电容的剩余寿命计算方法与流程

本发明实施例涉及安全监测领域，特别涉及一种电容的剩余寿命计算方法。

背景技术：

目前，电解电容常被运用在电子产品中，由于电解电容内部的电解液易挥发，电解电容的剩余寿命会随着电子产品的使用而逐渐缩短。

除了电解电容以外，其他类型的电容也会因为相应地原因出现剩余寿命不断缩短的情况，若电容在运行过程中寿命归零，则容易对电子产品中与电容连接的其他回路器件造成损伤，因此，对电容的剩余寿命进行监控显得尤为重要。

技术实现要素：

本发明实施例解决的技术问题为提供一种电容的剩余寿命计算方法，对电容的剩余寿命进行监控。

为解决上述问题，本发明实施例提供一种电容的剩余寿命计算方法，包括：设定电容的寿命计算公式，所述寿命计算公式中包含至少一个可变量；根据所述寿命计算公式以及所述可变量的额定参数计算得到所述电容在额定工况下的额定寿命；获取所述可变量的实际参数，并根据所述寿命计算公式和所述实际参数得到所述电容在实际工况下的实际寿命，且根据所述实际寿命和所述额定寿命得到换算系数；获取所述电容在所述实际工况下的实际运行时间，并根据所述换算系数和所述实际运行时间得到所述电容在所述额定工况下的额定运行时间；采用所述额定寿命减去所述额定运行时间，以得到所述电容的剩余寿命。

另外，所述电容应用于变频器中，所述变频器包括整流器和逆变器，所述电容为位于所述整流器和所述逆变器之间的直流母线电容；所述可变量包括所述电容的纹波电流、所述变频器的直流母线电压以及所述电容的环境温度。

另外，所述获取所述可变量的实际参数，包括：采集所述变频器的实际输入电流和实际输出电流，并根据所述实际输入电流、所述实际输出电流以及预设规则得到实际纹波电流。

另外，所述根据所述实际输入电流和所述实际输出电流得到实际纹波电流，具体包括：根据所述实际输入电流和第一预设规则得到不平衡度；根据实际输出电流和第二预设规则得到负载功率；根据所述不平衡度、所述负载功率以及第三预设规则得到实际纹波电流。

另外，所述寿命计算公式为：

其中，l0为所述电容在最高环境温度、额定直流母线电压以及额定纹波电流下的预设寿命；t0为额定环境温度，t为实际环境温度；k为纹波电流加速因子；i0为额定纹波电流，i为实际纹波电流；δt0为所述电容处于额定环境温度时的电容中心允许温升；ur为实际直流母线电压，u0为额定直流母线电压；n为尺寸系数。

另外，当所述实际纹波电流处于预设的第一阈值内时，k＝2；当所述实际纹波电流不处于所述第一阈值内时，k＝4；当所述电容的尺寸处于预设的第二阈值内时，n＝2.5。

另外，所述电容在至少一种工况下运行；所述获取所述可变量的实际参数，并根据所述寿命计算公式和所述实际参数得到所述电容在实际工况下的实际寿命，且根据所述实际寿命和所述额定寿命得到换算系数，具体包括：获取所述可变量在每一实际工况下的实际参数，并根据所述寿命计算公式和所述实际参数得到所述电容在每一实际工况下的实际寿命，且根据所述实际寿命和所述额定寿命得到每一实际工况对应的换算系数；所述获取所述电容在所述实际工况下的实际运行时间，并根据所述换算系数和所述实际运行时间得到所述电容在所述额定工况下的额定运行时间，具体包括：获取所述电容在每一实际工况下的实际运行时间，并根据每一实际工况对应的换算系数和每一实际工况下的实际运行时间得到所述额定工况下的额定运行时间。

相应地，本发明实施例还提供一种电容监控装置，包括：电容及获取模块，所述获取模块用于获取预设的寿命计算公式中可变量的实际参数，并得到所述电容在实际工况下的实际寿命；其中，所述寿命计算公式中包含至少一个可变量，且所述电容具有额定寿命；计时模块，所述计时模块用于记录所述电容在所述实际工况下的实际运行时间；所述获取模块还用于根据所述实际寿命和所述额定寿命得到换算系数，并根据所述实际运行时间和所述换算系数得到所述电容在所述额定工况下的额定运行时间，且采用所述额定寿命减去所述额定运行时间，以得到所述电容的剩余寿命。

另外，所述电容应用于变频器中，所述变频器包括整流器和逆变器，所述电容为位于所述整流器和所述逆变器之间的直流母线电容；所述获取模块用于获取所述电容的纹波电流、所述变频器的直流母线电压以及所述电容的环境温度。

另外，所述电容监控装置还包括：控制模块，所述控制模块用于在所述剩余寿命为零时，停止运行所述变频器。

与现有技术相比，本发明实施例提供的技术方案具有以下优点：

上述技术方案中，提供了一种电容的剩余寿命计算方法，通过计算电容在实际工况的寿命，得到实际工况下的运行时间与额定工况下的运行时间的换算关系；进而通过检测电容在实际工况下的运行时间，计算得到电容的剩余寿命，以实现监控电容寿命的目的。

另外，选取多个可能影响电容寿命的可变量，以提高电容剩余寿命的计算精度。

另外，在电容经历多个工况的情况下，对每一工况的换算系数进行单独计算，从而将每一工况下的实际运行时间换算为额定工况下额定运行时间，进而准确得到电容的剩余寿命。

附图说明

一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1为本发明一实施例提供的一种电容的剩余寿命计算方法流程图；

图2为本发明另一实施例提供的一种电容的剩余寿命计算方法流程图；

图3为本发明另一实施例提供的一种变频器结构示意图；

图4为本发明另一实施例提供的一种电容额定寿命计算方法流程图；

图5为本发明另一实施例提供的一种电容监控装置结构示意图。

具体实施方式

由背景技术可知，电容在使用过程中会因为电解液的挥发等原因而发生寿命缩短的情况，当电容寿命归零并需要进行更换时，若未及时进行更换或未及时停止运行与电容连接的其他回路，容易造成电路故障。

但是，位于电子产品中的电容可能并非在额定工况下工作，且电容的实际寿命与实际工况有关，不能根据利用额定参数标定的额定寿命和电容在实际工况下的实际运行时间得到电容的剩余寿命。

为解决上问题，本发明实施提供一种电容的剩余寿命计算方法，包括：设定电容的寿命计算公式，寿命计算公式中包含至少一个可变量；根据寿命计算公式以及可变量的额定参数计算得到所述电容在额定工况下的额定寿命；获取可变量的实际参数，并根据寿命计算公式和实际参数得到电容在实际工况下的实际寿命，且根据实际寿命和额定寿命得到换算系数；获取电容在实际工况下的实际运行时间，并根据换算系数和实际运行时间得到电容在额定工况下的额定运行时间；采用额定寿命减去额定运行时间，以得到电容的剩余寿命。

本发明通过得到实际工况下的实际寿命与额定工况下的额定寿命之间的换算系数，将实际工况下的实际运行时间换算为额定工况的额定运行时间，进而根据预先得到的额定寿命准确获得电容的剩余寿命，从而实现对电容的寿命进行监控。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施例进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施例中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施例的种种变化和修改，也可以实现本申请所要求保护的技术方案。

图1为本发明一实施例提供的一种电容的剩余寿命计算方法流程图。参照图1，电容的剩余寿命计算方法包括以下步骤：

步骤101：设定电容的寿命计算公式。

电容的寿命与电容所处的运行环境有关，换句话说，电容运行环境中的某些类型参数发生的变化会对电容的寿命产生影响，本文将这一类型的参数称之为可变量。在设定电容的寿命计算公式时，需要尽可能多地考虑到各个类型的可变量对寿命的影响。

本实施例中，电容的寿命计算公式中包含至少一个可变量。步骤102：获取可变量的实际参数，并得到换算系数。

检测电容的实际工况以获取寿命计算公式中可变量的实际参数，并将获取到的实际参数代入寿命计算公式中，即可得到电容在实际工况下的实际寿命。

需要说明的是，额定工况是一种理想工况，由于随机因素的影响以及实际应用的需要，实际工况大多情况下不会与理想工况完全相同。但是由于可能有多个因素对电容的寿命产生影响，因此，实际工况下的实际寿命可能大于、小于或等于额定寿命。

换算系数为实际寿命除以额定寿命的商，其代表实际运行时间与额定运行时间之间的换算关系。举例来说，若换算系数为4，则说明电容在实际工况下运行四天等于电容在额定工况下运行一天。步骤103：获取电容在实际工况下的实际运行时间。

获取电容在实际工况下的实际运行时间后，通过换算系数进行换算，以将实施工况下的实际运行时间换算为额定工况下的额定运行时间。

步骤104：采用额定寿命减去额定运行时间。

采用额定寿命减去额定运行时间，即可得到电容的剩余寿命，该剩余寿命指的是电容在额定工况下的剩余寿命。需要说明的是，在进行剩余寿命的显示等操作时，既可以显示额定工况下的剩余寿命，也可以显示当前实际工况下的剩余寿命。

本实施例中，通过计算电容在非额定工况下的寿命，得到非额定工况下的运行时间与额定工况下的运行时间的换算关系；进而通过检测电容在额定工况或非额定工况下的运行时间，计算得到电容的剩余寿命，以实现监控电容寿命的目的。

图2为本发明另一实施例提供的一种电容的剩余寿命计算方法流程图，图3为本发明另一实施例提供的一种变频器结构示意图，图4为本发明另一实施例提供的一种电容额定寿命计算方法流程图，本实施例将对前一实施例中的各步骤进行更详细的说明。参照图2，电容的剩余寿命计算方法包括以下步骤：

步骤201：获取电容24的实际纹波电流。

本实施例中，电容24应用于变频器中。变频器包括逆变器22和整流器25，电容24为位于逆变器22和整流器25之间的直流母线电容，逆变器22起到将电网输入的直流转换为交流的作用，电容24起到滤除交流杂波的作用。

本实施例中，可变量包括电容24的纹波电流、变频器的直流母线电压23以及电容24的环境温度；其中，电容24的纹波电流根据变频器的实际输入电流21、实际输出电流26以及预设规则得到。

具体地，电容24的纹波电流与变频器的不平衡度和变频器的负载功率有关，而不平衡度与实际输入电流21有关，负载功率与实际输出电流26有关。因此，在获取电容24的实际纹波电流之前需要执行步骤211和步骤221，以分别采集变频器的实际输入电流21和实际输出电流26，并根据实际输入电流21和第一预设规则计算得到不平衡度，根据实际输出电流26和第二预设规则计算得到负载功率，最后根据不平衡度、负载功率及第三预设规则得到电容24的实际纹波电流。本实施例中，不平衡度参数的范围包括0％～2.5％，例如为0.5％、1％或1.5％。每一不平衡度参数可对应多个等间隔分布的负载功率参数，且每一平衡度对应的纹波电流参数个数与负载功率参数个数相同。

本实施例中，寿命计算公式为：

其中，l0为电容在最高环境温度、额定直流母线电压以及额定纹波电流下的预设寿命；t0为额定环境温度，t为实际环境温度；k为纹波电流加速因子；i0为额定纹波电流，i为实际纹波电流；δt0为电容处于额定环境温度时的电容中心允许温升；ur为实际直流母线电压，u0为额定直流母线电压；n为尺寸系数。

其中，预设寿命l0、额定环境温度t0、额定纹波电流i0、电容中心允许温升δt0、额定直流母线电压u0都可通过调阅相应的规格书得到。此外，当实际纹波电流处于预设的第一阈值内时，纹波电流加速因子k＝2；当际纹波电流不处于第一阈值内时，k＝4；当电容24的尺寸处于预设的第二阈值内时，n＝2.5。

步骤202：采样直流母线电压23。

步骤203：采样电容24环境温度。

需要说明的是，电容24的环境温度基于电容24运行过程的发热有关，也与电容24所处的环境有关，本实施例中的环境温度指的是电容24运行时的温度，即运行温度。

步骤204：计算电容24在实际工况下的实际寿命，并根据实际工况下的实际寿命与额定工况下的额定寿命得到换算系数。

本实施例中，在得到换算系数之前需要分别得到电容24在实际工况下的实际寿命以及在额定工况下的额定寿命。

参考图4，图4为本发明另一实施例提供的一种电容额定寿命计算方法流程图，通过依次执行步骤301、步骤302及步骤303，即可得到需用于计算额定寿命的可变量参数；进而继续执行步骤304，将可变量参数代入寿命计算公式中，即可得到电容24在额定工况下的额定寿命。

相应地，将所采集到的电容24在实际工况下的参数代入寿命计算公式中，即可得到电容24在实际工况下的实际寿命。

将电容24在实际工况下的实际寿命除以在额定工况下的额定寿命，即可得到换算系数，换算系数指的是电容24在实际工况下的运行时间与在额定工况下的运行时间之间的关系；需要说明的是，在其他实施例中，换算系数也可以采用电容24在额定工况下的额定寿命除以在实际工况下的实际寿命。

本实施例中，电容24可能在一种或多种实际工况下运行，因而在计算电容24的剩余寿命时，需要获取寿命计算公式中可变量在每一实际工况下的实际寿命，以得到每一实际工况下的实际寿命，进而得到每一实际工况对应的换算系数。

步骤205：实时计算电容24在实际工况下的运行时间。

需要说明的是，当电容24在多个工况下运行时，需要实时计算电容24在每一实际工况下的运行时间。

步骤206：将实际工况下的运行时间换算为额定工况下的运行时间。

当电容24经历多个工况时，需要根据每一实际工况对应的换算系数，将电容24在每一工况下的运行时间全部换算为在额定工况下的运行时间，并采用额定工况下的额定寿命减去额定工况下的运行时间，即可得到电容24在额定工况下的剩余寿命。

步骤207：判断剩余寿命是否为零。

具体地，若剩余寿命为零，则执行步骤208，以避免因电容24发生损坏而导致与电容24连接的其他回路产生损伤；若剩余寿命不为零，则继续执行步骤211、步骤221以及步骤205。

步骤208：告警并停机。

本实施例中，通过计算电容24在实际工况下的寿命，得到实际工况下的运行时间与额定工况下的运行时间的换算关系；进而通过检测电容24在实际工况下的运行时间，计算得到电容24的剩余寿命，以实现监控电容剩余寿命的目的。

相应地，本发明实施例还提供了一种电容监控装置。

参照图5，电容监控装置包括：电容54及获取模块58，获取模块58用于获取预设的寿命计算公式中可变量的实际参数，并得到电容54在实际工况下的实际寿命；其中，寿命计算公式中包含至少一个可变量，且电容54具有额定寿命；计时模块57，计时模块57用于记录电容54在实际工况下的实际运行时间；获取模块58还用于根据实际寿命和的额定寿命得到换算系数，并根据实际运行时间和换算系数得到电容54在额定工况下的额定运行时间，且采用额定寿命减去额定运行时间，以得到电容54的剩余寿命。

以下将结合附图对本实施例提供的电容监控装置进行详细说明。

本实施例中，电容54应用于变频器5中，变频器5包括逆变器52和整流器55，电容54为位于逆变器52与整流器55之间的直流母线电容；获取模块58用于采样电容54的纹波电流、变频器5的直流母线电压53以及变频器5的腔室温度。

其中，变频器5的腔室温度即为电容54的环境温度；电容54的纹波电流由变频器5的实际输入电流51和实际输出电流56得到，因此，获取模块58还用于获取变频器5的实际输入电流51和实际输出电流56。

此外，电容监控装置还包括：控制模块59，控制模块59用于在剩余寿命为零时，停止运行变频器5。

本实施例中，通过计算电容54在实际工况下的寿命，得到实际工况下的运行时间与额定工况下的运行时间的换算关系；进而通过检测电容54在实际工况下的运行时间，计算得到电容54的剩余寿命，以实现监控电容寿命的目的。

本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各自更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求限定的范围为准。