[發(fā)明專(zhuān)利]基于鋸齒波的模擬電路故障診斷方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711066115.0
• 申請(qǐng)日: 2017-11-02
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107576904B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-08-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊成林;賴丹;劉震
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 電子科技大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01R31/316
• 分類(lèi)號(hào): G01R31/316
• 代理公司: 成都行之專(zhuān)利代理事務(wù)所(普通合伙) 51220
• 代理人: 溫利平;陳靚靚

本發(fā)明公開(kāi)了一種基于鋸齒波的模擬電路故障診斷方法，首先設(shè)置一個(gè)頻率集，以正弦波作為輸入激勵(lì)，得到頻率集中各個(gè)頻率下的元件特征圓，在濾波電路發(fā)生故障時(shí)，以鋸齒波作為輸入激勵(lì)，通過(guò)傅里葉變換得到頻率集中各個(gè)頻率下的故障電壓，從頻率集中選取一個(gè)頻率作為故障診斷頻率，計(jì)算故障電壓與預(yù)先得到的該頻率下的元件特征圓的最短距離，如果最短距離小于預(yù)設(shè)閾值的特征圓大于1個(gè)，則該故障電壓為混疊點(diǎn)，更換故障診斷頻率重新診斷，直到最短距離小于預(yù)設(shè)閾值的特征圓小于等于1個(gè)，則將最小最短距離的特征圓對(duì)應(yīng)的元件作為故障元件，得到故障診斷結(jié)果。本發(fā)明通過(guò)采用不同故障診斷頻率，消除混疊點(diǎn)的影響，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的故障診斷。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于模擬電路故障診斷技術(shù)領(lǐng)域，更為具體地講，涉及一種基于鋸齒波的模擬電路故障診斷方法。

背景技術(shù)

模擬電路故障是指被測(cè)模擬電路中的一個(gè)或幾個(gè)元件偏離其正常值而導(dǎo)致電路失效的行為。模擬故障可分為軟故障(又稱(chēng)為參數(shù)漂移)和硬故障(如開(kāi)路短路故障)。如何準(zhǔn)確高效地進(jìn)行模擬電路故障診斷是本領(lǐng)域的主要研究方向。

目前存在一種基于圓模型的電路故障診斷方法，其原理闡述如下：

圖1是模擬電路圖。如圖1所示，模擬電路N由獨(dú)立電壓源激勵(lì)。表示電壓相量，x為無(wú)源元件。根據(jù)替代定理，x可以被替換為與其端電壓相同的獨(dú)立電壓源，得到等效電路。圖2是圖1所示模擬電路的等效電路圖。根據(jù)戴維寧定理，有：

其中，是圖2中a和b端口開(kāi)路電壓相量；Z₀是a和b之間的戴維寧阻抗值，Z_x為元件x的阻抗值。根據(jù)戴維寧定理，和Z₀的值獨(dú)立于Z_x，且僅由無(wú)故障元件參數(shù)和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)確定。圖2中與圖1中是相等的。圖2中，模擬電路N由和共同激勵(lì)。根據(jù)疊加原理，圖2中的電壓等于和單獨(dú)作用時(shí)輸出電壓的代數(shù)和。圖3是圖1所示模擬電路的電壓源作用示意圖。圖4是圖1所示模擬電路的故障源作用示意圖。如圖3和圖4所示，電壓源和故障源單獨(dú)作用時(shí)，輸出電壓分別用和表示，根據(jù)疊加原理有：

其中，H'(jω)和H”(jω)分別為電源端口和元件x所在端口到輸出端口的傳遞函數(shù)，且與元件x的參數(shù)值無(wú)關(guān)。將公式(1)代入公式(2)，消去經(jīng)過(guò)化簡(jiǎn)得到輸出電壓對(duì)故障源阻抗值Z_x的函數(shù)關(guān)系如下：

從上式可以得到戴維寧等效阻抗Z₀與Z_x的關(guān)系如下：

不失一般性，將每個(gè)相量用直角坐標(biāo)表示：

其中，j是虛數(shù)單位。因?yàn)镠'(jω)、H”(jω)和Z₀都獨(dú)立于Z_x，所以R₀、X₀、m和n也獨(dú)立于Z_x。將(5)式代入(4)式得到：

假定元件x是電阻，記Z_x＝R_x，消掉R_x，得到電壓實(shí)部U_or與虛部U_oj的函數(shù)關(guān)系式：

消掉(8)式中的分母，不難推出：

式(8)可以表示為：

(U_or-w)²+(U_oj-v)²＝r² (9)

其中，