BR102014009978A2 - sistema de conversão de potência e método para detectar degradação de capacitor de filtro em um acionamento de motor de front end ativo - Google Patents

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Abstract

métodos e aparelho para detecção de degradação de capacitor de filtro front-end ativo. aparelhos e métodos são providos para detectar a degradação de capacitores de filtro conectados em triângulo em um conversor de energia front-end ativo (afe), nos quais correntes de perna de capacitor de circuito triângulo são calculadas com base em correntes de circuito de ramificação medidas, e valores de impedância de capacitor de filtro são computados com base nas correntes de perna calculadas, bem como nas tensôes de linha-para-linha medidas e ângulos de fase correspondentes para comparação com um ou mais limiares para seletivamente detectar a degradaçào dos capacitores de filtro. aparelhos e métodos adicionais são providos para detectar a degradação de capacitores de filtro conectados em estrela pela computaçào de valores de impedância rms de frequência fundamental como relações das tensões de capacitor rms e correntes de ramificação de circuito rms, e comparação dos valores de impedância rms calculados com um ou mais limiares.

Description

SISTEMA DE CONVERSÃO DE POTÊNCIA E MÉTODO PARA DETECTAR DEGRADAÇÃO DE CAPACITOR DE FILTRO EM UM ACIONAMENTO DE MOTOR DE FRONT END ATIVO HISTÓRICO [001] Acionamentos de motor e outros sistemas de conversão de energia operam utilizando energia de fontes de energia CA, e tipicamente incluem um filtro de entrada para reduzir ruido de comutação associado à operação do conversor de energia, e particularmente para controlar a distorção harmônica total (THD) gerada por operação em alta frequência de certos retificadores front-end ativos (AFE). Em particular, muitos sistemas de conversão de energia utilizam circuitos de filtro de entrada de indutor capacitor (LC) ou indutância - capacitância - indutância (LCL) associados a cada fase de entrada CA para controlar o teor de harmônicos de uma rede elétrica conectada. Tais circuitos de filtro estão sujeitos a danos ou degradação dos capacitores de filtro. A degradação do capacitor de filtro, por sua vez, pode ser dispendiosa em termos de custos de componentes substitutos, mão de obra para inspeção e substituição, bem como tempo de inatividade para o sistema de conversão de energia e qualquer máquina associada. Até o momento, entretanto, a avaliação do desempenho e de qualquer degradação nos capacitores de filtro de entrada tem sido difícil, e a degradação de capacitor inicial pode não ser identificável por inspeção visual pela equipe de manutenção. Certos conversores de energia convencionais empregam fusíveis em série com os capacitores de circuito de filtro, mas na prática, os fusíveis não abrem rápido o suficiente para prevenir a degradação do capacitor ou abrem frequentemente em operação normal com capacitores saudáveis, onde tempos de inatividade do sistema excessivos ocorrem. Portanto, permanece uma necessidade por melhores aparelhos e técnicas de previsão ou detecção de degradação de capacitor de filtro para uso com conversores de energia front-end ativos.
SUMÁRIO [002] Diversos aspectos da presente revelação são agora resumidos para facilitar um entendimento básico da revelação, em que este sumário não é uma visão geral extensa da revelação, e se não se destina nem a identificar certos elementos da revelação, nem a delinear o escopo da mesma. Em vez disso, o propósito principal deste sumário é apresentar diversos conceitos da revelação em uma forma simplificada antes da descrição mais detalhada que é apresentada a seguir. A presente revelação provê métodos e aparelhos para detecção de degradação de capacitor de filtro de conversor de energia front-end ativo (AFE) nos quais a tensão de linha-para-linha e as correstes de ramificações do circuito são medidas, e impedâncias de capacitor de filtro conectadas em triângulo são calculadas e comparadas com um ou mais limiares sem necessitar de medição direta das correntes do capacitor. A revelação, assim, apresenta um avanço significativo em relação a técnicas de prevenção ou detecção de degradação de capacitor convencional, uma vez que nenhum fusível é utilizado e o início da degradação pode ser avaliado antes de danificar o sistema. A condição de degradação detectada pode ser utilizada, por sua vez, para prover um alerta ou aviso do sistema e/ou para desligar o sistema de conversão de energia. [003] Um sistema de conversão de energia é revelado, incluindo um retificador front-end ativo e um circuito de filtro de entrada incluindo três circuitos em série com um ou mais indutores de filtro associados acoplados entre uma fase de entrada de energia do sistema correspondente e uma fase de entrada de retificador correspondente. O circuito de filtro adicionalmente inclui três ramificações de circuito de capacitor conectadas individualmente a um dos circuitos em série correspondentes, bem como três capacitores de filtro conectados em uma configuração de triângulo. Um circuito de realimentação detecta tensões de linha-para-linha sobre os capacitores de filtro, bem como correntes das ramificações de circuito de filtro. O conversor de energia adicionalmente inclui um sistema de detecção de degradação que calcula valores de impedância de capacitor de filtro de frequência fundamental com base, pelo menos parcialmente, nas tensões de linha-para-linha e nas correntes de ramificação de circuito de filtro, e seletivamente detecta a degradação de um ou mais dos capacitores de filtro ide acordo com os valores de impedância calculados. [004] Em certas implementações, os circuitos em série individuais do circuito de filtro de entrada incluem um primeiro e segundo indutores de filtro, com as ramificações de circuito de capacitor individuais sendo conectadas ao nó que une os primeiro e segundo indutores de filtro do circuito em série correspondente. O sistema de detecção em certas implementações filtra a tensão de linha-para-linha e as correntes de ramificação do circuito para obter valores na frequência fundamental da energia de entrada, e calcula valores RMS para uso na determinação dos valores de impedância do capacitor de filtro de freauêncía fundamental.
Em certas realizações, além disso, o sistema usa fórmulas para calcular as impedâncias do capacitor que incorporam uma relação determinada de acordo com um circuito resistivo artificial conectado em uma configuração de triângulo, de modo que as fórmulas: envolvam apenas as tensões de linha-para-linha RMS de frequência fundamental e valores de oorrente de ramificação de circuito de filtro, bem como ângulos de fase entre as tensões de linha-para-linha. Em certas implementações, por exemplo, o sistema inclui um circuito de detecção de cruzamento com o zero para medir os ângulos de fase entre;as Tensões, ou os ângulos de fase podem ser supostos (por exemplo, 120° e 240°5. [005] Um método é provido para detectar degradação de capacitor de filtro em um acionamento de motor de acordo com aspectos adicionais da revelação, incluindo medir tensões de linha-para-linha sobre capacitores de filtro conectados em triângulo, bem como medir valores de corrente de ramificação de circuito de filtro. O método adicionalmente inclui o cálculo dos valores de impedância de capacitor de filtro de frequência fundamental de acordo com as tensões e correntes medidas, e comparar as impedâncias de capacitor calculadas com pelo menos um limiar. A degradação de um ou mais dos capacitores de filtro é seletivamente detectada, pelo menos parcialmente, de acordo com a comparação dos valores de impedância calculados com o limiar. Certas realizações do método incluem a emissão de um alerta ou desligamento do acionamento do motor com base na comparação do limiar. Em certas realizações, além disso, o método inclui á filtragem das tensões e correntes medidas para obter valores filtrados na frequência fundamental de entrada de CA, bem como computar valores RMS para calcular os valores de impedância de capacitor de filtro de frequência fundamental. [006] Aspectos adicionais da presente revelação provêm aparelhos e técnicas para detectar degradação de capacitores de filtro conectados em estrela, nos quais tensões de capacitor são detectadas, tal como entre um circuito de ramificação e um ponto de conexão em comum dos capacitores de filtro conectados em estrela, e as tensões são filtradas para prover valores de tensão de capacitor de frequência fundamental, e valores RMS são computados a partir destes. Da mesma forma, as correntes de circuito de ramificação de filtro: que fluem através dos capacitores de filtro são medidas e os valores RMS de frequência fundamental das mesmas são obtidos;. Os valores de impedância de capacitor de· filtro são, em seguida, calculados como uma relação da tensão RMS de frequência fundamental para a corrente RMS de frequência fundamental, e os valores de impedância de capacitor de filtro calculados são comparados com um ou mais limiares para a detecção seletiva da degradação de capacitor de filtro. [007] De: acordo com aspectos adicionais da presente revelação, meios legíveis por computador são providos com instruções executáveis por computador para realizar os métodos de, detecção de degradação de capacitor de filtro.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS [008] A ; seguinte descrição e os desenhos estabelecem certas implementações ilustrativas da revelação em detalhes, que são indicativas de diversas maneiras exemplares nas quais jos diversos princípios da revelação podem ser realizados. Os exemplos ilustrados, entretanto, não são exaustivos das muitas possíveis realizações da revelação. Outros objetos, vantagens e funcionalidades inovadoras da revelação serão estabelecidos na seguinte descrição detalhada quando considerada em conjunto com os desenhos, nos quais: [009] A Figura 1 é um diagrama esquemãtico ilustrando um acionamento de motor front-end ativo (AFE) exemplar com um filtro LCL de entrada incluindo capacitores de filtro conectados: em triângulo, bem como aparelho de detecção de degradação de capacitor de filtro de acordo com um ou mais aspectos da: presente revelação; [010] A iFigura 2 é um diagrama esquemãtico ilustrando outro acionamento de motor AFE conectado a uma fonte de energia através de um transformador, incluindo um filtro de entrada CL com capacitores de filtro conectados em triângulo e aparelho de detecção de degradação de capacitor de filtro de acordo com a presente revelação; [011] A 'Figura 3 é um diagrama esquemãtico adicionalmente ilustrando diversas tensões e correntes medidas e computadas ino filtro LCL da Figura 1, bem como computação de correntes de perna e ramificação em um circuito resistivo conectado em; triângulo artificial para computar uma relação de fator de í correção de acordo com a presente revelação; [012] As Figuras 4 e 5 mostram um fluxograma ilustrando um processo exemplar para detectar degradação de capacitor de filtro AFE de acordo com aspectos adicionais da revelação; [013] A Figura 6 é um diagrama esquemãtico ilustrando detalhes adicionais da computação de impedância exemplar no aparelho de detecção de degradação das Figuras 1 e 2 ; [014] A Figura 7 é um gráfico mostrando formas de onda de tensão de linha-para-linha exemplares e ângulos de fase correspondentes nos sistemas das Figuras 1 e 2; [015] A Figura 8 é um diagrama esquemático ilustrando outro acionamento de motor AFE exemplar com um filtro LCL de entrada com capacitores de filtro conectados em estrela, e um sistema de detecção de degradação de acordo com aspectos adicionais da: presente revelação; [016] A Figura 9 ê um diagrama esquemático adicionalmente ilustrando diversos valores medidos e computados no filtro LÇL da Figura 8; e [017] A Figura 10 é um fluxograma ilustrando um processo exemplar para detectar ou prever degradação de capacitor de filtro no. sistema das Figuras 8 e nove de acordo com aspectos adicionais da revelação.
DESCRIÇÃO DETALHADA [018] Referindo-se agora às figuras, diversas realizações ou implementações são a seguir descritas em conjunto com os desenhos em que numerais de referência semelhantes são utilizados para se referir a elementos semelhantes em todo o documento, e em que as diversas funcionalidades não são necessariamente desenhadas em escala. Técnicas e aparelhos são revelados para detecção de degradação em capacitores de filtro de sistema de conversão de energia conectados em uma configuração de triângulo. Estes aspectos da revelação encontram utilidade em associação com acionamentos de motor front-end ativos (AFE), bem como outras formas de sistemas de conversão de eneraia. Além disso. embora ilustrados no jcontexto de dispositivos de entrada trifãsicos, os conceitos revelados podem ser empregados em sistemas de conversão í de energia tendo qualquer número de fases nos quais um filtro de entrada inclui pelo menos um circuito de capacitor de filtro conectado em delta. [019] As | técnicas e os aparelhos revelados vantajosamente facilitám a computação e o monitoramento de valores de capacitor de filtro de entrada (isto é, capacitância) e mudanças nos mesmos para prever ou detectar degradação de componente sem precisar de medição direta de corrente fluindo através dos capacitores monitorados. A este respeito, restrições dé embalagem e outras restrições físicas podem, em alguns sistemas, impedir a incorporação de sensores de corrente contínua nas pernas de ramificações do circuito triângulo, e/ou a provisão de tais sensores pode ter custo muito elevado. Utilizando as técnicas reveladas, entretanto, a corrente que flui às ramificações conectadas â configuração de triângulo dos três. capacitores de filtro pode ser utilizada com "as tensões de linha-para-linha medidas sobre os capacitores de filtro e ângulos de fase de tensão medidos ou supostos para computação dos valores de capacitância de filtro individuais. Com estes, uma comparação pode ser feita com um ou mais valoresjpara avaliar degradação potencial dos capacitores de filtro jindividuais, e uma determinação pode ser feita quanto ao fato de um ou mais destes componentes estarem degradando ou jnão. A detecção de degradação, além disso, pode ser utilizada para iniciar qualquer ação de correção ou relatório apropriada. Desta maneira, a presente revelação evita a natureza muito inclusiva ou pouco inclusiva de fusíveis protetoresl previamente utilizados em série com capacitores de filtro,, e também vantajosamente facilita a identificação precoce do início da degradação do componente em capacitores de filtro de entrada conectados em triângulo. Isto, por sua vez, pode ser utilizado para minimizar o tempo de inatividade do sistema e reduzir ou mitigar custos de manutenção associados a um acionamento de motor ou outro sistema de conversão de energia. [020] Em referência inicialmente às Figuras 1 e 2, a Figura 1 ilustra um acionamento de motor exemplar 10 com uma entrada CA trifãsica 4 recebendo energia de entrada de uma fonte trifãsica 2, onde o acionamento 10 inclui um retificador 30, um circuito de ligação CC intermediário e um inversor de saída 50 provendo energia de saída CA de frequência variável e ;amplitude variável para acionar uma carga de motor 6. Embora ilustrados e descritos no contexto de um sistema de conversão de energia de tipo acionamento de motor 10, os diversos conceitos revelados podem ser empregados em outras formas de sistemas de conversão de energia, seja provendo: uma saída CA ou uma saída CC para acionar uma carga de motor ou outro tipo de carga. A entrada de acionamento 4 tem três terminais de fase de entrada que são conectados através; de um circuito de filtro de entrada LCL 2 0 â entrada CA do retificador de comutação (front-end ativo) 30. O retificador de comutação 30 inclui dispositivos de comutação S1-S6 individualmente acoplados entre uma das fases de entrada CA correspondente (u, v, w) e um terminal de barramento CC correspondente (+ ou -) do circuito de ligação CC 40. Um controlador de acionamento 60 inclui um controlador de comutação de retificador 62 que provê um sinal de controle de comutação de retificador 62a às chaves de retificador Sl- S6 para fazer com que o retificador 30 converta energia de entrada CA trifâsica recebida para prover uma tensão CC Vdc sobre uma capacitância de barramento CC Cdc do circuito de ligação 40 utilizando; qualquer técnica de modulação de largura de pulso (PWM) adequada. O inversor 50 recebe energia de entrada CC do circuito de ligação 40 e inclui as chaves de inversor S7-S12 individualmente acopladas entre um dos terminais de barramento CC positivo ou negativo e uma fase de saída correspondente conectada à carga de motor 6. As chaves do inversor S7-S12 são. operadas de acordo com os sinais de controle de comutação; de inversor 66a providos por um componente de comutação de inversor 66 do controlador de acionamento 60, que gera os sinais 66a de acordo com qualquer técnica de modulação ;de largura de pulso adequada para converter energia CC do circuito de ligação 40 para prover energia de saída CA ide frequência variável e amplitude variável à carga de motor 6. O retificador de comutação 30 e o inversor 50 podem empregar qualquer forma adequada de dispositivos de comutação S1-S12 incluindo, entre outros, transistores bipolares de gate isolado (IGBTs), retificadores controlados por silício (SCRs), tiristores de desligamento por gate (GTOs), tiristores comutados por gate integrado (IGCTs) etc. [021] Conforme visto no exemplo da Figura 1, o circuito de filtro LCL 20 inclui três circuitos em série individualmente conectados entre a entrada do conversor de energia 4 e a fase ; correspondente da entrada CA do retificador. Cada circuito em série inclui um par de indutores de filtro conectados em série, com o primeiro circuito incluindo o indutor La (por exemplo, um indutor de 3%) conectado entre o primeiro terminal de entrada do conversor de energia e um primeiro nó intermediário "a" , bem como um segundo indutor de filtro (por exemplo, um indutor de 9%) Lu conectado entre o nó intermediário a e um primeiro nó de entrada CA do retificador "u" . Da mesma forma, o segundo circuito em série inclui um primeiro indutor Lb conectado entre a segunda entrada de acionamento do motor e um segundo nó intermediário "b" e um segundo indutor Lv conectado entre o nó b e a segunda entrada de retificador "v", bem como um terceiro circuito em série com primeiro e segundo indutores Lc e Lw unidos por um terceiro nó intermediário "c" . Além disso, o circuito de filtro 20 inclui três ramificações de circuito de capacitor 22a, 22b e 22c respectivamente conectando os nós a, ;b e c a uma configuração de triângulo dos capacitores de filtro Cab, Cbc e Cea. Neste circuito de capacitor conectado em triângulo, cada capacitor de filtro C é conectado a duas da;s ramificações de circuito de capacitor 22 conforme mostrado.! [022] A : Figura 2 ilustra uma realização alternativa na qual um circuito de filtro CL 20 é provido para interfaceamento do acionamento do motor 10 com a fonte de energia 2 através de um transformador 3. Neste exemplo, os primeiros indutores de filtro La, Lb e Lc são omitidos devido à indutância dos enrolamentos secundários do transformador 3, e os terminais de entrada 4 são conectados diretamente aos indutores Lu, Lv e Lw nos nós a, b, e c, respectivamente. [023] Conforme visto nas Figuras 1 e 2, além disso, o acionamento, do motor 10 inclui um sistema de detecção de degradação 70 acoplado ao circuito de filtro 20, bem como um circuito de realimentação que detecta tensões de linha-para-linha Vc_ab, v'c.bc e Vc.cc sobre os capacitores de filtro Cab, Cbc e Cea, por exemplo, detectando as tensões nos circuitos de ramificação 22 conforme ilustrado, Além disso, o circuito de realimentação inclui sensores de corrente acoplados aos circuitos de ramificação 22 para detectar as correntes de ramificação de circuito de filtro Ic.a, Ic.b e Ic.c que fluem nas ramificações de circuito de capacitor associadas 22a, 22b; e 22c. O sistema de detecção de degradação 70 pode ser qualquer hardware adequado, software executado por processador, firmware executado por processador, lógica programãvel, circuito analógico etc. que proveja a filtragem, as computações de RMS, as computações de impedância e a funcionalidade de comparação de limiar descritas conforme estabelecidas neste documento, e pode ser operativo utilizando instruções executáveis por computador armazenadas em uma memória eletrônica do sistema 70. Conforme visto nas Figuras 1 e 2, o sistema de detecção de degradação 70 pode incluir um ; ou mais componentes, que podem ser implementados como componentes de software e/ou firmware em execução, lógica programãvel etc., incluindo um componente de computação de filtro passa baixa/RMS 72, um componente de computação de impedância 74, bem como lógica de comparação operando para comparar um ou mais valores calculados com um ou mais limiares 76. Além disso, o sistema de detecção de degradação 70 pode prover um sinal ou valor de saída de detecção 7 8 indicando que a degradação de um ou mais dos capacitores de filtro Cab, Cbc e/ou Cea foi detectada pelo sistema 70. Em uma implementação, conforme ilustrado, o sinal de detecção de degradação 78 pode ser provido ao controlador de acionamento do motor 6 0 para iniciar uma ou mais ações, tal como desligamento do acionamento do motor 10 e/ou provisão de um sinal de alerta ou aviso ou outra indicação, por exemplo, a uma interface de usuário associada ao acionamento do motor 10 e/ou a uma rede conectada (não mostrada). [024] Em operação, o sistema de detecção de degradação 70 é configurado para calcular os valores de impedância de capacitor de filtro de frequência fundamental 2ab.60Hzf Zbc.soHz ® ^ca.soHz coro bsse, pelo menos em parte, nas tensões de linha-para-linha medidas Vc,ab, Vc.bo e Vc.ca e de acordo com as correntes de ramificação de circuito Ic.a, Ic.b e Ic.c. Além disso, o' sistema 70 seletivamente detecta a degradação de um ou mais dos capacitores de filtro Cab, Cbc e/ou Cea de acordo com os valores de impedância de capacitor de filtro de frequência fundamental calculados Zab.60Hz» Zbc.60Hz e Zca.60Hz. Por exemplo, certas implementações do sistema de detecção 70 individualmente comparam os valores de impedância de capacitor Zab.60Hz, Zbc.6oHz e Zca.6oH2 com um ou mais valores de limiar 76, tal como um valor de limiar inferior 76 representando um valor de capacitância nominal menos certa porcentagem, bem como um valor de limiar superior 76 representando a capacitância nominal mais outra porcentagem (por exemplo, 5 a 8% em uma implementação) representando fabricação de tolerâncias, efeitos de desvio de temperatura, efeitos de idade do componente etc. Se o valor de impedância de frequência fundamental calculado Z,60hz de qualquer um dos capacitores Cab, Cbc e/ou Cea cai abaixo do limiar inferior ou acima do limiar superior, o sistema 70 provê o sinal de detecção 78 para iniciar um alarme ou alerta de usuário e/ou para desligar o acionamento do motor 10. [025] Em certas implementações, o sistema 70 inclui um ou mais filtros de tipo hardware e/ou software executado por processador 72 que filtra as tensões de linha-para-linha Vc.ab, Vc,bc e Vc.ca e as correntes de ramificação de circuito de filtro Ic.a, Ic.b, e Ic.c para obter tensões de 1 inha-para-1 inha Vc.ab.60Hzf Vc.bc.60Hz a Vc.ca,60Hz © as correntes de ramificação de circuito filtradas Ic.a.soHz, Ic.b.soHz e Ic.c.sohz em uma frequência fundamental da energia de entrada CA multifãsica. Por exemplo, o componente LPF/RMS 72 pode incluir um filtro passa baixa e/ou passa faixa ou combinações dos mesmos de qualquer ordem ou tipo de filtro adequado(a) para remover frequências acima da frequência fundamental de energia de entrada CA'(por exemplo, 60 Hz em um exemplo). Por exemplo, certas implementações empregam um filtro Butterworth passa baixa de segunda ordem com uma frequência de corte de cerca de 80 Hz para: obter as tensões de linha-para-linha filtradas Vc.ab.soHz/ Vc.bc.soHz © Tc.ca.eoHz e as correntes de ramificação de circuito filtradas Ic,a.eoHz» Ic.b.soHz e Ic.c.sohz- [026] O componente 72 também calcula tensões de linha-para-linha RMS Vc.ab.SoHz,RMS/ Vc.bc,60Hz.RMs © Vc.ca.SoHz.RMs de acordo com as tensões de linha-para-linha filtradas Vc.ab.eoHz, Vc.bc.eoHz e Vc.ca.60Hz e calcula as correntes de ramificação de circuito RMS Ic.a.eoHz.RMs, Ic.b.sonz.RMs e Ic.c.60Hz.rms de acordo com as correntes de ramificação de circuito filtradas Ic.a.60Hzf Ic.b.60Hz e Ic.c.sohz · As computações de RMS podem ser de acordo com qualquer fórmula de raiz quadrada média conhecida, tal como calcular a raiz quadrada da média dos quadrados de uma série de valores amostrados do valor de tensão ou corrente filtradas (por exemplo, na frequência fundamental). Além disso, a realização ilustrada do sistema de detecção de degradação 70 utiliza o componente de computação de impedância 74 para calcular os valores de impedância de capacitor de filtro de frequência fundamental Zab.60Hz/ Zbc.60Hz e Zca.60Hz de acordo com as tensões de linha-para-linha RMS de frequência fundamental Vc-ab.60Hz.RMs, Vc.bc.eoHz.RMs e Vc.ca,60Hz.RMs de acordo com as correntes de ramificação de circuito RMS de frequência fundamental Ic.a. sohz.rms / Ic.b.eoHz.RMs e Ic.c.6ohz.rms conforme descrito abaixo. [027] Em referência também à Figura 3, o sistema exemplar 70 vantajosamente emprega um fator de correção de tipo relação na computação dos valores de impedância de capacitor de filtro de frequência fundamental, o qual é derivado utilizando um circuito resistivo artificial mostrado conectado às ramificações de circuito de capacitor 22. Embora este circuito resistivo na verdade não seja provido no acionamento do motor 10 (ilustrado em vez disso, em linhas pontilhadas: na Figura 3), tal rede de resistores conectada em triângulo incluindo elementos de resistor de 1 ohm Rabl, Rbcl e Real provê uma forma útil de desenvolver um fator de correção utilizado em relação aos capacitores de filtro conectados em triângulo Cab, Cbc e Cea do circuito de filtro 20. Conforme visto nas Figuras 1 a 3, enquanto as correntes de circuito de ramificação Ic.a, Ic.b e Ic.c podem ser diretamente medidas pelo sistema de realimentação do acionamento do motor 20 (junto com os valores de tensão de linha-para-linha Vc.ab, Vc,bc e Vc,ca) , as correntes de circuito de perna Ic.ab, Ic.bc e Ic.oa realmente fluindo através dos capacitores individuais Cab, Cbc e Cea na configuração de triângulo precisariam de sensores dedicados, o que adicionaria custo ao sistema 10 e/ou o que podería ser inviável em vista aos requisitos de aeondicionamento para o acionamento do motor 10. Além disso, a capacidade de computar precisamente as correntes de circuito de perna Ic.abi Ic.bc e Ic.ca facilita a computação dos valores de impedância correspondentes Zab, Zbc e Zca dos capacitores de filtro Cab, Cbc e Cea dividindo as tensões de linha-para-linha pelas correntes de perna de circuito calculadas Ic.ab, Ic.bc e Ic.ca- [028] A este respeito, os inventores apreciaram que a melhor maneira de prever a degradação de um capacitor é monitorando a impedância do capacitor, tal como por comparação pelo componente de computação de impedância 74, com um ou mais limiares 76. Além disso, a impedância com base na frequência fundamental (por exemplo, 60 Hz) é preferida, uma vez que a presença do circuito de filtro 20 dentro de um sistema de conversão de energia comutado 10 leva a um maior teor de harmônicos de alta frequência. Por exemplo, em um acionamento de motor front-end ativo, a componente de frequência fundamental geralmente terá a maior amplitude em um espectro de frequência, e o restante dos harmônicos significativos (por exemplo, em torno de 4 kHz e 8 kHz para uma frequência de comutação de PWM de 4 kHz) geralmente incluirá uma série de diferentes harmônicos próximos uns dos outros, e são geralmente de menor amplitude, sendo, assim, mais difícil extrair um sinal para comparação de limiar em relação aos harmônicos de ordem superior. [029] Além disso, para capacitores de polipropileno metalizados, tal como são muitas vezes utilizados em circuitos de filtro de entrada de acionamento de motor 20, a capacitância pode variar em certa quantidade (por exemplo, +1,4% a -2,5%) ao longo de uma faixa de temperatura relevante {por exemplo, -55°C a +85°C), além de uma tolerância de fabricação inicial de +/-3%, e uma tolerância máxima ao longo da vida útil operacional do componente capacitor (tolerância de envelhecimento), cujos fatores podem ser considerados na definição do limiar ou limiares 76 utilizado(s) para comparação com os valores de impedância de capacitor de filtro computados Zab.60Hz, ZbC.60Hz e Zca.eoHz· Em uma possível implementação, e o valor de impedância inicial é determinado (por exemplo, de acordo com as especificações do fabricante etc,), um limiar inferior 76 é definido como uma primeira constante multiplicada pelo valor de impedância inicial (por exemplo, 0,9 em um caso), e o valor inicial é multiplicado por uma segunda constante (por exemplo, 1,1) para obter o limiar superior 76. [030] Os inventores adicionalmente apreciaram que a configuração de triângulo dos capacitores de filtro conforme mostrado nas Figuras 1 a 3, e a incapacidade ou inconveniência de adicionar sensores de corrente dedicados para medir as correntes de circuito de perna Ic.ab, Ic.bo e Ic.ca realmente fluindo através dos capacitores de filtro Cab, Cbc e Cea, podem ser mitigadas ou superadas ao cuidadosamente ajustar ou compensar cálculos para as correntes de circuito de perna reais I0.ab, Ic.bc e Ic.ca de acordo com fatores e/ou parâmetros que possam ser diretamente medidos e/ou supostos. Especificamente, conforme descrito abaixo, os inventores desenvolveram técnicas para computar as correntes de circuito de perna Ic.ab/ Ic.bc e Ic.ca em termos das tensões de linha-para-linha detectadas, as correntes de circuito de ramificação detectadas Ic.a/ Ic.b e I c.c bem como ângulos de fase medidos e/ou supostos 4>bC e Φ03 entre as tensões de linha-para-linha Vc,ab e Vc.bc entre os capacitores de filtro Cab, Cbc. Assim, as técnicas e os aparelhos da presente revelação superam a incapacidade ou a inconveniência de detecção de corrente de capacitor de filtro dedicada adicional, enquanto provém a capacidade de precisamente monitorar o valor de capacitância dos capacitores de filtro Cab, Cbc e Cea para detecção de aviso prévio da degradação de capacitor. [031] Conforme visto na Figura 3, o circuito de resistência conectado em triângulo é acoplado aos circuitos de ramificação 22a, 22b e 22c (conforme nos circuitos de capacitor de filtro conectados em triângulo reais). Em relação às correntes RMS que fluem no circuito de capacitor de filtro real, as seguintes equações (1) podem ser criadas de acordo com a lei de corrente de Kirchhoff nos três nós de circuito a, b e c: [032] A partir da equação (1), as seguintes equações (2)-(4) podem ser derivadas para correntes RMS de frequência fundamental calculada que fluem nos capacitores Cab, Cbc e Cea: [033] Entretanto, os inventores apreciaram que as equações (1)-(4} não representam exatamente a lei de corrente de Kirchhoff para os nos do circuito de filtro porque a lei de corrente de Kirchhoff não foi escrita para valores rms, e assim, o circuito resistivo artificial mostrado na Figura 3 é utilizado para derivar fatores de correção utilizados pelo componente de computação de impedância 74 no acionamento de motor 10. O circuito resistivo artificial da Figura 3 demonstra que as correntes Iab\, Ibcit Icai nas pernas do- circuito conectado em triângulo resistivo podem ser medidas, supondo que os resistores de circuito artificiais Ram> Rbci, R-cai são conhecidos (por exemplo, 1 ohm para simplificar as computações) , que as correntes de ramificação de circuito resistivo Ial, Ibl, Icl possam ser medidas. Utilizando as equações (2)-(4) acima para calcular as correntes de circuito artificiais Iabi, IWl, Icai, as seguintes equações (5)-(7) podem ser derivadas: [034] A corrente real nos circuitos de perna de capacitor conectados em triângulo pode ser computada utilizando as seguintes relações estabelecidas nas equações (8)-(10) : [035] Utilizando as relações de equações (8)-(10), a corrente real nos capacitores de filtro conectados em triângulo pode ser computada de acordo com as seguintes equações (11)- (13) : [036] Além disso, as impedâncias de capacitor de filtro RMS de frequência fundamental podem ser computadas de acordo com as seguintes equações (14)-(16) conforme a seguir: [037] Conforme visto na Figura 3, além disso, as correntes de perna na rede resistiva artificial podem ser derivadas de acordo com as seguintes equações (17)-(19): [038] Além disso, supondo o valor de resistência de 1 ohm, as seguintes equações (20)-(22) podem ser utilizadas para expressar as correntes de resistor em função das tensões medidas: [039] onde cpbCf <pca são os ângulos de fase de tensão em radianos de acordo com o gráfico 200 mostrado na Figura 7. De acordo com a lei de corrente de Kirchhoff, para os nós do circuito resistivo artificial na Figura 3, as seguintes equações (23)-(25) podem ser construídas: Ial,60hz.calcA ~ ^abl.60hz.realA ~ ^cal .60hz.real. 1 "«(23} [040] onde lai-eonz.caici é a corrente de fase calculada com Rabi = Rbci = Rcai ~ 1 1bl.60hz.caIcA ~ ^bcl.60 hz.real Λ ~ ^abí ,6<òhz.real. 1 ---(24) [041] onde Ibi-eonz .caia é a corrente de fase calculada com Rabl = Rbci = Rcai = 1 Ic\.6Qhz.calc.\ — ^ca\,60hz.real. 1 — ^bcl.60hz.realA --(25) [042] onde Ici-eoHz.csici ê a corrente de fase calculada com Rabl = Rbcl = i?cai = 1 [043] Substituindo as equações (17)-(19) nas equações (23)-(25) , obtém-se as seguintes equações (26)- (28) : [044] As equações (26)-(28) representam os valores de corrente RMS nos resistores conectados em triângulo da rede artificial na Figura 3. A partir destes, as correntes calculadas nas pernas da rede de resistores artificial conectada em triângulo podem ser determinadas de acordo com as seguintes equações (29)-(31): [045] A correção dos fatores (relações) pode, em seguida, ser calculada com base nas equações acima, para derivar as seguintes equações (32) - (34) conforme a seguir: [046] Aplicando estas relações em relação às correntes de perna que fluem nos capacitores de filtro conectados em triângulo Cab, Cbc e Cea, as seguintes equações (35) - (37) podem ser derivadas: [047] Conforme pode ser visto na Figura 6, em certas realizações, o componente de computação de impedância 74 emprega as equações acima 74ab, 74bc e 74ca ((35)-(37)) para computar os valores de impedância de capacitor de filtro de frequência fundamental Zab.60Hz/ Zbc.60H2 e Zca,6oHz de acordo com as tensões de linha-para-linha RMS Vc.ab.60Hz.RMS, Vc.bc.SoHz.RMs e Vc.ca.60Hz.RMs de acordo com as correntes de ramificação de circuito RMS Ic.a.60Hz.RMS, Ic.b.soHz.RMs e Ic.C.60Hz.rms - Além disso, o sistema de detecção de degradação 70, em certas realizações, pode incluir um circuito de detecção de cruzamento com o zero operativo para medir os ângulos de fase <E>bc, ®ca entre as tensões de linha-para-linha Vc.ab e Vc,bc sobre os capacitores de filtro Cab e Cbc para uso na computação dos valores de impedância de capacitor de filtro de frequência fundamental Zab.60Hz, Zbc.60Hz e Zca.60Hz· Em outras possíveis implementações, o sistema 70 pode empregar valores supostos dos ângulos de fase <í>bc e <í>ca, por exemplo, 120° e 240°, para calcular os valores de impedância de capacitor de filtro de frequência fundamental Zab.eoHz, Zbc.60Hz e Zca.60Hz utilizando as equações acima (35)-(37} . Neste caso, observa-se que os valores de cosseno e seno destes ângulos podem ser pré-computados conforme a seguir: [048] Os inventores apreciaram que as técnicas descritas são independentes de condições de desequilíbrio de tensão, e são mais vantajosas em que os valores de impedância de capacitor calculados individualmente podem ser separadamente comparados com um ou mais limiares 76 . Portanto, uma avaliação separada da saúde e/ou da degradação relativa dos capacitores de filtro individuais pode ser realizada, permitindo a identificação seletiva de qual capacitor de filtro (se houver) está se degradando. [049] Também em referência às Figuras 4 e 5, um processo exemplar 100 é ilustrado para detectar degradação de capacitor de filtro de acordo com aspectos adicionais da presente revelação. O processo 100 começa em 102 na Figura 4, onde as tensões de linha-para-1 inha Vc.abf Vc,bc e Vc.ca sobre os capacitores de filtro Cab, Cbc e Cea são medidas. Em 104, estas tensões medidas são filtradas para obter tensões de linha-para-linha filtradas Vc.at,.60Hz, Vc,bc.60Hz e Vc.ca.60Hz na frequência fundamental da energia de entrada CA multifásica (por exemplo 60 Hz) . Em 106, as tensões de linha-para-linha RMS Vc.ab.soHz.RMs, V c, bc. 6 ohz . rms e Vc. ca. eoHz, rms são calculadas de acordo com as tensões de linha-para-linha filtradas Vc.ab.60Hz, Vc.bc.60Hz e Vc. ca. eoHz- Em 108, as correntes de ramificação de circuito de filtro Ic.a, Ic.b e Ic.c são medidas nas ramificações de circuito de capacitor 22a, 22b e 22c, e estes valores são filtrados em 110 e valores RMS são computados em 112. Em 114, na Figura 4, os ângulos de fase í>bc e <E>Ca entre tensões de linha-para-linha Vc.ab e Vc.bc entre os capacitores de filtro Cab e Cbc podem ser medidos ou supostos conforme discutidos acima, e as relações que caracterizam os valores de corrente de perna de circuito triângulo RMS reais em relação aos calculados podem ser calculadas de acordo com as tensões de linha-para-linha RMS na frequência fundamental e os ângulos de fase medidos ou supostos (por exemplo, as relações e equações (32)-(34) acima). [050] Conforme visto na Figura 5, o processo 100 adicionalmente inclui o cálculo das correntes de perna de filtro RMS de circuito triângulo reais na frequência fundamental de acordo com as correntes de frequência fundamental e de acordo com as relações determinadas em 116. Em 120, os valores de impedância de capacitor de filtro de frequência fundamental Zab.60Hz, Zbc.soHz e Zca.soHz são calculados com base pelo menos em parte nas tensões de linha-para-linha Vc.ab/ Vc,bc e Vc,ca de acordo as correntes de ramificação de circuito de filtro Ic.a, Ic.b e Ic.c e estes são comparados em 122 com pelo menos um limiar 76. Em 124, um alerta é emitido ou o conversor de energia é desligado se um ou mais valores de impedância de capacitor exceder o{s) limiar(es), e o processo 100 retorna novamente a 102 na Figura 4 conforme descrito acima. [051] Também em referência às Figuras 8 a 10, outro sistema de conversão de energia de acionamento de motor 10 é mostrado na Figura 8, com um filtro LCL 20, um retificador 30, circuito de ligação CC intermediário 40 e inversor 50 operado por um controlador de acionamento de motor 60 geralmente conforme descrito acima para energizar um motor ou outra carga CA 6 utilizando energia de uma fonte de entrada CA 2. Neste caso, entretanto, o filtro LCL 20 inclui circuitos em série individualmente incluindo dois indutores conectados em série (La e Lu etc.) com ramificações de circuito de capacitor correspondentes 22 conectando os circuitos em série a três capacitores de filtro Ca, Cb e Cc conectados em uma configuração de estrela com cada capacitor de filtro C conectado entre uma das ramificações de circuito de capacitor correspondente 2 2 e um nó de conexão em comum 24. Outras realizações são possíveis nas quais apenas um único indutor é provido em cada um dos circuitos em série, tal como quando o acionamento de motor 10 é utilizado em combinação com um transformador de entrada (por exemplo, conforme mostrado na Figura 2 acima). O circuito de realimentação nas Figuras 8 e 9, além disso, é operativo para detectar tensões de capacitor Vc.a, Vc,b e Vc.c sobre os capacitores de filtro Ca, Cb e Cc (por exemplo, entre o nó correspondente a, b ou ceo nó de conexão em comum 24). Além disso, a realimentação detecta as correntes de ramificação de circuito Ic.a, Ic.b e Ic.c que fluem nas ramificações de circuito de capacitor 22a, 22b e 22c. O sistema de detecção de degradação de capacitor 70, neste caso, calcula os valores de impedância de capacitor de filtro de frequência fundamental Za.60Hz, Zb.60Hz e Zc.60hz com base, pelo menos parcialmente, nas tensões de capacitor Vc.a, Vc.b e Vc.c bem como nas correntes de ramificação de circuito de filtro Ic.a, Ic.b e Ic,c e seletivamente detecta a degradação de um ou mais dos capacitores de filtro Ca, Cb e Cc de acordo com os valores de impedância de capacitor de filtro de frequência fundamental calculados Za,60Hz; Zb.60Hz e Zc.6ohz- Por exemplo, o sistema 70 pode individualmente comparar os valores de impedância computados Za.60Hz, Zb.eoHz e Zc,60hz com um ou mais limiares 76 conforme descrito acima em conexão com as Figuras 1-5 . [052] A Figura 10 ilustra um processo 300 para detecção de degradação de capacitor de filtro, que pode ser implementado no sistema 70 da Figura 8. Em 302, as tensões de capacitor Vc.a, Vc.b e Vc.c são medidas, e estas são filtradas em 304, por exemplo, utilizando qualquer filtragem de passa faixa e/ou passa baixa adequada (por exemplo, filtro Butterworth passa baixa de segunda ordem com uma frequência de corte de 8 0 Hz em um exemplo) , para obter os valores de tensão de capacitor de frequência fundamental Vc.a.60Hz, Vc.b.60K2 e Vc.c.6ohz· Em 306, na Figura 10, os valores RMS Vc.a.60Hz/ Vc.b.60Hz e Vo.c.60Hz das tensões de frequência fundamental são calculados, por exemplo, utilizando as técnicas de computação de RMS acima descritas ou qualquer outra técnica adequada. Em 308, as correntes de fase Ic.a, Ic.b e Ic.c são medidas, e estas são filtradas em 310 para obter as correntes de ramificação de circuito filtradas Ic.a.60Hz/ Ic.b.eoHz e Ic.c.sohz na frequência fundamental da energia de entrada (por exemplo, 6 0 Hz) . Em 312, as correntes de ramificação de circuito RMS Ic.a.60Hz.RMs , I c. b. sohz . rms e Ic.c.6ohz.rms sao calculadas de acordo com as correntes de ramificação de circuito filtradas Ic.a.60Hz, Ic.b.6ohz e Ic.c. 6ohz · Os valores de impedância de capacitor de filtro de frequência fundamental Za.60Hz/ Zb.eoHz e Zc.6ohz são calculados em 314 como relações das tensões RMS Vc.a.60Hz.RMs * Vc.b.60Hz.rms e Vc.c.sohz.rms para as correntes RMS correspondentes 1 c. a. 6ohz . rms / Ic.b.60Hz.RMs e I c. c. 6 ohz . rms de acordo com a seguinte fórmula (38): [053] Os inventores apreciaram que as computações de RMS em 306 e 312 vantajosamente evitam situações onde as correntes senoidais de frequência fundamental de corrente filtrada amostradas Ic.6ohz ou as tensões Vc.a.60Hz passam pelo zero, fazendo com que a equação de relação não-RMS se torne pouco confiável para determinar os valores de capacitor reais. Em 316, na Figura 10, os valores de impedância de capacitor Za.60Hz, Zb.60Hz e Zc.6ohz são individualmente comparados com um ou mais limiares 76, e o sistema 70 pode emitir um alerta como um sinal ou mensagem 78 e/ou desligar o acionamento 10 em 318 com base nas comparações de limiares. [054] As realizações acima e variantes das mesmas facilitam a determinação de um ponto onde um ou mais capacitores de filtro do filtro de entrada 20 podem começar a degradar, e o valor ou os valores de limiar 76 podem ser armazenados no sistema de detecção 70 nas realizações acima. Em certas implementações, os valores de limiar 76 podem ser determinados pelo sistema com base em uma medição de valor de capacitância inicial, e/ou podem ser definidos de acordo com especificações do fabricante, incluindo tolerâncias de fabricação, efeitos de temperatura, efeitos de envelhecimento etc. Nas realizações ilustradas, os valores de impedância de capacitor calculados Za.60Hz, Zb,60Hz e Zc.60hz são efetivamente comparados com valores de capacitância iniciais (medidos ou especificados) Zcaini tial, Zcbinitial/ Zccinitial/ e os limiares 7 6 podem ser determinados em relação aos valores iniciais. Por exemplo, os valores de limiar podem ser computados em termos de multiplicadores e constantes multiplicadas pelos valores de impedância iniciais. Em uma possível realização, um limiar inferior é definido de acordo com uma primeira constante (por exemplo, 0,9) multiplicada pelo valor de capacitância inicial, e um limiar superior 76 poderia ser 1,1 vez o valor inicial, com o sistema 70 seletivamente emitindo um sinal de detecção 78 se o valor de impedância medido cair abaixo do limiar inferior ou subir acima do limiar superior. [055] Os exemplos acima são meramente ilustrativos de diversas possíveis realizações de diversos aspectos da presente revelação, em que alterações e/ou modificações equivalentes ocorrerão a outros técnicos no assunto após ler e entender este relatório descritivo e os desenhos anexos. Em particular no que diz respeito às diversas funções realizadas pelos componentes acima descritos (conjuntos, dispositivos, sistemas, circuitos, e semelhantes), os termos (incluindo uma referência a um "meio") utilizados para descrever tais componentes se destinam a corresponder, salvo indicação em contrário, a qualquer componente, tal como hardware, software executado por processador, ou combinações dos mesmos, que realize a função especificada do componente descrito (isto é, que é funcionalmente equivalente), embora não estruturalmente equivalente â estrutura revelada que realiza a função nas implementações ilustradas da revelação. Além disso, embora uma característica específica da revelação possa ter sido revelada em relação a apenas uma dentre diversas implementações, tal característica pode ser combinada com uma ou mais características de outras implementações conforme pode ser desejado e vantajoso para qualquer determinada aplicação ou aplicação específica. Além disso, na medida em que os termos "incluindo", "inclui", "tendo", "tem", "com", ou variantes dos mesmos, são utilizados na descrição detalhada e/ou nas reivindicações, tais termos se destinam a ser inclusivos em uma maneira similar ao termo "compreendendo".

Claims (10)

1. SISTEMA DE CONVERSÃO DE POTÊNCIA (10), caracterizado por compreender: uma entrada de conversor de energia (4) operativa para receber alimentação de entrada CA multifásica; um retificador front end ativo (AFE) (30), compreendendo uma entrada CA trifásica, e uma pluralidade de dispositivos de comutação (S1-S6) operativos de acordo com uma pluralidade de sinais de controle de comutação de retificador (62a) para converter a energia recebida na entrada CA trifásica para prover alimentação de saida DC; um circuito de filtro de entrada (20) acoplado entre a entrada de conversor de energia (4) e o retificador AFE (30), o circuito de filtro de entrada (20) compreendendo primeiro, segundo, e terceiro circuitos em série incluindo individualmente pelo menos um indutor de filtro (Lu, Lv, Lw) acoplado entre uma fase correspondente da entrada de conversor de energia (4) e uma fase correspondente da entrada CA trifásica do retificador AFE (30), primeira, segunda, e terceira ramificações de circuito de capacitor (22a, 22b, 22c) respectivamente conectadas aos primeiro, segundo e terceiro circuitos em série, e três capacitores de filtro (Cab, Cbc, Cea) conectados em uma configuração triângulo a cada capacitor de filtro (C) conectado a duas das ramificações de circuito de capacitor (22); um circuito de realimentação operativamente acoplado ao circuito de filtro de entrada (20) para detectar tensões de linha-a-linha (Vc. ab, Vc.b c, Vc.ca) sobre os capacitores de filtro (Cab, Cbc, Cea) e correntes de ramificações de circuito de filtro (Ic.a, Ic,b, Ic.c) que fluem nas ramificações de circuito de capacitor (22a, 22b, 22c); e um sistema de detecção de degradação (70) operativamente acoplado ao circuito de filtro de entrada (20) para calcular os valores de impedância do capacitor de filtro de frequência fundamental {Zab.6QHz, Zbc.60HZ, Zca.60Hz) pelo menos parcialmente de acordo com as tensões de linha-a-linha (Vc.ab, Vc.bc, Vc.ca) e de acordo com as correntes de ramificações do circuito de filtro (Ic.a/ Ic.b/ Ic.c)/ e para seletivamente detectar a degradação de um ou mais aos capacitores de filtro (Cab, Cbc, Cea), de acordo com os valores de impedância do capacitor de filtro de frequência fundamental calculados (Zab.60Hz/ Zbc,6GHz/ Zca.gQH2) .
2. SISTEMA DE CONVERSÃO DE POTÊNCIA (10), de acordo com a reivindicação 1: caracterizado em que os circuitos em série individuais do circuito de filtro de entrada (20) incluem um primeiro indutor de filtro (La, Lb, Lc) conectado à fase correspondente da entrada de conversor de energia (4) e um segundo indutor de filtro (Lu, Lv, Lw) conectado entre o primeiro indutor de filtro (La, Lb, Lc) e a fase correspondente da entrada CA trifásica do retificador AFE (30) ; e em que as ramificações de circuito de capacitor (22a, 22b, 22c) do circuito de filtro de entrada (20) são conectadas a um nó (a, b, c) unindo os primeiro e segundo indutores de filtro do circuito em série correspondente.
3. SISTEMA DE CONVERSÃO DE POTÊNCIA (10), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado em que o sistema de detecção de degradação (70) é operativo para: filtrar as tensões de linha-a-linha (Vc.abf Vc,bcf Vc. ca) e as correntes de ramificações de circuito de filtro Hc.a; Ic.bí Ic.c) para obter tensões de linha-a-linha filtradas (Vc.ab. eohz r Vc. bc.sohz? Vc.Ca.60hz) e correntes de ramificações de circuito filtradas {Ic.a.sohz? fc.b.eohz» ic.c,60hz) eru uma frequência fundamental da alimentação de entrada CA; calcular tensões de linha-a-linha RMS (Vc.ab.6ohz.RMs, Vc.bc.eohz.RMs? Vc.ca,60hz.RMs) , de acordo com tensões de linha-a-linha filtradas (Vc.ab.60hz/ Vc.bc.6Qhz» Vc.ca.6Qhz) » calcular correntes de ramificações de circuito RMS (Ic.a. eohz. rms» Ic.b. eohz.rms? Ie.c. eohz. rms) r de acordo com as correntes de ramificações de circuito filtradas (Ic.a.60hz» Ic.b. eohz » ic.C.60hz) r θ calcular os valores de impedância do capacitor de filtro de frequência fundamental <Zab.60Hz/ Zbc. 60Hz/ Zca.60Hz) » de acordo com as tensões de linha-a-linha RMS (Vc,ab.60hz.RMs? Vc.bc.60hz.RMs»· Vc.ca.60hz.RMs) e de acordo com as correntes de ramificações de circuito RMS (Ic.a.eohz.RMs» Ic.b. 6QHz.rms» I C . C.60hz.RMS) ·
4. SISTEMA DE CONVERSÃO DE POTÊNCIA (10), de acordo com a reivindicação 3, caracterizado em que o sistema de detecção de degradação (70) é operativo para: calcular o valor de impedância do capacitor de filtro de frequência fundamental Zab.60Hz de um primeiro capacitor de filtro (Cab), de acordo com a seguinte equação: calcular o valor de impedância do capacítor de filtro de frequência fundamental zbc.soHz de um segundo capacitor de filtro (Cbc), de acordo com a seguinte equação: e calcular o valor de impedância do capacitor de filtro de frequência fundamental zca.soHz de um terceiro capacitor de filtro (Cea), de acordo com a seguinte equação: em que: Vc.ab.60hz. RMS r Vc.bc.60hz.RMSf ® Vc , ca . 60hz . RMS r SUO âS tenSOÊS de linha-a-linha RMS sobre os primeiro, segundo e terceiro capacitores de filtro (Cab, Cbc, Cea), respectivamente; Ic.a. eohz.rms t ic.b. 60hz.rms, β Ic.c. eohz.rms são as correntes de ramificações de circuito RMS fluindo através das primeira, segunda, e terceira ramificações de circuito, respectivamente; <&bc é um ângulo de fase entre as tensões de linha-a-linha (Vc.ab, Vc.bc) sobre os primeiro e segundo capacitores (Cab, Cbc); e Φα3 é um ângulo de fase entre as tensões de linha-a-linha (Vc>ab, Vc,ca) sobre os primeiro e terceiro capacitores (Cab, Cea).
5. SISTEMA DE CONVERSÃO DE POTÊNCIA (10), de acordo com a reivindicação 4, em que o sistema de detecção de degradação (70) é caracterizado por compreender um circuito de detecção de cruzamento com o zero para medir os ângulos de fase (í>bc/· Φοβ) entre as tensões de linha-a-linha (Vc.ab, Vc.bc) sobre os capacitores de filtro (Cab, Cbc).
6. SISTEMA DE CONVERSÃO DE POTÊNCIA (10), de acordo com a reivindicação 4, caracterizado em que o sistema de detecção de degradação (70) utiliza valores supostos dos ângulos de fase (Φύο <&Ca) entre as tensões de linha-a-linha (Vc.ab / Vc.bc) sobre os capacitores de filtro (Cab, Cbc) para calcular os valores de impedância do capacitor de filtro de frequência fundamental (Zab.60Hzf Zbc.60Hz, Zca.60Hz) ·
7. MÉTODO (100) PARA DETECTAR DEGRADAÇÃO DE CAPACITOR DE FILTRO EM UM ACIONAMENTO DE MOTOR DE FRONT END ATIVO (AFE) (10), sendo o método (100) caracterizado por compreender: a medição (102) de tensões de linha-a-linha (Vc.ab, Vc.bc? Vc.ca) sobre capacitores de filtro (Cab, Cbc, Cea) conectados em uma configuração triângulo a cada capacitor de filtro (C) conectado a duas dentre três ramificações de circuito de capacitor (22) em um circuito de filtro (20) do acionamento de motor (10); a medição. (108) de correntes de ramificação de circuito de filtro (Ic.a, Ic.b, Ic.c) que fluem nas ramificações de circuito de capacitor (22a, 22b, 22c); o cálculo (120) dos valores de impedância do capacitor de filtro de frequência fundamental (Zab.60Hz, Zbc.eoHz, Zca.60HZ) pelo menos parcialmente de acordo com as tensões de linha-a-linha (Vc„ab, Vc,bc, Ve,ca) e de acordo com as correntes de ramificações do circuito de filtro (Ic.a, ICib, Ic.c) r a comparação (122) dos valores de impedância do capacitor de filtro de frequência fundamental calculados (Zab.ÊOHz/· Zbc.60Hz, Zca.60Hz) com pelo menos um limiar (76) ; e a detecção seletiva da degradação (124) de um ou mais dos capacitores de filtro (Cab, Cbc, Cea) pelo menos parcialmente de acordo com a comparação dos valores de impedância do capacitor de filtro de frequência fundamental calculados (Zab.60Hz, Zbc.60Hz/ Zca.60Hz) com o pelo menos um limiar (76) .
8. MÉTODO (100) , de acordo com a reivindicação 7, caracterizado por compreender: a filtragem (104) das tensões de linha-a-linha medidas (Vc.ab, Vc.bc, Vc.ca) para obter tensões de linha-a-linha filtradas (Vc.ab.60hz, Vc.bc.60hz, Vc.ca,60hz5 em uma frequência fundamental da alimentação de entrada CA; o cálculo (106) das tensões de linha-a-linha RMS (. ab. eohz.rms ? Vc.bc. 60hz.rmst Vc.ca, sohz.rms ) r scordo com tensões de 11 nha — a — 11 nha filtradas (Vc.ab.60hz^ VCibc>gob2;?· Vc.ca.60hz5 í a filtragem (110) das correntes de ramificações de circuito de filtro (Ic.a, Ic.b, Ic.c) medidas para obter as correntes de ramificações de circuito filtradas (Ic.a.eohz/ I c. b. 60hz t Ic.c.eohz) na frequência fundamental da alimentação de entrada CA; o cálculo (112) de correntes de ramificações de circuito RMS (Ic.a. eohz.rms/ Ic.b. eohz.RMSr Ic.c. eohz.rms) / de acordo com as correntes de ramificações de circuito filtradas (Ic.a.eohz? Ic.b.eOhz? Ic.c.60hz) r 6 o cálculo (120) dos valores de impedância do capacitor de filtro de frequência fundamental (Zab, eonz, Zbc. 60Hz / Zca. 6ohz ) pelo menos parcialmente de acordo com as tensões de linha-a-linha RMS (Vc.ab. eohz.RMSr Vc.bc. eohz.RMs. Vc.ca. eohz. rms ) e as correntes de ramificações de circuito RMS ( Ic.a.60hz.RMS/ Ic. b.60hz.RMS/ Ic.c.60hz.RMS) ·
9. MÉTODO (100), de acordo com a reivindicação 8, caracterizado por compreender: o cálculo (120) do valor de impedância do capacitor de filtro de frequência fundamental Zab. βοκζ de um primeiro capacitor de filtro (Cab), de acordo com a seguinte equação: o cálculo (120) do valor de impedância do capacitor de filtro de frequência fundamental zbc.eoez de um segundo capacitor de filtro (Cbc), de acordo com a seguinte equação: e o cálculo (120) do valor de impedância do capacitor de filtro de frequência fundamental zca.soHz de um terceiro capacitor de filtro (Cea), de acordo com a seguinte equação: em que: Vc.ab.60hz.RMS/ Vc.bc.eohz.rms/ e Vc,ca.6Ghz.rms/ são as tensões de linha-a-linha RMS sobre os primeiro, segundo e terceiro capacitores de filtro (Cab, Cbc, Cea), respectivamente; Ic. a, eohz.rms / —c.b. 60hz.rms/ β 1 c.c. eohz.rms são as correntes de ramificações de circuito RMS fluindo através das primeira, segunda, e terceira ramificações de circuito, respectivamente; <J>bc é um ângulo de fase entre as tensões de linha-a-linha (Vc.ab, Vc.bc) sobre os primeiro e segundo capacitores (Cab, Cbc); e Oca é um ângulo de fase entre as tensões de linha-a-linha (Vc.at>/ Vc.ca) sobre os primeiro e terceiro capacitores (Cab, Cea).
10. SISTEMA DE CONVERSÃO DE POTÊNCIA (10), caracterizado por compreender: uma entrada de conversor de energia (4) operativa para receber alimentação de entrada CA multifásica; um retificador front end ativo (AFE) {30), compreendendo uma entrada CA trifásica, e uma pluralidade de dispositivos de comutação (S1-S6) operativos de acordo com uma pluralidade de sinais de controle de comutação de retificador (62a) para converter a energia recebida na entrada CA trifásica para prover alimentação de saída DC; um circuito de filtro de entrada (20) acoplado entre a entrada de conversor de energia (4) e o retificador AFE (30), o circuito de filtro de entrada (20) compreendendo primeiro, segundo, e terceiro circuitos em série incluindo individualmente pelo menos um indutor de filtro (Lu, Lv, Lw) acoplado entre uma fase correspondente da entrada de conversor de energia (4) e uma fase correspondente da entrada CA trifásica do retificador AFE (30), primeira, segunda, e terceira ramificações de circuito de capacítor (22a, 22b, 22c) respectivamente conectadas aos primeiro, segundo e terceiro circuitos em série, e três capacitores de filtro (Ca, Cb, Cc) conectados em uma configuração estrela, com cada capacitor de filtro (C) conectado entre uma ramificação de circuito de capacitor correspondente (22) e um nó de conexão em comum (24); um circuito de realimentaçâo operativamente acoplado ao circuito de filtro de entrada (20) para detectar tensões de capacitor (Vc.a, Vc.b, Vc.c) sobre os capacitores de filtro (Ca, Cb, Cc) e correntes de ramificações de circuito de filtro (Ic.a, Ic.b, Ic.c) que fluem nas ramificações de circuito de capacitor (22a, 22b, 22c); e um sistema de detecção de degradação (70) operativamente acoplado ao circuito de filtro de entrada (20) para calcular os valores de impedância do capacitor de filtro de frequência fundamental (Za. eoHz/· Zb, aonzr Zc.6 ohz) pelo menos parcialmente de acordo com as tensões de capacitor (Vc.a, Vc.b, Vc.c) e de acordo com as correntes de ramificações do circuito de filtro (Ic.a, Ic,b, Ic.c) ? e para seletivamente detectar a degradação de um. ou mais dos capacitores de filtro {Ca, Cb, Cc) , de acordo com os valores de impedância do capacitor de filtro de frequência fundamentai calculados (Za. 6oHz/ Zb, 60hz, Zc.60Hz) ·
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