CN116430141A - 电容健康状态的在线评估方法、终端及存储介质 - Google Patents

电容健康状态的在线评估方法、终端及存储介质 Download PDF

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CN116430141A
CN116430141A CN202310339660.1A CN202310339660A CN116430141A CN 116430141 A CN116430141 A CN 116430141A CN 202310339660 A CN202310339660 A CN 202310339660A CN 116430141 A CN116430141 A CN 116430141A
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卢泽宾
易龙强
林志强
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Zhangzhou Kehua Technology Co Ltd
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Zhangzhou Kehua Electric Technology Co Ltd
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Zhangzhou Kehua Technology Co Ltd
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Abstract

本发明提供了一种电容健康状态的在线评估方法、终端及存储介质，该方法包括：获取待测电容在当前状态下的等效电容和等效电阻；计算当前状态下所述等效电容和所述等效电阻的相似度指标，基于所述相似度指标确定所述待测电容的综合健康度。上述方法能够综合待测电容的等效电容和等效电阻来确定其综合健康度，以提高其健康度的评估准确性。

Description

电容健康状态的在线评估方法、终端及存储介质
技术领域
本发明涉及电路技术领域，尤其涉及一种电容健康状态的在线评估方法、终端及存储介质。
背景技术
不间断电源(uninterruptible power system，UPS)***是在电网故障(如停电、欠压、干扰或浪涌)的情况下，能够代替电网不间断地为负载供电，维持负载正常运作的***。不间断电源一旦发生故障将会引起极为严重的后果，该故障通常是由内部器件引起，尤其是不间断电源内的电容的性能状态更是对电源的可靠性和稳定性具有极为重要的影响。因此，对电容的健康状态的监测是非常重要的。
现有技术通常采用等效电阻或者等效电容确定电容的老化程度，但是多个指标往往不利于用户确定电容的健康状态，而单一指标又往往会丢失部分器件的故障信息，导致电容健康状态的评估效果较差。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种电容健康状态的在线评估方法、终端及存储介质，能够解决电容健康状态的在线评估效果差的问题。
第一方面，本发明实施例提供了一种电容健康状态的在线评估方法，包括：
获取待测电容在当前状态下的等效电容和等效电阻；
计算当前状态下所述等效电容和所述等效电阻的相似度指标；
基于所述相似度指标确定所述待测电容的综合健康度。
第二方面，本发明实施例提供了一种终端，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上第一方面任一种可能的实现方式所述方法的步骤。
第三方面，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上第一方面任一种可能的实现方式所述方法的步骤。
本发明实施例与现有技术相比存在的有益效果是：
本发明实施例通过获取待测电容在当前状态下的等效电容和等效电阻；能够计算当前状态下所述等效电容和所述等效电阻的相似度指标；并基于所述相似度指标确定所述待测电容的综合健康度，从而综合待测电容的等效电容和等效电阻来确定其综合健康度，以提高其健康度的评估准确性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的电容健康状态的在线评估方法的实现流程图；
图2是本发明实施例提供的开关电源的结构示意图；
图3是本发明实施例提供的电容健康状态的在线评估装置的结构示意图；
图4是本发明实施例提供的终端的示意图；
图5是本发明实施例提供的逆变模块的电路示意图；
图6是本发明实施例提供的整流模块的电路示意图。
具体实施方式
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定***结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的***、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图通过具体实施例来进行说明。
参见图1，其示出了本发明实施例提供的电容健康状态的在线评估方法的实现流程图，详述如下：
S101：获取待测电容在当前状态下的等效电容和等效电阻；
S102：计算当前状态下所述等效电容和所述等效电阻的相似度指标；
S103：基于所述相似度指标确定所述待测电容的综合健康度。
具体的，与电容失效相关的参数包括等效电阻ESR、等效电容C、温度T、湿度、纹波电流、频率、气压与振动等。其中，对于在电源***中使用的电容，湿度、气压与振动等因素的影响相对较小，可以不考虑。而纹波电流的影响可以经由温度体现，因此主要关注ESR、C与温度T三个指标。
作为一个环境因素，选用温度作为电容的健康度指标并不合适，而应该是一个监控指标，因为温度影响着ESR、C的数值，温度相关的故障信息同时也会在二者身上体现，因此，本实施例可以将等效电阻和等效电容作为评估电容健康度的指标。
具体的，待测电容的等效电阻通常包括等效串联电阻和等效并联电阻，本实施例主要计算待测电容的等效串联电阻。
表1示出了两种电容老化特征参数与失效判据的对比，参见表1，对于铝电解电容AEC与金属化聚丙烯薄膜电容MPFC两种电容，其电容老化特征参数与失效判据如表1所示，可见对于电解电容，等效电阻ESR与等效电容C均可作为电容失效判据，而由于薄膜电容的等效电容C减小5％时，等效电阻ESR基本达不到增大2倍的失效标准，因此实际上通常选择等效电容C进行评判。
表1
Figure BDA0004157757460000041
当采用等效电容作为特征参数时，待测电容的健康度可以通过公式
Figure BDA0004157757460000042
计算得到，其中，SOHC,C表示待测电容的健康度，可将等效电容计算得到的健康度作为第一健康度，Ce|c表示待测电容在当前状态下的等效电容，Crated表示额定电容。当采用等效电阻作为特征参数时，待测电阻的健康度可以通过公式
Figure BDA0004157757460000043
计算得到，其中，SOHC,ESR表示待测电容的健康度，可将等效电阻计算得到的健康度作为第二健康度。对比上述健康度可知，虽然电容容值监测较为方便，但是在老化过程中，正常电容的第一健康度和失效电容的第一健康度的差仅为20％，这种失效判据易受测量误差的影响。相比之下，失效电容的等效电阻和正常电容的等效电阻相差较大，易于监测和失效判断。另一方面，等效电阻的退化关系曲线更接近线性。
由上述分析可知，通过等效电容计算健康度和通过等效电阻计算健康度均有一定的优缺点，因此本实施例可以综合等效电容和等效电阻，计算综合健康度，从而提高电容的健康度评估准确性。
在一个可能的实施方式中，S101的具体实现流程包括：
获取所述待测电容的纹波电流和纹波电压；
对所述纹波电流和所述纹波电压分别进行FFT处理，得到不同频率对应的纹波电流幅值和纹波电压幅值；
基于欧姆定律、不同频率下的纹波电流幅值及纹波电压幅值，计算所述待测电容在当前状态下的等效电容和等效电阻。
在一个可能的实施方式中，所述待测电容为开关电源中的母线电容；
所述基于欧姆定律、不同频率下的纹波电流幅值及纹波电压幅值，计算所述待测电容在当前状态下的等效电容和等效电阻，包括：
将工频下的纹波电流幅值及纹波电压幅值输入欧姆定律公式，得到所述待测电容在工频下的等效电容和等效电阻；
将所述开关电源的开关频率下的纹波电流幅值和纹波电压幅值输入欧姆定律公式，得到所述待测电容在所述开关频率下的等效电容和等效电阻；
选取所述工频下的等效电容作为所述待测电容在当前状态下的等效电容，选取所述开关频率下的等效电阻作为所述待测电容在当前状态下的等效电阻；
所述欧姆定律公式为：
Figure BDA0004157757460000051
其中，
Figure BDA0004157757460000052
表示所述待测电容在频率fk下的纹波电压，/>
Figure BDA0004157757460000053
表示所述待测电容在频率fk下的纹波电流，ESR表示所述当前状态下的等效电阻，ESL表示所述待测电容的等效电感，C表示所述待测电容在当前状态下的等效电容。
具体的，各个频率下纹波电压与纹波电流瞬时值比值为该频率下阻抗，电容的ESL通常比较小可以忽略不计。由于电容在低频时表现为容性，在中频时表现为阻性，因此，本实施例可以取工频下待测电容的纹波电压和纹波电流计算等效电容，取开关频率下待测电容的纹波电压和纹波电流计算等效电阻。
在一个可能的实施方式中，所述相似度指标包括马氏距离；S102的具体实现流程包括：
基于公式
Figure BDA0004157757460000054
对当前状态下的所述等效电容和所述等效电阻进行标准化；
将标准化后的等效电容和等效电阻输入马氏距离计算公式，得到当前状态下所述等效电容和所述等效电阻的马氏距离；
所述马氏距离计算公式为：
Figure BDA0004157757460000061
其中，Xij表示第j个指标的第i个样本的值，其中，所述指标包括等效电容和等效电阻，即m＝2；
Figure BDA0004157757460000062
表示第j个指标的均值，Sj表示第j个指标的标准差，Zij表示第j个指标的第i个样本标准化后的值；MDi表示第i个样本对应的所述等效电容和所述等效电阻的马氏距离，/>
Figure BDA0004157757460000063
具体的，一个样本即一个采样时刻对应的待测电容的等效电容和等效电阻。取多个样本计算均值和标准差，从而对等效电容和等效电阻进行标准化，并对标准化后的等效电容和等效电阻计算马氏距离。
具体的，马氏距离表示数据的协方差距离，它可以有效计算一个样本与样本集“重心”的最近距离，或者计算两个未知样本集的相似度。两点之间的马氏距离与原始数据的测量单位无关，因此它不受量纲的影响。而且由于考虑到各种特征参数之间的相关性，所给出的距离值能够很好地度量被测数据样本之间的差距。
在本实施例中，相似度指标还可以为欧氏距离。
在一个可能的实施方式中，S103的具体实现流程包括：
根据公式
Figure BDA0004157757460000064
计算所述待测电容的综合健康度；
其中，SOHMD表示所述综合健康度，MDC表示所述待测电容在当前状态下的马氏距离，MD0表示所述待测电容的额定马氏距离，MDEOL表示所述待测电容在寿命终止状态下的马氏距离。
在获取到综合健康度后，基于综合健康度的数值确定综合健康状态，具体的，待测电容的健康状态可以分为：健康、良好、退化、严重退化；对应SOH数值范围为(0.9,1]，(0.8,0.92)，(0.70,0.82)，[0,0.72)，数值范围在设定时具有交集的目的是避免出现当电容健康状态发生变化后，由于数据正常波动导致健康状态回退的情况。
在获取到待测电容的健康状态后，终端可以将健康状态显示在显示屏上，健康、良好、退化、严重退化四种健康状态分别对应绿色、黄绿色、黄色、红色，使用户能够更加直观的确定待测电容的健康状态。
上述方法能够综合待测电容的等效电容和等效电阻获得待测电容的综合健康度，从而提高待测电容的评估准确性。
在一个可能的实施方式中，S101的另一实现流程还可以包括：
S201：基于预设采样频率获取多个采样时刻下所述待测电容的电流值和电压值。
具体的，图2示出了开关电源的结构示意图，如图2所示，所述待测电容为开关电源中的直流母线电容C1；所述开关电源包括整流模块和逆变模块；所述整流模块通过直流母线与所述逆变模块连接；S201中获取待测电容的电流值的具体过程包括：
获取所述整流模块的三相电感电流和所述逆变模块的三相电感电流。
获取所述整流模块的三相开关状态和所述逆变模块的三相开关状态。
基于公式
Figure BDA0004157757460000071
确定所述整流模块的输出电流和所述逆变模块的输入电流；
其中，k∈{1,2}，k＝1表示整流模块，k＝2表示逆变模块，idc,1表示所述整流模块的输出电流，idc,2表示所述逆变模块的输入电流；Sa,k表示第k个模块的a相开关状态，Sb,k表示第k个模块的b相开关状态，Sc,k表示第k个模块的c相开关状态，ia,k表示第k个模块的a相电感电流，ib,k表示第k个模块的b相电感电流，ic,k表示第k个模块的c相电感电流。
将所述输出电流减去所述输入电流，得到所述待测电容的电流值。
在一个可能的实施方式中，整流模块的三相电感电流的获取过程包括：
获取所述整流模块的三相高频电感电流和三相低频电感电流，并将同一相的高频电感电流与低频电感电流相加，得到所述整流模块该相的电感电流。
在本实施例中，当待测电容为直流母线电容时，由于电容实时参数受纹波影响显著且纹波电流大小与低频成分差异极大，同时考虑到AD采样量程与分辨率的限制，因此，直流母线电容的电流值监测分为低频与高频两部分，分别通过霍尔传感器采集高频部分电流和低频部分电流，然后再相加得到整体电流。
在一个可能的实施方式中，参考图2，获取所述逆变模块的三相电感电流的具体实现流程包括：
获取所述逆变模块的三相高频电感电流和三相低频电感电流，并将同一相的高频电感电流与低频电感电流相加，得到所述逆变模块该相的电感电流。
在本实施例中，图6示出了本实施例提供的整流模块的电路示意图，如图6所示，整流模块中每一相的开关状态可以基于整流模块中该相对应的支路两端的电压的正负确定。示例性的，以a相为例，a相的开关状态可以基于开关管S1、S4所在支路两端的电压的正负确定。同理，逆变模块中每一相的开关状态可以基于逆变模块对应相支路两端的电压的正负确定。开关状态取值包括(-1,0,1)。
另外，整流模块中每相的开关状态还可以基于对应相的输入电压确定，逆变模块中每相的开关状态还可以基于对应相的输出电压确定。
由于电压的纹波成分对整流模块的输出电压和逆变模块的输入电压的影响较小，因此整流模块的输出电压和逆变模块的输入电压均可以只取低频部分电压。具体的，对整流模块的输出电压依次进行低通滤波、运放缩小、AD采样和还原，得到输出电压的低频部分。同理，采用上述方法可以得到逆变模块的输入电压。
在本实施例中，由于待测电容的纹波电压的量级远小于待测电容电压的直流成分，因此本实施例直接采集待测电容的电压值。
在一个可能的实施方式中，如图2所示，所述逆变模块的交流侧与负载连接；当待测电容为逆变模块中的交流输出电容时；计算待测电容的电流值的具体实现流程包括：
获取所述逆变模块的三相输出电流和三相负载电流；
将所述逆变模块的三相输出电流减去对应相的负载电流，得到对应相的交流输出电容的的电流值。
具体的，如图5所示，逆变模块的交流输出电容为Cr1、Cr2、Cr3，逆变模块的三相输出电流具体为交流输出电容左侧的电流，三相负载电流为整个逆变模块最终输出端的电流，以Cr1为例，则逆变模块在该相对应的输出电流为io1,该相对应的负载电流为io2，则交流输出电容Cr1的电流值为iCr1＝io1-io2。
具体的，负载电流基于霍尔传感器采集得到。
在一个可能的实施方式中，交流输出电容电压可以取交流输出电容电压的低频部分。具体的，对采集的交流输出电容电压依次进行低通滤波、缩小、AD采样和还原，得到交流输出电容电压的低频部分。
S202：根据基尔霍夫第一定律、多个采样时刻下所述待测电容的电流值和电压值，计算所述待测电容在当前状态下的等效电容和理论等效电阻。
在一个可能的实施方式中，S202的具体实现流程包括：
基于公式
Figure BDA0004157757460000091
计算所述待测电容在当前状态下的等效电阻；
基于公式
Figure BDA0004157757460000092
计算所述待测电容在当前状态下的等效电容；
其中，iC(t0)表示t0时刻流经所述待测电容的电流值，iC(t1)表示t1时刻流经所述待测电容的电流值，iC(t2)表示t2时刻流经所述待测电容的电流值；u0(t0)表示t0时刻所述待测电容两端的电压值，u0(t1)表示t1时刻所述待测电容两端的电压值，u0(t2)表示t2时刻所述待测电容两端的电压值，ESR0表示所述待测电容在当前状态下的等效电阻，C表示所述等效电容。
S203：基于所述当前状态下的等效电容和所述预设采样频率，修正所述理论等效电阻。
在一个可能的实施方式中，S203的具体实现流程包括：
基于公式
Figure BDA0004157757460000101
修正所述等效电阻；
其中，ESR表示所述待测电容在当前状态下修正后的等效电阻，ESR0表示所述待测电容在当前状态下的等效电阻，C表示所述等效电容，Fs表示所述预设采样频率。
本实施例通过上述方案不仅能够提高数据采集精度，还能够减少采样引入的误差，从而提高电容等效电阻的计算准确性。
应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。
以下为本发明的装置实施例，对于其中未详尽描述的细节，可以参考上述对应的方法实施例。
图3示出了本发明实施例提供的电容健康状态的在线评估装置的结构示意图，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：
如图3所示，电容健康状态的在线评估装置100包括：
指标获取模块110，用于获取待测电容在当前状态下的等效电容和等效电阻；
相似度指标计算模块120，用于计算当前状态下所述等效电容和所述等效电阻的相似度指标；
综合健康度评价模块130，用于基于所述相似度指标确定所述待测电容的综合健康度。
在一个可能的实施方式中，指标获取模块110包括：
获取所述待测电容的纹波电流和纹波电压；
对所述纹波电流和所述纹波电压分别进行FFT处理，得到不同频率对应的纹波电流幅值和纹波电压幅值；
基于欧姆定律、不同频率下的纹波电流幅值及纹波电压幅值，计算所述待测电容在当前状态下的等效电容和等效电阻。
在一个可能的实施方式中，所述待测电容为开关电源中的母线电容；指标获取模块110进一步包括：
将工频下的纹波电流幅值及纹波电压幅值输入欧姆定律公式，得到所述待测电容在工频下的等效电容和等效电阻；
将所述开关电源的开关频率下的纹波电流幅值和纹波电压幅值输入欧姆定律公式，得到所述待测电容在所述开关频率下的等效电容和等效电阻；
选取所述工频下的等效电容作为所述待测电容在当前状态下的等效电容，选取所述开关频率下的等效电阻作为所述待测电容在当前状态下的等效电阻；
所述欧姆定律公式为：
Figure BDA0004157757460000111
其中，
Figure BDA0004157757460000112
表示所述待测电容在频率fk下的纹波电压，/>
Figure BDA0004157757460000113
表示所述待测电容在频率fk下的纹波电流，ESR表示所述当前状态下的等效电阻，ESL表示所述待测电容的等效电感，C表示所述待测电容在当前状态下的等效电容。
在一个可能的实施方式中，所述相似度指标包括马氏距离，相似度指标计算模块120包括：
基于公式
Figure BDA0004157757460000121
对当前状态下的所述等效电容和所述等效电阻进行标准化；
将标准化后的等效电容和等效电阻输入马氏距离计算公式，得到当前状态下所述等效电容和所述等效电阻的马氏距离；
所述马氏距离计算公式为：
Figure BDA0004157757460000122
其中，Xij表示第j个指标的第i个样本的值，其中，所述指标包括等效电容和等效电阻，即m＝2；
Figure BDA0004157757460000123
表示第j个指标的均值，Sj表示第j个指标的标准差，Zij表示第j个指标的第i个样本标准化后的值；MDi表示第i个样本对应的所述等效电容和所述等效电阻的马氏距离，/>
Figure BDA0004157757460000124
在一个可能的实施方式中，综合健康度评价模块130包括：
根据公式
Figure BDA0004157757460000125
计算所述待测电容的综合健康度；
其中，SOHMD表示所述综合健康度，MDC表示所述待测电容在当前状态下的马氏距离，MD0表示所述待测电容的额定马氏距离，MDEOL表示所述待测电容在寿命终止状态下的马氏距离。
在一个可能的实施方式中，本实施例提供的另一种指标获取模块110包括：
基于预设采样频率获取多个采样时刻下所述待测电容的电流值和电压值；
根据基尔霍夫第一定律、多个采样时刻下所述待测电容的电流值和电压值，计算所述待测电容在当前状态下的等效电容和理论等效电阻；
基于所述当前状态下的等效电容和所述预设采样频率，修正所述理论等效电阻。
在一个可能的实施方式中，指标获取模块110进一步包括：
等效电阻计算单元，用于基于公式
Figure BDA0004157757460000131
计算所述待测电容在当前状态下的等效电阻；
等效电容计算单元，用于基于公式
Figure BDA0004157757460000132
计算所述待测电容在当前状态下的等效电容；
其中，iC(t0)表示t0时刻流经所述待测电容的电流值，iC(t1)表示t1时刻流经所述待测电容的电流值，iC(t2)表示t2时刻流经所述待测电容的电流值；u0(t0)表示t0时刻所述待测电容两端的电压值，u0(t1)表示t1时刻所述待测电容两端的电压值，u0(t2)表示t2时刻所述待测电容两端的电压值，ESR0表示所述待测电容在当前状态下的等效电阻，C表示所述等效电容。
在一个可能的实施方式中，等效电阻计算单元包括：
基于公式
Figure BDA0004157757460000133
修正所述等效电阻；
其中，ESR表示所述待测电容在当前状态下修正后的等效电阻，ESR0表示所述待测电容在当前状态下的等效电阻，C表示所述等效电容，Fs表示所述预设采样频率。
本实施例提供的电容健康状态的在线评估装置，可用于执行上述电容健康状态的在线评估方法实施例，其实现原理和技术效果类似，本实施例此处不再赘述。
图4是本发明一实施例提供的终端的示意图。如图4所示，该实施例的终端4包括：处理器40、存储器41以及存储在所述存储器41中并可在所述处理器40上运行的计算机程序42。所述处理器40执行所述计算机程序42时实现上述各个电容健康状态的在线评估方法实施例中的步骤，例如图1所示的步骤101至步骤103。或者，所述处理器40执行所述计算机程序42时实现上述各装置实施例中各模块/单元的功能，例如图3所示模块110至130的功能。
示例性的，所述计算机程序42可以被分割成一个或多个模块/单元，所述一个或者多个模块/单元被存储在所述存储器41中，并由所述处理器40执行，以完成本发明。所述一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述所述计算机程序42在所述终端4中的执行过程。
所述终端4可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。所述终端4可包括，但不仅限于，处理器40、存储器41。本领域技术人员可以理解，图4仅仅是终端4的示例，并不构成对终端4的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述终端还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。
所称处理器40可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
所述存储器41可以是所述终端4的内部存储单元，例如终端4的硬盘或内存。所述存储器41也可以是所述终端4的外部存储设备，例如所述终端4上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card，SMC)，安全数字(Secure Digital，SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。进一步地，所述存储器41还可以既包括所述终端4的内部存储单元也包括外部存储设备。所述存储器41用于存储所述计算机程序以及所述终端所需的其他程序和数据。所述存储器41还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述***中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/终端和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置/终端实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个***，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个电容健康状态的在线评估方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括是电载波信号和电信信号。
以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电容健康状态的在线评估方法，其特征在于，包括：
获取待测电容在当前状态下的等效电容和等效电阻；
计算当前状态下所述等效电容和所述等效电阻的相似度指标；
基于所述相似度指标确定所述待测电容的综合健康度。
2.根据权利要求1所述的电容健康状态的在线评估方法，其特征在于，所述获取待测电容在当前状态下的等效电容和等效电阻，包括：
获取所述待测电容的纹波电流和纹波电压；
对所述纹波电流和所述纹波电压分别进行FFT处理，得到不同频率对应的纹波电流幅值和纹波电压幅值；
基于欧姆定律、不同频率下的纹波电流幅值及纹波电压幅值，计算所述待测电容在当前状态下的等效电容和等效电阻。
3.根据权利要求1所述的电容健康状态的在线评估方法，其特征在于，所述待测电容为开关电源中的母线电容；
所述基于欧姆定律、不同频率下的纹波电流幅值及纹波电压幅值，计算所述待测电容在当前状态下的等效电容和等效电阻，包括：
将工频下的纹波电流幅值及纹波电压幅值输入欧姆定律公式，得到所述待测电容在工频下的等效电容和等效电阻；
将所述开关电源的开关频率下的纹波电流幅值和纹波电压幅值输入欧姆定律公式，得到所述待测电容在所述开关频率下的等效电容和等效电阻；
选取所述工频下的等效电容作为所述待测电容在当前状态下的等效电容，选取所述开关频率下的等效电阻作为所述待测电容在当前状态下的等效电阻；
所述欧姆定律公式为：
Figure FDA0004157757410000011
其中，
Figure FDA0004157757410000021
表示所述待测电容在频率fk下的纹波电压，/>
Figure FDA0004157757410000022
表示所述待测电容在频率fk下的纹波电流，ESR表示所述当前状态下的等效电阻，ESL表示所述待测电容的等效电感，C表示所述待测电容在当前状态下的等效电容。
4.根据权利要求1所述的电容健康状态的在线评估方法，其特征在于，所述相似度指标包括马氏距离；所述计算当前状态下所述等效电容和所述等效电阻的相似度指标，包括：
基于公式
Figure FDA0004157757410000023
对当前状态下的所述等效电容和所述等效电阻进行标准化；
将标准化后的等效电容和等效电阻输入马氏距离计算公式，得到当前状态下所述等效电容和所述等效电阻的马氏距离；
所述马氏距离计算公式为：
Figure FDA0004157757410000024
其中，Xij表示第j个指标的第i个样本的值，其中，所述指标包括等效电容和等效电阻，即m＝2；
Figure FDA0004157757410000025
表示第j个指标的均值，Sj表示第j个指标的标准差，Zij表示第j个指标的第i个样本标准化后的值；MDi表示第i个样本对应的所述等效电容和所述等效电阻的马氏距离，
Figure FDA0004157757410000026
5.根据权利要求1所述的电容健康状态的在线评估方法，其特征在于，所述相似度指标包括马氏距离，所述基于所述相似度指标确定所述待测电容的综合健康度，包括：
根据公式计算所述待测电容的综合健康度；
其中，SOHMD表示所述综合健康度，MDC表示所述待测电容在当前状态下的马氏距离，MD0表示所述待测电容的额定马氏距离，MDEOL表示所述待测电容在寿命终止状态下的马氏距离。
6.根据权利要求1所述的电容健康状态的在线评估方法，其特征在于，获取待测电容在当前状态下的等效电容和等效电阻，包括：
基于预设采样频率获取多个采样时刻下所述待测电容的电流值和电压值；
根据基尔霍夫第一定律、多个采样时刻下所述待测电容的电流值和电压值，计算所述待测电容在当前状态下的等效电容和理论等效电阻；
基于所述当前状态下的等效电容和所述预设采样频率，修正所述理论等效电阻。
7.根据权利要求6所述的电容健康状态的在线评估方法，其特征在于，所述根据基尔霍夫第一定律、多个采样时刻下所述待测电容的电流值和电压值，计算所述待测电容在当前状态下的等效电容和等效电阻，包括：
基于公式
Figure FDA0004157757410000031
计算所述待测电容在当前状态下的等效电阻；
基于公式
Figure FDA0004157757410000032
计算所述待测电容在当前状态下的等效电容；
其中，iC(t0)表示t0时刻流经所述待测电容的电流值，iC(t1)表示t1时刻流经所述待测电容的电流值，iC(t2)表示t2时刻流经所述待测电容的电流值；u0(t0)表示t0时刻所述待测电容两端的电压值，u0(t1)表示t1时刻所述待测电容两端的电压值，u0(t2)表示t2时刻所述待测电容两端的电压值，ESR0表示所述待测电容在当前状态下的等效电阻，C表示所述等效电容。
8.根据权利要求6所述的电容健康状态的在线评估方法，其特征在于，所述基于所述当前状态下的所述等效电容和所述预设采样频率，修正所述理论等效电阻，包括：
基于公式
Figure FDA0004157757410000041
修正所述等效电阻；
其中，ESR表示所述待测电容在当前状态下修正后的等效电阻，ESR0表示所述待测电容在当前状态下的等效电阻，C表示所述等效电容，Fs表示所述预设采样频率。
9.一种终端，其特征在于，包括处理器和存储器，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器用于调用并运行所述存储器中存储的计算机程序，执行如权利要求1至8中任一项所述的方法。
10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如上的权利要求1至8中任一项所述方法的步骤。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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