1引言

近年来，科技的进步与市场的需求使电力电子技术得到了快速的发展。由于体积小，效率高，运行稳定，电路拓扑简单，技术成熟等优点，以电力电子变换器为核心的开关电源技术得到了广泛的应用，在航空航天，交通运输，生产民生，国防等领域发挥着举足轻重的作用。同时，铝电解电容在开关电源中频繁的使用，而铝电解电容由于使用过程中电解液的挥发以及发热等原因使它成为开关电源中最容易损坏的器件，若不能及时检查电解电容的失效并在失效前进行更换将对整个系统造成严重的影响，严重时可能对国民生活，国家安全造成不利的影响，或者在经济上带来巨大的损失。

因此，对电解电容的工作状态，使用状况进行检测是相当有必要的。目前国内外学者针对铝电解电容的检测也做了相当一部分工作，铝电解电容失效过程中其容值会降低，而其等效电阻ESR（equivalentseriesresistance）会增大，国际上一般认为同样的温度下，当容值减小为初始值的80%，或者等效电阻变为初始值的2-3倍时，就认定该电容失效[1-3]。目前的检测方法有很多种，包括电桥法，利用LCR测量仪测量，这种方法的优点是精度高，原理简单，但同时也有仪器昂贵，而且使用仪器多有不便，并且需要拆卸电解电容，因此不能普遍适用。也有学者提出通过与待测电容并联一个定值电阻，利用信号发生器产生激励信号，并经过功率放大器放大，输出正弦电压，然后采样输入信号与电容电压制成二维图形，由牛顿-拉夫逊算法接的电解电容的容值和等效电阻值[4-5]。这类方法的特点是需要中断设备运行，因此也有一次的适用范围，而且不能正确反映实际工作环境下的参数变化情况。目前的研究方向主要向在线监测发展，在线监测不需中断设备，能正确反映电容实际工作中的参数，因此这种手段更受欢迎。根据这种思路，有学者提出一种通过高速采样获取电容的电流以及电容电压纹波，经过卡论文网

尔曼滤波滤除噪声，由塔斯汀双线性算法得到电解电容等效电阻和容值的方案[6]；对于Boost变换器，也有学者提出仅需输入电流和输出电压，通过LMS算法，利用DSP（DigitalSignalProcessor）技术得到电解电容容值和等效电阻[7]。这些方法实现了在线监测，使用性也有所提高，但是它们的共同点在于均需要通过电流互感器获取电流值，这样会导致成本提高，而且设备的体积和重量会增加，并且由于开关频率较高，会导致系统的电磁性能下降，系统的稳定性降低。对这种现状，本文针对BOOST电路在连续导通模式（continuousconductionmode,CCM）下提出一种基于输出电压纹波分析的非侵入式在线监测获取电解电容容值和其等效电阻的方案。这种方法无需监测电流，仅需采样开关周期内三个特定时刻的输出电压纹波，进过DSP处理得到电解电容容值和其等效电阻。

2铝电解电容失效分析

铝电解电容在电力电子领域发挥着非常重要的作用，涉及的领域包括交直流传动，光伏发电入网，不间断电源，电化学加工，电力机车牵引和电网的功率平衡，但是由于电解电容的寿命较短，一般只有数千小时，再加之外界工作环境的影响导致它成为整个系统寿命的限制。通过电解电容失效机理的分析，可以为电解电容的在线监测奠定理论的基础。

2。1铝电解电容的结构及性能特点

铝电解电容常简称为电解电容，它的阳极由纯铝的蚀刻表面构成，并覆盖一层铝氧化物作为绝缘介质，电解质覆盖整个氧化膜，作为阴极。