【摘要】：隨著電力電子技術(shù)的迅速發(fā)展,多種電子產(chǎn)品日益出現(xiàn)且應(yīng)用廣泛。我們所熟知的電源系統(tǒng)、驅(qū)動器的主要組成部分皆是DC-DC電路。因此DC-DC電路發(fā)生故障,輕則造成電器產(chǎn)品損壞,重則造成人員傷亡,威脅社會和諧穩(wěn)定。為了減少DC-DC電路因隨機(jī)故障給系統(tǒng)帶來的影響,本文對基于自適應(yīng)數(shù)據(jù)窗的DC-DC電路故障預(yù)測方法的研究就具有重要的使用價(jià)值。為了提高DC-DC電路的故障預(yù)測精度本文做了以下工作:第一,對組成DC-DC電路的關(guān)鍵元器件做了分析,主要分析了其等效模型、失效機(jī)理、退化程度。確定了各器件性能退化的特征參數(shù)及其失效閾值。第二,分析了DC-DC電路開關(guān)功率變換器仿真電路的建立、其外圍元器件的設(shè)計(jì)和性能指標(biāo);分析了DC-DC電路的工作原理;分析了DC-DC電路中各個(gè)關(guān)鍵元器件的性能退化情況,得出本文所采用的電路級特征參數(shù)以及元件級特征參數(shù)。第三,對DC-DC電路故障預(yù)測方法進(jìn)行了深入研究。分別介紹了ELM算法、LSSVM算法、LSTM算法。分析了數(shù)據(jù)窗的設(shè)置,因多個(gè)數(shù)據(jù)窗的操作可以解決當(dāng)前通過對整體運(yùn)行狀況進(jìn)行建模不精確的問題。利用ELM、LSSVM、LSTM算法分別與自適應(yīng)數(shù)據(jù)窗相結(jié)合對DC-DC電路元件級特征參數(shù)進(jìn)行故障預(yù)測,并達(dá)到提高預(yù)測精度的目的。分析了輸出電壓平均值、輸出電壓紋波值、紋波比、損失函數(shù),四種參數(shù)中為何采用紋波電壓作為本文DC-DC電路電路級特征參數(shù)的原因。其中,紋波電壓是對輸出電壓進(jìn)行去噪處理后計(jì)算得出。最后分別利用WDD-ELM、WDD-LSSVM、WDD-LSTM算法的預(yù)測模型對電路級特征參數(shù)進(jìn)行基于數(shù)據(jù)窗的自適應(yīng)預(yù)測,并進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)來證此方法的可行性。本文實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了自適應(yīng)數(shù)據(jù)窗與預(yù)測模型相結(jié)合的方法對DC-DC電路進(jìn)行故障預(yù)測的優(yōu)勢,不僅可以節(jié)省系統(tǒng)存儲空間,使得預(yù)測精度得到提高,還可以利用最少的數(shù)據(jù)達(dá)到更精確的預(yù)測,縮短了每個(gè)預(yù)測算法迭代過程的計(jì)算量,使得預(yù)測時(shí)間縮短。圖[71]表[17]參[68]
【圖文】：

的難點(diǎn)；其三，故障預(yù)測的實(shí)時(shí)性和精確度，對實(shí)際電路系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)測測精度直接決定了該系統(tǒng)的可靠性，，所以針對不同的算法適用的范圍不研究各種不同算法相結(jié)合以及研究出新的普適的算法是當(dāng)前 DC-DC 電測方法研究的又一難點(diǎn)[25]。其難點(diǎn)就預(yù)示著是研究熱點(diǎn)，也就是此類研究的發(fā)展趨勢。首先，找到方法對 DC-DC 電路進(jìn)行特征參數(shù)提取，合適的特征參數(shù)是保證預(yù)測精；其次，找到故障預(yù)測的統(tǒng)一判據(jù)也是未來研究的大趨勢之一；最后，算法的融合，單一的方法并不能達(dá)到很好的預(yù)測效果，如果將多種算法，既可以利用各個(gè)算法的優(yōu)點(diǎn)，各算法間相互取長補(bǔ)短互為補(bǔ)充，可提測的精度[26]。 DC-DC 電路的器件失效分布和故障模式DC-DC 電路關(guān)鍵元器件的失效概率分布圖如圖 3 所示：其是在溫度 T=情況。

2 DC-DC 電路故障特征參數(shù)如圖 9 所示，通過對 2.3.1 和 2.3.2 節(jié)的分析可知，計(jì)算出各個(gè)元器件的初數(shù)，設(shè)置仿真時(shí)間（30ms）及仿真步長（1μs）等參數(shù)。當(dāng)輸出電壓波形穩(wěn)后對其進(jìn)行采樣，分別得出不考慮寄生元器件時(shí)的理想情況和考慮寄生元器非理想情況下的仿真波形圖如圖 11 和圖 12 所示：
【學(xué)位授予單位】：安徽理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TM46

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 杜占龍;李小民;鄭宗貴;張國榮;毛瓊;;基于正則化與遺忘因子的極限學(xué)習(xí)機(jī)及其在故障預(yù)測中的應(yīng)用[J];儀器儀表學(xué)報(bào);2015年07期

2 李碩;王紅;楊士元;;基于柵極信號的功率器件老化特征分析[J];中國科學(xué):信息科學(xué);2014年10期

3 劉恩朋;楊占才;靳小波;;國外故障預(yù)測與健康管理系統(tǒng)開發(fā)平臺綜述[J];測控技術(shù);2014年09期

4 王國輝;關(guān)永;鄭學(xué)艷;吳立鋒;潘巍;;開關(guān)電源中鋁電解電容ESR實(shí)時(shí)估測[J];電源技術(shù);2014年06期

5 吳yN;王友仁;陳妤;姜媛媛;;基于BPNN的電力電子電路參數(shù)性故障診斷方法[J];電子測量與儀器學(xué)報(bào);2012年05期

6 張秋菊;張冬梅;;電子系統(tǒng)故障預(yù)測與健康管理技術(shù)研究[J];光電技術(shù)應(yīng)用;2012年01期

7 孫鳳艷;王友仁;林華;崔江;姜媛媛;;基于頻域建模與遺傳算法的電力電子電路參數(shù)辨識方法[J];電工技術(shù)學(xué)報(bào);2011年11期

8 馬潔;徐小力;周東華;;旋轉(zhuǎn)機(jī)械的故障預(yù)測方法綜述[J];自動化儀表;2011年08期

9 盧西偉;劉志剛;王磊;全恒立;;基于累積損傷理論的鋁電解電容疲勞損傷估算方法[J];電工技術(shù)學(xué)報(bào);2011年04期

10 孫鳳艷;王友仁;崔江;林華;;功率變換電路電解電容器故障預(yù)測方法研究[J];電子測量與儀器學(xué)報(bào);2010年01期

本文編號：2605284