基于強跟蹤濾波器的開關變換器故障診斷
陳巴特爾,張翠英,周東華
內蒙古民族大學計算機科學與技術學院,內蒙古通遼
呼倫貝爾學院物理與電子信息學院,內蒙古呼倫貝爾
清華大學自動化系,北京
摘 要:Buck變換器又稱降壓變換器、串聯開關穩壓電源、三端開關型降壓穩壓器。廣泛用于計算機、家用電器、控制系統和通信系統中的電源幾乎都是開關電源,具有超快速負載動態響應、高功率變換效率、高功率密度、低電壓、大電流的特性.開關變換器作為它的主要電路,故障率較高,對它故障診斷研究是有意義的;趶姼櫈V波理論,給出了一種開關變換器電路故障實時診斷的一種方法。該方法以建立一種開關變換器電路狀態空間模型為基礎,利用強跟蹤濾波器對電路狀態及元件參數進行估計,當元件參數發生軟、硬型故障時,根據強跟蹤濾波器對元件參數的跟蹤結果及修正的Bayes分類算法,可實時診斷開關變換器電路中的元件故障。仿真結果證明了該方法的有效性。
關 鍵 詞:強跟蹤濾波器;開關變換器;狀態方程
1 引 言
開關變換器是強非線性時變性模擬電路,模擬電路故障診斷自20世紀60年代開始研究以來,雖然提出了很多方法,但仍是一個研究難題。其原因主要是:①模擬電路的多樣性;②模擬電路的元件參數都有容差;③模擬電路存在著非線性元件。傳統的模擬電路故障診斷可分為測后仿真法(SAT)、測前仿真法(SBT)兩大類。測后仿真法用得較多的是參數辨識法,該方法可診斷任意多硬故障和軟故障,診斷不受元件容差影響,但要求電路可測點足夠多,只適用于故障元件位置已明確的場合,計算量非常大,無法在線診斷。測前仿真法的典型方法是故障字典法,此方法只能診斷已知的硬故障或單故障,但元件容差及非線性極易導致誤診或漏診。基于強跟蹤濾波器(STF) 理論,本文給出了一種建立開關變換器電路系統狀態空間模型的故障診斷方法。STF對模型不匹配具有較強的魯棒性,對于非線性電路參數的軟、硬故障具有快速而準確的在線診斷能力。
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