[发明专利]一种在线监测母线电容容量状态的方法及电路

说明书

技术领域

本发明涉及母线电容容量的检测电路，尤其涉及一种在线监测母线电容容量状态的方法及电路。

背景技术

电容是一种能够储藏电荷的元件，也是最常用的电子元件之一，在电力电子技术领域，几乎所有电力电子电路都会用到电容。如图1-1和图1-2的电路所示，电容在电路中所起的作用是基本的充放电功能。以图1-1为例，首先软启动开关K2闭合，输入开关K1断开，输入电压Us经过K2和软启动电阻R给母线电容C充电，当母线电容Uc达到一定值后闭合输入开关K1，完成母线电容的软启动过程。图1-2电路中，首先软启动开关K1闭合，输入开关K2断开，输入电压Us经过K1和软启动电阻R给母线电容C充电，当母线电容Uc达到一定值后闭合输入开关K2，完成母线电容的软启动过程。其中，母线电容C主要起到储能和滤波的作用，后级的功率变换器将母线电容上的能量转换为需要的输出电压Uo后经输出开关K3输出。

母线电容通常选用电解电容，由于其自身的工艺特点，工作时要尽可能降低温升来延长电容的使用寿命。电容温度升高主要有两个原因，一是由于其交流电流在其等效串联电阻上的损耗，二是由于环境及散热条件对它的影响，也包括其他发热组件对温度的影响。随着电力电子产品功率密度不断提高，电解电容的体积问题和热的问题越来越突出。在列车车载电源产品中，由于环境温度很高，且车载电源自身发热很严重且散热条件不佳，母线电容容易发生电解液减少、容量下降等问题，导致车载电源工作不正常甚至出现供电中断事故。因此，在车载电源的维护规程中，母线电容被明确规定为易损件，在维护时要求人工检测母线电容性能并强制定期更换。

母线电容一般是高耐压大容量的电解电容，价格昂贵，定期更换成本高，而且需要有检测设备，对维护人员要求高，加上人工检测效率低，准确性低，如在该更换时未及时更换，存在较大的安全隐患。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷和不足，提供一种在线检测母线电容容量的方法，实时监测母线电容容量的状态，及时发现电容性能下降及其可能导致的故障隐患，该方法无需专门的检测仪器设备，对维修人员没有要求，降低了维护的技术难度和设备要求。

为达到上述目的，本发明是通过以下技术方案来实现的：

一种在线监测母线电容容量状态的方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：检测获得电容电压参数U_c和电容电流参数i_c，预设电容初始状态时，电容容量状态参数C_state为0；

S2：设定母线电容正常容量的下限值C_{dn_lmt}和母线电容正常容量的上限值C_{up_lmt}；根据下述公式(1)估算当前时刻的电容容量C：

C=Σ0kic(k)+ic(k-1)2TsUc(t0+kTs)-Uc(t0)]]>(式1)