基于強跟蹤濾波器的開關(guān)變換器故障診斷

陳巴特爾，張翠英，周東華

內(nèi)蒙古民族大學計算機科學與技術(shù)學院，內(nèi)蒙古通遼

呼倫貝爾學院物理與電子信息學院，內(nèi)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(lián)開關(guān)穩(wěn)壓電源、三端開關(guān)型降壓穩(wěn)壓器。廣泛用于計算機、家用電器、控制系統(tǒng)和通信系統(tǒng)中的電源幾乎都是開關(guān)電源，具有超快速負載動態(tài)響應(yīng)、高功率變換效率、高功率密度、低電壓、大電流的特性．開關(guān)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。基于強跟蹤濾波理論，給出了一種開關(guān)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(guān)變換器電路狀態(tài)空間模型為基礎(chǔ)，利用強跟蹤濾波器對電路狀態(tài)及元件參數(shù)進行估計，當元件參數(shù)發(fā)生軟、硬型故障時，根據(jù)強跟蹤濾波器對元件參數(shù)的跟蹤結(jié)果及修正的Ｂａｙｅｓ分類算法，可實時診斷開關(guān)變換器電路中的元件故障。仿真結(jié)果證明了該方法的有效性。

關(guān)　鍵　詞：強跟蹤濾波器；開關(guān)變換器；狀態(tài)方程

１　引　言
開關(guān)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(shù)都有容差；③模擬電路存在著非線性元件。傳統(tǒng)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(shù)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(guān)變換器電路系統(tǒng)狀態(tài)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(shù)的軟、硬故障具有快速而準確的在線診斷能力。

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