基于切换系统的电力电子电路故障诊断研究论文_郭勐波1,王智越1,盛钰2,郭静波2

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摘要 本文通过引入切换系统理论，首先介绍了电力电子电路切换系统的建模方法，然后在其切换模型的基础上，提出了一种电力电子故障诊断方法，它具有实现容易、可靠性高、诊断迅速等特点，最后以BOOST电路为例，详细阐述了此故障诊断方法的实现过程。

关键词：切换系统；电力电子电路；故障诊断；BOOST电路

0 引言

在电力电子技术快速发展的今天，设备的可靠性和安全性也越来越被人们所重视，因此也有越来越多的学者投身于故障诊断技术的研究中。电力电子电路常作为系统的控制电路，具有非常高的故障率，并且一旦故障，会造成整个系统的瘫痪，因此对其进行故障诊断就显得尤为重要[1]。目前，对电力电子电路进行故障诊断的方法主要有基于数学模型法、基于信号处理法和基于知识法等[2-4]。

本文通过引入切换系统理论，首先介绍了依据切换系统理论进行电力电子电路建模的方法，然后在电路的切换模型上提出了一种电力电子电路故障诊断的方法，并最终以一典型的BOOST电路为例详细阐述了该方法的实现过程。

1 基于切换系统的电力电子电路建模

切换系统是混杂系统的一种，包含几个子系统和一个决定某一时刻活动子系统的切换律，当系统的达到一定条件时，子系统就依据切换律产生转换，由一个子系统转换到另一个子系统[5]。对于电力电子电路，电路中所有开关器件的状态组合都可形成一个子系统。通过控制开关器件的状态，来控制整个系统在各个子系统之间切换，构成了整个切换系统。

针对有多对开关器件的电力电子电路，将电路中的储能、耗能元件及开关器件均按理想元件计算，其电路模型可表示为：

根据表2，状态变量u2和i2在4个子系统下的数值大小都不同，因此可以通过它们的组合来进行实际工作子系统辨别，再与期望切换规律进行比较，实现故障诊断。

4 结论

本文依据切换系统理论，建立了电力电子电路的切换模型，并在此基础上，提出了一种通过对比电路的期望切换规律与电路实际切换规律来实现故障诊断的方法，该方法具有实现容易、诊断迅速等特点。最后以BOOST电路为例，详细介绍了该故障诊断方法的实现过程。

参考文献

[1]姜媛媛.电力电子电路故障诊断及预测关键技术研究[D].南京航空航天大学,2018.

[2]王立平,陈仁文.基于小波包分形的电力电子故障诊断方法[J].测控技术,2017,36(05):5-8.

[3]王智弘,李东辉.基于小波变换和粗糙集的电力电子电路故障诊断方法[J].电气自动化,2015,37(03).

[4]吴迪.基于神经网络的电力电子电路故障诊断方法研究[D].哈尔滨理工大学,2017.

[5]邵力为.基于混杂系统理论与KELM的电力电子电路参数辨识方法[D].南京航空航天大学,2018.

作者简介：郭勐波，男，1993年生，硕士研究生，研究方向为电力电子电路的建模及故障检测。

论文作者:郭勐波1,王智越1,盛钰2,郭静波2

论文发表刊物:《电力设备》2019年第23期

论文发表时间:2020/4/30