[发明专利]监测直流母线电容容值的方法和装置

摘要

本申请提供一种监测电力电子变换器的直流母线电容的容值的方法，其中电力电子变换器包括至少一交流直流变换电路和直流母线电容，交流直流变换电路的功率输入输出接口由一第一端和一第二端构成，第一端连接到频率为f的交流电网，第二端连接到直流母线电容，f为任意正实数，方法包括：参数测量步骤，测量流过直流母线电容的两倍f频率分量的电容功率和直流母线电容上的电压；以及容值计算步骤，根据电容功率和直流母线电容上的电压，来计算直流母线电容的容值。本申请还提供一种监测电力电子变换器的直流母线电容的容值的装置，装置包括：参数测量电路容值计算电路。

主权项

1.一种监测电力电子变换器的直流母线电容的容值的方法，其中所述电力电子变换器包括至少一交流直流变换电路和所述直流母线电容，所述交流直流变换电路的功率输入输出接口由一第一端和一第二端构成，所述第一端连接到频率为f的交流电网，所述第二端连接到所述直流母线电容，f为任意正实数，所述方法包括：

参数测量步骤，测量流过所述直流母线电容的两倍f频率分量的电容功率和所述直流母线电容上的电压；以及

容值计算步骤，根据所述电容功率和所述直流母线电容上的电压，来计算所述直流母线电容的容值。

2.根据权利要求1所述的监测电力电子变换器的直流母线电容的容值的方法，其中所述电容功率包括电容功率幅值，在所述参数测量步骤中，通过测量输入所述直流母线的功率与输出所述直流母线的功率，所述电容功率幅值被确定为输入所述直流母线的功率与输出所述直流母线的功率之差取幅值。

3.根据权利要求2所述的监测电力电子变换器的直流母线电容的容值的方法，其中，如果所述电力电子变换器还包括一直流直流变换电路，所述直流直流变换电路的功率输入输出接口由一第三端和一第四端构成，所述第三端连接到所述直流母线电容，且所述第四端流过直流，那么，在所述参数测量步骤中，通过测量所述第一端流过的交流电流、所述第四端流过的电流、以及所述第四端上的电压，所述电容功率幅值为：

║I_g*D*V_c‑I_o*V_o║，

其中║║表示取幅值运算，I_g为所述第一端流过的交流电流，D为所述交流直流变换电路的占空比，V_c为所述直流母线电容上的电压，I_o为所述第四端流过的电流，以及V_o为所述第四端上的电压。

4.根据权利要求2所述的监测电力电子变换器的直流母线电容的容值的方法，其中，如果所述直流母线电容为悬浮电容，那么，在所述参数测量步骤中，通过测量所述第一端流过的交流电流，所述电容功率幅值为：

║I_g*D*V_c║，

其中║║表示取幅值运算，I_g为所述第一端流过的交流电流，D为所述交流直流变换电路的占空比，以及V_c为所述直流母线电容上的电压。

5.根据权利要求1所述的监测电力电子变换器的直流母线电容的容值的方法，其中所述电容功率包括电容功率幅值，在所述参数测量步骤中，所述直流母线电容上的电压包括所述直流母线电容上的电压的最大值、所述直流母线电容上的电压的最小值、以及所述直流母线电容上的电压的平均值，在所述计算步骤中，所述直流母线电容的容值为：

P_mag/(2*π*f*(V_cmax‑V_cmin)*V_cmean)，

其中P_mag为所述电容功率幅值，V_cmax为所述直流母线电容上的电压的最大值，V_cmin为所述直流母线电容上的电压的最小值，以及V_cmean为所述直流母线电容上的电压的平均值。

6.根据权利要求5所述的监测电力电子变换器的直流母线电容的容值的方法，其中在所述参数测量步骤中，通过测量输入所述直流母线的功率与输出所述直流母线的功率，所述电容功率幅值P_mag被确定为输入所述直流母线的功率与输出所述直流母线的功率之差取幅值。

7.根据权利要求6所述的监测电力电子变换器的直流母线电容的容值的方法，其中，如果所述电力电子变换器还包括一直流直流变换电路，所述直流直流变换电路的功率输入输出接口由一第三端和一第四端构成，所述第三端连接到所述直流母线电容，且所述第四端流过直流，那么，在所述参数测量步骤中，通过测量所述第一端流过的交流电流、所述第四端流过的电流、以及所述第四端上的电压，所述电容功率幅值P_mag为：

║I_g*D*V_c‑I_o*V_o║，

其中║║表示取幅值运算，I_g为所述第一端流过的交流电流，D为所述交流直流变换电路的占空比，V_c为所述直流母线电容上的电压，I_o为所述第四端流过的电流，以及V_o为所述第四端上的电压。

8.根据权利要求6所述的监测电力电子变换器的直流母线电容的容值的方法，其中，如果所述直流母线电容为悬浮电容，那么，在所述参数测量步骤中，通过测量所述第一端流过的交流电流，所述电容功率幅值P_mag为：

║I_g*D*V_c║，

其中║║表示取幅值运算，I_g为所述第一端流过的交流电流，D为所述交流直流变换电路的占空比，以及V_c为所述直流母线电容上的电压。

9.根据权利要求1‑8中任一项所述的监测电力电子变换器的直流母线电容的容值的方法，其中所述电力电子变换器的数目超过一个，其连接关系为输入串联输出串联、输入串联输出并联、输入并联输出串联、以及输入并联输出并联中的任何一种，所述方法针对每一个所述电力电子变换器适用。

10.一种监测电力电子变换器的直流母线电容的容值的装置，其中所述电力电子变换器包括至少一交流直流变换电路和所述直流母线电容，所述交流直流变换电路的功率输入输出接口由一第一端和一第二端构成，所述第一端连接到频率为f的交流电网，所述第二端连接到所述直流母线电容，f为任意正实数，所述装置包括：

参数测量电路，包括：

电容功率测量电路，被配置为测量流过所述直流母线电容两倍f频率分量的电容功率；以及

电压测量电路，被配置为测量所述直流母线电容上的电压；以及容值计算电路，被配置为根据所述电容功率和所述直流母线电容上的电压，来计算所述直流母线电容的容值。

11.根据权利要求10所述的监测电力电子变换器的直流母线电容的容值的装置，其中所述电容功率包括电容功率幅值，所述电容功率测量电路被配置为通过测量输入所述直流母线的功率与输出所述直流母线的功率，并对输入所述直流母线的功率与输出所述直流母线的功率之差取幅值，以得到所述电容功率幅值。

12.根据权利要求10所述的监测电力电子变换器的直流母线电容的容值的装置，其中所述电容功率包括电容功率幅值，所述电容功率测量电路包括：

电容功率计算电路，被配置为根据输入所述直流母线的功率与输出所述直流母线的功率得到所述直流母线电容的功率；

第一二倍频滤波器，被配置为滤出所述直流母线电容的功率的两倍f频率分量；以及

幅值检测电路，被配置为测量所述两倍f频率分量的幅值，以得到所述电容功率幅值。

13.根据权利要求11所述的监测电力电子变换器的直流母线电容的容值的装置，其中，如果所述电力电子变换器还包括一直流直流变换电路，所述直流直流变换电路的功率输入输出接口由一第三端和一第四端构成，所