一种薄膜电容器的在线寿命监测及保护装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种薄膜电容器的在线寿命监测及保护装置，包括电连接的采样装置和模块控制装置，所述采样装置用于实时采集薄膜电容器的纹波电流和纹波电压，并将数据传输给模块控制装置；所述模块控制装置用于接收采样装置传输的纹波电流和纹波电压，预存薄膜电容器电容预设值，判断薄膜电容器的电容值是否正常。用电容值来实现电容器寿命实时预测的装置，相比于电容器寿命模型而言，此装置简单、有效。效。效。

【技术实现步骤摘要】
一种薄膜电容器的在线寿命监测及保护装置


[0001]本技术属于柔性直流输电
，具体涉及一种薄膜电容器的在线寿命监测及保护装置。

技术介绍

[0002]柔性直流换流阀是柔性直流输电的核心设备，换流阀设备具有直流
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交流转换和交流
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直流转换的作用，是由多个半桥或全桥功率子模块级联而成。薄膜电容器作为子模块直流支撑作用的关键器件，其安全性和可靠性直接影响换流阀设备的运行。
[0003]柔性直流输电用的薄膜电容器，内部由多个电容器芯子串、并联组成，由不锈钢或铝等金属材料密封形成大容量、大功率的电容器；当薄膜电容器发生非正常自愈、过电压、过电流等问题时，会导致电容器内部温度急剧升高，以至于电容器内部气压上升导致电容器炸裂、燃烧等安全事故。为了保证薄膜电容器的安全性，电容器厂家多在电容器内部安装泄压阀或者压力开关等装置，用于检测电容器内部气压，当电容器内部气压超出阈值后，这两种装置动作将电容器内部压力泄放。这种安全装置是电容器发生故障现象时的一种被动保护方式，不能提前对电容器异常进行预警，且当保护装置未能有效动作时，可能会引发器件炸裂、过温着火等严重问题。

技术实现思路

[0004]本技术提供了一种薄膜电容器的在线寿命监测及保护装置，增加电容器寿命监测的主动预警保护功能，以改善上述问题。
[0005]为达到上述目的，本技术所述一种薄膜电容器的在线寿命监测及保护装置，包括电连接的采样装置和模块控制装置，所述采样装置用于实时采集薄膜电容器的纹波电流和纹波电压，并将数据传输给模块控制装置；所述模块控制装置用于接收采样装置传输的纹波电流和纹波电压，预存薄膜电容器电容预设值，判断薄膜电容器的电容值是否正常。
[0006]进一步的，模块控制装置的输出端和模块旁路装置连接，所述模块旁路装置用于接收并执行模块控制装置发送的旁路指令。
[0007]进一步的，模块旁路装置为真空接触器、大功率继电器、静态开关或可控半导体器件。
[0008]进一步的，模块控制装置中设置有告警模块，当电容寿命不正常时，发出告警信号。
[0009]进一步的，采样装置包括电压采样模块和电流采样模块。
[0010]进一步的，电流采样模块为霍尔电流传感器。
[0011]进一步的，电压采样模块为电压采样电路。
[0012]进一步的，模块旁路装置和薄膜电容器所在的子模块的旁路开关连接。
[0013]进一步的，模块控制装置包括微控制单元，所述为控制单元为数字控制器。
[0014]与现有技术相比，本技术至少具有以下有益的技术效果：
[0015]本技术通过检测薄膜电容器寿命的重要表征参数
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电容值来实现电容器寿命实时预测的装置，相比于电容器出现故障时，才动作的电容器寿命模型而言，此装置实时采集电容器的电压和电流信号，根据采集到的电压和电流信号计算薄膜电容器的电容值，根据薄膜电容器的电容值判断电容器是否适于正常工作，其的可靠性更高，能够有效减少引发器件炸裂、过温着火等现象。本技术能够实现主动预警电容器寿命到期并进行实时监测以达到安全防护的目的，相比于电容器被动增加过压阀或压力开关装置更加安全有效。
[0016]此外，本申请根据薄膜电容器的电容值来判断电容器的寿命，只需要采集电压和电流即可，不用借助于电容器的温度，不用在电容器上安装温度传感器，简化了监测装置，也避免了温度传感器测量的数据不准确而产生的误判。
附图说明
[0017]图1所示为模块化换流阀及其子模块的拓扑结构图；
[0018]图2所示为本技术的原理图；
[0019]图3所示为技术提供的电容器寿命监测及保护方法流程图；
[0020]图4所示为薄膜电容器纹波电压和纹波电流示意图。
[0021]附图中：1
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换流阀、2
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半桥模块、3
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全桥模块、101
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模块旁路装置、102
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模块控制装置、 103
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纹波电压、纹波电流采集单元。
具体实施方式
[0022]为使本技术的上述目的、特征和优点更加明显易懂，下文列举实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
[0023]在本技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本技术的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。在本技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“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，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
[0024]参照图1，一种薄膜电容器的在线寿命监测及保护装置，应用于柔性直流换流阀及其子模块拓扑结构如图1所示。换流阀1采用模块化设计，由若干个子模块串联构成；子模块的典型拓扑有半桥模块2和全桥模块3，半桥模块2和全桥模块3包含薄膜干式电容器。
[0025]一种薄膜电容器的寿命监测及保护装置的装置原理图如图2所示，薄膜电容器的寿命监测及保护装置包括模块控制装置102、模块旁路装置101、纹波电压、纹波电流采集单
元103以及换流阀子模块。
[0026]纹波电流、纹波电压采集单元与换流阀子模块中的薄膜电容器相连接，纹波电流、纹波电压采集单元与模块控制装置相连接，并接受模块控制装置的采样命令；模块控制装置与模块旁路装置相连接，模块旁路装置与模块端口旁路开关S相连接。
[0027]纹波电压、纹波电流采集单元连接在薄膜电容器两端，并与模块控制装置实时通信，由模块控制装置控制其进行电压电流采样，采集电容器在充电状态时的第一纹波电压U1，间隔预设时间Δt后，采集电容器的第二纹波电压U2，并集采预设时间内的最大纹波电流值i；
[0028]模块控制装置，用于控制换流阀子模块的工作状态、检测及控制模块内各个器件的运行状态，包括控制全控型功率器件的开通关断，接收并处理电容器纹波电压、纹波电流采集单元传输的数据，预存薄膜电容器电容预设值，检测电容器运行参数，控制模块旁路装置的动作。模块控制装置接收纹波电压、纹波电流采集单元的数据本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种薄膜电容器的在线寿命监测及保护装置，其特征在于，包括电连接的采样装置和模块控制装置，所述采样装置用于实时采集薄膜电容器的纹波电流和纹波电压，并将数据传输给模块控制装置；所述模块控制装置用于接收采样装置传输的纹波电流和纹波电压，预存薄膜电容器电容预设值，判断薄膜电容器的电容值是否正常。2.根据权利要求1所述的一种薄膜电容器的在线寿命监测及保护装置，其特征在于，所述模块控制装置的输出端和模块旁路装置连接，所述模块旁路装置用于接收并执行模块控制装置发送的旁路指令。3.根据权利要求2所述的一种薄膜电容器的在线寿命监测及保护装置，其特征在于，所述模块旁路装置为真空接触器、大功率继电器、静态开关或可控半导体器件。4.根据权利要求1所述的一种薄膜电容器的在线寿命监测及保护装置，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：周宏然，张红波，林卫星，盛俊毅，张新刚，
申请(专利权)人：特变电工科技投资有限公司，
类型：新型
国别省市：