شبیه سازی و پایش آنلاین خازن های لینک dc مبدل های الکترونیک قدرت مورد استفاده در شارژر باطری های پست

خازن های لینک dc، به ویژه خازن های الکترولیتی، یکی از اجزای کلیدی و در عین حال آسیب پذیر در مبدل های الکترونیک قدرت مورد استفاده در شارژرهای باتری پست های برق هستند. نرخ پیری بالای این خازن ها عمدتاً ناشی از افزایش مقاومت سری معادل (esr) و کاهش ظرفیت است که منجر به اختلال در عملکرد و از کار افتادگی کل سیستم می شود. در این تحقیق، با تحلیل مدار معادل خازن های الکترولیتی و بررسی تاثیر فرکانس سوئیچینگ بر پارامترهای خازن، روشی آنلاین و دقیق برای تخمین esr با استفاده از اجزای فرکانس سوئیچینگ ولتاژ و جریان خازن ارائه شده است.روش پیشنهاد ی با استفاده از فیلترها ی باندگذار مبتنی بر توپولوژی ،sallen-key مولفه های فرکانس سوئیچینگ ولتاژ و جریان خازن را استخراج کرده و از اختلاف فاز میان آنها برا ی جداسازی افت ولتاژ مقاومتی و تخمین دقیق esr بهره می گیرد. الگوریتم ابتدا در محیط matlab/simulink با فرکانس 5khz شبیه سازی و سپس بر روی ی ک پلتفرم آزمایشگاهی شامل یکسوساز سه فاز و فیلترهای bpf پیاده سازی شد. نتایج شبیه سازی و آزمایش نشان دادند که خطای تخمین esr به ترتیب حدود 0/7 درصد و 2/58 درصد بوده و پس از پیرسازی شتاب یافته به 23/4 درصد ا فزایش یافته است. روش پیشنهادی با کاهش وابستگی به شرایط راکتانسی، دقت بالایی در پایش و برنامه ریزی تعمیرات پیشگیرانه فراهم می کند.

simulation and online monitoring of dc-link capacitors in power electronic converters used in substation battery chargers

dc-link capacitors،especially electrolytic types،are among the key yet vulnerable components in power electronic converters used in substation battery chargers. their high aging rate is mainly caused by an increase in equivalent series resistance (esr) and a decrease in capacitance،which can lead to performance degradation and overall system failure. in this study،an online and accurate method for estimating esr is proposed based on the analysis of the equivalent circuit of electrolytic capacitors and the examination of switching frequency effects on capacitor parameters. this method uses switching frequency components of capacitor voltage and current،along with analog or digital band-pass filters،without the need for additional current sensors،enabling continuous condition monitoring of the capacitor. the performance and accuracy of the proposed method have been evaluated through matlab/simulink simulations،and the results show high precision with less than 1% error in esr estimation. this approach provides early detection of capacitor degradation،thereby enhancing system reliability and reducing maintenance costs in power systems.