[发明专利]一种基于卡尔曼滤波算法的直流母线电容在线监测方法

权利要求书

1.一种基于卡尔曼滤波算法的直流母线电容在线监测方法，其特征在于，包括：

建立直流母线电容的等效电路模型，并获取模型状态空间方程；

采集直流母线电容两端的电流与电压，并进行滤波处理；

基于模型状态空间方程和滤波处理后的电流与电压，通过卡尔曼滤波算法估算直流母线电容等效串联电阻与电容。

2.如权利要求1所述的直流母线电容在线监测方法，其特征在于，所述等效电路模型由一个串联RC环节组成，R为直流母线电容等效串联电阻，C为直流母线电容等效电容。

3.如权利要求1所述的直流母线电容在线监测方法，其特征在于，所述模型状态空间方程为：

式中，T表示采样周期，ESR与C分别为直流母线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直流母线电容电压采样与电流采样，w_k为过程噪声，v_k为测量噪声，k代表当前时刻迭代计算步数。

4.如权利要求3所述的直流母线电容在线监测方法，其特征在于，所述模型状态空间方程简化为：

x_k＝Ax_k-1+w_k-1

u_k＝u_k-1+H_c,kx_k+v_k

式中，

5.如权利要求1所述的直流母线电容在线监测方法，其特征在于，采用巴特沃斯二阶带通滤波器对采集的直流母线电容电流与电压进行滤波处理，滤除电压与电流中的直流分量与高频分量。

6.如权利要求1所述的直流母线电容在线监测方法，其特征在于，所述通过卡尔曼滤波算法估算直流母线电容等效串联电阻与电容，包括：

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；

状态变量一步预测：

式中，为状态变量k时刻一步预测值，为k-1时刻状态变量最优估计值；

测量矩阵更新：

式中，为k时刻一步预测观测值，u_k-1为k-1时刻经巴特沃斯二阶带通滤波器处理后的直流母线电容电压采样值，ESR_k|k-1和C_k|k-1分别为k时刻一步预测直流母线电容等效串联电阻值与电容值；

预测误差协方差矩阵：P_k|k-1＝AP_k-1|k-1A^T+Q

式中，P_k|k-1为k时刻误差协方差一步预测值，P_k-1|k-1为k-1时刻误差协方差，A^T为矩阵A的转置，Q为过程噪声协方差；

计算卡尔曼滤波增益：H_k＝P_k|k-1H_c,k^T(H_c,kP_k|k-1H_c,k^T+R)^-1

式中，H_k为k时刻卡尔曼滤波增益，H_c,k^T为矩阵H_c,k的转置；

更新状态变量的最优估计值协方差矩阵P_k|k：

P_k|k＝[I-H_kH_c,k]P_k|k-1

式中，u_k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；

根据状态变量的最优估计值更新直流母线电容等效串联电阻值ESR_k|k与电容值C_k|k：

循环上述步骤，实时估算直流母线电容等效串联电阻与电容。