[發明專利]一種兩級式單相逆變器直流母線電容ESR的監測方法

在審

• 申請號: 202010918697.6
• 申請日: 2020-09-04
• 公開（公告）號: CN112034261A
• 公開（公告）日: 2020-12-04
• 發明（設計）人: 任磊;蔣澤宇;吳銳;趙家新;張雷
• 申請（專利權）人: 南通大學
• 主分類號: G01R27/26
• 分類號: G01R27/26
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種兩級式單相逆變器直流母線電容ESR監測方法，該方法步驟為：第一步，對直流母線電壓v_bus進行高通濾波獲取直流母線電壓交流分量v_{bus_ac}；第二步，對直流母線電壓交流分量v_{bus_ac}與逆變器電感電流i_L2進行同步采樣；第三步，對采樣得到的直流母線電壓交流分量v_{bus_ac}、逆變器電感電流i_L2進行去噪；第四步，獲取去噪后逆變器電感電流i_L2的峰值i_{L2_peak}以及對應時刻直流母線電壓交流分量v_{bus_ac}的電壓突變量Δv_{bus_ac}；第五步，根據獲取的峰值i_{L2_peak}與電壓突變量Δv_{bus_ac}計算直流母線電容的ESR的值。本發明提供的方法不需要增加額外的采樣點，不影響變換器的正常工作，簡單易實現，為電容的健康監測提供依據。

技術領域

本發明屬于逆變器技術領域，涉及一種兩級式單相逆變器直流母線電容健康監測方法，尤其是一種兩級式單相逆變器直流母線電容ESR的監測方法。

背景技術

目前新能源、飛機及電動汽車等分布式發電系統中，通常兼容傳統低壓直流電源系統規格，如沿用28V、42V等直流電源。為獲得負載所需115V或220V交流電，通常需要采用兩級式架構——前級直直變換器完成逆變器輸入輸出電壓匹配及電氣隔離，后級逆變器完成直流到交流轉換并給終端負載供電。

在兩級式單相逆變器中，由于后級逆變器的瞬時輸出功率包含二倍輸出電壓頻率的脈動功率，致使前級直直變換器輸入電流中存在二倍輸出電壓頻率的脈動。該二次諧波電流不僅會增加開關管的電流應力，還會增加開關管的導通損耗以及磁性元件的損耗，且會對開關管的軟開關造成影響，從而不利于提高變換器的效率。另一方面輸入電流中的二倍頻低頻脈動會對輸入源造成干擾，影響輸入源的性能，對燃料電池等新能源的壽命也有重大影響，因此對這類變換裝置的輸入低頻脈動電流大小有標準規定必須控制在較小值。為了抑制該脈動，通常在直流母線側需要并聯較大的電解電容。然而有調查指出電解電容為電力電子變換器中失效率最高的功率器件。電解電容使用一段時間后，電容的等效串聯電阻ESR會增大，當其增大到一定程度后，即可認為該電容已經失效，電容的失效將會造成變換器以及系統的運行故障。工業上，電解電容的等效串聯電阻值是用來衡量電容健康狀況的重要指標，因此監測兩級式單相逆變器直流母線側電容的等效串聯電阻值ESR對于評估其健康狀況至關重要。然而，目前仍然缺乏對直流母線側電解電容有效的健康監測方法。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對背景技術中針對背景技術中所涉及到的缺陷，提供一種兩級式單相逆變器直流母線電容ESR的監測方法，能夠在線實時監測ESR，對電解電容的健康狀態進行監測，從而為對電力電子電路進行故障預測提供研究基礎。

本發明為解決上述技術問題采用以下技術方案：

一種兩級式單相逆變器直流母線電容ESR的監測方法，所述兩級式單相逆變器包括輸入電源V_in、直直變換器、逆變器和負載R_o，輸入電源V_in接至直直變換器的輸入端，直直變換器的輸出端接至逆變器的輸入端，逆變器的輸出端接至負載R_o，所述監測方法包括以下步驟：

步驟A)，將直流母線電壓v_bus通過高通濾波單元獲取直流母線電壓交流分量v_{bus_ac}；

步驟B)，對直流母線電壓交流分量v_{bus_ac}與逆變器電感電流i_L2進行同步采樣后去噪；