TWI373619B

TWI373619B - Aging status diognostic equipment for power conversion system, and method thereof

Info

Publication number: TWI373619B
Application number: TW097132976A
Authority: TW
Inventors: Deuk-Soo Kim; Rae-Young Kim
Original assignee: Powertron Engineering Co Ltd
Priority date: 2007-08-29
Filing date: 2008-08-28
Publication date: 2012-10-01
Also published as: KR100998577B1; US8069000B2; TW200912329A; CN101842711B; US20100161259A1; CN101842711A; KR20090023051A

Description

101年.04月0>日梭正替換頁 1373619 i 占六、發明說明：【發明所屬之技術領域】 [0001] 隨著資訊化社會的時代需求，近來以資訊通信為首的多種產業領域中普遍使用各種整流器、逆變器、直流變換器等電力變換裝置，而這些裝置是提供應急電力或變換之後的電力的最基本以及最核心的構成參數。尤其，為應對常用電力的停電而被用作應急電源的不斷電系統或通信用電源裝置等電力變換裝置突然出現故障事故時，給經濟和社會方面帶來損失的可能性極大，因此這些設備需要具有能夠連續可靠運作的能力。 [0002] 本發明涉及為了確保如不斷電系統等具有逆變電路（ inverter circuit)的電力變換裝置的可靠度，而能夠時時診斷所述裝置的老化狀態（Aging state)的裝置，尤其涉及對作為電力變換裝置的主回路的逆變器開關模組的輸出電流的波形進行分析而測量、監視其特徵諧波，並使測量電流信號流經設置於直流匯流排（DC bus)的電解電容器，以測出等效串聯内阻（ESR)值或損失角tan <5值，由此不僅能夠預先診斷電力變換裝置的誤作動或損壞，而且還可以預先監視及診斷蓄電池系統的老化或劣化所致的異常狀態的電力變換裝置的老化狀態診斷裝置及其診斷方法。【先前技術】 [0003] 最近，隨著時代需求越來越有必要確保電力變換裝置的事故安全程度，進而有關電力變換裝置的老化診斷的研究正在廣泛進行，並且各種文獻也介紹著相關的研究結 09713297产單編號A_ 第3頁/共44頁 1013125488-0

I 1373619 101年04月0>日修正替換頁果。近來，文獻中所介紹的方法把著重點主要放在了裝置已發生故障或發生異常之後再判斷故障原因或狀態的問題上0 [0004] 一般來講，電力變換裝置的維修保養採取任意設定產品的壽命年限，當達到所述壽命年限時用新產品交替的方式，從而降低發生事故的可能性，以此應對電力變換裝置的事故發生。但往後的課題應該是：掌握電力變換裝置的異常情況而事先交替老化的電源，由此保護整體的系統。這是因為電力變換裝置是由很多裝置構成的複雜的系統，所以單憑一部分侷限的輸出信號很難判斷综合性的老化狀態》 [0005] 電力變換裝置的老化狀態的診斷方法採用：通過輸入電流的信號處理以及工作頻率的頻譜分析推定出變換裝置模組或設備的異常，或者對於電力用半導體開關的異常或控制器、濾波電容器、輸出端的異常從各種變數中擷取一部分而解釋信號，並對異常結果進行表示的方法。 [0006] 申請日為2003年10月20日、公開日為2005年4月25日的 “申請號：10-2003-0072963，發明名稱：電力變換裝置的狀態診斷裝置”的韓國發明專利是可以診斷出電力變換裝置的老化或劣化所致的異常徵兆的方法中的代表性研究結果。該診斷方法分析電力變換裝置的輸入、輸出端子的電壓信號或者監視濾波電容器的電容變化及脈動電壓的變化量，從而監視電力變換裝置的誤作動或損壞，並預先監視及診斷由於設備的老化及劣化所致的異 09713297^單编號 A〇101 第4頁/共44頁 1013125488-0

1373619 \ A 101年.04月0>日修正頁常狀態。 [0007] 另外，申請曰為2005年8月7曰、核准曰為2005年10月12 曰的“核准號：20-0399135，發明名稱：利用了個別蓄電池管理裝置的不斷電系統”的韓國實用新型揭示了能夠以最適合的方式使如不斷電系統等電力變換裝置的蓄電池充電/放電，並可以管理其内部特性的方案。 [0008] 但是，這種習知的方式與其說是監視狀態，倒不如說是侷限在告知事故狀態，或者即便能夠預先監視及診斷出由於設備的老化或劣化所致的異常狀態，從作為被監視物件的電力變換裝置的輸入/輸出端擷取的與老化狀態相關的取樣信號會根據運轉條件有所變化、以及跟隨周圍環境的變化這些取樣信號也會發生變化，所以檢測的準確度降低而導致辨別能力的下降。另外，需要將各種檢測電路設置到作為被監視物件的電力變換裝置的内部，因此實際上很難適用於工作中的電力變換裝置，所以存在產業上的利用率非常低的缺陷。【發明内容】 [0009] 本發明是鑒於改善如上所述的技術缺陷的目的而提出，

擷取逆變器開關模組的輸出端的電流波形而檢測、監視其平均值、或者/以及根據快速裡傅立葉轉換（FFT)的諧波的大小或實效值，從而不僅監視作為電力變換裝置的核心構成裝置的逆變器開關模組的老化所致的異常與否，而且還使測量電流信號流經設置於電力變換裝置的直流匯流排（DC bus)的電解電容器，並擷取阻抗（ Impedance)電壓信號，從而運算出等效串聯内阻（ESR 09713297# 單織 A〇101 第5頁/共44頁 1013125488-0 1373619 101年.04月02日梭正替換π )值或損失角tan5值，進而可診斷在電力變換裝置中劣化速度最快的電解電容器的老化狀態。 [0010] 另外，本發明的目的在於提供一種能夠以經濟的方式監視、診斷作為電力變換裝置的必不可少的構成裝置的蓄電池的老化或劣化所致的異常狀態的電力變換裝置的老化狀態診斷裝置及其方法。 [0011] 為了實現上述目的，本發明所提供的電力變換裝置的老化狀態診斷裝置包含：第一或第二電流感測裝置（105a 或105b)，其設置於電力變換裝置的單相或三相逆變器開關模組的輸出線路上，以用於感測輸出電流；測量診斷裝置111，其接收通過電流感測裝置擷取的逆變器開關模組的輸出電流波形或者/以及從電解電容器擷取的阻抗電壓信號，從而擷取、運算出電力變換裝置的老化進行狀態及相關的參數，進而診斷電力變換裝置的老化與否〇 [0012] 本發明較佳地還包含：第三電流感測裝置，其可感測直流端電解電容器的紋波電流（Ripple Current)，以用於分析與充電部以及電解電容器的異常狀態或老化狀態有關的其他的特性參數；測量電流產生裝置112，其與所述電解電容器的正負極端子相連，產生通過信號絕緣部 113向所述電解電容器供給的測量電流信號。 [0013] 本發明較佳地還包含繼電保護裝置114，其將所述測量電流產生裝置112所產生的測量電流信號切換（sw i t ch i ng )到作為被測對象的蓄電池上，將所述被測蓄電池的特 09713297#單编號 A〇101 第6頁/共44頁 1013125488-0 1373619 性資料信號切換（SWltehlng)_述測量賴裝置lu ;同時檢測和監規作為如不斷電系統CUPS)等電力變換裝置的必不可少的構絲置的蓄電料'統的老化狀態。 [0014] 當電夺$增大時’所述蓄電池系統的蓄電池單it (cell )由數百個以上構成’此時為了測量所述各單元的老化狀先、需要在所述各單元上設置感測電路而需要大量的監視電路，從而設置變得極其複雜，據此作為更加經濟的方案，較佳地將被測物件的蓄電池系統劃分為適當數量的組（group)，並測量每組的内部電阻及電壓，以此診斷其老化程度》 [0015] 另外’所述測量診斷裝置111包含：濾波及放大裝置2〇1 ’其過濾包含在逆變器開關模組的輸出電流裡的雜訊（ noise)成分或不必要頻帶的雜音信號，或者對所述輸出電流的信號電平（level)進行緩衝（buffering)或敌大或移位（shift) ; A/D轉換部202，其將被所述濾波及放大裝置201所過濾或放大的類比信號轉換為數位信號 ;控制運算裝置203，其控制用於運算的各種資料信號的棟取及變換並使其適當地輸入到微處理器（MPU)裡，而且執行數位運算。 [0016] 另外，本發明為了诊斷直流端電解電容器的老化狀態，較佳地還包含直流耦合裝置200，以用於從所述電解電容器正負極端子的直流電壓過渡掉交流成分的阻抗電壓。 [0017] 另外，測量診斷裝釁111較佳地還包含用於與外部監視裝 09713297#單編號仙⑻ 第7頁/共44頁 1013125488-0 101年.04月02日核正 1373619 置（PC或伺服器）相互進行通信的串聯通信或TCP/IP形式的通信痒204，或者輸出顯示裝置205，其中所述外部監視裝置接收對應於所述控制運算裝置203的運算結果的輸出信號，並以此管理所述電力變換裝置的診斷結果。 [0018] 根據本發明所提供的電力變換裝置的老化狀態診斷方法包含：擷取逆變器開關模組的輸出電流波形的步驟；根據所述被擷取的輸出電流波形運算分析其平均值或者/以及根據快速裡傅立葉轉換（FFT)的諧波的大小或實效值的步驟；並且所述方法還包含：使具有設定頻率的測量電流信號流經設置於電力變換裝置的直流匯流排的電解電容器的步驟；擷取對應於所述測量電流信號的阻抗電壓波形的步驟；根據所述測量電流信號和被擷取的阻抗電壓波形運算出等效串聯内阻（ESR)值或損失角tan5 值的步驟；根據上述步驟中運算出的輸出電流波形的平均值以及根據FFT的各諧波的大小或實效值、所述ESR值或者損失角tan5值’分析診斷電力變換裝置的誤作動或老化狀態的步驟。 [0019]另外，本發明較佳地還包含根據FFT分析作為判斷充電部或電解電容器的老化狀態的另一種擷取參數的電解電容器紋波電流的各諧波含量的步驟。 [0020]另外，測量和監視蓄電池系統的老化狀態的方法由如下

繼電保護裝置的㈣；使具有設定頻率的測量電流信號步驟構成，必不可少的. 或單元Cee 097_产單编號删1 第8頁/共44頁 1013125488-0 1373619 101:年04月G—2日修正_ 流經所述繼f輕裝置所_的被_件的f電池組或者單元上的步驟；操取對應於所述測量電流信號的内部阻抗電Μ形”驟；以及根據所述測量電流信號和所操取的内部阻抗電壓波形運^㈣纽㈣步驟；根據所述運算出的内部電阻值判斷f電池系統的老化狀態的步驟。在所述操取内部阻抗電壓波形的步驟中，同時進行蓄電池單元電壓的測量運算。 [0021] [0022] [0023] 如上所述，根據本發明所提供的電力變換裝置的老化狀態診斷裝置及其診斷方法’並不採用如習知的技術中所揭不的根據設備的輸入/輸出電壓和電流信號判斷誤作動的方法，或者在輸入/輸出端追加設置信號測量電路之後，分析處理以此測算出的信號而診斷異常徵兆的方法。本發明在運作巾的電力變換裝置的直流匯流㈣鄰接部位連接感測線，在逆變器開關模組的輸出電路端簡便地設置掛鈎（hook)形狀的電流感測裝置，由此搭接變得簡單，信號解釋或者運算變得較為單一，而且具有言的測量判別能力而能夠提高可靠度。另外，在電力變換裝置中，電解電容器或者開關半導體元件早期就可能被劣化。本發明擷取與所述電解電容器或者開關半導體元件的老化有關的特性參數的波升〗並對此進行分析和監視來提高檢測準確度以及判別能力。另外’本發明適當佈置控制運算裝置的運算時間，根據蓄電池組或者單元的所述測量電流信號和所掏取的内部阻抗電壓波形來同時運算出内部電阻值，從而判斷蓄電池系統的老化狀態。第9頁/共44頁〇971329#單織 A0101 1013125488-0 1373619 [0024] 進而，不僅能夠準破監視電力變換裝置的誤作動或者損壞，而且能夠在本地或者遠端事先準確地監視設備由於老化或劣化所致的異常狀態，從而可以事缝斷出是否有劣化現象。 [0025] 目前，不斷電系統正成為電力變換裝置的主流，其用途和使用目的是考慮到常用生產線的停電事故，時時將電力充電到蓄電池’而當發生停電事故時，將充電在蓄電池裡的電力轉換為交流而用於應急。因此本裝置的故障會直接導致停電而對經濟和社會造成損失，所以事先監視本裝置的老化狀態而避免本裝置運作途中產生故障是必然的需要。 [0026] 本發明*錢夠準確監視電力變換裝置賴作動或損壞而且在本地或遠端可以即時監視因設備的老化或劣化所致的異常狀態，從而能夠事先診斷是否存在老化（劣化）狀態》 [0027] 另外，本發明在運作中的電力變換裝置的直流匯流排的鄰接部位連接由4端子網構成的感測線，並在逆變器開關模組的輸出電路端崎鈎（hook)形式設置電流感測裝置由此能夠簡便地應用於運作中的電力變換裝置上。 [0028] 另外在電力變換裝置的裳置中有可能產生早期劣化的裝置為電解電容器’本發明通過擷取與所述電解電容器的h失角或者/以及開關半導體元件的老化有關的特徵因素的電流波形來進行判斷，因此相比習知的方式提高電力變換裂置的老化診斷準4度及判別能力。 09713297# 單編號 A0101 第10頁/共44頁 1013125488-0 1373619 « 〇 101年.04月0>日接正脊換頁 [0029] 另外，根據設計人的判斷，可以有選擇地使信號解釋或運算變得簡單，而且測量判別能力高而能夠提高可靠度〇 [0030] 【實施方式】以下，參照圖式來詳細說明本發明的實施例。 [0031] 圖1為根據本發明所提供的一種實施例，是簡要示出了電力變換裝置的老化狀態診斷裝置的構成圖。 [0032] 如圖1所示，根據本發明所提供的電力變換裝置的老化狀態診斷裝置包含：第一或第二電流感測裝置（105a或 105b);測量診斷裝置111，其接收所擷取的信號而測量、運算、診斷電力變換裝置的老化狀態。 [0033] 而且，為了診斷、分析充電部或者電解電容器的老化狀態，較佳地還包含：第三電流感測裝置106，以用於感測電解電容器的紋波電流；信號絕緣部113，或測量電流產生裝置112。 [0034] 所述第一或第二電流感測裝置（105a或105b)插入設置在單相或三相的逆變器開關模組102的輸出端線路上，從而能夠時時或者必要時檢測所述逆變器開關模組102的輸出電流波形。所述電流感測裝置較佳地以掛鈎（hook) 形式設計，從而無需切斷線路也能夠簡便地將其設置到輸出端線路上，，用於檢測被測對象線路的電流波形。 [0035] 所述測量診斷裝置111基本包含：濾波及放大裝置201 ; A/D轉換部202 ;由微處理器及其周邊電路構成的控制運算裝置203。為了診斷、分析充電部或電解電容器的老化 09713297#單編號 A〇101 第11頁/共44頁 1013125488-0 1373619 101年04月02日核正替換頁狀態，所述測量診斷裝置111還包含直流耦合裝置200。 [0036] 而且，所述測量診斷裝置111較佳地還包含：串聯通信或 TCP/IP形式的通信埠204，用於與外部監視裝置相互進行通信；或者輸出顯示裝置205。 [0037] 所述直流耦合裝置2 00從擷取於直流端電解電容器正負極端子的直流電壓中只過濾交流成分的阻抗電壓信號。所述直流耦合裝置200可以如同習知技術由直流耦合電容器和電阻元件構成。而且當整流器/充電器101直流輸出端的直流電壓高時，所述直流耦合裝置200對直流輸出端的電壓進行適當分壓，以便所述濾波及放大裝置201能夠處理直流電壓。 [0038] 所述濾波及放大裝置201對從電解電容器103擷取的阻抗電壓信號或者紋波電流信號、或者/以及通過所述第一或第二電流感測裝置（105a或105b)獲取的逆變器開關模組102的輸出電流波形中所包含的雜訊（雜音）成分進行過滤、去除。 [0039] 而且，使所述濾波及放大裝置201還具有如同帶通濾波裝置的過濾功能，從而可以過濾或消除所述信號中所包含的對於運算老化診斷參數非必要或干擾頻帶的雜音信號 [0040] 當然，對所述直流端電解電容器的直流電壓測量而言，也可以無需通過所述直流耦合裝置200而直接輸入到所述濾波及放大裝置201來進行。 [0041] 在所述濾波及放大裝置201被過濾的信號被放大為適合於 1013125488-0 09713297#單编號A0101 第12頁/共44頁 ^/^619 ^/^619 [0042] [0043] [0044] 09713297^^^ 101年.04月0>日梭正 A/D轉換部202的信號電平》所述A/D轉換部2〇2的常用機型實際上具有雙電源（例如正負極12V)或單電源（例如+5V)輸入，因此所述遽波及放大裝置201對信號電平進行放大或移位（Shift)，以便使之適合於所述A/D轉換部202的輸入端電平。而且，所述濾波及放大裝置201可以具有對擷取或獲取的信號進行緩衝（buffering)的功能。控制運算裝置203，具有控制生成或轉換的用於運算的各種資料信號適當地輸入到微處理器（MPU)裡的功能，並由如同微處理器等功能比較簡單的後入式電路構成，其接收A/D轉換部202的數位信號之後：1)運算出逆變器開關模組102的輸出電流一個週期的平均值以及/或根據的諧波的大小或實效值；2)運算出電解電容器1〇3的ESR 值或損失角tan5值；3)根捸需要分析利用第三電流感測裝置所檢測的電解電容器的紋波電流，以此運算出根據FFT的諧波的大小；4)而且，根據需要運算出蓄電池系統的每組的内部電阻值或者蓄電池單元（eeu)的電壓值；以此能夠診斷出電力變換裝置的老化狀態。作為本發明的另-種實施例，為了簡化構成而降低製造成本’所述電力變換裝置的老化狀態診斷裝置不包含所述信號絕緣部113及測量電流產生裝置112，而是只包含第一或第二電流感測裝置（1〇5a_5b)及測量診斷裝置11卜由此在所述微處理器的能力所允許的範圍内，從多個方面細缴地運算'分析逆變器開關模組102的輸出電流一個週期的平均值、以及/或所述輸出電流上下半週期 A0101 第13頁/共44頁 1013125488-0 1373619 101年.04月〇》日核正替換頁] (上半週期以及下半週期，即一個週期）的根據FFT的各諧波的大小或實效值、根據FFT分析的特徵諧波（偶次或特定次的諸波）的產生與否’從而能夠珍斷作為電力變換裝置核心回路的逆變器模組的老化狀態。 [0045] 在這種情況下，很難精確分析設置於直流端的電解電容器的老化狀態，因此當達到耐久年限或檢測其工作溫度而大於設計基準時，將其用新產品交替，由此提高電力變換裝置的可靠度。 [0046] 所述逆變器開關模組102是電力變換裝置最主要的構成參數，其電路結構複雜，而且半導體開關元件S卜S6或控制電路的誤作動或者老化導致臂短路（arm short)等致命故障的可能性極高，所以擷取有關逆變器開關模組102 的異常與否或老化的相關參數是診斷電力變換裝置老化狀態的基本因素，也是第一目的。 [0047] 圖2示出了當從所述逆變器開關模組1 0 2輸出的電流成分向負載側流動時，包含在輸出電流成分裡的各諧波成分和直流成分通過輸出變壓器或者輸出過濾電路104而流動的路徑。 [0048] 包含在所述輸出電流成分裡的直流成分Iv在輸出變壓器的一次回路側形成偏差電流而流動，諧波電流成分Ih在輸出濾波電路104被旁路掉，從而最終在負載側只流有基本波電流If。圖2示出了一般所採用的電力變換裝置的逆變器轉換部的輸出電路端，但是輸出濾波電路104位於輸出變壓器的一次回珞側時，最终在負載側也只流有基本

〇9?13297产單編號 A010I 第14頁/共44頁 1013125488-0 1373619 101年.04月[^日按正#«頁波電流If。 [0049] 進而，包含在所述逆變器開關模組102的輸出電流裡的直流成分I v以及諧波電流成分I h，即便負載電流有所變動也不受其影像，根據逆變器開關模組102的特性異常或老化程度的變化，主要是輸出電壓波形產生變化，因此通過分析逆變器開關模組102輸出電流的直流成分Iv或者諧波電流成分Ih的大小來診斷電力變換裝置的老化狀態。 [0050] 而且，電力變換裝置的負載大體使用如同電氣設備的線性負載30 3和整流器負載302。如上所述，在負載電流中 ✓ 包含電容器輸入型的整流器負載302時，若上下半週期的波形對稱，則負載電流成分中主要包含第3、5、7次等奇數低次諧波，這些多少被輸出過濾電路104吸收一些，但所述奇數低次諧波（例如3、5、7次）的大部分會通過逆變器開關模組102流動，因此測量除了所述負載電流的流動所引起的包含在逆變器開關模組1 0 2的輸出電流内的奇數低次諧波外的各諧波的大小或實效值的變化量，當其含量增加到正常狀態以上時，判斷為已老化。 [0051] 在上述情況中，當負載電流波形的上下半週期寬度互不相同時，根據FFT分析負載電流波形可知，在所述負載電流裡含有偶次諧波。這種現象大部分是因為逆變器開關模組102的控制狀態不良所致，所以當測量出如上所述的偶次諧波時，可以判定為電力變換裝置產生了故障或已老化。

[0052] 所述逆變器開關模組102對直流電壓進行脈寬調變（PWM 09713297^^^^ A〇101 第15頁/共44頁 1013125488-0 1373619 101年04月02日修正替換頁 )控制，從而輸出正弦波PWM形狀的交流電壓波形，當如上下部臂（arra)開關元件S卜S6的導通電阻等開關特性值因老化而增加或變為互不相同時，逆變器開關模組102 的上或者下半週期之間的輸出電壓波形相互非對稱，因此流動至輸出過濾電路104及輸出變壓器301的輸出電流會帶有直流成分I v。進而所述交流電壓波形一個週期内的電流平均值會增加，從而通過測出電流平均值來診斷逆變器開關模組102的老化狀態或者是否有異常。 [0053] 圖6示出了當所述半導體開關元件S1〜S6中的一部分被老化而導通電阻增加時，通過模擬得出的輸出電流波形（左側）及根據FFT進行分析的各諧波的大小（右側）。這種情況下，由於平均值有所增加而能夠得出在逆變器開關模組102的輸出電流裡含有直流成分（DC成分），而且發生了偶數低次諧波。 [0054] 並且，當逆變器開關模組102的半導體開關元件S卜S6或控制電路發生老化、或者向控制電路供給電源的控制電源（例如DC/DC逆變器，或者開關式電源（SMPS))產生故障而導致誤作動時，對所述逆變器開關模組102的輸出波形而言，其上或下半週期内的正弦波PWM電壓波形從正常波形產生變形，並含有在正常狀態時不會出現的特定次的諧波電壓。與基本波形相比，對於這種特定次的諧波，輸出變壓器301及輸出濾波電路104具有更低的阻抗，因而由所述諧波電壓在所述輸出濾波電路104產生較大的所述特定次的諳波電流，並且所述上半週期及下半週期（即，一個週期）内的所述特定次的諧波電流會相 09713297#單编號 A〇101 第16頁/共44頁 1013125488-0 1373619 • 4 101年.04月0>日按正替«Ϊ頁比正常狀態有所增加。進而，通過對輸出電流波形的FFT 分析，測量、運算出上下半週期（即，一個週期）特徵諧波的大小及諧波的實效值，以此診斷逆變器開關模組 102的老化狀態或是否有異常。 [0055] 圖7示出了當所述半導體開關元件S卜S6或控制電路發生老化、或者向控制電路供給電源的控制電源（例如DC/DC 逆變器，或者開關式電源（SMPS))產生異常而導致開關元件無法正常接通時，將此時的狀態通過類比得出的輸出電流波形（左側）及根據FFT進行分析的各諧波的大小（右側）。此時，可以得知在逆變器開關模組102的輸出電流裡產生了低於開關頻率的特定次諧波，即產生了多個低次諧波。 [0056] 圖8是又一種老化現象的示例，示出了當逆變器開關模組發生老化時根據FFT進行分析的各諧波的大小（右側）、以及正常工作時輸出電流的波形（左側）。這種情況下，可以得知在逆變器開關模組102的輸出電流產生了低於開關頻率的特定次諧波，即產生了多個副諧波（

Subharmonic)或間諸波（Interharmonic)。 [0057] 如上所述，電力變換裝置的電路結構複雜而出故障的形式也多樣，且各部位的老化程度也互不相同，所以根據這種多樣的故障因素或老化因素，在所述逆變器開關模組102的輸出電流平均值或諧波的大小（或實效值）中，很有可能只有一個產生變化。因此對電力變換裝置的PWM 控制方式等的特性進行檢討之後，基於工作特性要麼只分析輸出電流平均值或諧波大小（或實效值）中的某一 09713297^^'^^ A0101 第17頁/共44頁 1013125488-0 1373619 101年04月02日梭正替换頁個，要麼分析、監視輸出電流平均值以及諧波的大小（或實效值），以此可以提高測量判別能力。 [0058] 另外，連接在電力變換裝置的直流匯流排的電解電容器，其耐久壽命根據使用條件（尤其使用溫度）有所不同，屬於耐久壽命較短的裝置。進而持續監視、診斷電解電容器的老化狀態顯得尤為必要。 [0059] 所述電解電容器隨著老化及劣化，一般有三個參數產生變化，而所述三個參數分別是電容量、ESR以及漏電流（ leakage current)。電解電容器的電容量單位用法拉第（Farady)表示，隨著老化及劣化電解電容器的電解成分會逐漸減少，從而電容量變小，ESR值變大。 [0060] 而且，電容量根據電解電容器的溫度產生變化，因此計算出電容量與ESR值的比值，即計算出損失角tan 5值之後，將其是否增加到設定的值以上（例如電容量大約變化-20%〜20%)作為診斷的基準。尤其大多製造商提示，在損失角tan6為初期基準值的300%以下時，電解電容器產生了劣化，因此較佳地應當檢驗tan (5的變化值。 [0061] 另外，作為本發明檢測充電部異常的方案，較佳地還包含將通過第三電流感測裝置檢測獲得的電解電容器紋波電流的諧波成分，根據FFT進行分析處理之後，診斷各諧波的大小是否產生變化而達到基準值以上的步驟，其中所述電解電容器紋波電流的諧波成分是與整流部或充電器的異常或老化、或者與電解電容器的老化有關的相關參數。 13297#單编號 A〇101 第18頁/共44頁 1013125488-0 1373619 « 1 101年.04月Ot日修正替換頁 [0062] 作為本發明具體的一種實施例，根據控制運算裝置203所輸出的0n/0if信號，測量電流產生裝置112產生正弦波或矩形波形狀的、或者具有純正弦波的脈衝波形狀的測量電流信號I s。如上所述產生的測量電流信號I s，由於直流端的電壓被信號絕緣部113的耦合裝置阻斷（ blocking)，從而通過直流端電解電容器的正負極端流動。 [0063] 當測量電流信號流經所述電解電容器時，在電解電容器的正負極端子上，直流電壓上會疊加與之相對應的阻抗電壓Vs，所述直流電壓在直流耦合裝置200被消除，純交流成分的阻抗電壓信號經過濾波及放大裝置201之後，在 A/D轉換部202變為數位信號。 [0064] 而且，所施加的測量電流信號I s也會在所述A / D轉換部 202變為數位信號，在此通過所述阻抗電壓Vs及測量電流信號Is運算出被測量電解電容器的ESR值、以及電容量與 ESR值的比值，即損失角tan <5。 [0065] ESR值是電解電容器的内部電阻成分，因此可以用如下的 [數學式1]來表示。 [0066] 【數學式1】 ESR值（"Ω) = (Vs/Is) xcos<5xl0_6 在此，（5是測量電流信號Is和與之相對應的阻抗電壓Vs 的相位角之差。進而，cos<5可以用[數學式2]來表示。 [0067] 【數學式2】 cos <5 = ESR 值（/ζΩ) X (Is/Vs) /10-6 0971329*7#單編號 A0101 第19頁/共44頁 1013125488-0 101年04月0之5倐正替七頁· 而且，由於損失角tan <5可以用[數學式叫來表示，所以以此能夠運算出ESR值（"Ω )以及損失角tan <5 » t〇〇68] [0069] 【數學式3】 tan S = Vi/ c〇s35 -1 對於有關ESR值（/ζ Ω )及cos <5值的運算方法而言，作為本發明的一種示例可應用本案的申請人在2〇〇4年2月3 日向韓國特許廳提出申請，2006年5月2日核准的核准號為1 0-0577828-0000，發明名稱為“基於紋波雜訊信號的阻抗有效值的測量運算方法及其電路，，的專利中所公、開的同步檢波法運算規則及其電路來進行運算。 [0070] —般來講，所述阻抗電壓V s和測量電流信號I s中含有因電力變換裝置的工作而產生的各種感應雜訊（雜音）或負載電流所致的各次數的諧波。當除了阻抗電壓Vs和測量電流信號Is的基本頻率成分之外，還含有任意諧波的成分或類似于基本頻率成分的頻率時，也可以應用在所述引用發明中公開的同步檢波法運算規則’從而運算出 ESR值（M Q )及cos δ值，並利用[數學式3]準確運算出損失角tan <5。 [0071] 即，對此更加詳細說明如下》當要遽算電解電容器的内部ESR值（/ζΩ)時，通過常用的带通滤波裝置來獲取含有（混合）大量雜訊的檢測信號，而所述雜訊是由於對· 應於測量電流信號Is的阻抗電磨vlS和如同諧波、-文波電壓 Λίηη^ 欢的雜訊β而且適當選擇 VRP等外部因素而在被測物上感生雜訊的影響’操取最所述測量電流信號I s的頻率而讲降 09713297^^^ A0101 第 20 頁 / 共 44 貢 1013125488-0 1373619 • Λ 10Ϊ年.04月0·2日梭正f «頁终選定的一定的積分週期TD而進行積分運算，並通過由去除全部的交流成分項的運算步驟構成的同步檢波法，可以準確獲取電解電容器的内部£81?值（"0)及〇〇5 5 值。 [0072] 假設測量電流信號Is的頻率為ηω，對應於所述測量電流信號Is，從被測物件的電解電容器得到的阻抗電壓Vs信號一般通過[數學式4]來表示。 [0073] 【數學式4】

Vs=^ (t) =2Acos (ωΐ+Φ+<5 ) 本發明中，（5值是當要運算電解電容器的内部ESR值（// Ω)時，測量電流信號Is和與之相對應的阻抗電壓VIS的相位角之差。 [0074] 而且，測量電流信號Is可以用[數學式5]以正弦波函數來表示，其含有各種感應雜訊（雜音信號）或開關雜訊所致的各次的諧波。 [0075] 【數學式5】 ·

Is=i (t) =2Bcos (ηωΐ+Φ) 根據公知的同步檢波運算方法，將各種諧波信號中所含有的阻抗電壓VIS或測量電流信號I s分別相乘到具有與所述阻抗電壓VIS相同的頻率且存在一定角Φ相位差的餘弦波C1或正弦波S1，由此計算出各運算項ral、m2、m3、m4 ，再計算出構成所述各運算項的所有交流成分項頻率的最大公約數，將相當於所述最大公約數的週期或它的整數倍設定為積分週期TD，在所述積分週期TD内對所述各 0971329#單編號 A_ 第21頁/共44頁 1013125488-0 1373619 101年.04月0乏日修正销^頁. 運算項nil、m2、m3、m4分別計算週期積分，從而排除所述各運异項ml、ra2、ra3、m4中的交流成分而得出用於 ESR值運算的直流成分mi、m2、M3、M4值，且通過[數學式1]和[數學式6]計算出ESR值（//Ω)。 [0076]【數學式6】 (Μ,Μ,+Μ,Μ,) ^ a

Ml = C0S@) = ~cos(<5) V2 IsΊΪ 而且通過[數學式7]計算出cos (5值之後，【數學式7】 cos'd (M 美+H) 根據[數學式7]和[數學式3]可以計算出損失角tan6。 [0077] 另外，圖3是本發明的另一種實施例.，其還包含繼電保護裝置114，所述繼電保護裝置Π4將產生於測量電流產生裝置112的測量電流信號I s切換到被測蓄電池系統11 〇，以用於同時測量、診斷作為不斷電系統（ups)的必要構成裝置的畜電池系統11 0的老化狀態，而且將被測蓄電池的内部阻抗電壓信號連接到所述測量診斷裝置lu。 [0078] 將使產生於所述測量電流產生裝置11 2的測量電流信號j s 流經被測蓄電池系統110，從所述被測蓄電池獲取阻抗電壓信號Vs ’通過類似於前述的運算電解電容器内部ESR值 (Α Ω)的方法，可以運算出被測蓄電池的内部阻抗有效值（電阻成分）。 09713297#單编號 A0101 第22頁/共44頁 1013125488-0 1373619 ♦ .« 10Ϊ年.04月日修正_頁 [0079] 而且，為了運算出被測蓄電池的内部阻抗有效值（電阻成分），根據設計人的判斷，產生於測量電流產生裝置 112的測量電流信號I s可以選擇與運算所述電解電容器的内部ESR值（Ω )時所使用的測量電流信號Is的頻率相同的信號、或者考慮到被測蓄電池的内部等價電路特性可以單獨選擇恰當的頻率，並且所述測量電流信號Is的大小可以選定為相同或不相同。 [0080] 所述蓄電池系統110的蓄電池單元（cell)，當蓄電池的電容量增大時，由數百個以上構成。這種情況下，為了測量各單元的老化狀態，每個單元都需要設置測量電路，因此設置顯得複雜且需要大量的監視電路，從而結構也變得複雜。鑒於此作為更加經濟的方案，將被測物件的蓄電池系統110以適當大小的組劃分之後，測量每組的内部阻抗有效值（電阻成分）以及電壓，以此診斷蓄電池系統110的老化程度。 [0081] 圖4示出了檢測每個組別的電阻和電壓而診斷其老化程度的實施例的佈線圖。 [0082] 更加具體來講，示出了將被測物件的蓄電池系統110劃分為適當的組，並對用於測量每個組的内部電阻及電壓的測莖電流信號線I s 1〜I s η以及特性資料感測彳s號線

Vsl〜Vsn進行連接的連接圖。現實中，考慮到蓄電池系統的串聯組列大小，以4〜12個單元為一個組，並連接以4端子網形成的測量電流信號線及資料感測信號線，以用於測量每個組的内部電阻及單元電壓。 097贈#科號删1 第23頁/共44頁 1013125488-0 1373619 101年04月02日修正替換頁 [0083] 圖4中每個組由4個單元構成，在2個組上連接有測量電流信號線，以用於使測量電流信號同時流動。但考慮到測量電流產生裝置112的電容量和測量電流信號線的佈線難度，可以適當地選擇測量電流信號Is單獨流動的各組的數量。 [0084] 對於運算電解電容器的内部ESR值（/Z Ω )及cos<5值或運算被測蓄電池單元/組的内部電阻而言，利用同步檢波運算規則的一種實施例的測量運算步驟或方法如下。 [0085] 使測量電流信號流經被測物，以此測出測量電流信號Is 和與之相對應的阻抗電壓信號Vs (S301)。 [0086] 而且此時，較佳地從所述測量電流信號及阻抗電壓的信號頻率成分中，通過濾波裝置或測量運算裝置内部的濾波程式，盡可能只過濾有必要於測量運算的頻率成分（ S302)。 [0087] 接著，微處理器（MPU)讀取被轉換為數位信號的所述測出的信號，並利用被過濾的測量電流信號及阻抗電壓的測量信號成分，運算電解電容器的内部ESR值（# Ω )及損失角tan5值，或者運算被測蓄電池的單元/組的内部電阻值（S303 )。 [0088] 在此，運算所述£51?值（#0)及損失角士311(5值、或者運算蓄電池的單元/組的内部電阻值的方法如下。 [0089] 對形成測量信號的所有頻率成分進行相加及相減之後，求出其結果值之間的最大公約數（S304 )。 09713297#單编號 A〇101 第24頁/共44頁 1013125488-0 1373619 * ΙΟί年:04身02日修正替&頁 [0090] 以相當於所述最大公約數頻率的週期或所述週期的整數倍，設定用於運算的一定的積分週期TD。 [0091] 利用所述測量電流信號、阻抗電壓信號、餘弦波C1及正弦波S1分別計算出運算項ml、m2、m3、m4 (S306 )。 [0092] 在所述一定的積分週期TD内，對所述運算項ml、m2、m3 、m4進行積分而分別得出只以直流成分構成的運算項Ml 、M2、M3、M4 (S307 ) ° [0093] 利用所述運算項Ml、M2、M3、M4運算出電解電容器的内部ESR值（"Ω )及損失角tan 5值，或計算出蓄電池的單元/組的内部電阻（S308 )。 [0094] 圖5為本發明的一種實施例，其示出了通過運算逆變器開關模組102的輸出電流平均值或者/以及根據FFT的諧波大小或實效值、和通過運算電解電容器的ESR值和損失角 tan <5，對電力變換裝置的老化狀態進行診斷的方法的内部程式流程圖，具體說明如下。 [0095] 測量診斷裝置111接通電源，進入測量電力變換裝置的異常與否及其老化狀態的運算迴圈（loop)中，並將微處理器（MPU)的計數器（counter)值η重置為0 (S501 )° [0096] 為了檢測第一或第二電流感測裝置（105a或105b)的輸出電流波形，將通過濾波及放大裝置201獲取的半週期或一個週期内的輸出電流取樣值輸入到A/D轉換部202，並將轉換後的輸出電流數位值存儲到測量診斷裝置111的存儲部裡，直至所述計數器的值達到N為止反復進行存儲（ 09713297^^'^^ A〇101 第25頁/共44頁 1013125488-0 1373619 ιοί年04月曲日梭正替換 [0097] [0098] [0099] [0100] [0101] S502 ) 通過所述被存儲的電流波形，首先運算一個週期内的平均值，接著根據FFT運算上以及下半週期（即，一個週期 )的特定次證波的大小、或特定次諧波的實效值。若所述平均值、或者各諧波的大小或實效值中的某一個大於一定的設定值M1、M2，則設定相關的事件位元（eveiU bit) (S503)。相關的事件位元被設定之後，被傳送到資料收集裝置或伺服器上，以此告知電力變換裝置的異常狀態或是否有故障（S504 )。另外，雖然在步騾S503使用了通過簡單的運算來確保診斷可靠度的方法，即，只要所述平均值、或者特徵諧波的大小或實效值中的某一個大於—定的設定值M1、M2，則判斷為電力變換裝置處在異常或者老化狀態而停止其運轉。但作為另一種實施例，由於根據電力變換裝置的故障狀態或故障形式，所述濾波及放大裝置2〇1的輸出電流波形的電平或狀態分別以不同的形式輸出，所以根據設計人的判斷，考慮到這種特性，應當較佳地核對（check)所述所有的平均值以及特徵諸波的大小或實效值是否都大於一定的基準設定值Ml、M2 » 即’如果平均值和特徵諧波的大小/實效值不是全部大於一定的設定值Ml、M2，則電流變換裝置繼續運作（S5〇5、〇〇9_#料號 A0101 第26頁/共44頁 1013125488-0 1373619 ιοί年.04月日梭正_頁 [〇1〇2] 在上述過程中，如果發現異常，貝ί立即將負載旁路掉，停土電力變換裝置的運轉，並設定（set)錯誤標示（ flag)而顯示到輸出顯示部上，且傳送到資料收集裝置或伺服器（S506 )。 [〇1〇3] 另外’運算電解電容器的ESR值和、電容量與ESR值的比值，即損失角tan <5值的方法包含如下步驟：向連接於電力變換裝置的直流匯流排的電解電容器施加一定頻率的測量電流信號（S601 );擷取對應於所述測量電流信號的阻抗電壓波形（S602 );通過所述測量電流信號和所擷取的阻抗電壓波形運算出ESR值或損失角tan5值（ S603 );通過所述運算出的ESR值或損失角tan<5值診斷電力變換裝置的誤作動或電解電容器的老化狀態（S604 )。在上述步驟中，如果發現誤作動或老化異常狀態，則立即將負載旁路掉，停止電力變換裝置的運作，並設定錯誤標示而顯示到輸出顯示部上，且傳送到資料收集裝置或伺服器。 [0104] 另外’測量、監視不斷電系統（UPS)的必不可少的構成裝置，即蓄電池系統的方法包含如下步驟：為了將被測物件蓄電池的組或單元切換到所述測量診斷裝置而選擇控制繼電保護裝置；使具有一定頻率的測量電流.信號流經所述繼電保護裝置所選擇的被測物件蓄電池的組或單元；擷取對應於所述測量電流信號的内部阻抗電壓波形 ;根據所述測量電流信號和被擷取的内部阻抗電壓波形，運算出内部電阻值；根據所述運算出的内部電阻值，判斷蓄電池系統的老化狀態。在擷取所述内部阻抗電壓〇_#單编號A〇101 第27頁/共44頁 1013125488-0 1373619 [0105] [0106] [0107] [0108] [0109] 波形的步驟中，同時對蓄電池單元電壓進行測量、運算 e » 通過測量所述被測物件蓄電池系統的各單元或組的内部電阻、或者每個組的電壓來診斷劣化狀態的具體實施方法或其電路，可以通過應用本案申請人在2 〇〇 3年4月23日向韓國特許廳提出申請，2〇〇6年1月19日被核准，“核准號為：1 0-0546246號，發明名稱為：蓄電池系統的劣化診斷系統”的發明專利的技術思想來容易實現。如上所述本發明較佳的實施例只是以示例的目的而公開，顯然還可以直接利用本發明的技術思想，追加設置串聯通信或TCP/IP通信模組之後，以線上診斷監視裝置搭載到運轉中的電力變換裝置而使用。另外，本發明還可以直接利用其技術思想，以便攜形式製作’並利用4端子網檢測探頭（probe)及電流感測裝置來檢測電力變換裝置的被測物件部位，以此能夠準確診斷各部位的誤作動或異常狀態。另外，本發明所屬技術領域的普通技術人員，在不超出本發明技術思想的範圍内，完全可以進行交替、變形及變更’但這種交替、變形及變更都應當認為包含在本發明權利要求書的範圍内。【圖式簡單說明】圖1為根據本發明所提供的電力變換裝置的老化診斷裝置的構成圖；圖2為根據本發明所提供的電力變換裝置中逆變器開關模 09713297#單編號 ΑΟίοι 第28頁/共44頁 1013125488-0 1373619 101年.04月02曰核正替換頁組輸出電流的各階段流動示意圖；圖3為根據本發明所提供的另一種實施例的老化診斷裝置的構成圖，圖4為根據本發明所提供的電力變換裝置中蓄電池系統的串聯單元各組的連接圖；圖5為根據本發明所提供的電力變換裝置中逆變器開關模組輸出電流的各階段流動示意圖；圖6為當逆變器開關元件產生老化時，輸出電流的波形（左側）及對此根據FFT進行分析的各諧波大小（右側、）的不意圖，圖7為當逆變器開關模組的老化導致發生故障時，輸出電流的波形（左側）及對此根據FFT進行分析的各諧波大小 (右侧）的示意圖；圖8為當逆變器開關模組正常工作時，輸出電流的波形（左側）、及作為另一種老化現象的示例，當產生老化時，根擄FFT進行分析的各諧波大小（右側）的示意圖。【主要元件符號說明】 [0110] 1 01 :整流器/充電器； 102 :變流器開關模組； 103 :電解電容器； 104 :過濾電路； 105a :第一電流感測裝置； 105b :第二電流感測裝置； 1 0 6 :第三電流感測裝置； 11 0 :蓄電池系統； 111 :測量診斷裝置；〇971329#丨編號删1 第29頁/共44頁 1013125488-0 1373619 101年04月02日梭正替换百 112 :測量電流產生裝置； 113 :信號絕緣部； 114 :繼電保護裝置； 200 :直流耦合裝置； 201 :過濾及放大裝置； 202 :類比/數位（A/D)轉換部； 203 :控制運算裝置； 204 :通信埠； 301 :輸出變壓器； 302 :整流器負載； 303 :線性負載； Iv ：直流成分； Ih : 諧波成分； If : 基本波電流， Is ：測量電流信號；

Isl〜Isn :測量電流信號線；

Vs :阻抗電壓信號；

Vs卜Vsn :特性資料感測信號線； S1〜S6 :開關元件；以及 S501 〜S504、S601 〜S604 :步驟》 09713297#單编號 A〇101 第30頁/共44頁 1013125488-0

Claims

1373619 10Ϊ年.04月咗日修正_頁七、申請專利範圍： 1 . 一種電力變換裝置的老化狀態診斷裝置，包含：一輸出電流感測裝置，其設置於該電力變換裝置的逆變器開關模組的輸出端線路上，以用於檢測該逆變器開關模組的輸出電流；及一測量診斷裝置，從該輸出電流感測裝置接收該逆變器開關模組的輸出電流，以此運算該輸出電流的一個週期平均值、或者該輸出電流的諧波的大小或該諧波的實效值中的至少一個，其中，當該輸出電流的該週期平均值增大為設定範圍以上時、或者當該輸出電流根據快速傅立葉轉換的結果為偶次諧波或特定次諧波增大到設定範圍以上時的至少一種情況下，判斷為該電力變換裝置的逆變器開關模組已被老化，從而判斷該逆變器開關模組的老化與否。 2 .如申請專利範圍第1項之電力變換裝置的老化狀態診斷裝置，其中該測量診斷裝置包含：一A/D轉換部，其將該輸出電流感測裝置所檢測的輸出電流轉換為數位信號；以及一控制運算裝置，其接收該A/D轉換部所輸出之該數位信號，並據以運算該輸出電流該週期平均值、或者該輸出電流根據快速傅立葉轉換的諧波的大小或該諧波的實效值中的至少一個，其中，當該輸出電流的該週期平均值增大為設定範圍以上時、或者當該輸出電流根據快速傅立葉轉換的結果為該偶次諧波或該特定次諧波增大到設定範圍以上時的至少一種情況下，判斷為該電力變換裝置的逆變器開關模組已被老化，以此判斷該電力變換裝置的逆變器開關 09713297产單編號Α_ 第31頁/共44頁 1013125488-0 1373619 101年.04月02日修正替換頁模組的老化與否。 3 .如申請專利範圍第2項之電力變換裝置的老化狀態診斷裝置，其中該測量診斷裝置還包含：一濾波及放大裝置，其過濾包含在該輸出電流裡的雜訊成分或不必要頻帶的雜音信號，或者對輸出電流的信號電平進行緩衝或放大或移位（Shift)。 4 .如申請專利範圍第1項之電力變換裝置的老化狀態診斷裝置，其中該特定次諧波包含多個低次諧波。 5 .如申請專利範圍第1項之電力變換裝置的老化狀態診斷裝置，其中該特定次諧波為多個副諧波或間諧波。 6 .如申請專利範圍第1旱3中任意一項之電力變換裝置的老化狀態診斷裝置，其中該測量診斷裝置還包含：一輸出顯示裝置，用於輸出該控制運算裝置的運算結果；或一通信埠，其接收該控制運算裝置運算結果的輸出信號，以此將該輸出信號傳送到外部監視裝置。 7 . —種電力變換裝置的老化狀態診斷裝置，包含：一測量電流產生裝置，其與該電力變換裝置的直流端電解電容器的正負極端子相連，產生向該直流端電解電容器供給的測量電流信號；一信號絕緣部，其阻斷直流端的電壓，從而使產生於該測量電流產生裝置的測量電流信號流動到該直流端電解電容器； ° xrxf ，一測量診斷裝置，其根據產生於該測量電流產生裝置的測量電流信號、以及由於該測量電流信號而該電解電容器所感生的阻抗電壓信號，運算該電解電容器的等效串聯内阻 1013125488-0 09713297^單编號A〇1〇l 第32頁/共44頁 1373619 101年.04月&日梭正_頁值或損失角中的至少一個，當該等效串聯内阻值或該損失角增大為設定範圍以上時的至少一種情況下，判斷為該電力變換裝置的直流端電解電容器已被老化，從而判斷該電力變換裝置的直流端電解電容器的老化與否。 8 .如申請專利範圍第7項之電力變換裝置的老化狀態診斷裝置，其中還包含檢測該直流端電解電容器的紋波電流的紋波電流感測裝置；而該測量診斷裝置，還接收該紋波電流感測裝置所檢測的紋波電流，運算該紋波電流根據快速傅立葉轉換的諧波的大小，當該紋波電流根據快速傅立葉轉換的各諧波的大小增大為設定範圍以上時的情況下，判斷為該電力變換裝置的直流端電解電容器已被老化，以此檢測該電力變換裝置的直流端電解電容器的老化與否。 9 .如申請專利範圍第8項之電力變換裝置的老化狀態診斷裝置，其t該測量診斷裝置包含：一直流耦合裝置，其對從該直流端電解電容器的正負極端子所得到的阻抗電壓只過濾交流成分的信號；一A/D轉換部，其將該交流成分的阻抗電壓信號、該測量電流信號以及該紋波電流轉換為數位信號；以及一控制運算裝置，其接收該A/D轉換部的阻抗電壓信號、測量電流信號以及紋波電流之數位信號，並據以運算該電解電容器的等效串聯内阻值或損失角或該紋波電流根據快速傅立葉轉換的諧波大小中的至少一個，其中，當該等效串聯内阻值或該損失角增大為設定範圍以上時、或者該紋波電流根據快速傅立葉轉換的各諧波的大小增大為設定範圍以上時的至少一種情況下，判斷為該電力變換裝置的直 Q9713297#單編號A0101 第33頁/共44頁 1013125488-0 1373619 101年04月02日修正替換頁流端電解電容器已被老化，以此判斷該直流電解電容器的老化與否。 10 .如申請專利範圍第7項之電力變換裝置的老化狀態診斷裝置，其中該測量診斷裝置包含：一直流耦合裝置，其對從該直流端電解電容器的正負極端子所得到的阻抗電壓只過濾交流成分的信號；一A/D轉換部，其將該交流成分的阻抗電壓信號以及該測量電流信號轉換為數位信號；以及一控制運算裝置，其利用從該A/D轉換部所接收的阻抗電壓信號以及測量電流信號之數位信號，運算該電解電容器的等效串聯内阻值或損失角，其中，當該等效串聯内阻值或該損失角中的至少一個增大為設定範圍以上時，判斷為該電力變換裝置的直流端電解電容器已被老化，以此判斷該直流電解電容器的老化與否。 11 .如申請專利範圍第10項之電力變換裝置的老化狀態診斷裝置，其中該測量診斷裝置還包含：一輸出顯示裝置，用於輸出該控制運算裝置的運算結果；或一通信埠，其接收該控制運算裝置運算結果的輸出信號，以此將該輸出信號傳送到外部監視裝置。 12 . —種電力變換裝置的老化狀態診斷方法，利用電力變換裝置的老化狀態診斷裝置診斷電力變換裝置的老化狀態，該方法包含如下步驟： (a)根據該老化狀態診斷設備，檢測該電力變換裝置的逆變器開關模組的輸出電流；以及 (b )運算該被檢測的該逆變器開關模組輸出電流的一個 1013125488-0 09713297^單编號A〇1〇l 第34頁/共44頁 1373619 • · •ΙΟί年.04月的日修正替g頁週期平均值或該輸出電流的諧波的大小或諧波的實效值中的至少一個，其中，當該輸出電流的該週期平均值增大為設定範圍以上時、或者該輸出電流根據快速傅立葉轉換的結果為偶次諧波或特定次諧波增大到設定範圍以上時的至少一種情況下，判斷為該電力變換裝置的逆變器開關模組已被老化，其中該特定次諧波為多個低次諧波或副諧波或間諧波，以此判斷該電力變換裝置的逆變器開關模組的老化與否。 13 . 如申請專利範圍第12項之電力變換裝置的老化狀態診斷方法，其中該步驟（b)包含如下步驟： (b-Ι )將被濾波的該輸出電流轉換為數位信號；以及 (b-2)運算該被轉換為數位信號的輸出電流的該週期平均值或該輸出電流根據快速傅立葉轉換的諧波的大小或諧波的實效值中的至少一個，當該輸出電流的該週期平均值增大為設定範圍以上時、或者該輸出電流根據快速傅立葉轉換的結果為偶次諧波或特定次諧波增大到設定範圍以上時的至少一種情況下，判斷為該電力變換裝置的逆變器開關模組已被老化，其中該特定次諧波為多個低次諧波或副諧波或間諧波，以此判斷該電力變換裝置的逆變器開關模組的老化與否。 14 . 一種電力變換裝置的老化狀態診斷方法，利用電力變換裝置的老化狀態診斷裝置診斷電力變換裝置的老化狀態，該方法包含如下步驟： (a)根據該老化狀態診斷裝置，向與該電力變換裝置的直流匯流排相連的直流端電解電容器施加具有設定頻率的測量電流信號； 0971329#单編號 1013125488-0 A0101 第35頁/共44頁 1373619 101年04月02日按正替換頁 (b )從該電解電容器的正負極端子擷取與該測量電流信號相對應的阻抗電壓波形； (C)根據該老化狀態診斷裝置，運算該電解電容器的等效串聯内阻值或損失角tan <5中的至少一個，其中，當該等效串聯内阻值或該損失角tan 5增大為設定範圍以上時的至少一種情況下，判斷為該電力變換裝置的直流端電解電容器已被老化，以此判斷直流端電解電容器的老化與否 15 .如申請專利範圍第14項之電力變換裝置的老化狀態診斷方法，其中在執行該步驟（c)之前或之後，還包含根據該老化狀態診斷裝置，檢測該直流端電解電容器的紋波電流的步驟，以此還運算該被檢測紋波電流根據快速傅立葉轉換的各諧波的大小，根據該諧波的大小來檢測直流端電解電容器的老化與否。 16 .如申請專利範圍第15項之電力變換裝置的老化狀態診斷方法，其中該步驟（c)包含如下步驟： (c-Ι)根據該老化狀態診斷裝置，通過濾波裝置或執行濾波程式，從該測量電流信號及阻抗電壓信號的成分中只過濾對測量運算所必要的頻率成分； (c-2)將被過濾的該阻抗電壓信號、測量電流信號以及紋波電流轉換為數位信號；以及 (c-3)利用被轉換為數位信號的該阻抗電壓信號、測量電流信號或紋波電流信號，運算該電解電容器的等效串聯内阻值或損失角或該紋波電流根據快速傅立葉轉換的諧波的大小中的至少一個，其中，當該等效串聯内阻值或該損〇9713297^單编號A0101 第36頁/共44頁 1013125488-0 1373619 • ， 101年.04月&日梭正脊换頁失角增大為設定範圍以上時、或者該紋波電流根據快速傅立葉轉換的各諧波的大小增大為設定範圍以上時的至少一種情況下，判斷為該電力變換裝置的直流端電解電容器已 0 被老化，以此判斷該電力變換裝置的直流端電解電容器的老化與否。 17 . 如申請專利範圍第14項之電力變換裝置的老化狀態診斷方法，其中該步驟（c)包含如下步驟： (c-1 )根據該老化狀態診斷裝置，通過濾波裝置或執行濾波程式，從該測量電流信號及阻抗電壓信號的成分中只過遽對測量運算所必要的頻率成分； (c-2 )將被過濾的該阻抗電壓信號及測量電流信號轉換為數位信號；以及 (c-3 )利用被轉換為數位信號的該阻抗電壓信號及測量電流信號，運算該電解電容器的等效串聯内阻值，其中當該等效争聯内阻值增大為設定範圍以上的情況下，判斷為該電力變換裝置的直流端電解電容器已被老化，以此判斷該電力變換裝置直流端電解電容器的老化與否。 18 . 如申請專利範圍第14項之電力變換裝置的老化狀態診斷方法，其中在執行該步驟（a)至（c)之前或之後還包含如下步驟：根據該老化狀態診斷裝置，產生測量電流信號而施加到被測蓄電池，其中該測量電流信號具有與運算該電解電容器的等效串聯内阻值（//Ω) 時相同的頻率；以及使上述步驟中被選定的測量電流信號流動而測量蓄電池的内部電阻。 09713297产單編號 Α0101 第37頁/共44頁 1013125488-0