【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于dc-dc变换器故障诊断，具体涉及一种基于滑动加权相关性分析的dc-dc变换器故障诊断方法及装置。
技术介绍
1、随着电子信息产业的飞速发展，dc-dc变换器在航空航天、工业自动化及数据中心等领域有着广泛的应用。其可靠性对设备的稳定运行有着直接的影响。dc-dc变换器作为电子系统的核心电路，一旦电路中的元器件发生短路或断路故障会导致设备停止工作，严重的甚至会威胁到人身财产安全。因此，对dc-dc变换器电路中的元器件故障进行快速、准确的识别有着十分重要的意义。
2、dc-dc变换器的性能主要依赖于其组成部件的性能。目前，对于dc-dc变换器故障的诊断，主要是通过对电感电流或电压特征量的提取来进行故障的检测，大部分聚焦于dc-dc变换器中开关管的故障诊断。但是，在实际应用中，dc-dc变换器的所有元件都处于长时间工作状态。因此，dc-dc变换器的每个元器件都有发生故障的可能。据相关统计，在典型工作条件下，发生故障概率最大的是电解电容，其故障率达到60％，功率mosfet发生故障的概率其次，为31％，二者故障率的和占整个dc-dc电路故障的91％，电感故障率为6％，二极管故障率为3％。故研究多部件的故障诊断比单一部件的故障诊断更加有意义。
3、现有技术提出了一种故障检测方法，该方法使用控制dc-dc转换器的方程来进行电压预测。但该方法只能对开关管的开路故障进行预测，无法对短路故障和电解电容故障进行检测，且电压调节校正器的引入增加了故障诊断成本。现有技术还提出了一种基于增量迭代式相关系数的dc-dc
技术实现思路
1、本专利技术的目的就在于针对上述现有技术的不足，提供一种基于滑动加权相关性分析的dc-dc变换器故障检测方法，还提供一种实现dc-dc变换器故障检测方法的检测装置，以解决可同时对开关管和电解电容进行故障诊断，适应环境能力强，检测成本低，准确反应故障点灵敏度并实现故障检测的实时性的问题。
2、本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：
3、一种dc-dc变换器故障检测方法，包括如下步骤：
4、步骤a、采集dc-dc变换器中的pwm信号并进行特征化处理，生成三角波特征信号；同时，采集输出电压纹波特征信号即电解电容两端电压信号；
5、步骤b、将生成的三角波特征信号和输出电压纹波特征信号进行滑动加权相关系数运算，得到当前时刻相关系数ρλ；
6、步骤c、以正常情况下的相关系数ρz为基准来设定阈值，即阈值为ρz(1±γ％)，其中，γ为相关系数阈值调整因子；
7、步骤d、根据相关系数是否发生突变来判断dc-dc变换器是否发生故障，若相关系数发生突变且超过所设定的阈值，即为故障产生；否则采样点递进1个，递进的采样点与前一次的相关系数ρλ运算得到实时相关系数ρλ+1；
8、步骤e、检测到故障发生时，保护电路立即切断dc-dc变换器电源，进而防止电力电子器件的进一步损坏。
9、进一步地，步骤a中，三角波特征信号的数学表达式如下：
10、
11、其中，dn为pwm信号在第n个周期的导通点数，n为一个pwm周期的采样个数，i为采样个数自变量；n＝1,2,3...。
12、进一步地，步骤c中，所述阈值是根据dc-dc变换器正常工作时刻的相关系数设定的，不同的电力电子器件构成的变换器，相关系数会有所差异。
13、进一步地，步骤d中，计算实时相关系数ρλ+1的过程具体为：
14、三角波特征信号x的第n个数到第n+m个数的加权平均数表示为：
15、
16、其中，ωi表示第i个数的权重；
17、三角波特征信号x的第n+m个数到第n+m+m个数的加权平均数表示为：
18、
19、将上述两式相减可得三角波特征信号x的变化量
20、
21、同理，可得输出电压纹波即电解电容电压纹波特征信号y的变化量
22、
23、则实时相关系数公式为：
24、
25、其中，ρλ+1为实时相关系数，即实时数据以滑动加权运算得到的滑动加权相关系数；eλ+1为进行滑动加权相关系数运算时波形斜率大于0的个数；fλ+1为进行滑动加权相关系数运算时波形斜率小于0的个数；xi,yi为进行滑动相关系数运算的对象；分别为在相关系数运算时xi,yi的加权平均数；
26、一种dc-dc变换器故障检测方法的检测装置，包括pwm特征信号采集模块、电容电压纹波采集模块、dsp信号处理模块以及保护模块；
27、所述dsp信号处理模块将来自pwm特征信号采集模块和输出电压纹波采集模块采集的信号进行相关性处理，得到实时相关系数；所述保护模块根据实时相关系数来选择是否切断电源，若实时相关系数发生突变且超过所设定的阈值，则立即切断电源，进而防止电力电子器件的进一步损坏。
28、进一步地，所述pwm特征信号采集模块用于采集dc-dc变换器中pwm波的特征信号并送入dsp信号处理模块中。
29、进一步地，所述电容电压纹波采集模块用于采集输出电压纹波即电容电压纹波并送入dsp信号处理模块中。
30、进一步地，所述dsp信号处理模块用于将采集的两组特征信号进行滑动加权相关运算并判断实时滑动加权相关系数是否发生突变，若滑动加权相关系数发生突变且超过所设定的阈值，即为故障产生。
31、进一步地，所述保护模块用于切断dc-dc变换器电源，进而防止电力电子器件及系统进一步损坏。
32、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
33、本专利技术通过对dc-dc变换器的开关管pwm信号和输出电压纹波即电解电容两端电压进行滑动加权相关运算，可以同时对开关管和电解电容进行故障诊断，且不受两者之间相位差的影响，故障诊断成本低；输出电压纹波的引入，相比与电感电流纹波提升了抗噪性能，适应环境能力更强；通过给每组采样数据中不同数值赋予不同的权重，使采样数据能更加准确的反应故障点的灵敏度；通过对相关系数公式进行滑动递推，提出了一种滑动加权相关系数的公式，提高了dsp信号处理电路对信号进行相关系数运算的效率，实现了故障检测的实时性。若检测出滑动加权相关系数发本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种DC-DC变换器故障检测方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种DC-DC变换器故障检测方法，其特征在于，步骤A中，三角波特征信号的数学表达式如下：
3.根据权利要求1所述的一种DC-DC变换器故障检测方法，其特征在于：步骤C中，所述阈值是根据DC-DC变换器正常工作时刻的相关系数设定的，不同的电力电子器件构成的变换器，相关系数会有所差异。
4.根据权利要求1所述的一种DC-DC变换器故障检测方法，其特征在于，步骤D中，计算实时相关系数ρλ+1的过程具体为：
5.根据权利要求1所述的一种DC-DC变换器故障检测方法的检测装置，其特征在于：包括PWM特征信号采集模块、电容电压纹波采集模块、DSP信号处理模块以及保护模块；
6.根据权利要求5所述的一种DC-DC变换器故障检测方法的检测装置，其特征在于：所述PWM特征信号采集模块用于采集DC-DC变换器中PWM波的特征信号并送入DSP信号处理模块中。
7.根据权利要求5所述的一种DC-DC变换器故障检测方法的检测装置，其特征在于：所述
8.根据权利要求5所述的一种DC-DC变换器故障检测方法的检测装置，其特征在于：所述DSP信号处理模块用于将采集的两组特征信号进行滑动加权相关运算并判断实时滑动加权相关系数是否发生突变，若滑动加权相关系数发生突变且超过所设定的阈值，即为故障产生。
9.根据权利要求5所述的一种DC-DC变换器故障检测方法的检测装置，其特征在于：所述保护模块用于在检测故障发生时，立即切断DC-DC变换器电源，进而防止电力电子器件及系统进一步损坏。
...【技术特征摘要】
1.一种dc-dc变换器故障检测方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种dc-dc变换器故障检测方法，其特征在于，步骤a中，三角波特征信号的数学表达式如下：
3.根据权利要求1所述的一种dc-dc变换器故障检测方法，其特征在于：步骤c中，所述阈值是根据dc-dc变换器正常工作时刻的相关系数设定的，不同的电力电子器件构成的变换器，相关系数会有所差异。
4.根据权利要求1所述的一种dc-dc变换器故障检测方法，其特征在于，步骤d中，计算实时相关系数ρλ+1的过程具体为：
5.根据权利要求1所述的一种dc-dc变换器故障检测方法的检测装置，其特征在于：包括pwm特征信号采集模块、电容电压纹波采集模块、dsp信号处理模块以及保护模块；
6.根据权利要求5所述的一种dc-dc变换器故障...
【专利技术属性】
技术研发人员：和思铭，张邦成，蒲雪斌，张子铎，禚航驿，李卡，任禹衡，马莹，高智，李波，于军，尹晓静，邵昱博，赵航，常笑鹏，宋婧媛，殷云高，陈少新，李洋，陈嘉懿，
申请(专利权)人：长春工程学院，
类型：发明
国别省市：
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