本发明总体上涉及用于在线监测被包括在具有二极管整流器前端的三相逆变器中的dc总线电容器的方法及装置。
背景技术：
在电力电子领域，dc总线电容器被认为是易损组件，尤其是因为一般的电解电容器被用于该功能。它们的故障导致整个转换器停止工作。
dc总线电容器通常是长寿命产品的最大限制因素。这就是为什么我们对状况监测技术越来越感兴趣的原因，该技术允许及时更换这些组件，同时使对设备提供的服务的干扰最小化。
已提出解决方案来检测dc总线电容器的老化。通常，通过监测dc总线电容器一些参数的变化来进行老化检测。例如，dc总线电容值的减小可以用于检测dc总线电容器的寿命的结束，等效串联电阻(esr)的增加可以用于检测dc总线电容器的寿命的结束，或者损耗因子的增加可以用于检测dc总线电容器的寿命的结束。可以通过使用电容器的电压和电流的测量值来进行参数的估计。
非侵入式电容器老化检测方法通常不够精确，并且需要像例如再生操作那样的特殊的操作模式才能适用。
技术实现要素：
影响老化检测准确度的第一因素是老化极限的定义。老化极限通常是在给定温度下的固定值，或者是通过被监测电容器类型的初始预特征化或从数据表信息中推导出的不同温度下的一组值。由于相对大的制造容差，数据表信息对于特定的被监测电容器而言不够准确。另外，老化的估计具有其自身的准确性，这构成了准确老化检测的附加限制因素。
本发明旨在提供一种非侵入式dc总线电容器状况监测系统，该dc总线电容器状况监测系统被包括在具有二极管整流器前端的三相逆变器中，该dc总线电容器状况监测系统成本低、抗干扰、具有可重复的性能并且不需要三相逆变器的特殊操作模式。
本发明还旨在提供一种使用精确esr和/或电容值估计方法对dc总线电容器状况进行在线监测，该在线监测在具有二极管整流器前端的三相逆变器的正常操作期间使用自校准方式操作，以在dc总线电容器的初始操作时间期间精确定义老化极限。
为此，本发明涉及一种用于在线监测dc总线电容器的方法，该dc总线电容器包括在具有二极管整流器前端的三相逆变器中，该三相逆变器使用空间矢量调制来控制在每个切换周期提供给负载的三相电力，其中，该方法包括以下步骤：
-在切换周期内确定何时不向dc总线电容器提供电流，
-针对每个切换周期，确定参考矢量、有效矢量持续时间和零电压矢量持续时间的扇区(sector)，
-从所确定的持续时间确定采样时刻，
-在所确定的采样时刻对通过三相的电流以及dc总线电压进行采样，
-从在所确定的采样时刻采样的相电流，确定在有效矢量期间流过dc总线电容器的电流，
-估计dc总线电容器的电容值和/或等效串联电阻值，
-将电容值和/或等效串联电阻值与阈值进行比较，并根据比较结果确定dc总线电容器是否到达寿命结束。
本发明还涉及一种用于在线监测dc总线电容器的装置，该dc总线电容器包括在具有二极管整流器前端的三相逆变器中，该三相逆变器使用空间矢量调制来控制在每个切换周期提供给负载的三相电力，其中，该装置包括：
-用于在切换周期内确定何时不向dc总线电容器提供电流的单元，
-用于针对每个切换周期，确定参考矢量、有效矢量持续时间和零电压矢量持续时间的扇区的单元，
-用于从所确定的持续时间确定采样时刻的单元，
-用于在所确定的采样时刻对通过三相的电流以及dc总线电压进行采样的单元，
-用于从在所确定的采样时刻采样的相电流，确定在有效矢量期间流过dc总线电容器的电流的单元，
-用于估计dc总线电容器的电容值和/或等效串联电阻值的单元，
-用于将电容值和/或等效串联电阻值与阈值进行比较，并根据比较结果确定dc总线电容器是否到达寿命结束的单元。
因此，本发明能够使用在具有二极管整流器前端的三相逆变器的正常操作期间进行操作的准确的esr和/或电容器值估计方法在线监测dc总线电容器状况。
受益于本发明，因为本发明使用了自然存在的电压和电流纹波，所以不必加入任何干扰就允许估计dc总线电容器的电容值或esr值。受益于本发明所使用的特定采样方案，精确地计算了流经dc总线电容器的电流。
根据特定特征，每个切换周期被划分为切换周期的前半部分和切换周期的后半部分，并且在每半个切换周期执行采样步骤、估计步骤和比较步骤。
因此，本发明使得能够经常执行dc总线电容器的参数的估计。大量的评估提供了对结果进行过滤的可能性，从而得到更好的准确性。
根据特定特征，采样时刻被确定为在有效矢量持续时间的中间点，或者被确定为半个切换周期的开始。
因此，因为在给定时段期间每次切换后都会发生例如由于寄生电感和电容的组合而引起的瞬变，所以选择的采样时刻允许获取瞬态阶段之外的dc总线电压和相电流。此外，当没有电流从整流器流过时，在有效矢量的中间点进行相电流采样使得准确地确定流过被监测电容器的在每个有效矢量内的平均电流。电容器电流的计算避免了使用与dc总线电容器串联的、可能既昂贵又不方便的专用电流传感器，并得到了相电流的可用传感器的益处。
根据特定特征，使用位于前端整流器的输出处的电流传感器或者通过检测dc总线电压的电压降，来执行对不向dc总线电容器提供电流的时段的确定。
因此，不需要以再生模式(即，在电动机减速期间)操作以确保整流器不向dc总线电容器输送电流。由于在前端整流器的情况下规则地中断电流，因此还能够更频繁地评估电容器的如esr或电容值之类的参数。
根据特定特征，在校准时段期间确定阈值。
因此，本发明允许基于处于其健康状态的电容器的状态来确定准确的阈值，即，老化极限。通过校准处理去除了大多数不确定性，因为该校准处理是通过自校准(即通过测量esr和c)原样实现的。
根据特定特征，使用获得的dc总线电容器的温度从多个阈值当中选择阈值。
因此，本发明允许在不同温度下的dc总线电容器的健康估计的状态。因为估计的参数会随温度变化很大，所以确实需要定义不同温度下的老化极限。
通过阅读下面的示例性实施方式的描述，本发明的特征将变得更加清楚，所述描述是参照附图进行的。
附图说明
[图1]
图1表示在具有二极管整流器前端的三相逆变器中所包括的dc总线电容器状况监测系统的架构的示例。
[图2]
图2表示dc总线电容器状况监测系统的处理单元的架构。
[图3]
图3表示用于监测具有二极管整流器前端的三相逆变器的dc总线电容器的状况的算法的示例。
[图4]
图4表示具有二极管整流器前端的三相逆变器的用于确定何时必须监测dc总线电容器的状况的信号。
[图5]
图5表示用作三相逆变器的脉冲宽度调制方法的空间矢量调制的矢量和扇区的示例。
[图6a]
图6a是用于在具有二极管整流器前端的三相逆变器的切换周期的前半部分期间确定dc总线电容器状况的信号和参数的示例。
[图6b]
图6b是用于在具有二极管整流器前端的三相逆变器的切换周期的后半部分期间确定dc总线电容器状况的信号和参数的示例。
[图7]
图7表示依据参考矢量所位于的扇区计算有效矢量期间的dc总线电容器电流的示例。
具体实施方式
图1表示根据本发明的具有二极管整流器前端的三相逆变器中所包括的dc-总线电容器状况监测系统的架构的示例。
电力转换器主要由三相逆变器160、dc总线电容器150、二极管前端整流器110和处理单元100组成。
dc总线电容器150可以由多个电容器组成，从而形成电容器组。
电力转换器接收三相交流电力105并且驱动例如作为三相电动机的负载130。
负载130的每一相包括一个电流传感器，各电流传感器被标记为135a、135b和135c。在变型中，负载130的仅两相包括一个电流传感器，负载的另一相的电流由两个电流传感器提供的值确定。
电力转换器包括感测dc总线电容器150的温度的温度传感器140。
dc总线电容器150例如是单个dc总线电容器或电容器组。
电力转换器包括电流检测器145，该电流检测器145感测dc总线电容器150是否在放电，即，前端整流器110何时不向dc总线电容器150输送电流。在此必须注意，电流检测器可以通过分析dc总线电压以软件实现。
图4中给出了这种dc总线电容器放电的示例。
根据本发明，监测电容值c和/或等效串联电阻值esr。
处理单元100使用空间矢量调制作为脉冲宽度调制方法来控制三相逆变器160的切换，并且监测dc总线电容器150的状况。三相逆变器160经由一系列开关sah、sal、sbh、sbl、sch和scl将dc总线电压转换为三个交流输出电压，所述一系列开关形成与三相负载130连接的三个输出桥臂。
根据本发明：
-确定参考矢量、有效矢量持续时间和零电压(nullvoltage)矢量持续时间，
-从所确定的持续时间，确定采样时刻，
-在所确定的采样时刻，对通过三相的电流进行采样，
-从在确定的采样时刻采样的相电流计算通过电容器的电流，
-估计dc总线电容器的电容值和/或等效串联电阻值，
-将电容值和/或等效串联电阻值与阈值进行比较，并根据比较结果确定dc总线电容器是否到达寿命结束。
图2表示根据本发明的dc总线电容器状况监测系统的处理单元的架构。
处理单元100具有例如基于通过总线201连接在一起的组件以及由如图3所公开的程序所控制的处理器200的架构。
总线201将处理器200链接到只读存储器rom202、随机存取存储器ram203、输入输出接口i/oif205和警报接口206。存储器203包含旨在接收与图3中公开的算法有关的程序的变量和指令的寄存器。
处理器200通过输入输出i/oif205接收感测到的温度140、由传感器135a、135b、135c感测到的电流值、dc总线电容器电压，并且将命令信号传送给三相逆变器160。输入输出i/oif包括模数转换器。当然，还包括一些模拟信号调节，例如高dc总线电压的缩放、低通滤波(例如抗混叠滤波器)，以获取例如dc总线电压、输出相电流的不同的信号。
一旦检测到dc总线电容器150的寿命结束，处理器200命令例如led或警报信号的警报模块206通知维护请求。
只读存储器或可能的闪存202包含与如图3中公开的算法有关的程序的指令，当处理单元100通电时，程序被加载到随机存取存储器203。另选地，也可以直接从rom202执行程序。
处理单元100可以通过由诸如pc(个人计算机)、dsp(数字信号处理器)或微控制器之类的可编程计算机器执行一组指令或程序来以软件实现，或者通过诸如fpga(现场可编程门阵列)或asic(专用集成电路)之类的机器或专用组件来以硬件实现。
换句话说，处理单元100包括使得处理单元100执行与如图3中公开的算法有关的程序的电路或包括电路的装置。
图3表示根据本发明的用于监测具有二极管整流器前端的三相逆变器的dc总线电容器的状况的算法的示例。
在示例中公开了本算法，其中由处理单元100的处理器200执行该算法。
在步骤s31，处理器200检测dc总线电容器电压是否正在降低，即，前端整流器110何时不向dc总线电容器100输送电流。
例如，处理器200检查由电流检测器145感测到的电流是否低于预定值。
电流检测器145例如由插在整流器和dc总线负极之间的低值电阻器(例如，等于1mω)和比较器组成，该比较器将电阻器两端的电压降与阈值进行比较。
图4中给出了dc总线电容器电压变化的示例。
图4表示具有二极管整流器前端的三相逆变器的用于确定何时必须监测dc总线电容器的状况的信号。
标记为40的曲线表示二极管整流器的输出电流。
水平轴表示时间，并且垂直轴表示以安培表示的电流值。
标记为41的曲线表示电流检测器145输出处的布尔信号。
水平轴表示时间，并且垂直轴表示逻辑状态0或1。
标记为42的曲线表示dc总线电压信号。
标记为45a和45b的持续时间是电流检测器145感测到的电流低于预定值的时段，即，前端整流器110不向dc总线电容器150输送电流时的时段。在该时间段，二极管整流器不导通并且可以计算dc总线电容器电流。
如果前端整流器110不向dc总线电容器150输送电流，则处理器200移至步骤s32。否则，处理器200重复步骤s31。
本发明方法使用电力转换器中自然存在的纹波来估计参数，而无需创建任何额外干扰。为了能够计算电容器电流，这里的操作是在dc总线的放电阶段期间执行的，该放电阶段在二极管前端整流器不导通(即，每次输入电压不足以向dc总线提供电流)时定期自然发生在该二极管前端整流器中。在再生操作期间(即，当dc总线电压增加以便防止输入整流器导通时)无需进行操作，这并不总是可能的。这使得非常频繁地计算电容器电流。再生操作意味着负载130向dc总线输送电流，该dc总线的电压增加，从而阻止了二极管整流器的导通。这是确保仅利用逆变器电流(即，从dc总线流向逆变器160的电流)的知识，能够准确地计算dc总线电容器中的电流的另一种方法。
在步骤s32，处理器200确定通过空间矢量调制合成的参考矢量的扇区。参考矢量由逆变器的标准控制部分确定，该标准控制部分例如由电动机的诸如速度和转子磁通之类的控制环得到。在本发明的上下文中，处理器200需要获得由在每个切换间隔执行的电力逆变器的标准控制已经确定的信息。
“有效矢量”对应于导致dc总线与负载130之间的电力交换的开关的配置。
另选地，在“0电压矢量”期间，三相逆变器160对dc总线电容器内的电流没有影响，0电压矢量对应于开启或关闭的全部上开关sah、sbh和sch。
由于三相电力逆变器具有三个桥臂，因此可以定义八个不同的矢量，其中六个对应于有效矢量，两个对应于零电压矢量。
参照图5给出矢量和扇区的示例。
图5表示用作三相逆变器的脉冲宽度调制方法的空间矢量调制的矢量和扇区的示例。
在图5中，有效矢量表示为51a至51f，扇区表示为52a至52f。表示为52a至52f的扇区也可以表示为扇区1至扇区6。
空间矢量调制(svm)是一种用于控制脉冲宽度调制(pwm)的算法。此方法通常用于电动机驱动应用，以控制三相ac供电电动机的可变速度。该方法的基本思想是在图5中定义的参考中合成旋转参考矢量。在其旋转期间，参考矢量连续地跨过六个扇区52a至52f。三相电力逆变器针对参考矢量的每个完全旋转生成每个输出相电压的完整低频电周期。每个切换间隔(通常为数个khz)计算新的参考矢量。两个连续矢量之间的角度取决于切换频率和输出电压的电周期之间的比率。零矢量(未示出)将位于圆的中心。它们与有效矢量结合使用以控制旋转矢量的幅度。当参考矢量位于特定扇区中时，通过使用限制扇区的两个相邻有效矢量的时间线性组合并且通过零矢量的组合来合成参考矢量：在切换间隔期间由三相电力逆变器输送的平均电压直接由在该切换时段期间的一些持续时间内施加的固定电压的施加的时间平均值得出。
参考矢量的每个合成因此导致生成用于逆变器的三个桥臂的特定pwm模式，诸如在图6a和图6b中所描述的。不同门控信号的激活持续时间直接由参考电压矢量的合成过程得出。
在步骤s33，处理器200确定有效矢量和0电压矢量的持续时间。
图6a是根据本发明的用于在具有二极管整流器前端的三相逆变器的切换周期的前半部分期间确定dc总线电容器状况的信号和参数的示例。
在图6a中，标记为600的曲线表示施加到开关sah的信号。高电平对应于开关sah的导通状态。这里必须注意，考虑到切换之间的死区时间是可忽略的，施加到开关sal的信号是施加到开关sah的信号的互补。
标记为601的曲线表示施加到开关sbh的信号。高电平对应于开关sbh的导通状态。这里必须注意，考虑到切换之间的死区时间是可忽略的，施加到开关sb1的信号是施加到开关sbh的信号的互补。
标记为602的曲线表示施加到开关sch的信号。高电平对应于开关sch的导通状态。这里必须注意，考虑到切换之间的死区时间是可忽略的，施加到开关scl的信号是施加到开关sch的信号的互补。
处理器200确定三相逆变器160的开关sah的导通状态的、标记为644的有效持续时间tga。
处理器200确定三相逆变器160的开关sbh的导通状态的、标记为645的有效持续时间tgb。
处理器200确定三相逆变器160的开关sch的导通状态的、标记为646的持续时间tgc。
处理器200从tga、tgb和tgc确定与第一0电压矢量的持续时间对应的持续时间647、与第一有效矢量的持续时间对应的标记为642的持续时间δt1、与第二有效矢量的持续时间对应的标记为643的持续时间δt2以及与第二0电压矢量的持续时间对应的持续时间648。
在步骤s34，处理器200确定持续时间tga、tgb和tgc当中的最长持续时间tmax和最短持续时间tmin。中间持续时间标记为tmid。因此，在图6a所示的示例中，tmax是标记为644的持续时间，而tmin是标记为646的持续时间，并且最后tmid是标记为645的持续时间。
图6b是根据本发明的用于在具有二极管整流器前端的三相逆变器的切换周期的后半部分期间确定dc总线电容器状况的信号和参数的示例。
在图6b中，标记为600的曲线表示施加到开关sah的信号。高电平对应于开关sah的导通状态。这里必须注意，考虑到切换之间的死区时间是可忽略的，施加到开关sal的信号是施加到开关sah的信号的互补。
标记为601的曲线表示施加到开关sbh的信号。高电平对应于开关sbh的导通状态。这里必须注意，考虑到开关之间的死区时间是可忽略的，施加到开关sb1的信号是施加到开关sbh的信号的互补。
标记为602的曲线表示施加到开关sch的信号。高电平对应于开关sch的导通状态。这里必须注意，考虑到切换之间的死区时间是可忽略的，施加到开关scl的信号是施加到开关sch的信号的互补。
标记为694的持续时间tga是三相逆变器160的开关sah的导通状态的持续时间，标记为695的持续时间tgb是三相逆变器160的开关sbh的导通状态的持续时间，并且标记为696的持续时间tgc是三相逆变器160的开关sch的导通状态的持续时间。
标记为693的持续时间δt2对应于第二有效矢量的持续时间，标记为692的持续时间δt1对应于第一有效矢量的持续时间，持续时间697对应于第一0电压矢量的持续时间，并且持续时间698对应于第二0电压矢量的持续时间。
在步骤s34，处理器200确定持续时间tga、tgb和tgc当中的最长持续时间tmax和最短持续时间tmin。中间持续时间被标记为tmid。因此，在图6b所示的一个示例中，tmax是标记为694的持续时间，而tmin是标记为696的持续时间，最后tmid是标记为695的持续时间。
在步骤s35，处理器200确定dc总线电容器150的电压的采样时刻和由电流传感器135a、135b和135c感测到的电流的采样时刻。
参照图6a，采样时刻611和612被确定为在所施加的矢量的持续时间的中间点。可以通过简单的算术确定采样时刻(相对于标记为610的切换周期的开始)，例如：
采样时刻611＝tsw_div2–tmax (tmax-tmid)/2；
采样时刻612＝tsw_div2–tmid (tmid-tmin)/2；
其中，tsw_div2是半个切换周期的持续时间。
采样时刻610被确定为切换周期的前半部分的开始。
采样时刻613被确定为切换间隔的后半部分的开始(切换间隔的中间点)。
必须注意的是，采样时刻610和613对应于0电压矢量期间的采样，这是逆变器标准控制的“正常”采样位置。
时刻614被确定为第一有效矢量和第二有效矢量之间的边界。
参照图6b，采样时刻653被确定为切换间隔的后半部分的开始，即，当前切换间隔的中间点。
采样时刻650被确定为切换间隔的后半部分的结束，这也是下一个切换间隔的开始。
时刻654被确定为第一有效矢量和第二有效矢量之间的边界。
采样时刻651和652被确定为在所施加的矢量的持续时间的中间点。可以使用以下简单的算术，相对于标记为653的切换周期的中间点来计算这些时刻：
采样时刻651＝tmid (tmax-tmid)/2；
采样时刻652＝tmin (tmid-tmin)/2；
另选地，考虑到切换周期相对于切换周期的中间点的对称性，在计算图6a中的切换间隔的前半部分的采样位置(时刻611和612)时，每个切换周期(在切换周期的开始)仅能够确定一次这些采样时刻。
标记为675的曲线表示内部电容器电压(vc)。该电压可以通过使用在标为670、671、673和674的一些特定采样点测量到的dc总线电压电容器来计算。
标记为672的点对应于计算出的内部电容器电压(vc)。
标记为685的曲线表示流经dc总线电容器150的电流。该电流不是被测量，而是在标记为680和681的点处被计算出来。
在步骤s36，针对每半个切换周期，处理器200在确定的采样时刻对dc总线电容器150的电压和由电流传感器135a至135c提供的相电流的值进行采样。
这里必须注意，为了获得相电流，可以仅使用两个电流传感器135。第三个相电流可以从两个电流传感器的值得出。
在图6a中标记为625的曲线表示内部dc总线电容器电压(vc)。可以通过使用在标记为620、621、623和624的一些特定采样点测量的dc总线电压电容器来计算该电压。标记为622的点对应于计算出的内部电容器电压(vc)。
在图6a中标为635的曲线表示流经dc总线电容器150的电流。该电流不是测量的，而是在标记为630和631的点处计算的。
在图6b中标记为675的曲线表示内部dc总线电容器电压(vc)。可以通过使用在标为670、671、673和674的一些特定采样点测量的dc总线电压电容器来计算该电压。标为672的点对应于计算出的内部电容器电压(vc)。
在步骤s36，针对每一半切换采样，处理器200在确定的采样时刻对dc总线电容器150的电压以及由电流传感器135a至135c提供的相电流的值进行采样。
这里必须注意，为了获得相电流，可以仅使用两个电流传感器135。第三个相电流可以从两个电流传感器的值得出。
在步骤s37，处理器200在施加第一有效矢量时确定在图6a中标记为630并且在图6b中标记为680的电流iavg1，并在施加第二有效矢量时确定在图6a中标记为631并且在图6b中标记为681的电流iavg2。
图7表示依据参考矢量所位于的扇区计算有效矢量期间的dc总线电容器电流的示例。
在图7中，用于确定iavg1和iavg2的计算公式是依据在表示为1至6的六个扇区之一内的参考矢量的位置来确定的。扇区1至6分别对应于图5中标记为52a至52f的扇区。
is1_c、is2_c和is3_c分别指代在第一有效矢量的中间点采样的由传感器135a、135b和135c测量的相电流，并且is1_d、is2_d和is_d分别指代在第二有效矢量的中间点采样的相电流。例如，如果参考矢量位于扇区1(在图5中称为52a)中，则iavg1＝is1_c并且iavg2＝is1_d is2_d。
在相同的步骤s37中，处理器200确定在图6a中的时刻615和614或者图6b中的时刻654和655之间的内部电容器电压的电压差δvc1(在图6a中标记为640或者在图6b中标记为690)，确定在图6a中的时刻614和616或者图6b中的时刻656和654之间的dc总线电容器电压的电压差δvc2(在图6a中标记为641或者在图6b中标记为691)。
在同一步骤，处理器200获得dc总线电容器的温度。
在步骤s38，处理器200根据以下公式估计dc总线电容器150的电容值：
其中，电压vc(n-1)是在图6a中的点620或图6b中的点674处的电压，并且vc(n)是图6a中的点624或图6b中的点670处的电压。
例如，在每个切换周期的每一半处确定dc总线电容器150的电容值。
在步骤s39，处理器200估计dc总线电容器150的等效串联电阻值。
在第一有效矢量的切换周期的前半部分期间，使用以下公式确定等效串联电阻值：
其中，vcap_c是在点611(图6a)采样的电容器电压。
在第二有效矢量的切换周期的前半部分期间，使用以下公式确定等效串联电阻值：
其中，vcap_d是在点612(图6a)处采样的电容器电压。
在第一有效矢量的切换周期的后半部分期间，使用以下公式确定等效串联电阻值：
其中，vcap_c是在点651(图6b)处采样的电容器电压。
在第二有效矢量的切换周期的后半部分期间，使用以下公式确定等效串联电阻值：
其中，vcap_d是在点652(图6b)处采样的电容器电压。
等效串联电阻值的估计无法随时进行，典型地，当有效矢量太短而无法在其中间点进行正确采样时。这发生在参考矢量从一个扇区到另一扇区时。在不同的解决方案中，可以仅考虑最宽的有效矢量(esr1或esr2)的esr值而忽略其它的，或者另选地在半个切换间隔的中间点执行采样以获得esr的相当准确估计(esrmid)：
其中，vcapmid对应于在一半切换间隔的中间点采样的电容器电压，icmid对应于在一半切换间隔的中间点计算的平均电容器电流，其依据哪个有效矢量最宽而实际上等效于iavg1或iavg2，vcmid是在一半切换间隔的中间点计算的内部电容器电压。vcmid是vc的两个连续量度vc(n)和vc(n-1)之间的插值。
通过对连续结果进行平均或执行一些低通滤波以去除hf纹波的少量残留(由于噪声、量化误差、不完美采样时间、…)，能够进一步提高esr准确度和c准确度。尽管该滤波方案简单，但是所获得的估计因此甚至更加准确。自然可以应用不同的滤波方案，这些参数缓慢地改变的事实促进了这些不同的滤波方案，因此容易考虑许多连续的估计以精确地确定参数。
在下一步骤s40，处理器200检查dc总线电容器是否已经到达寿命结束。寿命结束准则是dc总线电容器150的esr或电容c的估计达到其老化极限。当esr的估计高于在测量温度t时的寿命结束esr值，或者估计的电容c低于在测量温度t处的寿命结束电容值时，达到老化极限。如果达到老化极限，则处理器200移至步骤s41，在步骤s41处，处理器200激活警报以指示需要维护。
根据在初始上电后或维护操作后执行的初始自校准程序确定寿命结束esr或电容c。
在校准时段(例如，从几小时到几周可选的)期间，针对每个不同的稳定操作温度t，处理器200记录被监测参数的预期寿命结束esr或电容c值作为健康测量值esrini(t)或cini(t)的函数。预期的老化极限是使用以下老化标准计算的：由制造商固定的(例如，esraged(t)＝2×esrini(t)或caged(t)＝0.8×cini(t))，或者基于相同电容器类型的预先特征化的数据以改进老化标准的可能更准确的极限。
在自校准时段结束时，可以在非易失性存储器中可用地存储不同的寿命结束esr或电容c值的表，该表覆盖校准期间遇到的温度范围，并将允许未来的老化测试。此过程在转换器正常操作期间执行，不会产生干扰。
如果寿命结束标准为真，则处理器200在步骤s41命令传送警报信号，该警报信号指示dc总线电容器150已经到达其寿命结束并且需要维护过程。
自然地，在不脱离本发明的范围的情况下，可以对上述本发明的实施方式进行许多变型。
1.一种用于在线监测dc总线电容器的方法，该dc总线电容器包括在具有二极管整流器前端的三相逆变器中，该三相逆变器使用空间矢量调制来控制在每个切换周期提供给负载的三相电力，其中，该方法包括以下步骤：
-在所述切换周期内确定何时不向所述dc总线电容器提供电流，
-针对每个切换周期，确定参考矢量、有效矢量持续时间和零电压矢量持续时间的扇区，
-从所确定的持续时间确定采样时刻，
-在所确定的采样时刻，对通过所述三相的电流以及dc总线电压进行采样，
-从在所确定的采样时刻采样的相电流，确定在所述有效矢量期间流过所述dc总线电容器的电流，
-估计所述dc总线电容器的电容值和/或等效串联电阻值，
-将所述电容值和/或所述等效串联电阻值与阈值进行比较，并根据比较结果确定所述dc总线电容器是否到达寿命结束。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，每个切换周期被划分为切换周期的前半部分和切换周期的后半部分，并且在每半个切换周期执行采样步骤、估计步骤和比较步骤。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，采样时刻被确定为所述有效矢量持续时间的中间点或者被确定为半个切换周期的开始。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的方法，其中，使用位于所述前端整流器的输出处的电流传感器或者通过检测所述dc总线电压的电压降，来确定不向所述dc总线电容器提供电流的时段。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的方法，其中，在校准时段期间确定所述阈值。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，使用获得的所述dc总线电容器的温度从多个阈值当中选择所述阈值。
7.一种用于在线监测dc总线电容器的装置，该dc总线电容器包括在具有二极管整流器前端的三相逆变器中，该三相逆变器使用空间矢量调制来控制在每个切换周期提供给负载的三相电力，其中，该装置包括：
-用于在所述切换周期内确定何时不向所述dc总线电容器提供电流的单元，
-用于针对每个切换周期，确定参考矢量、有效矢量持续时间和零电压矢量持续时间的扇区的单元，
-用于从所确定的持续时间确定采样时刻的单元，
-用于在所确定的采样时刻对通过三相的电流以及dc总线电压进行采样的单元，
-用于从在所确定的采样时刻采样的相电流确定在所述有效矢量期间流过所述dc总线电容器的电流的单元，
-用于估计所述dc总线电容器的电容值和/或等效串联电阻值的单元，
-用于将所述电容值和/或所述等效串联电阻值与阈值进行比较，并根据比较结果确定所述dc总线电容器是否到达寿命结束的单元。
技术总结