CN116400144A - 一种直流母线电容状态的动态检测方法、装置及检测电路 - Google Patents

一种直流母线电容状态的动态检测方法、装置及检测电路 Download PDF

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CN116400144A CN202211316231.4A CN202211316231A CN116400144A CN 116400144 A CN116400144 A CN 116400144A CN 202211316231 A CN202211316231 A CN 202211316231A CN 116400144 A CN116400144 A CN 116400144A
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雷二涛
金莉
张浚坤
马凯
谭令其
马燕君
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Guangdong Power Grid Co Ltd
Electric Power Research Institute of Guangdong Power Grid Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种直流母线电容状态的动态检测方法、装置及检测电路，所述方法包括：构建关于直流母线电容的等效电路模型，并从所述等效电路模型的直流母线电容的两端，采集经过滤波处理的电容参数，所述电容参数包括：电容电流与电容电压；采用所述电容参数进行等效计算，得到等效电容值，根据所述等效电容值确定电容状态。本发明可以建立直流母线电容的等效模型，并采集等效模型中直流母线电容两端的电压和电流，利用电压与电流计算得到电容容值，根据电容容值确定电容状态，通过实时在线模拟检测可以有效避免噪声的干扰，以提高计算的准确度。

Description

一种直流母线电容状态的动态检测方法、装置及检测电路
技术领域
本发明涉及估算电容容量的技术领域，尤其涉及一种直流母线电容状态的动态检测方法、装置及检测电路。
背景技术
随着风电、光伏等可再生能源近年来得到迅猛发展，作为可再生能源的核心转换装置或电力电子装置(如变换器)的需求与日俱增，其使用的可靠性也受到广泛关注。其中，直流电容在变换器中承受电压应力高、电流冲击大，是电力电子装置中最容易发生失效的器件之一。因此，需要对装置内的直流电容进行健康状态监测，以及时发现其退化征兆或故障特征，在可能出现故障或者性能下降到影响正常工作之前，及时更换失效元件，避免故障发生，并保障电力电子装置能安全稳定运行。
目前常用的检测方法是在线监测，其检测方式主要分为三类，一类是通过监测电容阶跃响应的瞬态变化以确定电容状态；第二类是注入小信号电压的检测容值方法，将电压信号输入至电容中，通过测量电容的容值以确定电容状态；第三类是采用线性拟合算法估算电容的容值，以根据容值确定电容状态。
但目前常用的测量方法有如下技术问题：第一类方法仅能检测电容的瞬时状态，检测的范围单一，无法适用于需要长时间运行的电力电子装置；第二类方法所注入高频小信号容易受到不同频率的信号干扰，一旦有干扰容易导致后续的测量值出现偏差，检测难控制且精度较低；第三类方法只能应用于有高斯白噪声分布的系统，对于存在非高斯白噪声的高电力电子变换器开关干扰的场合，容易受到外界干扰，进而降低了检测的精度。
发明内容
本发明提出一种直流母线电容状态的动态检测方法、装置及检测电路，所述方法可以建立直流母线电容的等效模型，并采集等效模型中直流母线电容两端的电压和电流，利用电压与电流计算得到电容容值，根据电容容值确定电容状态，通过实时在线的模拟信号检测可以有效避免噪声的干扰，提高了计算的准确性。
本发明实施例的第一方面提供了一种直流母线电容状态的动态检测方法，所述方法包括：
构建关于直流母线电容的等效电路模型，并从所述等效电路模型的直流母线电容的两端，采集经过滤波处理的电容参数，所述电容参数包括：电容电流与电容电压；
采用所述电容参数进行等效计算，得到等效电容值，根据所述等效电容值确定电容状态。
在第一方面的一种可能的实现方式中，所述采用对所述电容参数进行等效计算，得到等效电容值，包括：
采用所述电容参数生成测量矩阵；
利用所述测量矩阵构建代价函数，并利用所述代价函数进行残差重构计算得到重构观测值；
采用所述重构观测值进行最优评估，得到等效电容值。
在第一方面的一种可能的实现方式中，所述利用所述测量矩阵构建代价函数，并利用所述代价函数进行残差重构计算得到重构观测值，包括：
采用所述测量矩阵构建非线性回归方程，利用所述非线性回归方程转换成残差公式，并采用所述残差公式构建生成代价函数；
利用所述代价函数重构权重矩阵，根据所述权重矩阵重构残差值，并基于所述残差值计算重构观测值。
在第一方面的一种可能的实现方式中，所述采用所述重构观测值进行最优评估，得到等效电容值，包括：
采用所述重构观测值计算最优估计值；
基于所述最优估计值计算等效电容值；
所述等效电容值的计算公式如下所示：
Figure SMS_1
上式中：Ck为等效电容值，T为采样周期，xk(1)为第一次计算的最优估计值，xk(2)为第二次计算的最优估计值。
在第一方面的一种可能的实现方式中，所述测量矩阵如下式所示：
Figure SMS_2
上式中，
Figure SMS_3
为k时刻一步预测观测值，uk-1为k-1时刻经巴特沃斯二阶带通滤波器处理后的电容电压，/>
Figure SMS_4
和/>
Figure SMS_5
分别为k时刻一步预测电容等效串联电阻值与电容值，ik为k时刻经巴特沃斯二阶带通滤波器处理后的电容电流，ik-1为k-1时刻经巴特沃斯二阶带通滤波器处理后的电容电流。
在第一方面的一种可能的实现方式中，所述构建关于直流母线电容的等效电路模型，包括：
根据RC串联电路构建直流母线电容的等效电路模型。
本发明实施例的第二方面提供了一种直流母线电容状态的动态检测装置，所述装置包括：
构建模块，用于构建关于直流母线电容的等效电路模型，并从所述等效电路模型的直流母线电容的两端，采集经过滤波处理的电容参数，所述电容参数包括：电容电流与电容电压；
检测模块，用于采用所述电容参数进行等效计算，得到等效电容值，根据所述等效电容值确定电容状态。
本发明实施例的第三方面提供了一种直流母线电容状态的动态检测电路，所述电路适用于如上所述的直流母线电容状态的动态检测方法，所述电路包括：电压比较器、第一差分放大器、第二差分放大器、第一有源滤波器、第二有源滤波器、电压采集器和电流采集器；
所述电压比较器的输入端和所述第一差分放大器的输入端分别与电压端口连接，所述第一差分放大器的输出端与所述第一有源滤波器的输入端连接，所述电压比较器的输出端和所述第一有源滤波器的输出端分别与所述电压采集器的输入端连接；
所述第二差分放大器的输入端与电流端口连接，所述第二差分放大器的输出端与所述第二有源滤波器的输入端连接，所述第二有源滤波器的输出端与所述电流采集器的输入端连接。
相比于现有技术，本发明实施例提供的一种直流母线电容状态的动态检测方法、装置及检测电路，其有益效果在于：本发明可以先建立直流母线电容的等效模型，并采集等效模型中直流母线电容两端的电压和电流，利用电压与电流计算得到电容容值，根据电容容值确定电容状态。通过模拟仿真检测，既可以进行瞬时检测，也可以进行实时检测，能扩宽检测范围，并且检测过程无需注入电压信号，不但能避免噪声的干扰，也可以避免电力电子变换器开关谐波对电容特征参数造成的影响；另外，有源滤波及有效值计算等方式，能有效提高计算的精度，进而能准确判断设备的健康状态。
附图说明
图1是本发明一实施例提供的一种直流母线电容状态的动态检测方法的流程示意图；
图2是本发明一实施例提供的直流母线电容的等效电路图；
图3是本发明一实施例提供的一种直流母线电容状态的动态检测方法的操作流程图；
图4是本发明一实施例提供的一种直流母线电容状态的动态检测装置的结构示意图；
图5是本发明一实施例提供的一种直流母线电容状态的动态检测电路的结构示意图。
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。
随着风电、光伏等可再生能源近年来得到迅猛发展，作为可再生能源的核心转换设备的电力电子装置(如变换器)的需求与日俱增，其使用的可靠性也受到广泛关注。其中，直流电容在变换器中承受电压应力高、电流冲击大，是电力电子装置中最容易发生失效的器件之一。因此，需要对装置内的直流电容进行健康状态监测，以及时发现其退化征兆或故障特征，在可能出现故障或者性能下降到影响正常工作之前，及时更换失效元件，避免故障发生，并保障电力电子装置能安全稳定运行。
目前常用的检测方法是在线监测，其检测方式主要分为三类，一类是通过监测电容阶跃响应的瞬态变化以确定电容状态；第二类是注入小信号电压的检测容值方法，将电压信号输入至电容中，通过测量电容的容值以确定电容状态；第三类是采用线性拟合算法估算电容的容值，以根据容值确定电容状态。
但目前常用的测量方法有如下技术问题：第一类方法仅能检测电容的瞬时状态，检测的范围单一，无法适用于需要长时间运行的电力电子装置；第二类方法所注入高频小信号容易受到不同频率的信号干扰，一旦有干扰容易导致后续的测量值出现偏差，检测难控制且精度较低；第三类方法只能应用于有高斯白噪声分布的系统，对于存在非高斯白噪声的高电力电子变换器开关干扰的场合，容易受到外界干扰，进而降低了检测的精度。
为了解决上述问题，下面将通过以下具体的实施例对本申请实施例提供的一种直流母线电容状态的动态检测方法进行详细介绍和说明。
参照图1，示出了本发明一实施例提供的一种直流母线电容状态的动态检测方法的流程示意图。
在一实施例中，所述方法适用于PC电脑或不同的智能终端。可以在电脑中构建等效模型，再在等效模型中输入各种仿真参数，最后计算得到等效电容，以根据等效电容确定设备的状态。
其中，作为示例的，所述直流母线电容状态的动态检测方法，可以包括：
S11、构建关于直流母线电容的等效电路模型，并从所述等效电路模型的直流母线电容的两端，采集经过滤波处理的电容参数，所述电容参数包括：电容电流与电容电压。
为了方便理解与说明，直流母线电容可以是变换器内的电容。在构建等效电路模型后，可以在该模型的电容的两端分别采集电压和电流，基于电压和电流这两个参数进行后续的等效计算，以确定电容状态。
在一实现方式中，在采集电容电压和电容电流后，需要对其进行滤波，滤除电压与电流中的直流分量与高频分量，以减少信号干扰。
可选地，滤波处理可以是使用巴特沃斯二阶带通滤波器进行滤波。
而且，在检测过程中，可以不断利用等效电路模型进行实时检测，既可以仿真检测电容在接收电压的瞬时状态，也可以仿真检测电容在长时间工作的情况下，其具体状态，以拓宽检测的范围。
其中，作为示例的，步骤S11可以包括以下子步骤：
S111、根据RC串联电路构建直流母线电容的等效电路模型。
参照图2，示出了本发明一实施例提供的直流母线电容的等效电路图。
在一实施例中，可以构建等效电路模型是由一个电阻和一个电容串联组成的电路，参照图2，RESR为电容等效串联电阻，C为等效电容。
进一步，等效电路模型的模型状态空间方程为：
Figure SMS_6
Figure SMS_7
上式中，T表示采样周期，ESR与C分别为电力电子变换器电容等效串联电阻与电容，u和i分别为经巴特沃斯二阶带通滤波器处理后的电容电压与电容电流，wk为过程噪声，vk为测量噪声，k代表当前时刻迭代计算步数。
S12、采用所述电容参数进行等效计算，得到等效电容值，根据所述等效电容值确定电容状态。
在一实施例中，可以通过基于Huber M估计函数与卡尔曼滤波联合算法实时评估电容关键特征参数，通过关键电容参数测量实时评估电容健康状态。
在一可选的实施例中，步骤S12可以包括以下子步骤：
S121、采用所述电容参数生成测量矩阵。
在一实施例中，所述测量矩阵如下式所示：
Figure SMS_8
上式中，
Figure SMS_9
为k时刻一步预测观测值，uk-1为k-1时刻经巴特沃斯二阶带通滤波器处理后的电容电压，/>
Figure SMS_10
和/>
Figure SMS_11
分别为k时刻一步预测电容等效串联电阻值与电容值，ik为k时刻经巴特沃斯二阶带通滤波器处理后的电容电流，ik-1为k-1时刻经巴特沃斯二阶带通滤波器处理后的电容电流。
S122、利用所述测量矩阵构建代价函数，并利用所述代价函数进行残差重构计算得到重构观测值。
在本实施例中，利用测量矩阵构建代价函数Huber M，可以根据代价函数进行残差重构计算得到重构观测值，从而能利用重构观测值不断进行更新，求得等效电容。
其中，作为示例的，步骤S122可以包括以下子步骤：
S1221、采用所述测量矩阵构建非线性回归方程，利用所述非线性回归方程转换成残差公式，并采用所述残差公式构建生成代价函数。
构造非线性回归方程如下式所示：
Figure SMS_12
上式中，
Figure SMS_13
为状态变量真实值，δk为状态估计误差；
令：
Figure SMS_14
Figure SMS_15
求得：Z(k)＝G(x(k))+ξ(k)
构造的残差公式如下式所示：
e(k)＝Z(k)-G(x(k))；
构建的Huber M的代价函数如下式所示：
Figure SMS_16
上式中，e(k)i为残差向量的第i个向量，m、n分别为系统观测变量和状态变量的维度；
其中，函数ρ(e(k)i)的表达式为：
Figure SMS_17
上式中，γ为调节因子。可选地，通常取1.345。
求取关于残差向量的偏导数：定义
Figure SMS_18
定义：j(e(k)i)＝M(e(k)i)/e(k)i，则：
Figure SMS_19
S1222、利用所述代价函数重构权重矩阵，根据所述权重矩阵重构残差值，并基于所述残差值计算重构观测值。
构造权重矩阵如下式所示：
J＝diag(j(e(k)i))；
重构的残差值如下式所示：
Figure SMS_20
基于重构的残差值代入上述的残差公式，得到：
Figure SMS_21
重构观测值的计算如下式所示：
Figure SMS_22
上式中：
Figure SMS_23
S123、采用所述重构观测值进行最优评估，得到等效电容值。
在一实现方式中，可以将重构观测值代入预设的计算公式中进行评估计算，得到等效电容值。
其中，作为示例的，步骤S123可以包括以下子步骤：
S1231、采用所述重构观测值计算最优估计值。
在一实施例中，可以将重构观测值带入下式用于更新状态变量的最优估计值xk，协方差矩阵Pk：
Figure SMS_24
Figure SMS_25
上式中，Kk为k时刻卡尔曼滤波增益，
Figure SMS_26
为重构观测值，/>
Figure SMS_27
为状态转移矩阵，/>
Figure SMS_28
为预测误差协方差矩阵，/>
Figure SMS_29
为状态变量k时刻一步预测值。
其中，预测误差协方差矩阵如下式所示：
Figure SMS_30
Figure SMS_31
状态变量一步预测如下式所示：/>
Figure SMS_32
S1232、基于所述最优估计值计算等效电容值。
所述等效电容值的计算公式如下所示：
Figure SMS_33
上式中：Ck为等效电容值，T为采样周期，xk(1)为第一次计算的最优估计值，xk(2)为第二次计算的最优估计值。
具体地，xk(1)可以为在先一次计算的最优估计值，xk(2)为当前计算的最优估计值。xk(1)和xk(2)可以分别表示为xk(n)和xk(n+1)，其中，n为更新计算的次数。
结合两个先后计算的最优评估值来准确计算等效电容值。
在具体操作中，可以根据下述步骤计算等效电容值。
第一步，初始值设置：设置状态变量初始值x0、状态误差协方差初始值P0、过程噪声协方差Q初始值以及测量噪声协方差R初始值；
第二步，状态变量一步预测：
Figure SMS_34
式中，
Figure SMS_35
为状态变量k时刻一步预测值，xk-1为k-1时刻状态变量最优估计值；
测量矩阵更新：
Figure SMS_36
该测量矩阵用于更新k时刻电压观测值，用于后续公式计算。
式中，
Figure SMS_37
为k时刻一步预测观测值，uk-1为k-1时刻经巴特沃斯二阶带通滤波器处理后的电容电压采样值，/>
Figure SMS_38
和/>
Figure SMS_39
分别为k时刻一步预测电容等效串联电阻值与电容值，ik为k时刻经巴特沃斯二阶带通滤波器处理后的电容电流采样值，ik-1为k-1时刻经巴特沃斯二阶带通滤波器处理后的电容电流采样值；
第三步，预测误差协方差矩阵：
Figure SMS_40
误差协方差预测值用于后续卡尔曼滤波增益计算以及后验误差协方差更新。
式中，
Figure SMS_41
为k时刻误差协方差一步预测值，Pk-1为k-1时刻误差协方差最优估计值，AT为矩阵A的转置，Q为过程噪声协方差；
第四步，计算卡尔曼滤波增益：
Figure SMS_42
卡尔曼滤波增益用于后验更新状态变量及误差协方差。
式中，Kk为k时刻卡尔曼滤波增益，
Figure SMS_43
为状态转移矩阵，Hk T为矩阵Hk的转置；R为测量噪声协方差；
第五步，构造非线性回归方程：
Figure SMS_44
式中，
Figure SMS_45
为状态变量真实值，δk为状态估计误差；
令：
Figure SMS_46
Figure SMS_47
得到：Z(k)＝G(x(k))+ξ(k)
第六步，构造残差：e(k)＝Z(k)-G(x(k))
定义Huber M的代价函数：
Figure SMS_48
式中，e(k)i为残差向量的第i个向量，m、n分别为系统观测变量和状态变量的维度；
函数ρ(e(k)i)的表达式为：
Figure SMS_49
式中，γ为调节因子，通常取1.345；
求取关于残差向量的偏导数：定义
Figure SMS_50
定义：j(e(k)i)＝M(e(k)i)/e(k)i，则：
Figure SMS_51
第七步，构造权重矩阵：J＝diag(j(e(k)i))
第八步，重构残差：
Figure SMS_52
得到：/>
Figure SMS_53
第九步，重构后的观测值为：
Figure SMS_54
式中：
Figure SMS_55
第十步，根据重构后的观测值带入下式用于更新状态变量的最优估计值xk，协方差矩阵Pk：
Figure SMS_56
Figure SMS_57
式中，uk为k时刻经巴特沃斯二阶带通滤波器处理后的电容电压采样值；
第十一步，根据状态变量的最优估计值xk更新电容等效串联电阻值ESRk与电容值Ck：
Figure SMS_58
Figure SMS_59
第十二步，循环步骤S3.2至步骤S3.11，实时估算电容等效串联电阻与电容容值。
最后，可以将等效电容值与预设电容值进行比较，若等效电容值不满足预设电容值(大于或等于预设电容值)的要求，则说明电容可能出现故障，变换器设备可能也出现故障，反之，若等效电容值满足预设电容值的要求，则说明电容没有故障，变换器设备也没有故障。
在一可选的实现方式中，也可以分别判断等效电容值和串联等效电阻值是否分别满足其对应的关键特征参数要求，若均不满足，则说明设备可能故障，反之，则说明设备正常。
具体的参数要求和故障判断方式可以根据用户的实际需求进行调整。
参照图3，示出了本发明一实施例提供的一种直流母线电容状态的动态检测方法的操作流程图。
具体地，可以先建立电容等效模型，并构建该模型的空间状态方程。接着在等效电路模型中采集电容两端的电压和电流，并通过带通滤波器进行滤波处理。对状态变量进行赋初值，并计算先验误差协方差和卡尔曼增益。然后构建非线性回归方程，并计算残差和权重矩阵。再接着重构残差和状态观察量，并对状态变量进行修正，确定是否满足误差协方差。若不满足，则重新重构残差和状态观察量，并进行修正；若满足，则直接计算等效电容，并确定等效电容是否满足特征参数要求。若满足，则说明电容状态正常，可以重新进行检测计算；若不满足，则说明电容可能故障，可以根据电容的数值确定设备的健康状态。
通过上述方式，本发明能够在变换器动态运行下实时估算直流电容的关键特征变量，可以有效避滤除电力电子装置高频开关干扰带来的测量误差，实现直流母线电容精确实时的健康状态评估。
在本实施例中，本发明实施例提供了一种直流母线电容状态的动态检测方法，其有益效果在于：本发明可以先建立直流母线电容的等效模型，并采集等效模型中直流母线电容两端的电压和电流，利用电压与电流计算得到电容容值，根据电容容值确定电容状态。通过模拟仿真检测，既可以进行瞬时检测，也可以进行实时检测，能扩宽检测范围，并且检测过程无需注入电压信号，不但能避免信号干扰，也可以避免电力电子变换器开关谐波对电容特征参数造成的影响；另外，有源滤波及有效值计算等方式，能有效提高计算的精度，进而能准确判断设备的健康状态。
本发明实施例还提供了一种直流母线电容状态的动态检测装置，参见图4，示出了本发明一实施例提供的一种直流母线电容状态的动态检测装置的结构示意图。
其中，作为示例的，所述直流母线电容状态的动态检测装置可以包括：
构建模块401，用于构建关于直流母线电容的等效电路模型，并从所述等效电路模型的直流母线电容的两端，采集经过滤波处理的电容参数，所述电容参数包括：电容电流与电容电压；
检测模块402，用于采用所述电容参数进行等效计算，得到等效电容值，根据所述等效电容值确定电容状态。
可选地，所述检测模块，还用于：
采用所述电容参数生成测量矩阵；
利用所述测量矩阵构建代价函数，并利用所述代价函数进行残差重构计算得到重构观测值；
采用所述重构观测值进行最优评估，得到等效电容值。
可选地，所述检测模块，还用于：
采用所述测量矩阵构建非线性回归方程，利用所述非线性回归方程转换成残差公式，并采用所述残差公式构建生成代价函数；
利用所述代价函数重构权重矩阵，根据所述权重矩阵重构残差值，并基于所述残差值计算重构观测值。
可选地，所述检测模块，还用于：
采用所述重构观测值计算最优估计值；
基于所述最优估计值计算等效电容值；
所述等效电容值的计算公式如下所示：
Figure SMS_60
上式中：Ck为等效电容值，T为采样周期，xk(1)为第一次计算的最优估计值，xk(2)为第二次计算的最优估计值。
可选地，所述测量矩阵如下式所示：
Figure SMS_61
上式中，
Figure SMS_62
为k时刻一步预测观测值，uk-1为k-1时刻经巴特沃斯二阶带通滤波器处理后的电容电压，/>
Figure SMS_63
和/>
Figure SMS_64
分别为k时刻一步预测电容等效串联电阻值与电容值，ik为k时刻经巴特沃斯二阶带通滤波器处理后的电容电流，ik-1为k-1时刻经巴特沃斯二阶带通滤波器处理后的电容电流。
可选地，所述构建模块，还用于：
根据RC串联电路构建直流母线电容的等效电路模型。
本发明实施例还提供了一种直流母线电容状态的动态检测电路，参见图5，示出了本发明一实施例提供的一种直流母线电容状态的动态检测电路的结构示意图。
所述电路适用于如上述实施例所述的直流母线电容状态的动态检测方法。
其中，作为示例的，所述直流母线电容状态的动态检测装置可以包括：
电压比较器、第一差分放大器、第二差分放大器、第一有源滤波器、第二有源滤波器、电压采集器和电流采集器；
所述电压比较器的输入端和所述第一差分放大器的输入端分别与电压端口连接，所述第一差分放大器的输出端与所述第一有源滤波器的输入端连接，所述电压比较器的输出端和所述第一有源滤波器的输出端分别与所述电压采集器的输入端连接；
所述第二差分放大器的输入端与电流端口连接，所述第二差分放大器的输出端与所述第二有源滤波器的输入端连接，所述第二有源滤波器的输出端与所述电流采集器的输入端连接。
在使用时，电压信号分别输入至电压比较器和第一差分放大器的输入端，电流信号输入至第二差分放大器。
第一差分放大器将电压信号输出至第一有源滤波器进行滤波，并输出至电压采集器；同时，电压比较器的输出端也将电压信号输出至电压采集器，供电压采集器采集电压。
电流信号经过第二差分放大器传输至第二有源滤波器，经过第二有源滤波器滤波后输出至电流采集器，由电流采集器采集电流。
所属技术领域的技术人员可以清楚地了解到，为方便的描述和简洁，上述描述的装置的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
进一步的，本申请实施例还提供了一种电子设备，包括：存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述实施例所述的直流母线电容状态的动态检测方法。
进一步的，本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机可执行程序，所述计算机可执行程序用于使计算机执行如上述实施例所述的直流母线电容状态的动态检测方法。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种直流母线电容状态的动态检测方法，其特征在于，所述方法包括：
构建关于直流母线电容的等效电路模型，并从所述等效电路模型的直流母线电容的两端，采集经过滤波处理的电容参数，所述电容参数包括：电容电流与电容电压；
采用所述电容参数进行等效计算，得到等效电容值，根据所述等效电容值确定电容状态。
2.根据权利要求1所述的直流母线电容状态的动态检测方法，其特征在于，所述采用对所述电容参数进行等效计算，得到等效电容值，包括：
采用所述电容参数生成测量矩阵；
利用所述测量矩阵构建代价函数，并利用所述代价函数进行残差重构计算得到重构观测值；
采用所述重构观测值进行最优评估，得到等效电容值。
3.根据权利要求2所述的直流母线电容状态的动态检测方法，其特征在于，所述利用所述测量矩阵构建代价函数，并利用所述代价函数进行残差重构计算得到重构观测值，包括：
采用所述测量矩阵构建非线性回归方程，利用所述非线性回归方程转换成残差公式，并采用所述残差公式构建生成代价函数；
利用所述代价函数重构权重矩阵，根据所述权重矩阵重构残差值，并基于所述残差值计算重构观测值。
4.根据权利要求2所述的直流母线电容状态的动态检测方法，其特征在于，所述采用所述重构观测值进行最优评估，得到等效电容值，包括：
采用所述重构观测值计算最优估计值；
基于所述最优估计值计算等效电容值；
所述等效电容值的计算公式如下所示：
Figure QLYQS_1
上式中：Ck为等效电容值，T为采样周期，xk(1)为第一次计算的最优估计值，xk(2)为第二次计算的最优估计值。
5.根据权利要求1所述的直流母线电容状态的动态检测方法，其特征在于，所述测量矩阵如下式所示：
Figure QLYQS_2
上式中，
Figure QLYQS_3
为k时刻一步预测观测值，uk-1为k-1时刻经巴特沃斯二阶带通滤波器处理后的电容电压，/>
Figure QLYQS_4
和/>
Figure QLYQS_5
分别为k时刻一步预测电容等效串联电阻值与电容值，ik为k时刻经巴特沃斯二阶带通滤波器处理后的电容电流，ik-1为k-1时刻经巴特沃斯二阶带通滤波器处理后的电容电流。
6.根据权利要求1所述的直流母线电容状态的动态检测方法，其特征在于，所述构建关于直流母线电容的等效电路模型，包括：
根据RC串联电路构建直流母线电容的等效电路模型。
7.一种直流母线电容状态的动态检测装置，其特征在于，所述装置包括：
构建模块，用于构建关于直流母线电容的等效电路模型，并从所述等效电路模型的直流母线电容的两端，采集经过滤波处理的电容参数，所述电容参数包括：电容电流与电容电压；
检测模块，用于采用所述电容参数进行等效计算，得到等效电容值，根据所述等效电容值确定电容状态。
8.一种直流母线电容状态的动态检测电路，其特征在于，所述电路适用于如权利要求1-6任意一项所述的直流母线电容状态的动态检测方法，所述电路包括：电压比较器、第一差分放大器、第二差分放大器、第一有源滤波器、第二有源滤波器、电压采集器和电流采集器；
所述电压比较器的输入端和所述第一差分放大器的输入端分别与电压端口连接，所述第一差分放大器的输出端与所述第一有源滤波器的输入端连接，所述电压比较器的输出端和所述第一有源滤波器的输出端分别与所述电压采集器的输入端连接；
所述第二差分放大器的输入端与电流端口连接，所述第二差分放大器的输出端与所述第二有源滤波器的输入端连接，所述第二有源滤波器的输出端与所述电流采集器的输入端连接。
9.一种电子设备，包括：存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1-6任意一项所述的直流母线电容状态的动态检测方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机可执行程序，所述计算机可执行程序用于使计算机执行如权利要求1-6任意一项所述的直流母线电容状态的动态检测方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN117517792A (zh) * 2023-10-31 2024-02-06 盐城工学院 一种用于新能源电容器的容量自动检测装置及检测方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117517792A (zh) * 2023-10-31 2024-02-06 盐城工学院 一种用于新能源电容器的容量自动检测装置及检测方法
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