三相變流器中直流母線電容的狀態(tài)監(jiān)測技術研究.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)的可靠性越來越引起社會各界的注意，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致的系統(tǒng)停機甚至損毀給社會帶來了巨大的經(jīng)濟損失。三相AC/DC/AC系統(tǒng)中的直流母線電容(DC-Link Capacitor)是系統(tǒng)中關鍵的電氣元件，它連接著兩級功率變流器，能平衡輸入和輸出端功率，吸收電網(wǎng)的瞬時峰值沖擊，保護著整流器和逆變器。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有直接與負載端或輸入端相連，所以更難對其進行狀態(tài)監(jiān)測。電容的狀態(tài)監(jiān)測技術可分為離線監(jiān)測和在線監(jiān)測技術，離線監(jiān)測雖然能保證電容的監(jiān)測精度，但是需要拆卸電容，應用場合很受限制；而電容的在線監(jiān)測技術往往存在著模型復雜，監(jiān)測精度不高，硬件成本高，需要電流傳感器等問題。本文對三相AC/DC/AC系統(tǒng)中直流母線電容的狀態(tài)監(jiān)測技術進行了研究，并提出了適合工業(yè)應用的直流母線電容非侵入式準在線監(jiān)測方法。
　　本文首先對

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)律進行了相應的分析，對不同種類的直流母線電容的性能特點、失效機理進行了比較和總結。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，設計了最小二乘法、遞推的最小二乘法對電容的C、ESR、ESL進行了參數(shù)辨識，并取得了較好的辨識結果。其次，針對直流母線電容時域模型參數(shù)在線辨識方法

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、準在線監(jiān)測方法----基于三相電流重構的狀態(tài)監(jiān)測方法和基于可變放電網(wǎng)絡的狀態(tài)監(jiān)測方法，并對兩種新設計的狀態(tài)監(jiān)測方法在MATLAB中進行了仿真驗證。這兩種方法具有硬件成本低，數(shù)學模型簡單，監(jiān)測精度高，無需拆卸電容，無需電流傳感器等優(yōu)點。最后，設計了直流母線電容的狀態(tài)監(jiān)測電路，利用本文提出的直流母線電容的狀態(tài)監(jiān)測方法，在一臺三相變頻器中進行了實驗驗證，實驗結果表明，