三相全控整流系统直流电容剩余寿命监测方法技术方案

本发明专利技术涉及一种三相全控整流系统直流电容剩余寿命监测方法，是一种易于在线实现的，且能够实时测量的剩余寿命监测方案，该方案能够在变流系统正常工作的状态下，通过注入电流的方式测量直流侧支撑电容等效参数。并且该方案能够最大程度的减少系统中传感器等硬件的加装，可以仅利用系统中已有的用于整流控制的电压电流传感器。

Monitoring method of residual life of DC capacitor in three-phase fully controlled rectifier system

【技术实现步骤摘要】
三相全控整流系统直流电容剩余寿命监测方法
本专利技术涉及一种直流电容剩余寿命监测方法，具体涉及一种三相全控整流系统直流电容剩余寿命监测方法。
技术介绍
三相半桥全控整流电路采用6只IGBT(InsulatedGateBipolarTransistor，绝缘栅双极型晶体管)构成主电路拓扑，广泛应用于三相变流系统中。该系统通常在直流侧安装有直流支撑电容，研究表明，导致系统失效的所有因素中，电容器故障占30％以上，为系统中失效率最高的器件。针对直流侧电容的故障诊断和寿命预测，现有的技术多数基于电容器的等效电路进行分析。常规的监测电容器等效电路参数的办法分为离线和在线两种方案。离线方案指变流系统停止工作时，利用外部测量手段进行测量，在许多场合的应用都受到限制。而对于现有的在线监测方案也存在许多限制，主要的做法是1：加装额外的硬件测量设备，需要在系统构建时安装，且容易受环境因素干扰；2：在系统启停的时候，利用电容器的充放电特性计算等效电容，数据量小，容易造成很大的误差。
技术实现思路
针对现有技术中存在的缺陷，本专利技术的目的在于提供本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种PWM变流器直流支撑电容剩余寿命在线监测系统，其特征在于，采用DSP+FPGA架构，包括：核心板、底板、AD7656采样模块、W5300通信模块和上位机；所述核心板包括DSP系统和FPGA最小系统；所述DSP系统包括：DSP最小系统和外挂储存单元；所述外挂储存单元包括：FLASH芯片和RAM芯片，所述AD7656采样模块包括3块AD7656芯片和低通滤波器，所述W5300通信模块包括WIZnet W5300芯片和以太网变压器，/nDSP芯片的数据地址总线、PWM输出信号线、BOOT引导信号线、通用输入输出信号线均与FPGA芯片连接；DSP芯片的EM1CS2管脚与FLASH芯片连接，用于...

【技术特征摘要】
1.一种PWM变流器直流支撑电容剩余寿命在线监测系统，其特征在于，采用DSP+FPGA架构，包括：核心板、底板、AD7656采样模块、W5300通信模块和上位机；所述核心板包括DSP系统和FPGA最小系统；所述DSP系统包括：DSP最小系统和外挂储存单元；所述外挂储存单元包括：FLASH芯片和RAM芯片，所述AD7656采样模块包括3块AD7656芯片和低通滤波器，所述W5300通信模块包括WIZnetW5300芯片和以太网变压器，
DSP芯片的数据地址总线、PWM输出信号线、BOOT引导信号线、通用输入输出信号线均与FPGA芯片连接；DSP芯片的EM1CS2管脚与FLASH芯片连接，用于片选FLASH芯片；DSP芯片的EM1CS3管脚与RAM芯片连接，用于片选RAM芯片；DSP芯片的EM1OE管脚和EM1WE管脚分别与FLASH芯片的读、写管脚连接；DSP芯片的EM1OE管脚和EM1WE管脚分别与RAM芯片的读、写管脚连接；DSP芯片的19位地址总线和16位数据总线分别与FLASH芯片的地址管脚、数据管脚连接；DSP芯片的19位地址总线和16位数据总线分别与RAM芯片的地址管脚、数据管脚连接；
DSP芯片的EM1CS4管脚与WIZnetW5300芯片的管脚CS连接，DSP芯片的EM1OE管脚和EM1WE管脚分别与WIZnetW5300芯片的读、写管脚连接，DSP芯片的8位地址总线与WIZnetW5300芯片的地址线输入管脚连接，DSP芯片的16位数据总线与WIZnetW5300芯片的数据输入管脚连接；
FPGA芯片的12个GPIO管脚分别与3块AD7656芯片的片选管脚CS、复位信号管脚RESET、反馈信号管脚BUSY、启动转换信号管脚CONVST连接，3块AD7656芯片的数据管脚均与DSP芯片的16数据总线连接；所述AD7656芯片的6路采样输入管脚均与一个低通滤波器的输出端连接，一个低通滤波器的输入端与电压传感器连接，另一个低通滤波器的输入端与电流传感器连接；
所述底板与核心板连接，为核心板的控制芯片提供电源；所述核心板的扩展接口包括：多种协议串行通信接口，ADC采样输入接口，数据地址总线接口，PWM输出接口和多个数字输入输出接口。


2.如权利要求1所述的PWM变流器直流支撑电容剩余寿命在线监测系统，其特征在于，所述在线监测系统采用可扩展接插件设计，所述可扩展接插件设计允许用户针对核心板的功能和目标功能自由设计底板。


3.如权利要求1所述的PWM变流器直流支撑电容剩余寿命在线监测系统，其特征在于，所述DSP系统采用窗口电压检测芯片进行过欠压保护电路设计，对DSP系统进行保护和复位操作；所述DSP最小系统单元包括晶振电路、复位电路、电源电路、引导模式设置电路和JTAG接口电路；所述DSP芯片的型号为TMS320F28377d；DSP系统还包含多种数据通信协议，多种数据通信协议包括I2C，SCI，SPI，CAN，USB；所述DSP系统自带ADC采样模块，用于实现16位精度的差分输入信号采样和12位精度的单端输入信号采样。


4.如权利要求1所述的PWM变流器直流支撑电容剩余寿命在线监测系统，其特征在于，所述FLASH芯片采用SST39VF822芯片，RAM芯片采用IS61LV25616AL-10TLI芯片；所述W5300通信模块通过以太网变压器HR911103A与上位机进行连接通信。


5.如权利要求1所述的PWM变流器直流支撑电容剩余寿命在线监测系统，其特征在于，所述上位机的通信界面包括示波器部分、电容等效电路、电容寿命和电容状态；所述示波器部分包括示波器控制箱，波形显示框和示波器设置部分，用于观测采样得到的电容电压和电容电流波形；所述电容等效电路采用一阶串联阻容等效电路，选择不同的算法计算实际电容值。


6.如权利要求1所述的PWM变流器直流支撑电容剩余寿命在线监测系统，其特征在于，所述FPGA最小系统包括电源电路、时钟电路、JTAG电路、编程配置电路和输入输出电路，所述电源电路用于为FPGA芯片供电、内核...

【专利技术属性】
技术研发人员：温建民，王开康，叶飞，何斌，陈杰，李庭，刘志刚，张钢，邱瑞昌，
申请(专利权)人：北京交通大学，中铁第四勘察设计院集团有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11