一種風(fēng)電變流器電容壽命測(cè)試裝置及其測(cè)試方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種風(fēng)電變流器電容壽命測(cè)試裝置，其特征在于，包括：連接在變流器電容兩端的放電回路，所述放電回路上連接電流傳感器，所述變流器電容兩端連接電壓傳感器，所述電流傳感器和電壓傳感器分別連接計(jì)算單元。本發(fā)明還公開了一種風(fēng)電變流器電容壽命測(cè)試裝置的測(cè)試方法。本發(fā)明可以方便地檢測(cè)變流器直流支撐電容的容量變化，判斷電容器的老化情況，及時(shí)提供檢修參考信息，防止故障的擴(kuò)大。
【專利說明】—種風(fēng)電變流器電容壽命測(cè)試裝置及其測(cè)試方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電容壽命測(cè)試裝置，具體涉及一種風(fēng)電變流器電容壽命測(cè)試裝置，本發(fā)明還涉及基于風(fēng)電變流器電容壽命測(cè)試裝置的測(cè)試方法，本發(fā)明屬于電力電子【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，風(fēng)力發(fā)電技術(shù)在全球得以飛速發(fā)展，風(fēng)電變流器作為風(fēng)機(jī)的核心能量轉(zhuǎn)換設(shè)備，其安全性和穩(wěn)定性也日益受到關(guān)注。風(fēng)電變流器普遍采用“交直交”的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，因此中間直流環(huán)節(jié)需要大量的電容器濾波以得到穩(wěn)定的直流電壓，而當(dāng)今使用最為廣泛的直流支撐電容類型為鋁電解電容或金屬薄膜電容。鋁電解電容由于電解液的揮發(fā)、陰陽極箔損耗，金屬薄膜電容由于部分金屬鍍層的蒸發(fā)、燒毀等原因都將引起電容的容值下降甚至失效。電容的容值下降一方面可能會(huì)影響設(shè)備的控制性能，另一方面將進(jìn)一步增加電容的發(fā)熱損耗，加速電容的老化，引發(fā)更加嚴(yán)重的故障。由于電容的使用壽命與設(shè)備所處的自然環(huán)境及設(shè)備自身工況有很大的關(guān)系，因此很難預(yù)知電容是否已經(jīng)出現(xiàn)比較嚴(yán)重的老化，往往需要等到設(shè)備嚴(yán)重故障時(shí)才能發(fā)現(xiàn)，這影響了風(fēng)機(jī)的安全生產(chǎn)，不利于變流器的維護(hù)，帶來了一定的經(jīng)濟(jì)損失。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種風(fēng)電變流器電容壽命測(cè)試裝置及其測(cè)試方法。
[0004]為了實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案:
一種風(fēng)電變流器電容壽命測(cè)試裝置，其特征在于，包括:連接在變流器電容兩端的放電回路，所述放電回路上連接電流傳感器，所述變流器電容兩端連接電壓傳感器，所述電流傳感器和電壓傳感器分別連接計(jì)算單元。
[0005]前述的一種風(fēng)電變流器電容壽命測(cè)試裝置，其特征在于，所述放電回路包括接觸器，所述計(jì)算單元連接所述接觸器以控制放電回路的通斷。
[0006]前述的一種風(fēng)電變流器電容壽命測(cè)試裝置，其特征在于，所述放電回路包括放電電阻。
[0007]前述的一種風(fēng)電變流器電容壽命測(cè)試裝置，其特征在于，所述電壓傳感器通過調(diào)理電路連接計(jì)算單元，所述電流傳感器通過調(diào)理電路連接計(jì)算單元。
[0008]前述的一種風(fēng)電變流器電容壽命測(cè)試裝置，其特征在于，所述電流傳感器為霍爾電流傳感器，所述電壓傳感器為霍爾電壓傳感器。
[0009]前述的一種風(fēng)電變流器電容壽命測(cè)試裝置，其特征在于，所述放電回路連接在變流器直流母排上，所述電壓傳感器連接在變流器直流母排的兩端。
[0010]前述一種風(fēng)電變流器電容壽命測(cè)試裝置的測(cè)試方法，其特征在于，包括如下步驟: 步驟一:當(dāng)變流器發(fā)出停機(jī)命令后，計(jì)算單元接受停機(jī)命令，通過接觸器閉合放電回路，并通過電壓傳感器記錄此時(shí)風(fēng)電變流器電容的電壓U;變流器電容通過放電回路進(jìn)行放電，計(jì)算機(jī)單元采集電流傳感器的電流信號(hào)，同時(shí)對(duì)電流信號(hào)進(jìn)行積分運(yùn)算，得到變流器電容釋放的電量；
步驟二:當(dāng)計(jì)算單元檢測(cè)到電壓傳感器的電壓信號(hào)為O時(shí)，認(rèn)為變流器電容已經(jīng)放電完畢，計(jì)算單元停止對(duì)電流信號(hào)進(jìn)行積分運(yùn)算，得到變流器電容釋放的總電量Q ;
步驟三:根據(jù)電容定義公式C=Q/U，得到變流器電容的實(shí)際容值C ；
步驟四:獲取將變流器電容的初始容值CO，將其與變流器電容的實(shí)際容值C進(jìn)行比較，通過兩者的偏差值判斷風(fēng)電變流器電容的壽命。
[0011]前述的一種風(fēng)電變流器電容壽命測(cè)試裝置的測(cè)試方法，其特征在于，其特征在于，所述變流器電容的初始容值Ctl為每臺(tái)變流器出廠時(shí)測(cè)試所得到的容量值。
[0012]前述的一種風(fēng)電變流器電容壽命測(cè)試裝置的測(cè)試方法，其特征在于，所述變流器電容釋放的總電量Q為放電回路的電流對(duì)時(shí)間的積分，所述時(shí)間為從放電回路閉合時(shí)刻起到變流器電容的電壓為零時(shí)刻止。
[0013]本發(fā)明的有益之處在于:本發(fā)明可以方便地檢測(cè)變流器直流支撐電容的容量變化，判斷電容器的老化情況，及時(shí)提供檢修參考信息，防止故障的擴(kuò)大。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1是本發(fā)明一種風(fēng)電變流器電容壽命測(cè)試裝置的優(yōu)選結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是本發(fā)明一種風(fēng)電變流器電容壽命測(cè)試裝置的測(cè)試方法流程圖。
[0015]圖中附圖標(biāo)記的含義:
1、計(jì)算單元，2、變流器電容，3、放電回路，4、電流傳感器，5、電壓傳感器，6、接觸器，7、放電電阻。
【具體實(shí)施方式】
[0016]以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作具體的介紹。
[0017]本發(fā)明目的在于提出一種評(píng)估風(fēng)電變流器電容壽命的方法，可以判斷電容的老化情況，有利于變流器的檢修維護(hù)，防止事故擴(kuò)大，保證用戶的經(jīng)濟(jì)效益。
[0018]電容器的老化都會(huì)造成容值的損失，通過檢測(cè)電容的容值損失即可判斷變流器的老化情況。由于當(dāng)前變流器功率組件大多采用通過層疊母排實(shí)現(xiàn)電容與IGBT連接的方式，并且一臺(tái)變流器通常用到數(shù)十個(gè)甚至數(shù)百個(gè)電容，單個(gè)測(cè)量電容的容值是不現(xiàn)實(shí)的。由于電容上存儲(chǔ)有高壓直流電，為了保證人身安全，變流器一般斷電后都在公共直流母排上連接一個(gè)放電回路。本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:在變流器放電回路上安裝一個(gè)電流傳感器檢測(cè)流過放電電阻的電流，變流器直流母排的正負(fù)極安裝一個(gè)電壓傳感器檢測(cè)電容兩端的直流電壓，這兩個(gè)傳感器的輸出信號(hào)經(jīng)過調(diào)理電路后輸入計(jì)算單元。本發(fā)明不限制調(diào)理電路和計(jì)算單元的具體構(gòu)造，調(diào)理電路的作用在于對(duì)電流傳感器和電壓傳感器的信號(hào)進(jìn)行采樣調(diào)理，以符合CPU接口的輸入范圍。本發(fā)明中的計(jì)算單元可以是單獨(dú)設(shè)置的計(jì)算單元，實(shí)際中也可以優(yōu)選為變流器的CPU控制芯片。下面就以變流器的CPU控制芯片(簡(jiǎn)稱CPU)作為計(jì)算單元進(jìn)行說明。當(dāng)變流器停機(jī)并且放電接觸器閉合時(shí)CPU記錄此時(shí)刻電容的電壓，同時(shí)采集電流傳感器的電流值并做積分運(yùn)算得到電量值。當(dāng)CPU檢測(cè)到電容電壓為零時(shí)測(cè)試工作結(jié)束，利用電容的定義C=Q/U即可得到電容的容值。在變流器出廠時(shí)通過上述的測(cè)試程序記錄變流器的初始容值，變流器投入現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行后，每次停機(jī)時(shí)可執(zhí)行上述測(cè)試程序，如果電容老化嚴(yán)重，檢測(cè)的容值與初始容值Ctl將有較大的偏差，依此判斷電容器需要準(zhǔn)備更換。
[0019]如圖1所示，為本發(fā)明的硬件電路原理圖，包括一個(gè)用于給變流器電容放電的電阻，該電阻通過一個(gè)接觸器連接到電容的正負(fù)極母排，該接觸器通過CPU控制變流器電容的放電過程。放電回路線路上接入一個(gè)穿心式霍爾電流傳感器，用于采集流過放電電阻的電流，電容正負(fù)極接入一個(gè)霍爾電壓傳感器用于測(cè)量電容兩極電壓。前述的電流傳感器和電壓傳感器信號(hào)均經(jīng)過調(diào)理電路后輸入CPU進(jìn)行計(jì)算。
[0020]如圖2所示，CPU具體控制過程如下:CPU接收到停機(jī)命令后，輸出放電接觸器合閘命令，并記錄當(dāng)前電容電壓U，接觸器合閘后將有電流流過放電電阻，CPU采集電流傳感器電流信號(hào)，同時(shí)進(jìn)行積分計(jì)算，計(jì)算結(jié)果為流過放電電阻的電量，亦為變流器電容釋放的電量。當(dāng)CPU檢測(cè)到電壓傳感器信號(hào)為O時(shí)，認(rèn)為變流器電容已經(jīng)放電完畢，電流積分計(jì)算程序結(jié)束，得到變流器電容總釋放電量，記為Q。利用電容定義公式C=Q/U，即可計(jì)算電容的容值。由于電容的容值標(biāo)稱一般誤差較大，每臺(tái)變流器即使安裝相同數(shù)量的同一規(guī)格電容，容值也不一定相同，為此可以在每臺(tái)機(jī)器出廠測(cè)試時(shí)通過執(zhí)行前述的CPU控制程序記錄每臺(tái)變流器的初始容量做為參考值，記為Q。變流器在投入現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行后再重新計(jì)算電容容量與C0比較，當(dāng)偏差超過某一判定值時(shí)即認(rèn)為電容已臨近失效，需要更換或者加強(qiáng)監(jiān)測(cè)。
[0021]本發(fā)明利用變流器現(xiàn)有硬件設(shè)施即可以方便地檢測(cè)變流器直流支撐電容的容量變化，判斷電容器的老化情況，及時(shí)提供檢修參考信息，防止故障的擴(kuò)大。
[0022]以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，上述實(shí)施例不以任何形式限制本發(fā)明，凡采用等同替換或等效變換的方式所獲得的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種風(fēng)電變流器電容壽命測(cè)試裝置，其特征在于，包括:連接在變流器電容兩端的放電回路，所述放電回路上連接電流傳感器，所述變流器電容兩端連接電壓傳感器，所述電流傳感器和電壓傳感器分別連接計(jì)算單元。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種風(fēng)電變流器電容壽命測(cè)試裝置，其特征在于，所述放電回路包括接觸器，所述計(jì)算單元連接所述接觸器以控制放電回路的通斷。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種風(fēng)電變流器電容壽命測(cè)試裝置，其特征在于，所述放電回路包括放電電阻。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種風(fēng)電變流器電容壽命測(cè)試裝置，其特征在于，所述電壓傳感器通過調(diào)理電路連接計(jì)算單元，所述電流傳感器通過調(diào)理電路連接計(jì)算單元。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種風(fēng)電變流器電容壽命測(cè)試裝置，其特征在于，所述電流傳感器為霍爾電流傳感器，所述電壓傳感器為霍爾電壓傳感器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)所述的一種風(fēng)電變流器電容壽命測(cè)試裝置，其特征在于，所述放電回路連接在變流器直流母排上，所述電壓傳感器連接在變流器直流母排的兩端。
7.權(quán)利要求1所述一種風(fēng)電變流器電容壽命測(cè)試裝置的測(cè)試方法，其特征在于，包括如下步驟: 步驟一:當(dāng)變流器發(fā)出停機(jī)命令后，計(jì)算單元接受停機(jī)命令，通過接觸器閉合放電回路，并通過電壓傳感器記錄此時(shí)風(fēng)電變流器電容的電壓U;變流器電容通過放電回路進(jìn)行放電，計(jì)算機(jī)單元采集電流傳感器的電流信號(hào)，同時(shí)對(duì)電流信號(hào)進(jìn)行積分運(yùn)算，得到變流器電容釋放的電量； 步驟二:當(dāng)計(jì)算單元檢測(cè)到電壓傳感器的電壓信號(hào)為O時(shí)，認(rèn)為變流器電容已經(jīng)放電完畢，計(jì)算單元停止對(duì)電流信號(hào)進(jìn)行積分運(yùn)算，得到變流器電容釋放的總電量Q ; 步驟三:根據(jù)電容定義公式C=Q/U，得到變流器電容的實(shí)際容值C ； 步驟四:獲取將變流器電容的初始容值Ctl，將其與變流器電容的實(shí)際容值C進(jìn)行比較，通過兩者的偏差值判斷風(fēng)電變流器電容的壽命。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種風(fēng)電變流器電容壽命測(cè)試裝置的測(cè)試方法，其特征在于，其特征在于，所述變流器電容的初始容值Ctl為每臺(tái)變流器出廠時(shí)測(cè)試所得到的容量值。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種風(fēng)電變流器電容壽命測(cè)試裝置的測(cè)試方法，其特征在于，所述變流器電容釋放的總電量Q為放電回路的電流對(duì)時(shí)間的積分，所述時(shí)間為從放電回路閉合時(shí)刻起到變流器電容的電壓為零時(shí)刻止。
【文檔編號(hào)】G01R27/26GK103728500SQ201310742703
【公開日】2014年4月16日 申請(qǐng)日期:2013年12月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月30日
【發(fā)明者】肖遙, 曹陽, 王繼武, 劉曉, 徐亞清, 駱皓, 王磊, 郭巍 申請(qǐng)人:國(guó)電南京自動(dòng)化股份有限公司