[发明专利]三相不控整流交直交变流系统直流电容剩余寿命监测方法

说明书

本发明提供了一种三相不控整流交直交变流系统直流电容剩余寿命监测方法，该方法无需新增传感器，且不影响系统正常工作状态。该方法针对采样的电压电流信号，采用离散傅里叶算法提取出指定频率的电压电流分量，并结合电容器一阶等效电路计算等效电容值和等效电阻值。利用电容器寿命期间的等效电容值和等效电阻值变化趋势推断出电容的剩余寿命。

技术领域

本发明涉及一种直流电容剩余寿命监测方法，具体涉及一种三相不控整流交直交变流系统直流电容剩余寿命监测方法。

背景技术

采用三桥臂六个二极管不控整流作为前级的交直交变流系统由于其无可争议的高性能在许多场合得到了广泛的应用，而作为系统中失效率最高的电容器，其健康管理和故障预测引起了越来越多的关注。现有的电容剩余寿命监测技术多采用离线实现的方案，在变流系统停机的情况下将电容器从系统中拆除进行测量或者采用其他测量技术对电容表征剩余寿命的参数进行测量。而对于实际变流系统，大多数的应用场合如电机驱动、不间断电源、光伏系统等，在系统搭建完成后不允许对系统部件进行拆除或者停机工作，为此许多学者提出了在线测量方案。常规的在线测量方案需要加装特制的电压电流传感器或者其他测量元件，在增加成本的同时可能对系统的杂散参数带来不利的影响。也有的剩余寿命监测系统需要额外的控制策略使得系统脱离正常的工作状态。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种便于实现的、无需新增特制传感器的(仅利用变流系统中控制用的电压电流传感器)、无需改变系统状态的、任意时刻实时进行的电容剩余寿命监测方案。该监测方案具备较强的抗干扰能力，且能够实现足够精度的剩余寿命预测能力，以满足三相不控整流交直交变流系统对电容可靠性的高要求。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：

一种PWM变流器直流支撑电容剩余寿命在线监测系统，采用DSP+FPGA架构，包括：核心板、底板、AD7656采样模块、W5300通信模块和上位机；所述核心板包括DSP系统和FPGA最小系统；所述DSP系统包括：DSP最小系统和外挂储存单元；所述外挂储存单元包括：FLASH芯片和RAM芯片，所述AD7656采样模块包括3块AD7656芯片和低通滤波器，所述W5300通信模块包括WIZnet W5300芯片和以太网变压器，

DSP芯片的数据地址总线、PWM输出信号线、BOOT引导信号线、通用输入输出信号线均与FPGA芯片连接；DSP芯片的EM1CS2管脚与FLASH芯片连接，用于片选FLASH芯片；DSP芯片的EM1CS3管脚与RAM芯片连接，用于片选RAM芯片；DSP芯片的EM1OE管脚和EM1WE管脚分别与FLASH芯片的读、写管脚连接；DSP芯片的EM1OE管脚和EM1WE管脚分别与RAM芯片的读、写管脚连接；DSP芯片的19位地址总线和16位数据总线分别与FLASH芯片的地址管脚、数据管脚连接；DSP芯片的19位地址总线和16位数据总线分别与RAM芯片的地址管脚、数据管脚连接；

DSP芯片的EM1CS4管脚与WIZnet W5300芯片的管脚CS连接，DSP芯片的EM1OE管脚和EM1WE管脚分别与WIZnet W5300芯片的读、写管脚连接，DSP芯片的8位地址总线与WIZnetW5300芯片的地址线输入管脚连接，DSP芯片的16位数据总线与WIZnet W5300芯片的数据输入管脚连接；

FPGA芯片的12个GPIO管脚分别与3块AD7656芯片的片选管脚CS、复位信号管脚RESET、反馈信号管脚BUSY、启动转换信号管脚CONVST连接，3块AD7656芯片的数据管脚均与DSP芯片的16数据总线连接；所述AD7656芯片的6路采样输入管脚均与一个低通滤波器的输出端连接，一个低通滤波器的输入端与电压传感器连接，另一个低通滤波器的输入端与电流传感器连接；

所述底板与核心板连接，为核心板的控制芯片提供电源；所述核心板的扩展接口包括：多种协议串行通信接口，ADC采样输入接口，数据地址总线接口，PWM输出接口和多个数字输入输出接口。