[發明專利]監測DCM Boost PFC變換器輸出電容失效的方法

有效

• 申請號: 201710498310.4
• 申請日: 2017-06-27
• 公開（公告）號: CN107121611B
• 公開（公告）日: 2020-04-28
• 發明（設計）人: 董雨青;黃琳雁;譚迪;陳晞;范穎;姚凱;殷明慧
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: G01R31/00
• 分類號: G01R31/00;G01R27/26;H02M1/42;H02M7/217
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 王瑋

本發明公開了一種監測DCM Boost PFC變換器輸出電容失效的方法。該方法利用的電路主要包括在Boost PFC變換器主功率電路內設置功率計算單元、采樣單元、電壓監測單元、ESR和C計算單元。由采樣得到直流母線電壓v_B的瞬時值，和直流母線平均電壓V_B，功率計算得到輸出功率P_o的值，將上述值送入ESR和C計算單元，得到DCM Boost PFC變換器輸出電容特征參數ESR和C的值，與電容初始值比較，從而判斷電容是否失效。本發明簡化了監測電容方法，實現了實時監測，不需要停機監測。

技術領域

本發明屬于電能變換裝置中的監測技術領域，特別是一種監測DCM Boost PFC變換器輸出電容失效的方法。

背景技術

一般而言，直流電是為大多數電子設備運行所需，而多數情況下，能直接獲取的是正弦交流電，在國內一般為220V/50Hz。因此，為滿足設備的工作條件，需要將交流電轉化為直流電。電容器被廣泛地應用于功率變換器的直流線路上，以達到能量存儲、整流濾波和旁路解耦等作用，如LED照明，電機驅動，開關電源(Switching Mode Power Supply，SMPS)和光伏逆變(Photovoltaic Inverter)等。鋁電解電容器因其具有大容量、高耐壓、高能量密度和高性價比等優點，在眾多電力電子設備中得到了極為廣泛的應用，是電力電子系統中不可缺少的重要組成部件。然而根據相關的應用情況統計表明，鋁電解電容是電力電子系統中最易失效的元器件，其失效率占到所有易失效器件總數的60％，極易造成整個系統的故障或損壞，被稱為電力電子系統中的關鍵元器件。一般而言，同樣溫度條件下，當電解電容的容值減小為初始值的80％，或ESR增大為初始值的2-3倍時，即可認為該電容已失效。鋁電解電容的性能和指標直接影響著整個變換系統的可靠性和穩定性，因此對鋁電解電容進行失效分析和故障預測就具有十分重要的工程意義。

發明內容

本發明的目的在于提供一種監測DCM Boost PFC變換器輸出電容失效的方法，能夠監測輸出電容ESR和C的變化，對電解電容進行失效分析和故障預測

實現本發明目的的技術解決方案為：一種監測DCM Boost PFC變換器輸出電容失效的方法，包括以下步驟：

步驟一：在DCM Boost PFC變換器主功率電路基礎上設置功率計算單元、采樣單元、電壓監測單元、ESR和C計算單元。Boost PFC變換器主功率電路整流后得到輸入電壓v_g、輸入電流i_L，電壓監測單元監測得到直流母線電壓v_B；

步驟二：根據直流母線電壓計算公式以及電壓監測單元得到的直流母線電壓v_B，計算出直流母線平均電壓V_B；

步驟三：計算采樣單元需要的采樣時刻，即功率平衡點時刻t_b

其中ω為輸入交流電壓的角頻率，V_m為輸入交流電壓的幅值，V_o為輸出電壓的幅值。

步驟四：在采樣信號點0時刻與功率平衡點時刻t_b，采樣電壓監測單監測的直流母線電壓v_B，分別得到直流母線電壓在0時刻和功率平衡點時刻的瞬時值v_B(0)和v_B(t_b)；

步驟五：根據DC/DC變換器單元的輸出電流I_o和輸出電壓V_o，送入功率計算單元得到輸出功率P_o；