一種直流母線電容的容值檢測(cè)設(shè)備、方法及裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種直流母線電容的容值檢測(cè)設(shè)備、方法及裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)直流母線電容容值的在線檢測(cè)。該設(shè)備包括：電壓檢測(cè)電路，用于獲取直流母線電容的指定頻率的紋波電壓；電流檢測(cè)電路，用于獲取直流母線電容的該指定頻率的紋波電流；處理器，用于從該電壓檢測(cè)電路獲取該紋波電壓，從該電流檢測(cè)電路獲取該紋波電流，根據(jù)該紋波電壓、該紋波電流和該指定頻率，確定該直流母線電容的容值。
【專利說明】
一種直流母線電容的容值檢測(cè)設(shè)備、方法及裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及電力電子技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種直流母線電容的容值檢測(cè)設(shè)備、方 法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前的很多設(shè)備中都會(huì)設(shè)置直流母線電容用于穩(wěn)定直流母線電壓，例如開關(guān)電源 設(shè)備。開關(guān)電源設(shè)備主要包括DC/DC轉(zhuǎn)換開關(guān)電源設(shè)備、DC/AC轉(zhuǎn)換開關(guān)電源設(shè)備、AC/DC 轉(zhuǎn)換開關(guān)電源設(shè)備，圖1所示即為一種DC/DC轉(zhuǎn)換開關(guān)電源設(shè)備，其中電容器件C1和C2即 為直流母線電容。
[0003] 由于制造工藝等原因，電容器件的容值會(huì)隨著時(shí)間的推移而發(fā)生變化。若設(shè)備中 用于穩(wěn)壓的直流母線電容的容值發(fā)生變化，則必然會(huì)影響到設(shè)備整體的性能及使用壽命， 因此需要對(duì)設(shè)備中直流母線電容的容值進(jìn)行定期檢測(cè)。
[0004] 現(xiàn)有技術(shù)中，多采用離線檢測(cè)方案，即由操作人員定期將直流母線電容從設(shè)備中 拆解下來，進(jìn)行容值的檢測(cè)，根據(jù)檢測(cè)結(jié)果判斷該直流母線電容是否需要更換。然而，在很 多設(shè)備中直流母線電容并不能拆解下來，現(xiàn)有技術(shù)的離線檢測(cè)方案并不適用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明實(shí)施例提供一種開關(guān)電源中直流母線電容的容值檢測(cè)設(shè)備、方法及裝置， 能夠?qū)崿F(xiàn)直流母線電容容值的在線檢測(cè)。
[0006] 本發(fā)明實(shí)施例提供了一種開關(guān)電源中直流母線電容的容值檢測(cè)設(shè)備，包括：
[0007] 電壓檢測(cè)電路，用于獲取直流母線電容的指定頻率的紋波電壓；
[0008] 電流檢測(cè)電路，用于獲取直流母線電容的所述指定頻率的紋波電流；
[0009] 處理器，用于從所述電壓檢測(cè)電路獲取所述紋波電壓，從所述電流檢測(cè)電路獲取 所述紋波電流，根據(jù)所述紋波電壓、所述紋波電流和所述指定頻率，確定所述直流母線電容 的容值。
[0010] 本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種開關(guān)電源中直流母線電容的容值檢測(cè)方法，包括： [0011] 獲取直流母線電容的指定頻率的紋波電壓和所述指定頻率的紋波電流；
[0012] 根據(jù)所述紋波電壓、所述紋波電流和所述指定頻率，確定所述直流母線電容的容 值。
[0013] 本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種直流母線電容的容值檢測(cè)裝置，包括：
[0014] 獲取單元，用于獲取直流母線電容的指定頻率的紋波電壓和所述指定頻率的紋波 電流；
[0015] 確定單元，用于根據(jù)所述紋波電壓、所述紋波電流和所述指定頻率，確定所述直流 母線電容的容值。
[0016] 本發(fā)明的有益效果包括：
[0017] 本發(fā)明實(shí)施例提供的方案中，根據(jù)直流母線電容的指定頻率的紋波電壓、指定頻 率的紋波電流和該指定頻率，便可以確定該直流母線電容的容值，直流母線電容不需要從 設(shè)備中拆解下來，即實(shí)現(xiàn)了直流母線電容容值的在線檢測(cè)。
【附圖說明】
[0018] 附圖用來提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與本發(fā)明實(shí)施 例一起用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。在附圖中：
[0019] 圖1為DC/DC轉(zhuǎn)換開關(guān)電源設(shè)備的示意圖；
[0020] 圖2為本發(fā)明實(shí)施例1提供的直流母線電容的容值檢測(cè)設(shè)備的示意圖；
[0021] 圖3為電容器件的內(nèi)部模型；
[0022] 圖4為本發(fā)明實(shí)施例1提供的紋波生成電路的示意圖之一；
[0023] 圖5為本發(fā)明實(shí)施例1提供的紋波生成電路的示意圖之二；
[0024] 圖6為本發(fā)明實(shí)施例2提供的直流母線電容的容值檢測(cè)方法的示意圖；
[0025] 圖7為本發(fā)明實(shí)施例3提供的直流母線電容的容值檢測(cè)裝置的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026] 為了給出直流母線電容容值在線檢測(cè)的實(shí)現(xiàn)方案，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種直流 母線電容的容值檢測(cè)設(shè)備、方法及裝置，結(jié)合說明書附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行說明， 應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的優(yōu)選實(shí)施例僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。并且 在不沖突的情況下，本申請(qǐng)中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。
[0027] 實(shí)施例1 :
[0028] 本發(fā)明實(shí)施例1提供了一種直流母線電容的容值檢測(cè)設(shè)備，如圖2所示，可以包 括：
[0029] 電壓檢測(cè)電路201，用于獲取直流母線電容的指定頻率的紋波電壓；
[0030] 電流檢測(cè)電路202,用于獲取直流母線電容的該指定頻率的紋波電流；
[0031] 處理器200,用于從電壓檢測(cè)電路201獲取該紋波電壓，從電流檢測(cè)電路202獲取 該紋波電流，根據(jù)該紋波電壓、該紋波電流和該指定頻率，確定該直流母線電容的容值。
[0032] 在開關(guān)電源設(shè)備等設(shè)備中存在開關(guān)管，如圖1所示，而開關(guān)管導(dǎo)通、關(guān)斷時(shí)在直流 母線上會(huì)產(chǎn)生開關(guān)紋波，因此直流母線電容在穩(wěn)壓的過程中，必然有紋波電壓和對(duì)應(yīng)的紋 波電流產(chǎn)生。本發(fā)明實(shí)施例1提供的直流母線電容的容值檢測(cè)設(shè)備便是利用直流母線電容 的紋波電壓和紋波電流，計(jì)算得到直流母線電容的容值。
[0033] 電壓檢測(cè)電路201獲取直流母線電容的指定頻率的紋波電壓具體可以有多種實(shí) 現(xiàn)方式，較佳的，可以采用本發(fā)明實(shí)施例提供的下述方式，較為準(zhǔn)確，并且較為通用。
[0034] 電壓檢測(cè)電路201具體可以檢測(cè)直流母線電容兩端的電壓，對(duì)該電壓進(jìn)行處理得 到直流電壓分量和交流電壓分量，對(duì)該交流電壓分量進(jìn)行傅里葉分解，便可以得到各個(gè)頻 率下的交流電壓，即各個(gè)頻率的紋波電壓，從中獲取指定頻率的紋波電壓用于后續(xù)直流母 線電容的容值計(jì)算。
[0035] 相應(yīng)的，電流檢測(cè)電路202獲取直流母線電容的指定頻率的紋波電流具體也可以 有多種實(shí)現(xiàn)方式，較佳的，也可以采用本發(fā)明實(shí)施例提供的下述方式，較為準(zhǔn)確，并且較為 通用。
[0036] 電流檢測(cè)電路202具體可以利用電感器、霍爾HALL或者分流器等常用的電流檢 測(cè)器件檢測(cè)流經(jīng)直流母線電容的電流，對(duì)該電流進(jìn)行處理得到直流電流分量和交流電流分 量，對(duì)該交流電流分量進(jìn)行傅里葉分解，便可以得到各個(gè)頻率下的交流電流，即各個(gè)頻率的 紋波電流，從中獲取指定頻率的紋波電流用于后續(xù)直流母線電容的容值計(jì)算。
[0037] 即電壓檢測(cè)電路201最終獲取的紋波電壓的頻率和電流檢測(cè)電路202最終獲取的 紋波電流的頻率相同，均為指定頻率。
[0038] 需要說明的是，指定頻率的具體選值沒有特殊要求，只要基于相同頻率的紋波電 壓和紋波電流就能實(shí)現(xiàn)直流母線電容的容值計(jì)算。
[0039] 處理器200計(jì)算確定直流母線電容的容值具體可以有多種方式，在本發(fā)明的一個(gè) 具體實(shí)施例中，可以基于下述原理進(jìn)行計(jì)算：
[0040] 圖3所示為電容器件的內(nèi)部簡(jiǎn)化模型，由于制造工藝等原因，電容器件中除了純 電容部分C，還包括雜散電感ESL和雜散電阻ESR。
[0041 ] 電容器件的阻抗Z為：
[0047] 其中，為電容器件的無功阻抗；
[0048] f為頻率。
[0049] 由于：
[0056] 其中，Se為電容器件的視在功率；
[0057] Inms為電容器件的交流電流的有效值；
[0058] Unms為電容器件的交流電壓的有效值；
[0059] Θ為電容器件的交流電壓和交流電流的相位差。
[0060] 所以，在本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例中，處理器200在獲取直流母線電容的指定頻 率的紋波電壓、指定頻率的紋波電流后，可以先根據(jù)該紋波電壓和該紋波電流，確定該直流 母線電容的無功阻抗；再根據(jù)該直流母線電容的無功阻抗和該指定頻率，確定該直流母線 電容的容值。
[0061] 具體可以基于如下公式，確定該直流母線電容的無功阻抗
[0063] 其中，Se為該直流母線電容的指定頻率的視在功率，可采用多種方式求得；
[0064] Θ為該指定頻率的紋波電壓和該指定頻率的紋波電流的相位差；
[0065] 為該直流母線電容的指定頻率的紋波電流的有效值；
[0066] 然后基于下述公式確定該直流母線電容的容值C :
[0068] 其中，ESL為該直流母線電容的雜散電感的感值，可以參考廠家手冊(cè)；
[0069] f為該指定頻率。
[0070] 采用上述方式確定出的容值C實(shí)質(zhì)為直流母線電容中純電容部分的容值，考慮到 了直流母線電容中的雜散電感ESL等因素，確定的容值較為精確，在一些對(duì)精確度要求不 高的場(chǎng)合，也可以忽略直流母線電容中的雜散電感ESL等因素。
[0071] 例如，在本發(fā)明的另一個(gè)具體實(shí)施例中，可以基于下述公式直接確定該直流母線 電容的容值C :
[0073] 其中，Unms為該直流母線電容的指定頻率的紋波電壓的有效值；
[0074] Inms為該直流母線電容的指定頻率的紋波電流的有效值；
[0075] f為該指定頻率。
[0076] 上述兩種直流母線電容容值的具體確定方式僅為示例，在本發(fā)明的其它具體實(shí)施 例中，還可以采用其它方式，本發(fā)明對(duì)此不做限定。
[0077] 在一些設(shè)備中，直流母線電容可能不存在紋波，或者紋波非常小不易測(cè)量為了實(shí) 現(xiàn)采用本發(fā)明實(shí)施例提供的容值檢測(cè)設(shè)備實(shí)現(xiàn)直流母線電容的容值檢測(cè)，較佳的，本發(fā)明 實(shí)施例提供的容值檢測(cè)設(shè)備還包括：
[0078] 紋波生成電路，用于使直流母線電容存在紋波電壓和紋波電流。
[0079] 該紋波生成電路可以并聯(lián)于該直流母線電容的兩端，具體可以有多種實(shí)現(xiàn)形式。
[0080] 例如圖4所示，該紋波生成電路具體包括交流源AC。此時(shí)，該紋波生成電路實(shí)質(zhì)為 一個(gè)諧波注入源，向直流母線電容注入諧波，使直流母線電容產(chǎn)生紋波電壓和紋波電流，后 續(xù)便可以依據(jù)前述方案確定該直流母線電容的容值。
[0081] 又例如圖5所示，該紋波生成電路具體包括串聯(lián)的放電電阻Rcl和開關(guān)管Tel。此 時(shí)，該紋波生成電路實(shí)質(zhì)為一個(gè)放電電路，直流母線電容的電壓進(jìn)行擾動(dòng)，使直流母線電容 產(chǎn)生紋波電壓和紋波電流，后續(xù)便可以依據(jù)前述方案確定該直流母線電容的容值。
[0082] 若設(shè)備中原來已經(jīng)存在其它開關(guān)管，例如圖5中的開關(guān)管T1，為了避免該開關(guān)管 T1和紋波生成電路中的開關(guān)管Tel的驅(qū)動(dòng)信號(hào)互相干擾，可以使開關(guān)管Tel的開關(guān)頻率錯(cuò) 開開關(guān)管T1的開關(guān)頻率，使二者的開關(guān)頻率不同，可以保證容值檢測(cè)的準(zhǔn)確性。
[0083] 可見，采用本發(fā)明實(shí)施例提供的容值檢測(cè)設(shè)備，直流母線電容不需要從設(shè)備中拆 解下來，便可以確定該直流母線電容的容值，實(shí)現(xiàn)了直流母線電容容值的在線檢測(cè)。相比于 現(xiàn)有技術(shù)的離線檢測(cè)方案，適用場(chǎng)景更為廣泛，效率更高。
[0084] 實(shí)施例2 :
[0085] 相應(yīng)的，本發(fā)明實(shí)施例2提供一種直流母線電容的容值檢測(cè)方法，如圖6所示，包 括：
[0086] 步驟601、獲取直流母線電容的指定頻率的紋波電壓和該指定頻率的紋波電流；
[0087] 步驟602、根據(jù)該紋波電壓、該紋波電流和該指定頻率，確定該直流母線電容的容 值。
[0088] 較佳的，在本發(fā)明的另一個(gè)具體實(shí)施例中，步驟602根據(jù)該紋波電壓、該紋波電流 和該指定頻率，確定該直流母線電容的容值，包括：
[0089] 根據(jù)該紋波電壓和該紋波電流，確定該直流母線電容的無功阻抗；根據(jù)該直流母 線電容的無功阻抗和該指定頻率，確定該直流母線電容的容值。
[0090] 進(jìn)一步的，具體基于如下公式，根據(jù)該紋波電壓和該紋波電流，確定該直流母線電 容的無功阻抗：
[0092] 其中，Ζα為該直流母線電容的無功阻抗；
[0093] &為該直流母線電容的指定頻率的視在功率；
[0094] Θ為該紋波電壓和該紋波電流的相位差；
[0095] 1^^為該紋波電流的有效值；
[0096] 具體基于如下公式，根據(jù)該直流母線電容的無功阻抗和該指定頻率，確定該直流 母線電容的容值：
[0098] ω = 2 π f ；
[0099] 其中，C為該直流母線電容的容值；
[0100] ESL為該直流母線電容的雜散電感的感值；
[0101] f為該指定頻率。
[0102] 實(shí)施例3 :
[0103] 基于同一發(fā)明構(gòu)思，根據(jù)本發(fā)明上述實(shí)施例2提供的直流母線電容的容值檢測(cè)方 法，相應(yīng)地，本發(fā)明實(shí)施例3還提供了一種直流母線電容的容值檢測(cè)裝置，其結(jié)構(gòu)示意圖如 圖7所示，具體包括：
[0104] 獲取單元701，用于獲取直流母線電容的指定頻率的紋波電壓和該指定頻率的紋 波電流；
[0105] 確定單元702,用于根據(jù)該紋波電壓、該紋波電流和該指定頻率，確定該直流母線 電容的容值。
[0106] 較佳的，確定單元702,具體用于根據(jù)該紋波電壓和該紋波電流，確定該直流母線 電容的無功阻抗；根據(jù)該直流母線電容的無功阻抗和該指定頻率，確定該直流母線電容的 容值。
[0107] 進(jìn)一步的，確定單元702,具體基于如下公式，根據(jù)該紋波電壓和該紋波電流，確定 該直流母線電容的無功阻抗：
[0109] 其中，Zu為該直流母線電容的無功阻抗；
[0110] &為該直流母線電容的指定頻率的視在功率；
[0111] Θ為該紋波電壓和該紋波電流的相位差；
[0112] Ic_acrnis為該紋波電流的有效值；
[0113] 確定單元702,具體基于如下公式，根據(jù)該直流母線電容的無功阻抗和該指定頻 率，確定該直流母線電容的容值：
[0115] ω = 2 π f ；
[0116] 其中，C為該直流母線電容的容值；
[0117] ESL為該直流母線電容的雜散電感的感值；
[0118] f為該指定頻率。
[0119] 綜上所述，采用本發(fā)明實(shí)施例提供的容值檢測(cè)方案，實(shí)現(xiàn)了直流母線電容容值的 在線檢測(cè)。
[0120] 本申請(qǐng)的實(shí)施例所提供的容值檢測(cè)裝置可通過計(jì)算機(jī)程序?qū)崿F(xiàn)。本領(lǐng)域技術(shù)人員 應(yīng)該能夠理解，上述的單元?jiǎng)澐址绞絻H是眾多單元?jiǎng)澐址绞街械囊环N，如果劃分為其他單 元或不劃分單元，只要容值檢測(cè)裝置具有上述功能，都應(yīng)該在本申請(qǐng)的保護(hù)范圍之內(nèi)。
[0121] 顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精 神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍 之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種直流母線電容的容值檢測(cè)設(shè)備，其特征在于，包括： 電壓檢測(cè)電路，用于獲取直流母線電容的指定頻率的紋波電壓； 電流檢測(cè)電路，用于獲取直流母線電容的所述指定頻率的紋波電流； 處理器，用于從所述電壓檢測(cè)電路獲取所述紋波電壓，從所述電流檢測(cè)電路獲取所述 紋波電流，根據(jù)所述紋波電壓、所述紋波電流和所述指定頻率，確定所述直流母線電容的容 值。2. 如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述處理器，具體用于根據(jù)所述紋波電壓和 所述紋波電流，確定所述直流母線電容的無功阻抗；根據(jù)所述直流母線電容的無功阻抗和 所述指定頻率，確定所述直流母線電容的容值。3. 如權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其特征在于，所述處理器，具體基于如下公式，根據(jù)所述 紋波電壓和所述紋波電流，確定所述直流母線電容的無功阻抗：其中，Ζα為所述直流母線電容的無功阻抗； Sc為所述直流母線電容的指定頻率的視在功率； Θ為所述紋波電壓和所述紋波電流的相位差； 為所述紋波電流的有效值； 具體基于如下公式，根據(jù)所述直流母線電容的無功阻抗和所述指定頻率，確定所述直 流母線電容的容值：ω = 2 f ； 其中，C為所述直流母線電容的容值； ESL為所述直流母線電容的雜散電感的感值； f為所述指定頻率。4. 如權(quán)利要求1-3任一所述的設(shè)備，其特征在于，還包括： 紋波生成電路，用于使所述直流母線電容存在紋波電壓和紋波電流。5. 如權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其特征在于，所述紋波生成電路并聯(lián)于所述直流母線電 容的兩端，具體包括交流源，或者 串聯(lián)的放電電阻和開關(guān)管。6. -種直流母線電容的容值檢測(cè)方法，其特征在于，包括： 獲取直流母線電容的指定頻率的紋波電壓和所述指定頻率的紋波電流； 根據(jù)所述紋波電壓、所述紋波電流和所述指定頻率，確定所述直流母線電容的容值。7. 如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，根據(jù)所述紋波電壓、所述紋波電流和所述指 定頻率，確定所述直流母線電容的容值，包括： 根據(jù)所述紋波電壓和所述紋波電流，確定所述直流母線電容的無功阻抗； 根據(jù)所述直流母線電容的無功阻抗和所述指定頻率，確定所述直流母線電容的容值。8. 如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，具體基于如下公式，根據(jù)所述紋波電壓和所 述紋波電流，確定所述直流母線電容的無功阻抗：其中，Ζα為所述直流母線電容的無功阻抗； sc為所述直流母線電容的指定頻率的視在功率； Θ為所述紋波電壓和所述紋波電流的相位差； 為所述紋波電流的有效值； 具體基于如下公式，根據(jù)所述直流母線電容的無功阻抗和所述指定頻率，確定所述直 流母線電容的容值：ω = 2 f ； 其中，C為所述直流母線電容的容值； ESL為所述直流母線電容的雜散電感的感值； f為所述指定頻率。9. 一種直流母線電容的容值檢測(cè)裝置，其特征在于，包括： 獲取單元，用于獲取直流母線電容的指定頻率的紋波電壓和所述指定頻率的紋波電 流； 確定單元，用于根據(jù)所述紋波電壓、所述紋波電流和所述指定頻率，確定所述直流母線 電容的容值。10. 如權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，所述確定單元，具體用于根據(jù)所述紋波電 壓和所述紋波電流，確定所述直流母線電容的無功阻抗；根據(jù)所述直流母線電容的無功阻 抗和所述指定頻率，確定所述直流母線電容的容值。11. 如權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于，所述確定單元，具體基于如下公式，根據(jù) 所述紋波電壓和所述紋波電流，確定所述直流母線電容的無功阻抗：其中，Ζα為所述直流母線電容的無功阻抗； sc為所述直流母線電容的指定頻率的視在功率； Θ為所述紋波電壓和所述紋波電流的相位差； 為所述紋波電流的有效值； 所述確定單元，具體基于如下公式，根據(jù)所述直流母線電容的無功阻抗和所述指定頻 率，確定所述直流母線電容的容值： ω = ζ π X ；其中，C為所述直流母線電容的容值； ESL為所述直流母線電容的雜散電感的感值； f為所述指定頻率。
【文檔編號(hào)】G01R27/26GK105866554SQ201510025498
【公開日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2015年1月19日
【發(fā)明人】黃杰標(biāo)
【申請(qǐng)人】艾默生網(wǎng)絡(luò)能源有限公司