电路和用于监控直流母线电容器的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于监控以电源电压V

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电路和用于监控直流母线电容器的方法


[0001]本专利技术首先涉及一种电路和一种用于监控这种电路中的直流母线电容器的方法，特别是用于电子整流电机(或简称为EC电机)的电子控制电路中的直流母线电容器。

技术介绍

[0002]在某些电气设备的电子电路中，铝电解电容器(或简称为Alu
‑
Elkos)常被用作储能器或直流母线电容器。主要的缺点在于铝电解电容器在操作过程中容易老化，特别是由于其液体电解质的气化或蒸发，因此是限制设备使用寿命的主要因素。老化速率以及因此直到使用寿命或可用寿命结束的可用操作时间取决于各种参数，包括例如相应的环境温度和操作期间电解电容器的电流负载。
[0003]使用适当的经验计算方法，可以从理论上估计直流母线电容器的使用寿命将在何时结束。然而，由于这是纯理论上估计的寿命结束时间，这不必然致电解电容器立即出现故障，或者估计也可能很不准确。
[0004]原则上仍然可以在一定时间内提供直流母线电容器在相应设备中以及由此在设备本身中的足够功能。因此，理论使用寿命计算对于实践来说很不精确。
[0005]文献DE 10 2016 004 774 A1示出了示例性实例，其中借助施加的直流电利用斜坡上升(Ramp
‑
Up)来进行测量以确定直流母线电容。然而，测量发生在接通和对直流母线充电之间的时间点。然而，需要在电路的实际操作期间进行测量。
[0006]文献DE 10 2004 036 211 A1描述了另一种确定电解电容器老化的方法。其中应考虑实际使用条件。电解电容器通过可切换的预充电电阻器充电，其中在预充电过程期间预充电过程的时间常数通过电压测量以特定方式计算，然后与预定的时间常数进行比较。任何确定的偏差都被视为电解电容器老化的衡量标准。
[0007]从文献EP 2 637 030 A1中已知一种方案，通过基于整流电路的开关频率的高频HF纹波进行测量，然而，为此需要附加电路。
[0008]在由现有技术已知的文献DE 10 2004 035 723 A1中，描述了一种用于确定变频器的电解电容器的剩余使用寿命的方法和装置。据此，通过其计算出的核心温度和对应的使用寿命而计算电解电容器的剩余使用寿命。核心温度通过测得的环境温度及其计算出的功率损耗下确定。在各种情况下，根据使用寿命计算老化速率，对老化速率球积分得到到实际使用时长，并且从使用寿命结束时减去该实际使用时长，得出相应的剩余使用寿命。根据测量的直流母线电压、测量的电机电流、确定的电机电压、电解电容器的电容及其有效内阻来计算功率损失。总而言之，这会导致大量的计算。
[0009]最后，文献DE 10 2004 052 977 A1涉及用于确定电容器老化状况的另一诊断方法。其中电容器的多个老化相关参数通过不同的放电过程测量。

技术实现思路

[0010]本专利技术的目的是实现在操作期间可以以简单且成本有效的方式对直流母线电容
器的使用寿命的监控，其可以以成本有效的方式实施。
[0011]该目的通过根据权利要求1的特征的组合来实现。
[0012]本专利技术的基本构思涉及通过测量以电源频率的两倍脉动的直流母线电压的纹波来检测直流母线电容器或其电容的状态，因为由PFC和逆变器组成的整体电路具有同样的脉动功耗。
[0013]优选地借助于数学模型通过直流母线电容器上的功率测量和纹波电压测量来进行直流母线电容的测定。在此的创新之一是使用EC电机中存在的传感器进行测量，因此不需要额外的电路技术或传感装置，从而实现成本有效的实施。
[0014]直流母线电容器上纹波电压的变化可以得出关于其电容和纹波电压的结论。
[0015]根据本专利技术，为此提供一种用于监控以电源电压V
ac
运行的电路的电气直流母线中的直流母线电容器的方法，所述电路包括功率因数校正滤波器和逆变器，其中待监控的直流母线电容器位于功率因数校正滤波器和逆变器之间，其中在电路运行期间，至少在运行时间的确定的时间间隔内，通过测量在直流母线电容器上建立的直流母线电压的、具有以电源电压的两倍频率脉动的功率纹波W来确定直流母线电容器的直流母线电容C，并通过评估电路从以此方式确定的直流母线电容C来确定直流母线电容器的剩余使用寿命或使用寿命终点和/或可用寿命终点。
[0016]特别有利地，为了确定直流母线电容器的直流母线电容C，对直流母线电容器进行功率测量和电压测量以确定电压纹波。
[0017]还有利地，使用用于监控通过电机控制电路运行的EC电机的直流母线电容器的方法，所述电机控制电路具有所述直流母线电容器，其中所述电机控制电路具有用于运行EC电机的传感装置，并且所述传感装置用于同时地进行直流母线电容器上的电压纹波的功率检测和/或电压检测。以此方式确保不需要额外的电路技术或传感装置。
[0018]在特别有利的实施例中，功率因数校正滤波器(PFC)是有源功率因数校正滤波器，并且功率因数校正滤波器在电源半周期上消耗的功率通过预先确定的、用于调节功率因数校正滤波器的电源输入电压和为此已经确定的输入电流i
电源
来检测。
[0019]在本专利技术的一个替代实施例中规定，在不知道电源输入电压V
ac
的情况下进行功率检测，其通过首先由功率因数校正滤波器的升压二极管确定电流i
D
，根据下式并检测逆变器电流I
inv
来确定作为流向直流母线电容器的直流母线电容器电流I
ZK
的剩余部分：I
ZK
＝i
D
‑
I
inv
，并通过对电流I
ZK
积分直接从中导出，或者可以通过确定电荷载流子来确定直流母线电容器的当前电容值。
[0020]还有利地，通过借助于占空比来计算流过升压二极管的电流的比例的方式，通过从测得的电源电流间接测量来进行电流i
D
的电流检测。替代地，也可以直接测量电流。
[0021]在本专利技术的同样有利但替代的实施例中规定，直流母线电容由观测器系统确定，其中电流i
D
通过二极管产生，逆变器电流I
inv
通过测量两个电流产生，差值被视为直流母线电容器电流I
ZK
，其与电容值C
est
相乘，然后积分，由此在观测器系统的积分器产生的输出电压U
ZK_est
通过高通滤波器滤波，以获得高通滤波电压纹波U
ZK_est,HP
，以便将其从高通滤波电源电压U
ZK,电源,HP
中减去，并且所确定的差值ΔU被积分并指定为C
est
，由此获得观察器/控制回路，所述观察器/控制回路循环模型跟踪实际测量的电容器。
[0022]本专利技术的另一方面还涉及用于监控电气直流母线中的直流母线电容器的电路，所
述电路包括功率因数校正滤波器和逆变器，其中待监控的直流母线电容器位于功率因数校正本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于监控以电源电压V
ac
运行的电路(1)的电气直流母线中的直流母线电容器(C
ZK
)的方法，所述电路包括功率因数校正滤波器(PFC)和逆变器(20)，其中待监控的所述直流母线电容器(C
ZK
)位于所述功率因数校正滤波器(PFC)和所述逆变器(20)之间，其中在所述电路(1)运行期间，至少在运行时间的确定的时间间隔内，通过测量在所述直流母线电容器(C
ZK
)上建立的直流母线电压V
ZK
的、具有以电源电压的两倍频率脉动的功率纹波W来确定直流母线电容器(C
ZK
)的直流母线电容C，并通过评估电路(30)从以此方式确定的直流母线电容C来确定所述直流母线电容器(C
ZK
)的剩余使用寿命或使用寿命终点和/或可用寿命终点。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，为了确定所述直流母线电容器(C
ZK
)的直流母线电容C，对所述直流母线电容器(C
ZK
)进行功率测量和电压测量，以确定电压纹波。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，使用用于监控通过电机控制电路运行的EC电机(3)的直流母线电容器的方法，所述EC电机控制电路具有所述直流母线电容器，其中所述电机控制电路具有用于运行所述EC电机(3)的传感装置，并且所述传感装置用于同时地进行所述直流母线电容器上(C
ZK
)的电压纹波的功率检测和/或电压检测。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述功率因数校正滤波器(PFC)是有源功率因数校正滤波器，并且所述功率因数校正滤波器在电源半周期上消耗的功率通过预先确定的、用于调节所述功率因数校正滤波器(PFC)的电源输入电压和为此已经确定的输入电流i
电源
来检测。5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在不知道电源输入电压V
ac
的情况下进行功率检测，其在于首先由所述功率因数校正滤波器(PFC)的升压二极管确定电流i
D
，其中根据下式并检测逆变器电流I
inv
来确定作为流向所述直流母线电容器(C
ZK
)的直流母线电容器电流I
ZK
的剩余部分：I
...

【专利技术属性】
技术研发人员：S，
申请(专利权)人：依必安派特穆尔芬根有限两合公司，
类型：发明
国别省市：