[發明專利]寬頻擾動測試下的電解電容壽命的預測方法及終端

在審

• 申請號: 202011238169.2
• 申請日: 2020-11-09
• 公開（公告）號: CN112364499A
• 公開（公告）日: 2021-02-12
• 發明（設計）人: 金慶忍;陳衛東;周柯;姚知洋;郭敏;阮詩雅;韓帥
• 申請（專利權）人: 廣西電網有限責任公司電力科學研究院
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F119/04
• 代理公司: 廣州市專注魚專利代理有限公司 44456
• 代理人: 凌霄漢

本發明提供了寬頻擾動測試下的電解電容壽命的預測方法及終端，其中方法包括：步驟1，獲得不同頻率下電解電容的初始ESR；步驟2，對電解電容ESR修正計算；步驟3，對電解電容施加同幅值不同頻率的電壓，計算電解電容所受的電應力；步驟4，計算獲得電解電容所受的熱應力和電解電容的核溫；步驟5，獲得電解液在一個步長時間內的損失量；步驟6，循環重復步驟2至步驟5，直至電解電容電解液損失到預設值。本發明在寬頻域內對電解電容進行壽命預測，通過對電解電容進行動態建模以及對模擬不同頻率諧波的注入，得到不同電應力和熱應力下，電解電容的壽命預測曲線，能提前獲取故障可能發生的時機，可為維護工作提供依據。

技術領域

本發明屬于電網電能質量以及電網可靠性預測技術領域，特別涉及一種寬頻擾動測試下的電解電容壽命的預測方法及終端。

背景技術

很多供用電設備里都使用了大量的電解電容。例如變壓器、電冰箱、電視等。電容作為最容易損壞的器件，其損壞會造成供用電設備的失效。針對上述問題，目前有很多器件故障診斷的研究，大都是在電網出現故障后對未知故障進行快速定位，以恢復系統功能。但是，對于一旦停機將造成重大損失的場合，這種故障后才查明原因的方案是遠遠不夠的，需要提前預測到故障的發生，提前做出相應措施進行預防故障的發生。

目前，針對電容的壽命預測方法，業內學者研究較少，還沒有系統的方法，但是壽命預測相對故障診斷有著天生的優勢。故障診斷是在故障發生之后對故障的性質和發生的原因進行分析，而壽命預測往往進行于故障產生之前，對潛在故障可能發生的時間進行預測，以達到主動的對可能的故障進行預防性維護避免突然停機的目的。

近年來，全控型電力電子器件如IGBT、MOSFET等逐漸在電力電子變流器中占據重要與主導的地位。由于其開關頻率可達幾千赫茲、上百千赫茲甚至更高，其工作時產生的主要諧波由于PWM調制的邊帶效應，不僅包括開關頻率次諧波，還包括開關頻率的倍頻諧波。即當輸入一個頻率為f_x的正弦擾動信號時，變換器的狀態變量不僅包含擾動頻率分量，還包含其邊帶成分f_s-f_x、f_s+f_x、2f_s-f_x及2f_s+f_x(表示開關頻率)等多個分量。電力電子變流器諧波次數的大幅提高加速了電解電容的故障機率和老化速度。因此，建立寬頻域紋波環境下電解電容壽命模型至關重要。

綜上，為了滿足現代電網可靠性的要求，亟需一種新的建立寬頻域下的電解電容壽命預測方法。

發明內容

本發明的目的是提供一種寬頻擾動測試下的電解電容壽命的預測方法及終端，可以提前預測電解電容的壽命，提前預防故障的發生。解決了現有技術中故障發生后再排除故障恢復系統的不足之處。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

第一方面，本發明提供一種寬頻擾動測試下的電解電容壽命的預測方法，包括以下步驟：

步驟1，獲得不同頻率下電解電容的初始ESR；

步驟2，對電解電容ESR進行修正計算；

步驟3，對電解電容施加同幅值不同頻率的電壓，計算在容值動態變化的過程中電解電容所受的電應力；

步驟4，通過步驟3獲得的電應力，計算獲得電解電容所受的熱應力；基于所述熱應力計算獲得紋波電流下電解電容的核溫；

步驟5，建立電解液隨溫度和時間的損失模型，獲得電解液在一個步長時間內的損失量；

步驟6，循環重復步驟2至步驟5，直至電解電容電解液損失到預設值；退出循環，計算獲得電解電容總壽命。

進一步的，所述的電解電容的初始ESR是通過數字電橋對電解電容進行測量，獲得不同頻率下電解電容的初始ESR。