[發明專利]一種測量電容器寄生電感參數的系統和方法

在審

• 申請號: 202110259496.4
• 申請日: 2021-03-10
• 公開（公告）號: CN113030584A
• 公開（公告）日: 2021-06-25
• 發明（設計）人: 韓金剛;余蔚;姚剛;陳昊;湯天浩
• 申請（專利權）人: 上海海事大學
• 主分類號: G01R27/26
• 分類號: G01R27/26
• 代理公司: 上海元好知識產權代理有限公司 31323
• 代理人: 徐雯瓊;張妍

1.一種測量電容器寄生電感參數的系統，其特征在于，包括：

電容器(100)；

標準電感(200)，與所述電容器(100)串聯形成串聯電路；

電容充放電測量模塊(300)，與電容器(100)和標準電感(200)的串聯電路連接，用于對電容器(100)進行充電與放電；

數據采集與處理模塊(400)，與電容充放電測量模塊(300)連接，用于發出控制信號通過控制電容充放電測量模塊(300)對電容器(100)的充電與放電，以及采集電容器(100)放電前后電容器(100)以及標準電感(200)兩端的電壓，根據采集到的電壓計算得到電容器(100)的寄生電感。

2.如權利要求1所述的測量電容器寄生電感參數的系統，其特征在于，所述電容充放電測量模塊(300)包含：電容充放電主電路(302)、驅動電路(301)；

所述電容充放電主電路(302)與所述電容器(100)、標準電感(200)連接，對電容器(100)進行充電與放電；

所述驅動電路(301)分別與電容充放電主電路(302)、數據采集與處理模塊(400)相連接，用于接收數據采集與處理模塊(400)發出的控制信號，驅動電路(301)接收該控制信號產生驅動信號驅動所述電容充放電主電路(302)對電容器(100)的充電與放電。

3.如權利要求2所述的測量電容器寄生電感參數的系統，其特征在于，所述數據采集與處理模塊(400)包含：電壓采集單元(402)、信號控制單元(401)、數據處理單元(403)；

所述電壓采集單元(402)分別與電容充放電主電路(302)、數據處理單元(403)相連接，用于采集電容器(100)以及標準電感(200)兩端的電壓；

所述信號控制單元(401)與驅動電路(301)連接，用于發出控制信號至驅動電路(401)，驅動電路(401)接收控制信號后發出驅動信號驅動所述電容充放電主電路(302)對電容器(100)的充電與放電；

所述數據處理單元(403)根據采集到的電容器(100)和標準電感(200)兩端電壓數據計算電容器(100)的寄生電感的電感值。

4.如權利要求2所述的測量電容器寄生電感參數的系統，其特征在于，所述電容充放電主電路(302)包含直流源、限流電阻、第一開關管、第二開關管；

所述直流源與限流電阻、第一開關管、第二開關管電路連接形成串聯回路，其中第二開關管與所述電容器(100)與標準電感(200)的串聯電路并聯；

驅動電路(301)驅動第一開關管導通，驅動第二開關管關斷，直流源給所述電容器充電；驅動電路(301)驅動第一開關管關斷，驅動第二開關管導通，電容器放電。

5.如權利要求4所述的測量電容器寄生電感參數的系統，其特征在于，所述信號控制單元發出控制信號至驅動電路(301)，驅動電路(301)接收控制信號后發出驅動信號驅動所述第一開關管、第二開關管的導通與關斷。

6.一種測量電容器寄生電感參數的方法，采用如權利要求1-5任一項所述的系統實現，其特征在于，包括以下步驟：

S1：信號控制單元(401)發出控制信號至驅動電路(301)，驅動電路(301)接收控制信號后驅動電容充放電主電路(302)的第一開關管導通，驅動第二開關管關斷，并對電容器(100)進行充電；

S2：信號控制單元(401)發出控制信號至驅動電路(301)，驅動電路(301)接收控制信號后驅動電容充放電主電路(302)的第一開關管關斷，驅動第二開關管導通，電容器(100)通過放電回路進行放電；電壓采集單元(402)采集電容器(100)放電前后的電容器(100)以及標準電感(200)兩端的電壓；

S3：利用公式U＝L·di/dt及由電容器和標準電感的電壓比例關系求解電容器寄生電感的電感值；其中U為電容器或標準電感兩端的電壓值，L為電容器寄生電感值或標準電感值，di/dt為放電回路電流對時間的導數。

7.如權利要求6所述的測量電容器寄生電感參數的方法，其特征在于，根據電容器放電回路可構建S3步驟計算電容器的寄生電感的電感值的方程，具體方程如下所示：

其中R_σ和L_σ分別為電容器的內阻和寄生電感，L_S為標準電感，其中R_S為標準電感的內阻，U_C0為電容器在充電階段的充電電壓值，U_C為放電階段電容器兩端的電壓，i為放電回路電流，di/dt為電流變化率，U_LS為標準電感兩端電壓；

由于放電回路上寄生電感的影響，電容器放電瞬間回路上沒有電流流過，放電回路電流i＝0，放電回路上的電阻兩端均沒有壓降，因此可以對放電瞬間的放電回路進行簡化，方程(1)簡化后得到以下方程：

其中電容器(100)的寄生電感L_σ兩端的電壓為U_Lσ，則U_Lσ＝U_C0-U_C；因此方程(2)可化簡為以下方程：

由方程(3)可得到L_σ＝L_S·U_Lσ/U_LS＝L_S·(U_C0-U_C)/U_LS，其中L_S為定值，U_C0為定值，U_C、U_LS均可通過電壓采集模塊測量得到。