本发明专利技术公开了一种变工况下Buck-Boost电路故障特征提取方法，首先，获取Buck-Boost电路的两种频域特性，其次，获取电路状态监测信号，利用离散二进小波变换得到电路频域响应幅频特性，基于获得的幅频特性，利用猫群算法辨识各元器件参数，并以电路元器件参数值作为故障特征参数，本发明专利技术中的方法不涉及外部参数，从而能够实现变工况下buck-boost电路故障特征的提取。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电力电子电路故障特征提取
，尤其涉及一种变工况下Buck-Boost 电路故障特征提取方法。
技术介绍
在21世纪，受节能环保大趋势的推动，在新能源发电、大规模储能装置，以及电动 汽车等领域，人们对电力电子装置的电压等级和功率等级的要求不断提高，其中，Buck-Boost 电路正受到越来越多的关注 ，对 Buck-Boost 电路的故障特征提取的研究具有重要意 义和应用前景。目前，Buck-Boost电路的故障特征提取方法易受输入电压、负载等外部工况 的影响，所提取故障特征参数难以适用于变工况下的故障诊断与预测。为此，本专利技术给出一 种变工况下Buck-Boost电路故障特征提取方法，首先基于电路拓扑结构与工作原理构建电 路的两种频域特性，通过对电路信号进行离散二进小波变换分析获取相应频域特性，再利 用猫群算法辨识各元器件参数，将所辨识的电路元器件参数作为电路故障特征参数，用以 判定电路故障情况，对恒定工况或工况变化下的Buck-Boost电路故障诊断与预测均适用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供，该方法 不受外部工作状况的影响，能够准确地进行Buck-Boost电路的故障特征提取。 为了达成上述目的，本专利技术的解决方案是： -种变工况下Buck-Boost电路故障特征提取方法，包括以下步骤(1)~(4): (1)获取Buck-Boost电路的两种频域特性，具体步骤为： 首先，根据连续导通（CCM)模式下的理想开关变换器统一电路模型构建Buck-Boost电路的输出对输入的传递函数G vg(s)和输出对控制的传递函数Gvd (s)，即： 其中，为输出电压，U⑷为输入电压，）⑷为扰动控制量，小写字母上面加~ 表示小信号分量，D和D'为变比为1:M(D)的理想变压器中M(D)的值，V表示输出电压稳态值， R表不电阻值，L表不电感值，C表不电容值； 然后，将S = jw分别代入式⑴和式⑵得到电路的两种频域特性： (2)通过监测CCM模式下的Buck-Boost电路的输出电压^⑴，输入电压，控制 扰动量状态信号时域波形，对所采集的三种信号进行小波变换获取三种信号的频谱， 进而获取输出对输入的幅频特性|Gvg(jw) |，以及输出对控制的幅频特性|Gvd(jW) |，其中 ? I表示取幅值。 (3)电路中主要元器件为电感，电容和电阻，基于步骤(2)测试获取的两种幅频特 性，利用猫群算法辨识各元器件参数，分别获取电路两种幅频特性下对应的电路各元器件 参数值，记为(L vg，Cvg，Rvg)，（Lvd，Cvd，Rvd)。 (4)将步骤⑶得到的两组元器件参数值〇^，(^，'），〇^，(^，1^)加权平均，得 到最终的电路各元器件参数值为(L，C，R)，并以电路元器件参数值(L，C，R)作为电路故障特 征参数，从而实现变工况下Buck-Boost电路故障特征提取。 本专利技术的，所述步骤(2)的小波 变换采用离散二进小波变换，离散二进小波变换为现有成熟技术，具体原理此处不再赘述。 本专利技术的，所述步骤(3)中利用 猫群算法进行电路元器件参数辨识，获取电路中两种幅频特性下对应的电路各元器件参数 值，具体步骤为： (3.1)设定算法分组率λ，基因改变域SRD，记忆池 SMP = j(j为记忆池的容量），每只 猫的初始三维位置（lvg，cvg，rvg)，猫群数量β，终止迭代数ζ，适应度误差Θ，根据分组率λ随机 地将数量为β的猫群分为搜寻模式和跟踪模式并进行标记，搜寻模式的猫标记为〇，而跟踪 模式标记为1，在搜寻模式下，每只猫对自身位置（l vg，cvg，rvg)复制若干份放入记忆池 SMP 中，对记忆池中的每个个体副本随机地加上或者减去SRD%(改变域由百分率表示），并用更 新后的位置j、)代替原来的位置;选择式(3)作为适应度函数，而实际测量得到 的I Gvg( jw) |作为理想适应度值(即对应的优化目标最佳值），并依此计算更新后的每个副本 的适应度值，通过计算个体适应度值与最优适应度值之间的误差Θ大小来判断个体的适应 度优劣，选择适应度最好的副本的位置来替换当前位置，完成猫的位置更新； (3.2)接下来进入跟踪模式，在跟踪模式下，根据公式(5) Vi,z(t+1) =Vi,z(t)+r*c*(Xbest,z(t)-Xi,z(t))..................(5)来更新猫自身的速度，其中，z = l，2,3表示维数，Vl,z(t+1)表示更新后第i只猫在 第z维的速度值(i表示猫群数量β中的一只)Xbe3St,z(t)表示猫群中当前具有最好适应度值的 猫的位置， Xl,z(t)指当前第i只猫在第z维的位置，一是个常量，f是一个之间的随机 值，判断每一维的速度变化是否都在SRD内，如果每一维改变后的值超过了SRD的限制范围， 则将其设定为给定的边界值;根据公式(6) Xi,z(t+1) = xi,z(t)+vi,z(t+l)...........................(6) 利用更新后的速度来更新猫的位置，其中，z = l，2,3表示维数，式中Xl(t+1)表示 第i只猫更新后的位置； (3.3)当猫完成搜寻模式和跟踪模式后，根据适应度函数计算它们的适应度并保 留当前群体中最好的三维位置，再根据结合率MR更新群体，MR表示执行跟踪模式下的猫的 数量在整个猫群中所占的比例，以终止迭代数ζ、适应度误差Θ作为算法结束条件，满足则结 束算法，否则，继续进行迭代，转向适应度计算;算法结束后得到的最优位置(L vg，Cvg，Rvg)即 为电路待辨识元器件参数值； (3.4)同理用式(4)作为适应度函数，应用上述猫群算法得到另外一个最优解(Lvd， Cvd , Rvd ) 〇 本专利技术的，将所述步骤(3)中两 个适应度函数得到的两组电路参数(L vg，Cvg，Rvg)和(Lvd，Cvd，Rvd)加权平均，具体实现为： L = 0.4Lvg+0.6Lvd ； C = 0.6Cvg+0.4Cvd ； R = 0.3Rvg+0.7Rvd ； 从而得到最终的一组电路元器件参数值(L，C，R)，实现变工况下Buck-Boost电路 故障特征提取。【附图说明】 图1是流程图；图2是猫群算法流程图；图3是CCM模式下的理想开关变换器统一电路模型； 图4是Buck-Boost电路基本电路图。【具体实施方式】本专利技术提供，该方法不受外部工 作状况的影响，能够准确地进行Buck-Boost电路的故障特征提取。为了达成上述目的，本专利技术的【具体实施方式】如下： (1)首先获取Buck-Boost电路的两种频域特性，具体步骤为： 根据连续导通(CCM)模式下的理想开关变换器统一电路模型构建Buck-Boost电路 的输出对输入的传递函数Gvg(s)和输出对控制的传递函数Gvd(s)，即： 其中，为输出电压，为输入电压，为扰动控制Μ，小与字母上面加 表示小信号分量，D和D'为变比为1:M(D)的理想变压器中M(D)的值，V表示输出电压稳态值， R表不电阻值，L表不电感值，C表不电容值； 然后，将s = jw分别代入式(1)和式(2)得到电路的两种频域特性： (2)通过监测CCM模式下的Buck-Boost电路的本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种变工况下Buck‑Boost电路故障特征提取方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)获取Buck‑Boost电路的两种频域特性，具体步骤为：首先，根据连续导通(CCM)模式下的理想开关变换器统一电路模型构建Buck‑Boost电路的输出对输入的传递函数Gvg(s)和输出对控制的传递函数Gvd(s)，即:Gvg(s)=v^(s)v^g(s)|d^(s)=0=-DD′D′2+LRs+LCs2...(1);]]>Gvd(s)=v^(s)d^(s)|v^g(s)=0=V(DD′-sLD′R)D′2+LRs+LCs2...(2);]]>其中,为输出电压，为输入电压，为扰动控制量，小写字母上面加^表示小信号分量，D和D′为变比为1:M(D)的理想变压器中M(D)的值，V表示输出电压稳态值，R表示电阻值，L表示电感值，C表示电容值；然后，将s＝jw分别代入式(1)和式(2)得到电路的两种频域特性：Gvg(jw)=v^(jw)v^g(jw)|d^(jw)=0=-DD′D′2+LRjw+LC(jw)2...(3);]]>Gvd(jw)=v^(jw)d^(jw)|v^g(jw)=0=V(DD′-jwLD′R)D′2+LRjw+LC(jw)2...(4);]]>(2)通过监测CCM模式下的Buck‑Boost电路的输出电压输入电压控制扰动量状态信号时域波形，对所采集的三种信号进行小波变换获取三种信号的频谱，进而获取输出对输入的幅频特性|Gvg(jw)|，以及输出对控制的幅频特性|Gvd(jw)|，其中|·|表示取幅值；(3)电路中主要元器件为电感,电容和电阻，基于步骤(2)测试获取的两种幅频特性，利用猫群算法辨识各元器件参数，分别获取电路两种幅频特性下对应的各元器件参数值，记为(Lvg,Cvg,Rvg)，(Lvd,Cvd,Rvd)；(4)将步骤(3)得到的两组元器件参数值(Lvg,Cvg,Rvg)，(Lvd,Cvd,Rvd)加权平均，得到电路最终的各元器件参数值(L,C,R)，并以电路元器件参数值(L,C,R)作为电路的故障特征参数，从而实现变工况下Buck‑Boost电路故障特征提取。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李振璧，王康，姜媛媛，
申请(专利权)人：安徽理工大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34
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