[发明专利]一种DC-DC电源系统故障监测与预测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种DC-DC电源系统故障监测与预测的方法，特别涉及一种利用统计学理论来评估DC-DC电源系统健康状况的方法。

背景技术

近年来，DC-DC电源作为一种新式电源凭借其体积小、重量轻、效率高等特点在生产和生活中的应用日益广泛。所以，由于DC-DC电源系统出现故障所带来的损失也与日俱增，但是由于没有统一的故障模型、存在元器件容差和非线性等因素，采用常规或传统的故障诊断理论和方法难以解决它的故障诊断和故障预测问题。

目前对于DC-DC电源系统进行故障分析的方法较多，如DC-DC电源系统中关键器件建模分析，故障树分析等，这些方法大多采用逻辑分析的方法，分析事件之间的因果关系，特点是直观、明了，思路清晰，逻辑性强，可以做定性分析，也可以做定量分析。但是这些方法也具有无法清楚分析故障机理，构造故障树的难度较大等缺点；并且由于事件之间的因果关系并不是简单的肯定或否定关系(1或0)，因此，根据故障树进行分析容易发生遗漏。

发明内容

本发明的目的在于提出一种DC-DC电源系统故障监测与预测方法，其克服了上述现有技术中存在的问题。该方法可以实时基于对DC-DC电源系统的输出电压的变化趋势来监测DC-DC电源系统的故障和预测DC-DC电源系统将要发生的故障。该方法实施简便，故障报警率高，故障误报率低而且不改变DC-DC电源系统原有的拓扑结构。

本发明为实现上述目的所采取的技术方案为：一种DC-DC电源系统故障监测与预测方法，

该方法包括如下步骤：

(1)结合DC-DC电源系统的电气特性，基于对DC-DC电源系统的输出电压的监测和分析，分别给出DC-DC电源系统出现故障时和将要出现故障时的判定标准；

(2)在DC-DC电源系统启动后，在其输出电压达到平稳状态时开始监测该输出电压，并基于所述判定标准监测故障或预测故障。

特别地，在上述步骤(1)中，定义DC-DC电源系统标准输出电压的±1％做为±1σ界，±5％做为±2σ界，±10％做为±3σ界。

进一步地，在上述步骤(2)中，当输出电压越过±3σ界后，启动故障判定程序，开始实时计算DC-DC电源系统输出电压的斜率变化，进行故障计数，并根据以下三种情况分别做出处理：①若DC-DC电源系统输出电压越过±3σ界的次数少于3个判定时钟周期，并在3个判定时钟周期内回到±3σ界内，则判定此时DC-DC电源系统出现故障愈合状态，这种状态只进行记录，但不进行报警；②若该斜率在连续上升或下降1-2个判定时钟周期后变为零，但却未回到±3σ界内，则判定为严重故障状态，进行报警；③若此斜率连续三次全为正数或全为负数，则表明DC-DC电源系统输出电压在超过±3σ界后呈现连续上升或下降趋势，则判定为致命故障状态，进行报警。

进一步地，在上述步骤(2)中，在输出电压达到平稳状态时开始记录该输出电压，选择适当的点数m，每m个点做一次平均值计算，并记录其平均值结果n，将n值与以下六种情况进行对照，如果相符合，则判定DC-DC电源系统在运行过程中出现异常，这六种情况分别为：①n值中有一个点超出±3σ；②在±3σ范围内，连续6个n值出现连续上升或连续下降；③连续的3个n值中，至少有2个落在+2σ和+3

σ之间或在-2σ和-3σ之间；④连续7个n值中至少有3个落在+2σ和+3σ之间或在-2σ和-3σ之间；⑤连续15个n值集中在±1σ范围内；⑥连续11个n值中至少有10个在中心线的同一侧；当DC-DC电源系统在运行过程中出现三种以上的异常情况时，则预测DC-DC电源系统将要出现故障。

上述方法中，DC-DC电源系统故障监测的方法可以实时判定DC-DC电源系统发生的故障，并在三个判定时钟周期内给出DC-DC电源系统故障状态，报警迅速，可在DC-DC电源系统出现故障时对DC-DC电源系统本身和其负载起到良好的保护作用。DC-DC电源系统故障预测方法则是结合数理统计的方法，通过对DC-DC电源系统的输出电压分析和评估，预测DC-DC电源系统将要出现的故障。

附图说明

图1是本发明所述的一种DC-DC电源系统故障监测与预测方法中愈合情况示意图。

图2是本发明所述的一种DC-DC电源系统故障监测与预测方法中越界后呈连续上升故障模式示意图。

图3是本发明所述的一种DC-DC电源系统故障监测与预测方法中越界后呈平衡故障模式示意图。

图4是本发明所述的一种DC-DC电源系统故障监测与预测方法中第一种异常规则示意图。