電容組內(nèi)部連接方式辨識與參數(shù)設置方法本申請是申請日2012年4月27日，申請?zhí)?01210128983.8，發(fā)明名稱為“電容組內(nèi)部連接方式辨識與參數(shù)設置方法”的分案申請。技術領域本發(fā)明涉及由多個電容單體或模塊串并聯(lián)組成的電容組，具體涉及一種適用于由多個電容單體或模塊串并聯(lián)組成的電容組內(nèi)部連接方式的辨識方法。

背景技術：
近年來，以超級電容為代表的大容量電容作為儲能裝置能夠在四象限運行的電機傳動系統(tǒng)可以存儲電機再生運行時產(chǎn)生的再生能量并可在電機電動運行時提供所儲存的再生能量，可以降低電能消耗、削減功率峰值、用作應急電源等，因此在電梯、起重機、電動車等行業(yè)中的應用逐步擴大，如:中國發(fā)明專利授權說明書CN1984831B(申請?zhí)枺篊N200580023344.3，授權日：2010年12月08日)和中國發(fā)明專利申請說明書CN101817471A(申請?zhí)枺篊N201010156180.4，公開日：2010年09月01日)。對于應用者而言，其實際應用的電容通常是由多個電容單體或模塊構成的電容組，每個電容單體或模塊都有其額定容量、額定電壓及額定電流，這樣在應用電容組時須確保施加在電容組上的電壓與電流在各個電容單體或模塊上所產(chǎn)生的電壓和電流不超過每個電容單體或模塊的額定電壓及額定電流，從而保證整個電容組的安全。由于能夠施加于電容組上的安全電壓和電流與每個電容單體或模塊的額定容量、額定電壓及額定電流以及各個電容單體或模塊的連接方式和數(shù)量密切相關，而在工程實踐中每個電容單體或模塊的額定容量、額定電壓及額定電流通常是已知的，電容單體或模塊的連接方式和數(shù)量則會在一定場合中發(fā)生變化，如應用于電梯的電容組可能會根據(jù)電梯的實際客流情況通過增減電容單體或模塊的數(shù)量來調(diào)整電容組的容量，此時就需要對系統(tǒng)中電容組的相關參數(shù)進行修改。對于電容組相關參數(shù)的修改，可以采用在相關軟件中進行直接修改、然后將編譯后的軟件重新燒寫處理器(如DSP、MCU等)方式實現(xiàn)，但該修改方式存在操作步驟繁瑣、花費時間長、對操作人員要求較高、不利于現(xiàn)場操作及軟件權限管理等缺點。另外，對于使用中的電容組，電容組的電容單體或模塊數(shù)量和實際電容可能會發(fā)生變化：一種是因為電容單體或模塊的失效而導致電容組的實際電容量發(fā)生變化并進而導致系統(tǒng)異常，這種情況通常會影響電容組的實際功能，需要進行及時處理以避免產(chǎn)生事故的發(fā)生，另一種則是由外界因素導致電容組的電容量和/或電容單體或模塊數(shù)量發(fā)生變化，如電容單體或模塊間的接線松動等導致的連接斷開，或是因部分電容單體或模塊數(shù)量的人為改變等，這種情況電容組并未出現(xiàn)異常且在修改相關參數(shù)后系統(tǒng)可正常實現(xiàn)其原有功能，但通常希望對該變化進行記錄已備查閱。不論是出現(xiàn)上述哪種變化，都需要對電容組的內(nèi)部電容單體或模塊的連接和數(shù)量進行自動辨識，并進而對相關參數(shù)進行自動設置。因此，開發(fā)一種能夠對電容組內(nèi)部電容單體或模塊數(shù)量和連接方式進行自動辨識并進而自動設置其相關參數(shù)、同時克服現(xiàn)場修改方式存在的操作步驟繁瑣、花費時間長、對操作人員要求較高、不利于現(xiàn)場操作及軟件權限管理等缺點的電容組內(nèi)部連接方式辨識與參數(shù)設置方法就成為一個有待解決的重要問題。

技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種能夠對電容組內(nèi)部電容單體或模塊數(shù)量和連接方式進行自動辨識并進而自動設置其相關參數(shù)的電容組內(nèi)部連接方式辨識與參數(shù)設置方法，該方法能夠克服現(xiàn)場修改方式存在的操作步驟繁瑣、花費時間長、對操作人員要求較高、不利于現(xiàn)場操作及軟件權限管理等缺點，同時還能夠辨識電容組內(nèi)部電容單體或模塊是否出現(xiàn)異常和數(shù)量是否出現(xiàn)變化。為達到上述目的，本發(fā)明的電容組內(nèi)部連接方式辨識與參數(shù)設置方法的技術方案為：利用組成所述電容組的電容單體或模塊數(shù)量N和總電容C對所述電容組內(nèi)部電容單體或模塊的連接方式進行辨識，所述電容單體或模塊數(shù)量N是通過采用自動檢測各個電容單體或模塊的監(jiān)控信號、人工設置和參數(shù)寫入中的任意一種方式來得到所述電容單體或模塊的數(shù)量N，所述電容組的總電容C是在對所述電容組進行充放電并檢測到其端電壓變化量的基礎上通過計算得到所述電容組的總電容C，所述辨識方法對于所述電容組內(nèi)部電容單體或模塊連接方式的辨識步驟包括：S1、窮舉乘積等于所述電容單體或模塊數(shù)量N的所有可能的串聯(lián)數(shù)S與并聯(lián)數(shù)P的組合；S2、計算對應每一種組合的連接方式的所述電容組的計算總電容Ck，k∈[1，m]，其中m為所述電容單體或模塊數(shù)量N的串聯(lián)數(shù)S與并聯(lián)數(shù)P的所有可能組合的數(shù)量；S3、比較步驟S2得到的所述電容組的計算總電容Ck和所述電容組的總電容C，并找出與所述總電容C最接近的所述電容組的計算總電容Cj；S4、根據(jù)與所述總電容C最接近的所述電容組的計算總電容Cj確定所述電容組的串聯(lián)數(shù)S與并聯(lián)數(shù)P組合。所述辨識方法對所述電容組內(nèi)部電容單體或模塊連接方式進行辨識的規(guī)律為：S’＝(N×C0/C)1/2，S＝Round(S’)，P＝N/S，或者P’＝(N×C/C0)1/2，P＝Round(P’)，S＝N/P，其中S和P分別是所述電容組的串聯(lián)數(shù)和并聯(lián)數(shù)，C和C0分別是所述電容組的總電容和所述電容單體或模塊的額定電容，Round(*)為取整函數(shù)。在所述電容組內(nèi)部連接方式辨識與參數(shù)設置方法辨識出所述電容組的串聯(lián)數(shù)S與并聯(lián)數(shù)P組合后，還可進一步對所述電容組工作電壓和工作電流進行設置：U＝U0·S，I＝I0·P，其中U和I分別是所述電容組的工作電壓和工作電流，U0和I0分別是所述電容組內(nèi)部電容單體或模塊的額定工作電壓和額定工作電流；當所述計算總電容Cj與所述總電容C之差大于某一閾值時，則判定所述電容組異常，生成異常信號；當S與S’的差值或P與P’的差值大于某一閾值時，或者P與S中任意一個為非整數(shù)時，則判定所述電容組異常，生成異常信號；當所述電容組的總電容C的本次結果與上次結果之差大于某一閾值且所述電容單體或模塊數(shù)量N不變或所述電容組的總電容C的本次結果與上次結果之差不大于某一閾值且所述電容單體或模塊數(shù)量N變化時，則判定所述電容組異常，生成異常信號；當所述電容組的總電容C的本次結果與上次結果之差大于某一閾值且所述電容單體或模塊數(shù)量N發(fā)生變化時，基于變化后的所述電容組的總電容C和所述電容單體且模塊數(shù)量N，采取如下方式作進一步判斷：方式1：采取權利要求4所述步驟1～3得到與所述總電容C最接近的所述電容組的計算總電容Cj，若所述計算總電容Cj與所述總電容C之差不大于某一閾值，則判定所述電容組的單體或模塊數(shù)量發(fā)生變化、功能正常，并利用權利要求4所述步驟4重新確定所述電容組的串聯(lián)數(shù)S與并聯(lián)數(shù)P組合，基于新的串聯(lián)數(shù)S與并聯(lián)數(shù)P重新設置所述電容組工作電壓和工作電流，否則判定所述電容組異常，生成異常信號；方式2：采取權利要求5所述規(guī)律計算S、S’和P或P、P’和S，若S與S’的差值和/或P與P’的差值不大于某一閾值且P與S均為整數(shù)，則判定所述電容組的單體或模塊數(shù)量發(fā)生變化、功能正常，并基于計算出的串聯(lián)數(shù)S與并聯(lián)數(shù)P重新設置所述電容組工作電壓和工作電流，否則判定所述電容組異常，生成異常信號。所述閾值為預先設定的恒定常值，或是根據(jù)所述電容組的端電壓檢測精度、所述電容單體或模塊數(shù)量N和所述電容組的總電容C中的一種或多種而變化的變量；當判定結果為所述電容組的單體或模塊數(shù)量發(fā)生變化、功能正常時，記錄所述電容組的單體或模塊數(shù)量、連接方式、串聯(lián)數(shù)S與并聯(lián)數(shù)P、總電容C中的一項或多項的當前及上次辨識結果，或進一步記錄上次與本次辨識的日期與時間。本發(fā)明可以達到的有益效果為：a)自動辨識電容組內(nèi)部電容單體或模塊數(shù)量和/或連接方式的變化；b)在電容組內(nèi)部電容單體或模塊數(shù)量和/或連接方式發(fā)生變化自動對電容組相關參數(shù)進行設置；c)有效克服現(xiàn)場修改方式存在的操作步驟繁瑣、花費時間長、對操作人員要求較高、不利于現(xiàn)場操作及軟件權限管理等缺點；d)有效辨識電容組內(nèi)部電容單體或模塊是否出現(xiàn)異常和數(shù)量是否出現(xiàn)變化；e)及時記錄電容組內(nèi)部電容單體或模塊數(shù)量和/或連接方式變化以及電容組總電容變化時的相關信息。附圖說明下面結合附圖與具體實施方式對本發(fā)明作進一步詳細的說明：圖1是本發(fā)明的電容組內(nèi)部連接方式辨識與參數(shù)設置方法所應用電容組的一種拓撲結構圖；圖2是本發(fā)明的電容組內(nèi)部連接方式辨識與參數(shù)設置方法所應用電容組的另一種拓撲結構圖。圖3是本發(fā)明的電容組內(nèi)部連接方式辨識與參數(shù)設置方法的一示意性實施流程圖。具體實施方式在實際應用中，電容組都是由相同規(guī)格的電容單體或模塊經(jīng)串并聯(lián)組合而成，其拓撲結構通常可分為如圖1所示的先串聯(lián)后并聯(lián)結構方式和如圖2所示的先并聯(lián)后串聯(lián)結構方式。由圖1和圖2可知，電容組的串聯(lián)數(shù)S、并聯(lián)數(shù)P和電容單體或模塊數(shù)量N則滿足如下條件：N＝P·S(1)由電容串并聯(lián)計算公式可得到電容組的總電容量C為：C＝C0·P/S(2)其中，C0為電容組的電容單體或模塊數(shù)量的電容。本發(fā)明的電容組內(nèi)部連接方式辨識與參數(shù)設置方法同時適用于上述說明中的、如圖1或圖2所示拓撲結構的電容組。實施例一本發(fā)明的電容組內(nèi)部連接方式辨識與參數(shù)設置方法的核心在于利用組成所述電容組的電容單體或模塊數(shù)量N和總電容C對所述電容組內(nèi)部電容單體或模塊的連接方式進行辨識，并在基于辨識結果進行相關參數(shù)的自動設定、確定所述電容組的電容單體或模塊數(shù)量N和總電容C變化原因以及記錄變化發(fā)生前后的相關信息，其實施過程包括如下內(nèi)容：√獲取所述電容組的電容單體或模塊數(shù)量N。根據(jù)所述電容組的電容單體或模塊是否具備監(jiān)控信號，其電容單體或模塊數(shù)量N的獲取可以采取如下方式中的任意一種：方式1：對于構成電容組的電容單體或模塊，為了保證使用安全，通常都會提供監(jiān)控信號供控制系統(tǒng)，設計良好的控制系統(tǒng)會監(jiān)控每一個電容單體或模塊，如最常用的溫度監(jiān)控信號，該信號通常由一個溫敏電阻產(chǎn)生，經(jīng)過適當處理后即可得到相應電容單體或模塊的溫度?？刂葡到y(tǒng)通過監(jiān)控各個電容單體或模塊的溫度監(jiān)控信號即可辨識出電容組的電容單體或模塊數(shù)量N；方式2：對于沒有提供監(jiān)控信號的電容單體或模塊，可采用手動輸入方式(如：跨接設置、撥碼盤等)、通信設置等方式使控制系統(tǒng)獲取數(shù)量N。√計算電容組容量C對電容組進行充電或放電，對充放電電流進行積分的同時記錄電容組的端電壓變化量ΔU，然后利用下式計算電容組的總電容C：式中i為流經(jīng)電容組的電流。需要指出的是，在進行上述電容組的充電或放電時，除了按照電容組的常規(guī)方式進行充放電外，還可以采用固定時間間隔、固定充放電電流或固定電壓變化量這三種方式中的任意一種或多種進行充放電控制，藉此提高檢測精度，進而提高電容組C的計算結果精確度。在充放電結束后按照式(3)計算可得到電容組的總電容量C。為提高電容組C的計算結果精確度，還可以重復進行上述充放電過程，并利用得到的多次檢測結果多次計算之后以其平均值作為最終的電容組C?！逃嬎愦?lián)數(shù)S與并聯(lián)數(shù)P利用上述步驟中得到的電容單體或模塊數(shù)量N和總電容量C，依照如下兩種方法中的任意一種計算電容組的串聯(lián)數(shù)S與并聯(lián)數(shù)P：方法1：由式(1)(2)相除得到：經(jīng)整理，可得：S’＝(N·C0/C)1/2(5)將S’進行如下取整運算后得電容組的串聯(lián)數(shù)S：S＝Round(S’)(6)結合式(1)與(6)可得到電容組的并聯(lián)數(shù)P：P＝N/S(7)方法2：參照方法1，很容易得到如下電容組的串聯(lián)數(shù)S與并聯(lián)數(shù)P：P’＝(N·C/C0)1/2，P＝Round(P’)，S＝N/P(8)√電容組工作狀態(tài)的辨識根據(jù)組成電容組的電容單體或模塊及其連接情況，可將電容組的工作狀態(tài)分為如下三種：狀態(tài)a、電容單體或模塊及其連接正常，電容單體或模塊數(shù)量N和電容組的總電容C保持不變，稱之為系統(tǒng)正常；狀態(tài)b、組成電容組的一個或多個電容單體或模塊失效和/或其連接出現(xiàn)異常(如短路、斷路等)和/或監(jiān)控信號或其至控制系統(tǒng)的信號傳輸出現(xiàn)異常，表現(xiàn)為辨識出的電容單體或模塊數(shù)量N不變但電容組的總電容C發(fā)生變化或電容單體或模塊數(shù)量N發(fā)生變化但電容組的總電容C不變或電容單體或模塊數(shù)量N和電容組的總電容C同時發(fā)生變化但二者間不匹配，將該種因系統(tǒng)出現(xiàn)異常而導致的情況稱之為系統(tǒng)異常；狀態(tài)c、組成電容組的各個電容單體或模塊功能及其連接正常，但因某種原因而對其電容單體或模塊進行了增加或減少，從而導致其數(shù)量N和總電容量C都發(fā)生變化，但變化后的數(shù)量N與總電容量C相匹配，將該種情況稱之為數(shù)量發(fā)生變化、功能正常。上述狀態(tài)中的“變化”的判定可以采用當前結果與上次結果之差與某閾值間的大小關系來實現(xiàn)。電容組的電容單體或模塊數(shù)量N與總電容量C是否匹配的判定方法為：當按照式(5)～式(8)重新計算S、S’和P或P、P’和S，若S與S’的差值或P與P’的差值不大于某一閾值且P與S均為整數(shù)時，判定電容組的電容單體或模塊數(shù)量N與總電容量C相匹配，否則判定為不匹配。在上述電容組工作狀態(tài)中，只要辨識出的電容單體或模塊數(shù)量N和電容組的總電容C保持不變，即可判定系統(tǒng)正常，處于狀態(tài)a，下面重點說明對于狀態(tài)b和狀態(tài)c的判定方法。對于狀態(tài)b和狀態(tài)c的判定，可采取如下方法中的一種或多種：方法1：當S與S’的差值和/或P與P’的差值大于某一閾值時，或者P與S中任意一個為非整數(shù)時，則判定所述電容組異常，生成異常信號。方法2：當所述電容組的總電容C的本次結果與上次結果之差大于某一閾值且所述電容單體或模塊數(shù)量N不變，或所述電容組的總電容C的本次結果與上次結果之差不大于某一閾值且所述電容單體或模塊數(shù)量N變化時，則判定所述電容組異常，生成異常信號。方法3：當所述電容組的總電容C的本次結果與上次結果之差大于某一閾值且所述電容單體或模塊數(shù)量N發(fā)生變化時，基于變化后的所述電容組的總電容C和所述電容單體且模塊數(shù)量N相匹配，則判定所述電容組處于狀態(tài)c，否則處于狀態(tài)b，生成異常信號。上述閾值為預先設定的恒定常值，或是根據(jù)所述電容組的端電壓檢測精度、所述電容單體或模塊數(shù)量N和所述電容組的總電容C中的一種或多種而變化的變量?！虆?shù)計算與設置在所述電容組內(nèi)部連接方式辨識與參數(shù)設置方法辨識出所述電容組的串聯(lián)數(shù)S與并聯(lián)數(shù)P組合后，如果判定電容組處于工作狀態(tài)c，則按照下式對所述電容組工作電壓和工作電流進行設置：U＝U0·S，I＝I0·P其中U和I分別是所述電容組的工作電壓和工作電流，U0和I0分別是所述電容組內(nèi)部電容單體或模塊的額定工作電壓和額定工作電流。需要指出的是，在進行電容組的工作電壓電流參數(shù)U與I的設置時，除了要考慮電容組內(nèi)部電梯單體或模塊的數(shù)量和連接方式外，還應考慮系統(tǒng)的在其他限制條件，如電容組的充放電電路的電氣容量等。√相關信息記錄當電容組發(fā)生變化(如單體或模塊數(shù)量N、總電容C、連接方式等)時，控制系統(tǒng)記錄所述電容組的單體或模塊數(shù)量、連接方式、串聯(lián)數(shù)S與并聯(lián)數(shù)P、總電容C中的一項或多項的當前及上次辨識結果，或進一步記錄上次與本次辨識的日期與時間，以便用于對電容組更改情況的檢查等。圖3所示為實施例一所述的本發(fā)明的電容組內(nèi)部連接方式辨識與參數(shù)設置方法的一示意性實施流程圖，主要包括如下步驟：Step1：在實施時，首先需要獲取電容組的單體或模塊數(shù)量N和總電容C；Step2：判斷電容組的單體或模塊數(shù)量N是否發(fā)生變化，如果電容組的單體或模塊數(shù)量N沒有發(fā)生變化，轉入Step3，否則轉入Step5；Step3：判斷電容組的總電容C是否發(fā)生變化，如果電容組的總電容C沒有發(fā)生變化，轉入Step4，否則轉入Step6；Step4：判定電容組處于狀態(tài)a，即系統(tǒng)正常；Step5：判斷電容組的總電容C是否發(fā)生變化，如果電容組的總電容C沒有發(fā)生變化，轉入Step6，否則轉入Step8；Step6：判定電容組處于狀態(tài)b，即系統(tǒng)異常，轉入Step7；Step7：采取必要應對措施，轉入Step12；Step8：基于新參數(shù)N和C計算串聯(lián)數(shù)S與并聯(lián)數(shù)P；Step9：判斷電容組的單體或模塊數(shù)量N與總電容C是否匹配，如果電容組的單體或模塊數(shù)量N與總電容C匹配，轉入Step10，否則轉入Step6；Step10：判定電容組處于狀態(tài)c，即電容組的單體或模塊數(shù)量N發(fā)生變化、功能正常，轉入Step11；Step11：基于新的電容組的串聯(lián)數(shù)S與并聯(lián)數(shù)P重新設置電容組的相關參數(shù)，轉入Step12；Step12：相關信息記錄。實施例二實施例二與實施例一的電容組內(nèi)部連接方式辨識與參數(shù)設置方法相似，二者的區(qū)別在于電容組的串聯(lián)數(shù)S與并聯(lián)數(shù)P的計算方法和電容組的電容單體或模塊數(shù)量N與總電容量C匹配與否的判定方法。下面僅就實施例二與實施例一的不同處加以說明。本實施例中，在已知電容組的電容單體或模塊數(shù)量N與總電容量C的情況下，串聯(lián)數(shù)S與并聯(lián)數(shù)P的計算方法如下：S1、窮舉乘積等于所述電容單體或模塊數(shù)量N的所有可能的串聯(lián)數(shù)S與并聯(lián)數(shù)P的組合；S2、計算對應每一種組合的連接方式的所述電容組的計算總電容Ck，k∈[1，m]，其中m為所述電容單體或模塊數(shù)量N的串聯(lián)數(shù)S與并聯(lián)數(shù)P的所有可能組合的數(shù)量；S3、比較步驟S2得到的所述電容組的計算總電容Ck和所述電容組的總電容C，并找出與所述總電容C最接近的所述電容組的計算總電容Cj；S4、根據(jù)與所述總電容C最接近的所述電容組的計算總電容Cj確定所述電容組的串聯(lián)數(shù)S與并聯(lián)數(shù)P組合。本實施例中，電容組的電容單體或模塊數(shù)量N與總電容量C是否匹配的判定方法為：當所述計算總電容Cj與所述總電容C之差不大于某一閾值時，判定電容組的電容單體或模塊數(shù)量N與總電容量C相匹配，否則判定為不匹配。所述閾值為預先設定的恒定常值，或是根據(jù)所述電容組的端電壓檢測精度、所述電容單體或模塊數(shù)量N和所述電容組的總電容C中的一種或多種而變化的變量。