[發(fā)明專(zhuān)利]基于逆向卡爾曼濾波器的Buck變換器故障檢測(cè)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811515424.6
• 申請(qǐng)日: 2018-12-12
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109725213B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-05-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王子赟;劉子幸;徐桂香;張帥;王艷
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 江南大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01R31/00
• 分類(lèi)號(hào): G01R31/00;G06F30/20
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專(zhuān)利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 何金錦

本發(fā)明公開(kāi)了一種基于逆向卡爾曼濾波器的Buck變換器故障檢測(cè)方法，屬于電力變換器故障檢測(cè)領(lǐng)域。該方法包括建立非理想Buck變換器在電感電流持續(xù)導(dǎo)通情況下的混雜系統(tǒng)離散模型；獲取Buck變換器的狀態(tài)方程和觀測(cè)矩陣的方程；獲取在工作狀態(tài)下的輸入電壓、切換狀態(tài)、電感電流和輸出電壓，確定Buck變換器的狀態(tài)矩陣；根據(jù)狀態(tài)矩陣、狀態(tài)方程和觀測(cè)矩陣的方程，估計(jì)k時(shí)刻的參數(shù)矩陣；根據(jù)估計(jì)得到的k時(shí)刻Buck變換器的參數(shù)矩陣，確定各個(gè)元件的估計(jì)值；根據(jù)各個(gè)元件的估計(jì)值判斷Buck變換器是否發(fā)生故障；解決了目前Buck變換器的故障診斷實(shí)時(shí)性不好，精度不高的問(wèn)題；達(dá)到了提高Buck變換器故障檢測(cè)的實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確度的效果。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明實(shí)施例涉及電力變換器故障檢測(cè)領(lǐng)域，特別涉及一種基于逆向卡爾曼濾波器的Buck變換器故障檢測(cè)方法。

背景技術(shù)

電力變換器作為電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)換中間環(huán)節(jié)的重要器件，可用于電力系統(tǒng)、能源、汽車(chē)、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域。隨著電子技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域的拓展，變換器必將繼續(xù)在各個(gè)領(lǐng)域發(fā)揮重要的作用。

由于電解電容退化、開(kāi)關(guān)管故障、焊點(diǎn)故障等原因，常常導(dǎo)致斬波電路出現(xiàn)故障，為了保障電力變換器安全工作，需要對(duì)電力變換器進(jìn)行故障檢測(cè)。

故障診斷方法可以分為兩大類(lèi)：基于模型的和基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的。其中，基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的故障診斷方法需要以充足可靠的歷史數(shù)據(jù)為前提，但數(shù)據(jù)采集過(guò)程中往往會(huì)受到不同噪聲的影響，采集到的數(shù)據(jù)質(zhì)量不高，且故障診斷的實(shí)時(shí)性不好；基于模型的故障診斷方法適用于已知的模型，對(duì)數(shù)據(jù)源的依賴(lài)性較低，實(shí)時(shí)性較好。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)的問(wèn)題，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種基于逆向卡爾曼濾波器的Buck變換器故障檢測(cè)方法。該技術(shù)方案如下：

第一方面，提供了一種基于逆向卡爾曼濾波器的Buck變換器故障檢測(cè)方法，該方法包括：

建立非理想Buck變換器在電感電流持續(xù)導(dǎo)通情況下的混雜系統(tǒng)離散模型；

根據(jù)混雜系統(tǒng)離散模型，獲取Buck變換器的狀態(tài)方程和觀測(cè)矩陣的方程；

獲取Buck變換器在工作狀態(tài)下的輸入電壓、切換狀態(tài)、電感電流和輸出電壓，并確定Buck變換器的狀態(tài)矩陣；

根據(jù)狀態(tài)矩陣、狀態(tài)方程和觀測(cè)矩陣的方程，按如下公式估計(jì)k時(shí)刻Buck變換器的參數(shù)矩陣，參數(shù)矩陣中的元素根據(jù)Buck變換器中元件的值確定；

K(k)＝P(k|k-1)H^T(k)·[H(k)P(k|k-1)H^T(k)+R]^-1；

P(k|k-1)＝P(k-1|k-1)/λ+ΓQ_k-1Γ^T；

P(k|k)＝[I-K(k)H(k)]P(k|k-1)；

根據(jù)估計(jì)得到的k時(shí)刻Buck變換器的參數(shù)矩陣，確定Buck變換器中各個(gè)元件的估計(jì)值；

根據(jù)Buck變換器中各個(gè)元件的估計(jì)值判斷Buck變換器是否發(fā)生故障；

其中，狀態(tài)方程為X(k+1)＝X(k)+W(k)，觀測(cè)矩陣的方程為Y(k)＝H(k)X(k)+V(k)；