CN102263539B - 用于滤波电容器故障检测的可变频率驱动器和方法 - Google Patents

用于滤波电容器故障检测的可变频率驱动器和方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于滤波电容器故障检测的可变频率驱动器和方法，其中，通过下述方式来检测滤波电容器故障：测量滤波器中性节点电流和/或电压，并且在输入功率的基频和/或基于输入电流不平衡来检测在所测量的中性条件的基频分量中的改变。

Description

用于滤波电容器故障检测的可变频率驱动器和方法
技术领域
本公开总体上涉及可变频率电功率转换***，更具体地涉及用于检测在驱动滤波电容器中的故障的可变频率驱动器(VFD)和技术。 
背景技术
电机驱动器是电功率转换***，其将来自线侧源的输入功率转换为不同的形式，以向电机的绕组提供受控的驱动电流，其中，输出频率是可变的。VFD通常包括无源或有源整流器，将AC输入功率整流以在中间DC电路中产生DC链路功率。中间DC功率被馈送到输出逆变器，输出逆变器产生可变频率的单相或多相AC输出，该输出用于以受控的速度和扭矩来驱动电机负载。VFD经常包括在输入和/或负载输出处的滤波电路，其中包括滤波电容器。在滤波电容器中的失效或其他故障状态会不利地影响驱动器运行，并且先前的***使用压力继电器来检测在电容器内的压力上的改变或监控三相电容器电流以检测电容器失效。然而，这样的技术需要额外的部件，并且提高了电机驱动器的大小、成本和复杂度。因此，需要改进的可变频率驱动器，通过它，可以通过检测电容器故障状态来避免或减轻滤波电容器失效的不利影响，而不向***增加成本和大小。 
发明内容
现在总结本公开的各个方面，以促进对于本公开的基本理解，其中，本发明内容不是本公开的泛泛概述，并且意欲既不识别本公开的特定元素，也不描述其范围。而是，本发明内容的主要目的是在下文中呈现更详细说明之前，以简化的形式呈现本公开的一些概念。本公开提供电容器中性电压和/或电流的测量，并且利用在这个中性特性的基频分量上的改变来检测在滤波电容器中的失效。本公开可用于检测在用于电流源转换器和电压源转换器型VFD的输入和/或输出滤波电容器中的故障，并且特定实 施例利用在一般的电机驱动控制中使用的反馈信息，通过它，可以促进早期故障检测的优点，而不增加额外的感测设备。 
根据本公开的一个或更多个方面，提供了一种可变频率驱动器，所述可变频率驱动器包括整流器、中间DC电路、逆变器和一个或更多个滤波电路，所述一个或更多个滤波电路具有耦接到中性节点的滤波电容器。所述整流器可以是有源的或无源的，并且包括用于接收AC电输入功率的输入和用于向所述中间DC电路提供整流的DC电功率的DC输出。所述逆变器包括：AC输出，所述AC输出具有用于向负载提供功率的多个AC输出节点；以及逆变器开关网络，所述逆变器开关网络具有在所述中间DC电路的DC电流路径之一和所述AC输出节点之一之间单独地耦接的开关装置。所述逆变器开关用于根据对应的逆变器开关控制信号来选择性地将对应的DC电流路径与对应的AC输出节点耦接，以向负载提供可变频率AC电功率。控制***提供所述逆变器开关控制信号，以使得所述逆变器根据一个或更多个设定点信号或值来选择性地转换来自所述中间DC电路的DC电流，以向所述AC输出提供AC电功率。反馈电路感测所述中性节点的条件，诸如在特定实施例中的中性电流或中性电压，并且基于所述感测的中性条件来提供一个或更多个中性反馈信号。 
电容器故障检测电路接收所述反馈，并且以所述AC电输入功率的基频来从所述中性反馈信号或值提取测量的基频分量。在特定实施例中，所述电容器故障检测电路对所述中性反馈信号或值执行数字滤波和/或快速傅立叶变换(FFT)，以提取所述测量的基频分量。所述故障检测电路至少部分地基于所述测量的基频分量来确定是否在所述滤波电容器的一个或更多个中怀疑故障状态。在特定实施例中，所述故障检测电路通过从无故障基频分量值减去所述测量的基频分量来确定基本分量改变值，并且至少部分地基于所述基本分量改变值来确定是否怀疑故障。在特定实施例中，所述故障检测电路将所述基本分量改变值与阈值作比较，并且如果所述基本分量改变值超过所述阈值则确定怀疑故障状态。此外，在特定实施例中，所述电容器故障检测电路至少部分地基于与所述AC电输入功率相关联的一个或更多个输入电流不平衡值来进行所述故障怀疑确定。 
根据本公开的另外的方面，提供了一种用于检测在可变频率驱动器中的滤波电容器故障的方法。所述方法包括：测量耦接到可变频率驱动器的至少一个滤波电路的多个滤波电容器的中性节点的条件，诸如电流、电压等；以及在向所述驱动器提供的AC电输入功率的基频从所述测量的中性 条件提取测量的基频分量。所述方法还包括：至少部分地基于所述测量的基频分量来确定是否在一个或更多个滤波电容器中怀疑有故障状态。在特定实施例中，所述方法包括：从无故障基频分量值减去所述测量的基频分量以确定基本分量改变值，并且例如通过下述方式来至少部分地基于所述基本分量改变值来确定是否怀疑故障状态：将所述基本分量改变值与阈值作比较，并且如果所述基本分量改变值大于所述阈值则确定在所述滤波电容器的至少一个中怀疑故障状态。在其他实施例中，所述方法可以包括：至少部分地基于与所述AC电输入功率相关联的输入电流不平衡值来确定是否怀疑故障状态。 
附图说明
下面的说明和附图详细地给出了本公开的特定的说明性实施方式，该特定的说明性实施方式指示可以执行本公开的各种原理的几种示例性方式。然而，所说明的示例不是本公开的许多可能实施例的穷尽。在结合附图的下面的详细说明中，将给出本公开的其他目的、优点和新颖特征，在附图中： 
图1是图示根据本公开的一个或更多个方面的、具有电容器故障检测部件的示例性电流源转换器可变频率电机驱动器的示意图； 
图2-4是图示用于VFD的几个示例性滤波电容器配置的示意图； 
图5和6是图示示例性中性电流和中性电压感测电路的示意图； 
图7是图示在VFD中的中性点对地电压的基频分量上的改变的图； 
图8和9是图示在VFD中的中性点对地电压的基频分量上的改变的复合时域和频域图形； 
图10是图示根据本公开的另外的方面的用于操作VFD电机驱动器的示例性方法的流程图； 
图11是图示根据本公开的一个或更多个方面的、具有电容器故障检测部件的示例性电压源转换器可变频率电机驱动器的示意图；以及 
图12是图示作为在D2D VFD中的电机电流的函数的在电流不平衡上的改变的图。 
具体实施方式
现在参见附图，以下结合附图描述几个实施例或实施方式，其中在各个附图中，相似的附图标记用于指示相似的元件，并且其中各个特征不必然是按照比例绘制的。本公开包括通过下述方式来保护在可变频率驱动器中的AC滤波电容器：例如通过将所测量的中性基本分量与无故障基本分量值作比较来检测在基频分量(例如，用于欧洲的60Hz或50Hz)上的电流或电压不平衡。本发明人已经明白，不像实用类型的功率转换器那样，由于输出的可变频率特性以及逆变器和有源整流器的开关操作，可变频率电机驱动器在多个频率提供输出电压和电流。在这些驱动器中的中性电压或电流的简单测量不允许故障状态的可靠识别，因为中性信号具有在运行期间改变的多个不同的频率分量。例如，在当前公开的技术的特定实施例中，从也包括180Hz分量和高频分量的信号提取电容器中性电压/电流的60Hz基频分量。然后，可以向用户指示怀疑电容器故障状态的检测，或可以采用用于VFD的受控关机或其他安全操作的自动补救行为。这促进了早期检测，以最小化电容器故障的出现。此外，可以使用也用于电机驱动控制的感测值来实现所公开的***和技术，因此不需要额外的部分。所公开的概念也可以用于在功率转换设备中的谐波滤波器。 
初始参见图1，示出功率转换***100，其具有根据本公开的特定方面的电容器故障检测部件144c。驱动器110包括示例性三相AC电压源111，用于向可变频率电机驱动器(VFD)110提供输入功率，可变频率电机驱动器(VFD)110转换输入功率以驱动耦接到转换器输出114的电机负载120。在这个实施例中的驱动器110是电流源转换器(CSC)型，其具有连接到AC电源111的输入112(下面的图11图示电压源转换器实施例)。虽然这些示例被图示为具有三相输入112，但是其他实施例可以提供单相AC输入或可以包括适于接收三个或更多的输入相的多相输入。 
在图1中的CSC驱动器110在输出端114提供了可变频率、可变幅度单相或多相AC输出功率，以驱动AC电机负载120，在所说明的示例中，AC电机负载120具有三相绕组。在其他实施例中，输出114可以提供单相AC输出或可以是任何数量的相的。电机驱动器110包括在输入电路112中的输入滤波电容器Ci以及输出滤波电容器Cm。输入滤波电容器Ci耦接在对应的输入相线A、B和C与输入中性节点NI之间。输出电容器Cm单独地耦接在对应的输出相线U、V和W与输出中性节点NO之间。特定实施例可能省略输入或输出滤波电容器组。在特定实施例中，输入和输出中性节点 NI、NO可以是浮动的(floating)，或者，中性点NI、NO之一或两者可以耦接到输入电源的地或另一个地。在其他可能的实施例中，中性点NI、NO可以彼此耦接，而不参考任何***地。 
驱动器110包括：整流器110a，用于经由输入112来从源111接收AC输入功率；以及中间DC电路150，其具有DC链路扼流圈，该DC链路扼流圈具有在整流器110a和输出逆变器110b之间耦接的上和下绕组WA和WB。在特定实施例中，DC链路可以像在所说明的示例中那样是简单的DC链路电感器或共模扼流圈。此外，所说明的驱动器110提供输入滤波，包括在每一个输入相中的电感器Li和在输入线A、B、C和输入中性节点NI之间耦接的输入滤波电容器Ci。在图1的实施例中的整流器110a是通过中间DC电路150与电流源逆变器(CSI)110b耦接的电流源整流器(CSR)，并且可以在驱动器110中选用地包括一个或更多个分立元件(例如，变压器，未示出)。输出114经由线U、V和W来向电机负载120提供输出电功率，并且包括滤波电路113，滤波电路113具有在负载120和输出中性节点NO之间耦接的输出电容器Cm。 
在特定实施例中，整流器110a可以是具有整流二极管的无源整流器。在所说明的实施例中，整流器110a是具有在输入112和DC电路150之间耦接的开关装置S1-S6的有源开关整流器，并且根据由开关控制***140的整流器控制部件144a提供的多个整流器开关控制信号142a来操作。在操作中，AC输入功率被整流器开关S1-S6切换，以在中间电路150中产生中间DC总线电流Idc。逆变器110b包括在DC电路150和输出114的线U、V和W之间耦接的开关装置S7-S12。根据来自开关控制***140的逆变器控制部件144b的对应的开关控制信号来操作逆变器开关S7-S12，以选择性地转换来自DC电路150的DC功率，以提供AC输出功率来驱动电机负载120。DC链路扼流圈或电感器链接整流器110a和逆变器110b的开关，并且在其间提供前向和返回电流路径。在链路扼流圈的前向或正DC路径中的第一绕组WA具有连接到上整流器开关S1-S3的第一端A1和与上逆变器开关S7-S9耦接的第二端A2，并且在负或返回DC路径中的第二绕组WB具有耦接到下整流器开关S4-S6的第一端B1和耦接到下逆变器开关S10-S12的第二端B2。 
整流器和逆变器开关装置S1-S12可以是任何适当的可控电开关类型(例如，IGCT(集成门板换流晶闸管)、GTO(门极可关断晶闸管)、半导体闸流管、IGBT(绝缘栅双极性晶体管)等)，以开环或闭环方式，根据 诸如相位控制、脉宽调制等的任何适当类型或形式的开关方案来控制该任何适当的可控电开关类型。在特定实施例中，逆变器110b的开关装置S7-S12是强制的换向装置，无限制地包括SGCT(对称门极换流晶闸管)、IGBT或GTO，并且整流器110a的开关装置S1-S6可以是强制的换向装置，诸如如上所述的那些以及诸如半导体闸流管的线换向装置。在这一点上，半导体闸流管装置可以用于强制换向装置形式的逆变器开关装置S7-S12，并且向其装置触发电路增加了额外的电路。 
整流器110a和逆变器110b在开关控制***140的控制下操作，开关控制***140包括一个或更多个处理器和相关联的存储器以及输入/输出电路，该输入/输出电路包括驱动器电路，用于产生开关控制信号142以选择性地开动开关装置，但是可以例如使用独立的开关控制***，并且共享信息和互连以便利整流器110a和逆变器110b的协调操作。在这些实施例中，开关控制***140包括逆变器控制部件144b，用于提供逆变器开关控制信号142b以使得逆变器110b根据诸如期望的电机速度、扭矩等的一个或更多个设定点141来选择性地转换来自DC电路150的DC电流，以向AC输出114提供AC电功率。开关控制***140及其部件144可以被实现为作为任何适当的控制器或调整器操作的任何适当的硬件、处理器执行的软件、处理器执行的固件、可编程逻辑或其组合，通过该控制器或稳压器，以开环或闭环方式根据一个或更多个期望的简档或设定点来控制电机120。 
此外，在运行中，控制器140的整流器控制部件144a提供了整流器开关控制信号142a，以转换AC电输入功率来向DC电路150提供调节的DC电流Idc。在如此进行中，整流器控制器144a可以使用一个或更多个反馈信号或值118a，诸如用于表示实际DC电流Idc的来自整流器110a的测量的DC电流值。由整流器110a提供的DC链路电流因此提供了输入电流来用于由逆变器110b的转换，其中，示例性逆变器控制144b向整流器控制器144a提供作为设定点的期望的DC链路电流信号或值。以这种方式，整流器110a提供由逆变器110b要求的DC电流，并且整流器控制器144a也可以实现其他控制功能，诸如功率因数校正，而逆变器控制器144b执行驱动器110的必要的电机控制操作。 
驱动器110也包括与输入112、整流器110a、DC电路150、逆变器110b、输出滤波电路113和输出114操作地耦接的反馈***118。反馈***118包括一个或更多个感测元件，该一个或更多个感测元件用于提供一个或更 多个反馈信号和/或值118a，该一个或更多个反馈信号和/或值118a指示在输入112、整流器110a、中间DC电路150、逆变器110b、输出滤波器113和/或在输出114处的电条件。开关控制***140可以被提供一个或更多个设定点或期望值141以及来自反馈***118的一个或更多个反馈信号或值118a，通过它们，在正常的运行中实现一个或更多个闭环电机驱动控制目标。 
用于控制功能的反馈信号或值可以基于来自反馈***118的信号和/或值118a、测量的输入值(例如，线电压、电流等)和其他信息、数据等，它们可以是以任何适当的形式，诸如电信号、数字数据等，并且可以从诸如外部网络、开关、与***100相关联的用户接口的任何适当来源或其他适当来源接收它们。反馈电路118从整流器110a、DC电路150和逆变器110b的至少一个向控制器140提供反馈信号或值，包括通过适当的转速计或其他传感器测量的电机速度值和/或感测值，从该感测值，控制器140可以确定电机速度、扭矩、电流和/或电压等。在这一点上，甚至对于没有直接电机速度测量传感器的***，可以由控制器140基于反馈信号或值118a经由适当的电机模型来在内部产生无传感器的电机速度反馈值。 
此外，在所说明的实施例中，反馈电路118也基于中性节点NI和/或NO之一或两者的感测条件来向控制器140的电容器故障检测部件提供一个或更多个反馈信号或值118a。在各个实施例中，在中性节点NI和/或NO之任何一个或两者感测反馈条件，并且在这些节点之任何一个或两者处，这样的中性反馈信号或值118a可以基于中性节点NI、NO的感测电压和/或中性节点NI、NO的感测电流。 
也参见图2-6，图2-4示出几个示例性滤波电容器配置，其中，滤波电容器Ci、Cm可以单独地或与诸如在图2和3中的电感器L、L1、L2的其他滤波部件组合地连接到中性节点NI、NO。此外，如图4中所示，滤波电容器Ci、Cm可以被单独地实现为两个或更多个的电容器装置。另外，可以使用任何适当的中性节点条件感测配置和传感器设备，在图5和6中示出其示例。在图5中的反馈电路118包括示例性传感器，用于感测中性节点NI、NO相对于地的电压。图6图示用于感测在中性节点NI、NO中电流的反馈***118的示例性传感器。 
也参考图7-9，在图7中的图形151图示曲线152，曲线152示出作为电流的函数的在可变频率电机驱动器中的中性点对地电压的基频分量上的改变。图8和9是复合时域和频域图形160、162、170和172，用于 示出在正常(无故障)和有故障的滤波电容器情况的驱动器中的中性点对地电压的60Hz基频分量上的改变。在图8中示出无故障状态，其中，图形160描述了具有多个不同的频率分量的时域中性点对地电压波形，并且图形162示出该不同的频率分量的对应的频域图形，该不同的频率分量包括在60Hz的基本分量(用于60Hz的输入电源频率)。图9图示当在一个或更多个输入和/或输出滤波电容器Ci、Cm中出现故障状态时的中性点对地电压的对应的时域和频域图形170和172。在这个示例中，可以看出，在图9的图形172中的基本60Hz分量比在图8的图形162中大。 
下面的表1包括在用于四个示例性可变频率驱动器110配置(中性点接地的直接驱动(D2D)、中性点浮动的D2D、DC链路接地和DC链路浮动)的每一个的不同的电机输出电流电平的、对于无故障和电容器故障状态两者的几个示例性中性点至地电压基频分量值FC无故障和FC测量(例如，在60Hz)： 
表1 
如在上面的表1中看出，中性点至地电压基频分量FC无故障的无故障值可以是零，或可以具有非零值，并且故障状态引起在所测量的基频分量FC测量上的可识别的改变。 
参见图1和10，电容器故障检测部件144c(图1)使用这个概念来检测是否在驱动器110中怀疑电容器故障。在特定实施例中，电容器故障检测电路144c被实现为开关控制***140的部分，但是可以是独立的基于处理器的***，其操作地与驱动器110相关联以便从反馈电路118接收至少一个中性反馈信号或值118a。在一个实施例中的故障检测部件144c根据在图10中的示例性故障检测方法200来一般地操作。虽然下面以一系列行为或事件的形式图示和描述了方法200，但是可以明白，本公开的各种方法不限于这样的行为或事件的说明的顺序。在这一点上，除了如下具体提供的之外，一些行为或事件可以与除了根据本公开在此图示和描述的那些之外的其他行为或事件以不同的顺序和/或同时地出现。还应当注意，可能不需要所有的所说明的步骤来实现根据本公开的处理或方法，并且可以组合一个或更多个这样的行为。可以以硬件、处理器执行的软件或其组合来实现本公开的所说明的方法和其他方法，以便提供在此所述的VFD电容器故障检测功能，并且可以在包括但是不限于上述***的任何功率转换***中使用所说明的方法和其他方法。 
在图10中的202，反馈***118测量中性节点NI、NO之一或两者的中性电流和/或中性电压(例如，在一个示例中为中性点对地电压)。在204，电容器故障检测电路144c在AC电输入功率的基频从中性反馈信号或值118a提取所测量的基频分量FC测量。在特定实施例中，在204的基频分量提取包括对于中性反馈信号或值118a执行数字滤波。此外，在特定实施例中，电容器故障检测电路144c可以在204对于一个或更多个中性反馈信号或值118a执行快速傅立叶变换(FFT)，以提取所测量的基频分量FC测量。 
在206和208，电容器故障检测电路144c通过任何适当技术至少部分地基于所测量的基频分量FC测量来确定是否在滤波电容器Ci、Cm的至少一个中怀疑故障状态。在一个实施例中，故障检测电路144c通过(例如，使用可以在控制器140的存储器中存储的如上所示的对应的表)从无故障基频分量值FC无故障减去所测量的基频分量FC测量来在206确定基本分量改变值ΔFC。在这个示例中的故障检测电路144c在208将基本分量改变值ΔFC与阈值TH作比较，并且如果基本分量改变值ΔFC大于阈值TH，则确定在滤波电容器Ci、Cm的至少一个中怀疑故障状态(在208的是)。在一个示例中，可以将阈值TH建立在小于上面的表格的故障状态FC测量值和无故障基频分量值FC无故障之间的差的适当值，然后用于检测电容器故障。如果未检测到故障(在208的否)，则处理在202-208重复，以继续监控电容器状态。此外，如果检测到故障，则在特定实施例中的故障检测电路144c可以在210将故障的检测例如作为信号或消息向控制器140或外部***(未示出)传送，并且，故障检测电路144c和/或控制器140可以在此时在212将驱动器关闭，或采取其他的预编程的补救行为。 
根据本公开的其他方面，提供了一种非暂时计算机可读介质，诸如计算机存储器、具有用于执行图10的处理步骤的计算机可执行指令的在功率转换控制***内的存储器(例如，在上面的图1和11中的开关控制***140、CD-ROM、软盘、快闪驱动器、数据库、服务器、计算机等)。 
也参见图11，可以在如上所述一般地运行的电压源转换器(VSC)型可变频率驱动器110a中实现故障检测电路144c和上面的技术，该电压源转换器(VSC)型可变频率驱动器110a具有中间DC链路电路150，该中间DC链路电路150包括一个或更多个链路电容器CDC以取代链路扼流圈。此外，在这个示例中，输入滤波电路112包括用于每条线的LCL型滤波器(例如，与上面的图3类似)，其中，在每条线中有两个电感器Li1和Li2，并 且，输出滤波电路113包括在LC滤波器配置中在每条输出相线中连接的输出电感器Lo(例如，图2)。 
也参考图12，图形180图示了曲线182，曲线182示出作为在D2D VFD中的电机电流函数的百分比电流不平衡故障怀疑阈值。根据本公开的特定实施例，开关控制***140的电容器故障检测电路144c或其他部件例如基于来自反馈***118的一个或更多个反馈信号118a来监控来自输入源111的VFD线电流。控制***140计算至少一个输入电流不平衡值，例如，根据所有的被监控的输入相线电流而计算的百分比。在特定实施例中，电容器故障检测电路144c至少部分地基于输入电流不平衡值来确定是否在输入滤波电容器Ci的至少一个中怀疑故障状态。在特定实施例中，故障怀疑确定是基于所测量的基频分量FC测量和输入电流不平衡值两者的。在其他实施例中，故障检测电路144c可以使用这些考虑的任何一个来例如通过任何适当的技术确定是否在输入滤波电容器Ci的至少一个中怀疑故障状态。在其他实施例中，可以使用所测量的中性电压和/或电流、所测量的基频分量FC测量和/或输入电流不平衡值的任何一个或全部来确定是否怀疑电容器故障状态。如在上面的表1的最右的列中所示，例如，故障检测电路144c将所感测的不平衡(例如，在一个示例中为百分比)与故障不平衡阈值(例如，在图12中的曲线182的对应值或来自表1的值，在需要时使用内插)作比较。在这样的实施例中，如果所感测的电流不平衡值超过阈值，则故障检测电路144c确定在输入滤波电容器Ci的至少一个中怀疑故障状态。在这一点上，在正常条件下，不平衡一般是零，并且当输入电容器故障出现时，不平衡电平改变，并且这个改变可以被控制器140用于检测怀疑的电容器失效。 
通过以上的描述可以看出，根据本发明的实施例，提供了如下的方案： 
附记1.一种用于对负载加电的可变频率驱动器，包括： 
整流器，包括：具有多个AC输入节点的AC输入，以接收AC电输入功率；DC输出，具有第一和第二DC输出节点；以及在所述AC输入节点和所述DC输出节点之间耦接的整流器网络，并且在所述DC输出节点处提供整流的DC电功率； 
中间DC电路，包括第一和第二DC电流路径以及至少一个电存储部件； 
逆变器，包括：AC输出，所述AC输出具有用于向负载提供功率的多个AC输出节点；以及逆变器开关网络，所述逆变器开关网络包括在所述中 间DC电路的所述DC电流路径之一和所述AC输出节点之一之间单独地耦接的多个逆变器开关装置，所述逆变器开关装置单独地用于根据对应的逆变器开关控制信号来选择性地将对应的DC电流路径与对应的AC输出节点电耦接，以向所述负载提供可变频率AC电功率； 
至少一个滤波电路，包括耦接到中性节点的多个滤波电容器； 
反馈电路，用于基于感测的所述中性节点的条件来提供至少一个中性反馈信号或值； 
控制***，其具有逆变器控制部件，所述逆变器控制部件用于提供所述逆变器开关控制信号，以使得所述逆变器根据至少一个设定点信号或值来选择性地转换来自所述中间DC电路的DC电流，以向所述AC输出提供AC电功率；以及 
电容器故障检测电路，用于从所述反馈电路接收所述至少一个中性反馈信号或值，并且用于在所述AC电输入功率的基频从所述至少一个中性反馈信号或值提取测量的基频分量，并且至少部分地基于所述测量的基频分量来确定是否在所述滤波电容器的至少一个中怀疑故障状态。 
附记2.根据附记1所述的可变频率驱动器，其中，所述电容器故障检测电路用于通过从无故障基频分量值减去所述测量的基频分量来确定基本分量改变值，并且至少部分地基于所述基本分量改变值来确定是否在所述滤波电容器的至少一个中怀疑故障状态。 
附记3.根据附记2所述的可变频率驱动器，其中，所述电容器故障检测电路用于将所述基本分量改变值与阈值作比较，并且如果所述基本分量改变值大于所述阈值，则确定在所述滤波电容器的至少一个中怀疑故障状态。 
附记4.根据附记3所述的可变频率驱动器，其中，所述电容器故障检测电路用于对所述至少一个中性反馈信号或值执行数字滤波，以在所述AC电输入功率的所述基频从所述至少一个中性反馈信号或值提取所述测量的基频分量。 
附记5.根据附记3所述的可变频率驱动器，其中，所述电容器故障检测电路用于对所述至少一个中性反馈信号或值执行快速傅立叶变换(FFT)，以在所述AC电输入功率的所述基频从所述至少一个中性反馈信号或值提取所述测量的基频分量。 
附记6.根据附记2所述的可变频率驱动器，其中，所述电容器故障 检测电路用于对所述至少一个中性反馈信号或值执行数字滤波，以在所述AC电输入功率的所述基频从所述至少一个中性反馈信号或值提取所述测量的基频分量。 
附记7.根据附记2所述的可变频率驱动器，其中，所述电容器故障检测电路用于对于所述至少一个中性反馈信号或值执行快速傅立叶变换(FFT)，以在所述AC电输入功率的所述基频从所述至少一个中性反馈信号或值提取所述测量的基频分量。 
附记8.根据附记2所述的可变频率驱动器，其中，所述反馈电路用于基于所感测的所述中性节点的电压来提供至少一个中性反馈信号或值。 
附记9.根据附记8所述的可变频率驱动器，其中，所述反馈电路用于基于所感测的所述中性节点的电流来提供至少一个中性反馈信号或值。 
附记10.根据附记2所述的可变频率驱动器，其中，所述反馈电路用于基于所感测的所述中性节点的电流来提供至少一个中性反馈信号或值。 
附记11.根据附记2所述的可变频率驱动器，其中，所述至少一个滤波电路包括输入滤波电路，所述输入滤波电路包括耦接到输入中性节点的多个输入滤波电容器。 
附记12.根据附记11所述的可变频率驱动器，其中，所述至少一个滤波电路包括输出滤波电路，所述输出滤波电路包括耦接到输出中性节点的多个输出滤波电容器。 
附记13.根据附记2所述的可变频率驱动器，其中，所述至少一个滤波电路包括输出滤波电路，所述输出滤波电路包括耦接到输出中性节点的多个输出滤波电容器。 
附记14.根据附记1所述的可变频率驱动器，其中，所述电容器故障检测电路用于对所述至少一个中性反馈信号或值执行数字滤波，以在所述AC电输入功率的所述基频从所述至少一个中性反馈信号或值提取所述测量的基频分量。 
附记15.根据附记1所述的可变频率驱动器，其中，所述电容器故障检测电路用于对所述至少一个中性反馈信号或值执行快速傅立叶变换(FFT)，以在所述AC电输入功率的所述基频从所述至少一个中性反馈信号或值提取所述测量的基频分量。 
附记16.根据附记1所述的可变频率驱动器，其中，所述反馈电路用 于基于所感测的所述中性节点的电压来提供至少一个中性反馈信号或值。 
附记17.根据附记1所述的可变频率驱动器，其中，所述反馈电路用于基于所感测的所述中性节点的电流来提供至少一个中性反馈信号或值。 
附记18.根据附记1所述的可变频率驱动器，其中，所述至少一个滤波电路包括输入滤波电路，所述输入滤波电路包括耦接到输入中性节点的多个输入滤波电容器。 
附记19.根据附记1所述的可变频率驱动器，其中，所述至少一个滤波电路包括输出滤波电路，所述输出滤波电路包括耦接到输出中性节点的多个输出滤波电容器。 
附记20.根据附记1所述的可变频率驱动器，其中，所述整流器、所述中间DC电路和所述逆变器形成电流源转换器。 
附记21.根据附记20所述的可变频率驱动器，其中，所述整流器是有源整流器，所述有源整流器包括整流器开关网络，所述整流器开关网络包括在所述AC输入节点之一和所述第一和第二DC输出节点之一之间单独地耦接的多个整流器开关装置，所述整流器开关装置单独地用于根据对应的整流器开关控制信号来选择性地将所述AC输入节点与所述对应的DC输出节点耦接，并且其中，所述开关控制***包括整流器控制部件，所述整流器控制部件用于提供所述整流器开关控制信号，以转换AC电输入功率，以向所述中间DC电路提供调节的DC功率。 
附记22.根据附记1所述的可变频率驱动器，其中，所述整流器是有源整流器，所述有源整流器包括整流器开关网络，所述整流器开关网络包括在所述AC输入节点之一和所述第一和第二DC输出节点之一之间单独地耦接的多个整流器开关装置，所述整流器开关装置单独地用于根据对应的整流器开关控制信号来选择性地将所述AC输入节点与所述对应的DC输出节点耦接，并且其中，所述开关控制***包括整流器控制部件，所述整流器控制部件用于提供所述整流器开关控制信号，以转换AC电输入功率，以向所述中间DC电路提供调节的DC功率。 
附记23.根据附记1所述的可变频率驱动器，其中，所述电容器故障检测电路用于至少部分地基于与所述AC电输入功率相关联的至少一个输入电流不平衡值来确定是否在所述滤波电容器的至少一个中怀疑故障状态。 
附记24.一种用于在可变频率驱动器中检测滤波电容器故障的方法， 所述方法包括： 
测量耦接到可变频率驱动器的至少一个滤波电路的多个滤波电容器的中性节点的至少一个条件； 
在向所述可变频率驱动器提供的AC电输入功率的基频从所述至少一个测量的中性条件提取测量的基频分量；以及 
至少部分地基于所述测量的基频分量来确定是否在所述滤波电容器的至少一个中怀疑故障状态。 
附记25.根据附记24所述的方法，其中，确定是否怀疑故障状态包括： 
从无故障基频分量值减去所述测量的基频分量以确定基本分量改变值；以及 
至少部分地基于所述基本分量改变值来确定是否在所述滤波电容器的至少一个中怀疑故障状态。 
附记26.根据附记25所述的方法，其中，确定是否怀疑故障状态包括： 
将所述基本分量改变值与阈值作比较；以及 
如果所述基本分量改变值大于所述阈值，则确定在所述滤波电容器的至少一个中怀疑故障状态。 
附记27.根据附记24所述的方法，其中，确定是否怀疑故障状态包括：至少部分地基于与所述AC电输入功率相关联的输入电流不平衡值来确定是否怀疑故障状态。 
附记28.一种非暂时计算机可读介质，具有用于检测在可变频率驱动器中的滤波电容器故障的计算机可执行指令，所述计算机可读介质包括用于下述目的的计算机可执行指令： 
测量耦接到可变频率驱动器的至少一个滤波电路的多个滤波电容器的中性节点的至少一个条件； 
在向所述可变频率驱动器提供的AC电输入功率的基频从所述至少一个测量的中性条件提取测量的基频分量；以及 
至少部分地基于所述测量的基频分量来确定是否在所述滤波电容器的至少一个中怀疑故障状态。 
上面的示例仅说明本公开的各个方面的几个可能的实施例，其中，本领域内的技术人员在阅读和理解了本说明书和附图后，可以进行等同的改变和/或修改。具体地关于由上述部件(组件、装置、***和电路等)执行的各种功能，用于描述这样的部件的术语(包括对于“部件”的引用)意欲对应于——除非另外指示——任何部件，诸如硬件、处理器执行的软件或其组合，其执行所述部件的指定功能(即，其在功能上等同)，即使在结构上不等同于执行在所说明的本公开的实施方式中的功能的所公开的结构。另外，虽然已经仅相对于几个实施方式之一公开了本公开的特定特征，但是这样的特征可以与可能对于任何给定的或特定的应用期望和有益的其他实施方式的一个或更多个其他特征组合。此外，就在详细说明和/或在权利要求中使用词语“包括”、“具有”、“有”、“带有”或其变化形式而言，这样的术语意欲以与术语“包含”类似的方式是包含性的。 
部件列表 
100 功率转换*** 
110 电机驱动器 
110a 整流器 
110b 逆变器 
111 输入源 
112 输入滤波电路 
113 输出滤波电路 
114 转换器输出 
118 反馈*** 
118a 反馈信号 
120 AC电机负载 
140 开关控制*** 
141 设定点 
142 开关控制信号 
142a 整流器开关控制信号 
142b 逆变器开关控制信号 
144a 整流器控制器 
144b 逆变器控制器 
144c 电容器故障检测部件 
150 中间DC电路 
200 故障检测方法。 

Claims (10)

1.一种用于对负载(120)加电的可变频率驱动器(110)，包括：
整流器(110a)，包括：具有多个AC输入节点的AC输入(112)，以接收AC电输入功率；DC输出，具有第一和第二DC输出节点；以及在所述AC输入节点和所述DC输出节点之间耦接的整流器网络，并且在所述DC输出节点处提供整流的DC电功率；
中间DC电路(150)，包括第一和第二DC电流路径以及至少一个电存储部件；
逆变器(110b)，包括：AC输出(114)，所述AC输出具有用于向负载(120)提供功率的多个AC输出节点；以及逆变器开关网络，所述逆变器开关网络包括在所述中间DC电路(150)的所述DC电流路径之一和所述AC输出节点之一之间单独地耦接的多个逆变器开关装置(S7-S12)，所述逆变器开关装置(S7-S12)单独地用于根据对应的逆变器开关控制信号(142b)来选择性地将对应的DC电流路径与对应的AC输出节点电耦接，以向所述负载(120)提供可变频率AC电功率；
至少一个滤波电路(112、113)，包括耦接到中性节点(NI、N0)的多个滤波电容器(Ci、Cm)；
反馈电路(118)，用于基于感测的所述中性节点(NI、N0)的条件来提供至少一个中性反馈信号或值(118a)；
控制***(140)，其具有逆变器控制部件(144b)，所述逆变器控制部件(144b)用于提供所述逆变器开关控制信号(142b)，以使得所述逆变器(110b)根据至少一个设定点信号或值(141)来选择性地转换来自所述中间DC电路(150)的DC电流，以向所述AC输出(114)提供AC电功率；以及
电容器故障检测电路(144c)，用于从所述反馈电路(118)接收所述至少一个中性反馈信号或值(118a)，并且用于在所述AC电输入功率的基频从所述至少一个中性反馈信号或值(118a)提取测量的基频分量(FC测量)，并且至少基于所述测量的基频分量(FC测量)来确定是否在所述滤波电容器(Ci、Cm)的至少一个处怀疑有故障状态。
2.根据权利要求1所述的可变频率驱动器(110)，其中，所述电容器故障检测电路(144c)用于通过从无故障基频分量值(FC无故障)减去所述测量的基频分量(FC测量)来确定基本分量改变值(ΔFC)，并且至少基于所述基本分量改变值(ΔFC)来确定是否在所述滤波电容器(Ci、Cm)的至少一个处怀疑有故障状态。
3.根据权利要求2所述的可变频率驱动器(110)，其中，所述电容器故障检测电路(144c)用于将所述基本分量改变值(ΔFC)与阈值(TH)作比较，并且如果所述基本分量改变值(ΔFC)大于所述阈值(TH)，则确定在所述滤波电容器(Ci、Cm)的至少一个处怀疑有故障状态。
4.根据权利要求1所述的可变频率驱动器(110)，其中，所述电容器故障检测电路(144c)用于对所述至少一个中性反馈信号或值(118a)执行数字滤波，以在所述AC电输入功率的所述基频从所述至少一个中性反馈信号或值(118a)提取所述测量的基频分量(FC测量)。
5.根据权利要求1所述的可变频率驱动器(110)，其中，所述电容器故障检测电路(144c)用于对所述至少一个中性反馈信号或值(118a)执行快速傅立叶变换(FFT)，以在所述AC电输入功率的所述基频从所述至少一个中性反馈信号或值(118a)提取所述测量的基频分量(FC测量)。
6.根据权利要求1所述的可变频率驱动器(110)，其中，所述反馈电路(118)用于基于所感测的所述中性节点(NI、N0)的电压来提供至少一个中性反馈信号或值(118a)。
7.根据权利要求1所述的可变频率驱动器(110)，其中，所述反馈电路(118)用于基于所感测的所述中性节点(NI、N0)的电流来提供至少一个中性反馈信号或值(118a)。
8.根据权利要求1所述的可变频率驱动器(110)，其中，所述至少一个滤波电路(112、113)包括输入滤波电路(112)，所述输入滤波电路(112)包括耦接到输入中性节点(NI)的多个输入滤波电容器(Ci)。
9.根据权利要求1所述的可变频率驱动器(110)，其中，所述至少一个滤波电路(112、113)包括输出滤波电路(113)，所述输出滤波电路(113)包括耦接到输出中性节点(N0)的多个输出滤波电容器(Cm)。
10.根据权利要求1所述的可变频率驱动器，其中，所述电容器故障检测电路(144c)用于至少基于与所述AC电输入功率相关联的至少一个输入电流不平衡值来确定是否在所述滤波电容器(Ci、Cm)的至少一个处怀疑有故障状态。
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Families Citing this family (53)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2425525A1 (de) * 2009-04-27 2012-03-07 Conti Temic Microelectronic GmbH Steuervorrichtung zum spannungsfreien schalten eines schaltelements eines spannungswandlers
US8259426B2 (en) * 2010-05-28 2012-09-04 Rockwell Automation Technologies, Inc. Variable frequency drive and methods for filter capacitor fault detection
US9054589B2 (en) 2010-05-28 2015-06-09 Rockwell Automation Technologies, Inc. Method and apparatus for detecting power converter capacitor degradation using negative sequence currents
US8698507B2 (en) * 2010-12-21 2014-04-15 Eneraiser Technology Co., Ltd. DC capacitor degradation alarm circuit
WO2012174737A1 (en) 2011-06-24 2012-12-27 Abb Technology Ltd. Wind power converter
US9291683B2 (en) * 2011-10-11 2016-03-22 General Electric Company Power module protection at start-up
CA2795737A1 (en) * 2011-11-18 2013-05-18 Phase Technologies, Llc. Regenerative variable frequency drive
JP2015501128A (ja) * 2011-12-19 2015-01-08 ゼットビービー エナジー コーポレーション 多相交流機の低速制御のためのシステムおよび方法
CN102622955B (zh) * 2012-04-01 2014-06-25 国光电器股份有限公司 点阵式vfd显示屏保护电路
US9667128B2 (en) 2012-04-30 2017-05-30 Rockwell Automation Technologies, Inc. Power converter resonance detection apparatus and method
US9653984B2 (en) * 2012-04-30 2017-05-16 Rockwell Automation Technologies, Inc. Filter capacitor degradation detection apparatus and method
FR2990308B1 (fr) * 2012-05-03 2014-04-18 Schneider Toshiba Inverter Procede et systeme de detection d'un defaut sur le bus continu d'alimentation d'un convertisseur de puissance
US8970148B2 (en) * 2012-07-31 2015-03-03 Rockwell Automation Technologies, Inc. Method and apparatus for reducing radiated emissions in switching power converters
US9654048B2 (en) 2013-01-23 2017-05-16 Trane International Inc. Variable frequency drive self-check
EP2763276A1 (de) * 2013-01-31 2014-08-06 Siemens Aktiengesellschaft Umrichter und Verfahren zum Betrieb eines solchen
US9318944B2 (en) * 2013-04-29 2016-04-19 Rockwell Automation Technologies, Inc. Methods and apparatus for active front end filter capacitor degradation detection
US9294005B2 (en) * 2013-10-01 2016-03-22 Rockwell Automation Technologies, Inc. Method and apparatus for detecting AFE filter capacitor degradation
US9651592B2 (en) 2013-12-03 2017-05-16 Rockwell Automation Technologies, Inc. Impedance detector apparatus and method
WO2015084337A1 (en) * 2013-12-04 2015-06-11 Schneider Electric It Corporation Improvement of inverter regulation
GB2521683B (en) * 2013-12-19 2016-04-20 Control Tech Ltd Capacitor failure
US9488686B2 (en) 2014-02-24 2016-11-08 Rockwell Automation Technologies, Inc. Filter capacitor degradation identification using computed current
US9490690B2 (en) * 2014-03-11 2016-11-08 Rockwell Automation Technologies, Inc. Filter capacitor degradation identification using computed power
JP5832578B2 (ja) 2014-04-15 2015-12-16 ファナック株式会社 モータの絶縁抵抗劣化検出部の故障検出機能を備えたモータ駆動装置及び故障検出方法
CN103944410B (zh) * 2014-05-12 2017-02-15 东南大学 电力电子变压器及其无通讯线数据hub实现方法
US9389263B2 (en) 2014-06-05 2016-07-12 Rockwell Automation Technologies, Inc. Filter capacitor degradation identification using measured and expected voltage
CN104079182B (zh) * 2014-06-18 2017-11-21 华为技术有限公司 逆变电源***
KR101995721B1 (ko) * 2015-07-30 2019-10-01 엘에스산전 주식회사 고압 직류 송전 시스템에 포함되는 고조파 필터의 이상을 감지하기 위한 모니터링 시스템 및 그의 모니터링 방법
EP3160033B1 (en) 2015-10-20 2022-12-14 Schneider Electric IT Corporation Current sensing system for full-bridge pulse-width modulated inverter system
US9735696B2 (en) 2015-11-25 2017-08-15 Rockwell Automation Technologies, Inc. Filter capacitor degradation and calibration
CN106921299A (zh) 2015-12-25 2017-07-04 通用电气公司 功率变换***
CN109075723B (zh) * 2016-02-26 2020-10-30 伟肯有限公司 一种电力电子转换器以及用于控制其的方法
US10263558B2 (en) * 2016-03-16 2019-04-16 Rockwell Automation Technologies, Inc. Phase loss detection in active front end converters
US9847733B2 (en) * 2016-05-12 2017-12-19 Rockwell Automation Technologies, Inc. Power conversion system with DC bus regulation for abnormal grid condition ride through
US9960723B2 (en) 2016-06-06 2018-05-01 Rockwell Automation Technologies, Inc. Motor drive with resonance detection and impedance computation
CN107508471B (zh) * 2016-06-14 2020-11-06 松下知识产权经营株式会社 电力转换电路、电力转换装置、电力发送装置、电力接收装置以及电力传送***
WO2018140905A1 (en) 2017-01-27 2018-08-02 Franklin Electric Co., Inc. Motor drive system and method
US11152780B2 (en) * 2017-08-31 2021-10-19 Eaton Intelligent Power Limited Adjustable speed drive with integrated solid-state circuit breaker and method of operation thereof
CN107528507B (zh) * 2017-09-18 2021-04-27 北京航空航天大学 一种电流型双pwm高性能磁悬浮高速电机控制***
CA3094417C (en) * 2018-03-19 2022-04-12 Simon Jasmin Power control device
EP3588723A1 (de) * 2018-06-21 2020-01-01 Siemens Aktiengesellschaft Ermitteln einer funktion eines kondensators einer passiven filterschaltung
CN109067196A (zh) * 2018-07-02 2018-12-21 广东叠加能源科技有限责任公司 一种用于电源驱动的稳压方法和装置
US11101631B2 (en) * 2018-07-31 2021-08-24 Eaton Intelligent Power Limited Downed conductor detection
DE102018006357A1 (de) * 2018-08-11 2020-02-13 Diehl Ako Stiftung & Co. Kg Antriebsschaltung zum Antreiben eines elektronisch kommutierten Motors
US10877097B2 (en) 2019-02-06 2020-12-29 Power Standard Labs, Inc. DC monitoring system for variable frequency drives
KR20200137509A (ko) 2019-05-30 2020-12-09 주식회사 엘지화학 배터리 팩의 결함 검출 장치 및 방법
US20210058003A1 (en) * 2019-08-21 2021-02-25 Rockwell Automation Technologies, Inc. Filter and afe power cell phase control
WO2021142054A1 (en) * 2020-01-10 2021-07-15 Yaskawa America, Inc. Variable frequency drive dc bus capacitor configuration to limit dc bus short circuit current
JP7347270B2 (ja) * 2020-03-04 2023-09-20 富士電機株式会社 電力変換装置
CN111562455B (zh) * 2020-04-22 2022-05-17 中国南方电网有限责任公司超高压输电公司大理局 用于桥差不平衡保护的电容器组故障定位方法及装置
US11496254B2 (en) * 2020-08-28 2022-11-08 Rockwell Automation Technologies, Inc. System and method for testing filters in redundant signal paths
JP7447838B2 (ja) * 2021-02-05 2024-03-12 株式会社アイシン 回転電機制御システム
CN113238146B (zh) * 2021-05-12 2022-05-24 阳光电源股份有限公司 一种储能逆变器***的中线继电器故障检测方法及装置
CN113346495B (zh) * 2021-07-14 2023-04-21 山东博诚电气有限公司 一种电机控制***和方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN86206128U (zh) * 1986-08-19 1987-05-27 扬英宇 电容在线测试器
US5319513A (en) * 1991-10-17 1994-06-07 Trans-Coil, Inc. Harmonic monitor and protection module
US6525951B1 (en) * 2002-01-25 2003-02-25 Derek Albert Paice Simplified wye connected 3-phase to 9-phase auto-transformer

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5796258A (en) 1997-01-30 1998-08-18 Abb Power T&D Company, Inc. Adaptive quadrilateral characteristic distance relay
US6269010B1 (en) 2000-02-29 2001-07-31 Rockwell Technologies, Llc CSI based drive having feedforward control of inverter input voltage
US6166929A (en) 2000-02-29 2000-12-26 Rockwell Technologies, Llc CSI based drive having active damping control
US6366483B1 (en) 2000-07-24 2002-04-02 Rockwell Automation Technologies, Inc. PWM rectifier having de-coupled power factor and output current control loops
JP4013483B2 (ja) * 2001-02-13 2007-11-28 株式会社日立製作所 電力変換器の制御装置
SE0303615D0 (sv) 2003-12-31 2003-12-31 Abb Ab Method and device for Fault Detection in Transformers
US7782009B2 (en) * 2004-08-24 2010-08-24 Rockwell Automation Technologies, Inc. Adjustable speed drive protection
WO2006044647A2 (en) 2004-10-18 2006-04-27 Cooper Technologies Company Corrective device protection
US7495938B2 (en) 2005-04-15 2009-02-24 Rockwell Automation Technologies, Inc. DC voltage balance control for three-level NPC power converters with even-order harmonic elimination scheme
US7274576B1 (en) 2006-03-01 2007-09-25 Rockwell Automation Technologies, Inc. Power converter with reduced common mode voltage
US7778045B2 (en) * 2006-06-06 2010-08-17 Ideal Power Converters, Inc. Universal power conversion methods
EP1870991B1 (de) 2006-06-23 2014-01-15 ABB Schweiz AG Verfahren zum Betrieb einer Umrichterschaltung
US7511976B2 (en) 2006-06-27 2009-03-31 Rockwell Automation Technologies, Inc. Self powered supply for power converter switch driver
US7495410B2 (en) 2007-01-30 2009-02-24 Rockwell Automation Technologies, Inc. Systems and methods for improved motor drive power factor control
US7683568B2 (en) * 2007-09-28 2010-03-23 Rockwell Automation Technologies, Inc. Motor drive using flux adjustment to control power factor
US7800348B2 (en) 2007-11-21 2010-09-21 Rockwell Automation Technologies, Inc. Motor drive with VAR compensation
US8030791B2 (en) * 2008-07-31 2011-10-04 Rockwell Automation Technologies, Inc. Current source converter-based wind energy system
US8009450B2 (en) * 2008-08-26 2011-08-30 Rockwell Automation Technologies, Inc. Method and apparatus for phase current balance in active converter with unbalanced AC line voltage source
US7990097B2 (en) 2008-09-29 2011-08-02 Rockwell Automation Technologies, Inc. Power conversion system and method for active damping of common mode resonance
US8044631B2 (en) * 2008-12-30 2011-10-25 Rockwell Automation Technologies, Inc. Power conversion systems and methods for controlling harmonic distortion
US8587160B2 (en) * 2009-09-04 2013-11-19 Rockwell Automation Technologies, Inc. Grid fault ride-through for current source converter-based wind energy conversion systems
US8259426B2 (en) * 2010-05-28 2012-09-04 Rockwell Automation Technologies, Inc. Variable frequency drive and methods for filter capacitor fault detection
US9054589B2 (en) 2010-05-28 2015-06-09 Rockwell Automation Technologies, Inc. Method and apparatus for detecting power converter capacitor degradation using negative sequence currents
US8729844B2 (en) * 2012-01-18 2014-05-20 Hamilton Sundstrand Corporation Power converter with asymmetric phase shift autotransformer for alternating current (AC) motor

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN86206128U (zh) * 1986-08-19 1987-05-27 扬英宇 电容在线测试器
US5319513A (en) * 1991-10-17 1994-06-07 Trans-Coil, Inc. Harmonic monitor and protection module
US6525951B1 (en) * 2002-01-25 2003-02-25 Derek Albert Paice Simplified wye connected 3-phase to 9-phase auto-transformer

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JP特开2002-238298A 2002.08.23

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US20110292696A1 (en) 2011-12-01
EP2390997B1 (en) 2019-04-10

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