[实用新型]一种PWM变流器直流支撑电容剩余寿命在线监测系统

说明书

本实用新型涉及一种PWM变流器直流支撑电容剩余寿命在线监测系统。该系统包含控制硬件框架和软件框架，其中硬件系统框架主要功能包括：电压电流信号采集，控制系统PWM输出，系统保护动作，核心算法运算等；软件架构包括程序计算流程、电容参数核心算法和上位机通信界面设计。该在线监测系统适用于绝大多数的交直交变流器系统中间直流侧支撑电容的剩余寿命监测，且无需新增传感器，不改变系统正常运行状态，实测精度误差小于5％。

技术领域

本实用新型涉及监测技术领域，具体涉及一种PWM变流器直流支撑电容剩余寿命在线监测系统。

背景技术

现有的直流侧支撑电容剩余寿命监测方案主要分为数据驱动方案和模型基础方案。其中，数据驱动方案多采用人工智能算法，如遗传网络算法、模糊算法等对电容寿命模型进行拟合，利用大量数据离线训练的模型结果对实际电容的剩余寿命进行估计。该方案依赖于寿命模型的精确性和数据训练的有效性，且只适用于制造工艺相同的同一批产品，不具备普适性。模型基础方案大致分为离线和在线两种类型，其中离线方案需要将电容器从电路中拆除，因此受限于许多应用场景；而目前文献中提供的在线监测方案都存在一些缺点：有些方案需要变流器工作在非正常运行状态，如停机、启动；有些方案需要改变电路的拓扑结构或者新增硬件电路，增加了制造成本。而实际变流系统中，有许多应用场合，如不间断电源系统等，正常情况下不允许变流器进行停机操作，针对这些问题，本实用新型提供了一种无需增加硬件测量设备的，无需改变系统工作状态的PWM变流器直流支撑电容剩余寿命实时在线监测系统。

实用新型内容

针对现有技术中存在的缺陷，本实用新型的目的在于提供一种PWM变流器直流支撑电容剩余寿命在线监测系统，该在线监测系统可以在PWM变流器正常运行的情况下对直流侧支撑电容剩余寿命进行监测，且无需改变电路拓扑或者新增硬件设备。该系统真正意义上实现了电容剩余寿命的实时在线监测；该系统仅利用PWM变流器系统中已存在的、用于系统控制策略的传感器实现了电容等效参数的精确测量；该系统计算了用于预测电容剩余寿命的参数，参数包括等效电容值和等效串联电阻值，因此适用于不同种类的支撑电容，如电解电容、薄膜电容等。

为达到以上目的，本实用新型采取的技术方案是：

一种PWM变流器直流支撑电容剩余寿命在线监测系统，采用DSP+FPGA架构，包括：核心板、底板、AD7656采样模块、W5300通信模块和上位机；所述核心板包括DSP系统和FPGA最小系统；所述DSP系统包括：DSP最小系统和外挂储存单元；所述外挂储存单元包括：FLASH芯片和RAM芯片，所述AD7656采样模块包括3块AD7656芯片和低通滤波器，所述W5300通信模块包括WIZnet W5300芯片和以太网变压器，

DSP芯片的数据地址总线、PWM输出信号线、BOOT引导信号线、通用输入输出信号线均与FPGA芯片连接；DSP芯片的EM1CS2管脚与FLASH芯片连接，用于片选FLASH芯片；DSP芯片的EM1CS3管脚与RAM芯片连接，用于片选RAM芯片；DSP芯片的EM1OE管脚和EM1WE管脚分别与FLASH芯片的读、写管脚连接；DSP芯片的EM1OE管脚和EM1WE管脚分别与RAM芯片的读、写管脚连接；DSP芯片的19位地址总线和16位数据总线分别与FLASH芯片的地址管脚、数据管脚连接；DSP芯片的19位地址总线和16位数据总线分别与RAM芯片的地址管脚、数据管脚连接；

DSP芯片的EM1CS4管脚与WIZnet W5300芯片的管脚CS连接，DSP芯片的EM1OE管脚和EM1WE管脚分别与WIZnet W5300芯片的读、写管脚连接，DSP芯片的8位地址总线与WIZnetW5300芯片的地址线输入管脚连接，DSP芯片的16位数据总线与WIZnet W5300芯片的数据输入管脚连接；