[发明专利]基于可变放电网络的直流母线电容监测方法及系统

说明书

本发明提供的基于可变放电网络的直流母线电容监测方法，包括对直流母线电容电压进行电压采样，获取直流母线电容的电压下降曲线，根据所述电压下降曲线对所述直流母线电容进行在线监测；本发明通过对直流母线电容电压进行电压采样，得到三相变频器直流母线电容的电压下降曲线，进而精准地计算出电容的容值和等效串联电阻，本发明是非侵入式直流母线电容在线监测方案，实现简单，成本低廉，无需电流传感器，无需拆卸电容，特别适合于工业变频器等功率电路中使用，适合监测电解电容的老化状态，同样适用于薄膜电容老化状态的监测，实现在线监测其健康状况。

技术领域

本发明涉及电力领域，尤其涉及一种基于可变放电网络的直流母线电容监测方法及系统。

背景技术

电力是以电能作为动力的能源，20世纪出现的大规模电力系统是人类工程科学史上最重要的成就之一，是由发电、输电、变电、配电和用电等环节组成的电力生产与消费系统。它将自然界的一次能源通过机械能装置转化成电力，再经输电、变电和配电将电力供应到各用户，近年来，电力电子技术在国民经济中发挥越来越重要的作用，特别是在风电、太阳能发电、电动汽车、电子照明等现代工业中的广泛应用，使得人们对电力电子系统的可靠性研究也越来越重视。在电力电子系统中，电容是关键的器件之一，其在工业应用中失效率一直很高，是系统中一个极大的弊端，严重影响了电力电子系统的可靠性。电容在现代工业中的应用非常广泛，如电力电容器、DC-link电容、旁路电容、整流滤波电容等。其中DC-link电容在新能源发电、电动汽车等产业中应用得最为广泛，如风电变流器中的直流母线电容、高压变频器中直流母线电容、光伏逆变器中的支撑电容等都是DC-link电容。DC-link电容在变流器中主要起到平衡功率，连接两级变流器，平滑电压波动的作用，现有技术中对电容状态监测的方式较为复杂，成本较高，并且需要电流传感器以及需要在监测时将电容拆卸，且监测的结果不够准确。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种基于可变放电网络的直流母线电容监测方法以解决上述问题。

本发明提供的基于可变放电网络的直流母线电容监测方法，

包括对直流母线电容电压进行电压采样，获取直流母线电容的电压下降曲线，根据所述电压下降曲线对所述直流母线电容进行在线监测。

进一步，所述电压下降曲线包括放电曲线Ⅰ和放电曲线Ⅱ，直流母线电容在线监测包括两个阶段，第一阶段包括：通过均压电阻的放电曲线Ⅰ获取电容容值；第二阶段包括：通过可变放电网络的放电曲线Ⅱ获取电容的等效串联电阻。

进一步，直流母线电容通过并联的均压电阻进行放电，对每个电容电压进行采样，获取直流母线电容的放电曲线Ⅰ，根据放电曲线Ⅰ获取电容容值。

进一步，当直流母线电容电压下降到预设电压时，导通并联在均压电阻两端的可变放电网络，重新获取直流母线电容的放电曲线，根据新的放电曲线获取直流母线电容的等效串联电阻。

进一步，直流母线电容与等阻值的均压电阻并联连接，在三相系统从正常工作状态到停止工作的过程中，可变放电网络不工作。

进一步，根据如下公式获取电容容值：

其中，τ₁表示第一阶段放电曲线Ⅰ的时间常数，R_j表示均压电阻。

进一步，通过控制MOS管使并联在均压电阻两端的可变放电网络导通。

进一步，根据如下公式获取直流母线电容的等效串联电阻：

其中，τ₂表示第二阶段放电曲线Ⅱ的时间常数，r表示可变放电网络的电阻阻值，R_on表示MOS管导通电阻。