基于强跟踪滤波器的开关变换器故障诊断

陈巴特尔，张翠英，周东华

内蒙古民族大学计算机科学与技术学院，内蒙古通辽

呼伦贝尔学院物理与电子信息学院，内蒙古呼伦贝尔

清华大学自动化系，北京　

摘　　　要：Ｂｕｃｋ变换器又称降压变换器、串联开关稳压电源、三端开关型降压稳压器。广泛用于计算机、家用电器、控制系统和通信系统中的电源几乎都是开关电源，具有超快速负载动态响应、高功率变换效率、高功率密度、低电压、大电流的特性．开关变换器作为它的主要电路，故障率较高，对它故障诊断研究是有意义的。基于强跟踪滤波理论，给出了一种开关变换器电路故障实时诊断的一种方法。该方法以建立一种开关变换器电路状态空间模型为基础，利用强跟踪滤波器对电路状态及元件参数进行估计，当元件参数发生软、硬型故障时，根据强跟踪滤波器对元件参数的跟踪结果及修正的Ｂａｙｅｓ分类算法，可实时诊断开关变换器电路中的元件故障。仿真结果证明了该方法的有效性。

关　键　词：强跟踪滤波器；开关变换器；状态方程

１　引　言
开关变换器是强非线性时变性模拟电路，模拟电路故障诊断自２０世纪６０年代开始研究以来，虽然提出了很多方法，但仍是一个研究难题。其原因主要是：①模拟电路的多样性；②模拟电路的元件参数都有容差；③模拟电路存在着非线性元件。传统的模拟电路故障诊断可分为测后仿真法（ＳＡＴ）、测前仿真法（ＳＢＴ）两大类。测后仿真法用得较多的是参数辨识法，该方法可诊断任意多硬故障和软故障，诊断不受元件容差影响，但要求电路可测点足够多，只适用于故障元件位置已明确的场合，计算量非常大，无法在线诊断。测前仿真法的典型方法是故障字典法，此方法只能诊断已知的硬故障或单故障，但元件容差及非线性极易导致误诊或漏诊。基于强跟踪滤波器（ＳＴＦ） 理论，本文给出了一种建立开关变换器电路系统状态空间模型的故障诊断方法。ＳＴＦ对模型不匹配具有较强的鲁棒性，对于非线性电路参数的软、硬故障具有快速而准确的在线诊断能力。

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