JPH04151571A - コンデンサ異常検出回路 - Google Patents
コンデンサ異常検出回路Info
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- JPH04151571A JPH04151571A JP2273404A JP27340490A JPH04151571A JP H04151571 A JPH04151571 A JP H04151571A JP 2273404 A JP2273404 A JP 2273404A JP 27340490 A JP27340490 A JP 27340490A JP H04151571 A JPH04151571 A JP H04151571A
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Links
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Landscapes
- Testing Of Short-Circuits, Discontinuities, Leakage, Or Incorrect Line Connections (AREA)
- Direct Current Feeding And Distribution (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の目的〕
(産業上の利用分野)
本発明は、直流電力を交流電力へ変換し、交流系統と連
系するインバータシステム等に用いられる直流フィルタ
回路を構成するコンデンサの異常検出回路に関する。
系するインバータシステム等に用いられる直流フィルタ
回路を構成するコンデンサの異常検出回路に関する。
(従来の技術)
サイリスタやGT○等の電力用半導体素子の普及により
電力変換装置の大容量化や高圧化に加え、最近では省エ
ネ、高効率化等運転コスト面や信頼性面でも開発研究が
行なわれている。この中にあって、変換器構成部品の信
頼性や故障時の保護検出も、装置開発にあわせて具備し
ていく必要がある。第5図は、このような電源の一代表
例の構成を示す単線結線図である1図中、1は太陽電池
、蓄電池、燃料電池、新形電池等の直流電源、3は直流
リアクトル、4は有効無効電力制御に応じ、出力電圧の
パルス幅が制御される自励式インバータで、GT○等の
自己消弧形素子で構成される。5は直流フィルタコンデ
ンサ、6はインバータ変圧器である。7は高調波フィル
タで、コンタクタ7a、高調波抑制リア゛クトル7b、
高調波フィルタコンデンサ7cより構成される。8は交
流連系用リアクトル、9は系統連系/解列用しゃ断器、
10は交流系統を示す。負荷12には変圧器11、系統
分離/連系用しゃ断器13を介して交流系統に接続され
る。このように構成した系統連系システムでは交流系統
の電力需要に応じ、直流電源より交流系統への放電運転
と交流系統から直流電源への充電運転を行なって、有効
無効電力制御される。第6図はこのように構成したシス
テムの直流フィルタ回路に使用される直流フィルタコン
デンサ5の詳細構成の一例を示す、51〜62はコンデ
ンサ4S3P接続、51a〜54aは分圧抵抗、14は
主回路P、Nrllll直流電圧を検出する絶縁アンプ
である。このような構成は、第5図の例に限らずインバ
ータ装置一般に使用されている。
電力変換装置の大容量化や高圧化に加え、最近では省エ
ネ、高効率化等運転コスト面や信頼性面でも開発研究が
行なわれている。この中にあって、変換器構成部品の信
頼性や故障時の保護検出も、装置開発にあわせて具備し
ていく必要がある。第5図は、このような電源の一代表
例の構成を示す単線結線図である1図中、1は太陽電池
、蓄電池、燃料電池、新形電池等の直流電源、3は直流
リアクトル、4は有効無効電力制御に応じ、出力電圧の
パルス幅が制御される自励式インバータで、GT○等の
自己消弧形素子で構成される。5は直流フィルタコンデ
ンサ、6はインバータ変圧器である。7は高調波フィル
タで、コンタクタ7a、高調波抑制リア゛クトル7b、
高調波フィルタコンデンサ7cより構成される。8は交
流連系用リアクトル、9は系統連系/解列用しゃ断器、
10は交流系統を示す。負荷12には変圧器11、系統
分離/連系用しゃ断器13を介して交流系統に接続され
る。このように構成した系統連系システムでは交流系統
の電力需要に応じ、直流電源より交流系統への放電運転
と交流系統から直流電源への充電運転を行なって、有効
無効電力制御される。第6図はこのように構成したシス
テムの直流フィルタ回路に使用される直流フィルタコン
デンサ5の詳細構成の一例を示す、51〜62はコンデ
ンサ4S3P接続、51a〜54aは分圧抵抗、14は
主回路P、Nrllll直流電圧を検出する絶縁アンプ
である。このような構成は、第5図の例に限らずインバ
ータ装置一般に使用されている。
(発明が解決しようとする課題)
1〜2個のコンデンサのオープン故障やショート故障が
発生しても複数個直並列接続構成となっているため、即
時に装置が重故障停止に至ることは少なく、異常が検出
されないまま、運転が継続し、他の健全なコンデンサに
過大なストレスが加わり、コンデンサ全数が劣化し、破
損に至るという問題が考えられる。又、さらにコンデン
サの破損時、電解液が外部へ飛散し、周辺部品の金属類
と反応し腐食が進行するという問題も考えられる。本発
明はコンデンサのオープン故障やショート故障を早期に
検出し保護停止することにより事故が拡大することを防
止するコンデンサ異常検出回路を提供することを目的と
する。
発生しても複数個直並列接続構成となっているため、即
時に装置が重故障停止に至ることは少なく、異常が検出
されないまま、運転が継続し、他の健全なコンデンサに
過大なストレスが加わり、コンデンサ全数が劣化し、破
損に至るという問題が考えられる。又、さらにコンデン
サの破損時、電解液が外部へ飛散し、周辺部品の金属類
と反応し腐食が進行するという問題も考えられる。本発
明はコンデンサのオープン故障やショート故障を早期に
検出し保護停止することにより事故が拡大することを防
止するコンデンサ異常検出回路を提供することを目的と
する。
(課題を解決するための手段)
本発明は前記目的を達成するために検出手段として、正
常時には、少なくとも2個以上、偶数対の同数直並列接
続構成されたコンデンサ群に対し通流するコンデンサリ
プル電流の方向が互いに相殺する極性で変流器を介して
検出するように構成する。異常時すなわちコンデンサの
ショート及びオープン故障によるアンバランス電流発生
時には前記変流器を介して異常時の電流差により得られ
た電圧信号が所定レベルを逸脱したことから無理なくコ
ンデンサの異常の検出が可能となるよう構成したことを
特徴とするコンデンサ異常検出回路である。
常時には、少なくとも2個以上、偶数対の同数直並列接
続構成されたコンデンサ群に対し通流するコンデンサリ
プル電流の方向が互いに相殺する極性で変流器を介して
検出するように構成する。異常時すなわちコンデンサの
ショート及びオープン故障によるアンバランス電流発生
時には前記変流器を介して異常時の電流差により得られ
た電圧信号が所定レベルを逸脱したことから無理なくコ
ンデンサの異常の検出が可能となるよう構成したことを
特徴とするコンデンサ異常検出回路である。
(作用)
本発明によれば、前述の通り、異常時のコンデンサリプ
ル電流のアンバランス電流を検出する手段を具備するこ
とにより、複数個直並列接続構成したコンデンサ群の異
常を検出できるので、大容量化や高圧化した場合でもコ
ンデンサの構成に見合った検出回路を提供することがで
きる。
ル電流のアンバランス電流を検出する手段を具備するこ
とにより、複数個直並列接続構成したコンデンサ群の異
常を検出できるので、大容量化や高圧化した場合でもコ
ンデンサの構成に見合った検出回路を提供することがで
きる。
(実施例)
以下、本発明の実施例を図面によって説明する。第1図
は1本発明の一実施例を示すコンデンサ異常検出方式を
示すブロック図である。第6図と同一あるいは同相当部
分には同一符号を付してその説明を省略する。説明上コ
ンデンサ51〜54を第1のコンデンサ群、コンデンサ
55〜58を第2のコンデンサ群とする。 51a〜6
6aは分圧用抵抗、70゜71は変流器、 72.73
は演算増幅器で構成された整流回路、35は可変抵抗器
で、コンデンサ51〜66のいずれかの故障時に発生す
るアンバランス電流により変流器70.71を介して生
ずる電圧信号VDflTが所定レベルVLI!Bを越え
るかどうかを判別するために用いる電圧レベルVLI!
Bを作成する。31〜34は入力抵抗、 21.22は
演算増幅器、 44.45はツェナダイオード、153
,154は反転論理ゲート、150はOR論理回路、1
51は運転中以外に発生する電圧を異常検出としないた
めのインターロック用AND論理回路、152はフリッ
プフロップ回路である。第2図、第3図は、第1図の本
発明の詳細な説明するためのタイムチャートを示してい
る。第2図はコンデンサ51が運転中、オープン故障と
なった場合、第3図はコンデンサ51がショート故障し
た場合のタイムチャートを示している。第2図時刻t0
から運転を開始し、時刻1.にて、コンデンサ51が、
オープン故障したと仮定する。(a)は変流器70の2
次電流を示し、時刻t0〜1.の期間は第1のコンデン
サ群51〜54を通流するリプル電流工に、と第2のコ
ンデンサ群55〜58を通流するリプル電流IRz が
互いに相殺する極性で変流器70に対し、磁束変化を生
じるため、変流器70の2次出力は零である0時刻1.
以後は、コンデンサ51がオープン故障となるため、第
1のコンデンサ群のリプル電流IRxは、はぼ零(コン
デンサ分圧抵抗の微小電流程度)となるため、第2のコ
ンデンサ群のリプル電流IRz に対応する2水出力I
RDf!丁は第2図(a)に示すように異常電圧を発生
する。(b)は、変流器70の2次出力IRQETの発
生した異常電圧を整流回路73を介して得られる電圧信
号VDI!Tを示している。
は1本発明の一実施例を示すコンデンサ異常検出方式を
示すブロック図である。第6図と同一あるいは同相当部
分には同一符号を付してその説明を省略する。説明上コ
ンデンサ51〜54を第1のコンデンサ群、コンデンサ
55〜58を第2のコンデンサ群とする。 51a〜6
6aは分圧用抵抗、70゜71は変流器、 72.73
は演算増幅器で構成された整流回路、35は可変抵抗器
で、コンデンサ51〜66のいずれかの故障時に発生す
るアンバランス電流により変流器70.71を介して生
ずる電圧信号VDflTが所定レベルVLI!Bを越え
るかどうかを判別するために用いる電圧レベルVLI!
Bを作成する。31〜34は入力抵抗、 21.22は
演算増幅器、 44.45はツェナダイオード、153
,154は反転論理ゲート、150はOR論理回路、1
51は運転中以外に発生する電圧を異常検出としないた
めのインターロック用AND論理回路、152はフリッ
プフロップ回路である。第2図、第3図は、第1図の本
発明の詳細な説明するためのタイムチャートを示してい
る。第2図はコンデンサ51が運転中、オープン故障と
なった場合、第3図はコンデンサ51がショート故障し
た場合のタイムチャートを示している。第2図時刻t0
から運転を開始し、時刻1.にて、コンデンサ51が、
オープン故障したと仮定する。(a)は変流器70の2
次電流を示し、時刻t0〜1.の期間は第1のコンデン
サ群51〜54を通流するリプル電流工に、と第2のコ
ンデンサ群55〜58を通流するリプル電流IRz が
互いに相殺する極性で変流器70に対し、磁束変化を生
じるため、変流器70の2次出力は零である0時刻1.
以後は、コンデンサ51がオープン故障となるため、第
1のコンデンサ群のリプル電流IRxは、はぼ零(コン
デンサ分圧抵抗の微小電流程度)となるため、第2のコ
ンデンサ群のリプル電流IRz に対応する2水出力I
RDf!丁は第2図(a)に示すように異常電圧を発生
する。(b)は、変流器70の2次出力IRQETの発
生した異常電圧を整流回路73を介して得られる電圧信
号VDI!Tを示している。
得られた異常信号■D訂は、可変抵抗器35で設定され
た電圧判定レベルV Ll!Bと抵抗33.34を介し
演算増幅器22で比較され、反転論理ゲート回路154
を介し、波形整形信号v2となる。第2図(C)は、得
られた異常電圧信号v2の変化の様子を示している。
た電圧判定レベルV Ll!Bと抵抗33.34を介し
演算増幅器22で比較され、反転論理ゲート回路154
を介し、波形整形信号v2となる。第2図(C)は、得
られた異常電圧信号v2の変化の様子を示している。
異常発生後、装置が停止するまで、「0」→「1」→r
OJ→「1」→と繰り返す、V□はOR論理回路150
、運転しているので、インターロックを受は付けないA
ND論理回路151を介し、フリップフロップ152を
セットし、故障信号FAULTが、「0」→「1」へ保
持変化する。第2図(d)は、FAULT信号の「0」
→「1」への変化の状況を示している。
OJ→「1」→と繰り返す、V□はOR論理回路150
、運転しているので、インターロックを受は付けないA
ND論理回路151を介し、フリップフロップ152を
セットし、故障信号FAULTが、「0」→「1」へ保
持変化する。第2図(d)は、FAULT信号の「0」
→「1」への変化の状況を示している。
FAIJLT信号が、rOJ→「1」への変化し、装置
は保護停止する。第3図はコンデンサ51が時刻tFで
ショート故障した場合、51を除く第1のコンデンサ5
2〜54は、第2のコンデンサ群を含む他の健全なコン
デンサ群55〜66の充電電荷により短時間に充電され
る。この時間t、1は、計算例として例えば、配線のイ
ンダクタンス分を1μHと仮定すると、C=5600μ
Fとすると、tv=z孔C= πJl μH・5600
μF=235μs程度と考えられ、この時間tlr−t
wに変流器70の2次出力IRDII!Tは、第3図(
a)のように異常電圧が突出するようになる。tw以後
はコンデンサ51がショートした第1のコンデンサ群と
第2のコンデンサ群のリプル電流の差分のリプル電流に
対する電圧が発生する。この変化に対応し、整流回路7
3の出力IDETも同様の変化を示し、第3図(b)と
なる。VD1!τは異常検出レベルVLI!Bを越える
ため、この時点で反転ゲート回路154の出力Vよは第
3図(c)のように「0」→「1」へ変化する。異常信
号v2はOR論理回路150の入力となり、運転してい
るので、インターロックのかからないAND論理回路1
51 を介しフリップフロップ152をセットする。こ
の時点で第3図(d)に示すようにFAULT信号は、
「0」→「1」へ変化する。これにより装置は保護停止
する6以上は、第1のコンデンサ群51〜54の異常に
対して述べたが、第2のコンデンサ群55〜58に対し
ても同様である。さらに、コンデンサ群59〜62.6
3〜66に対しては、同様に別検出系、変流器71、整
流回路72、演算増幅器21、反転ゲート回路153に
より、異常検出が可能である。
は保護停止する。第3図はコンデンサ51が時刻tFで
ショート故障した場合、51を除く第1のコンデンサ5
2〜54は、第2のコンデンサ群を含む他の健全なコン
デンサ群55〜66の充電電荷により短時間に充電され
る。この時間t、1は、計算例として例えば、配線のイ
ンダクタンス分を1μHと仮定すると、C=5600μ
Fとすると、tv=z孔C= πJl μH・5600
μF=235μs程度と考えられ、この時間tlr−t
wに変流器70の2次出力IRDII!Tは、第3図(
a)のように異常電圧が突出するようになる。tw以後
はコンデンサ51がショートした第1のコンデンサ群と
第2のコンデンサ群のリプル電流の差分のリプル電流に
対する電圧が発生する。この変化に対応し、整流回路7
3の出力IDETも同様の変化を示し、第3図(b)と
なる。VD1!τは異常検出レベルVLI!Bを越える
ため、この時点で反転ゲート回路154の出力Vよは第
3図(c)のように「0」→「1」へ変化する。異常信
号v2はOR論理回路150の入力となり、運転してい
るので、インターロックのかからないAND論理回路1
51 を介しフリップフロップ152をセットする。こ
の時点で第3図(d)に示すようにFAULT信号は、
「0」→「1」へ変化する。これにより装置は保護停止
する6以上は、第1のコンデンサ群51〜54の異常に
対して述べたが、第2のコンデンサ群55〜58に対し
ても同様である。さらに、コンデンサ群59〜62.6
3〜66に対しては、同様に別検出系、変流器71、整
流回路72、演算増幅器21、反転ゲート回路153に
より、異常検出が可能である。
本発明の他の実施例を第4図に示す。第1図と同一ある
いは、同相当部分には、同一符号を付して、説明は省略
する。変換器70は、コンデンサ群51〜60に対し一
括してリプル電流が互いに相殺し、正常時のバランス状
態では、磁束変化が2次誘起電力を生じないような極性
で使用している。絶対値増幅回路72以降は、第1図と
同様に動作し故障FAIJLT カ、 丁OJ→「1
」へ変化することにより装置は保護停止するよう構成し
ている0以上、本発明の実施例について説明したが、上
述の例は単に一例を示すものである6例えば、コンデン
サ484Pの場合について述べたが、多数個直並列され
るインバータシステムに対しても、本発明は適用可能で
ある。又、変流器の検出位置もN側母線側に限定せず、
P側母線側でも適用可能である。
いは、同相当部分には、同一符号を付して、説明は省略
する。変換器70は、コンデンサ群51〜60に対し一
括してリプル電流が互いに相殺し、正常時のバランス状
態では、磁束変化が2次誘起電力を生じないような極性
で使用している。絶対値増幅回路72以降は、第1図と
同様に動作し故障FAIJLT カ、 丁OJ→「1
」へ変化することにより装置は保護停止するよう構成し
ている0以上、本発明の実施例について説明したが、上
述の例は単に一例を示すものである6例えば、コンデン
サ484Pの場合について述べたが、多数個直並列され
るインバータシステムに対しても、本発明は適用可能で
ある。又、変流器の検出位置もN側母線側に限定せず、
P側母線側でも適用可能である。
以上1本発明の実施例について説明したが。
本発明では、主回路側で電流差を検出できる構成として
いるので、制御回路側での差動増幅が省略でき、コンデ
ンサの異常を検出する手段として電流検出器や電圧検出
器を全数設けることなく、必要数に低減して設けるメリ
ットがある。多数直並列接続したコンデンサの異常検出
のため変流器を設けているので、1〜2個のコンデンサ
の故障でも早期に異常検出が可能であり、信頼性の高い
インバータシステムを達成できる。又、変流器は。
いるので、制御回路側での差動増幅が省略でき、コンデ
ンサの異常を検出する手段として電流検出器や電圧検出
器を全数設けることなく、必要数に低減して設けるメリ
ットがある。多数直並列接続したコンデンサの異常検出
のため変流器を設けているので、1〜2個のコンデンサ
の故障でも早期に異常検出が可能であり、信頼性の高い
インバータシステムを達成できる。又、変流器は。
コンデンサの充放電電流がバランスしている状態で、互
いに相殺し磁束変化が2次誘起電力を生じない構成とし
ているので、コンデンサの劣化による静電容量の変化に
対しても、検出レベルの調整により検出が可能であり、
定期点検の手間を省くことも考えられる。
いに相殺し磁束変化が2次誘起電力を生じない構成とし
ているので、コンデンサの劣化による静電容量の変化に
対しても、検出レベルの調整により検出が可能であり、
定期点検の手間を省くことも考えられる。
第imlは本発明の一実施例を示す構成図、第2図は第
1図を説明するタイムチャート、第3図は第1図を説明
するタイムチャート、第4図は本発明の他の実施例を示
す構成図、第5図は本発明を適用出来るインバータシス
テム系統図、第6図は第5図のフィルタ回路のコンデン
サの構成図である。 1・・・太陽電池、蓄電池、燃料電池、新型電池等直流
電源、3・・・直流リアクトル、 4・・・インバー
タ。 5・・・直流フィルタコンデンサ、 6・・・インバータ変圧器、7・・・高周波フィルタ、
8・・・連系リアクトル、9.13・・・しゃ断器、1
1・・・変圧器、 12・・・負荷、10・・・交流系
統、51〜66・・・コンデンサ、 51a〜66a・
・・抵抗。 70.71・・・変圧器、 72.73・・・整流回路
。 31〜34・・・抵抗、 35・・・可変抵抗。 21.22・・・演算増幅器、 44.45・・・ツェ
ナダイオ−V153.154・・・反転論理回路、 150・・・OR論理回路。 151・・・AND論理回路。 152・・・フリップフロップ。
1図を説明するタイムチャート、第3図は第1図を説明
するタイムチャート、第4図は本発明の他の実施例を示
す構成図、第5図は本発明を適用出来るインバータシス
テム系統図、第6図は第5図のフィルタ回路のコンデン
サの構成図である。 1・・・太陽電池、蓄電池、燃料電池、新型電池等直流
電源、3・・・直流リアクトル、 4・・・インバー
タ。 5・・・直流フィルタコンデンサ、 6・・・インバータ変圧器、7・・・高周波フィルタ、
8・・・連系リアクトル、9.13・・・しゃ断器、1
1・・・変圧器、 12・・・負荷、10・・・交流系
統、51〜66・・・コンデンサ、 51a〜66a・
・・抵抗。 70.71・・・変圧器、 72.73・・・整流回路
。 31〜34・・・抵抗、 35・・・可変抵抗。 21.22・・・演算増幅器、 44.45・・・ツェ
ナダイオ−V153.154・・・反転論理回路、 150・・・OR論理回路。 151・・・AND論理回路。 152・・・フリップフロップ。
Claims (1)
- 直流回路母線に接続され、少なくとも2個以上並列接続
構成したコンデンサ群の異常を検出する回路において、
第1のコンデンサ群のリプル電流と第2のコンデンサ群
のリプル電流が正常時には互いに相殺し、磁束変化が2
次誘起電力を生じさせない方向で少なくとも1個以上の
変流器を介し検出する手段、前記変流器の2次出力にお
いて異常時の電流差による発生電圧が所定レベルを越え
たことを比較検出するコンパレータから構成され、前記
変流器の2次出力が所定レベルを越えたことで、コンデ
ンサの異常を検出することを特徴とするコンデンサ異常
検出回路。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2273404A JPH04151571A (ja) | 1990-10-15 | 1990-10-15 | コンデンサ異常検出回路 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2273404A JPH04151571A (ja) | 1990-10-15 | 1990-10-15 | コンデンサ異常検出回路 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JPH04151571A true JPH04151571A (ja) | 1992-05-25 |
Family
ID=17527422
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2273404A Pending JPH04151571A (ja) | 1990-10-15 | 1990-10-15 | コンデンサ異常検出回路 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH04151571A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012518159A (ja) * | 2009-02-16 | 2012-08-09 | ヴァレオ システム テルミク | 短絡を検知する方法と、この方法を実施しうる用いた供給モジュール |
CN110174585A (zh) * | 2019-06-06 | 2019-08-27 | 西南交通大学 | 一种双调谐交流滤波器的高压电容器断路故障的识别方法 |
CN111344580A (zh) * | 2018-06-29 | 2020-06-26 | 株式会社Lg化学 | 用于测试电池管理***中包括的电路板的设备和方法 |
-
1990
- 1990-10-15 JP JP2273404A patent/JPH04151571A/ja active Pending
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2012518159A (ja) * | 2009-02-16 | 2012-08-09 | ヴァレオ システム テルミク | 短絡を検知する方法と、この方法を実施しうる用いた供給モジュール |
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US11262417B2 (en) | 2018-06-29 | 2022-03-01 | Lg Energy Solution, Ltd. | Apparatus and method for testing circuit board included in battery management system |
CN111344580B (zh) * | 2018-06-29 | 2022-06-10 | 株式会社Lg化学 | 用于测试电池管理***中包括的电路板的设备和方法 |
CN110174585A (zh) * | 2019-06-06 | 2019-08-27 | 西南交通大学 | 一种双调谐交流滤波器的高压电容器断路故障的识别方法 |
CN110174585B (zh) * | 2019-06-06 | 2020-06-05 | 西南交通大学 | 一种双调谐交流滤波器的高压电容器断路故障的识别方法 |
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