一种滤波电容失效预警方法及控制装置与流程

1.本发明涉及电源相关领域，具体为一种滤波电容失效预警方法及控制装置。


背景技术：

2.目前，不间断电源为负载进行供电时，通常首先将直流电转换为spwm(sinusoidal pulse width modulation，正弦波脉宽调制)波形，然后再对spwm波形进行lc滤波，得到交流正弦波，最后通过交流正弦波为负载供电。
3.然而，用于对spwm波形进行lc滤波的滤波电容老化失效时，滤波得到的交流正弦波会发生畸变，导致供电质量下降，影响负载运行。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种滤波电容失效预警方法及控制装置，以解决上述背景技术中提出的问题。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种滤波电容失效预警方法，所述方法包括如下：
6.步骤s1、在不间断电源给负载供电时，检测所述不间断电源的滤波电路中的滤波电容两端的当前电压或当前电流；
7.步骤s2、在所述步骤s1中，检测到所述不间断电源的滤波电路中的滤波电容两端的当前电压时，在所述当前电压与标准正弦电压值之间的压差大于预设压差阈值，和/或所述当前电压与所述不间断电源的母线电压一致时，确定所述滤波电容断路失效，并发送用于指示所述滤波电容断路失效的失效告警信息；
8.步骤s3、在所述步骤s1中，检测到所述不间断电源的滤波电路中的滤波电容两端的当前电流时，基于所述当前电流计算所述滤波电容的电容值下降程度；
9.步骤s4、在步骤s3中，所述滤波电容的电容值下降程度位于某预设区间时，发送该预设区间对应的告警信息，以指示负载运行受到影响，其中，所述预设区间为多个，每个预设区间对应于一个告警信息。
10.优选的，在确定出所述滤波电容没有断路失效之后，进行检测所述不间断电源的滤波电路中的滤波电容的当前电流。
11.优选的，在所述滤波电容的电容值下降程度高于预设下降阈值的情况下，进行检测所述不间断电源的滤波电路中的滤波电容两端的当前电压。
12.优选的，所述预设区间包括第一预设区间和第二预设区间，所述第一预设区间对应于第一告警信息，所述第二预设区间对应于第二告警信息，所述第一预设区间的下限值等于所述第二预设区间的上限值，所述第一告警信息、所述第二告警信息以及所述失效告警信息的告警级别依次提高。
13.优选的，所述基于所述当前电流计算所述滤波电容的电容值下降程度包括：根据所述当前电流和所述不间断电源的基准电压，计算所述滤波电容的当前电容值，基于所述
当前电容值和所述滤波电容的基准电容值，确定所述滤波电容的电容值下降程度。
14.优选的，所述检测所述不间断电源的滤波电路中的滤波电容两端的当前电压包括：以第一预设频率对所述滤波电容两端进行电压采样；所述检测所述不间断电源的滤波电路中的滤波电容的当前电流，包括：以第二预设频率对所述滤波电容进行电流采样。
15.优选的，一种滤波电容失效控制装置，包括控制装置本体，所述控制装置本体内安装有存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上的权利要求1至6中任一项所述滤波电容失效预警方法的步骤。
16.优选的，所述控制装置本体设置在不间断电源设备内部，所述不间断电源设备包括直流电源、三相半桥电路和三相滤波电路，所述直流电源输出的直流电通过三相半桥电路转为三相spwm波形，所述三相滤波电路再将三相spwm波形转为三相正弦交流电，为负载供电。
17.与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明在不间断电源给负载供电时，检测不间断电源的滤波电路中的滤波电容两端的当前电压；在当前电压与标准正弦电压值之间的压差大于预设压差阈值，和/或当前电压与不间断电源的母线电压一致时，确定滤波电容断路失效，并发送用于指示滤波电容断路失效的失效告警信息。本发明通过不间断电源供电时的滤波电容的电压值，判断滤波电容是否断路失效，可以及时在滤波电容断路失效时发出告警信息，避免由于滤波电容断路失效影响负载工作。
附图说明
18.图1为本发明的实施例提供的滤波电容失效预警方法的实现流程图；
19.图2为本发明的实施例提供的滤波电容失效预警装置的结构示意图；
20.图3为本发明的实施例提供的滤波电容失效预警装置的示意图
21.图4为本发明的实施例提供的控制装置的示意图；
22.图5是本发明实施例提供的不间断电源的结构示意图。
23.图中：3、滤波电容失效预警装置；31、电压检测模块；32、告警模块；33、电流检测模块；4、控制装置；40、处理器；41、储存器；42、计算机程序。
具体实施方式
24.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
25.在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
26.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图通过具体实施例
来进行说明。
27.参见图1，其示出了本发明实施例提供的滤波电容失效预警方法的实现流程图，详述如下：
28.步骤101，在不间断电源给负载供电时，检测不间断电源的滤波电路中的滤波电容两端的当前电压。
29.在本实施例中，当前电压为瞬时值。不间断电源的滤波电路中的滤波电容两端的当前电压表示滤波电容在工作时的两端电压瞬时值。检测得到的当前电压可以是一个周期或多个周期，以提高检测值的准确性。滤波电路包括电容和电感，滤波电路用于将spwm波形转换为正弦交流电，以实现为负载供电。
30.本实施例中的滤波电路可以为单相、三相以及多相，相应的，滤波得到的正弦交流电也分别为单相、三相以及多相。滤波电容的失效预警检测不受到滤波电路中相数的影响，各相的滤波电容的失效预警检测独立进行。
31.步骤102，在当前电压与标准正弦电压值之间的压差大于预设压差阈值，和/或当前电压与不间断电源的母线电压一致时，确定滤波电容断路失效，并发送用于指示滤波电容断路失效的失效告警信息。
32.在本实施例中，标准正弦电压值为预设值，表示电容值正常的滤波电容在工作时的两端电压值。本实施例中当前电压与标准正弦电压值的压差可以体现当前滤波电容的电容值偏离正常电容值的程度，若压差大于预设压差阈值，则表示当前滤波电容的电容值偏离正常电容值的程度已经达到断路失效的程度。另一方面，若当前滤波电容处于断路失效状态，则当前滤波电容所在的电路为开路状态，当前滤波电容两端的电压值应等于不间断电源的母线电压。因而，可以采用上述两个条件中的任一个进行滤波电容是否断路失效的判断，也可以结合两个条件进行滤波电容是否断路失效的判断，在此不作限定。
33.本实施例中的失效告警信息用于指示当前滤波电容为断路失效状态，相应的，还可以用于自动进入电路保护模式或提醒工作人员使用对应的保护措施，例如切换到旁路进行输出，以保证负载稳定可靠运行。
34.可选的，在图1所示实施例的基础上，该方法还包括：
35.步骤201，在不间断电源给负载供电时，检测不间断电源的滤波电路中的滤波电容的当前电流；
36.步骤202，基于当前电流计算滤波电容的电容值下降程度；
37.步骤203，在滤波电容的电容值下降程度位于某预设区间时，发送该预设区间对应的告警信息，以指示负载运行受到影响，其中，预设区间为多个，每个预设区间对应于一个告警信息。
38.在本实施例中，步骤201至203为通过对滤波电容的电流检测，以进行告警的过程；步骤101至102为通过对滤波电容的电压检测，以进行告警的过程；二者的执行顺序在此不作限定。例如，可以通过下面三种可能的实现方式中的任一种实现，如下：
39.在第一种可能的实现方式中，步骤201至203和步骤101至102可以并行的执行，相对独立执行，即可以同步对滤波电容进行电压和电流检测，其中，在滤波电容接近断路失效时，电流值的数值较小，通过当前电压判断滤波电容是否断路失效较方便；在滤波电容的电容值下降程度不大时，通过当前电流确定滤波电容的电容值具体的下降程度较准确。
40.在第二种可能的实现方式中，检测不间断电源的滤波电路中的滤波电容的当前电流，包括：在确定出滤波电容没有断路失效之后，检测不间断电源的滤波电路中的滤波电容的当前电流。
41.在该实现方式中，可以先执行步骤101，先通过滤波电容的当前电压判断滤波电容是否断路失效，若没有断路失效，再执行步骤201和202，检测当前电流，确定滤波电容的电容值下降程度，根据下降程度判断是否执行步骤203。若在执行步骤101之后，通过滤波电容的当前电压判断滤波电容已断路失效，则直接发送失效告警信息，不需要再执行步骤201至202，检测当前电流，相应的也不再执行步骤203。
42.在第三种可能的实现方式中，检测不间断电源的滤波电路中的滤波电容两端的当前电压，包括：在滤波电容的电容值下降程度高于预设下降阈值的情况下，检测不间断电源的滤波电路中的滤波电容两端的当前电压。
43.在该实现方式中，可以先执行步骤201和202，检测滤波电容的当前电流，若计算得到的滤波电容的电容值下降程度高于预设下降阈值，则滤波电容可能已经发生断路失效，此时再执行步骤101检测滤波电容的当前电压；若计算得到的滤波电容的电容值下降程度不高于预设下降阈值，则滤波电容并不会发生断路失效，此时不再执行步骤101，相应的步骤102也不再执行，即无需再检测滤波电容的当前电压。
44.可选的，在上述任一实施例的基础上，预设区间包括第一预设区间和第二预设区间，第一预设区间对应于第一告警信息，第二预设区间对应于第二告警信息，第一预设区间的下限值等于第二预设区间的上限值，第一告警信息、第二告警信息以及失效告警信息的告警级别依次提高。
45.在本实施例中，如果以低中高三个级别进行划分，则第一告警信息为低级别告警信息，第二告警信息为中级别告警信息，失效告警信息为高级别告警信息。其中，第一预设区间和第二预设区间的具体取值可以根据实际情况确定，在此不作限定。例如，第一预设区间可以为25％～50％，第二预设区间可以为50％～70％。当电容下降时，检测得到的当前电流将变小；滤波电容的电容值下降25％以内时，负载运行不受影响。当滤波电容的电容值下降25％～50％时，输出电压纹波变大，但负载还能运行，此时发送低级别的第一告警信息。当滤波电容的电容值下降50％～70％时，输出电压纹波进一步变大，负载运行受到较大影响，此时发送中级别的第二告警信息。最严酷的工况是滤波电容断路失效，此时需要进行快速检测和保护，并切换至旁路输出，否则负载将无法工作，此时发出高级别的失效告警信息。
46.可选的，在上述任一实施例的基础上，基于当前电流计算滤波电容的电容值下降程度包括：根据当前电流和不间断电源的基准电压，计算滤波电容的当前电容值；基于当前电容值和滤波电容的基准电容值，确定滤波电容的电容值下降程度。
47.在本实施例中，可以基于公式i＝ucω计算滤波电容的当前电容值，滤波电容的基准电容值表示滤波电容在未发生老化时的电容值，其中，i表示滤波电容的电流有效值，u表示滤波电容两端的电压有效值，c表示滤波电容的当前电容值，ω表示正弦交流电的角频率。当前电容值与基准电容值的差值即为当前滤波电容已下降的电容值，已下降的电容值与基准电容值的比值即为滤波电容的电容值下降程度。
48.可选的，在上述任一实施例的基础上，检测不间断电源的滤波电路中的滤波电容
两端的当前电压包括：以第一预设频率对滤波电容两端进行电压采样；检测不间断电源的滤波电路中的滤波电容的当前电流，包括：以第二预设频率对滤波电容进行电流采样。
49.在本实施例中，第一预设频率与第二预设频率可以相同，也可以不同，在此不作限定。例如，第一预设频率与第二预设频率相同。在该情况下对电压和电流进行采样的频率可以基于标准正弦值确定：
50.标准正弦值(k)＝sin2πk/n，k∈[0,n
‑
1]
[0051]
其中，n为载波比，即一个正弦波周期内采样次数；k为当前采样点。
[0052]
本发明实施例在不间断电源给负载供电时，检测不间断电源的滤波电路中的滤波电容两端的当前电压；在当前电压与标准正弦电压值之间的压差大于预设压差阈值，和/或当前电压与不间断电源的母线电压一致时，确定滤波电容断路失效，并发送用于指示滤波电容断路失效的失效告警信息。本发明通过不间断电源供电时的滤波电容的电压值，判断滤波电容是否断路失效，可以及时在滤波电容断路失效时发出告警信息，避免由于滤波电容断路失效影响负载工作。
[0053]
应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。
[0054]
以下为本发明的装置实施例，对于其中未详尽描述的细节，可以参考上述对应的方法实施例。
[0055]
图3示出了本发明实施例提供的滤波电容失效预警装置的结构示意图，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：
[0056]
如图3所示，滤波电容失效预警装置3包括：电压检测模块31，用于在不间断电源给负载供电时，检测不间断电源的滤波电路中的滤波电容两端的当前电压；告警模块32，用于在当前电压与标准正弦电压值之间的压差大于预设压差阈值，和/或当前电压与不间断电源的母线电压一致时，确定滤波电容断路失效，并发送用于指示滤波电容断路失效的失效告警信息。
[0057]
可选的，滤波电容失效预警装置3还包括：电流检测模块33，用于在不间断电源给负载供电时，检测不间断电源的滤波电路中的滤波电容的当前电流；告警模块32，还用于基于当前电流计算滤波电容的电容值下降程度，以及在滤波电容的电容值下降程度位于某预设区间时，发送该预设区间对应的告警信息，以指示负载运行受到影响，其中，预设区间为多个，每个预设区间对应于一个告警信息。
[0058]
可选的，电流检测模块33还用于：在确定出滤波电容没有断路失效之后，检测不间断电源的滤波电路中的滤波电容的当前电流。
[0059]
可选的，电压检测模块31还用于：在滤波电容的电容值下降程度高于预设下降阈值的情况下，检测不间断电源的滤波电路中的滤波电容两端的当前电压。
[0060]
可选的，预设区间包括第一预设区间和第二预设区间，第一预设区间对应于第一告警信息，第二预设区间对应于第二告警信息，第一预设区间的下限值等于第二预设区间的上限值，第一告警信息、第二告警信息以及失效告警信息的告警级别依次提高。
[0061]
可选的，告警模块32具体用于：根据当前电流和不间断电源的基准电压，计算滤波电容的当前电容值；基于当前电容值和滤波电容的基准电容值，确定滤波电容的电容值下
降程度。
[0062]
可选的，电压检测模块31具体用于：以第一预设频率对滤波电容两端进行电压采样；电流检测模块33具体用于：以第二预设频率对滤波电容进行电流采样。
[0063]
图4是本发明一实施例提供的控制装置的示意图。如图4所示，该实施例的控制装置4包括：处理器40、存储器41以及存储在存储器41中并可在处理器40上运行的计算机程序42。处理器40执行计算机程序42时实现上述各个滤波电容失效预警方法实施例中的步骤，例如图1所示的步骤101至步骤102。或者，处理器40执行计算机程序42时实现上述各装置实施例中各模块/单元的功能，例如图3所示单元31至32的功能。
[0064]
示例性的，计算机程序42可以被分割成一个或多个模块/单元，一个或者多个模块/单元被存储在存储器41中，并由处理器40执行，以完成本发明。一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述计算机程序42在控制装置4中的执行过程。
[0065]
控制装置4可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。控制装置可包括，但不仅限于，处理器40、存储器41。本领域技术人员可以理解，图4仅仅是控制装置4的示例，并不构成对控制装置4的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如控制装置还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。
[0066]
所称处理器40可以是中央处理单元，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器、专用集成电路、现场可编程门阵列或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
[0067]
存储器41可以是控制装置4的内部存储单元，例如控制装置4的硬盘或内存。存储器41也可以是控制装置4的外部存储设备，例如控制装置4上配备的插接式硬盘，智能存储卡，安全数字卡，闪存卡等。进一步地，存储器41还可以既包括控制装置4的内部存储单元也包括外部存储设备。存储器41用于存储计算机程序以及控制装置所需的其他程序和数据。存储器41还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
[0068]
本发明实施例还提供一种不间断电源设备，该不间断电源设备包括图4所示的控制装置，此外，该不间断电源设备还可以包括其他的器件或装置，在此不作限定。
[0069]
参见图5，在一个具体的实施例中，该不间断电源设备还可以包括直流电源、三相半桥电路和三相滤波电路。不间断电源的工作过程中，直流电源输出的直流电通过三相半桥电路转为三相spwm波形，三相滤波电路再将三相spwm波形转为三相正弦交流电，为负载供电。
[0070]
本实施例中，c
dc
表示不间断电源设备中的直流电源，v
dc
表示直流电源两端的电压，也就是母线电压，电感l1和电容c1、电感l2和电容c2、电感l3和电容c3分别串联，组成第一滤波电路、第二滤波电路和第三滤波电路，本发明提供的滤波电容失效预警方法应用于第一滤波电路、第二滤波电路和第三滤波电路，v
c1
表示电容c1两端的当前电压，i
c1
表示电容c1的当前电流，v
c2
表示电容c2两端的当前电压，i
c2
表示电容c2的当前电流，v
c3
表示电容c3两端的当前电压，i
c3
表示电容c3的当前电流。
[0071]
该不间断电源设备还可以包括电流传感器和/或电压传感器。其中，每相滤波电路
均配置一个电流传感器和/或电压传感器，以对滤波电容的电流和/或电压进行检测。电流传感器和/或电压传感器的具体类型或型号的选择，在此不作限定。每相滤波电路配置的电流传感器和/或电压传感器，均与该不间断电源的控制装置相连。控制装置通过每相滤波电路配置的电流传感器和/或电压传感器采集滤波电容的电流和/或电压。
[0072]
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本技术的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
[0073]
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
[0074]
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
[0075]
在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/控制装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置/控制装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。
[0076]
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
[0077]
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
[0078]
所述集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、u盘、移动硬盘、磁
碟、光盘、计算机存储器、只读存储器、随机存取存储器、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括是电载波信号和电信信号。
[0079]
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。