CN106771783A - 直流母线电容组健康监测电路 - Google Patents

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    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere

Abstract

本发明提供一种直流母线电容组健康监测电路，包括：电容组，电容组与母线正极和母线负极连接，电容组包括多个串联的子电容组；均压电阻组，均压电阻组与母线正极和母线负极连接，均压电阻组包括多个串联的子均压电阻组；监测模块，监测模块与母线正极、母线负极、子电容组的串联点连接。本发明具有以下优点：利用电容性能衰退后容量衰减，漏电流增加后，会引起串电容组串联点电压偏移的特性，通过监视母线电容组的串联点电压，及时发现由于电容组部分电容性能衰退问题，并通过告警信息提示用户检查电容情况，避免由于部分电容性能严重衰退造成母线电压在串联电容上分配不均，引发局部电容超压危险，提高系统安全性和可靠性。

Description

直流母线电容组健康监测电路
技术领域
本发明涉及监测电路，具体涉及一种直流母线电容组健康监测电路。
背景技术
直流母线电容是变频器、伺服驱动器、电焊机等功率设备的关键组件之一。通常情况下，受电解电容耐压限制，为了满足380V交流输入条件下直流母线电压超过500V的工作电压条件，需要将电解电容串联，以获得更高的耐压值。实际工作过程中，由于电解电容个体差异，通常很难保证串联的两个电解电容均匀分摊承受母线电压，因此通常会设置均压电阻，使上下两个串联电容尽量承受相同的电压，防止由于分压不均造成一侧电容工作电压超过耐压值，引发危险。
尽管均压电阻的存在可以在一定程度上保证上下电容两端的电压尽量接近，但由于电解电容的制造差异，长时间工作后由于电容组中各电容单体不一致的性能衰退，均压效果会逐渐变差，存在使某侧电容工作电压超过允许安全电压的风险。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明目的在于提供一种提高系统安全性和可靠性的直流母线电容组健康监测电路。
为解决上述技术问题，本发明提供一种直流母线电容组健康监测电路，包括：电容组，所述电容组与母线正极和母线负极连接，所述电容组包括多个串联的子电容组；均压电阻组，所述均压电阻组与所述母线正极和所述母线负极连接，所述均压电阻组包括多个串联的子均压电阻组；所述均压电阻组与所述电容组并联，所述子均压电阻组与所述子电容组并联；监测模块，所述监测模块与所述母线正极、所述母线负极、所述子电容组的串联点连接。
优选地，所述电容组包括串联的多个子电容组；其中所述电容组两端分别与母线正极和母线负极相连；所述子电容组由单个电容或多个电容并联而成。
优选地，所述均压电阻组包括串联的多个子均压电阻组，所述子均压电阻组的组数与所述子电容组的组数相同；其中所述均压电阻组两端分别与母线正极和母线负极相连；所述子均压电阻组分别与所述子电容组并联；所述子均压电阻组由一个或多个电阻串联而成。
优选地，所述监测模块包括电压采样单元和状态判断单元；其中所述电压采样单元分别与所述母线正极、所述母线负极、所述子电容组的串联点连接；所述状态判断单元与所述电压采样单元连接。
与现有技术相比，本发明直流母线电容组健康监测电路具有以下优点：利用电容性能衰退后容量衰减，漏电流增加后，会引起串联电容组串联点电压偏移的特性，通过监视母线电容组的串联点电压，及时发现电容组部分电容性能衰退问题，并通过告警信息提示用户检查电容情况，避免由于部分电容性能严重衰退造成母线电压在串联电容上分配不均，引发局部电容超压危险，提高系统安全性和可靠性。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征目的和优点将会变得更明显。
图1是本发明直流母线电容组健康监测电路电路图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。
如图1所示，本发明提供一种直流母线电容组健康监测电路，包括：电容组，电容组与母线正极和母线负极连接，电容组包括多个串联的子电容组；均压电阻组，均压电阻组与母线正极和母线负极连接，均压电阻组包括多个串联的子均压电阻组；均压电阻组与电容组并联，子均压电阻组与子电容组并联；监测模块，监测模块与母线正极、母线负极、子电容组的串联点连接。
电容组包括串联的第一子电容组及第二子电容组；其中第一子电容组包括相互并联的第一电容C1、第三电容C3和第五电容C5，第一电容C1、第三电容C3和第五电容C5的正极与母线正极连接；第二子电容组包括相互并联的第二电容C2、第四电容C4和第六电容C6，第二电容C2、第四电容C4和第六电容C6的负极与母线负极连接；第一电容C1、第三电容C3和第五电容C5的负极与第二电容C2、第四电容C4和第六电容C6的正极连接。
第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、第五电容C5和第六电容C6为电解电容。
均压电阻组包括串联的第一子均压电阻组及第二子均压电阻组；其中第一子均压电阻组包括相互串联的第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3和第四电阻R4，第一电阻R1的一端与母线正极连接；第二子均压电阻组包括相互串联的第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7和第八电阻R8，第五电阻R5的一端与母线负极连接。
监测模块包括电压采样单元和状态判断单元；其中电压采样单元分别与母线正极、母线负极、子电容组的串联点连接；状态判断单元与电压采样单元连接。
电压采样单元连接在母线正极(VCC_DC+)、母线负极(VCC_DC-)和电容组串联点电压监测点(DC_MC)，测量母线正极和电容电压监测点到母线负极的电压差提供给状态判断单元用于电容组健康状态判断。
当系统中单个电解电容(第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、第五电容C5和第六电容C6)的标称容量为C，允许容量误差为±Ca，允许漏电阻为R±Rb，均压电阻标称值为Rj，均压电阻(第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7和第八电阻R8)误差为±Rc(误差分布大小均按3σ考虑)，则上电瞬态电容中点电压(DC_MC点与VCC_DC-之间的电压)范围为(设母线电压为VCC)
当电容电压达到稳态后，电容中点电压范围为：
考虑到瞬态电压不易准确检测，采用稳态电压检测方式，当发现电容中点电压超出上述范围时，即可认为上下电容对称度超标，存在局部电容个体性能衰退情况，给出电容健康异常告警信息。
电路实现时，分别采集母线电压VCC(VCC_DC+与VCC_DC-之间的电压)和电容组串联点测量点电压U(DC_MC与VCC_DC-之间的电压)，并按上式判断是否超标，得出电容组是否正常的结论。可在电容性能衰退超过允许值的初期及时发现问题，避免问题恶化引发危险。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (4)

1.一种直流母线电容组健康监测电路，其特征在于，包括：
电容组，所述电容组与母线正极和母线负极连接，所述电容组包括多个串联的子电容组；
均压电阻组，所述均压电阻组与所述母线正极和所述母线负极连接，所述均压电阻组包括多个串联的子均压电阻组；
所述均压电阻组与所述电容组并联，所述子均压电阻组与所述子电容组并联；
监测模块，所述监测模块与所述母线正极、所述母线负极、所述子电容组的串联点及所述子均压电阻组的串联点连接。
2.根据权利要求1所述的直流母线电容组健康监测电路，其特征在于，所述电容组包括串联的多个子电容组；其中
所述电容组两端分别与母线正极和母线负极相连；
所述子电容组由单个电容或多个电容并联而成。
3.根据权利要求1所述的直流母线电容组健康监测电路，其特征在于，所述均压电阻组包括串联的多个子均压电阻组，所述子均压电阻组的组数与所述子电容组的组数相同；其中
所述均压电阻组两端分别与母线正极和母线负极相连；
所述子均压电阻组分别与所述子电容组并联；
所述子均压电阻组由一个或多个电阻串联而成。
4.根据权利要求1所述的直流母线电容组健康监测电路，其特征在于，所述监测模块包括电压采样单元和状态判断单元；其中
所述电压采样单元分别与所述母线正极、所述母线负极、所述子电容组的串联点连接；
所述状态判断单元与所述电压采样单元连接。
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