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TWI632379B - 三相變流裝置及電容估算方法 - Google Patents

三相變流裝置及電容估算方法 Download PDF

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TWI632379B
TWI632379B TW106132868A TW106132868A TWI632379B TW I632379 B TWI632379 B TW I632379B TW 106132868 A TW106132868 A TW 106132868A TW 106132868 A TW106132868 A TW 106132868A TW I632379 B TWI632379 B TW I632379B
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capacitance
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bus voltage
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TW106132868A
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TW201910788A (zh
Inventor
董明軒
馬彥
王長永
邱愛斌
Original Assignee
台達電子工業股份有限公司
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Abstract

一種電容估算方法，應用於三相變流裝置中。三相變流裝置包含三相變流器與處理器，並由處理器執行以下步驟：(a)輸出非基頻信號至三相變流器中，俾使三相變流器之母線電壓產生非基頻波動；(b)取得三相變流器之母線電壓；(c)根據母線電壓、母線電容估計值、輸入功率及三相變流器之輸出功率得到母線電壓估計值；(d)母線電壓及母線電壓估計值經過濾波環節，分別輸出與非基頻波動對應的第一交流分量和第二交流分量；以及(e)依據第一交流分量、第二交流分量及母線電容初始值，估算母線電容值。

Description

三相變流裝置及電容估算方法
本案係有關於一種變流裝置與變流裝置內部元件參數值之估算方法，且特別是有關於一種三相變流裝置及三相變流裝置之電容估算方法。
於三相系統中(諸如變流器、變頻器等系統中)，直流母線電容的大小對系統穩定運行有一定的影響，需要快速、準確地於線上檢測出直流母線電容的數值，從而對電容壽命進行合理評估，必要時提出警告，及時進行維修養護，保護系統穩定運行。
目前檢測三相系統的直流母線電容之數值有若干方式，諸如可採用獨立檢測裝置，直接接入電容兩端，以計算得到母線電容，不依賴三相係統，獨立供電和控制。例如在交流側添加大電感，利用電感與電容之間的諧振效應計算得到母線電容數值。然而，若採用上述方式進行檢測，則需外接設備，成本較高。
此外，若基於三相變流器本身來進行檢測，一般該檢測方式需要與其產品應用之場合相結合而不利於推廣運用，如某電梯公司將對於直流側電容的估算與電梯轎箱位置信息結合在一起。再者，同樣基於三相變流器本身來進行檢測，例如在三相變流器直流母線預充電過程中對電容數值進行估算，則可能導致以下缺點：□1. 電容數值的檢測只能在預充電時檢測一次，穩定運行時電容數值變化無法檢測到；2. 通過功率預計電容所攜帶的能量可能估計不准，影響電容數值估計的準確性。□另外，同樣基於三相變流器本身來進行檢測，在三相變流器運行過程中採集母線電壓的紋波電壓，並根據電容特性直接估計電容數值，則可能導致以下缺點：□高頻紋波不易準確檢測，影響電容估算精度。□
由此可見，上述現有的方式，顯然仍存在不便與缺陷，而有待改進。為了解決上述問題，相關領域莫不費盡心思來謀求解決之道，但長久以來仍未發展出適當的解決方案。
發明內容旨在提供本揭示內容的簡化摘要，以使閱讀者對本揭示內容具備基本的理解。此發明內容並非本揭示內容的完整概述，且其用意並非在指出本案實施例的重要/關鍵元件或界定本案的範圍。
為達上述目的，本案內容之一技術態樣係關於一種電容估算方法，應用於三相變流裝置中。三相變流裝置包含三相變流器與處理器，並由處理器執行以下步驟：(a)輸出非基頻信號至三相變流器中，俾使三相變流器之母線電壓產生非基頻波動；(b)取得三相變流器之母線電壓；(c)根據母線電壓、母線電容估計值、輸入功率及三相變流器之輸出功率得到母線電壓估計值；(d)母線電壓及母線電壓估計值經過濾波環節，分別輸出與非基頻波動對應的第一交流分量和第二交流分量；以及(e)依據第一交流分量、第二交流分量及母線電容初始值，估算母線電容值。
在一實施例中，於步驟(a)中，非基頻信號為二倍頻信號，使母線電壓產生二倍頻波動。
在另一實施例中，步驟(c)包含：步驟(c1)：對母線電壓估計值進行閉環控制，母線電壓與母線電壓估計值的差值，經過調節後與母線電容估計值相乘，得到輸入功率；步驟(c2)：根據三相變流器之輸出電壓和輸出電流，計算輸出功率，且輸入功率與輸出功率相減得到母線電容功率；以及步驟(c3)：根據母線電容功率，母線電容估計值及母線電壓的平均值，計算母線電壓估計值。
於再一實施例中，濾波環節包含一第一帶通濾波模組用以輸出第一交流分量；及一第二帶通濾波模組，用以輸出第二交流分量；其中第一交流分量與母線電壓相關，第二交流分量與母線電壓估計值相關。
在又一實施例中，第一帶通濾波器與第二帶通濾波器均為二階帶通濾波器，且第一交流分量與第二交流分量均為二倍頻交流分量。
在一實施例中，步驟(e)包含：步驟(e1)：獲取第一交流分量的峰值及第二交流分量的峰值，並對峰值進行取倒數運算，分別得到第一信號和第二信號；步驟(e2)：計算第一信號與第二信號的差值，對差值進行調節得到母線電容偏差值；以及步驟(e3)：，母線電容偏差值與母線電容初始值相加得到估算的母線電容值。
在另一實施例中，根據估算的母線電容值實時更新母線電容估計值。
在又一實施例中，電容估計值為電容初始值。
於再一實施例中，步驟(e)包含：步驟(e1)：獲取第一交流分量的峰值及第二交流分量的峰值，並對峰值進行取倒數運算，分別得到第一信號和第二信號；步驟(e2)：計算第一信號與第二信號的差值，對差值進行下垂控制得到母線電容偏差值；以及步驟(e3)：母線電容偏差值與母線電容初始值相加得到估算的母線電容值。
為達上述目的，本案內容之另一技術態樣係關於一種三相變流裝置，其中一非基頻信號輸入至三相變流器中，俾使三相變流器之母線電壓產生非基頻波動，此三相變流裝置包含三相變流器、母線電壓估測器以及母線電容估測器。母線電壓估測器取得三相變流器之母線電壓，並根據母線電壓、母線電容估計值、輸入功率及三相變流器之輸出功率得到母線電壓估計值。母線電容估測器用以對母線電壓及母線電壓估計值進行濾波，以分別輸出與非基頻波動對應的第一交流分量和第二交流分量。母線電容估測器更用以依據第一交流分量，第二交流分量及母線電容初始值，估算母線電容值。
在一實施例中，非基頻信號為二倍頻信號，使母線電壓產生二倍頻波動。
在另一實施例中，母線電壓估測器用以對母線電壓估計值進行閉環控制，母線電壓估測器包含第一邏輯模組、第一調節模組、母線電容取得模組、第二邏輯模組以及母線電壓估算模組。第一邏輯模組用以取得母線電壓與母線電壓估計值的差值。第一調節模組用以對母線電壓與母線電壓估計值的差值進行調節，以取得調節信號。母線電容取得模組用以將調節信號與母線電容估計值相乘，以得到輸入功率。第二邏輯模組用以取得輸出功率，並將輸入功率與輸出功率相減得到母線電容功率。母線電壓估算模組用以根據母線電容功率、母線電容估計值及母線電壓的平均值，以計算母線電壓估計值。
於再一實施例中， 母線電容估測器包含第一帶通濾波模組以及第二帶通濾波模組。第一帶通濾波模組用以輸出第一交流分量。第二帶通濾波模組用以輸出第二交流分量。其中第一交流分量與母線電壓相關，第二交流分量與母線電壓估計值相關。
在又一實施例中，第一帶通濾波模組與第二帶通濾波模組均為二階帶通濾波模組，且第一交流分量與第二交流分量均為二倍頻交流分量。
在一實施例中， 母線電容估測器更包含峰值取得模組、倒數運算模組、第三邏輯模組、第二調節模組以及第四邏輯模組。峰值取得模組用以獲取第一交流分量的峰值及第二交流分量的峰值。倒數運算模組用以對該些峰值進行取倒數運算，分別得到第一信號和第二信號。第三邏輯模組用以計算第一信號與第二信號的差值。第二調節模組用以對第一信號與第二信號的差值進行調節調節得到母線電容偏差值。第四邏輯模組用以將母線電容偏差值與母線電容初始值相加得到估算的母線電容值。
在另一實施例中，根據估算的母線電容值實時更新母線電容估計值。
於再一實施例中，電容估計值為電容初始值。
在又一實施例中，母線電容估測器更包含峰值取得模組、倒數運算模組、第三邏輯模組、下垂控制模組以及第四邏輯模組。峰值取得模組用以獲取第一交流分量的峰值及第二交流分量的峰值。倒數運算模組用以對該些峰值進行取倒數運算，分別得到第一信號和第二信號。第三邏輯模組用以計算第一信號與第二信號的差值。下垂控制模組用以對第一信號與第二信號的差值進行下垂控制得到母線電容偏差值。第四邏輯模組用以將母線電容偏差值與母線電容初始值相加得到估算的母線電容值。
因此，根據本案之技術內容，本案實施例藉由提供一種三相變流裝置及電容估算方法，藉以改善採用獨立檢測裝置以計算得到三相變流裝置之母線電容時，需外接設備且成本較高之問題，並改善基於三相變流器本身來進行檢測時，電容的估算與其餘信息結合在一起、電容數值的檢測只能在預充電時檢測一次、利用高頻紋波不易準確檢測而影響電容估算精度…種種問題。本案提出的電容估算方法可實現線上即時檢測電容值，成本低。
由上述元件設計或操作方式，使其成為適應性廣泛之雙向功率變換裝置，而得以適應很寬的電池電壓範圍和電網電壓範圍，並且具有轉換效率高及輸入輸出端間的安全隔離。
在參閱下文實施方式後，本案所屬技術領域中具有通常知識者當可輕易瞭解本案之基本精神及其他發明目的，以及本案所採用之技術手段與實施態樣。
為了使本揭示內容的敘述更加詳盡與完備，下文針對了本案的實施態樣與具體實施例提出了說明性的描述；但這並非實施或運用本案具體實施例的唯一形式。實施方式中涵蓋了多個具體實施例的特徵以及用以建構與操作這些具體實施例的方法步驟與其順序。然而，亦可利用其他具體實施例來達成相同或均等的功能與步驟順序。
除非本說明書另有定義，此處所用的科學與技術詞彙之含義與本案所屬技術領域中具有通常知識者所理解與慣用的意義相同。此外，在不和上下文衝突的情形下，本說明書所用的單數名詞涵蓋該名詞的複數型；而所用的複數名詞時亦涵蓋該名詞的單數型。
另外，關於本文中所使用之「耦接」，可指二或多個元件相互直接作實體或電性接觸，或是相互間接作實體或電性接觸，亦可指二或多個元件相互操作或動作。
第1圖係依照本案一實施例繪示一種電容估算方法100之流程示意圖。如圖所示，電容估算方法100包含以下步驟：
步驟110：輸出非基頻信號至三相變流器中，俾使三相變流器之母線電壓產生非基頻波動；
步驟120：取得三相變流器之母線電壓；
步驟130：根據母線電壓、母線電容估計值、輸入功率及三相變流器之輸出功率得到母線電壓估計值；
步驟140：母線電壓及母線電壓估計值經過濾波環節，分別輸出與非基頻波動對應的第一交流分量和第二交流分量；以及
步驟150：依據第一交流分量、第二交流分量及母線電容初始值，估算母線電容值。
為使電容估算方法100之步驟易於理解，請一併參閱第2圖，其係依照本案一實施例繪示一種三相變流裝置200的示意圖。如圖所示，三相變流裝置200包含三相變流器210、母線電壓估測器222以及母線電容估測器224。於結構上，母線電壓估測器222及母線電容估測器224皆耦接於三相變流器210，另外，母線電壓估測器222與母線電容估測器224耦接。
此外，三相變流器210包含電網端轉換器231、電感-電容濾波器232、AC保險絲233、電網端主連接器234及軟開啟模組235。電感-電容濾波器232耦接於電網端轉換器231用以對其輸出進行濾波，AC保險絲233耦接於電感-電容濾波器232與電網端主連接器234之間，電網端主連接器234用以與電網連接，軟開啟模組235耦接於電網端轉換器231與電感-電容濾波器232。
請參閱步驟110，輸出非基頻信號至三相變流器210中，俾使三相變流器210之母線電壓產生非基頻波動。於步驟120中，可藉由母線電壓估測器222以取得三相變流器210之母線電壓。
為使步驟130易於理解，請一併參閱第3圖，其係依照本案另一實施例繪示一種如第2圖所示之三相變流裝置200的部分電路的控制框圖。於步驟130中，可藉由母線電壓估測器222根據母線電壓Vbus、母線電容估計值Cdc_est、輸入功率Pin_est及三相變流器210之輸出功率Pout得到母線電壓估計值Vbus_est。
於步驟140中，可藉由母線電容估測器224以對母線電壓Vbus及母線電壓估計值Vbus_est進行濾波，以分別輸出與非基頻波動對應的第一交流分量和第二交流分量。於步驟150中，可藉由母線電容估測器224以依據第一交流分量、第二交流分量及母線電容初始值Cdc0，估算母線電容值。
在一些實施例中，上述非基頻信號為二倍頻信號，使母線電壓Vbus產生二倍頻波動。
在另一實施例中，上述步驟130包含以下流程：步驟132：對母線電壓估計值進行閉環控制，母線電壓與母線電壓估計值的差值，經過調節後與母線電容估計值相乘，得到輸入功率； 步驟134：根據三相變流器之輸出電壓和輸出電流，計算輸出功率，且輸入功率與輸出功率相減得到母線電容功率；以及步驟136：根據母線電容功率，母線電容估計值及母線電壓的平均值，計算母線電壓估計值。
請參閱步驟132，可藉由母線電壓估測器222對母線電壓估計值Vbus_est進行閉環控制，並藉由母線電壓估測器222的第一邏輯模組201計算母線電壓Vbus與母線電壓估計值Vbus_est的差值，再藉由母線電壓估測器222的第一調節模組202進行調節後得到調節信號，又藉由母線電容取得模組203將調節信號與母線電容估計值Cdc_est相乘，以得到輸入功率Pin_est。其中第一調節模組202為比例積分調節器，但不以此為限，其中比例係數kp2與積分係數ki2可由下文的計算公式得到。第一調節模組202與母線電容取得模組203構成輸入功率計算環節。
於步驟134中，根據三相變流器210之輸出電壓和輸出電流，計算輸出功率Pout，並藉由母線電壓估測器222的第二邏輯模組204將輸入功率Pin_est與輸出功率Pout相減得到母線電容功率Pc_est。
於步驟136中，可藉由母線電壓估計模組205根據母線電容功率Pc_est，母線電容估計值Cdc_est及母線電壓Vbus的平均值Vbus_ave，得到母線電壓估計值Vbus_est。
於再一實施例中，母線電容估測器224之濾波環節包含第一帶通濾波模組206及第二帶通濾波模組207。第一 帶通濾波模組206用以對母線電壓Vbus進行濾波並輸出第一交流分量，第二帶通濾波模組207用以對母線電壓估計值Vbus_est進行濾波並輸出第二交流分量。在又一實施例中，第一帶通濾波模組206與第二帶通濾波模組207均為二階帶通濾波器，且第一交流分量與第二交流分量均為二倍頻交流分量。
在一實施例中，上述步驟150包含以下步驟：步驟152：獲取第一交流分量的峰值及第二交流分量的峰值，並對峰值進行取倒數運算，分別得到第一信號和第二信號；步驟154：計算第一信號與第二信號的差值，對差值進行調節得到母線電容偏差值，如比例積分調節，但不以此為限，其中比例積分調節中的比例係數kp3和積分係數ki3可根據實際情況自行設定和調整，如經過多次實驗得到；以及步驟156：母線電容偏差值與母線電容初始值相加得到估算的母線電容值。
請參閱步驟152，可藉由母線電容估測器224之峰值取得模組208獲取第一交流分量的峰值及第二交流分量的峰值，再藉由母線電容估測器224之倒數運算模組209對峰值進行取倒數運算，分別得到第一信號和第二信號。
請參閱步驟154，可藉由母線電容估測器224之第三邏輯模組211計算第一信號與第二信號 的差值，再藉由母線電容估測器224之第二調節模組213對差值進行調節得到母線電容偏差值。其中第二調節模組213可為比例積分調節器，但不以此為限。
請參閱步驟156，可藉由母線電容估測器224之第四邏輯模組214將母線電容偏差值與母線電容初始值Cdc0相加得到估算的母線電容值。
在另一實施例中，根據母線電容估測器224得到的母線電容值實時更新母線電壓估測器222中的母線電容估計值Cdc_est。直至整個控制環路穩定，最終得到的母線電容值Cdc_est即為估算出的母線電容值。初始化過程中，電容估計值Cdc_est設定為電容初始值Cdc0，後續過程進行實時更新。
上述詳細步驟說明，描述方案對應為本案提出的閉環實施態樣，適用於對母線電容在線估計的精度要求較高的場合。本案還提出了開環實施態樣，計算簡單，執行速度快，適用於對母線電容在線估計的精度要求低的場合。
在另一實施態樣中，為使步驟150易於理解，請一併參閱第4圖，其係依照本案另一實施例繪示一種如第2圖所示之三相變流裝置200的部分電路的控制框圖。上述步驟150包含以下步驟：步驟152：獲取第一交流分量的峰值及第二交流分量的峰值，並對峰值進行取倒數運算，分別得到第一信號和第二信號；步驟154：計算第一信號與第二信號的差值，對差值進行下垂控制得到母線電容偏差值；以及 步驟156：母線電容偏差值與母線電容初始值相加得到估算的母線電容值。
請參閱步驟152，可藉由母線電容估測器224之峰值取得模組208獲取第一交流分量Ṽ bus的峰值及第二交流分量Ṽ bus_est的峰值，再藉由母線電容估測器224之倒數運算模組209對峰值進行取倒數運算，分別得到第一信號Ṽ⁻¹ busMAX和第二信號Ṽ⁻¹ bus_estMAX。
請參閱步驟154，可藉由母線電容估測器224之第三邏輯模組211計算第一信號Ṽ⁻¹ busMAX與第二信號Ṽ⁻¹ bus_estMAX的差值，再藉由母線電容估測器224之下垂控制模組212對差值進行下垂控制得到母線電容偏差值。其中，下垂控制的係數k droop可通過下文中的公式得到。
請參閱步驟156，可藉由母線電容估測器224之第四邏輯模組214將母線電容偏差值與母線電容初始值C dc0相加得到估算的母線電容值。
與閉環實施態樣相比，在開環實施態樣中，母線電壓估測器222中的母線電容估計值C dc_est保持為電容初始值C dc0。直至整個控制環路穩定，最終得到的母線電容值C dc_est即為估算出的母線電容值。
在又一實施態樣中，可在母線電容估測器224中加入前饋調節，以加快響應速度。具體地，如第5圖所示，前饋調節由一下垂控制模組212實現，下垂控制模組212的輸入為第一信號Ṽ⁻¹ busMAX和根據第二母線電壓估計值V bus_est2的交流分量獲得的第三信號Ṽ⁻¹ bus_est2MAX。其中，在母線電壓估測器222中增加第二母線電壓估計模組，根據電容初始值C dc0估算第二母線電壓估計值V bus_est2，詳細過程已在上文中敘明，此處不再贅述。下垂控制模組212的輸出為偏差量信號，疊加在PI調節模組213的輸出上得到母線電容偏差值。第5圖的其餘環節與第3圖類似，此處不再贅述。
舉例而言，注入負序電流至三相變流器後，產生了負序功率，將會在母線電壓上產生二倍頻的波動(如第1圖所示之步驟110)。根據母線電壓波動的幅度來估算母線電容的值。電壓的二倍頻波動可以通過電容的容抗-電流-電壓模型和功率的關係式進行計算。公式如下： ……式(1)
其中ω n=2πrad/s。
本案的設計思想如後：實際母線電壓包含直流分量和交流分量兩部分，估算的母線電壓也包含直流分量和交流分量兩部分。因此，可採用以下方式逐步計算所需結果：
1.利用二階低通濾波器提取實際母線電壓的直流分量和二倍頻交流分量，見式(2)： ……式(2)
2.利用二階帶通濾波器提取實際母線電壓的二倍頻交流分量，見式(3) ： ……式(3)
3.計算總的輸出功率，根據式(1)得到估計的母線電壓，利用二階帶通濾波器提取估測電壓的二倍頻交流分量，見式(4)： ……式(4)
4.當估測母線電壓的二倍頻交流分量和實際母線電壓的二倍頻交流分量能夠相消去，則估測的母線電壓和實際母線電壓完全一致；
5.當估測的母線電容和實際的母線電容一致時，估測母線電壓的二倍頻交流分量和實際母線電壓的二倍頻交流分量能夠相消去。數學模型見式(5)、(6)： 式(5) ……式(6)
對式(6)進行整理後，可得到以下式(7)： 式(7)
其中 ， ， 。
由上述計算方式可知，對母線電壓估計值進行閉環控制，經過比例積分調節器(PI調節器)得到輸入功率，與輸出功率做差得到電容上的功率，繼而得到電容電流，對電流進行積分得到估計的母線電壓，完成閉環。上述計算流程可整理成如第3圖和第4圖所示之電路控制方塊圖。
再者，閉環控制方案的設計思想如後：注入負序電流，導致電壓二倍頻波動，功率波動引發電壓波動，提取電壓波動峰值，根據如下數學模型，對電容進行估算。 ……式(8)
計算公式中採用輸出功率P out代替電容功率，因為兩者基本相等，其差值主要是由母線電容的內阻引起的功率損耗，可以忽略不計。理論分析，當估測電容值和實際電容值一致時，注入相同的負序功率，所產生的的母線電壓二倍基頻波動幅值一致。利用二階帶通濾波器提取實測母線電壓二倍頻分量和估測電壓二倍頻分量，隨後提取峰值，取倒數後，按如第3圖之架構進行閉環控制。其中，取峰值方便進行數字運算。
另一方面，開環控制方案的設計思想如後：注入負序電流至三相變流器，導致電壓二倍頻波動，功率波動引發電壓波動，提取電壓波動峰值，根據式(8)數學模型，對電容進行估算。理論分析，利用二階帶通濾波器提取實測母線電壓二倍頻分量和估測電壓二倍頻分量，隨後提取峰值，取倒數後，按如第4圖之架構進行開環控制。
以注入2倍頻信號為例，簡單描述一種信號注入方法。傳統三相變流裝置的控制策略是母線電壓閉環控制和交流側電流閉環控制的雙閉環系統，基頻有功電流給定為母線電壓控制環路的輸出，對2倍頻交流分量的控制目標是將電流的2倍頻分量控制為零，或者將母線電壓的2倍頻波動控制為零。在一實施例中，將2倍頻電流分量加入固定的電流給定，疊加在基頻上就是2倍基頻波動，從而在交流側電流中產生2倍頻分量，母線上的功率產生2倍頻波動，相應的母線電壓產生2倍頻波動。上述僅是描述了一種非基頻信號的注入方法，本案並不以此為限。
所屬技術領域中具有通常知識者當可明白，電容估算方法100中之各步驟依其執行之功能予以命名，僅係為了讓本案之技術更加明顯易懂，並非用以限定該等步驟。將各步驟予以整合成同一步驟或分拆成多個步驟，或者將任一步驟更換到另一步驟中執行，皆仍屬於本揭示內容之實施方式。
由上述本案實施方式可知，應用本案具有下列優點。本案實施例藉由提供一種三相變流裝置及電容估算方法，藉以改善採用獨立檢測裝置以計算得到三相變流裝置之母線電容時，需外接設備且成本較高之問題，並改善基於三相變流器本身來進行檢測時，電容的估算與其餘信息結合在一起、電容數值的檢測只能在預充電時檢測一次、利用高頻紋波不易準確檢測而影響電容估算精度…種種問題。
本案提出的電容估算方法，不依賴外部檢測電路或設備，能夠實時準確檢測直流母線電容數值，完成直流母線電容的在線檢測，特別適用於三相變流裝置。
雖然上文實施方式中揭露了本案的具體實施例，然其並非用以限定本案，本案所屬技術領域中具有通常知識者，在不悖離本案之原理與精神的情形下，當可對其進行各種更動與修飾，因此本案之保護範圍當以附隨申請專利範圍所界定者為準。
100‧‧‧電容估算方法
110~150‧‧‧步驟
200‧‧‧三相變流裝置
201‧‧‧第一邏輯模組
201A~201B‧‧‧第一邏輯模組
202‧‧‧第一調節模組
202A~202B‧‧‧第一調節模組
203‧‧‧母線電容取得模組
203A~203B‧‧‧母線電容取得模組
204‧‧‧第二邏輯模組
204A~204B‧‧‧第二邏輯模組
205‧‧‧母線電壓估算模組
205A~205B‧‧‧母線電壓估算模組
206‧‧‧第一帶通濾波模組
207‧‧‧第二帶通濾波模組
207A~207B‧‧‧第二帶通濾波模組
208‧‧‧峰值取得模組
209‧‧‧倒數運算模組
210‧‧‧三相變流器
211‧‧‧第三邏輯模組
212‧‧‧下垂控制模組
213‧‧‧第二調節模組
214‧‧‧第四邏輯模組
222‧‧‧母線電壓估測器
224‧‧‧母線電容估測器
231‧‧‧電網端轉換器
232‧‧‧電感-電容濾波器
233‧‧‧AC保險絲
234‧‧‧電網端主連接器
235‧‧‧軟開啟模組
為讓本案之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下： 第1圖係依照本案一實施例繪示一種電容估算方法之流程示意圖。 第2圖係依照本案一實施例繪示一種三相變流裝置的示意圖。 第3圖係依照本案另一實施例繪示一種如第2圖所示之三相變流裝置的部分電路的控制框圖。 第4圖係依照本案再一實施例繪示一種如第2圖所示之三相變流裝置的部分電路的控制圖。 第5圖係依照本案又一實施例繪示一種如第2圖所示之三相變流裝置的部分電路的控制圖。 根據慣常的作業方式，圖中各種特徵與元件並未依比例繪製，其繪製方式是為了以最佳的方式呈現與本案相關的具體特徵與元件。此外，在不同圖式間，以相同或相似的元件符號來指稱相似的元件/部件。

Claims (18)

  1. 一種電容估算方法，應用於一三相變流裝置中，其中該三相變流裝置包含一三相變流器與一處理器，並由該處理器執行以下步驟，包含：(a)輸出一非基頻信號至該三相變流器中，俾使該三相變流器之一母線電壓產生非基頻波動；(b)取得該三相變流器之該母線電壓；(c)根據該母線電壓、一母線電容估計值、一輸入功率及該三相變流器之一輸出功率得到一母線電壓估計值；(d)該母線電壓及該母線電壓估計值經過一濾波環節，分別輸出與該非基頻波動對應的一第一交流分量和一第二交流分量；以及(e)依據該第一交流分量、該第二交流分量及一母線電容初始值，估算一母線電容值。
  2. 如請求項1所述的電容估算方法，其中步驟(a)中，該非基頻信號為二倍頻信號，使該母線電壓產生二倍頻波動。
  3. 如請求項1或2任一項所述的電容估算方法，其中步驟(c)包含： 步驟(c1)：對該母線電壓估計值進行閉環控制，該母線電壓與該母線電壓估計值的差值，經過調節後與該母線電容估計值相乘，得到該輸入功率；步驟(c2)：根據該三相變流器之輸出電壓和輸出電流，計算該輸出功率，且該輸入功率與該輸出功率相減得到一母線電容功率；以及步驟(c3)：根據該母線電容功率、該母線電容估計值及該母線電壓的平均值，計算該母線電壓估計值。
  4. 如請求項3所述的電容估算方法，其中該濾波環節包含一第一帶通濾波模組用以輸出該第一交流分量；及一第二帶通濾波模組，用以輸出該第二交流分量；其中該第一交流分量與該母線電壓相關，該第二交流分量與該母線電壓估計值相關。
  5. 如請求項4所述的電容估算方法，其中該第一帶通濾波模組與該第二帶通濾波模組均為二階帶通濾波器，且該第一交流分量與該第二交流分量均為二倍頻交流分量。
  6. 如請求項5所述的電容估算方法，其中步驟(e)包含： 步驟(e1)：獲取該第一交流分量的峰值及該第二交流分量的峰值，並對該峰值進行取倒數運算，分別得到一第一信號和一第二信號；步驟(e2)：計算該第一信號與該第二信號的差值，對該差值進行進行調節得到一母線電容偏差值；以及步驟(e3)：該母線電容偏差值與該母線電容初始值相加得到估算的該母線電容值。
  7. 如請求項6所述的電容估算方法，其中根據估算的該母線電容值實時更新該母線電容估計值。
  8. 如請求項5所述的電容估算方法，其中該電容估計值為該電容初始值。
  9. 如請求項8所述的電容估算方法，其中步驟(e)包含：步驟(e1)：獲取該第一交流分量的峰值及該第二交流分量的峰值，並對該峰值進行取倒數運算，分別得到一第一信號和一第二信號；步驟(e2)：計算該第一信號與該第二信號的差值，對該差值進行下垂控制得到一母線電容偏差值；以及步驟(e3)：該母線電容偏差值與該母線電容初始值相加得到估算的該母線電容值。
  10. 一種三相變流裝置，包含：一三相變流器，其中一非基頻信號輸入至該三相變流器中，俾使該三相變流器之一母線電壓產生非基頻波動；一母線電壓估測器，用以取得該三相變流器之該母線電壓，並根據該母線電壓、一母線電容估計值、一輸入功率及該三相變流器之一輸出功率得到一母線電壓估計值；以及一母線電容估測器，用以對該母線電壓及該母線電壓估計值進行濾波，以分別輸出與該非基頻波動對應的一第一交流分量和一第二交流分量，其中該母線電容估測器更用以依據該第一交流分量，該第二交流分量及一母線電容初始值，估算一母線電容值。
  11. 如請求項10所述的三相變流裝置，其中該非基頻信號為二倍頻信號，使該母線電壓產生二倍頻波動。
  12. 如請求項10或11任一項所述的三相變流裝置，其中該母線電壓估測器用以對該母線電壓估計值進行閉環控制，該母線電壓估測器包含：一第一邏輯模組，用以取得該母線電壓與該母線電壓估計值的差值；一第一調節模組，用以對該母線電壓與該母線電壓估計值的該差值進行調節，以取得一調節信號； 一母線電容取得模組，用以將該調節信號與該母線電容估計值相乘，以得到該輸入功率；一第二邏輯模組，用以取得該輸出功率，並將該輸入功率與該輸出功率相減得到一母線電容功率；以及一母線電壓估算模組，用以根據該母線電容功率、該母線電容估計值及該母線電壓的平均值，以計算該母線電壓估計值。
  13. 如請求項12所述的三相變流裝置，其中該母線電容估測器包含：一第一帶通濾波模組，用以輸出該第一交流分量；以及一第二帶通濾波模組，用以輸出該第二交流分量；其中該第一交流分量與該母線電壓相關，該第二交流分量與該母線電壓估計值相關。
  14. 如請求項13所述的三相變流裝置，其中該第一帶通濾波模組與該第二帶通濾波模組均為二階帶通濾波模組，且該第一交流分量與該第二交流分量均為二倍頻交流分量。
  15. 如請求項14所述的三相變流裝置，其中該母線電容估測器更包含： 一峰值取得模組，用以獲取該第一交流分量的峰值及該第二交流分量的峰值；一倒數運算模組，用以對該些峰值進行取倒數運算，分別得到一第一信號和一第二信號；一第三邏輯模組，用以計算該第一信號與該第二信號的差值；一第二調節模組，用以對第一信號與該第二信號的該差值進行調節得到一母線電容偏差值；以及一第四邏輯模組，用以將該母線電容偏差值與該母線電容初始值相加得到估算的該母線電容值。
  16. 如請求項15所述的三相變流裝置，其中根據估算的該母線電容值實時更新該母線電容估計值。
  17. 如請求項14所述的三相變流裝置，其中該電容估計值為該電容初始值。
  18. 如請求項17所述的三相變流裝置，其中該母線電容估測器更包含：一峰值取得模組，用以獲取該第一交流分量的峰值及該第二交流分量的峰值；一倒數運算模組，用以對該些峰值進行取倒數運算，分別得到一第一信號和一第二信號； 一第三邏輯模組，用以計算該第一信號與該第二信號的差值；一下垂控制模組，用以對該第一信號與該第二信號的該差值進行下垂控制得到一母線電容偏差值；以及一第四邏輯模組，用以將該母線電容偏差值與該母線電容初始值相加得到估算的該母線電容值。
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