[发明专利]基于最小二乘拟合的开关电源健康状态评估方法

说明书

技术领域

本发明涉及基于最小二乘拟合的开关电源健康状态评估方法，属于开关电源的健康状态评估技术领域。

背景技术

随着现代科技工业的迅速发展，以及全电概念的提出和逐步实现，系统的用电量大幅提升，对电子设备的电源系统性能及可靠性提出了更高的要求。传统的定期维护方法，耗费巨大但却不能显著提高可靠性。因此，将基于状态的智能维护思想引入电源领域十分必要。而智能维护思想的实现，首先需要准确获得电源的健康状态。

开关电源的健康状态可以有多种表现形式。传统的开关电源健康状态评估中主要针对电源系统中的关键元器件的退化程度，来估计开关电源的整体健康状态。此类方法存在数据采集困难等缺陷，同时对电源在多应力条件作用下产生偏差的状况未有充分考虑，使开关电源的健康状态评估结果可靠性差。

发明内容

本发明是为了解决现有开关电源健康状态评估方法中存在数据采集困难及评估结果可靠性差的问题，提供了一种基于最小二乘拟合的开关电源健康状态评估方法。

本发明所述基于最小二乘拟合的开关电源健康状态评估方法，包括以下步骤：

步骤一：建立开关电源仿真模型，并根据开关电源仿真模型及该开关电源预期所处环境条件及使用状况，确定影响开关电源输出特性的关键应力因素，及关键应力因素的波动范围；

步骤二：根据影响开关电源输出特性的关键应力因素，确定开关电源的关键元器件，并建立各关键元器件的退化模型；

步骤三：通过修改参数的方法，依次对各关键元器件的退化模型进行定量的退化注入，并在每个相应的退化状态下，注入关键应力因素，对开关电源进行多应力因素下的仿真，关键应力因素所采用的应力组合采用正交表生成；

步骤四：利用最小二乘的方法，对不同应力组合及相应退化模型的退化状态下开关电源的输出特征参数进行拟合，构建开关电源的输出特征参数退化模型；

步骤五：采集开关电源的各关键应力因素值及输出特征参数值，根据开关电源的输出特征参数退化模型，获得开关电源的健康状态评估结果。

所述开关电源为LED路灯驱动开关电源。

开关电源为LED路灯驱动开关电源的具体步骤如下：

所述步骤一为：根据LED路灯驱动开关电源工作原理建立Pspice仿真模型，确定环境温度、输入电压及负载为关键应力因素，环境温度波动范围为-20℃至60℃，输入电压波动范围为400±20V；负载波动范围为165Ω至245Ω；

所述步骤二为：确定铝电解电容C1、变压器T1、第一反馈电阻R1、第二反馈电阻R2及金属氧化物半导体场效应管Q1为关键元器件，各关键元器件的退化模型如表1所示：

表1

表1中，t为时间；

所述步骤三为：所述正交表如表2所示：

表2

所述步骤四为：选取输出电流以及输出电压纹波大小作为输出特征参数，首先将表2中各组仿真结果中的关键应力因素进行归一化处理，首先进行平移标准差变换：

xik*=xik-xk‾sk,(i=1,2,...,25;k=1,2,3),]]>

式中x_i^*_k为第k类应力因素的第i组平移标准差变换后的数据；其中k为关键应力因素的种类的序号，i为应力组合的组号；

x_ik为第k类应力因素的第i组原始数据；

为第k类应力因素的平均值；