[发明专利]用于纹波和缺相检测的方法和设备

说明书

技术领域

本公开涉及电力转换的技术领域，并且具体地涉及用于纹波和缺相检测的方法和设备。

背景技术

电力转换系统用于生成AC输出电力并将其提供给负载，例如由电机驱动电力转换器的逆变器级驱动的单相或多相AC电机。通常电力转换器从三相电源接收AC输入电力，并且输入整流器提供DC总线电压，逆变器根据该DC总线电压生成AC输出信号以驱动负载。在电压源转换器中，DC总线或DC链路包括一个或多个电容器，该电容器通常是电解电容器。然而，DC总线上的过大纹波电压增大了（一个或多个）总线电容器中流动的纹波电流，这会对电解电容器加压，从而潜在地导致电容器过热以及电容器使用寿命的缩短。可以利用对过大DC总线纹波电压的早期检测来在总线电容器损坏或加压之前提供警报或安全地关断电力转换器。然而，许多纹波检测方法涉及额外电路或者是计算密集型的，从而增加了系统的成本和复杂度。电力转换系统中的另一个问题是AC输入相位的缺失，这会增大DC总线纹波电压并减小供应给逆变器的DC电压。因此，对输入缺相的检测还可以用来触发针对安全持续操作或关断的警报或电力转换器故障。然而，常规的缺相检测技术通常复杂并且成本高，或者不能充分地检测全部缺相情形。例如，已经提出了简单的检测技术，在该检测技术中，将DC总线电压和DC总线电压的平方之间的差与阈值进行比较，并且如果超过该阈值，则假定存在过大DC总线纹波或已发生缺相。其他技术涉及对瞬时DC总线电压的检测以及将该瞬时DC总线电压与上下限边界进行比较，并且计算一个采样循环中的纹波周期的平均值，但是这些技术易产生噪声并且遭受低精确性和慢响应速度。因此，针对电力转换系统中的过大纹波和缺相的有成本效益且鲁棒检测的改进技术和设备是期望的。

发明内容

现在对本公开内容的各个方面进行概述以便于对本公开内容的基本理解，其中，该概述不是本公开内容的详尽概括，并且既不旨在标明本公开内容的某些要素，也不旨在限定本公开内容的范围。相反地，该概述的主要目的是在下文介绍的更详细描述之前以简化的形式提出本公开内容的各种概念。

本公开内容提供了快速、精确且鲁棒的技术和设备，以根据相对于AC输入电力基频的总线电压的一个或多个预定谐波来检测DC总线纹波和输入缺相。这些概念可以用于检测关于多相输入系统的输入缺相，并且可以用于检测单相系统和多相系统二者中的过大纹波含量。在如本文所述的某些实施方式中，带通滤波器可以用作谐波检测器，以监视和检测DC总线电压中的六次谐波含量以及二次谐波和四次谐波中之任一者或两者的幅度，其中基于这些谐波中的一个或多个来检测缺相和/或过大纹波情形。所公开的技术可以有利于改进缺相和/或过大纹波检测的精确性，并且所公开的技术是鲁棒的，而且与之前的方法相比不易产生噪声。而且，所公开的检测设备提供了快速、及时的谐波含量计算以及对不利纹波和/或缺相情形的检测，并且所公开的检测设备可以在较小或无增加的成本或复杂度的情况下实现为电力转换器控制器中的硬件和/或处理器执行的固件或处理器执行的软件。因此，所公开的技术提供了相对于常规方法的显著进步，并且找到了与期望纹波和缺相检测的低成本电机驱动器和其他电力转换系统相关联的具体应用。

根据本公开内容的一个或多个方面，提供了一种电力转换系统，该电力转换系统包括具有滤波器的检测系统，该滤波器提供表示DC总线电压中的AC输入电力的基频的预定谐波的幅度的输出信号或值。该系统还包括逻辑电路，该逻辑电路至少部分地根据滤波器输出信号或值来检测DC总线上的过大纹波和/或与AC输入电力相关联的缺相。在某些实施方式中，滤波器包括两个或更多带通滤波器，所述带通滤波器各自提供表示相应预定谐波的幅度的输出信号或值，并且逻辑电路基于滤波器输出信号或值中的至少一个来检测纹波，并且基于带通滤波器中的至少两个的输出来选择性地检测缺相。