【摘 要】
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随着DC-DC变换器在航空航天、通信、船舶、计算机和工业控制等领域的广泛应用,确保相关系统安全工作的需求越来越迫切,而解决问题的关键在于对DC-DC变换器的故障诊断及处理。
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随着DC-DC变换器在航空航天、通信、船舶、计算机和工业控制等领域的广泛应用,确保相关系统安全工作的需求越来越迫切,而解决问题的关键在于对DC-DC变换器的故障诊断及处理。近些年来,针对DC-DC变换器中开关管的故障诊断研究受到学术界广泛关注,但对开关管故障诊断研究还不成熟,难以满足高品质应用领域对开关管故障快速诊断的要求。因此,研究DC-DC变换器中开关管的故障诊断课题对高品质DC-DC变换器的设计具有重要意义。本论文设计了一种用于快速诊断开关管故障的电路,主要进行了三个方面的工作。首先,分析开关管的故障类型,建立了开关管的故障模型。其次,从理论上推导出开关管故障的标志电学量——输出电压的微分,阐明了输出电压微分结果与开关管故障的对应关系。最后,采用输出电压微分的方法设计了故障诊断电路,包括系统传输延迟消除电路和故障类型判别电路,并确定了故障诊断策略。本文的创新之处是采用输出电压微分法设计了故障诊断电路,与传统诊断方法相比,本文设计的电路具有故障诊断时间短、不使用传感器、应用范围广和成本低的特点。基于实际的Buck变换器,本文进行了故障诊断模块的实现及验证。测试结果表明：在开关周期Ts为24.2μs、输出电压纹波率为0.04的情况下,故障诊断电路能够准确诊断出开关管的开路故障和短路故障,且故障诊断时间为0.35Ts。本文的设计方案可以广泛地应用于各种PWM型DC-DC变换器。
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