基于输出电压特征的DC-DC变换器故障识别与寿命预测方法研究
发布时间：2022-02-22 22:11
随着电子信息产业的飞速发展,直流转直流（DC-DC）变换器在航空航天、工业自动化、消费类电子产品等领域有着广泛的应用,其可靠性与设备能否稳定运行有着密切的关系。DC-DC变换器作为电子系统的核心电路,一旦电路中的元器件发生短路或断路故障（硬故障）会导致设备停止工作,严重的甚至会威胁到人身财产安全;而元器件的参数退化（软故障）也会导致电源输出质量下降,引起设备工作异常。因此对DC-DC转换器电路中的元器件硬故障进行快速、准确的识别以及对元器件退化参数的精确在线监测有着十分重要的意义。由于DC-DC变换器应用在负载随机变化、电磁干扰强的复杂环境下,且故障模式多样,以及用于分析的可采集信号有限,因此目前的方法难以结合实际情况实现应用。本文以降压型（BUCK）DC-DC转换电路为对象,首先对理想情况下的电路正常状态与故障状态下的模型进行了分析,并对现有方法在应用中所面临的挑战进行了总结,在此背景下提出了基于改进微分法的硬故障识别方法,以及基于集合经验模态分解（Ensemble Empirical Mode Decomposition,EEMD）的输出滤波电解电容等效串联电阻值（Equivale...
【文章来源】：电子科技大学四川省211工程院校985工程院校教育部直属院校
【文章页数】：101 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 课题背景和意义
1.2 研究现状
1.2.1 DC-DC转换器故障识别
1.2.2 DC-DC转换器剩余使用寿命预测
1.3 研究难点
1.4 论文主要研究工作
第二章 BUCK型 DC-DC变换器工作原理及其硬故障特征
2.1 BUCK型 DC-DC变换器工作原理
2.2 BUCK型 DC-DC变换器故障特征
2.2.1 功率开关管故障
2.2.2 电解电容故障
2.2.3 功率二极管故障
2.2.4 功率电感故障
2.3 BUCK型 DC-DC变换电路硬故障特征分析
2.3.1 BUCK型 DC-DC变换电路参数分析
2.3.2 BUCK型 DC-DC变换电路硬故障分析
2.4 本章小结
第三章 BUCK型 DC-DC变换器硬故障识别
3.1 微分方法故障识别原理
3.1.1 故障识别流程
3.1.2 基于电感电流微分法的开关管硬故障识别
3.2 基于改进型输出电压微分方法的故障识别
3.2.1 方法改进
3.2.2 识别电路设计
3.3 实验结果与分析
3.3.1 仿真结果
3.3.2 对比分析
3.4 本章小结
第四章 BUCK型 DC-DC变换器电解电容参数监测与寿命预测
4.1 输出电压纹波分析
4.1.1 纹波组成
4.1.2 负载波动指数
4.2 基于EEMD的电解电容参数监测及寿命预测
4.2.1 EEMD基本原理及其滤波应用
4.2.2 动态负载下的电解电容参数监测与寿命预测
4.3 实验仿真与分析
4.4 本章小节
第五章 全文总结与展望
5.1 全文总结
5.2 后续工作与展望
致谢
参考文献
攻读硕士期间取得的研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于Wiener过程的功率变换器剩余寿命评估方法[J]. 邵力为,王友仁,孙权. 机械制造与自动化. 2019(02)
[2]基于无迹粒子滤波的功率变换器剩余寿命预测方法[J]. 孙权,王友仁,吴祎,姜媛媛. 电源学报. 2019(05)
[3]开关电源中电解电容寿命预测分析[J]. 俞珊,徐志望,董纪清. 电源学报. 2016(06)
[4]PHM技术国内外发展情况综述[J]. 吕琛,马剑,王自力. 计算机测量与控制. 2016(09)
[5]航空电子系统故障预测与健康管理技术研究[J]. 何奇. 电子世界. 2016(12)
[6]基于灰色聚类的汽车健康状态评估[J]. 胡龙萍,徐晓凤. 计算机技术与发展. 2014(10)
[7]面向PHM的复杂装备系统故障预测技术研究[J]. 金赛赛,黄考利,连光耀,张西山. 信息技术. 2013(12)
[8]开关电源功率器件MOSFET参数辨识的研究[J]. 郑学艳,吴立锋,关永,潘巍,王国辉. 测控技术. 2013(06)
[9]集合经验模态分解的稳健滤波方法研究[J]. 刘海波,赵宇凌. 振动与冲击. 2013(08)
[10]一种电力电子电路参数性故障的辨识方法[J]. 杨媛媛,王友仁,崔江. 佳木斯大学学报(自然科学版). 2011(02)
博士论文
[1]EMD算法研究及其在信号去噪中的应用[D]. 王婷.哈尔滨工程大学 2010
硕士论文
[1]开关电源关键电路故障预测技术研究[D]. 卢俊.武汉理工大学 2018
[2]DC-DC变换器功率管故障诊断研究[D]. 柳念东.华中科技大学 2016
[3]一种基于频率分量的Boost型变流器中电解电容参数预测方法[D]. 谢广成.重庆大学 2016
[4]DC-DC变换器的故障诊断电路设计[D]. 许满超.东南大学 2015
[5]功率MOSFET的失效分析及其驱动设计[D]. 王毅.武汉理工大学 2014
[6]机载电子设备在线可靠性评估与剩余寿命预测方法研究[D]. 王书锋.南京航空航天大学 2014
本文编号：3640281
【文章来源】：电子科技大学四川省211工程院校985工程院校教育部直属院校
【文章页数】：101 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 课题背景和意义
1.2 研究现状
1.2.1 DC-DC转换器故障识别
1.2.2 DC-DC转换器剩余使用寿命预测
1.3 研究难点
1.4 论文主要研究工作
第二章 BUCK型 DC-DC变换器工作原理及其硬故障特征
2.1 BUCK型 DC-DC变换器工作原理
2.2 BUCK型 DC-DC变换器故障特征
2.2.1 功率开关管故障
2.2.2 电解电容故障
2.2.3 功率二极管故障
2.2.4 功率电感故障
2.3 BUCK型 DC-DC变换电路硬故障特征分析
2.3.1 BUCK型 DC-DC变换电路参数分析
2.3.2 BUCK型 DC-DC变换电路硬故障分析
2.4 本章小结
第三章 BUCK型 DC-DC变换器硬故障识别
3.1 微分方法故障识别原理
3.1.1 故障识别流程
3.1.2 基于电感电流微分法的开关管硬故障识别
3.2 基于改进型输出电压微分方法的故障识别
3.2.1 方法改进
3.2.2 识别电路设计
3.3 实验结果与分析
3.3.1 仿真结果
3.3.2 对比分析
3.4 本章小结
第四章 BUCK型 DC-DC变换器电解电容参数监测与寿命预测
4.1 输出电压纹波分析
4.1.1 纹波组成
4.1.2 负载波动指数
4.2 基于EEMD的电解电容参数监测及寿命预测
4.2.1 EEMD基本原理及其滤波应用
4.2.2 动态负载下的电解电容参数监测与寿命预测
4.3 实验仿真与分析
4.4 本章小节
第五章 全文总结与展望
5.1 全文总结
5.2 后续工作与展望
致谢
参考文献
攻读硕士期间取得的研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于Wiener过程的功率变换器剩余寿命评估方法[J]. 邵力为,王友仁,孙权. 机械制造与自动化. 2019(02)
[2]基于无迹粒子滤波的功率变换器剩余寿命预测方法[J]. 孙权,王友仁,吴祎,姜媛媛. 电源学报. 2019(05)
[3]开关电源中电解电容寿命预测分析[J]. 俞珊,徐志望,董纪清. 电源学报. 2016(06)
[4]PHM技术国内外发展情况综述[J]. 吕琛,马剑,王自力. 计算机测量与控制. 2016(09)
[5]航空电子系统故障预测与健康管理技术研究[J]. 何奇. 电子世界. 2016(12)
[6]基于灰色聚类的汽车健康状态评估[J]. 胡龙萍,徐晓凤. 计算机技术与发展. 2014(10)
[7]面向PHM的复杂装备系统故障预测技术研究[J]. 金赛赛,黄考利,连光耀,张西山. 信息技术. 2013(12)
[8]开关电源功率器件MOSFET参数辨识的研究[J]. 郑学艳,吴立锋,关永,潘巍,王国辉. 测控技术. 2013(06)
[9]集合经验模态分解的稳健滤波方法研究[J]. 刘海波,赵宇凌. 振动与冲击. 2013(08)
[10]一种电力电子电路参数性故障的辨识方法[J]. 杨媛媛,王友仁,崔江. 佳木斯大学学报(自然科学版). 2011(02)
博士论文
[1]EMD算法研究及其在信号去噪中的应用[D]. 王婷.哈尔滨工程大学 2010
硕士论文
[1]开关电源关键电路故障预测技术研究[D]. 卢俊.武汉理工大学 2018
[2]DC-DC变换器功率管故障诊断研究[D]. 柳念东.华中科技大学 2016
[3]一种基于频率分量的Boost型变流器中电解电容参数预测方法[D]. 谢广成.重庆大学 2016
[4]DC-DC变换器的故障诊断电路设计[D]. 许满超.东南大学 2015
[5]功率MOSFET的失效分析及其驱动设计[D]. 王毅.武汉理工大学 2014
[6]机载电子设备在线可靠性评估与剩余寿命预测方法研究[D]. 王书锋.南京航空航天大学 2014
本文编号：3640281
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