CN111090017A - 一种预估变频器电容寿命的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种预估变频器电容寿命的方法，变频器内部靠近电容头部、中部、尾部各设有一个温度测量仪，取平均值得到电容工作温度；该方法依次包括以下步骤：查询变频器电容手册得到变频器电容的工作额度寿命、额定温度和额定温升；测量变频器电容工作的实际环境温度，取三个温度传感器的平均值；测量变频器工作在额定功率下状态下的温度，取三个温度传感器的平均值；计算得到变频器的电容使用寿命，本发明能够快速有效的估计电容使用寿命，用于智能预警，提高变频器产品的可靠性，从而方便操作人员对变频器的电容寿命的预估。

Description

一种预估变频器电容寿命的方法
技术领域
本发明涉及变频器领域，具体是一种预估变频器电容寿命的方法。
背景技术
变频器是应用变频技术与微电子技术，通过改变电机工作电源频率方式来控制交流电动机的电力控制设备。
变频器主要由整流(交流变直流)、滤波、逆变(直流变交流)、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成。变频器靠内部IGBT的开断来调整输出电源的电压和频率，根据电机的实际需要来提供其所需要的电源电压，进而达到节能、调速的目的，另外，变频器还有很多的保护功能，如过流、过压、过载保护等等。随着工业自动化程度的不断提高，变频器也得到了非常广泛的应用。
电解变频器电容是制约变频器等电力电子产品使用寿命的关键元件。电解变频器电容的性能退化主要表征为静变频器电容量降低和寄生电阻ESR增加。近年来，相关研究通过对变频器电容相关信号的在线检测与处理，并基于阿列里乌斯定律、最小二乘法或卡尔曼滤波法等建立电解变频器电容ESR估测模型，从而取得了电解变频器电容的寿命预测理论模型。这些理论成果较适用于线性系统中变频器电容个体的寿命检测，而在高频开关电源这种非线性系统工程中，往往需要与变频器电容厂家的相关技术参数相结合，方可进一步应用于工程实际中。
而本申请旨在方便快速的预估现有变频器电容的寿命，从而能智能预警，提高变频器产品的可靠性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种预估变频器电容寿命的方法，以解决现有技术中的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种预估变频器电容寿命的方法，所述变频器内部设有若干个温度测量仪，该方法依次包括以下步骤：
S1：查询变频器电容手册得到变频器电容的工作额度寿命、
额定温度和额定温升；
S2：测量变频器电容工作的实际环境温度，取三个温度传感器的平均值；
S3：测量变频器工作在额定功率下状态下的温度，取三个温度传感器的平均值；
S4：计算得到变频器的电容使用寿命。
根据采用上述技术方案：所述步骤S1，查询变频器电容手册得到变频器电容的工作额度寿命、额定温度和额定温升，还包括以下步骤：
A1:查询变频器电容使用手册上的寿命，确定变频器电容使用手册上标有该变频器电容的工作额度寿命；
A2：直接采用变频器电容使用手册上的工作额度寿命数据；
A3：查询变频器电容使用手册上的寿命，确定变频器电容使用手册上不标有该变频器电容的工作额度寿命；
A4：根据变频器电容分类设定默认工作额度寿命；
其中，步骤A1～A2为第一阶段，A3～A4为第二阶段。
根据采用上述技术方案：所述变频器电容分类设定默认使用寿命包括铝电解电容为3000小时，薄膜电容为10万小时，钽电容为2000小时，陶瓷电容为20万小时，超级电容为3000小时。
根据采用上述技术方案：所述步骤S1，查询变频器电容手册得到变频器电容的工作额度寿命、额定温度和额定温升，还包括以下步骤：
B1:查询变频器电容的额定温度和额定温升，确定变频器电容使用手册上标有该变频器电容的额定温度和额定温升；
B2:直接采用变频器电容使用手册上的电容额定温度和额定温升；
B3:查询变频器电容的额定温度和额定温升，确定变频器电容使用手册上未标有该变频器电容的额定温度和额定温升；
B4:采用变频器电容的额定温度和额定温升默认值；
其中，步骤B1～B2为第一阶段，B3～B4为第二阶段。
根据采用上述技术方案：所述变频器电容的额定温度设定30度，额定温升设定10度。
根据采用上述技术方案：所述步骤S4，计算得到变频器的电容使用寿命，还包括以下步骤：
所述设定额定寿命为L0，额定温度为T0，额定温度时最大允许温升为△t，环境工作温度为T，T温度时变频器内部的纹波电流产生的发热值为△T，设定变频器电容的使用寿命为L，根据公式：
Figure BDA0002341500240000041
上述公式用于快速有效的估计电容使用寿命，用于智能预警，提高变频器产品的可靠性。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明能够快速有效的估计电容使用寿命，用于智能预警，提高变频器产品的可靠性，从而方便操作人员对变频器的电容寿命的预估；
利用查询变频器电容手册得到变频器电容的工作额度寿命、额定温度和额定温升；使用温度测量仪测量变频器电容工作的实际环境温度，取三个温度传感器的平均值；利用温度测量仪测量变频器工作在额定功率下状态下的温度，取三个温度传感器的平均值；使用公式计算得到变频器的电容使用寿命。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明一种预估变频器电容寿命的方法的步骤示意图；
图2为本发明一种预估变频器电容寿命的方法的步骤S1的具体步骤示意图；
图3为本发明一种预估变频器电容寿命的方法的步骤S1的具体步骤示意图；
图4为本发明一种预估变频器电容寿命的方法的图1、图2和图3结合的流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例中，一种预估变频器电容寿命的方法，变频器内部设有若干个温度测量仪，该方法依次包括以下步骤：
S1：查询变频器电容手册得到变频器电容的工作额度寿命、额定温度和额定温升；
S2：测量变频器电容工作的实际环境温度，取三个温度传感器的平均值；
S3：测量变频器工作在额定功率下状态下的温度，取三个温度传感器的平均值；
S4：计算得到变频器的电容使用寿命。
根据采用上述技术方案：所述步骤S1，查询变频器电容手册得到变频器电容的工作额度寿命、额定温度和额定温升，还包括以下步骤：
A1:查询变频器电容使用手册上的寿命，确定变频器电容使用手册上标有该变频器电容的工作额度寿命；
A2：直接采用变频器电容使用手册上的工作额度寿命数据；
A3：查询变频器电容使用手册上的寿命，确定变频器电容使用手册上不标有该变频器电容的工作额度寿命；
A4：根据变频器电容分类设定默认工作额度寿命；
其中，步骤A1～A2为第一阶段，A3～A4为第二阶段。
根据采用上述技术方案：所述变频器电容分类设定默认使用寿命包括铝电解电容为3000小时，薄膜电容为10万小时，钽电容为2000小时，陶瓷电容为20万小时，超级电容为3000小时。
根据采用上述技术方案：所述步骤S1，查询变频器电容手册得到变频器电容的工作额度寿命、额定温度和额定温升，还包括以下步骤：
B1:查询变频器电容的额定温度和额定温升，确定变频器电容使用手册上标有该变频器电容的额定温度和额定温升；
B2:直接采用变频器电容使用手册上的电容额定温度和额定温升；
B3:查询变频器电容的额定温度和额定温升，确定变频器电容使用手册上未标有该变频器电容的额定温度和额定温升；
B4:采用变频器电容的额定温度和额定温升默认值；
其中，步骤B1～B2为第一阶段，B3～B4为第二阶段。
根据采用上述技术方案：所述变频器电容的额定温度设定30度，额定温升设定10度。
根据采用上述技术方案：所述步骤S4，计算得到变频器的电容使用寿命，还包括以下步骤：
所述设定额定寿命为L0，额定温度为T0，额定温度时最大允许温升为△t，环境工作温度为T，T温度时变频器内部的纹波电流产生的发热值为△T，设定变频器电容的使用寿命为L，根据公式：
Figure BDA0002341500240000071
上述公式用于快速有效的估计电容使用寿命，用于智能预警，提高变频器产品的可靠性。
实施例1：限定条件，设定该变频器基本参数为650uF/550V，查询变频器电容手册得到变频器电容的工作额度寿命为3000小时，查询变频器电容使用手册上标有该变频器电容的额定温度和额定温升，其中，额定温度为105℃，额定温升为5℃，利用温度测量仪测量变频器电容工作的实际环境温度，取三个温度传感器的平均值55℃，设定该变频器电容在环境为55℃的400V/50Hz电路中应用，当环境温度为55度时，利用温度测量仪测量变频器工作状态下的变频器内部的纹波电流产生的发热值为20℃，根据公式：
Figure BDA0002341500240000081
计算得出：
Figure BDA0002341500240000082
通过上述公式，能够对该变频器电容的寿命进行估算，其估算值为21000h，能够及时有效的对该电容寿命进行查看。
实施例2：限定条件，设定该变频器基本参数为650uF/550V，查询变频器电容手册得到变频器电容的工作额度寿命为4000小时，查询变频器电容使用手册上标有该变频器电容的额定温度和额定温升，其中，额定温度为95℃，额定温升为7℃，利用温度测量仪测量变频器电容工作的实际环境温度，取三个温度传感器的平均值50℃，设定该变频器电容在环境为50℃的400V/50Hz电路中应用，当环境温度为50度时，利用温度测量仪测量变频器工作状态下的变频器内部的纹波电流产生的发热值为18℃，根据公式：
Figure BDA0002341500240000083
计算得出：
Figure BDA0002341500240000084
通过上述公式，能够对该变频器电容的寿命进行估算，其估算值为27200h，能够及时有效的对该电容寿命进行查看。
实施例3：限定条件，设定该变频器基本参数为650uF/550V，查询变频器电容手册得到变频器电容的工作额度寿命为6000小时，查询变频器电容使用手册上标有该变频器电容的额定温度和额定温升，其中，额定温度为125℃，额定温升为5℃，利用温度测量仪测量变频器电容工作的实际环境温度，取三个温度传感器的平均值65℃，设定该变频器电容在环境为65℃的400V/50Hz电路中应用，当环境温度为65度时，利用温度测量仪测量变频器工作状态下的变频器内部的纹波电流产生的发热值为23℃，根据公式：
Figure BDA0002341500240000091
计算得出：
Figure BDA0002341500240000092
通过上述公式，能够对该变频器电容的寿命进行估算，其估算值为50400h，能够及时有效的对该电容寿命进行查看。
实施例3：限定条件，设定该变频器基本参数为650uF/550V，查询变频器电容手册得到变频器电容的工作额度寿命为3500小时，查询变频器电容使用手册上标有该变频器电容的额定温度和额定温升，其中，额定温度为75℃，额定温升为10℃，利用温度测量仪测量变频器电容工作的实际环境温度，取三个温度传感器的平均值45℃，设定该变频器电容在环境为45℃的400V/50Hz电路中应用，当环境温度为45度时，利用温度测量仪测量变频器工作状态下的变频器内部的纹波电流产生的发热值为14℃，根据公式：
Figure BDA0002341500240000101
计算得出：
Figure BDA0002341500240000102
通过上述公式，能够对该变频器电容的寿命进行估算，其估算值为18200h，能够及时有效的对该电容寿命进行查看。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (6)

1.一种预估变频器电容寿命的方法，其特征在于：所述变频器内部设有若干个温度测量仪，该方法依次包括以下步骤：
S1：查询变频器电容手册得到变频器电容的工作额度寿命、额定温度和额定温升；
S2：测量变频器电容工作的实际环境温度，取三个温度传感器的平均值；
S3：测量变频器工作在额定功率下状态下的温度，取三个温度传感器的平均值；
S4：计算得到变频器的电容使用寿命。
2.根据权利要求1所述的一种预估变频器电容寿命的方法，其特征在于：所述步骤S1，查询变频器电容手册得到变频器电容的工作额度寿命、额定温度和额定温升，还包括以下步骤：
A1:查询变频器电容使用手册上的寿命，确定变频器电容使用手册上标有该变频器电容的工作额度寿命；
A2：直接采用变频器电容使用手册上的工作额度寿命数据；
A3：查询变频器电容使用手册上的寿命，确定变频器电容使用手册上不标有该变频器电容的工作额度寿命；
A4：根据变频器电容分类设定默认工作额度寿命；
其中，步骤A1～A2为第一阶段，A3～A4为第二阶段。
3.根据权利要求2所述的一种预估变频器电容寿命的方法，其特征在于：所述变频器电容分类设定默认使用寿命包括铝电解电容为3000小时，薄膜电容为10万小时，钽电容为2000小时，陶瓷电容为20万小时，超级电容为3000小时。
4.根据权利要求1所述的一种预估变频器电容寿命的方法，其特征在于：所述步骤S1，查询变频器电容手册得到变频器电容的工作额度寿命、额定温度和额定温升，还包括以下步骤：
B1:查询变频器电容的额定温度和额定温升，确定变频器电容使用手册上标有该变频器电容的额定温度和额定温升；
B2:直接采用变频器电容使用手册上的电容额定温度和额定温升；
B3:查询变频器电容的额定温度和额定温升，确定变频器电容使用手册上未标有该变频器电容的额定温度和额定温升；
B4:采用变频器电容的额定温度和额定温升默认值；
其中，步骤B1～B2为第一阶段，B3～B4为第二阶段。
5.根据权利要求4所述的一种预估变频器电容寿命的方法，其特征在于：所述变频器电容的额定温度设定30度，额定温升设定10度。
6.根据权利要求1所述的一种预估变频器电容寿命的方法，其特征在于：所述步骤S4，计算得到变频器的电容使用寿命，还包括以下步骤：
所述设定额定寿命为L0，额定温度为T0，额定温度时最大允许温升为△t，环境工作温度为T，T温度时变频器内部的纹波电流产生的发热值为△T，设定变频器电容的使用寿命为L，根据公式：
Figure FDA0002341500230000031
上述公式用于快速有效的估计电容使用寿命，用于智能预警，提高变频器产品的可靠性。
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