[发明专利]一种滤波电容器的EMC寿命评估方法

说明书

本发明公开了一种滤波电容器的EMC寿命评估方法，具体步骤为：采集待检测滤波电容器的特性参数，根据特性参数建立滤波电路高频等效电路模型；根据滤波电容器高频等效电路模型，建立高速动车组辅助变流系统的滤波器电路模型；采集待检测寿命滤波电容器所在高速动车组的参数，并利用参数计算滤波电路高频等效电路模型两端的源阻抗和负载阻抗；将源阻抗、负载阻抗和特性参数中阻抗频率响应输入滤波器电路模型，获取滤波电容器EMC性能失效阈值；根据滤波电容器的EMC性能失效阈值，获取滤波电容器的预估寿命期限。本发明通过对滤波电容器的老化特性参数进行分析，实现了对滤波电容器EMC寿命的精准预测。

技术领域

本发明属于滤波电容器寿命预测领域，具体涉及一种滤波电容器的EMC寿命评估方法。

背景技术

高速动车组列车的电源EMI滤波器因长时间工作导致元器件老化，使得元器件寄生参数发生变化，导致滤波器性能降低并影响整个系统的电磁兼容性。电容元件为电源滤波器的关键器件，尤其铝电解电容更是具有广阔的应用场景。铝电解电容长时间工作会使得电解质缓慢挥发而减少，电解液粘稠度增加，氧化膜增厚，反映为电容器等效串联电阻(ESR)增加，容值C减少。ESR增加导致电容热损耗增加，工作温度上升，进一步加剧了电容老化。同时，电容元件并联于线路和地平面，接地端老化同样会危害到滤波器的工作性能。近几年来，国内外研究机构对电子产品的电磁兼容性寿命予以了更多关注。目前对于电子设备的全寿命周期研究中重要的一环就是电磁兼容性寿命研究。电源滤波器对于动车组辅助变流系统有着关键作用，其电磁兼容性寿命需要给予更多关注，然而我国的电磁兼容研究起步较晚，对于电磁兼容性的寿命研究还不够完善，难以满足对电源EMI滤波器的电磁兼容性寿命预测分析的需求，目前对电容滤波器的EMC寿命预测的准确度不够。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供的一种滤波电容器的EMC寿命评估方法解决了现有技术不能准确预测电容滤波器的EMC寿命的问题。

为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：一种滤波电容器的EMC寿命评估方法，包括以下步骤：

S1、采集待检测滤波电容器的特性参数，根据特性参数建立滤波电路高频等效电路模型；

S2、根据滤波电容器高频等效电路模型，建立高速动车组辅助变流系统的滤波器电路模型；

S3、采集待检测寿命滤波电容器所在系统的参数，并利用参数计算滤波电路高频等效电路模型两端的源阻抗和负载阻抗；

S4、将源阻抗、负载阻抗和特性参数中阻抗频率响应输入滤波器电路模型，获取滤波电容器EMC性能失效阈值；

S5、根据滤波电容器的EMC性能失效阈值，获取滤波电容器的预估寿命期限。

进一步地，所述步骤S1中特性参数包括滤波电容器的等效串联电阻ESR_t、等效电容、接地电阻和阻抗频率响应。

进一步地，所述步骤S2中高速动车组辅助变流系统的滤波器电路模型包括依次连接的源阻抗Z_S、滤波电路高频等效电路模型和负载阻抗Z_L；所述源阻抗Z_S和滤波电路高频等效电路模型通过相线和地线连接。

进一步地，所述步骤S3中源阻抗Z_S和负载阻抗Z_L为：

其中，U为变压器输出电压，P为变压器输出功率，U_n为电动机额定电压，I_n为电动机额定电流，K为堵转电流倍数。

进一步地，所述步骤S4中获取滤波电容器EMC性能失效阈值前先将三相电路等效为单相电路，等效的具体方法为：

A1、取三相电路的中性点O为电位参考点，得到节点电压为：