一种变流器直流电容检测方法、寿命预测方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种变流器直流电容检测方法、寿命预测方法及系统，直流电容检测方法包括：S1.在被测变流器的直流母线上注入具有预设频率和预设幅值的交流检测电压；S2.检测获取变流器的直流母线上的输入电压和输入电流，检测获取变流器交流输出端的相电流；并根据所述输入电流和所述相电流计算得到直流电容的第一电流；S3.从所述输入电压中提取具有所述预设频率的电压分量，从所述第一电流中提取具有所述预设频率的电流分量；S4.根据所述电压分量和所述电流分量计算确定所述直流电容的电容值。具有结构简单、成本低、方便实施、可以在线进行检测等优点。在线进行检测等优点。在线进行检测等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种变流器直流电容检测方法、寿命预测方法及系统


[0001]本专利技术涉及变流器
，尤其涉及一种变流器直流电容检测方法、寿命预测方法及系统。

技术介绍

[0002]电力电子技术的发展使得不间断电源、变频器、变流器等含有直流母线支撑电容的电气设备得到广泛应用。直流母线支撑电容作为关键的储能元件，其作用主要是缓冲电网侧与负载直接的能量交换、稳定母线电压，抑制负载突变造成直流母线电压的大幅波动。
[0003]光伏发电系统的典型结构如图1所示，光伏发电板产生直流电，通过变流器将直流转换成交流，再经滤波、变压后输出至电网，供用户使用。在光伏发电系统中，变流器承担着由直流至交流的转换工作，是光伏发电系统中的核心单元，变流器的稳定状态极大程度的决定着光伏发电系统的稳定性。为了提升光伏发电系统中变流器工作稳定性，对变流器的故障诊断、健康管理等方面的要求越来越高。直流支撑电容(图1中的电容C)作为变流器中的关键储能元件，而且也是变流器中故障率较高的元件，对其的运行状态、剩余寿命的预测，做到提前发现问题及时进行健康维护提示，具有非常重要的意义。
[0004]现有技术中，为了检测电容寿命，多采用离线式检测方案，即定期将电容从变流器中拆下后进行检测，然而直流支撑电容一般由多个小容量电容串并联组串电容组件，拆卸不方便，而且必须断电并停止设备运行才能操作，实际应用中有诸多不便。此外，还有些技术采集电容温度、电容电压电流，然后基于Arrhenius经验公式估算电容寿命，或者基于电容充放原理进行容值计算后估算电容寿命，这类方法因为需要获取电容温度、电容两端电压即流过电容电流必须附加相关信号采集装置如传感器，必然增加成本，同时器件的增加也会带来新的故障点，影响系统的可靠性。

技术实现思路

[0005]本专利技术要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本专利技术提供一种结构简单、成本低、方便实施、可以在线进行检测的变流器直流电容检测方法、寿命预测方法及系统。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术提出的技术方案为：一种变流器直流电容检测方法，包括：
[0007]S1.在被测变流器的直流母线上注入具有预设频率和预设幅值的交流检测电压；
[0008]S2.检测获取变流器的直流母线上的输入电压和输入电流，检测获取变流器交流输出端的相电流；并根据所述输入电流和所述相电流计算得到直流电容的第一电流；
[0009]S3.从所述输入电压中提取具有所述预设频率的电压分量，从所述第一电流中提取具有所述预设频率的电流分量；
[0010]S4.根据所述电压分量和所述电流分量计算确定所述直流电容的电容值。
[0011]进一步地，步骤S1中所述预设频率小于所述变流器的开关动作在所述直流电流上
产生的扰动频率，且小于所述变流器交流侧电压基波频率。
[0012]进一步地，所述预设频率的取值范围区间为[0.1X，0.5X]，X为所述变流器的交流侧电压基波频率。
[0013]进一步地，步骤S2中，还包括检测获取变流器交流输出端的每一相的开关管状态；当该相的开关管的上管为导通状态时，该相输出电流；当该相的开关管的下管为导通时，该相无输出电流。
[0014]进一步地，步骤S2中所述第一电流由所述输入电流减去所述相电流确定。
[0015]进一步地，步骤S3具体包括，以预设的滤波频率区间对所述输入电压和所述第一电流进行滤波，以滤波后得到的输入电压作为电压分量，以滤波后得到的输入电流为电流分量。
[0016]一种变流器直流电容寿命预测方法，包括根据如上任一项所述的变流器直流电容检测方法确定直流电容的电容值，判断电容误差值与所述直流电容的标称电容值的比值是否大于预设的阈值，是则判断所述直流电容已达寿命极限，否则，判断所述直流电容有效；所述电容误差值为所述电容值与所述直流电容的标称电容值之间的差值。
[0017]一种变流器直流电容检测系统，包括检测电压注入模块、输入端电能检测模块、输出端电能检测模块和分析处理模块；所述电压注入模块、输入端电能检测模块、输出端电能检测模块分别与所述分析处理模块连接；
[0018]所述检测电压注入模块与所述变流器的直流母线连接，用于向所述直流母线注入具有预设频率和预设幅值的交流检测电压；
[0019]所述输入端电能检测模块用于检测获取变流器的直流母线上的输入电压和输入电流；
[0020]所述输出端电能检测模块用于检测获取变流器交流输出端的相电流；
[0021]所述分析处理模块用于根据所述输入电流和所述相电流计算得到直流电容的第一电流，从所述输入电压中提取具有所述预设频率的电压分量，从所述第一电流中提取具有所述预设频率的电流分量，根据所述电压分量和所述电流分量计算确定所述直流电容的电容值。
[0022]进一步地，所述输出端电能检测模块还包括开关管状态检测子模块；
[0023]所述开关管状态检测子模块用于检测获取变流器交流输出端的每一相的开关管状态；当该相的开关管的上管为导通状态时，输出端电能检测模块输出该相的电流；当该相的开关管的下管为导通时，输出端电能检测模块输出该相无电流。
[0024]进一步地，所述分析处理模块还包括滤波子模块，所述滤波子模块用于以预设的滤波频率区间对所述输入电压和所述第一电流进行滤波，以滤波后得到的输入电压作为电压分量，以滤波后得到的输入电流为电流分量。
[0025]与现有技术相比，本专利技术的优点在于：
[0026]1、本专利技术只需要在现有的变流器上增加用于交流检测电压注入的检测电压注入模块，就能够利用变流器本身具有的硬件设备完成对直流电容的检测，具有结构简单、实施方便、成本低等优点。
[0027]2、本专利技术在对直流电容进行检测的过程中，不需要发电系统、变流器停机、断电，在运行过程就能够实现对直流电容进行检测，即检测过程可在线进行，检测便利性好。
[0028]3、本专利技术向直流母线注入的交流检测电压，再从输入电压和第一电流中提取具交流检测电压频率的分量，就可以计算得到直流电容的电容值，检测速度快、效率高，而且准确性好；同时，由于注入的交流检测电压的频率低，持续时间短，也不会影响到变流器的正常运行，能够保证变流器持续、稳定、可靠的工作。
附图说明
[0029]图1为现有技术中光伏发电系统的典型结构示意图。
[0030]图2为本专利技术具体实施例的检测流程示意图。
[0031]图3为本专利技术具体实施例的电流情况示意图。
[0032]图4为本专利技术具体实施例的检测系统结构示意图。
具体实施方式
[0033]以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本专利技术作进一步描述，但并不因此而限制本专利技术的保护范围。
[0034]如图2所示，本实施例的变流器直流电容检测方法，包括：S1.在被测变流器的直流母线上注入具有预设频率和预设幅值的交流检测电压；S2.检测获取变流器的直流母线上的输入电压和输入电流，检测获取变流器交流输出端的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种变流器直流电容检测方法，其特征在于：S1.在被测变流器的直流母线上注入具有预设频率和预设幅值的交流检测电压；S2.检测获取变流器的直流母线上的输入电压和输入电流，检测获取变流器交流输出端的相电流；并根据所述输入电流和所述相电流计算得到直流电容的第一电流；S3.从所述输入电压中提取具有所述预设频率的电压分量，从所述第一电流中提取具有所述预设频率的电流分量；S4.根据所述电压分量和所述电流分量计算确定所述直流电容的电容值。2.根据权利要求1所述的变流器直流电容检测方法，其特征在于：步骤S1中所述预设频率小于所述变流器的开关动作在所述直流电流上产生的扰动频率，且小于所述变流器交流侧电压基波频率。3.根据权利要求1所述的变流器直流电容检测方法，其特征在于：所述预设频率的取值范围区间为[0.1X，0.5X]，X为所述变流器的交流侧电压基波频率。4.根据权利要求2所述的变流器直流电容检测方法，其特征在于：步骤S2中，还包括检测获取变流器交流输出端的每一相的开关管状态；当该相的开关管的上管为导通状态时，该相输出电流；当该相的开关管的下管为导通时，该相无输出电流。5.根据权利要求4所述的变流器直流电容检测方法，其特征在于：步骤S2中所述第一电流由所述输入电流减去所述相电流确定。6.根据权利要求4所述的变流器直流电容检测方法，其特征在于：步骤S3具体包括，以预设的滤波频率区间对所述输入电压和所述第一电流进行滤波，以滤波后得到的输入电压作为电压分量，以滤波后得到的输入电流为电流分量。7.一种变流器直流电容寿命预测方法，其特征在于：根据权利要求1至6任一项所述的变流器直流电容检测方法确定直流电容的电容值，判断电容误差值与所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：王南，张蓉，任艺，陈艺峰，朱淇凉，
申请(专利权)人：株洲中车时代电气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：