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1、第25卷第5期电子测量与仪器学报Vol.25No.52011年5月JOURNALOFELECTRONICMEASUREMENTANDINSTRUMENT·427·DOI:10.3724/SP.J.1187.2011.00427*基于HS-PF的电力电子电路故障预测方法杨媛媛王友仁崔江罗慧(南京航空航天大学自动化学院测试系,南京210016)摘要:提出了一种基于混杂系统建模和粒子滤波预测算法的电力电子电路故障预测方法。针对电力电子电路混杂特性,建立了描述电力电子电路故障变化的状态空间模型,同时采用粒子滤波预测算法,通过粒子迭代估计当前时刻系统状态和缓变参数的变化趋势。通过分析BUCK电
2、路的工作状态,阐述了选择输出纹波电压作为电路故障判据的理由。仿真实验证明了本文方法的有效性。关键词:电力电子电路;故障预测;混杂系统;粒子滤波中图分类号:TM85文献标识码:A国家标准学科分类代码:470.40methodofpowerelectronicsystemfaultpredictionbasedonhybridsystemandparticlefilterYangYuanyuanWangYourenCuiJiangLuoHui(CollegeofAutomationEngineering,NanjingUniversityofaeronauticsandastronaut
3、ics,Nanjing210016,China)Abstract:Topredictthesoftfaultofthepowerelectronicsystem,astate-spacemodelofthepowerelectronicsys-temisgiveninthispaper,whichcandescribethefailureprocess.Thepowerelectronicsystemcanbeviewedasatypicalhybridsystemandtheparticlefilterisalsousedtoestimatethecurrentstateandth
4、efuturedevelopmentofthecircuit.AccordingtotheanalysisoftheBUCKcircuit,thevoltagerippleoftheoutputischosenasthefailurecriteriontopredicttheprobabilityofmalfunction.Theexperimentalresultsshowthatthemethodisfeasibleandeffective.Keywords:Powerelectroniccircuit;Faultprediction;Hybridsystem;Particlef
5、ilter1引言主要由电力电子电路组成,是故障易发部件,在本文中作为重点研究对象。为了保证电子设备在特殊工作环境中可靠、安目前,对电力电子电路系统的故障诊断技术已全的运行,必须能够实时监测其工作状态和可靠[5-6]经有了相对成熟的发展,其故障预测技术研究性。故障预兆与健康管理(prognosticsandhealth相对偏少,主要集中于对具体产品的预兆单元设计,management,PHM)技术利用传感器采集系统的各通过应力损伤模型计算产品剩余寿命等[7-9],先兆类信息,借助不同推理算法来估计系统自身的状况,失效预测方法研究不多。现有预测方法主要针对系在系统故障发生前实时监测与有效
6、预测其故障或故统模型采用参数辨识方法得到对应元件值[10-12]。此障趋势,结合各种信息资源提供维修保障措施,目建模方法较符合电力电子电路的特点,经过计算后[1-4]前正在受到越来越多的关注。电力电子装置通常可方便地定位和判断元件故障类型,但在系统辨识在电子设备中充当控制器和核心电源,其健康状况的递推过程中,对去噪过程要求十分严格,数据量直接影响到整个系统的性能,因此对其进行故障预大,实时计算有困难。同时由于电力电子电路工作测有利于提高设备的安全和可靠性。电源系统的构在高频开关状态导致电路工作过程中具有高噪声、成复杂,故障预测的难度很大。电源系统的主电路强非线性等特点。通常情况下应用
7、最广的卡尔曼滤本文于2011年1月收到。*基金项目:江苏省研究生科研创新计划(编号:CX10B_O98Z)资助项目。·428·电子测量与仪器学报第25卷波方法利用最小均方误差准则获得系统状态的动态变压器等);开关器件(如IGBT、功率MOSFET、功估计,对于非线性滤波方法,尚未有完善的解法。因率二极管等)。开关管等效为理想开关与等效电阻,此在电力电子电路故障预测问题中,往往无法适其他常用的器件有电容C、电感L、等效电阻R(如用。粒子滤波方法基于蒙特卡罗方
