[发明专利]一种电解电容器状态在线评估方法和系统

说明书

本发明公开了一种电解电容器状态在线评估方法和系统，实现不依赖系统结构且在线评估电解电容器的健康状态的目的。该方法包括：获取多个目标电解电容器的等效串联电阻ESR随温度变化的温度特性、以及ESR和阻抗随运行频率变化的频率特性，根据所述温度特性和所述频率特性确定目标电解电容器的ESR在特定运行频率范围内随温度变化的拟合模型；根据在线的待测电解电容器的运行温度和所述拟合模型确定所述待测电解电容器的初始ESR；在线获取所述待测电解电容器的电压纹波和电流纹波，根据所述电压纹波和所述电流纹波确定所述待测电解电容器的实时ESR；根据所述初始ESR和所述实时ESR评估所述待测电解电容器的状态。

技术领域

本发明属于电子元器件测试技术领域，具体涉及一种电解电容器状态在线评估方法和系统。

背景技术

电解电容器凭借其能量密度大、容量高以及价格低的特点在电源变换器如开关电源、变频器等系统中得到了广泛应用，同时，电化学工作原理也使其成为系统最薄弱的部件之一，不可预测性故障可能导致整个系统瘫痪。图1显示在开关电源系统中元器件的故障率百分比分布。因此有必要研究电解电容的损耗机制，评估其健康状态，及时准确地预测故障并进行预防性维护能够降低系统停机和维修的成本。

电解电容器的损耗主要表现为电解液挥发，这也导致了电解电容器的串联等效电阻(Equivalent Series Resistance，ESR)增加和电容量减小。因此可以通过根据电解电容器的ESR来评估电解电容器的健康状态。

电解电容器基于ESR的状态评估方法可能分为离线方式和在线方式两种。离线方式均依赖测量组件的精度，而且需要电解电容器所在系统处于离线状态才能取下电容器完成测量，测量不方便。而现有技术中的在线方式，通常依赖系统结构，应用范围较小且实现复杂。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种电解电容器状态在线评估方法和系统，实现不依赖系统结构且在线评估电解电容器的健康状态的目的。

本发明实施例，提供一种电解电容器状态在线评估方法，包括：

获取多个目标电解电容器的等效串联电阻ESR随温度变化的温度特性、以及ESR和阻抗随运行频率变化的频率特性，根据所述温度特性和所述频率特性确定目标电解电容器的ESR在特定运行频率范围内随温度变化的拟合模型；其中，在所述特定运行频率范围内，所述频率特性中所述目标电解电容器的阻抗主要表现为ESR；

根据在线的待测电解电容器的运行温度和所述拟合模型确定所述待测电解电容器的初始ESR；其中，所述待测电解电容器与所述目标电解电容器规格相同；

在线获取所述待测电解电容器的电压纹波和电流纹波，根据所述电压纹波和所述电流纹波确定所述待测电解电容器的实时ESR；

根据所述初始ESR和所述实时ESR评估所述待测电解电容器的状态。

一个可能的实施例中，所述获取多个目标电解电容器的ESR随温度变化的所述温度特性、以及ESR和阻抗随运行频率变化的所述频率特性，包括：

在相同运行频率下，获取所述目标电解电容器在不同温度下的ESR，得到所述目标电解电容器的ESR随温度变化的所述温度特性；

在设置的温度下，获取所述目标电解电容器在不同运行频率时的ESR和Z，得到所述目标电解电容器的ESR和阻抗随运行频率变化的所述频率特性。

一个可能的实施例中，所述根据所述温度特性和所述频率特性确定所述目标电解电容器的ESR在所述特定运行频率范围内随温度变化的所述拟合模型，包括：

由所述温度特性和所述频率特性，确定所述目标电解电容器的阻抗表现为ESR时的所述特定运行频率范围；

根据所述特定运行频率范围、所述温度特性和所述频率特性确定所述拟合模型。