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DC-DC變換器故障診斷(四)

圖1  二次型的boost變換器

1. 二極管D2短路故障分析

在P=1時二極管D2發(fā)生短路故障和電路正常狀態(tài)情況下一致,因此二極管D2短路故障不能在P=1時檢測出來。當P=0時二極管D2發(fā)生短路故障,此時二極管D1處于導通狀態(tài),二極管D3處于關斷狀態(tài),由于二極管D1和二極管D2同時處于導通狀態(tài),電感L2被短路。分別考慮二極管D2發(fā)生短路故障后二極管D2的導通電阻rD2,SCF和二極管D1的導通電阻rD1,根據(jù)基爾霍夫電壓定律(KVL),在P=0時二極管D2發(fā)生短路故障后電感電壓UL1=Uin-UC1,UL2=iL2(rD2,SCF+rD1),因此在P=0時二極管D2發(fā)生短路故障后,UL2>0的值不同于正常情況下UL2=UC1-Uout<0,因此二極管D2短路故障可以在P=0時檢測到??梢缘玫脚袛郉2發(fā)生短路故障診斷邏輯關系為:

如果二極管D2在P=0時發(fā)生短路故障,則故障能被立刻檢測出來,如果二極管在P=1發(fā)生短路故障,則故障需要延遲到P=0才能被檢測出來,最長延遲時間為KT,延遲時間小于一個開關周期。

2、二極管D2開路故障分析

在P=0時二極管D2發(fā)生開路故障和電路正常狀態(tài)情況下一致,因此二極管D2開路故障不能在P=0時檢測出來。當P=1時二極管D2發(fā)生開路故障,此時二極管D1處于導通狀態(tài),二極管D3處于關斷狀態(tài)。根據(jù)基爾霍夫電壓定律(KVL),此時電感電壓可以表示為:UL1=Uin-UC1和UL2=UC1。電感L1兩端的電壓在P=1時二極管D2發(fā)生開路故障后UL1=Uin-UC1<0與正常情況下UL2=UC1>0不一致,因此二極管D2發(fā)生開路故障P=1時檢測到。可以得到判斷D2發(fā)生開路故障診斷邏輯關系為:

如果二極管D2在P=1時發(fā)生開路故障,則故障能被立刻檢測出來,如果二極管D2在P=0發(fā)生開路故障,則故障需要延遲到P=1才能被檢測出來,最長延遲時間為(1-K)T,延遲時間小于一個開關周期。

3、實驗結(jié)果分析

圖2  二次型boost變換器二極管D2故障波形圖:(a)二極管D2發(fā)生短路故障時信號P、UL1、UL2波形;(b)圖(a)對應的邏輯信號值;(c)二極管D2發(fā)生開路故障時信號P、UL1、UL2波形;(d)圖(c)對應的邏輯信號值

圖2為二次型boost變換器的二極管D2故障波形圖,二極管D2故障發(fā)生在[t0,t1]之間的某個瞬間??梢钥闯?,指示二極管D2短路的信號S3在t1時刻由高電平變?yōu)榈碗娖?,因此二極管D2短路故障在t1時刻被檢測到,此時信號P由高電平變成低電平且滿足UL1<0和UL2>0。指示二極管D2開路的信號S4在t1時刻由高電平變?yōu)榈碗娖?,因此二極管D2開路故障在t1時刻被檢測到,此時信號P由低電平變成高電平且滿足UL1<0和UL2>0。

實驗結(jié)果前兩節(jié)中分析的結(jié)果相同,在狀態(tài)P = 1下無法檢測到二極管D2發(fā)生短路故障,在狀態(tài)P = 0下無法檢測到二極管D2發(fā)生開路故障??梢钥闯?,檢測故障的最大檢測延遲與故障發(fā)生的時間點有關。二極管D2短路和開路故障的最大延遲為KT和(1-K)T,小于一個開關周期。

全部回復(3)
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2021-07-07 11:24

希望能來分享一些實戰(zhàn)的內(nèi)容哈 

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阿飛啊
LV.6
3
2021-07-07 11:34

學習

0
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iszjt
LV.5
4
2021-07-14 14:59

感謝樓主分享?。?!

       針對DC-DC變換器中開關管故障診斷問題,提出一種將DC-DC變換器中磁性元件的電壓在特殊時刻的邏輯值作為故障信號的開關管故障在線診斷與容錯方法.根據(jù)DC-DC變換器分別在連續(xù)和斷續(xù)兩種工作模式下磁性元件電壓與變換器不同工作狀態(tài)之間的對應關系,可得在開關管發(fā)生短路或開路故障時,磁性元件的電壓與DC-DC變換器正常工作時不同,因此選取開關管在一個開關周期內(nèi)兩個特殊時刻(開關管在導通期間的中間時刻和關斷的期間的中間時刻)磁性元件的電壓邏輯值為故障信號,設計故障檢測與診斷系統(tǒng).該方法可在線檢測識別開關管短路與開路故障,具有成本低,在線的優(yōu)點.根據(jù)檢測識別結(jié)果,設計了容錯電路,有效提高了變換器可靠性.通過仿真和實驗結(jié)果,驗證了該方法的準確性和有效性.

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