Buck类直直变换器输出电容ESR与C的监测方法技术

本发明专利技术公开了一种Buck类直直变换器输出电容ESR与C的监测方法，该方法步骤为：第一步，将电感电流i

【技术实现步骤摘要】
Buck类直直变换器输出电容ESR与C的监测方法
本专利技术涉及一种Buck类直直变换器输出滤波电容健康监测方法，尤其是一种Buck类直直变换器输出电容ESR与C的监测方法。
技术介绍
由于高效率、小体积、低噪声等优点，电力电子变换器已广泛应用于军事、航空航天、工业等领域。在电力电子变换器中，为了得到较高质量的输出电压，必须采用电容滤除高频噪声，其中电解电容最为常用。有调查指出电解电容为电力电子变换器中失效率最高的功率器件。电解电容使用一段时间后，电容的等效串联电阻ESR会增大，电容的容值C会减小，当两者变化至一定程度后，即可认为该电容已经失效，电容的失效将会造成变换器以及系统的运行故障。工业上，电解电容的等效串联电阻值与电容容值是用来衡量电容健康状况的重要指标。Buck类直直变换器在新能源发电、计算机电源、通讯电源等领域广泛使用，因此监测Buck类直直变换器的输出滤波电容的等效串联电阻值ESR与容值C对于评估其健康状况至关重要。然而，现有的Buck类直直变换器输出电容ESR与C辨识过程复杂，且需要对断续电流模式(DCM)和连续电流模式(CCM)模式进行判断，因而无法提供一种较为简便且通用的电容健康监测方法。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对
技术介绍
中针对
技术介绍
中所涉及到的缺陷，提供一种Buck类直直变换器输出电容ESR与C的监测方法，能够在线实时监测ESR与C，对电解电容的健康状态进行监测，从而为对电力电子电路进行故障预测提供研究基础。本专利技术为解决上述技术问题采用以下技术方案：一种Buck类直直变换器输出电容ESR与C的监测方法，包括以下步骤：步骤A)将电感电流iLf与输出电压vo分别通过高通滤波单元并同步采样获取电感电流交流分量iLf_ac与输出电压交流分量vo_ac；步骤B)对获取的电感电流交流分量iLf_ac进行希尔伯特变换，得到变换后的电感电流交流分量i'Lf_ac；步骤C)根据变换后的电感电流交流分量i'Lf_ac过零点获取对应的输出电压交流分量vo_ac值与电感电流交流分量iLf_ac值，并按如下公式计算ESR值：其中，Vo_ac(i+1)与Vo_ac(i)，ILf_ac(i+1)与ILf_ac(i)为i'Lf_ac相邻的过零时刻对应的vo_ac与iLf_ac的值；步骤D)，根据电感电流交流分量iLf_ac过零点获取对应的输出电压交流分量vo_ac值与变换后的电感电流交流分量i'Lf_ac值，并按如下公式计算计算C值：其中，Vo_ac(j+1)与Vo_ac(j)，I'Lf_ac(j+1)与I'Lf_ac(j)为iLf_ac相邻的过零时刻对应的vo_ac与i'Lf_ac的值。进一步的，所述根据变换后的电感电流交流分量i'Lf_ac过零点获取对应的输出电压交流分量vo_ac值与电感电流交流分量iLf_ac值，可以通过触发采样电路或过零检测算法实现。进一步的，所述根据电感电流交流分量iLf_ac过零点获取对应的输出电压交流分量vo_ac值与变换后的电感电流交流分量i'Lf_ac值，可以通过触发采样电路或过零检测算法实现。本专利技术采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：1.本专利技术同时适用于CCM与DCM的模式；2.本专利技术无需监测功率开关器件的PWM驱动脉冲信号，无需繁琐的计算；3.对于输出电压、电流双环控制的Buck类直直变换器，本专利技术无需引入新的采样点；4.电路简单，在不增加电子元器件的基础上，可以同时实现ESR与C的精确监测，具有重要的实际应用价值。附图说明图1为本专利技术中输出电容ESR与C值监测方法的示意图；图2为本专利技术Buck电路工作波形图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的技术方案做进一步的详细说明：结合图1，本专利技术公开了一种Buck类直直变换器输出电容ESR与C的监测方法，包括以下步骤：步骤A)，将电感电流iLf与输出电压vo通过高通滤波单元并同步采样获取交流分量iLf_ac与vo_ac；步骤B)，对获取的电感电流交流分量iLf_ac进行希尔伯特变换得到i'Lf_ac；步骤C)，通过触发采样电路或过零检测算法获取i'Lf_ac过零点对应的vo_ac与iLf_ac值；步骤D)，通过触发采样电路或过零检测算法获取iLf_ac过零点对应的vo_ac与i'Lf_ac值；步骤E)，根据i'Lf_ac过零点对应的vo_ac与iLf_ac值计算ESR值：其中Vo_ac(i+1)与Vo_ac(i)，ILf_ac(i+1)与ILf_ac(i)为i'Lf_ac相邻的过零时刻对应的vo_ac与iLf_ac的值；步骤F)，根据iLf_ac过零点对应的vo_ac与i'Lf_ac值与开关频率fs计算C值：Vo_ac(j+1)与Vo_ac(j)，I'Lf_ac(j+1)与I'Lf_ac(j)为iLf_ac相邻的过零时刻对应的vo_ac与i'Lf_ac的值。图2为本专利技术中的Buck电路中负载为阻性时的工作波形图，其中图2(a)为CCM模式，图2(b)为DCM模式。本专利技术提供了Buck变换器输出电容等效串联电阻测得仿真结果，仿真条件为：输入电压Vin＝24V，电感量Lf＝220μH，开关频率fs＝50kHz，采样频率fc＝10MHz。首先进行电路运行仿真，运行停止后电感电流交流分量iLf_ac、输出电压交流分量vo_ac被导入Matlab的Workspace中，进行数据处理，不同条件下得仿真结果如表1所示，由此可见本专利技术提供的Buck电路输出滤波电容ESR与C值监测方法具有较高得跟踪精度。表1C实际值/μF100200200100ESR计算值/Ω0.20.20.10.2占空比D0.50.50.50.5RL/Ω10(CCM)10(CCM)10(CCM)100(DCM)C计算值/μF100.25204.28194.69117.55ESR计算值/Ω0.19740.19670.09960.2020本专利技术提供的Buck电路输出电容ESR与C值监测方法的优势在于无需引入新的测量点，方法简单易实现，同时适用于CCM和DCM的模式。本
技术人员可以理解的是，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本专利技术所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种Buck类直直变换器输出电容ESR与C的监测方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤A)将电感电流i

【技术特征摘要】
1.一种Buck类直直变换器输出电容ESR与C的监测方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤A)将电感电流iLf与输出电压vo分别通过高通滤波单元并同步采样获取电感电流交流分量iLf_ac与输出电压交流分量vo_ac；
步骤B)对获取的电感电流交流分量iLf_ac进行希尔伯特变换，得到变换后的电感电流交流分量i'Lf_ac；
步骤C)根据变换后的电感电流交流分量i'Lf_ac过零点获取对应的输出电压交流分量vo_ac值与电感电流交流分量iLf_ac值，并按如下公式计算ESR值：



其中，Vo_ac(i+1)与Vo_ac(i)，ILf_ac(i+1)与ILf_ac(i)为i'Lf_ac相邻的过零时刻对应的vo_ac与iLf_ac的值；
步骤D)，根据电感电流交流分量iLf_ac过零点获取对应的输...

【专利技术属性】
技术研发人员：任磊，张雷，田民，周磊，段冰莹，
申请(专利权)人：南通大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32