混合动力汽车双向DC/DC变换器状态监测



混合动力汽车双向DC/DC变换器状态监测

混合动力汽车驱动系统故障中电子系统故障占据重要地位。早期故障监测可以避免故障累积并防止灾难性后果发生。对功率半导体故障进行了统计及灵敏度分析，该功率半导体安装于混合动力汽车双向DC/DC转换器中，用于连接主要混合能量存储系统和电驱动系统。对转换器输入/输出端的电流和电压信号进行时域分析，分析结果用于检测功率转换器系统故障。

随着功率转换器在现代混合动力汽车中的广泛使用，对电力电子状态监测和故障诊断的需求不断提高，以确保汽车电力系统的可靠性。提出的故障诊断技术采用电压和电流信号对功率变换系统进行连续监测、检测及识别功率半导体故障，信号测点位于并行直流多输入双向DC/DC转换器终端。采用监测信号第三阶、第四阶的统计矩周期性地检测任何偏离正常情况的阈值。基于信号偏度和峰度的数量、方向偏差，生成一组代码序列，将其与故障特征的代码序列相比。一组代码中不同代码表示不同的故障，根据生成的代码进行故障检测和识别。仿真结果表明，所提方法是有效的，能够及时检测转换器升压和降压过程中的故障。该方法不仅可以识别功率半导体器件的故障，而且可以识别功率半导体故障的性质如短路（SC）或开路（OC）。

故障可能发生在汽车电力系统的任何地方，但功率器件是电力电子系统可靠性最弱的部分。OC故障通常是由于控制失效、驱动电路故障，或电源设备本身的物理损坏。SC故障是设备过载、电路设计或外部原因的结果。故障诊断分为3个阶段：数据采集、特征提取、故障检测和识别。通过模拟在正常和故障情况下的转换器获得数据样本。采用时域中电压和电流统计参数提取电信号的特征，并将其作为决策算法的输入，而该算法生成的代码能够指示故障的可能性。故障检测和识别都在代码生成的基础上实现。

N. Moubayed et al. 2014 22nd Mediterranean Conference on Control and Automation (MED), Italy -June 16-19, 2014.

编译：王亮