[发明专利]一种串联电容组电压不均衡检测方法及系统

说明书

技术领域

本发明属于电压逆变器技术领域，具体涉及其中的串联电容组电压不均衡检测方法及系统的设计。

背景技术

电压型逆变器将直流电压逆变为交流电压，其直流侧接有大容量的支撑电容，常用的支撑电容采用直流电解电容，目前直流电容的电压等级只有450V，因此在中高压逆变器应用中，通常采用多个同一型号的电容串联并联而成。如图1所示的电压型逆变器直流支撑电容由3个（或3组）电容串联而成。正常情况下各串联电容组间的电容电压相差决定于电容容值差（一般在5%之内），如果串联电容组中有1个或各个串联电容组中有1组发生短路故障，则串联电容组间的分压会严重不均衡，因此检测串联电容组间的电压差可以作为电容故障判断的依据。

直流电解电容的寿命十分有限，实际运行中，串联电容组中有一个发生短路故障，会导致其它的电容组电压过高而各个被击穿损坏，发生直流侧短路，引发设备中其它部件过流故障（如前面整流桥、进线保险等因短路电流过大而损坏），因此及时检测到电容早期故障有十分重要的意义。

发明内容

本发明的目的是为了解决串联电容有一个发生短路故障时造成的上述问题，提出了一种串联电容组电压不均衡检测方法，具体为：检测所述的串联电容组中每个电容两端的电压；比较所获得的电压的大小，得到最大电压值和最小电压值；计算得到的最大电压值和最小电压值的差值，将该差值与预先设定的阈值进行比较，若所述的差值小于预先设定的阈值，则所述的串联电容正常，否则，所述的串联电容异常。

进一步的，检测所述的串联电容组中每个电容两端的电压具体使用隔离DC/DC转换器。

更进一步的，所述的隔离DC/DC转换器具体为半桥主电路结构的隔离DC/DC转换器。

进一步的，所述的预先设定的阈值具体为Ut：Ut=U_d/M×k%/2×N₂/N₁，其中，M为串联电容组的电容个数，U_d为串联电容组的两端的电压，N₁为隔离DC/DC转换器中的隔离变压器初级匝数，N₂为隔离DC/DC转换器中的隔离变Ut=U_d/M×k%/2×N₂/N₁压器次级匝数；k%为串联电容组允许的电容量差。

本发明还提出了一种串联电容组电压不均衡检测系统，具体包括：电压检测单元、第一比较单元、减法器单元和第二比较单元；其中，

所述的电压检测单元用于检测所述的串联电容组中每个电容两端的电压；

所述的第一比较单元用于比较所获得的电压的大小，得到最大电压值和最小电压值；

所述的减法器单元用于计算第一比较单元得到的最大电压值和最小电压值的差值；

所述的第二比较单元用于将减法器单元输出的差值与预先设定的阈值进行比较，若所述的差值小于预先设定的阈值，则所述的串联电容正常，否则，所述的串联电容异常。

本发明的有益效果：本发明的串联电容组电压不均衡检测方法及系统通过与串联电容并联的隔离DC/DC转换器检测电容上的电压大小，取所有电容检测值最大值和最小值，用最大值与最小值得差与预先设定的阈值进行比较，如二者之差小于预先设定的阈值，则说明串联电容组正常可用；否则，则说明串联电容组异常，发出告警和保护信号。本发明的方法及系统采用隔离DC/DC转换器检测电容电压成本较低，采用串联电容电压最大和电压最小值差来对电容故障进行判断，准确可靠。本发明的方法和系统特别适用于电压型逆变器的中间直流电容电压不均匀检测。

附图说明

图1是电压型逆变器主电原理示意图；

图2是本发明实施例的串联电容组电压不均衡检测方法的原理示意图；

图3是本发明实施例的半桥主电路结构隔离DC/DC转换器的检测原理示意图；

图4是本发明实施例的串联电容组电压不均衡检测系统结构示意图。