[发明专利]基于磁性元件电压的模块化DC-DC变换器故障诊断装置及方法

说明书

本发明公开了一种基于磁性元件电压的模块化DC‑DC变换器故障诊断装置及方法，其方法具体是以模块化DC‑DC变换器的磁性元件电压作为故障诊断依据，在模块化DC‑DC变换器的DC‑DC变换模块磁性元件的磁芯上采用辅助绕组来获得磁性元件电压，通过对磁性元件电压信号进行滤波整形以及逻辑变换处理后，作为进行故障判断及故障定位的标志；其装置包括依次相连的信号处理电路和故障诊断电路，磁性元件电压经信号处理电路进行滤波整形后输出到故障诊断电路，故障诊断电路包括延时电路、整形电路、同或门电路和锁存器电路，锁存器的输出作为模块化DC‑DC变换器是否出现故障以及对故障进行定位的标志。

技术领域

本发明属于大功率模块化直流变换器技术领域，更具体地，涉及一种基于磁性元件电压的模块化DC-DC变换器故障诊断装置及方法。

背景技术

近年来，模块化DC-DC变换(Direct Current-Direct current conversion)器因其灵活性和可扩展性被广泛应用于大功率功率变换场合，通过对基础模块不同方式的组合可以满足各种应用需求。当单一模块出现故障时，如果不及时处理会造成整个系统失灵。为预防这种情况的发生，需要找到一种快速有效的故障诊断方法，及时检测到故障的发生以采取必要的容错措施。在实际工作中，相对于控制和驱动电路，主电路更容易发生故障，电力电子变换器最常见的故障是开关管故障，主要包括开路和短路故障。现有的针对模块化DC-DC变换器的诊断技术主要是针对单个DC-DC变换器而言的。

现有技术对于单个DC-DC变换器的开关管故障诊断包括两个方向：以控制变量作为诊断依据或以电路特征量作为诊断依据；以控制变量为依据进行诊断，无需增加额外的成本，但诊断速度慢；应用到模块化系统中时，由于用于诊断的控制量较多，为保证速度对控制器的计算速度要求较高，需要使用昂贵的控制单元；以电路特征量如近场信号作为诊断依据时，虽然诊断速度快，但需在DC-DC变换器中添加大量额外的传感器，增加了成本。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种基于磁性元件电压的模块化DC-DC变换器故障诊断装置及方法，其目的在于提高DC-DC变换器故障诊断速度和准确度。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种基于磁性元件电压的模块化DC-DC变换器故障诊断装置，包括多个信号处理电路与一个故障诊断电路；信号处理电路的数量与待诊断模块化DC-DC变换器的模块数相同；

信号处理电路的输入端用于接入模块化DC-DC变换器的磁性元件电压信号，输出端与故障诊断电路的输入端相连；通过故障诊断电路的输出端输出故障指示信号；

信号处理电路用于对磁性元件电压信号进行滤波整形；故障诊断电路用于对滤波整形后的磁性元件电压信号进行逻辑转换以及比较，根据比较结果输出故障指示信号。

优选的，上述模块化DC-DC变换器故障诊断装置，其信号处理电路包括调理电路和电压比较器；其中，调理电路的输入端作为信号处理电路的输入端，电压比较器的输入端与调理电路的输出端相连，电压比较器的输出端作为信号处理电路的输出端；

调理电路用于对磁性元件电压进行滤波整形，电压比较器用于把滤波整形后的磁性元件电压转换为逻辑信号。

优选的，上述模块化DC-DC变换器故障诊断装置，其调理电路包括两个级联的反向放大电路；

其中一个反向放大电路包括第一运算放大器N1、第一电阻R₁、第二电R₂和第一滤波电容C；第一运算放大器N1的输入正端与第一电阻R₁的一端相连，第一电阻R₁的另一端用于连接磁性元件电压信号v_i的正端；第一运算放大器N1的输入负端用于连接磁性元件电压信号v_i的负端；第一运算放大器N1的输入正端与第一运算放大器N1的输出端之间并联有第二电R₂和第一滤波电容C；