双向DC/DC变换器故障诊断与容错控制研究

发布时间：2021-05-24 13:49

　　双向DC/DC变换器具有重量轻、效率高和能量密度大等优点,在通信、新能源、军工和轨道交通等领域应用广泛。超级电容器作为储能元件在电力机车中应用越来越广泛,而双向DC/DC变换器能够实现超级电容器的充放电。传感器是双向DC/DC变换器控制系统的重要元件,当其发生故障时会对系统正常运行产生严重影响。对于变换器的主电路,开关器件故障也将影响系统的安全运行。鉴于此,本文提出一种基于状态观测器传感器和开关器件的故障诊断与容错控制方案,实现对传感器的故障诊断与容错控制,并同时实现对变换器开关器件的故障诊断。本文首先建立双向DC/DC变换器的数学模型并设计双闭环控制系统,根据数学模型进一步设计双向DC/DC变换器在Buck和Boost运行模式下的状态观测器,通过观测器对电感电流和输出电压进行准确观测,能够使观测误差保持在允许范围内,并且保证观测值能够快速跟踪传感器的实际采集值,将状态观测器的观测值引入控制系统中进行无传感器双闭环控制实验,结果证明了状态观测器的有效性。针对双向DC/DC变换器的传感器故障诊断和开关器件故障诊断,本文通过状态观测器得到电感电流和输出电压的观测值,将观测值与传感器采集值作... 

【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：61 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 课题研究的背景与意义
    1.2 电力电子变换器故障诊断与容错控制研究现状
        1.2.1 基于模型的诊断方法
        1.2.2 基于数据驱动的诊断方法
        1.2.3 双向DC/DC变换器故障诊断研究现状
    1.3 本文研究内容
2 双向DC/DC变换器双闭环控制系统与状态观测器设计
    2.1 双向DC/DC变换器建模和双闭环控制系统设计
    2.2 状态观测器设计
        2.2.1 Boost模式下状态观测器设计
        2.2.2 Buck模式下状态观测器设计
    2.3 仿真验证
    2.4 本章小结
3 双向DC/DC变换器的故障诊断与容错控制算法设计
    3.1 传感器故障诊断与容错控制研究
        3.1.1 Boost模式下传感器的故障诊断与容错控制研究
        3.1.2 Buck模式下传感器的故障诊断与容错控制研究
    3.2 开关器件故障诊断研究
        3.2.1 Boost模式下开关器件故障诊断研究
        3.2.2 Buck模式下开关器件故障诊断研究
    3.3 本章小结
4 实验平台设计与实验研究
    4.1 实验平台整体设计
    4.2 主电路设计
    4.3 控制电路与信号检测电路设计
        4.3.1 控制电路设计
        4.3.2 电压电流检测电路设计
    4.4 实验结果
        4.4.1 状态观测器有效性实验
        4.4.2 传感器故障诊断与容错控制实验
    4.5 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]基于数据驱动的变换器故障诊断综述[J]. 黄丽梅,张旗.  电气技术. 2019(02)
[2]模块化DC-DC变换器系统的故障诊断及容错控制[J]. 裴雪军,吴宇环,王涵宇.  电工电能新技术. 2018(08)
[3]基于电流矢量特征分析的逆变器开路故障快速诊断与定位方法[J]. 陈勇,刘志龙,陈章勇.  电工技术学报. 2018(04)
[4]绕组分段永磁直线电机切换位置传感器故障诊断及容错控制[J]. 张宏伟,王新环,荆鹏辉.  电子测量与仪器学报. 2017(11)
[5]单相脉宽调制整流器传感器故障诊断与容错控制[J]. 夏金辉,郭源博,张晓华.  电工技术学报. 2017(20)
[6]基于状态观测器的单相整流系统传感器故障诊断与容错控制方法[J]. 苟斌,蒲俊楷,葛兴来,冯晓云.  铁道学报. 2017(02)
[7]电力电子功率变换器故障诊断方法综述[J]. 吴娟,沈艳霞.  电工电能新技术. 2015(11)
[8]基于状态观测器的感应电机速度传感器故障诊断及容错控制[J]. 于泳,蒋生成,王高林,赵文龙,徐殿国.  中国电机工程学报. 2012(18)
[9]人工神经网络原理简介[J]. 李晶,栾爽,尤明慧.  现代教育科学. 2010(S1)
[10]电力电子系统故障诊断技术研究综述[J]. 蔡涛,段善旭,康勇.  电测与仪表. 2008(05)

硕士论文
[1]地铁永磁同步电机驱动系统传感器故障诊断[D]. 李永新.西南交通大学 2016
[2]双向DC-DC变换器混杂控制研究[D]. 鲁思兆.哈尔滨工业大学 2010



本文编号：3204294