[發明專利]一種直流母線電容狀態的動態檢測方法、裝置及檢測電路

在審

• 申請號: 202211316231.4
• 申請日: 2022-10-26
• 公開（公告）號: CN116400144A
• 公開（公告）日: 2023-07-07
• 發明（設計）人: 雷二濤;金莉;張浚坤;馬凱;譚令其;馬燕君
• 申請（專利權）人: 廣東電網有限責任公司;廣東電網有限責任公司電力科學研究院
• 主分類號: G01R31/00
• 分類號: G01R31/00;G01R27/26;G06F30/373
• 代理公司: 廣州三環專利商標代理有限公司 44202
• 代理人: 江嘉玲

本發明公開了一種直流母線電容狀態的動態檢測方法、裝置及檢測電路，所述方法包括：構建關于直流母線電容的等效電路模型，并從所述等效電路模型的直流母線電容的兩端，采集經過濾波處理的電容參數，所述電容參數包括：電容電流與電容電壓；采用所述電容參數進行等效計算，得到等效電容值，根據所述等效電容值確定電容狀態。本發明可以建立直流母線電容的等效模型，并采集等效模型中直流母線電容兩端的電壓和電流，利用電壓與電流計算得到電容容值，根據電容容值確定電容狀態，通過實時在線模擬檢測可以有效避免噪聲的干擾，以提高計算的準確度。

背景技術

隨著風電、光伏等可再生能源近年來得到迅猛發展，作為可再生能源的核心轉換裝置或電力電子裝置(如變換器)的需求與日俱增，其使用的可靠性也受到廣泛關注。其中，直流電容在變換器中承受電壓應力高、電流沖擊大，是電力電子裝置中最容易發生失效的器件之一。因此，需要對裝置內的直流電容進行健康狀態監測，以及時發現其退化征兆或故障特征，在可能出現故障或者性能下降到影響正常工作之前，及時更換失效元件，避免故障發生，并保障電力電子裝置能安全穩定運行。

目前常用的檢測方法是在線監測，其檢測方式主要分為三類，一類是通過監測電容階躍響應的瞬態變化以確定電容狀態；第二類是注入小信號電壓的檢測容值方法，將電壓信號輸入至電容中，通過測量電容的容值以確定電容狀態；第三類是采用線性擬合算法估算電容的容值，以根據容值確定電容狀態。

但目前常用的測量方法有如下技術問題：第一類方法僅能檢測電容的瞬時狀態，檢測的范圍單一，無法適用于需要長時間運行的電力電子裝置；第二類方法所注入高頻小信號容易受到不同頻率的信號干擾，一旦有干擾容易導致后續的測量值出現偏差，檢測難控制且精度較低；第三類方法只能應用于有高斯白噪聲分布的系統，對于存在非高斯白噪聲的高電力電子變換器開關干擾的場合，容易受到外界干擾，進而降低了檢測的精度。

發明內容

本發明提出一種直流母線電容狀態的動態檢測方法、裝置及檢測電路，所述方法可以建立直流母線電容的等效模型，并采集等效模型中直流母線電容兩端的電壓和電流，利用電壓與電流計算得到電容容值，根據電容容值確定電容狀態，通過實時在線的模擬信號檢測可以有效避免噪聲的干擾，提高了計算的準確性。

本發明實施例的第一方面提供了一種直流母線電容狀態的動態檢測方法，所述方法包括：

構建關于直流母線電容的等效電路模型，并從所述等效電路模型的直流母線電容的兩端，采集經過濾波處理的電容參數，所述電容參數包括：電容電流與電容電壓；

采用所述電容參數進行等效計算，得到等效電容值，根據所述等效電容值確定電容狀態。

在第一方面的一種可能的實現方式中，所述采用對所述電容參數進行等效計算，得到等效電容值，包括：

采用所述電容參數生成測量矩陣；

利用所述測量矩陣構建代價函數，并利用所述代價函數進行殘差重構計算得到重構觀測值；

采用所述重構觀測值進行最優評估，得到等效電容值。

在第一方面的一種可能的實現方式中，所述利用所述測量矩陣構建代價函數，并利用所述代價函數進行殘差重構計算得到重構觀測值，包括：

采用所述測量矩陣構建非線性回歸方程，利用所述非線性回歸方程轉換成殘差公式，并采用所述殘差公式構建生成代價函數；

利用所述代價函數重構權重矩陣，根據所述權重矩陣重構殘差值，并基于所述殘差值計算重構觀測值。

在第一方面的一種可能的實現方式中，所述采用所述重構觀測值進行最優評估，得到等效電容值，包括：

采用所述重構觀測值計算最優估計值；

基于所述最優估計值計算等效電容值；

所述等效電容值的計算公式如下所示：