一種電容異常檢測系統(tǒng)及其工作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電容異常檢測方法及檢測系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，針對兩個以上電容串聯(lián)作為母線支撐電容拓撲結(jié)構(gòu)中，電容的狀態(tài)監(jiān)測是一個非常重要的環(huán)節(jié)。針對目前公布的資料，只搜集到一篇相關(guān)專利，即申請?zhí)枮?01180060158.2的中國發(fā)明專利公開了一種電容器的異常檢測方法及異常檢測裝置。該發(fā)明提供用于在串聯(lián)連接兩個以上的電容器的電路中準確地檢測個別電容器的異常的檢測方法及檢測裝置。該發(fā)明的電容異常檢測裝置包括:從上述電路的兩端測量上述電路的電容的測量部；存儲所測量的上述電路的電容及測量時的電路使用時間的存儲部；以及對所測量的上述電路與已經(jīng)設(shè)定的預測電容進行比較，判斷構(gòu)成上述電路的至少一個電容器是否發(fā)生異常的判斷部。
[0003]因此，現(xiàn)有技術(shù)的電容異常檢測方法需要測量電容的容值，方法較為復雜，在現(xiàn)場應用時有其局限性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種電容異常檢測系統(tǒng)及其工作方法，有效檢測兩個以上電容串聯(lián)狀態(tài)中電容異常檢測，滿足高壓大功率電力電子系統(tǒng)的可靠性要求。
[0005]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種電容異常檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述電容異常檢測系統(tǒng)適用于兩個以上電容串聯(lián)作為母線支撐電容的拓撲電路；所述電容異常檢測系統(tǒng)包括:直流母線采集單元，用于采集母線兩端電壓；電容電壓采集單元，用于采集位于拓撲電路中首、尾電容之間的相應電容的一端電壓值；所述直流母線采集單元、電容電壓采集單元分別與一運算單元相連，該運算單元適于根據(jù)對直流母線采集單元、電容電壓采集單元獲得的相應電壓值計算出適于判斷任一母線支撐電容出現(xiàn)異常時的判斷電壓值。
[0006]進一步，若所述電容的個數(shù)為三個，則所述運算單元包括:第一、第二減法器，其中第一、第二減法器的反相輸入端分別與直流母線采集單元的兩輸出端相連；第一、第二減法器的同相輸入端分別與電容電壓采集單元的輸出端相連；所述第一、第二減法器的輸出端分別與混合運算電路的兩輸入端相連，該混合運算電路將第一、第二減法器的計算結(jié)果進行反相求和后，再與一基準電壓進行比較以獲得所述判斷電壓值。
[0007]進一步，所述混合運算電路包括:反相加法電路、與該反相加法電路相連的比較器；所述反相加法運算電路包括集成運算放大器U2C、該集成運算放大器U2C的反相輸入端通過電阻R12、電阻R14分別與第一、第二減法器的輸出端相連；所述集成運算放大器U2C的輸出端與比較器的一輸入端相連，該比較器的另一輸入端接入所述基準電壓，所述比較器適于輸出判斷電壓值。
[0008]進一步，所述直流母線采集單元的兩輸出端、電容電壓采集單元的輸出端分別與第一、第二、第三跟隨器相連，且通過各跟隨器連接第一、第二減法器的反相輸入端、同相端；以及所述集成運算放大器U2C的輸出端與比較器之間設(shè)有第四跟隨器。
[0009]進一步，所述運算單元適于將判斷電壓值發(fā)送至處理器模塊，所述處理器模塊還與顯示模塊、按鍵相連；以及所述處理器模塊的控制端連接所述基準電壓的供電模塊，以適于調(diào)節(jié)所述供電模塊的輸出電壓。
[0010]進一步，若所述電容的個數(shù)大于三個，則所述運算單元還包括多選一模擬開關(guān)，所述多選一模擬開關(guān)的多路輸入端分別與首、尾電容之間的各電容的各端相連，且輸出端連接第二跟隨器的輸入端相連；所述多選一模擬開關(guān)的控制端由所述處理器模塊控制。
[0011]又一方面，本發(fā)明還提供了一種電容異常檢測系統(tǒng)的工作方法，所述電容異常檢測系統(tǒng)適用于兩個以上電容串聯(lián)作為母線支撐電容的拓撲電路；包括如下步驟:
[0012]步驟SI，采集母線兩端電壓；
[0013]步驟S2，采集位于拓撲電路中首、尾電容之間的相應電容的一端電壓值；
[0014]步驟S3，根據(jù)對直流母線采集單元、電容電壓采集單元獲得的相應電壓值計算出適于判斷任一母線支撐電容出現(xiàn)異常時的判斷電壓值。
[0015]進一步，通過直流母線采集單元采集母線兩端電壓；通過電容電壓采集單元母線兩端電壓的直流母線采集單元；以及所述直流母線采集單元、電容電壓采集單元分別與一運算單元相連，該運算單元適于計算所述判斷電壓值。
[0016]進一步，若所述電容的個數(shù)為三個，則所述運算單元包括:第一、第二減法器，其中第一、第二減法器的反相輸入端分別與直流母線采集單元的兩輸出端相連；第一、第二減法器的同相輸入端分別與電容電壓采集單元的輸出端相連；所述第一、第二減法器的輸出端分別與混合運算電路的兩輸入端相連，該混合運算電路將第一、第二減法器的計算結(jié)果進行反相求和后，再與一基準電壓進行比較以獲得所述判斷電壓值；所述混合運算電路包括:反相加法電路、與該反相加法電路相連的比較器；所述反相加法運算電路包括集成運算放大器U2C、該集成運算放大器U2C的反相輸入端通過電阻R12、電阻R14分別與第一、第二減法器的輸出端相連；所述集成運算放大器U2C的輸出端與比較器的一輸入端相連，該比較器的另一輸入端接入所述基準電壓，所述比較器適于輸出判斷電壓值；所述運算單元適于將判斷電壓值發(fā)送至處理器模塊，所述處理器模塊還與顯示模塊、按鍵相連；以及所述處理器模塊的控制端連接所述基準電壓的供電模塊，以適于調(diào)節(jié)所述供電模塊的輸出電壓。
[0017]進一步，若所述電容的個數(shù)大于三個，則所述運算單元還包括多選一模擬開關(guān)，所述多選一模擬開關(guān)的多路輸入端分別與首、尾電容之間的各電容的各端相連，且輸出端連接第二跟隨器的輸入端相連；所述多選一模擬開關(guān)的控制端由所述處理器模塊控制。
[0018]本發(fā)明的有益效果是，本發(fā)明的電容異常檢測系統(tǒng)及其工作方法，有效檢測兩個以上電容串聯(lián)狀態(tài)中電容異常檢測，提高了高壓大功率電力電子系統(tǒng)的可靠性；并且本發(fā)明還使對電容異常報警信號的判斷至限于母線支撐電容是否出現(xiàn)不均壓有關(guān)，而與輸入直流母線電壓的大小無關(guān)；通過調(diào)節(jié)兩個減法器的反饋電阻和比較器的參考電壓，使母線支撐電容在發(fā)生異常時，均壓誤差控制在一定的范圍內(nèi)不會報警，超出此范圍就會發(fā)生報警，提高了整個檢測系統(tǒng)的容錯能力。
【附圖說明】
[0019]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。
[0020]圖1是本發(fā)明的三個母線支撐電容拓撲電路的電路圖；
[0021]圖2是本發(fā)明的三個母線支撐電容的拓撲電路所涉及的電容異常檢測系統(tǒng)的原理框圖；
[0022]圖3是本發(fā)明的三個母線支撐電容的拓撲電路所涉及的電容異常檢測系統(tǒng)原理圖；
[0023]圖4是本發(fā)明的四個母線支撐電容拓撲電路的電路圖；
[0024]圖5是本發(fā)明的四個母線支撐電容的拓撲電路所涉及的電容異常檢測系統(tǒng)的原理框圖。
【具體實施方式】
[0025]現(xiàn)在結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳細的說明。這些附圖均為簡化的示意圖，僅以示意方式說明本發(fā)明的基本結(jié)構(gòu)，因此其僅顯示與本發(fā)明有關(guān)的構(gòu)成。
[0026]本發(fā)明的電容異常檢測系統(tǒng)及其工作方法均適用于兩個以上電容串聯(lián)作為母線支撐電容的拓撲電路。
[0027]其中，所述拓撲電路的電路結(jié)構(gòu)如圖1所示，圖中，電阻R1’、電阻R2’串聯(lián)后分別與電容Cl’相并聯(lián)，同樣，電阻R3’、電阻R4’串聯(lián)后分別與電容C2’、電阻R5’、電阻R6’串聯(lián)后分別與電容C3’構(gòu)成拓撲電路，其中，電容Cl’、電容C2’、電容C3’為母線支撐電容。
[0028]D端(直流母線正端)和G端(直流母線負端)分別為母線兩端，C端為首、尾電容之間的電容C2’的一端，所述電容C2’的一端還連接有分壓電路，以對電容電壓采集單元的采集電壓進行降壓，所述分壓電路例如由電阻RlOO、電阻R200、電阻R300和電容ClOO、電容C200組成，具體的，從電阻R4’的兩端引出，即電阻R4’的第一端與由電阻R300和電容ClOO構(gòu)成的并聯(lián)電路相連后接地，并且電阻R4’的第二端通過電阻RlOO與由電阻R200和電容C200構(gòu)成的并聯(lián)電路相連后接地。
[0029]通過圖1可以推導出3個母線支撐電容、4個母線支撐電容構(gòu)成的拓撲電路。
[0030]實施例1
[0031]如圖1和圖2所示，本發(fā)明的一種電容異常檢測系統(tǒng)，所述電容異常檢測系統(tǒng)適用于兩個以上電容串聯(lián)作為母線支撐電容的拓撲電路；所述電容異常檢測系統(tǒng)包括:直流母線采集單元，用于采集母線兩端電壓；電容電壓采集單元，用于采集位于拓撲電路中首、尾電容之間的相應電容的一端電壓值；所述直流母線采集單元、電容電壓采集單元分別與一運算單元相連，該運算單元適于根據(jù)對直流母線采集單元、電容電壓采集單元獲得的相應電壓值計算出適于判斷任一母線支撐電容出現(xiàn)異常時的判斷電壓值。
[0032]其中，在圖1中，首、尾電容分別為連接兩端母線的電容，例如圖1中的電容Cl’、電容 C3，。
[0033]進一步，若所述電容的個數(shù)為三個(電容Cl’、電容C2’、電容C3’)，則所述運算單元包括:第一、第二減法器，其中第一、第二減法器的反相輸入端分別與直流母線采集單元的兩輸出端相連；第一、第二減法器的同相輸入端分別與電容電壓采集單元的輸出端相連；所述第一、第二減法器的輸出端分別與混合運算電路的兩輸入端相連，該混合運算電路將第一、第二減法器的計算結(jié)果進行反相求和后，再與一基準電壓進行比較以獲得所述判斷電壓值。
[0034]所述混合運算電路包括:反相加法電路、與該反相加法電路相連的比較器；所述反相加法運算電路包括集成運算放大器U2C、該集成運算放大器U2C的反相輸入端通過電阻R12、電阻R14分別與第一、第二減法器的輸出端相連；所述集成運算放大器U2C的輸出端與比較器的一輸入端相連，該比較器的另一輸入端接入所述基準電壓，所述比較器適于輸出判斷電壓值。
[0035]所述直流母線采集單元的兩輸出端、電容電壓采集單元的輸出端分別與第一、第二、第三跟隨器相連，且通過各跟隨器連接第一、第二減法器的反相輸入端、同相端；以及所述集成運算放大器U2C的輸出端與比較器之間設(shè)有第四跟隨器。
[0036]所述運算單元適于將判斷電壓值發(fā)送至處理器模塊，所述處理器模塊還與顯示模塊、按鍵相連；以及所述處理器模塊的控制端連接所述基準電壓的供電模塊，以適于調(diào)節(jié)所述供電模塊的輸出電壓。
[0037]針對三個母線支撐電容的拓撲電路所涉及的電容異常檢測系統(tǒng)的原理框圖的【具體實施方式】如圖3所示。
[0038]圖3中，電阻町、電阻1?2、