[发明专利]直流变换器中电解电容失效参数辨识方法

说明书

一种直流变换器中电解电容失效参数辨识方法，属于DC‑DC变换器的电解电容监测技术领域。本发明针对目前电解电容的健康监测结果需要通过高频率的采样数据获得，造成采样成本高的问题。包括：获取纹波电压和纹波电流并进行压缩得到纹波电压观测值和纹波电流观测值；利用正交匹配跟踪算法，结合感知矩阵，重构出纹波电压在小波子空间投影值和纹波电流在小波子空间投影值；取纹波电压在小波子空间投影值的最大值作为纹波电压特征值，取纹波电流在小波子空间投影值的最大值作为纹波电流特征值；将纹波电压特征值和纹波电流特征值的比值作为电解电容的当前等效串联电阻辨识结果。本发明可实时在线辨识电解电容的失效参数ESR。

技术领域

本发明涉及直流变换器中电解电容失效参数辨识方法，属于DC-DC变换器的电解电容监测技术领域。

背景技术

DC-DC变换器广泛应用于各领域，其本身的可靠性是保障整个电子信息系统正常工作的至关重要条件。在环境温度、湿度、电场、磁场等工作条件的影响下，电解电容是最容易受到磨损和侵害的元器件。

电解电容失效的前兆参数有电解液的体积、电容值(C)和等效串联电阻(ESR)的大小。其中，ESR会随着电容的退化而逐渐增大，因此可作为电解电容健康状态的良好标识。对电解电容的ESR进行实时地辨识与监测，可以尽早发现其退化失效，并通过及时地更换元器件来保障变换器的正常工作，从而避免整个系统的灾难性故障。

变换器通常工作在较高频率之下，为了能准确反映变换器内部的微弱变化，需要测试数据的采样频率高，从而能够反映出变换器内部的细节变化；因此对采样设备的要求较高，使得数据采样成本非常高。另外，对于分布式供电系统中的DC-DC变换器，健康监测数据的存储和传输成本也非常高。

发明内容

针对目前电解电容的健康监测结果需要通过高频率的采样数据获得，造成采样成本高的问题，本发明提供一种直流变换器中电解电容失效参数辨识方法。

本发明的一种直流变换器中电解电容失效参数辨识方法，包括，

步骤一：获取DC-DC变换器电解电容两端的纹波电压和流过电解电容的纹波电流；

步骤二：利用单位测量矩阵压缩所述纹波电压和所述纹波电流，得到纹波电压观测值和纹波电流观测值；再由单位测量矩阵和由Harr小波基构成的基矩阵计算获得感知矩阵；

步骤三：利用正交匹配跟踪算法，结合感知矩阵，从纹波电压观测值和纹波电流观测值中重构出纹波电压在小波子空间投影值和纹波电流在小波子空间投影值；取纹波电压在小波子空间投影值的最大值作为纹波电压特征值，取纹波电流在小波子空间投影值的最大值作为纹波电流特征值；

步骤四：将纹波电压特征值和纹波电流特征值的比值作为电解电容的当前等效串联电阻辨识结果。

根据本发明的直流变换器中电解电容失效参数辨识方法，

步骤一中，在不同环境温度和不同工作频率下，分别采集获得N个纹波电压和N个纹波电流；以X表示纹波电压或纹波电流：

或

式中k为偏移因子，Z表示正整数，Z作为k的取值范围，为纹波电压在小波子空间投影值，I_C_b_k^j为纹波电流在小波子空间投影值，ψ为由Harr小波基构成的基矩阵。

根据本发明的直流变换器中电解电容失效参数辨识方法，

步骤三中，以Y表示观测值，则纹波电压观测值Y_M×1为：

式中M为观测值对应的采样点个数，M＜＜N；Φ为单位测量矩阵；

由纹波电压观测值Y_M×1的表达式，计算获得纹波电压在小波子空间投影值