本發(fā)明涉及電容器，尤其涉及一種可抑制聚丙烯薄膜電容器測試過程起火的方法及裝置。

背景技術：

1、目前，金屬化聚丙烯薄膜是國內外使用最為廣泛的電容器薄膜。聚丙烯薄膜電容器制造廠家近些年來對于研究高溫聚丙烯薄膜也投入了一定的人力和物力。研究高溫聚丙烯薄膜的目的是為了彌補金屬化電容器最高運行溫度大約為+85℃的缺陷?，F(xiàn)在，國外的生產廠家已經研發(fā)出了耐高溫的聚丙烯薄膜，能夠將聚丙烯薄膜運行時的溫度上限提高至+105℃，這是一個重大突破。利用耐高溫聚丙烯薄膜制造的金屬化電容器的工作溫度為?55～125℃，長期運行的工作溫度為+105℃。但是，金屬化電容器也具有一定的局限性，當其受到頻繁的過電壓沖擊時，尤其是對電容器進行長時間測試時，頻繁局部放電的長期作用會影響電容器壽命，甚至發(fā)生自燃，這會對電容器的測試過程造成嚴重困擾。

2、溫度對于電容器生產、安全測試具有重要的影響，必須采取處理措施應對溫度的變化，防止損壞電容器，造成不必要的損失。為了準確監(jiān)測電容器在工作時的溫度變化，通常會在電容器內部或其表面集成溫度傳感器，但在電容器的設計、制造過程中，集成溫度傳感器需要額外的設計和工藝步驟，也會增加生產成本，傳感器及其連接線可能會成為新的電磁干擾源，影響電容器和其他電氣組件的正常工作。因此，亟需一種既能監(jiān)測電容器溫度以防止電容器起火，又能減少集成溫度傳感器的數(shù)量以節(jié)約成本的方法。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明描述一種可抑制聚丙烯薄膜電容器測試過程起火的方法及裝置，可以解決上述技術問題。

2、根據第一方面，提供一種可抑制聚丙烯薄膜電容器測試過程起火的方法，該方法包括：

3、通過目標電容器內部的溫度傳感器監(jiān)測電容器的內部溫度，并對其溫度數(shù)據進行記錄，使用紅外成像儀對目標電容器表面進行掃描，獲取第一樣品表面溫度成像數(shù)據；其中，目標電容器指的是從所有電容器中選出的一部分用來測量內部溫度的電容器；

4、使用電容器內部溫度數(shù)據與第一樣品表面溫度成像數(shù)據建立溫度關系模型，以校準第一樣品表面溫度成像數(shù)據；其中，校準第一樣品表面溫度成像數(shù)據是為了使得第一樣品表面溫度成像數(shù)據更接近真實的電容器內部溫度數(shù)據，所述溫度關系模型為：

5、

6、其中，代表第一樣品表面溫度，代表電容器內部溫度，、、和代表模型參數(shù)，代表模型誤差，代表電容器的熱阻，代表電容器的熱容；

7、使用校準后的第一樣品表面溫度成像數(shù)據訓練循環(huán)神經網絡模型，得到循環(huán)神經網絡預測模型；

8、在測試所有電容器的過程中，使用紅外成像儀掃描所有電容器，以獲取第二樣品表面溫度成像數(shù)據，并使用建立好的溫度關系模型對第二樣品表面溫度成像數(shù)據進行校準；

9、使用循環(huán)神經網絡預測模型對校準后的第二樣品表面溫度成像數(shù)據進行預測，根據預測結果判斷是否斷開電路。

10、在一些實施例中，建立溫度關系模型的方法，具體包括:

11、建立電容器的熱阻抗模型，熱阻抗模型為：

12、

13、其中，代表電容器的熱阻，代表電容器的熱容，代表角頻率，代表虛數(shù)單位；

14、根據電容器的內部溫度數(shù)據和第一樣品表面溫度成像數(shù)據建立溫度關系模型，并將熱阻抗模型中的參數(shù)和作為溫度關系模型的額外輸入特征，溫度關系模型為：

15、

16、其中，代表第一樣品表面溫度，代表電容器內部溫度，、、和代表模型參數(shù)，代表模型誤差；

17、采用最小二乘法定義一個目標函數(shù)，用于最小化預測值與實際值之間的平方誤差，該目標函數(shù)為：

18、

19、其中，代表第i個觀測點電容器表面溫度值，代表第i個觀測點電容器內部溫度觀測值；

20、使用優(yōu)化算法最小化目標函數(shù)，找到使得達到最小值的最優(yōu)參數(shù)、、和，并將得到的參數(shù)、、和的值代入線性回歸模型，以此得到建立好的溫度關系模型。

21、在一些實施例中，在建立溫度關系模型之前，需要對電容器的內部溫度數(shù)據和第一樣品表面溫度成像數(shù)據進行清洗，去除異常值和缺失值，并進行歸一化處理。

22、在一些實施例中，對清洗后的電容器的內部溫度數(shù)據和第一樣品表面溫度成像數(shù)據進行歸一化處理的方法，具體包括：

23、將第一樣品表面溫度成像數(shù)據轉換為數(shù)值矩陣的形式；

24、使用標準正態(tài)分布縮放的方法，將電容器的內部溫度數(shù)據和第一樣品表面溫度成像數(shù)據轉換成均值為0、標準差為1的標準正態(tài)分布形式，公式為：

25、

26、其中，代表樣本均值，代表樣本標準差，代表原始數(shù)據，代表轉換后的數(shù)據。

27、在一些實施例中，所述紅外成像儀還具備光成像功能，用于采集電容器表面光成像，以檢測電容器表面是否有損傷。

28、在一些實施例中，電容器的測試環(huán)境為密閉空間，可以根據模型的預測結果來判斷是否為測試環(huán)境通入氮氣，以此來抑制電容器起火。

29、根據第二方面，提供一種可擬制聚丙烯薄膜電容器測試過程起火的裝置，該裝置包括：

30、溫度數(shù)據獲取模塊，用于獲取電容器內部溫度數(shù)據、第一樣品表面溫度成像數(shù)據以及第二樣品表面溫度成像數(shù)據；

31、溫度關系模型建立模塊，用于建立電容器內部與表面之間的溫度關系模型，并對電容器表面溫度進行校準；

32、循環(huán)神經網絡訓練模塊，用于使用校準后的第一樣品表面溫度成像數(shù)據訓練循環(huán)神經網絡模型，得到循環(huán)神經網絡預測模型；

33、循環(huán)神經網絡預測模塊，用于對校準后的第二樣品表面溫度成像數(shù)據進行預測；

34、電路控制模塊，用于接收模型的預測結果，根據模型的預測結果判斷是否斷開電路。

35、本發(fā)明提供一種可擬制聚丙烯薄膜電容器測試過程起火的方法及裝置。首先，獲得目標電容器內部及表面的溫度數(shù)據，然后使用電容器的內部及表面的溫度數(shù)據建立溫度關系模型，接著，將電容器表面溫度校準為內部溫度，然后使用目標電容器的表面溫度數(shù)據訓練循環(huán)神經網絡模型，根據訓練好的模型來預測一段時間內電容器的溫度變化結果，最后，根據模型的預測結果來判斷是否需要將電路斷開，以防電容器起火。綜上所述，按照上述方法可以實現(xiàn)在測試過程中方便對電容器進行溫度監(jiān)測，以防電容器起火，并且能夠減少集成溫度傳感器的數(shù)量，從而節(jié)約成本。

技術特征：

1.一種可抑制聚丙烯薄膜電容器測試過程起火的方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，建立溫度關系模型的方法，具體包括:

3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，在建立溫度關系模型之前，需要對電容器的內部溫度數(shù)據和第一樣品表面溫度成像數(shù)據進行清洗，去除異常值和缺失值，并進行歸一化處理。

4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，對清洗后的電容器的內部溫度數(shù)據和第一樣品表面溫度成像數(shù)據進行歸一化處理的方法，具體包括：

5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述紅外成像儀還具備光成像功能，用于采集電容器表面光成像，以檢測電容器表面是否有損傷。

6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，電容器的測試環(huán)境為密閉空間，可以根據模型的預測結果來判斷是否為測試環(huán)境通入氮氣，以此來抑制電容器起火。

7.一種可擬制聚丙烯薄膜電容器測試過程起火的裝置，其特征在于，通過如權利要求1至6中任一項所述的方法進行擬制聚丙烯薄膜電容器測試過程起火，所述裝置包括：

技術總結
本發(fā)明提供一種可抑制聚丙烯薄膜電容器測試過程起火的方法及裝置。該方法包括：通過溫度傳感器獲取電容器的內部溫度，通過紅外成像儀獲取第一樣品表面溫度成像數(shù)據；建立電容器內部溫度與表面溫度關系模型，以校準該第一樣品表面溫度成像數(shù)據；使用校準后的第一樣品表面溫度成像數(shù)據訓練循環(huán)神經網絡模型，得到循環(huán)神經網絡預測模型；使用紅外成像儀掃描所有的電容器，以獲取第二樣品表面溫度成像數(shù)據，并對第二樣品表面溫度成像數(shù)據進行校準；使用循環(huán)神經網絡預測模型對校準后的第二樣品表面溫度成像數(shù)據進行預測，根據預測結果判斷是否斷開電路。在測試過程中可以對電容器進行溫度監(jiān)測，抑制起火，同時能減少集成溫度傳感器的數(shù)量。

技術研發(fā)人員：杜寶玉,黃鵬賢,肖立,何智康
受保護的技術使用者：勝業(yè)電氣股份有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/12/30