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1. 研究目的与意义(文献综述)
当前,dc-link电容在电源、汽车以及新能源等领域得到越来越广泛的应用,起到的作用也是至关重要的。
本课题研究的是是dc-link电容在变频调速系统(asd)中的应用,在该系统中,dc-link电容起到了吸收谐波的作用,提高了系统的稳定性。
但是在电路工作状态下,dc-link电容随着工作时的温度变化和纹波电流变化而导致容值等发生变化,同时系统的波动也会造成dc-link电容可靠性降低。
2. 研究的基本内容与方案
本次课题的技术路线分为3个模块实行。
首先是对微型驱动系统的simulink仿真,搭建一个带恒功率5kw负载的微型驱动系统。这里用来测取电容的纹波电流波形,并通过傅里叶分析等方式,得到纹波电流的均方根值irms。纹波电流对于电容寿命有直接的影响,在后续工作中可以用上。
然后就是对于dc-link电容电损耗模型的建立,需要进行matlab的建模仿真。现有的基于任务剖面的寿命估计方法缺乏对故障物理性质的理解。例如,现有寿命估计中的累积损伤模型是一个线性模型。然而,从电容寿命测试结果可以看出,以esr升高为代表的电容在寿命周期内的损伤呈指数表达式。所以查阅相关文献资料后,这里采取一种全新的基于任务剖面的寿命预测方法,得到用于长期寿命估计的电容损伤模型。dc-link电容的损耗主要在于工作时的功率损耗和受到的热应力,通过纹波电流和对应频率下的电容等效电阻esr可以理论算得电容的功率损耗,而通过相关计算公式可以进一步计算得到电容的电热温度th,由此便能完成dc-link电容的电热分析。此处需要查阅相关的文献资料,可以得到dc-link电容的以上公式和损伤函数d,损伤函数d是电容寿命和测量时间的函数,电容工作时间越长,即测量时间越长,损伤d越大,当定义损伤比为测量时间与电容寿命之比时,便能拟合出电容损伤与损伤比的电损伤关系曲线。
3. 研究计划与安排
1-2周,查阅资料,外文翻译,完成开题报告;
3-7周,掌握元器件电-损耗模型的建立、器件的选型计算方法,以及掌握相关仿真软件使用方法。
8-12周,进行matlab软件仿真阶段,并完成课题的仿真验证和分析;
4. 参考文献(12篇以上)
[1] h. wang, p. davari, h. wang, d. kumar, f. zareand f. blaabjerg, "lifetime estimation of dc-link capacitors in adjustablespeed drives under grid voltage unbalances," in ieee transactions on powerelectronics, vol. 34, no. 5, pp. 4064-4078, may 2019.
[2] f.zare, h. soltani, d. kumar and p. davari, “harmonicemissions of three-phase diode rectifiers in distribution networks,”ieee access., vol. 5, pp. 2819-2833, 2017.
[3] s. huang, h. wang, d. kumar,g. zhu and h. wang, "reliability evaluation of dc-link capacitors inmulti-drive systems," 2019 ieee energy conversion congress and exposition(ecce), baltimore, md, usa, 2019, pp. 3157-3162.
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