一种DC-DC变换器开关管故障在线诊断与容错方法

针对DC-DC变换器中开关管故障诊断问题,提出一种将DC-DC变换器中磁性元件的电压在特殊时刻的逻辑值作为故障信号的开关管故障在线诊断与容错方法。根据DC-DC变换器分别在连续和断续两种工作模式下磁性元件电压与变换器不同工作状态之间的对应关系,可得在开关管发生短路或开路故障时,磁性元件的电压与DC-DC变换器正常工作时不同,因此选取开关管在一个开关周期内两个特殊时刻(开关管在导通期间的中间时刻和关断的期间的中间时刻)磁性元件的电压逻辑值为故障信号,设计故障检测与诊断系统。该方法可在线检测识别开关管短路与开路故障,具有成本低、在线的优点。根据检测识别结果,设计了容错电路,有效提高了变换器可靠性。通过仿真和实验结果,验证了该方法的准确性和有效性。

模块化DC-DC变换器系统的故障诊断及容错控制

近年来模块化DC-DC变换器系统被广泛应用于各类功率变换场合,其可靠性也受到越来越多的关注。功率开关管是电力电子变换器中最脆弱的一环,基于此,给出了一套适用于模块化DCDC变换器系统中开关管故障的诊断及容错策略,以保证系统的持续可靠运行。该策略选择磁性元件电压作为诊断依据,基于磁性元件电压与开关管驱动信号的时序特征进行故障检测,可在一个开关周期内识别故障。磁性元件电压可以通过集成到磁芯上的辅助绕组来实时获取,无需额外传感器。得到故障信息后,容错方案可使得故障模块被立刻隔离,同时迅速投入冗余模块,以保证系统正常工作。容错过程中合理的时序控制保证了快速平滑的动态投切。实验结果验证了故障诊断与容错方案的有效性。

单管直流变换器的快速故障诊断

直流变换器广泛应用于诸如航空、新能源等系统中,其故障的快速诊断可以有效提高整个系统的可靠性。提出一种适用于单管PWM直流变换器(工作在电流连续模式)的实时快速故障诊断方法。该方法仅以直流变换器中磁性元件的电压为诊断依据,无需引入额外的测量元件。通过对变换器故障发生后磁性元件电压的分析,提出了基于电压时序的诊断方法。通过电压信号和驱动信号的配合,可以在不到一个开关周期的时间内实现变换器的故障诊断。最后,以buck变换器为例进行实验验证,结果证明了所提方法的有效性。