母线电容的寿命预测系统方法及系统与流程

本发明实施例涉及变频驱动领域，尤其涉及一种母线电容的寿命预测方法及系统。

背景技术：

1、变频器各种零部件的在线寿命预测技术是影响其可靠性的重要因素，其中母线电解电容的寿命预测尤其关键。

2、现阶段母线电容的在线寿命预测在工业制造中应用较少，且大多通过工作温度及内部温升来预测寿命，考虑的参数较为单一。而在变频器实际运行中，不同负载下工况多种多样，从多种现场反馈来看，运行工况也是影响电容寿命的关键；所以电容的工作电压及纹波电流也是寿命预测的重要参考标准，其中纹波电流也是造成电容内部温升及电容损耗的根本原因。

技术实现思路

1、鉴于此，为解决上述技术问题技术问题，本发明实施例提供一种母线电容的寿命预测方法及系统。

2、第一方面，本发明实施例提供一种母线电容的寿命预测方法，包括：

3、获取母线电容一个周期内的平均工作温度，以及获取所述母线电容一个周期内的平均工作电压；

4、根据变频器的输入电流和输出电流得到所述母线电容的纹波电流；

5、基于所述平均工作温度、所述平均工作电压和所述纹波电流利用电容寿命推算公式得到所述母线电容的周期内的等效工作时间；

6、根据所述等效工作时间利用寿命迭代公式得到所述母线电容的剩余预测寿命。

7、在一个可能的实施方式中，所述获取母线电容一个周期内的平均工作温度，以及获取所述母线电容一个周期内的平均工作电压，包括：

8、利用温度传感器获取母线电容的工作温度；

9、根据所述工作温度得到一个周期δt内的平均工作温度ta。

10、获取所述母线电容的串联总数x和对应的母线电压udc；

11、根据所述串联总数x和所述母线电压udc获取每一个所述母线电容的实际工作电压ua作为所述母线电容一个周期内的平均工作电压。

12、在一个可能的实施方式中，所述根据变频器的输入电流和输出电流得到所述母线电容的纹波电流，包括：

13、获取变频器中整流器的输出电流i1，以及获取所述变频器中逆变器的输入电流i2；

14、根据irc＝i1-i2的关系，得到所述母线电容的纹波电流irc。

15、在一个可能的实施方式中，所述基于所述平均工作温度、所述平均工作电压和所述纹波电流利用电容寿命推算公式得到所述母线电容的周期内的等效工作时间，包括：

16、获取所述母线电容对应纹波电流的有效值ic.rms；

17、根据所述母线电容的并联总数y和所述有效值ic.rms之间存在的关系，得到每一个电容的实际工作电流irca；

18、根据所述母线电容的平均工作温度ta、平均工作电压ua和所述实际工作电流irca，得到所述母线电容的电容寿命l；

19、根据所述电容寿命l得到所述母线电容的一个周期δt内的等效工作时间δt′。

20、在一个可能的实施方式中，所述获取所述母线电容对应纹波电流的有效值ic.rms，包括：

21、获取所述母线电容对应整流器的输出电流i1的有效值iac1.rms；

22、获取所述母线电容对应逆变器的输入电流i2的有效值iac2.rms；

23、根据ic.rms2＝iac1.rms2+iac2.rms2的关系，获取所述母线电容对应纹波电流的有效值ic.rms。

24、在一个可能的实施方式中，所述有效值iac1.rms根据下式得到：

25、

26、其中，iac1.rms为i1交流分量的有效值，设参数λ＝δu/umax，δu为直流母线电压波动值，umax为整流器的输出电压的最大值，fs为整流输出频率，tc和tf分别为母线电容在周期内的充、放电时间；

27、所述有效值iac2.rms根据下式得到：

28、

29、其中，m为逆变器调制比，为电机负载功率因数；

30、根据所述有效值iac1.rms和所述有效值iac2.rms获取纹波电流的有效值ic.rms为下式：

31、

32、在一个可能的实施方式中，所述母线电容的电容寿命l通过下式获得：

33、

34、其中，l0为额定寿命，t0为额定环境温度，ta为母线电容的平均工作温度(即实际环境温度)，k为加速因子，irc0为额定纹波电流，irca为实际工作电流，δt0为额定环境温度下母线电容的中心温升，un为额定工作电压；ua为平均工作电压(即实际工作电压)，n表示电压系数。

35、在一个可能的实施方式中，所述母线电容的一个周期δt内的等效工作时间δt′通过以下方式得到：

36、

37、在一个可能的实施方式中，所述根据等效工作时间利用寿命迭代公式得到所述母线电容的剩余预测寿命，包括：

38、利用寿命迭代公式ln＝ln-1-δt′得到所述母线电容的剩余预测寿命ln。

39、第二方面，本发明实施例提供一种母线电容的寿命预测系统，包括：

40、获取模块，用于获取母线电容一个周期内的平均工作温度，以及获取所述母线电容一个周期内的平均工作电压；

41、所述获取模块，还用于根据变频器的输入电流和输出电流得到所述母线电容的纹波电流；

42、等效处理模块，用于基于所述平均工作温度、所述平均工作电压和所述纹波电流利用电容寿命推算公式得到所述母线电容的周期内的等效工作时间；

43、预测模块，用于根据等效工作时间利用寿命迭代公式得到所述母线电容的剩余预测寿命。

44、本发明实施例提供的一种母线电容的寿命预测方案，通过获取母线电容一个周期内的平均工作温度，以及获取所述母线电容一个周期内的平均工作电压；根据变频器的输入电流和输出电流得到所述母线电容的纹波电流；基于所述平均工作温度、所述平均工作电压和所述纹波电流利用电容寿命推算公式得到所述母线电容的周期内的等效工作时间；根据所述等效工作时间利用寿命迭代公式得到所述母线电容的剩余预测寿命。通过温度传感器获取变频器中母线电容运行时在一个工作周期内的电容温度，并计算平均温度；以及计算出每一个母线电容在周期内承受的平均工作电压；再计算出母线电容上的纹波电流值；利用电容寿命推算公式计算出周期内的等效工作时间；最后根据迭代公式计算出剩余寿命；由本方案，可以实现在不增加硬件成本的情况下实时计算出纹波电流，提高电容寿命预测精度的技术效果。

技术特征：

1.一种母线电容的寿命预测方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取母线电容一个周期内的平均工作温度，以及获取所述母线电容一个周期内的平均工作电压，包括：

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据变频器的输入电流和输出电流得到所述母线电容的纹波电流，包括：

4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述基于所述平均工作温度、所述平均工作电压和所述纹波电流利用电容寿命推算公式得到所述母线电容的周期内的等效工作时间，包括：

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述获取所述母线电容对应纹波电流的有效值ic.rms，包括：

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述有效值iac1.rms根据下式得到：

7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述母线电容的电容寿命l通过下式获得：

8.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述母线电容的一个周期δt内的等效工作时间δt′通过以下方式得到：

9.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据等效工作时间利用寿命迭代公式得到所述母线电容的剩余预测寿命，包括：

10.一种母线电容的寿命预测系统，其特征在于，包括：

技术总结
本发明实施例涉及一种母线电容的寿命预测方法及系统，所述方法包括：获取母线电容一个周期内的平均工作温度，以及获取所述母线电容一个周期内的平均工作电压；根据变频器的输入电流和输出电流得到所述母线电容的纹波电流；基于所述平均工作温度、所述平均工作电压和所述纹波电流利用电容寿命推算公式得到所述母线电容的周期内的等效工作时间；根据所述等效工作时间利用寿命迭代公式得到所述母线电容的剩余预测寿命。由此，可以实现在不增加硬件成本的情况下实时计算出纹波电流，提高电容寿命预测精度的技术效果。

技术研发人员：胡苏南,郑雷,陶旭东
受保护的技术使用者：苏州伟创电气科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16