[發(fā)明專利]Buck變換器輸出電容開關(guān)頻率點(diǎn)ESR與C監(jiān)測方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011116742.2
• 申請日: 2020-10-19
• 公開（公告）號: CN112305343B
• 公開（公告）日: 2021-09-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 任磊;田民;蔣澤宇;吳銳;趙家新;張雷
• 申請（專利權(quán)）人: 南通大學(xué)
• 主分類號: G01R31/00
• 分類號: G01R31/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明公開了一種Buck變換器輸出電容開關(guān)頻率點(diǎn)ESR與C監(jiān)測方法的監(jiān)測方法，該方法步驟為：第一步，將電感電流i_Lf與輸出電壓v_o通過高通濾波單元并同步采樣獲取交流分量i_{Lf_ac}(t)與v_{o_ac}(t)；第二步，分別計(jì)算i_{Lf_ac}(t)、v_{o_ac}(t)與sin(2πf_st)、cos(2πf_st)整數(shù)倍開關(guān)周期n/f_s上的定積分，其中f_s為變換器的開關(guān)頻率，n為正整數(shù)；第三步，根據(jù)A_u、B_u、A_i、B_i值計(jì)算損耗角δ；第四步，根據(jù)A_u、B_u、A_i、B_i、δ的值分別計(jì)算ESR與C的值。本發(fā)明提供的方法不需要增加額外的采樣點(diǎn)，不影響變換器的正常工作，同時(shí)適用于CCM與DCM模式，可以精確地監(jiān)測Buck類直直變換器輸出電容開關(guān)頻率點(diǎn)的ESR與C的值，為電容的健康監(jiān)測提供依據(jù)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種Buck類直直變換器輸出濾波電容健康監(jiān)測方法，尤其是一種Buck變換器輸出電容開關(guān)頻率點(diǎn)ESR與C監(jiān)測方法。

背景技術(shù)

由于高效率、小體積、低噪聲等優(yōu)點(diǎn)，電力電子變換器已廣泛應(yīng)用于軍事、航空航天、工業(yè)等領(lǐng)域。在電力電子變換器中，為了得到較高質(zhì)量的輸出電壓，必須采用電容濾除高頻噪聲，其中電解電容最為常用。有調(diào)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(shí)間后，電容的等效串聯(lián)電阻ESR會增大，電容的容值C會減小，當(dāng)兩者變化至一定程度后，即可認(rèn)為該電容已經(jīng)失效，電容的失效將會造成變換器以及系統(tǒng)的運(yùn)行故障。工業(yè)上，電解電容特定頻率點(diǎn)的ESR與C是用來衡量電容健康狀況的重要指標(biāo)。Buck類直直變換器在新能源發(fā)電、計(jì)算機(jī)電源、通訊電源等領(lǐng)域廣泛使用，因此監(jiān)測Buck類直直變換器的輸出濾波電容的ESR與C對于評估其健康狀況至關(guān)重要。然而，現(xiàn)有的Buck類直直變換器輸出電容ESR與C監(jiān)測方法多采用開關(guān)紋波，而開關(guān)紋波中包含了多次諧波，使得辨識結(jié)果都受到諧波的影響，結(jié)果的參考價(jià)值受到影響。而且，現(xiàn)有的方法多需要對斷續(xù)電流模式(DCM)和連續(xù)電流模式(CCM)模式進(jìn)行判斷，因而無法提供一種較為通用且有效的電容健康監(jiān)測方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對背景技術(shù)中所涉及到的缺陷，提供一種Buck變換器輸出電容開關(guān)頻率點(diǎn)ESR與C監(jiān)測方法，能夠在線實(shí)時(shí)監(jiān)測開關(guān)頻率點(diǎn)的ESR與C，對電解電容的健康狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測，從而為對電力電子電路進(jìn)行故障預(yù)測提供研究基礎(chǔ)。

本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案：

一種Buck變換器輸出電容開關(guān)頻率點(diǎn)ESR與C監(jiān)測方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟A)，將所述Buck變換器的電感電流i_Lf與輸出電壓v_o通過高通濾波單元并同步采樣獲取電感電流交流分量i_Lf__ac(t)與輸出電壓交流分量v_{o_ac}(t)；

步驟B)，分別根據(jù)步驟A)獲取的電感電流交流分量i_Lf__ac(t)與輸出電壓交流分量v_{o_ac}(t)計(jì)算各自與sin(2πf_st)、cos(2πf_st)的乘積在整數(shù)倍開關(guān)周期n/f_s上的定積分：