[发明专利]基于锯齿波的模拟电路故障诊断方法

说明书

本发明公开了一种基于锯齿波的模拟电路故障诊断方法，首先设置一个频率集，以正弦波作为输入激励，得到频率集中各个频率下的元件特征圆，在滤波电路发生故障时，以锯齿波作为输入激励，通过傅里叶变换得到频率集中各个频率下的故障电压，从频率集中选取一个频率作为故障诊断频率，计算故障电压与预先得到的该频率下的元件特征圆的最短距离，如果最短距离小于预设阈值的特征圆大于1个，则该故障电压为混叠点，更换故障诊断频率重新诊断，直到最短距离小于预设阈值的特征圆小于等于1个，则将最小最短距离的特征圆对应的元件作为故障元件，得到故障诊断结果。本发明通过采用不同故障诊断频率，消除混叠点的影响，实现准确的故障诊断。

技术领域

本发明属于模拟电路故障诊断技术领域，更为具体地讲，涉及一种基于锯齿波的模拟电路故障诊断方法。

背景技术

模拟电路故障是指被测模拟电路中的一个或几个元件偏离其正常值而导致电路失效的行为。模拟故障可分为软故障(又称为参数漂移)和硬故障(如开路短路故障)。如何准确高效地进行模拟电路故障诊断是本领域的主要研究方向。

目前存在一种基于圆模型的电路故障诊断方法，其原理阐述如下：

图1是模拟电路图。如图1所示，模拟电路N由独立电压源激励。表示电压相量，x为无源元件。根据替代定理，x可以被替换为与其端电压相同的独立电压源，得到等效电路。图2是图1所示模拟电路的等效电路图。根据戴维宁定理，有：

其中，是图2中a和b端口开路电压相量；Z₀是a和b之间的戴维宁阻抗值，Z_x为元件x的阻抗值。根据戴维宁定理，和Z₀的值独立于Z_x，且仅由无故障元件参数和网络结构确定。图2中与图1中是相等的。图2中，模拟电路N由和共同激励。根据叠加原理，图2中的电压等于和单独作用时输出电压的代数和。图3是图1所示模拟电路的电压源作用示意图。图4是图1所示模拟电路的故障源作用示意图。如图3和图4所示，电压源和故障源单独作用时，输出电压分别用和表示，根据叠加原理有：

其中，H'(jω)和H”(jω)分别为电源端口和元件x所在端口到输出端口的传递函数，且与元件x的参数值无关。将公式(1)代入公式(2)，消去经过化简得到输出电压对故障源阻抗值Z_x的函数关系如下：

从上式可以得到戴维宁等效阻抗Z₀与Z_x的关系如下：

不失一般性，将每个相量用直角坐标表示：

其中，j是虚数单位。因为H'(jω)、H”(jω)和Z₀都独立于Z_x，所以R₀、X₀、m和n也独立于Z_x。将(5)式代入(4)式得到：

假定元件x是电阻，记Z_x＝R_x，消掉R_x，得到电压实部U_or与虚部U_oj的函数关系式：

消掉(8)式中的分母，不难推出：

式(8)可以表示为：

(U_or-w)²+(U_oj-v)²＝r² (9)

其中，