一种复杂工况下航空静止变流器健康状态评估方法技术

本发明专利技术公开一种复杂工况下航空静止变流器健康状态评估方法，具体步骤为：首先采集工作环境温度、输入电压、输出电压、直流母线电压等电路状态信号，提取输出电压有效值、频率和失真度，直流母线电压纹波比等特征参数；然后基于极限学习机模型构建航空静止变流器工况‑健康特征向量映射模型；最后求取当前特征向量与映射健康特征向量之间的曼哈顿距离构建航空静止变流器电路级健康指标，对当前航空静止变流器进行健康状态评估。本发明专利技术考虑工作环境复杂性，通过工况‑健康特征向量映射模型排除复杂工况的影响，基于曼哈顿距离度量方法构建电路级健康指标，准确评估了航空静止变流器的健康状态。

【技术实现步骤摘要】
一种复杂工况下航空静止变流器健康状态评估方法
本专利技术涉及一种航空静止变流器健康状态评估方法，属于可靠性评估和电子故障预测与健康管理领域。
技术介绍
航空静止变流器是飞机电源系统中的二次供电设备，将飞机上的低压28V直流电变换为单相/三相115V/400Hz的交流电，供飞机上交流用电设备使用。目前航空静止变流器多采用两级式架构：使用前级DC/DC电路提高输入电压与电气隔离，后级DC/AC完成交流电的转换。随着机载用电设备的不断增加、技术不断更新迭代，对于航空静止变流器安全可靠性的要求越来越高，由于航空静止变流器的工作环境复杂，加上电路结构复杂使得航空静止变流器发生故障的概率大大提高，对复杂工况下航空静止变流器进行准确的健康评估能够为航空静止变流器的健康管理、视情维修提供重要的理论依据以及技术保障。目前在可靠性评估和电子故障预测与健康管理领域的专家多是对DC-DC电路展开健康状态评估技术的研究，对于逆变器电路的研究较少，且都是工作在单一工况下的电路，没有考虑温度、负载、输入电压的影响。大多数学者仅选择易于测得的输出电压均值作为电路故障指本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种复杂工况下航空静止变流器健康状态评估方法，其特征在于，具体包括以下步骤：/n步骤1：构建表征航空静止变流器电路级性能的特征向量，其步骤如下：/n步骤1.1、定义各元器件参数均在容差范围内且电路性能参数满足要求的航空静止变流器为健康航空静止变流器；定义能够表征航空静止变流器性能的参数为特征参数，定义健康航空静止变流器下所提取的特征参数为健康特征参数；定义由多个健康特征参数构成的向量为健康特征向量，定义从当前航空静止变流器提取出的多个特征参数构成的向量为特征向量；分别采集不同工况下健康航空静止变流器与当前航空静止变流器工作在稳态时的工况状态信号：环境温度T、输入电压U

【技术特征摘要】
1.一种复杂工况下航空静止变流器健康状态评估方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
步骤1：构建表征航空静止变流器电路级性能的特征向量，其步骤如下：
步骤1.1、定义各元器件参数均在容差范围内且电路性能参数满足要求的航空静止变流器为健康航空静止变流器；定义能够表征航空静止变流器性能的参数为特征参数，定义健康航空静止变流器下所提取的特征参数为健康特征参数；定义由多个健康特征参数构成的向量为健康特征向量，定义从当前航空静止变流器提取出的多个特征参数构成的向量为特征向量；分别采集不同工况下健康航空静止变流器与当前航空静止变流器工作在稳态时的工况状态信号：环境温度T、输入电压Uin、负载值RL，电路状态信号：输出电压Uout、直流母线电压Vbus以及开关管控制信号Vgs。
步骤1.2、根据步骤1.1中采集的航空静止变流器的监测信号，提取电路特征参数：输出电压有效值Uo、输出电压频率FU、输出电压失真度THDU、直流母线电压纹波比Vpp、直流母线电压平均值Vmean、开关管控制信号占空比Vgs_d，构建工况参数向量E＝[T，Uin，RL]、电路健康特征向量H＝[Uo1，FU1，THDU1，Vpp1，Vmean1，Vgs_d1]以及电路当前特征向量F＝[Uo，FU，THDU，Vpp，Vmean，Vgs_d]。
步骤2：构建基于极限学习机的航空静止变流器的工况-健康特征向量映射模型。首先定义由工况-健康特征向量映射模型得到的向量为映射健康特征向量HF，将步骤1中获得的健康航空静止变流器的工况参数向量E作为极限学习机(ELM)的输入，电路健康特征向量H作为ELM模型的期望输出，构建航空静止变流器的工况-健康特征向量映射模型；然后将当前采集的航空静止变流器的工况参数向量输入至工况-健康特征向量映射模型，得到航空静止变流器当前工况下的映射健康特征向量HF。
步骤3：使用曼哈顿距离度量方法构建航空静止变流器健康指标HI。根据步骤2中获取的航空静止变流器在当前工况下的映射健康特征向量HF以及步骤1中获取的航空静止变流器当前特征向量F，求取HF、F的曼哈顿距离来度量当前航空静止变流器与相同工况下健康航空静止变流器的偏移程度，构建电路级健康指标HI，对当前航空静止变流器进行准确的健康状态评估。


2.根据权利要求1所述的一种复杂工况下航空静止变流器健康状态评估方法，其特征在于，所述步骤1中构建表征航空静止变流器性能的电路级特征向量，具体步骤如下：
(1)根据输出电压信号Uout计算出输出电压有效值Uo、输出电压频率FU、输出电压失真度THDU；



其中，输出电压失真度为不大于某特定阶数K的输出电压所有谐波分量有效值(Gu2、Gu3...Gun)与基波分量有效值Gu1比值的平方和，K的值在GB17625系列标准中给出。
(2)根据直流母线电压Vbus计算出直流母线电压平均值Vmean以及直流母线电压纹波比Vpp；



(3)根据开关管控制信号Vgs波形求出其占空比Vgs_d为：



其中，S(Vgs)为Ts时间段内采样的总点数，S(Vgs+)为采样时间内Vgs值为正的点数。
(4)提取出航...

【专利技术属性】
技术研发人员：王友仁，司滕，樊冀生，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32