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电力电子电路故障预测关键技术研究

作　者: 孙凤艳
导　师: 王友仁
学　校: 南京航空航天大学
专　业: 测试计量技术及仪器
关键词: 电力电子电路故障预测技术电解电容器特征提取参数辨识预测算法
分类号: TM1
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 319次
引　用: 2次
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内容摘要

随着航空、航天事业的不断发展及其安全性、可靠性要求的提高,作为提高安全性的有效手段,飞机健康管理技术得到越来越多的关注。飞机电源系统故障预测是飞机健康管理重要组成部分,而飞机电源系统的故障预测的关键在于对电力电子电路的故障预测,因此对电力电子电路故障预测关键技术的研究具有重要的意义。本文分析了电力电子电路故障预测技术的研究意义、国内外研究现状,以及存在难点和发展趋势;介绍了电力电子器件的失效率分布及其故障模式,重点分析了失效率最高的电解电容器的主要特性;研究了基于时域分析、FFT频域分析和纹波电压近似计算的三种电解电容器特征参数提取方法,以Buck和Boost电路为例,对三种特征参数提取方法进行了验证和对比;研究了基于混杂模型、非线性最小二乘法和遗传算法的三种电力电子电路参数辨识方法,以Buck电路为例,对三种参数辨识方法进行了验证;研究了电力电子电路系统级特征参数提取方法,以Buck电路为例,对系统级特征参数提取方法进行了验证评估;研究了LS-SVM、BP神经网络、AR模型三种故障预测方法,分别实现了对电解电容器及Buck电路的故障预测;最后给出了研究工作的总结和后续工作的建议。本文的研究工作受到国家自然科学基金(60871009)与航空科学基金(2009ZD52045)的资助。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
图表清单  8-10
注释表  10-11
第一章绪论  11-16
  1.1 课题研究背景和意义  11-12
  1.2 课题研究现状与发展趋势  12-15
    1.2.1 机载电子设备故障预测研究现状  12-13
    1.2.2 电力电子电路故障预测研究难点  13-14
    1.2.3 电力电子电路故障预测发展趋势  14-15
  1.3 本文的研究内容  15-16
第二章电力电子器件故障模式及电解电容器特征参数分析  16-21
  2.1 电力电子电路器件失效率分布及故障模式  16-17
  2.2 电解电容器等效电路及特征参数分析  17-20
  2.3 本章小结  20-21
第三章电解电容器特征参数提取方法研究  21-35
  3.1 电解电容器特征参数提取方法  21-24
    3.1.1 时域电路分析法  21-22
    3.1.2 FFT 频域分析法  22-23
    3.1.3 纹波电压近似计算法  23-24
  3.2 应用实例与实验结果分析  24-34
    3.2.1 Buck 电路电解电容器特征参数提取  24-30
    3.2.2 Boost 电路电解电容器特征参数提取  30-34
  3.3 本章小结  34-35
第四章电力电子电路参数辨识方法研究  35-51
  4.1 电力电子电路建模及参数辨识方法  35-39
    4.1.1 基于混杂系统理论的最小二乘参数辨识方法  35-37
    4.1.2 非线性最小二乘法参数辨识方法  37-38
    4.1.3 遗传算法参数辨识方法  38-39
  4.2 应用实例与实验结果分析  39-50
    4.2.1 Buck 电路参数辨识  39-47
    4.2.2 Buck 电路参数辨识实验验证  47-50
  4.3 本章小结  50-51
第五章电力电子电路系统级特征参数提取方法研究  51-58
  5.1 Buck 电路输出特性分析  51-54
  5.2 Buck 电路特征参数选择方法  54-56
  5.3 实验结果分析  56-57
  5.4 本章小结  57-58
第六章电力电子电路故障预测方法研究  58-77
  6.1 电力电子电路故障预测思想及关键技术  58-60
  6.2 电力电子电路故障预测方法  60-64
    6.2.1 SVR 预测方法  60-61
    6.2.2 BP 神经网络预测方法  61-62
    6.2.3 AR 模型预测方法  62-64
  6.3 元器件级电力电子电路故障预测实例与实验结果分析  64-68
  6.4 电路级电力电子电路故障预测实例与实验结果分析  68-76
  6.5 本章小结  76-77
第七章总结与展望  77-79
  7.1 本文研究工作总结  77
  7.2 后续研究展望  77-79
参考文献  79-85
致谢  85-86
在学期间的研究成果及发表的学术论文  86

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