[发明专利]一种电力电子变换器开关管漏电流在线监测装置及方法

说明书

本发明公开了一种电力电子变换器开关管漏电流在线监测装置及方法，该装置包括Buck变换器主电路、辅助开关管和峰值检测电路。工作时，首先根据Buck电路主功率开关管的控制信号，给出辅助开关管的控制信号；然后检测辅助开关管两端关断期间的电压峰值；最后根据辅助开关管两端关断期间的电压峰值以及其关断时间计算出Buck电路主功率开关管的漏电流大小。本发明能够实现电力电子变换器中开关管的漏电流在线监测，为开关管的寿命预测提供依据。

技术领域

本发明涉及电能变换装置中的监测技术领域，尤其涉及一种电力电子变换器开关管漏电流在线监测装置及方法。

背景技术

系统故障预测与健康管理(Prognostics and Health Management,PHM)是一种全面故障检测、隔离和预测及健康管理技术。通过监测系统的故障特征参数，借助各种推理算法来估计系统自身的健康状况，在系统故障发生前对其故障能尽早监测且能有效预测，准确定位退化或故障部位，并结合各种信息资源给出维修计划，从而实现系统的视情维修和自主式保障，对降低维护费用、保障系统的可靠性与安全性、提高战备完好率和任务成功率具有十分重要的意义。PHM主要包括故障预测及健康管理两大部分，其中故障预测是实现系统健康管理的基础。

电力电子技术的应用可大大提高电能变换装置功率密度，减小体积和重量。随着多电和全电飞机的发展，飞机用电量不断增加，机载电力电子设备越来越多，因此对机载电力电子变换装置的可靠性、可维护性及可测试性提出了更高的要求，电力电子系统的PHM的重要性也随之提高。

根据故障性质不同，电力电子变换电路的故障主要可分为结构性故障和参数性故障。结构性故障指电路器件出现短路、断路而导致电路拓扑发生变化的故障。参数性故障指由于电力电子系统的器件参数退化而导致的软故障。参数性故障通常不会立即使系统瘫痪，但是会引起输出特性的改变，使系统的工作性能和可靠性降低；若能及时预测参数性故障，则可以避免演变为更为恶劣的系统结构性故障以及结构性故障导致的更严重的影响，大大提高系统可靠性。因此实现故障预测的关键是特征参数的准确提取。

功率开关管是电力电子变换电路的重要组成部分，也是故障率较高的部分。漏电流变大是功率开关管衰退的重要特征之一。由于漏电流较小，在电力电子电路中难以提取，因而漏电流的在线提取方法还未见报道。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对背景技术中所涉及到的缺陷，提供一种电力电子变换器开关管漏电流在线监测装置及方法，能够实时监测漏电流的变化，为功率开关管的寿命预测奠定基础。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种电力电子变换器开关管漏电流在线监测装置，包括Buck变换器主功率电路、辅助开关管S_a和峰值检测电路；

所述Buck变换器主功率电路包括输入电压源V_in、滤波电感L_f、滤波电容C_f、续流二极管D、功率开关管S和负载R_L；

所述输入电压源V_in负极接地、正极和所述功率开关管S的漏极相连；

所述功率开关管S的源极分别和辅助开关管S_a的漏极、峰值检测电路的正极相连；

所述辅助开关管S_a的源极分别和峰值检测电路的负极、续流二极管D的阴极、滤波电感L_f的一端相连；

所述滤波电感L_f的另一端分别和滤波电容C_f的正极、负载R_L的一端相连；

所述续流二极管D的阳极、滤波电容C_f的负极、负载R_L的另一端均接地。