[发明专利]具有电容器元件的电气系统和用于监测电气系统中的至少一个电容器元件的方法

说明书

本发明的实施例涉及具有电容器元件(10)的电气系统(100)和用于操作电气系统中的至少一个电容器元件的方法，其中，至少一个传感器(20，20′，20”)被配置成测量从器件参数(D)和环境参数(E)中选择的至少一个参数，处理单元(30)被配置成处理所述至少一个参数并且基于所述至少一个参数来评估所述至少一个电容器元件的电容器元件信息(CEI)，并且其中，所述电容器元件信息包括从电容损耗、切线变化、应力、剩余寿命、故障状况中选择的一个或多个。

本发明的实施例涉及具有电容器元件的电气系统以及用于操作电气系统中的至少一个电容器元件的方法。

例如薄膜电容器或铝电容器的电容器被广泛地用在许多应用中。例如，用于将供电信号调节到电器的所需参数上的转换器就包含了这种电容器元件作为基本组件，其需要正确地起作用。然而，薄膜电容器可能会暴露出经历过早老化的风险，例如由于绝缘电阻损坏，这可能会导致电容器中的介电聚合物的热解过程。由于该热解过程，聚合物材料会分解，因此会产生可燃气体。在电容器外壳泄漏的情况下，这些气体可能会逸出到环境中。因此，当这些气体被释放出来时，将会存在爆炸的风险。老化可由环境和工作状况的组合引起，其可以以多种方式影响例如自修复、电化学腐蚀或机械降解的不同的降解机制。

到目前为止，防止电容器意外故障的主要解决方案是测量电容和损耗因子，并将这些参数与先前的测量结果进行比较，并且进行视觉检查。通常，在测量和检查之前，必须将其与电源电路断开。

特定实施例的至少一个目的是提供一种具有至少一个电容器元件的电气系统。该特定实施例的至少一个其他目的是提供一种用于监测电气系统中的至少一个电容器元件的方法。

这些目的是通过根据独立权利要求的主题和方法来实现的。该主题和方法的有利实施例和发展在从属权利要求中呈现了，并且也由以下描述和附图公开了。

根据至少一个实施例，电气系统包括至少一个电容器元件。电容器元件在下文中也可以简称为电容器，并且可以例如是薄膜电容器。通常，薄膜电容器包括设置有电极的介电聚合物膜。薄膜电容器的电极可以是直接施加到聚合物薄膜表面的金属化铝或锌，或者是单独的金属箔。为了形成电容器本体，这些导电层中的两个可以被缠绕成圆柱形绕组，或者可以被层叠为堆叠在一起的多个单层。此外，电容器元件也可以是另一类型的电容器，例如铝电解电容器。此外，电气系统可以包括多个电容器元件，其中，以下描述可以适用于多个电容器元件中的任何一个。

根据至少一个其他实施例，说明了一种用于监测电气系统中的至少一个电容器元件的方法。之前和之后的描述同样适用于具有至少一个电容器元件的电气系统和用于监测电气系统中的至少一个电容器元件的方法。

根据一个其他实施例，测量至少一个参数，所述至少一个参数选自器件参数和环境参数。此外，可以基于至少一个测量的参数，评估至少一个电容器元件的电容器元件信息。因此，电气系统可以包括至少一个传感器，其被配置成测量选自器件参数和环境参数的至少一个参数。此外，电气系统还可以包括一个处理单元，该处理单元被配置成处理至少一个参数并且基于至少一个参数来评估至少一个电容器元件的电容器元件信息。

在此以及在下文中，器件参数尤其可以是与电容器元件或其至少一个组件和/或与电气系统或其至少一个组件直接相关的参数，而环境参数可以例如是电容器元件周围和/或电气系统周围的大气的参数。器件的器件参数可以是一个电气参数，例如施加到所述器件上的电压和/或电流，或者所述器件或其至少一个组件的温度。被配置成测量器件参数的传感器可以例如是电压传感器、电流传感器、温度传感器，并且可以例如通过机械接触或通过电感耦合或通过光学耦合直接耦合到所述器件上。环境参数可以例如是电容器元件周围的大气的温度或电容器元件周围的大气中包含的一种或多个种类气体的浓度或振动或机械冲击。被配置成测量环境参数的传感器可以例如是温度传感器或气体传感器，其可以优选地位于电容器元件周围的大气中，或者可以是与电气系统的组件接触的振动传感器。