一种耦合电容器心子打包与同步测量反馈控制方法及系统与流程

本发明涉及电容器制造，具体为一种耦合电容器心子打包与同步测量反馈控制方法及系统。

背景技术：

1、耦合电容器心子是电容式电压互感器的核心部件，由若干电容器元件经压装、引线连接和打包后构成。电容量是电容器的关键技术参数，需控制在规定的偏差范围之内。在元件卷绕过程中，介质材料层间不可避免地会残留微观空气间隙，使得卷绕完成后的实际厚度大于各层介质纯厚度之和，两者之比即为压紧系数。该系数反映了介质层间的贴合紧密程度，直接影响心子的等效介电常数，进而决定成品电容量的大小。压紧系数过低时，心子结构松散，电容量的稳定性和一致性难以保证；压紧系数过高时，层间贴合过于紧密，阻碍浸渍剂渗入微隙，影响浸渍效果和长期可靠性。因此，需将压紧系数控制在合理范围内。

2、传统心子打包方式以固定高度为打包目标，压紧程度依赖人工经验判断。操作人员通过手感或目测判断心子的松紧程度，不同操作人员之间、同一操作人员在不同批次之间均存在判断差异，导致同一规格产品的心子压紧系数呈现较大离散性。同时，固定高度控制方式无法克服原材料厚度分散性的影响：介质薄膜厚度本身存在制造分散性，材料偏厚的心子被过度压紧，材料偏薄的心子压紧不足。此外，心子打包完成后才能进行容量检测，检测环节滞后，无法实现在线同步测量和及时反馈，导致存在返工、效率低下的问题。当检测到容量不合格时，无法判断偏差来源是压紧问题还是卷绕参数问题，只能依赖高技能操作人员或技术人员的经验进行调整。

3、因此，亟需一种能够在打包压紧状态下同步完成电容量和高度在线测量、并根据测量结果自动给出卷绕参数调整建议的控制系统及方法，以实现压紧程度的一致性控制和电容量的闭环调控。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种耦合电容器心子打包与同步测量反馈控制方法及系统，通过压力闭环控制实现恒定压力打包，在压紧状态下同步测量心子的电容量和高度，将实测值与预设目标值区间进行自动比对，并根据偏差量分级输出卷绕参数的调整建议，实现电容器心子压紧质量的一致性控制和电容量的闭环调控。

2、本发明是通过以下技术方案来实现：

3、第一方面，本申请提供了一种耦合电容器心子打包与同步测量反馈控制方法，包括以下步骤：

4、步骤1，在电容器心子保持恒定压紧力的状态下，获取电容器心子在压紧状态下的实际电容量和实际高度；

5、步骤2，当所述实际电容量或所述实际高度超出对应目标区间时，根据电容偏差量和电容器心子中元件数量，计算单个元件的电容偏差区间，根据电容偏差区间确定打包参数调节区间；

6、步骤3，在所述打包参数调节区间内按预设调节步长取值，预测各取值对应的调节后电容器心子电容值和调节后电容器心子高度值，生成多组候选数组；

7、步骤4，从所述多组候选数组中筛选出调节后电容值和调节后高度值均落入对应目标区间的候选数组，从候选数组选择调节后电容值最接近目标区间中心值的一组，得到对应的打包参数。

8、优选的，所述打包参数为卷绕参数或元件数量；所述卷绕参数为极板长度或元件圈数。

9、优选的，步骤1中，所述恒定压紧力的获取方式为：

10、获取电容器心子的实际压紧力，根据所述实际压紧力与预设压力值的偏差，调节压紧实际压紧力，使实际压紧力维持在预设压力值的允许波动范围内。

11、优选的，所述预设压力值对对应的允许波动范围，根据给定的压紧系数结合工艺数据进行标定；

12、所述压紧系数为电容器心子内部所有介质材料层厚度的算术累加值与心子整体在受压状态下实测高度的比值。

13、优选的，步骤2中，所述单个元件的电容偏差区间的计算方法为：

14、根据所述实际电容量与目标电容值区间下边界和上边界的差值，确定电容器心子的总电容偏差区间，结合电容器心子中元件的串联数量，将所述总电容偏差区间换算为单个元件的电容偏差区间。

15、优选的，所述根据电容偏差区间确定打包参数调节区间，包括：

16、根据所述单个元件的电容偏差区间和单位打包参数对应的元件电容变化量，确定打包参数调节区间。

17、优选的，步骤3中，所述预测各取值对应的调节后电容器心子电容值和调节后电容器心子高度值，包括：

18、根据所述取值对应的打包参数调整量，结合介质厚度、压紧系数和极板厚度，预测调节后的电容器心子电容值和电容器心子高度值。

19、优选的，当根据电容偏差量和高度偏差量无法通过调整打包参数使电容器心子满足目标区间时；

20、先调整元件数量，再重新计算电容偏差区间和打包参数调节区间，生成候选数组并择优输出同时包含元件数量调整量和打包参数调整量。

21、第二方面，本申请还提供了一种耦合电容器心子打包与同步测量反馈控制系统，包括测量装置和控制单元；

22、所述测量装置集成于打包装置上，用于在压紧状态下测量电容器心子的实际电容量、实际高度和元件数量；

23、所述控制单元与所述测量装置信号连接，用于将实际电容量和实际高度分别与预设目标电容值和预设目标高度值进行比对，并在比对结果不满足误差要求时，根据电容偏差量、高度偏差量和元件数量，计算打包参数。

24、优选的，所述电容测量单元包括至少两个测量电极和电容测量电路；

25、所述至少两个测量电极在压紧状态下分别与电容器心子的对应引出端或极板形成电接触，所述电容测量电路通过所述测量电极获取电容量值；

26、所述高度测量单元为位移传感器，设于所述打包装置的压头随动位置，通过检测压头相对于基准面的行程位移量获得实际高度值。

27、与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

28、本申请提供的一种耦合电容器心子打包与同步测量反馈控制方法，在电容器心子保持恒定压紧力的状态下获取实际电容量和实际高度，以恒定压力压紧替代传统固定高度压紧，从根源上消除原材料厚度分散性对压紧程度一致性的影响，同时使测量状态与心子最终使用状态一致；当实测值超出目标区间时，根据电容偏差量和元件数量计算单个元件的电容偏差区间，再根据电容偏差区间确定打包参数调节区间，将心子整体偏差换算为元件级调节量；在调节区间内按预设步长取值，预测各取值对应的调节后心子电容值和高度值，生成多组候选数组，通过预测计算验证调整效果；步骤四从候选数组中筛选出同时满足电容和高度目标区间的方案，选择电容值最接近目标区间中心值的一组作为最优输出。该方法在打包阶段即可发现偏差并给出量化的参数调整建议，无需依赖高技能人员的经验判断，减少了返工和工序浪费。

29、本申请还提出了一种耦合电容器心子打包与同步测量反馈控制系统、一种电子设备和一种计算机存储介质，具备上述耦合电容器心子打包与同步测量反馈控制方法的全部优势。

1.一种耦合电容器心子打包与同步测量反馈控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种耦合电容器心子打包与同步测量反馈控制方法，其特征在于，所述打包参数为卷绕参数或元件数量；所述卷绕参数为极板长度或元件圈数。

3.根据权利要求1所述的一种耦合电容器心子打包与同步测量反馈控制方法，其特征在于，步骤1中，所述恒定压紧力的获取方式为：

4.根据权利要求1所述的一种耦合电容器心子打包与同步测量反馈控制方法，其特征在于，所述预设压力值对应的允许波动范围，根据给定的压紧系数结合工艺数据进行标定；

5.根据权利要求1所述的一种耦合电容器心子打包与同步测量反馈控制方法，其特征在于，步骤2中，所述单个元件的电容偏差区间的计算方法为：

6.根据权利要求1所述的一种耦合电容器心子打包与同步测量反馈控制方法，其特征在于，所述根据电容偏差区间确定打包参数调节区间，包括：

7.根据权利要求1所述的一种耦合电容器心子打包与同步测量反馈控制方法，其特征在于，步骤3中，所述预测各取值对应的调节后电容器心子电容值和调节后电容器心子高度值，包括：

8.根据权利要求1所述的一种耦合电容器心子打包与同步测量反馈控制方法，其特征在于，当根据电容偏差量和高度偏差量无法通过调整打包参数使电容器心子满足目标区间时；

9.一种执行权利要求1-8任一项所述耦合电容器心子打包与同步测量反馈控制方法的系统，其特征在于，包括测量装置和控制单元；

10.根据权利要求9所述耦合电容器心子打包与同步测量反馈控制方法的系统，其特征在于，所述电容测量单元包括至少两个测量电极和电容测量电路；