CN107064750B - 滤波电容器的退化及校正 - Google Patents

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Abstract

公开了滤波电容器的退化及校正。一种方法和功率转换系统，在所述功率转换系统中，电容器退化检测系统包括可调节的增益放大器电路，在关断系统的整流器和逆变器的第一模式下，由放大器增益的自动调节来校正可调节的增益放大器电路以适应特定滤波电路的电流电平。在第一模式下，根据放大的电容信号来计算滤波电容器的电容值，并且与可接受的公差范围进行比较以选择性地识别滤波电容器的故障或者将所计算的电容值作为基准值存储在电子存储器中。在接通整理器和逆变器的第二模式的操作期间，使用经调节的放大器增益来放大电流传感器信号，并且使用滤波电容器的电容值来选择性地识别电容器的退化。

Description

滤波电容器的退化及校正
技术领域
本公开的主题涉及功率转换更具体地，涉及用于测量滤波电路的电流和检测退化的滤波电容器的设备和技术。
背景技术
电机驱动器和其他功率转换器，特别是那些具有有源前端(AFE)整流器的电机驱动器和功率转换器包括在整流器与AC输入源之间的输入滤波电路，以降低与功率转换器的操作相关联的开关噪声(例如，总谐波失真或THD)。存在许多不同的输入滤波器的拓扑结构，其包括分别与每个AC输入相相关联的电感-电容(L-C)或电感-电容-电感(L-C-L)输入滤波电路。滤波电容器可能会遭受损坏或退化，考虑到替换部件的成本、检查和替换的劳力、以及为了手动地识别和替换一个或多个退化的电容器而造成的功率转换器和任何相关联的机械设备的停工期，滤波电容器遭受损坏或退化的代价可能较高，并且可能不能通过简单的肉眼检查来识别电容器的退化。可以放置符合滤波电路电容器的保险丝，但是保险丝可能不能足够快地打开以防止电容器退化，或者可能会在健康电容器的正常操作中频繁地打开，从而导致过多的系统停工期，并且进一步导致用于检查和系统检验的成本过高。
发明内容
现在，对本公开内容的各个方面进行总结以便于对本公开内容的基本理解，其中，该总结不是本公开内容的详尽概述，并且既不旨在识别本公开内容的某些元素，也不旨在描述其范围。该总结的主要目而是在下文中呈现更详细的描述之前，以简化的形式来呈现本公开内容的各种构思。所公开的示例包括方法和功率转换系统，在所述方法和功率转换系统中，通过自动调节来校正放大器增益以适应特定滤波电路的电流电平。根据经放大的电流信号来计算滤波电容器值，并且与可接受的公差范围进行比较以选择性地识别滤波电容器的故障或者将所计算的电容值作为基准值存储在电子存储器中。在接通整流器和逆变器的正常操作期间，使用经调节的放大器增益来放大电流传感器信号，并且使用滤波电容器的电容值来选择性地识别电容器的退化。
附图说明
下面的描述和附图详细地阐述了本公开内容的某些说明性的实施方式，所述实施方式是一个或多个示例性方式的表示，在所述一个或多个示例性方式中，可以执行本公开内容的各种原理。然而，所示的示例并未穷尽本公开内容的许多可能的实施例。当结合附图来考虑下面的详细描述时，将在下面的详细描述中阐述本公开内容的其他目的、优点和新颖的特征。
图1是例示具有输入LCL滤波器和滤波电容器退化检测设备的电机驱动器的示意图，所述输入LCL滤波器具有三角连接的滤波电容器，所述滤波电容器退化检测设备具有测量电路和可编程增益放大器。
图2是例示图1的电机驱动器中的退化检测系统和测量系统的进一步细节的局部示意图。
图3是例示图1和图2的测量系统中的可编程增益放大器电路的局部示意图。
图4A和图4B提供了例示滤波电容器的退化检测和校正过程的流程图。
具体实施方式
现在参照附图，在下文中，结合附图来描述一个或多个实施例或实施方式，在附图中，各种特征不一定是按比例绘制的。如上“背景技术”部分所述，电机驱动器和其他功率转换器，特别是那些具有有源前端(AFE)整流器的电机驱动器和功率转换器包括在整流器与AC输入源之间的输入滤波电路，以降低与功率转换器的操作相关联的开关噪声(例如，总谐波失真或THD)。这些电机驱动器和其他功率转换器例如存在与滤波电路相关的缺陷。
图1和图2例示了具有退化检测系统70的有源前端电机驱动器的示例10，退化检测系统70包括测量系统或电路76，测量系统或电路76包括一个或多个可编程增益放大器(PGA)104-1。由处理器72和相关联的电子存储器74来操作测量系统76以获取用于检测电容器退化和四个其他的控制目标以及操作电机驱动器10的电压和电流值。如以下进一步说明的，某些实施例中的处理器72对一个或多个可编程增益放大器104-1的增益值执行选择性的调节。本公开内容提供滤波电容器的退化识别方案和测量系统调节的实施例，从而找到在功率转换系统例如有源前端电机驱动器中的效用。虽然在三相系统的环境中示出了本公开的构思，但是可以在具有任意数量的输入相的功率转换器中使用本公开的构思，在功率转换器中，滤波器包括具有遭受退化的电容器部件的电容器电路或者电容器组。此外，测量系统相对于转换器的功率电平是自动适应的，因此可以被用在各种功率转换器模型中。此外，退化检测可以用于启动任何适当的补救或报告动作。
图1中的电机驱动器10包括经由可选的变压器3从三相电源2接收输入功率的三相AC(交流)输入端4、以及整流器30、中间DC(直流)链路电路40和输出逆变器50，所述输出逆变器50提供可变频率、可变振幅的AC输出功率以驱动电机或其他负载6。虽然在电机驱动器10的环境中示出和描述了所公开的各种构思，但是可以在其他形式的功率转换器中使用所公开的各种构思，而不论是提供AC输出还是DC输出来驱动电机或其他类型的负载6。驱动输入端4包括通过LCL输入滤波电路20连接至开关(例如，有源前端)整流器30的AC输入端的三个输入相端子。虽然图1和图2中的滤波电路20是在输入端4与整流器30之间的每个串联电路路径中具有两个电感器的“L-C-L”滤波器，但是可以结合其他的滤波电路拓扑结构(包括但不限于L-C滤波器、C-L滤波器等)来使用本公开内容的各种构思。在图1和图2所示的示例中，滤波电路20包括以三角(delta)构造连接的一组三个电容器CRS、CST和CTR，以及连接在电阻器端子与指定的中性节点24之间的泄放(bleeding)电阻器或放电电阻器。在操作中，在系统关停(shutdown)时，通过将放电电流经由放电电阻器传导至指定的中性节点24来对电容器CRS、CST和CTR进行放电。在电容器组被配置成“Y”形构造的系统中可以使用所公开的构思和设备的其他实施方式。在不同的实施例中，滤波电路20的各个电容器可以使用单个电容器部件来构建，或者可以被分别构建为多个电容部件的串联和/或并联组合，并且在下文中被统称为“滤波电容器”。
对于结合具有不同电容器值的各种不同的相关联的滤波电路20的使用，测量系统76是有利地自动自适应的。在这点上，应该由处理器72在第一模式下操作系统，所述第一模式在本文中被称为“校正(CALIBRATE)”模式，在该模式下测量电流和电压以计算滤波电容器的电容值，并且将其与存储在处理器存储器74中的预定值范围进行比较。这使得处理器72能够在进入操作的第二或“正常(NORMAL)”模式之前，确定连接的滤波器20的特性和参数，以及识别滤波电路20中的任何潜在的电容器退化，在第二模式中，接通整流器30和逆变器50。另外，在校正模式下，测量系统76结合处理器72进行操作，以接收和放大表示在滤波电路20中流动的电流的电流传感器信号，并且选择性地调节PGA104-1的增益值GI。在某些示例中，处理器72还基于放大的电压信号来选择性地调节电压放大器的增益值GV以适应相应模数转换器电路的转换范围。这些特征使系统76能够普遍适用于在各种不同的功率电平下进行操作的转换系统10。此外，使用本公开内容的算法使得滤波器和检测硬件的测试自动地独立于输入电压和频率。
如图1中所示，所示的开关整流器30是具有分别耦接在相应的AC输入相(u、v或w)与DC链路电路40的相应的DC总线端子(+或－)之间的开关装置S1至S6的有源前端转换器。驱动控制器60包括整流器开关控制器62，所述整流器开关控制器62在第二模式正常下选择性地将整流器开关控制信号62a提供至各个整流器开关S1至S6，以使整流器30使用任何适合的脉冲宽度调制(PWM)技术来转换接收到的三相AC输入功率，从而在链路电路40的DC总线电容Cdc的两端提供DC电压Vdc。其他的实施例是可能的，例如，结合滤波电路20使用无源整流电路30。在一个示例中，在第一模式(校正)下，由控制器60来对驱动器10供给动力以及关断开关S1至S6。在另一示例中，在校正模式期间，对驱动器10供给动力并且接通整流器30，同时，在DC链路电容器Cdc的预充电期间正在执行各种测量和调节。在另一示例中，在校正模式期间可以接通或关断逆变器50。
逆变器50从链路电路40接收DC输入功率，并且包括分别耦接在正或负DC总线端子中的一个端子与连接以驱动电机负载6的相应输出相之间的逆变器开关S7至S12。在正常第二模式下，根据由驱动控制器60的逆变器开关部件66提供的逆变器开关控制信号66a来操作逆变器开关S7至S12，所述逆变器开关部件66根据任何适合的脉冲宽度调制技术来生成信号66a以转换来自链路电路40的DC功率，从而提供可变频率、可变振幅的AC输出功率以驱动电机负载6。在一个示例中，在第一或者说校正模式下，控制器60关断逆变器开关S7至S12。在另一示例中，可以在校正模式期间接通逆变器50。可以使用任何适当形式的开关装置S1至S12，包括但不限于绝缘栅双极晶体管(IGBT)、可控硅整流器(SCR)、门极可关断晶闸管(GTO)、集成门极换流晶闸管(IGCT)等。控制器60可以是任何适当的硬件、处理器执行的软件、处理器执行的固件、可编程逻辑、模拟电路等或其组合，其提供用于操作整流器30和逆变器50的控制信号62a、66a，并且可以实施与电机驱动器10的操作相关联的其他功能。虽然所示的实施例包括开关逆变器50和相关联的控制器66，但是其他的功率转换器构造或实施例是可能的，在所述其他的功率转换器构造或实施例中，由整流器30传递至总线电路40的DC功率被设置为输出，其中，可以省略逆变器50和逆变器开关控制器66。
图1和图2中的滤波电路20包括分别连接在功率转换器输入端4与整流器AC输入端的相应相之间的三个串联电路。每个串联电路包括一对串联连接的滤波电感器，其中，第一电路包括连接在第一功率转化器输入端子与第一中间节点“R”之间的电感器Lr，以及连接在中间节点R与第一整流器AC输入节点“u”之间的第二滤波电感器Lu。类似地，第二串联电路包括连接在第二电机驱动器输入端与第二中间节点“S”之间的第一电感器Ls和连接在节点S与第二整流器输入端“v”之间的第二电感器Lv，以及第三串联电路具有由第三中间节点“T”连结的第一电感器Lt和第二电感器Lw。此外，滤波电路20包括分别将节点R、S和T连接至三个滤波电容器CRS、CST和CTR的三角构造的三个电容器支路22r、22s和22t。如图所示，在该三角连接的电容器电路中，每个滤波电容器连接至电容器支路22中的两个支路(例如，线到线)。其他非限制性的实施例是可能的，在所述其他非限制性的实施例中，设置CL滤波电路20(未示出)以用于直接地或者通过例如变压器3将电机驱动器10与电源2接口连接，其中，由于变压器3的次级绕组的电感而省略了第一滤波电感器Lr、Ls和Lt，并且输入端子4和电容器支路22r、22s和22t分别在节点R、S和T处直接连接至电感器Lu、Lv和Lw。
退化检测设备或系统70与滤波电路20操作地耦接。检测系统70中的测量电路76例如通过感测支路22相对于指定的中性节点24的电压来感测或者另外地测量相电压(line-to-neutral voltage)Vrn、Vsn和Vtn，如图所示，所述中性节点24连接电容器组的泄放电阻器。在某些实施例中，测量电路76仅需要测量三个相电压中的两个相电压，在这种情况下为Vrn和Vsn，同时，基于与Vrn和Vsn对应的两个测量的电压值来估算(compute)剩余的相电压Vtn。还有可能使用差动放大器来测量线电压(line-to-linevoltage)Vrs、Vst和Vtr，和/或根据相电压测量结果，使用处理器72来估算线电压。此外，测量电路76包括或者连接至耦接至支路22的电流传感器120以感测分别在相关联的电容器支路22r、22s和22t中流动的滤波电路的支路电流Ir、Is和It。
退化检测系统70包括微处理器元件72以及电子存储器74，并且退化检测系统70和其他的实施例可以是任何适当的硬件、处理器执行的软件、处理器执行的固件、可编程逻辑、模拟电路等或其组合，其提供所描述的电容器退化检测和校正功能。在各种实施方式中，退化检测系统70可以包括滤波、RMS计算、功率计算、频率计算和/或阈值比较功能，可以使用一个或多个处理器元件72来实施所述功能中的一个或多个功能，所述处理器元件72执行存储在电子存储器74中的计算机可执行的指令。
在包括电路100、102、104、106、108和110的硬件测量电路76中实施所示测量系统的示例70的某些特征。如图2中所示，处理器72从模数转换器(ADC)108接收数字值以实施电压信号处理功能112和电流信号处理功能114。如图1中所示，某些实施方式中的退化检测系统70提供一个或多个输出信号或值78以识别滤波电路20中的检测到的滤波电容器的退化状况，并且信号或值78可以包括或者另外地提供对滤波电路20的可疑退化的或者已经退化的滤波电容器CRS、CST和/或CTR的识别。在一个示例中，将一个或多个退化检测信号或值78提供至电机驱动控制器60以启动一个或多个动作，例如关停电机驱动器10和/或将警报或警告信号或其他指示提供至例如与电机驱动器10相关联的用户界面和/或联网的网络(未示出)。
如图2中最佳地示出的，所示的测量电路76可以被实现为可以安装在电机驱动器10中的电路板，其中，分别标记为P1、P2、P3和P4的电路板连接器100-1、100-2、100-3和100-4允许电连接至滤波电路20。在该示例中，连接器100-4为与滤波电路22的R、S、T和中性(N)节点相关联的信号提供可编程增益放大器(PGA)104-2，所述可编程增益放大器(PGA)104-2根据由处理器72提供的电压增益信号或值GV来将放大的相电压信号RN、SN和TN提供至相应的低通滤波电路106。通过单通道或双通道的模数转换器电路108-4和108-3(ADC4和ADC3)将经滤波的相电压信号转换为数字形式，并且将数字相电压值提供至由处理器72实施的电压信号处理功能112。
在某些实施例中，处理器72根据图2所示的模数转换器电路108-3和/或108-4的转换范围来选择性地调节电压增益信号或值GV。该特征有利地使得能够灵活应用在可以适应多种输入电压电平的转换系统10中。例如，不同终端用户应用中的滤波电压可以为不同的电平，例如400V、480V、600V和690V。在一个可能的实施方式中，可编程增益放大器104-2通过电阻器分压电路(未示出)来从连接器100-4接收电压信号以减小输入信号的电平，例如从690V至与模数转换器108-3、108-4的输入范围(例如，5V)对应的5V电平。在校正模式下，某些示例中的处理器72放大表示滤波电压的电压传感器信号以生成放大的电压信号，并且使用一个或多个模数转换器电路108-3、108-4来转换放大的电压信号。基于这些经转换的值，处理器72根据一个或多个模数转换器电路108-3、108-4的转换范围来选择性地调节第二PGA电路104-2的第二放大器增益GV。以这种方式，测量电路76自动地使其适应默认为1.0(单位)的电压PGA增益GV，并且选择性地增大增益GV(如果需要)以最佳地使用转换器电路108-3、108-4的转换范围。
测量电路76还包括电流信号处理部件，其中连接器100-1、100-2和100-3分别提供至滤波电路20的相应霍尔传感器或其他电流传感器120的电连接。在一个示例中，如以下在图3中进一步示出的，使用霍尔传感器120来感测滤波电流iR、iS和iT，并且经由每个连接器100-1、100-2和100-3的负载电阻器电路102来为滤波支路22中的每个支路提供差动霍尔传感器的电流传感器信号。例如，如以下在图3中所示的，图2中的负载电阻器102可以分别包括多个电阻器。在一个示例中，如图3中所示，将来自负载电阻器电路102的信号提供至可编程增益放大器电路104-1，所述可编程增益放大器电路104-1可以针对每个支路电流分别包括PGA电路。PGA104-1根据由处理器72提供的电流增益值GI来放大电流传感器信号，并且将放大的信号提供至低通滤波电路106，低通滤波电路106继而将经滤波的电流传感器信号提供至ADC电路108-1和108-2。此外，滤波电路20可以包括将温度信号110(to)提供至滤波电路106的温度传感器(未示出)，所述滤波电路106将输入提供至ADC 108-2以用于由处理器72监测滤波电路的温度。
图3示出了可以用在图1和图2的测量电路76中的示例性可编程增益放大器电路104-1和负载电阻器电路102。在该示例中，霍尔传感器120布置在相应的滤波支路22附近(图1和图2)，并且由DC电压源122来供电。来自传感器120的输出线经由正连接器P1P(100-1P)和负连接器P1N(100-1N)将差动电流传感器信号提供至电阻器电路102。该示例中的负载电阻器电路102包括被统称为R1的一个或多个并联电阻器和串联电阻器R2P和R2N。虽然可以使用其他值和数量的并联电阻器或者单个电阻器R1，但是在一个示例中的并联电阻R1包括如图所示并联的4个41.2Ω的电阻器。虽然可以使用其他的值，但是在一个示例中，串联电阻器R2P和R2N均为121Ω。
在图3的示例中，将差动输入信号从串联电阻器R2P和R2N提供至可编程放大器集成电路104-1的第一和第二输入端子，所述可编程放大器集成电路104-1提供单端或差分输出105，所述单端或差分输出105表示接收到的放大了电流放大器增益GI的电流感测信号。在一个示例中，PGA104-1包括差动放大器集成电路(IC)例如模拟装置AD620，其针对所感测的滤波支路电流中的每个电流具有可编程或可调节的增益GI。在图3的示例中，由标记为RG的增益电阻电路来设置增益GI，所述增益电阻电路是包括整数N个增益调节电阻器R3-1、R3-2……R3-N的可编程电阻电路，其中，N大于1。在该示例中，电阻R3中的每个电阻与相应的开关串联连接，由开关控制信号线103-1、103-2……103-N根据来自处理器72的信号来控制所述相应的开关。以这种方式，处理器72可以设置或者调节PGA104-1的增益。可以使用其他的可编程增益放大器构造。在所示的示例中，处理器72使用信号103来开关电路RG以设置PGA 104-1的增益调节输入端子之间的电阻。在一个示例中，根据电阻RG、根据以下值来设置增益：
Figure GDA0002054232770000081
PGA 104-1放大表示相关联的滤波电流的电流传感器信号，并且生成相应的放大的电流信号105。在一个示例中，将放大的电流信号105提供至低通滤波电路106。在一个可能的实施方式中，低通滤波电路106具有在系统10的操作频率以上的截止频率。例如，在一个非限制性的实施例中，约200Hz的截止频率可以用于由50Hz或60Hz的电源供给动力而操作的电机驱动系统10。滤波电路106提供输出107以用于由模数转换器电路108-2进行转换。虽然图3针对单个电流输入通道示出了负载电阻器电路102和可编程增益放大器104-1以及相关联的增益调节电路RG 103的详细示例，但是针对测量电路76中的其他电流通道提供了类似的电路。在某些实施例中，以与图3的示例类似的方式来构建用于放大电压信号的PGA104-2，其中，用电阻分压网络(未示出)代替负载电阻器电路102以将分压信号提供至PGA级，所述PGA级具有带有开关的增益电阻器电路RG，如以上结合电流测量所述的，由处理器72来控制开关。以这种方式，处理器72可以选择性地调节图2中的PGA104-2的增益以选择性地设置信号范围，从而最佳地使用一个或多个相应的模数转换器电路108-3、108-4的输入范围以获得电压测量结果。
还参照图4A和图4B，示出了用于校正电机驱动器10中的退化检测系统70的测量电路76，以及用于检测系统10中的滤波电容器的退化的过程或方法200。虽然方法200被示出和描述为一系列动作或事件，但是除了在本文中特别阐述的以外，本公开内容的方法不限于这样的动作或事件的所示顺序。除了在下文中特别提供的以外，一些动作或事件可以以不同的顺序发生和/或与除了在本文中示出和描述的那些动作或事件以外的其他动作或事件同时发生，并且可以不需要所有所示的步骤来实施根据本公开内容的过程或方法。可以以硬件、处理器执行的软件或处理器执行的固件、或其组合来实施所示的方法，并且不同的实施例或实施方式包括具有用于执行所示和所描述的方法的计算机可执行的指令的非暂态计算机可读介质。例如，虽然可以在其他的系统(包括但不限于本文中示出和描述的那些系统)中实施方法200，但是可以根据用于校正和滤波电容器退化检测或识别的程序指令，通过使用如本文所描述的测量电路76和处理器72来实施方法200，其中，各种指令和数据存储在与处理器72相关联的电子存储器74中。
在图4A中开始，根据存储在非易失性存储器(例如，图1和图2中的EEPROM存储器74)中的值，在两种模式中的一种模式下初始地操作处理器72以及因此系统10。在202处，处理器72读取存储器74以确定先前是否已经使用和校正了系统10，并且获取电流放大器增益GI的电流设置(例如，在一个示例中为单位增益，默认值GI＝1)。在图4A的204处，处理器72确定是否要将系统模式设置为第一模式“校正”。例如，如果先前尚未使用和校正系统，则存储器74将包括指示这个的标记或值，并且处理器72将据此在204处将模式设置为第一模式“校正”(在204处为是)。否则(在204处为否)，过程200前进至以下结合图4B示出和描述的第二“正常”模式下的操作。
在对驱动器10供给动力的第一模式下，在206处开始图4A中的校正操作，其中，可以对整流器30和/或逆变器50供给动力或者可以关断整流器30和/或逆变器50，并且测量与滤波电路20相关联的滤波电压vrn、vsn和vtn。此外，在206处使用放大器电路104-1以放大表示与滤波电路20相关联的电流ir、is和it的电流传感器信号，从而生成放大的电流信号105。此外，在206处，使用模数转换器108-1和108-2(以上的图2)来转换放大的电流信号105，并且使用模数转换器108-3和108-4来对电压信号进行滤波和转换。
在图4A的208处，处理器72根据至少部分地基于放大的电流信号105的相应模数转换器电路108的转换范围来自动地调节放大器电路104-1的放大器增益GI。以这种方式，测量电路76可以适应各种不同的安装系统的操作参数，例如额定电流。基于在206处的初始测量结果，在一个示例中，处理器72可以确定是否使用了模数转换器108的大部分输入信号范围。以这种方式，可以使用208处的调节来选择地改变增益GI以最佳地匹配转换器108的分辨率。例如，使用初始默认增益1，处理器72可以确定206处的滤波电流的初始测量是否仅正在使用模数转换器108的小部分输入范围，并且如果是这样，则选择性地增大增益GI。例如，虽然在某些示例中可以使用单位增益设置(GI＝1)以适应400安培的系统额定值，但是较高的放大器增益例如GI＝2.5或3.0将更好地适应额定值为250安培的系统10。在208处的调节过程可以是迭代的，其包括超过一个的测量和调节步骤。在某些示例中，处理器72将调节的放大器增益值GI存储在电子存储器74中以使得在该设置之后，当对电机驱动器10再次供给动力时能够在该设置下操作。
在210处继续第一模式(校正)，其中，处理器76估计所测量的电压和电流信号，或者另外地测量或估算或估计系统的操作频率。例如，系统10可以用在具有与电源2相关联的50Hz线频率的位置中，或者其他的设施可以使用60Hz的功率。在212处，处理器72至少部分地基于放大的电流信号105和所测量的滤波电压来估算或者另外地计算估计的滤波电容值。在一个示例中，212处的滤波电容计算还考虑在210处所获得的估算或测量的频率。在214处，处理器72确定所计算的电容值是否在可接受的公差范围内。例如，电子存储器74可以包括查找表格，所述查找表格包括针对各种不同的滤波电路构造20的电容值范围，每个滤波电路构造分别具有不同的标称电容值。
在216处，处理器72确定在212处计算的电容值是否在存储在存储器74的查找表格中的标称电容值中的任意标称电容值的可接受的公差范围内(例如，+/-10％或20％)。如果是这样(在216处为是)，则处理器72将所计算的电容器值作为基准值存储在存储器74中。处理器72还可以基于在连接的滤波电路20中的电容器的电容值的确定来调节由控制器60使用的其他控制参数。此外，然后，如以下结合图4B进一步讨论的，在第二或者说正常模式的操作期间，所计算的电容值可以用作用于评估滤波电容器的退化的基线。在这种情况下，处理器72在232处将模式设置为正常，并且过程200在图4B中继续。
如果所计算的电容值不在可接受的公差范围内(在图4A的216处为否)，则在218和220处，处理器72选择性地识别转换系统10中的滤波电容器的故障(例如，包括失效、电容器退化的可辨别程度等)。在这种情况下，在某些示例中，处理器72可以在218处增加计数，并且在220处确定计数是否已经超过了最大计数值。如果尚未超过最大值(在220处为否)，则过程200再次返回以在如上所述的206至216处测量操作参数。在该示例中，通过使用计数器在218处增加计数和在220处进行估计来对滤波电压和电流传感器信号进行整数N次估计，并且如果所有N次计算的电容值不在可接受的公差范围内，则处理器72识别滤波电容器的故障。该示例性实施方式使得系统能够避免由于在系统启动期间不理想的测量条件而错误地识别电容器退化，以及错误地存储不正确的电容器基准值。在其他示例中，不需要使用计数器，并且可以省略218和220处的处理。一旦确定出电容器值在预期可接受的公差范围之外(在220处为是)，处理器就可以在222处检验系统硬件，或者可以向用户提供标记或通知以使服务人员在222处检验功率转换系统10的硬件，并且在224处识别故障。
现在转向图4B，如果在校正模式期间确定滤波电容器在预期可接受的公差范围内，或者如果已经使用并且校正了系统10(在图4A的204处为否)，则处理器72在接通整流器30和任何被包括的逆变器50的第二模式“正常”下操作功率转换系统10。在图4B的240处，与以上在一个示例中所描述的206处的测量类似，由退化检测系统70的处理器72来测量与滤波电路20相关联的电压和电流信号。在242处，再次估算频率，并且在244处，处理器72计算表示滤波电路20中的电容器的估计电容的相电容值。在246处，将这些计算的电容器值与先前在校正模式期间获得的和存储在电子存储器74中的基准电容值进行比较。如果所计算的电容值在基准公差值及其可接受的公差范围内(在图4B的248处为是)，则如先前所述的，在240至248处，处理器继续在第二正常模式下操作。否则(在248处为否)，过程200返回以在图4A的224处识别一个或多个电容器故障。
以上示例仅仅是本公开内容的不同方面的若干可能的实施例的说明，其中，本领域技术人员将在阅读和理解该说明书和附图的基础上发现等效变化和/或修改。特别考虑由上述部件(组件、装置、系统、电路等)执行的各种功能，除非另有说明，用来描述这样的部件的术语(包括引用“装置”)旨在对应于任何部件例如硬件、处理器执行的软件或其组合，即使在结构上与执行本公开内容的所示实施方式中的功能的公开结构不等效，但是所述任何部件亦执行所描述的部件的特定功能(即，在功能上是等效的)。此外，虽然已经仅参照若干实施方式中的一个实施方式公开了本公开内容的特定特征，但是当对于任何给出的或特别的应用而言可能是需要的和有利的时，可以将这样的特征与其他实施方式的一个或多个其他特征结合。此外，就在具体实施方式中和/或权利要求中使用术语“包括(including)”、“包括(includes)”、“具有(having)”、“具有(has)”、“带有(with)”或其变型而言，这样的术语与术语“包括(comprising)”的方式类似而旨在是包括性的。该描述使用示例来公开各种实施例，并且还使得任何本领域技术人员能够实践所公开的主题，其包括制作和使用任何装置或系统以及执行任何合并的方法。将明显的是，在不偏离本公开内容的如以下权利要求中所阐述的更广义的范围的情况下，可以做出各种修改和改变，并且可以实施另外的实施例，其中，说明书和附图要被视为说明性的而非限制性的。
此外，本发明还可以通过下述方式来实施。
附记1.一种在功率转换系统的滤波电路中的方法，所述功率转换系统包括整流器和逆变器，所述方法包括，在向所述滤波电路提供多相AC功率的第一模式下：
测量与所述滤波电路相关联的滤波电压；
使用放大器电路，放大表示与所述滤波电路相关联的滤波电流的电流传感器信号以生成放大的电流信号；
使用模数转换器电路来转换所放大的电流信号；以及
使用处理器，根据至少部分地基于所放大的电流信号的所述模数转换器电路的转换范围来自动地调节所述放大器电路的放大器增益。
附记2.根据附记1所述的方法，还包括，在第一模式下：
至少部分地基于所放大的电流信号和所测量的滤波电压来计算所述滤波电路的滤波电容器的电容值；
确定所计算的电容值是否在可接受的公差范围内；
如果所计算的电容值不在所述可接受的公差范围内，则选择性地识别所述功率转换系统中的滤波电容器的故障；以及
如果所计算的电容值在所述可接受的公差范围内，则：
将所计算的电容值作为基准值存储在所述功率转换系统的电子
存储器中，以及
改变至接通所述整流器和接通所述逆变器的第二模式。
附记3.根据附记2所述的方法，其中，选择性地识别滤波电容器的故障包括：
测量所述滤波电压，放大所述电流传感器信号，以及对所述电容值进行整数N次计算，其中，N大于1；以及
如果所有所述N次计算的电容值不在所述可接受的公差范围内，则识别滤波电容器的故障。
附记4.根据附记3所述的方法，还包括，在接通所述整流器和接通所述逆变器的所述第二模式下：
测量所述滤波电压；
使用可调节的放大器电路来放大所述电流传感器信号；
使用所述模数转换器电路来转换所放大的电流信号；
至少部分地基于所放大的电流信号和所测量的滤波电压来计算所述滤波电容器的电容值；
确定所计算的电容值是否在第二可接受的公差范围内；以及
如果所计算的电容值不在所述第二可接受的公差范围内，则选择性地识别所述功率转换系统中的滤波电容器的故障。
附记5.根据附记4所述的方法，其中，至少部分地根据存储在所述电子存储器中的所述基准值来确定所述第二可接受的公差范围。
附记6.根据附记3所述的方法，还包括，在接通所述整流器和接通所述逆变器的所述第二模式下：
测量所述滤波电压；
使用可调节的放大器电路来放大所述电流传感器信号；
使用所述模数转换器电路来转换所放大的电流信号；
至少部分地基于所放大的电流信号和所测量的滤波电压来计算所述滤波电容器的电容值；
确定所计算的电容值是否在第二可接受的公差范围内；以及
如果所计算的电容值不在所述第二可接受的公差范围内，则选择性地识别所述功率转换系统中的滤波电容器的故障。
附记7.根据附记5所述的方法，其中，至少部分地根据存储在所述电子存储器中的所述基准值来确定所述第二可接受的公差范围。
附记8.根据附记2所述的方法，还包括，将经调节的放大器增益值存储在所述电子存储器中。
附记9.根据附记1所述的方法，还包括，将经调节的放大器增益值存储在电子存储器中。
附记10.根据附记1所述的方法，
其中，测量与所述滤波电路(20)相关联的滤波电压包括：
使用第二放大器电路，放大表示所述滤波电压的电压传感器信号以生成放大的电压信号；
使用第二模数转换器电路来转换所放大的电压信号；以及
根据至少部分地基于所放大的电压信号的所述第二模数转换器电路的转换范围来调节所述第二放大器的第二放大器增益。
附记11.一种功率转换系统，包括：
提供DC输出的整流器；
耦接在功率转换器输入端与所述整流器之间的滤波电路；
通过转换所述整流器的DC输出来提供AC输出的逆变器；
放大器电路，所述放大器电路用来放大表示与所述滤波电路相关联的滤波电流的电流传感器信号以生成放大的电流信号；
用来转换所放大的电流信号的模数转换器电路；
处理器，所述处理器在第一模式下操作以：
测量与所述滤波电路相关联的滤波电压；以及
根据至少部分地基于所放大的电流信号的所述模数转换器电路的转换范围来自动地调节所述放大器电路的放大器增益。
附记12.根据附记11所述的功率转换系统，其中，所述处理器在所述第一模式下操作以将经调节的放大器增益值存储在电子存储器中。
附记13.根据附记12所述的功率转换系统，其中，所述处理器在所述第一模式下操作以：
至少部分地基于所放大的电流信号和所测量的滤波电压来计算所述滤波电路的滤波电容器的电容值；
确定所计算的电容值是否在可接受的公差范围内；
如果所计算的电容值不在所述可接受的公差范围内，则选择性地识别所述功率转换系统中的滤波电容器的故障；以及
如果所计算的电容值在所述可接受的公差范围内，则：
将所计算的电容值作为基准值存储在所述功率转换系统的电子存储器中，以及
改变至接通所述整流器和接通所述逆变器的第二模式。
附记14.根据附记13所述的功率转换系统，其中，所述处理器在所述第一模式下操作以通过以下方式来选择性地识别滤波电容器的故障：
测量所述滤波电压，放大所述电流传感器信号，以及对所述电容值进行整数N次计算，其中，N大于1；以及
如果所有所述N次计算的电容值不在所述可接受的公差范围内，则识别滤波电容器的故障。
附记15.根据附记14所述的功率转换系统，其中，所述处理器在接通所述整流器和接通所述逆变器的所述第二模式下操作以：
测量所述滤波电压；
使用所述可调节的放大器电路来放大所述电流传感器信号；
使用所述模数转换器电路来转换所放大的电流信号；
至少部分地基于所放大的电流信号和所测量的滤波电压来计算所述滤波电容器的电容值；
确定所计算的电容值是否在第二可接受的公差范围内；以及
如果所计算的电容值不在所述第二可接受的公差范围内，则选择性地识别所述功率转换系统中的滤波电容器的故障。
附记16.根据附记15所述的功率转换系统，其中，至少部分地根据存储在所述电子存储器中的所述基准值来确定所述第二可接受的公差范围。
附记17.根据附记11所述的功率转换系统，其中，所述处理器在所述第一模式下操作以：
至少部分地基于所放大的电流信号和所测量的滤波电压来计算所述滤波电路的滤波电容器的电容值；
确定所计算的电容值是否在可接受的公差范围内；
如果所计算的电容值不在所述可接受的公差范围内，则选择性地识别所述功率转换系统中的滤波电容器的故障；以及
如果所计算的电容值在所述可接受的公差范围内，则：
将所计算的电容值作为基准值存储在所述功率转换系统的电子存储器中，以及
改变至接通所述整流器和接通所述逆变器的第二模式。
附记18.根据附记17所述的功率转换系统，其中，所述处理器在所述第一模式下操作以通过以下方式来选择性地识别滤波电容器的故障：
测量所述滤波电压，放大所述电流传感器信号，以及对所述电容值进行整数N次计算，其中，N大于1；以及
如果所有所述N次计算的电容值不在所述可接受的公差范围内，则识别滤波电容器的故障。
附记19.根据附记18所述的功率转换系统，其中，所述处理器在接通所述整流器和接通所述逆变器的所述第二模式下操作以：
测量所述滤波电压；
使用所述可调节的放大器电路来放大所述电流传感器信号；
使用所述模数转换器电路来转换所放大的电流信号；
至少部分地基于所放大的电流信号和所测量的滤波电压来计算所述滤波电容器的电容值；
确定所计算的电容值是否在第二可接受的公差范围内；以及
如果所计算的电容值不在所述第二可接受的公差范围内，则选择性地识别所述功率转换系统中的滤波电容器的故障。
附记20.根据附记11所述的功率转换系统，还包括：
第二放大器电路，所述第二放大器电路用来放大表示与所述滤波电路相关联的滤波电压的电压传感器信号以生成放大的电压信号；以及
用来转换所放大的电压信号的第二模数转换器电路；
其中，所述处理器在所述第一模式下操作以根据至少部分地基于所放大的电压信号的所述第二模数转换器电路的转换范围来自动地调节所述第二放大器电路的第二放大器增益。
附记21.一种非暂态计算机可读介质，具有功率转换系统的滤波电路中的计算机可执行的指令所述计算机可读介质包括计算机可执行的指令以用于：
在向所述功率转换系统的所述滤波电路提供多相AC功率的第一模式下：
测量与所述滤波电路相关联的滤波电压；
使用放大器电路，放大表示与所述滤波电路相关联的滤波电流的电流传感器信号以生成放大的电流信号；
使用模数转换器电路来转换所放大的电流信号；以及
根据至少部分地基于所放大的电流信号的所述模数转换器电路的转换范围来自动地调节所述放大器电路的放大器增益。
附记22.根据附记21所述的计算机可读介质，包括计算机可执行的指令以用于：
在第一模式下：
至少部分地基于所放大的电流信号和所测量的滤波电压来计算所述滤波电路的滤波电容器的电容值；
确定所计算的电容值是否在可接受的公差范围内；
如果所计算的电容值不在所述可接受的公差范围内，则选择性地识别所述功率转换系统中的滤波电容器的故障；以及
如果所计算的电容值在所述可接受的公差范围内，则：
将所计算的电容值作为基准值存储在所述功率转换系统的电子存储器中，以及
改变至接通所述整流器和接通所述逆变器的第二模式。

Claims (12)

1.一种在功率转换系统(10)的滤波电路(20)中的方法(200)，所述方法(200)包括，在关断整流器(30)、逆变器(50)、以及向所述滤波电路(20)提供多相AC功率的作为第一模式的校正模式下：
测量(206)与所述滤波电路(20)相关联的滤波电压(vrn、vsn、vtn)；
使用放大器电路(104-1)，放大表示与所述滤波电路(20)相关联的滤波电流(ir、is、it)的电流传感器信号以生成放大的电流信号(105)；
使用模数转换器电路(108-2)来转换所放大的电流信号(105)；
使用处理器(72)，根据至少部分地基于所放大的电流信号(105)的所述模数转换器电路(108-2)的转换范围来自动地调节(208)所述放大器电路(104-1)的放大器增益(GI)；
至少部分地基于所放大的电流信号(105)和所测量(206)的滤波电压(vrn、vsn、vtn)来计算(210、212)所述滤波电路(20)的滤波电容器的电容值；
确定(214、216)所计算的电容值是否在可接受的公差范围内；
如果所计算的电容值不在所述可接受的公差范围内，则选择性地识别(218、220、222、224)所述功率转换系统(10)中的滤波电容器的故障；以及
如果所计算的电容值在所述可接受的公差范围内，则：
将所计算的电容值作为基准值存储(230)在所述功率转换系统(10)的电子存储器(74)中，以及
改变至接通所述整流器(30)和接通所述逆变器(50)的作为第二模式的正常模式。
2.根据权利要求1所述的方法(200)，其中，选择性地识别(218、220、222、224)滤波电容器的故障包括：
测量(206)所述滤波电压(vrn、vsn、vtn)，放大所述电流传感器信号，以及对所述电容值进行整数N次计算(210、212)，其中，N大于1；以及
如果所有所述N次计算的电容值不在所述可接受的公差范围内，则识别(218、220、222、224)滤波电容器的故障。
3.根据权利要求1或2所述的方法(200)，还包括，在接通所述整流器(30)和接通所述逆变器(50)的所述作为第二模式的正常模式下：
测量(240)所述滤波电压(vrn、vsn、vtn)；
使用所述可调节的放大器电路(104-1)来放大所述电流传感器信号；
使用所述模数转换器电路(108-2)来转换所放大的电流信号(105)；
至少部分地基于所放大的电流信号(105)和所测量(206)的滤波电压(vrn、vsn、vtn)来计算(244)所述滤波电容器的电容值；
确定(248)所计算的电容值是否在第二可接受的公差范围内；以及
如果所计算的电容值不在所述第二可接受的公差范围内，则选择性地识别(250)所述功率转换系统(10)中的滤波电容器的故障。
4.根据权利要求3所述的方法(200)，其中，至少部分地根据存储在所述电子存储器(74)中的所述基准值来确定所述第二可接受的公差范围。
5.根据权利要求1所述的方法(200)，还包括，将经调节的放大器增益值(GI)存储在所述电子存储器(74)中。
6.一种功率转换系统(10)，包括：
提供DC输出的整流器(30)；
耦接在功率转换器输入端(4)与所述整流器(30)之间的滤波电路(20)；
通过转换所述整流器(30)的DC输出来提供AC输出的逆变器(50)；
放大器电路(104-1)，所述放大器电路(104-1)用来放大表示与所述滤波电路(20)相关联的滤波电流(ir、is、it)的电流传感器信号以生成放大的电流信号(105)；
用来转换所放大的电流信号(105)的模数转换器电路(108-2)；
处理器(72)，所述处理器(72)在关断所述整流器(30)和关断所述逆变器(50)的作为第一模式的校正模式下操作以：
测量(206)与所述滤波电路(20)相关联的滤波电压(vrn、vsn、vtn)；
根据至少部分地基于所放大的电流信号(105)的所述模数转换器电路(108-2)的转换范围来自动地调节(208)所述放大器电路(104-1) 的放大器增益(GI)；
至少部分地基于所放大的电流信号(105)和所测量(206)的滤波电压(vrn、vsn、vtn)来计算(210、212)所述滤波电路(20)的滤波电容器的电容值；
确定(214、216)所计算的电容值是否在可接受的公差范围内；
如果所计算的电容值不在所述可接受的公差范围内，则选择性地识别(218、220、222、224)所述功率转换系统(10)中的滤波电容器的故障；以及
如果所计算的电容值在所述可接受的公差范围内，则：
将所计算的电容值作为基准值存储(230)在所述功率转换系统(10)的电子存储器(74)中，以及
改变至接通所述整流器(30)和接通所述逆变器(50)的作为第二模式的正常模式。
7.根据权利要求6所述的功率转换系统(10)，其中，所述处理器(72)在所述作为第一模式的校正模式下操作以将经调节的放大器增益值(GI)存储在所述电子存储器(74)中。
8.根据权利要求6所述的功率转换系统(10)，其中，所述处理器(72)在所述作为第一模式的校正模式下操作以通过以下方式来选择性地识别(218、220、222、224)滤波电容器的故障：
测量(206)所述滤波电压(vrn、vsn、vtn)，放大所述电流传感器信号，以及对所述电容值进行整数N次计算(210、212)，其中，N大于1；以及
如果所有所述N次计算的电容值不在所述可接受的公差范围内，则识别(218、220、222、224)滤波电容器的故障。
9.根据权利要求8所述的功率转换系统(10)，其中，所述处理器(72)在接通所述整流器(30)和接通所述逆变器(50)的所述作为第二模式的正常模式下操作以：
测量(240)所述滤波电压(vrn、vsn、vtn)；
使用所述可调节的放大器电路(104-1)来放大所电流传感器信号；
使用所述模数转换器电路(108-2)来转换所放大的电流信号(105)；
至少部分地基于所放大的电流信号(105)和所测量(206)的滤波电压(vrn、vsn、vtn)来计算(244)所述滤波电容器的电容值；
确定(248)所计算的电容值是否在第二可接受的公差范围内；以及
如果所计算的电容值不在所述第二可接受的公差范围内，则选择性地识别(250)所述功率转换系统(10)中的滤波电容器的故障。
10.根据权利要求9所述的功率转换系统(10)，其中，至少部分地根据存储在所述电子存储器(74)中的所述基准值来确定所述第二可接受的公差范围。
11.根据权利要求6所述的功率转换系统(10)，其中，所述处理器(72)在接通所述整流器(30)和接通所述逆变器(50)的所述作为第二模式的正常模式下操作以：
测量(240)所述滤波电压(vrn、vsn、vtn)；
使用所述可调节的放大器电路(104-1)来放大所述电流传感器信号；
使用所述模数转换器电路(108-2)来转换所放大的电流信号(105)；
至少部分地基于所放大的电流信号(105)和所测量(206)的滤波电压(vrn、vsn、vtn)来计算(244)所述滤波电容器的电容值；
确定(248)所计算的电容值是否在第二可接受的公差范围内；以及
如果所计算的电容值不在所述第二可接受的公差范围内，则选择性地识别(250)所述功率转换系统(10)中的滤波电容器的故障。
12.一种非暂态计算机可读介质，具有功率转换系统(10)的滤波电路(20)中的计算机可执行的指令，所述计算机可读介质(74)包括计算机可执行的指令以用于：
在关断整流器(30)、逆变器(50)、以及向所述功率转换系统(10)的所述滤波电路(20)提供多相AC功率的作为第一模式的校正模式下：
测量(206)与所述滤波电路(20)相关联的滤波电压(vrn、vsn、vtn)；
使用放大器电路(104-1)，放大表示与所述滤波电路(20)相关联的滤波电流(ir、is、it)的电流传感器信号以生成放大的电流信号(105)；
使用模数转换器电路(108-2)来转换所放大的电流信号(105)；
根据至少部分地基于所放大的电流信号(105)的所述模数转换器电路(108-2)的转换范围来自动地调节(208)所述放大器电路(104-1)的放大器增益(GI)；
至少部分地基于所放大的电流信号(105)和所测量(206)的滤波电压(vrn、vsn、vtn)来计算(210、212)所述滤波电路(20)的滤波电容器的电容值；
确定(214、216)所计算的电容值是否在可接受的公差范围内；
如果所计算的电容值不在所述可接受的公差范围内，则选择性地识别(218、220、222、224)所述功率转换系统(10)中的滤波电容器的故障；以及
如果所计算的电容值在所述可接受的公差范围内，则：
将所计算的电容值作为基准值存储(230)在所述功率转换系统(10)的电子存储器(74)中，以及
改变至接通所述整流器(30)和接通所述逆变器(50)的作为第二模式的正常模式。
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