三相變流器中直流母線電容的狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)研究.pdf

1、隨著新能源工業(yè)的快速發(fā)展，電力電子產(chǎn)品的普及，電力電子系統(tǒng)的可靠性越來(lái)越引起社會(huì)各界的注意，而直流母線電容往往是電力電子系統(tǒng)的最薄弱環(huán)節(jié)，直流母線電容失效導(dǎo)致的系統(tǒng)停機(jī)甚至損毀給社會(huì)帶來(lái)了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。三相AC/DC/AC系統(tǒng)中的直流母線電容(DC-Link Capacitor)是系統(tǒng)中關(guān)鍵的電氣元件，它連接著兩級(jí)功率變流器，能平衡輸入和輸出端功率，吸收電網(wǎng)的瞬時(shí)峰值沖擊，保護(hù)著整流器和逆變器。不同于DC-DC電源變換器，三相AC/D

2、C/AC系統(tǒng)中的直流母線電容沒(méi)有直接與負(fù)載端或輸入端相連，所以更難對(duì)其進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)。電容的狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)可分為離線監(jiān)測(cè)和在線監(jiān)測(cè)技術(shù)，離線監(jiān)測(cè)雖然能保證電容的監(jiān)測(cè)精度，但是需要拆卸電容，應(yīng)用場(chǎng)合很受限制；而電容的在線監(jiān)測(cè)技術(shù)往往存在著模型復(fù)雜，監(jiān)測(cè)精度不高，硬件成本高，需要電流傳感器等問(wèn)題。本文對(duì)三相AC/DC/AC系統(tǒng)中直流母線電容的狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)進(jìn)行了研究，并提出了適合工業(yè)應(yīng)用的直流母線電容非侵入式準(zhǔn)在線監(jiān)測(cè)方法。
　　本文首先對(duì)

3、直流母線電容的等效電路、阻抗特性和參數(shù)的退化規(guī)律進(jìn)行了相應(yīng)的分析，對(duì)不同種類的直流母線電容的性能特點(diǎn)、失效機(jī)理進(jìn)行了比較和總結(jié)。在MATLAB Simulink中建立了SVPWM控制的三相AC/DC/AC系統(tǒng)的閉環(huán)仿真電路。對(duì)三相系統(tǒng)中的直流母線電容，建立了含C、ESR和ESL的傳遞函數(shù)模型，設(shè)計(jì)了最小二乘法、遞推的最小二乘法對(duì)電容的C、ESR、ESL進(jìn)行了參數(shù)辨識(shí)，并取得了較好的辨識(shí)結(jié)果。其次，針對(duì)直流母線電容時(shí)域模型參數(shù)在線辨識(shí)方法

4、的不足，本文提出了兩種適用于三相AC/DC/AC系統(tǒng)直流母線電容的非侵入式、準(zhǔn)在線監(jiān)測(cè)方法----基于三相電流重構(gòu)的狀態(tài)監(jiān)測(cè)方法和基于可變放電網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)監(jiān)測(cè)方法，并對(duì)兩種新設(shè)計(jì)的狀態(tài)監(jiān)測(cè)方法在MATLAB中進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。這兩種方法具有硬件成本低，數(shù)學(xué)模型簡(jiǎn)單，監(jiān)測(cè)精度高，無(wú)需拆卸電容，無(wú)需電流傳感器等優(yōu)點(diǎn)。最后，設(shè)計(jì)了直流母線電容的狀態(tài)監(jiān)測(cè)電路，利用本文提出的直流母線電容的狀態(tài)監(jiān)測(cè)方法，在一臺(tái)三相變頻器中進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，