一种全桥LLC谐振变换器开关管开路故障检测方法与电路技术

一种全桥LLC谐振变换器开关管开路故障检测方法与电路，该方法包括步骤S1，实时采集全桥LLC谐振变换器初级侧超前桥臂和滞后桥臂的中点之间的电压；步骤S2，对每一个正半周期、负半周期的进行积分，得到每一个正半周期的电压积分值和每一个负半周期的电压积分值；步骤S3，按照LLC谐振变换器开关周期顺序，依次将每一次得到的正半周期的电压积分值与全桥LLC谐振变换器正常运行时正半周期的积分值进行比较，以及每一次得到的负半周期的电压积分值与全桥LLC谐振变换器正常运行时负半周期的积分值进行比较，根据比较结果确定T1、T2、T3、T4是否发生开路故障。路故障。路故障。

【技术实现步骤摘要】
Transactions on Industrial Electronics, vol. 58, no. 5, pp. 1634
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1647, May 2011.]提出一种利用磁场近场作为诊断标准的DC/DC变换器故障诊断方法，使用环形磁近场探针捕获变换器的磁近场。然而该方法容易受到诊断位置和外部环境的干扰，导致误诊断问题，并在实际应用场合可能不太合适。
[0008]文献[S. Zhuo, A. Gaillard, L. Xu, C. Liu, D. Paire and F. Gao, "An Observer
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Based Switch Open
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Circuit Fault Diagnosis of DC
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DC Converter for Fuel Cell Application," in IEEE Transactions on Industry Applications, vol. 56, no. 3, pp. 3159
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3167, May
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June 2020.]提出一种基于Luenberger观测器开关故障实时诊断方法，应用于DC/DC交错升压变换器。该方法采用电感电流作为诊断变量，减少使用额外传感器，但是该方法对于算法要求较高，并且处理速度有限。

技术实现思路

[0009]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种全桥LLC谐振变换器开关管开路故障检测方法与电路，该方法利用初级侧超前桥臂和滞后桥臂的中点之间的电压积分值来识别开路故障开关管位置，不仅简单、快速，且检测精度高、与现有硬件设备兼容性强。
[0010]为了解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方法：一种全桥LLC谐振变换器开关管开路故障检测方法，所述全桥LLC谐振变换器初级侧超前桥臂的上开关管为T1、下开关管为T2，滞后桥臂的上开关管为T3、下开关管为T4，该方法包括：步骤S1，实时采集全桥LLC谐振变换器初级侧超前桥臂和滞后桥臂的中点之间的电压；步骤S2，对每一个正半周期、负半周期的进行积分，得到每一个正半周期的电压积分值和每一个负半周期的电压积分值；步骤S3，按照LLC谐振变换器开关周期顺序，依次将每一次得到的正半周期的电压积分值与全桥LLC谐振变换器正常运行时正半周期的积分值进行比较，以及每一次得到的负半周期的电压积分值与全桥LLC谐振变换器正常运行时负半周期的积分值进行比较，根据比较结果确定T1、T2、T3、T4是否发生开路故障。
[0011]进一步的，步骤S1中，将采样得到的进行放大和滤波处理。
[0012]更进一步的，步骤S3中，在确定T1、T2、T3、T4是否发生开路故障时：S31，先将步骤S2得到的第一个正半周期的电压积分值与全桥LLC谐振变换器正常运行时正半周期的积分值进行比较，若，即转至S32，否则确定T1、T4未发生开路故障，并将步骤S2接下来得到的第一个负半周期的电压积分值与全桥LLC谐振变换器正常运行时负半周期的积分值进行比较，此时，若，即转至S33，否则确定T2、T3未发生开路故障，并重复S31继续下一轮周期的比较；S32，将紧接着的负半周期的电压积分值与进行比较，若，
即确定T1发生开路故障，若，即确定T4发生开路故障；S33，将紧接着的正半周期的电压积分值与进行比较，若，即确定T2发生开路故障，若，即确定T3发生开路故障；所述α为整定系数，其值设为10%。
[0013]作为本专利技术的另一面，一种全桥LLC谐振变换器开关管开路故障检测电路，采用前述全桥LLC谐振变换器开关管开路故障检测方法检测T1、T2、T3、T4是否发生开路故障，该电路包括依次连接的采样电路、放大滤波电路、积分电路、比较电路和故障信号输出电路；所述采样电路与全桥LLC谐振变换器初级侧超前桥臂、滞后桥臂的中点连接；所述采样电路用于采集；所述放大滤波电路用于对采样得到进行放大和滤波；所述积分电路用于对进行积分，得到和；所述比较电路用于比较与的大小，以及与的大小；所述故障信号输出电路用于根据比较电路得到的结果输出不同的信号，以表示T1、T2、T3、T4是否发生开路故障。
[0014]进一步的，所述采样电路包括快恢复二极管与分压电阻；所述快恢复二极管的阳极分别与全桥LLC谐振变换器初级侧超前桥臂、滞后桥臂的中点连接，快恢复二极管的阴极依次连接分压电阻后再与的阳极连接，快恢复二极管的阴极依次连接分压电阻后再与的阳极连接；所述放大滤波电路包括差分运算放大器与电阻与电容；所述差分运算放大器的同相输入端与分压电阻的中点连接，反相输入端与的阳极连接，输出端与电阻、电容组成的滤波线路连接；所述差分运算放大器的同相输入端与分压电阻的中点连接，反相输入端与的阳极连接，输入端与电阻、电容组成的滤波线路连接；所述积分电路包括运算放大器与电阻R与电容；所述运算放大器的同相输入端、反相输入端分别与电容的两端连接；所述运算放大器的同相输入端、反相输入端分别与电容的两端连接；所述电阻与电容并联，其一端与运算放大器的同相输入端连接，另一端与运算放大器的输出端连接；所述电阻与电容并联，其一端与运算放大器的同相输入端连接，另一端与运算放大器的输出端连接；所述比较电路包括比较器；所述比较器的同相输入端与比
较器的反相输入端均与运算放大器的输出端连接，所述比较器的反相输入端输入，所述比较器的同相输入端输入；所述比较器的反相输入端与比较器的同相输入端均与运算放大器的输出端连接，所述比较器的同相输入端输入，所述比较器的反相输入端输入；所述故障信号输出电路包括逻辑门；所述逻辑门的两个输入端分别与比较器的输出端连接，所述逻辑门的输出端输出表示T1开路故障状态的信号；所述逻辑门的两个输入端分别与比较器的输出端连接，所述逻辑门的输出端输出表示T2开路故障状态的信号；所述逻辑门的一个输入端与逻辑门输出取反后的端口连接，另一个输入端与比较器的输出端连接，所述逻辑门的输出端输出表示T4开路故障状态的信号；所述逻辑门的一个输入端与逻辑门输出取反后的端口连接，另一个输入端与比较器的输出端连接，所述逻辑门的输出端输出表示T3开路故障状态的信号。
[0015]优选的，所述故障信号输出电路中的逻辑门均为与门；所述信号为1表示T1发生开路故障；所述信号为1表示T2发生开路故障；所述信号为1表示T4发生开路故障；所述信号为1表示T3发生开路故障；所述信号均为0表示T1、T2、T3、T4均未发生开路故障。
[0016]本专利技术提供了一种全桥LLC谐振变换器开关管开路故障检测方法与电路，该方法利用初级侧超前桥臂和滞后桥臂的中点之间的电压积分值来识别开路故障开关管位置，具体来说，通过检测电路中的采集电路采集超前桥臂和滞后桥臂的中点之间的电压，并通过积分电路输出电压积分值，再经过比较电路比较电压积分值的变化，从而得到表示开路故障状态的信号。相较于传统的LLC开路故障诊断方法而言，本专利技术提供的方法具有更高的检测精度，以及更快的检测速度，其能最快在一个开关周期内检测出开关管的开路故障。另外，本专利技术提供的检测电路控制本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种全桥LLC谐振变换器开关管开路故障检测方法，所述全桥LLC谐振变换器初级侧超前桥臂的上开关管为T1、下开关管为T2，滞后桥臂的上开关管为T3、下开关管为T4，其特征在于，该方法包括：步骤S1，实时采集全桥LLC谐振变换器初级侧超前桥臂和滞后桥臂的中点之间的电压；步骤S2，对每一个正半周期、负半周期的进行积分，得到每一个正半周期的电压积分值和每一个负半周期的电压积分值；步骤S3，按照LLC谐振变换器开关周期顺序，依次将每一次得到的正半周期的电压积分值与全桥LLC谐振变换器正常运行时正半周期的积分值进行比较，以及每一次得到的负半周期的电压积分值与全桥LLC谐振变换器正常运行时负半周期的积分值进行比较，根据比较结果确定T1、T2、T3、T4是否发生开路故障。2.根据权利要求1所述的全桥LLC谐振变换器开关管开路故障检测方法，其特征在于：步骤S1中，将采样得到的进行放大和滤波处理。3.根据权利要求2所述的全桥LLC谐振变换器开关管开路故障检测方法，其特征在于：步骤S3中，在确定T1、T2、T3、T4是否发生开路故障时：S31，先将步骤S2得到的第一个正半周期的电压积分值与全桥LLC谐振变换器正常运行时正半周期的积分值进行比较，若，即转至S32，否则确定T1、T4未发生开路故障，并将步骤S2接下来得到的第一个负半周期的电压积分值与全桥LLC谐振变换器正常运行时负半周期的积分值进行比较，此时，若，即转至S33，否则确定T2、T3未发生开路故障，并重复S31继续下一轮周期的比较；S32，将紧接着的负半周期的电压积分值与进行比较，若，即确定T1发生开路故障，若，即确定T4发生开路故障；S33，将紧接着的正半周期的电压积分值与进行比较，若，即确定T2发生开路故障，若，即确定T3发生开路故障；所述α为整定系数，其值设为10%。4.一种全桥LLC谐振变换器开关管开路故障检测电路，其特征在于：采用权利要求1
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3中任意一项所述的全桥LLC谐振变换器开关管开路故障检测方法检测T1、T2、T3、T4是否发生开路故障，该电路包括依次连接的采样电路、放大滤波电路、积分电路、比较电路和故障信号输出电路；所述采样电路与全桥LLC谐振变换器初级侧超前桥臂、滞后桥臂的中点连接；所述采样电路用于采集；所述放大滤波电路用于对采样得到的进行放大和滤波；
所述积分电路用于对进行积分，得到和；所述比较电路用于比较与的大小，以及与的大小；所述故障信号输出电路用于根据比较电路得...

【专利技术属性】
技术研发人员：帅智康，王伟，王泉洁，彭英舟，李杨，何梨梨，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：