申请/专利权人：南京理工大学

申请日：2021-09-01

公开（公告）日：2024-04-02

公开（公告）号：CN113872429B

主分类号：H02M1/42

分类号：H02M1/42;H02M1/14;H02M1/44;G01R27/26;G01R23/16

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.02#授权;2022.01.21#实质审查的生效;2021.12.31#公开

摘要：本发明公开了PFC变换器输出电容值和谐波监测装置及方法。所述变换器为PFC变换器，适用于任何拓扑。使用这种方法可以测量出PFC变换器输入电流中含有的谐波次数、含量以及输出电容容值C。该装置包括PFC主电路、纹波隔离放大电路、触发电路、信号处理模块和显示模块。方法为：首先由触发电路确定采样时刻，然后采样输出电压纹波，在信号处理模块中进行傅里叶分解，确定输入电流中的谐波次数，计算得到各次谐波含量以及输出电容容值C并实时显示。本发明所提供的方案能够在主电路不停机的情况下对输出电容容值C和输入电流谐波进行监测并显示，简单且易实现，为电容和电源的寿命预测提供了依据。

主权项：1.PFC变换器输出电容值和谐波监测装置，其特征在于，所述变换器为任意电路拓扑，任意工作模式的输入电流含有谐波的PFC变换器，包括PFC主电路、纹波隔离放大电路、触发电路、信号处理模块和显示单元，所述纹波隔离放大电路2的输入端与PFC主电路1的输出电压端连接，纹波隔离放大电路2的输出端与信号处理模块4的输入端连接；触发电路3输入端和PFC主电路1的输入端连接，触发电路3电路输出端和信号处理模块4的输入端连接；信号处理模块4的输出端与显示单元5的输入端连接，所述纹波隔离放大电路包括第一电阻R1、第二电阻R2、第一电容C1、第一电压互感器T1、第三电阻R3、第四电阻R4、第二电容C2、第一运算放大器amp1，第五电阻R5、第六电阻R6、第三电容C3、第七电阻R7、第八电阻R8、第一偏置电源，所述第一电阻R1一端与PFC主电路1的输出电压连接，另一端分别与第二电阻R2、第一电容C1连接；第二电阻R2的另一端连接参考电位零点GND；第一电容C1的另一端连接第一电压互感器T1的原边同名端；第一电压互感器T1的原边另一端连接参考电位零点GND，第一电压互感器T1的副边同名端连接模拟参考电位零点AGND，第一电压互感器T1的副边另一端连接第三电阻R3和第四电阻R4的一端；第三电阻R3的另一端连接模拟参考电位零点AGND；第四电阻R4的另一端连接第二电容C2和第一运算放大器amp1的同相输入端；第二电容C2的另一端连接模拟参考电位零点；第一运算放大器amp1的反相输入端分别连接第五电阻R5、第六电阻R6和第三电容C3的一端，第一运算放大器amp1的输出端连接第六电阻R6和第三电容C3的另一端以及第七电阻R7的一端；第五电阻R5的另一端连接模拟参考电位零点AGND；第七电阻R7的另一端连接第八电阻R8的一端和信号处理模块4的输入端；第八电阻R8的另一端连接第一偏置电源的一端；第一偏置电源的另一端连接模拟参考电位零点AGND，所述触发电路包括第九电阻R9、第二电压互感器T2、第十电阻R10、第二运算放器amp2、第十一电阻R11、第四电容C4、第一比较器comp1，所述第九电阻一端连接输入电压源，另一端连接第二电压互感器T2的原边同名端；第二电压互感器T2的原边的另一端连接参考电位零点GND，第二电压互感器T2的副边同名端连接模拟参考电位零点AGND，第二电压互感器T2的副边另一端分别连接第十电阻R10和第二运算放大器amp2的反相输入端；第二运算放大器的同相输入端连接模拟参考电位零点AGND，输出端分别连接第十电阻R10的另一端、第十一电阻R11的一端；第十一电阻R11的另一端分别连接第四电容C4的一端和第一比较器comp1的同相输入端；第四电容C4的另一端连接模拟参考电位零点AGND；第一比较器comp1的反相输入端连接模拟参考电位零点AGND，输出端连接信号处理模块4的输入端，所述监测装置工作过程包括以下步骤：步骤1，由触发电路得到输入电压的零时刻作为输出电压纹波的采样时刻；步骤2，信号处理模块中的脉冲捕获单元捕获到触发电路的触发信号后，设置合适的采样频率对输出电压纹波进行采样，在信号处理模块中对采样的数据进行傅里叶分解，确定输入电流中含有的谐波次数；步骤3，确定谐波次数之后根据理论推导的谐波计算公式以及输出电容的容值的计算公式，在信号处理模块中计算得到谐波含量以及输出电容的容值C； ，式中，为各次谐波的标幺值，C为输出电容容值，Po为输出功率，Vo为输出电压，为100π，为输出电压纹波的各次谐波的值；步骤4，将得到的输出电容容值C和各次谐波的含量送入显示单元实时显示。

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