3中所看到的,控制器60的某些实施例包括带通滤波器61,带通滤波器61接收表示滤波器电路20中的滤波器电容器电流和/或线(相)电流(例如,Ica、Icb、Icc、iA、iB和/或iC)的一个或多个信号或值。电流信号或值可以如图3至6所示地直接从传感器接收和/或可从电力转换系统2的其它部件接收。至少部分基于一个或多个电流信号或值,控制器60识别滤波器电路20中和/或一般地在电力转换系统2中的怀疑谐振状况。具体地,控制器估计至少一个电流(例如,Ica、Icb、Icc、iA、iB和/或iC)的预定频带(诸如在一个可能的实现中为大约500Hz至大约2200Hz)中的分量。在图3的实施例中,控制器60采用二阶或FIR(有限脉冲响应)带通滤波器61来提供表示所感测的电流的预定频带分量的滤波后输出信号或值。某些实施例中的带通滤波器61确定至少一个滤波器电流信号或值(例如,Ica、Icb、Icc、iA、iB和/或iC)的预定频带(例如,在一个实施例中为500至2200Hz,在另一可能实施例中为600至2200Hz)中的分量。滤波器61可以是具有上限截止频率和下限截止频率的任意适当形式的模拟和/或数字带通滤波器。在某些实施例中,下限截止频率是大约500Hz或更大,并且上限截止频率是大约2200Hz或更小。在另外的实施例中,下限截止频率可以是大约600Hz或更大。此外,在某些实施例中,下限截止频率高于滤波器电流信号或值的基频(例如,在滤波器电路20中流动的电流Ica、Icb、Icc、iA、iB和/或iC的基频)。此外,在一些实施例中,滤波器61的上限截止频率低于有源前端整流器30的切换频率。例如,整流器30的某些实施例可以以大约4kHz的切换频率执行器件Q1至Q6的有源整流和/或再生切换,其中,示例性滤波器61提供大约2200Hz或更小的上限截止频率。另外,控制器60的某些实施例提供用于以大约22kHz或更大的采样速率或采样频率FSAMPLE对一个或多个滤波器电流信号或值进行采样。图3中的控制器60还包括调节部件62(例如,模拟和/或数字实现是可能的),调节部件62用于根据任意适当的调节系数或值对来自带通滤波器61的滤波后信号进行调节。如所阐述的,控制器60可使用模拟硬件电路、数字硬件电路、一个或多个可编程处理元件(诸如微处理器、微控制器、可编程逻辑等)和/或其组合来实现。在某些实施例中,所示出的控制器部件61至65、67和68a至68c中的一个、一些或全部可以以硬件和/或处理器执行部件来实现。在所示出的实现中,使用控制器60的带通滤波器部件61对所感测的滤波器电流值Ica、Icb、Icc、iA、iB和/或iC中的一个或多个进行滤波。在某些实施例中,一个或多个滤波后的信号被提供到调节部件62,该调节部件62基于电流电感器的校准、带通滤波器电路61的增益、与阈值65相关联的调节等,根据任意所需的调节对滤波后的信号或值进行调节。在其它实施例中,可省略调节部件62。在某些实施例中,控制器60使用滤波后的信号或值(具有或没有随后的调节)来经由计算部件63(在某些实施例中,其可以是处理器实现的或者可以是模拟和/或数字硬件电路)计算一个或多个均值或RMS值。如果RMS值或均值超过阈值65,则比较部件64选择性地提供警告和/或发起一个或多个提醒动作66。以此方式,如果至少一个滤波器电流信号或值的预定频带中的分量的至少一个均值或RMS值超过预定阈值65,则控制器60识别转换器2和/或其滤波器电路20中的一个或多个怀疑谐振状况。此外,该谐振检测概念可以用于表示一个或多个滤波器电容器CF中的流动的电流的滤波器电容器电流信号或值Ica、Icb、Icc中的一个或多个,和/或这些概念可使用线或相电流信号或值iA、iB和/或iC中的一个或多个来采用。可以采用一个或多个任意适当的阈值65,利用阈值65可以检测具有特定关注幅值的谐振。此外,在某些实施例中,至少部分根据电力转换系统框架(frame)大小68a、电力转换器电压等级68b和/或与滤波器电容器CF相关联的一个或多个容限值68c来确定阈值65。在硬件实现中,阈值65可以被提供作为一个或多个信号,和/或阈值65可以是可编程处理器实现中的一个或多个值。在某些实施例中,阈值65可以是预定值,并且某些实施例中的控制器60基于电力转换系统2中的一个或多个所测量的状况而选择性地调整阈值65。此外,在某些实施例中,阈值65可以由电力转换系统2的主控制板提供给实现这里所述的谐振检测功能的本地控制器60,诸如以可操作方式与滤波器电路20相关联的本地控制器60。控制器60还可被提供有框架大小信息68a(诸如与电力转换系统2相关联的额定值)、与电力转换器2和/或电容器容限数据相关联的电压等级指示符或值68b、指示与滤波器电容器CF相关联的一个或多个容限值(例如,最大额定电流值等)的值或信息68c。现在参照图3、9和10,图9示出了用于检测电力转换系统2中的谐振的示例性处理100,并且图10示出了曲线图70,曲线图70示出了在没有谐振的操作期间(以图10中的72指示)以及具有内部谐振状况的操作期间(图10中的74)电力转换器2中的各种信号。在这点上,一个关注的谐振状况是滤波器电路20中的谐振,但是处理100可以用于一般地检测电力转换系统2中的谐振。尽管在下文中以一系列动作或事件的形式示出和描述了图9的示例性方法100和图11的方法200,但是本公开的各种方法不受所示出的这样的动作或事件的排序限制,除非在这里明确阐述。在这点上,除了如权利要求中具体提供的,除了这里所示出和描述的那些动作或事件和排序之外,一些动作或事件可以以不同的顺序和/或与其它动作或事件同时发生,并且可以不需要所有示出的动作或事件来实现根据本公开的处理或方法。此外,所公开的方法可以以硬件、处理器执行软件、可编程逻辑等或者其组合来实现,以便提供所描述的功能,其中,这些方法可以在上述电力转换系统2中(诸如在控制器60中)来实践,但是当前公开的方法不限于这里所示出和描述的特定应用和实现。此外,方法100和200可被实施为存储在非暂态计算机可读介质(诸如以可操作方式与控制器60和/或电力转换系统2相关联的存储器)上的计算机可执行指令。图9的方法100有利于通过一个或多个线电流或滤波器电容器电流的谐波分量的均值或RMS计算的阈值比较来识别转换器2和/或所包括的滤波器电路20中的怀疑谐振。在102处,测量或者接收或获得这些信号或值(例如,Ica、Icb、Icc、iA、iB和/或iC)中的一个或多个,并且对其进行分析以至少部分基于其在预定频带(例如,在一个实施例中为500至2200Hz,在另一说明性实施例中为600至2200Hz)中的分量而选择性地识别怀疑谐振状况。关注的谐波分量可通过在104处使用具有定义预定频带的下限截止频率和上限截止频率的带通滤波器(例如,以上图3中的滤波器部件61)对滤波器电流信号或值进行带通滤波来获得。在106处,在某些实施例中可对滤波后的信号或值进行调节,并且在108处计算一个或多个均值和/或RMS值。108处的均值或RMS计算可使用公知的任意适当数值计算来执行,并且可以使用任意适当的模拟电路、数字电路、处理器执行固件或处理器执行软件等来完成。在图9中的110处确定所计算的均值或RMS值是否超过阈值TH(例如,图3中的阈值65)。如果不超过(110处为否),则处理100重复,从而返回到如上所述的102至108。如果超过阈值(110处为是),则控制器60在112处识别或确定怀疑转换器2中的谐振。在该实施例中,控制器60可以在114处可选地报告怀疑的谐振状况和/或采取一个或多个提醒动作。例如,控制器可断开以上图2的预充电电路10中的主电路断路器12和预充电接触器16和/或可发起其它受控关闭和报告操作,诸如设置警告、在电力转换系统2的用户界面上指示怀疑谐振状况、将错误消息发送到与电力转换器2相关联的监视控制器等。另外或者分开地,控制器60可诸如通过将值存储到在电力转换器2的非易失性存储器(未示出)中的故障日志来记录故障并且重置电力转换器2,或者控制器60可针对不同水平的怀疑谐振(例如,由与阈值65的相对比较所指示的)向人机界面(HMI,未示出)指示不可重置故障,和/或可仅允许在系统检查之后由服务人员在进行密码保护输入时重置故障。图10示出了对于72处的正常(例如,无谐振)状况和在74处的谐振期间,电力转换系统2中的示例性线电压(在所示出的三相实施例中为相电压包括VA、VB和VC)、线电流(例如,iA、iB、iC)和滤波器电容器电流(例如,Ica、Icb和/或Icc)以及带通滤波后的平均信号或值。发明人已意识到,当电力转换器2处于谐振状况74时,线电流iA、iB和/或iC将具有在预定频带内(例如,高于电源基频并且低于整流器切换频率,诸如在大约500Hz与2200Hz之间)的可检测谐波分量。另外,发明人已意识到,如在图10中所看到的,与72处的正常(无谐振)操作相比,对于系统谐振74,滤波器电容器电流Ica、Icb和/或Icc将具有在该预定频带中的相对较高的谐波分量。在这点上,在不存在系统谐振的情况下,线电流iφ通常在电源基频(例如,50或60Hz)处是干净的正弦波,并且滤波器电容器电流Icφ通常包括小谐波分量。然而,在谐振期间,预定频带中的谐波出现在线电流中,并且谐波和滤波器电流的幅度增加。相应地,看到与预定频带中的滤波器电流相关联的均值或RMS值76或者与预定频带中的相电流分量相关联的均值或RMS值78在图10中的谐振状况74期间增加。因此,控制器60将这些值76、78中的一个或多个与相应的阈值TH(例如,图3中的阈值65)进行比较,并且在值76、78超过阈值TH(例如,图9中的110处为是)时选择性地识别怀疑谐振状况。如在图10中所看到的,控制器60有利地以略高于所感测的滤波器电流的均值或RMS值76、78的正常操作电平的电平TH来提供阈值65以检测怀疑谐振状况的开始,并且可因此经由部件66发起警告和/或其它提醒动作。另外,阈值65可根据特定框架大小68a、电压等级68b和/或一个或多个滤波器电容器规范68c而定制。现在参照图3和图11至15,在其它实施例中,控制器60可包括用于执行傅立叶分析的电路和/或处理器执行指令(诸如快速傅立叶变换(FFT)部件),以分析滤波器电流信号和/或值的一个或多个分量,用于转换器2和/或其滤波器电路20中的怀疑谐振状况的选择性识别。图11示出了示例性谐振状况检测方法200,其中,控制器60在202处测量或者接收和分析一个或多个滤波器电容器电路(例如,Ica、Icb和/或Icc)和/或线电流(例如,iA、iB、iC),并且可以可选地对电流值进行带通滤波,并且可以在204处根据任意适当的调节技术执行调节。在206处执行傅立叶分析,并且在208处确定预定频带中的总谐波失真(THD)值。在210处将该THD值与阈值TH进行比较。如果THD值超过阈值(210处为是),则在212处识别转换器谐振,并且控制器60可在214处报告谐振状况和/或采取提醒动作。否则(在210处为否),处理重复如上所述的202至208。图12至15分别提供了示出基于滤波器电容器电流的傅立叶变换的频谱的曲线图80、86、90和92。图12和13示出了分别示出对于没有系统谐振在带通滤波之前和之后的频率分量的曲线图80和86,而图14和15示出了分别示出对于电力转换器2中的谐振状况在带通滤波之前和之后的频率分量的曲线图90和92。如图12至15所示,电源基频分量81(例如,50或60Hz)低于整流器切换频率分量83(例如,在一个实施例中为大约4kHz),并且在某些实施例中,所示出的系统2中的谐振频率82主要在大约500Hz与大约2200Hz之间的预定频带内找到。另外,有源前端整流器30(以上图7)的切换操作可生成远高于关注的谐振频带的谐波84。如在图12和14的曲线图80和90中所看到的,预定频带(例如,500至2200Hz)中的频率分量在系统谐振期间(图14)显著高于无谐振期间(图12),并且图11的FFT实现可以执行该预定频带中的分量的幅度的阈值比较,以选择性地识别怀疑谐振状况。利用带通滤波(例如,使用控制器60中的带通滤波器61),流过带通滤波器的信号谱(图13和15)也可以用于选择性地识别转换器2中的怀疑谐振,其中,预定频带85内的频率分量在谐振期间(图15)显著大于无谐振期间(图13)。发明人因此已意识到,结合均值或RMS计算的上述带通滤波可以与适当的阈值65一起使用,以选择性地识别怀疑电力转换系统2中的谐振状况。另外,如在图13和15中所看到的。傅立叶分析也可以用于检测对于谐振状况和正常(无谐振)状况,频带85中的THD的幅度之间的差别。以上示例仅表示本公开的各个方面的多个可能实施例,其中,本领域技术人员在阅读和理解了该说明书和附图之后将想到等同的变更和/或变型。特别地,对于由上述部件(组件、器件、系统、电路等)执行的各种功能,用于描述这样的部件的术语(包括对“装置”的引用)旨在对应于执行所描述的部件的指定功能(即,功能上等同)的任意部件(尽管结构上与执行本公开的所示出的实现中的功能的公开结构不等同),诸如硬件、处理器执行软件或者其组合,除非另外指出。另外,尽管可能仅关于多个实现中的一个公开了本公开的特定特征,但是如对于任何给定或特定应用可能是所期望的和有利的,这样的特征可与其它实现的一个或多个其它特征相结合。另外,对于在详细描述和/或在权利要求中使用术语“包括(including)”、“包含(includes)”、“具有(having)”、“有(has)”、“带有(with)”或者其变型的程度,这样的术语旨在以与术语“包括(comprising)”类似的方式为包括性的。根据本公开的实施例,还公开了以下附记:1.一种电力转换系统,包括:交流输入,能够被耦合以从电源接收交流输入电力;整流器,用于对所述交流输入电力进行转换以提供直流输出;逆变器,以可操作方式与所述整流器的所述直流输出耦合以提供交流输出;滤波器电路,耦合在所述交流输入与所述整流器之间,所述滤波器电路包括多个滤波器电容器;以及控制器,用于至少部分基于在所述滤波器电路中流动的至少一个电流的预定频带中的分量,识别所述滤波器电路中的怀疑谐振状况。2.根据附记1所述的电力转换系统,其中,所述控制器包括带通滤波器,所述带通滤波器用于确定至少一个滤波器电流信号或值的所述预定频带中的分量,所述带通滤波器具有低于所述整流器的切换频率的上限截止频率和高于所述至少一个滤波器电流信号或值的基频的下限截止频率。3.根据附记2所述的电力转换系统,其中,所述上限截止频率是大约2200Hz或更小,并且其中,所述下限截止频率是大约500Hz或更大。4.根据附记3所述的电力转换系统,其中,所述下限截止频率是大约600Hz或更大。5.根据附记3所述的电力转换系统,其中,所述控制器以大约22KHz或更大的采样频率对所述至少一个滤波器电流进行采样。6.根据附记3所述的电力转换系统,其中,所述控制器用于在所述至少一个滤波器电流信号或值的所述预定频带中的分量的均值超过预定阈值的情况下,识别所述滤波器电路中的怀疑谐振状况。7.根据附记6所述的电力转换系统,其中,所述至少一个滤波器电流信号或值表示在所述滤波器电路的一个或多个滤波器电容器中流动的至少一个电流。8.根据附记6所述的电力转换系统,其中,所述滤波器电路是LCL电路,所述LCL电路具有在所述交流输入的每个输入端与所述整流器的相应输入相之间彼此串联连接的第一电感器和第二电感器,其中,所述多个滤波器电容器中的至少一个连接到所述第一电感器与所述第二电感器之间的中心节点,并且其中,所述至少一个滤波器电流信号或值表示在所述滤波器电路的所述第二电感器中的一个或多个中流动的至少一个线电流。9.根据附记3所述的电力转换系统,其中,所述控制器用于在所述至少一个滤波器电流信号或值的所述预定频带中的分量的均方根值超过预定阈值的情况下,识别所述滤波器电路中的怀疑谐振状况。10.根据附记9所述的电力转换系统,其中,所述至少一个滤波器电流信号或值表示在所述滤波器电路的一个或多个滤波器电容器中流动的至少一个电流。11.根据附记9所述的电力转换系统,其中,所述滤波器电路是LCL电路,所述LCL电路具有在所述交流输入的每个输入端与所述整流器的相应输入相之间彼此串联连接的第一电感器和第二电感器,其中,所述多个滤波器电容器中的至少一个连接到所述第一电感器与所述第二电感器之间的中心节点,并且其中,所述至少一个滤波器电流信号或值表示在所述滤波器电路的所述第二电感器中的一个或多个中流动的至少一个线电流。12.根据附记3所述的电力转换系统,其中,所述控制器用于在所述至少一个滤波器电流信号或值的傅立叶变换的所述预定频带中的总谐波失真值超过预定阈值的情况下,识别所述滤波器电路中的怀疑谐振状况。13.根据附记1所述的电力转换系统,其中,所述控制器用于至少部分基于在所述滤波器电路中流动的所述至少一个电流的所述预定频带中的分量的均值,识别所述滤波器电路中的怀疑谐振状况。14.根据附记1所述的电力转换系统,其中,所述控制器用于至少部分基于在所述滤波器电路中流动的所述至少一个电流的所述预定频带中的分量的均方根值,识别所述滤波器电路中的怀疑谐振状况。15.一种用于检测多相电力转换系统中的谐振的方法,所述方法包括:接收或分析表示在所述电力转换系统的滤波器电路中流动的至少一个滤波器电流的至少一个滤波器电流信号或值;以及至少部分基于所述至少一个滤波器电流的预定频带中的分量,选择性地识别所述电力转换系统中的怀疑谐振状况。16.根据附记15所述的方法,包括:使用带通滤波器对所述至少一个滤波器电流信号或值进行滤波;基于所测量的滤波后电流信号或值计算至少一个均值;将所述至少一个均值与预定阈值进行比较;以及如果所述至少一个均值超过所述预定阈值,则选择性地识别所述电力转换系统中的怀疑谐振状况。17.根据附记15所述的方法,包括:使用带通滤波器对所述至少一个滤波器电流信号或值进行滤波;基于所测量的滤波后电流信号或值计算至少一个均方根值;将所述至少一个均方根值与预定阈值进行比较;以及如果所述至少一个均方根值超过所述预定阈值,则选择性地识别所述电力转换系统中的怀疑谐振状况。18.根据附记15所述的方法,包括:使用带通滤波器对所述至少一个滤波器电流信号或值进行滤波,所述带通滤波器具有大约2200Hz或更小的上限截止频率和大约500Hz或更大的下限截止频率。19.根据附记15所述的方法,包括:以大约22KHz或更大的采样频率对所述至少一个滤波器电流信号或值进行采样。20.一种具有计算机可执行指令的非暂态计算机可读介质,所述指令用于检测多相电力转换系统中的谐振,所述计算机可读介质包括用于执行以下步骤的计算机可执行指令:接收或分析表示在所述电力转换系统的滤波器电路中流动的至少一个滤波器电流的至少一个滤波器电流信号或值;以及至少部分基于所述至少一个滤波器电流的预定频带中的分量,选择性地识别所述电力转换系统中的怀疑谐振状况。
当前第1页1 2 3 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1