【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(dòng)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(huì)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(lái)的影響,本文對(duì)基于自適應(yīng)數(shù)據(jù)窗的DC-DC電路故障預(yù)測(cè)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(cè)精度本文做了以下工作:第一,對(duì)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(jí)特征參數(shù)以及元件級(jí)特征參數(shù)。第三,對(duì)DC-DC電路故障預(yù)測(cè)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(duì)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(duì)DC-DC電路元件級(jí)特征參數(shù)進(jìn)行故障預(yù)測(cè),并達(dá)到提高預(yù)測(cè)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(jí)特征參數(shù)的原因。其中,紋波電壓是對(duì)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(cè)模型對(duì)電路級(jí)特征參數(shù)進(jìn)行基于數(shù)據(jù)窗的自適應(yīng)預(yù)測(cè),并進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)來(lái)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(cè)模型相結(jié)合的方法對(duì)DC-DC電路進(jìn)行故障預(yù)測(cè)的優(yōu)勢(shì),不僅可以節(jié)省系統(tǒng)存儲(chǔ)空間,使得預(yù)測(cè)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(cè),縮短了每個(gè)預(yù)測(cè)算法迭代過程的計(jì)算量,使得預(yù)測(cè)時(shí)間縮短。圖[71]表[17]參[68]
【圖文】：

的難點(diǎn)；其三，故障預(yù)測(cè)的實(shí)時(shí)性和精確度，對(duì)實(shí)際電路系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)測(cè)測(cè)精度直接決定了該系統(tǒng)的可靠性，，所以針對(duì)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(cè)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(shì)。首先，找到方法對(duì) 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(cè)精；其次，找到故障預(yù)測(cè)的統(tǒng)一判據(jù)也是未來(lái)研究的大趨勢(shì)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(cè)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(zhǎng)補(bǔ)短互為補(bǔ)充，可提測(cè)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(duì) 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(zhǎng)（1μs）等參數(shù)。當(dāng)輸出電壓波形穩(wěn)后對(duì)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(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TM46

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2605284