一種電源功率模塊劣化狀態(tài)在線判斷方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開(kāi)了一種電源功率模塊劣化狀態(tài)在線判斷方法，包括：在功率模塊的驅(qū)動(dòng)端加載或撤銷驅(qū)動(dòng)信號(hào)時(shí)，采集該功率模塊的輸出端的輸出信號(hào)和驅(qū)動(dòng)端的驅(qū)動(dòng)信號(hào)；根據(jù)該驅(qū)動(dòng)端的驅(qū)動(dòng)信號(hào)建立輸出端的輸出信號(hào)的Volterra時(shí)域模型，并計(jì)算該Volterra時(shí)域模型的時(shí)域核值；以及將時(shí)域核值與預(yù)定的正常值進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果判斷該功率模塊100的劣化狀態(tài)。由于，本發(fā)明專利技術(shù)方法不需要外加激勵(lì)而是利用自身驅(qū)動(dòng)信號(hào)作為激勵(lì)輸入信號(hào)，通過(guò)辨識(shí)Volterra級(jí)數(shù)的時(shí)域核值的大小來(lái)判斷該功率模塊的劣化狀態(tài)，因此，本發(fā)明專利技術(shù)方法利用自身信號(hào)對(duì)功率模塊的劣化狀態(tài)進(jìn)行判斷，從而提高功率模塊劣化狀態(tài)判斷的可靠性和準(zhǔn)確性。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及電源功率模塊的監(jiān)控技術(shù)，具體涉及一種DC/DC電源功率模塊劣化狀態(tài)在線判斷方法及裝置。
技術(shù)介紹
高可靠嵌入式系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于衛(wèi)星、航天器、核電站、艦船、高速列車等直接關(guān)系國(guó)家戰(zhàn)略安全、能源安全和國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的復(fù)雜系統(tǒng)中，DC/DC電源是保證其可靠運(yùn)行的關(guān)鍵設(shè)備。但特殊使用環(huán)境常致使DC/DC電源失效造成系統(tǒng)失控，損失巨大。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，約34%的電子系統(tǒng)故障都是電源系統(tǒng)元器件疲勞使用或環(huán)境應(yīng)力變化造成的失效引起的。外部環(huán)境因素(如高壓瞬態(tài)環(huán)境、寬溫度范圍驟變、振動(dòng)、沖擊、電磁輻射、總劑量輻射和單粒子事件等)和運(yùn)行內(nèi)部因素(如浪涌電壓、電流、負(fù)載突變等)，常造成電源系統(tǒng)的關(guān)鍵模塊狀態(tài)參數(shù)退化，致使電路工作性能變差，引發(fā)參數(shù)性故障。功率模塊和電解電容是電源中失效率最高的器件。電源失效主要是由于這兩個(gè)環(huán)節(jié)劣化失效造成的。其中，電解電容已有許多單位采用低失效率的獨(dú)石電容來(lái)替代，提高了電源的可靠性。然而，目前功率模塊的失效研究仍集中在物理失效機(jī)制、失效模型上，對(duì)于運(yùn)行中功率模塊劣化到失效的動(dòng)態(tài)行為過(guò)程還不十分清楚。因此，如何判斷功率模塊的劣化狀態(tài)成為本領(lǐng)域的重要技術(shù)課題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的在于提供，該方法可以提高功率模塊劣化狀態(tài)判斷的可靠性。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)提供，包括如下步驟SI，在功率模塊的驅(qū)動(dòng)端加載或撤銷驅(qū)動(dòng)信號(hào)時(shí)，采集該功率模塊的輸出端的輸出信號(hào)和驅(qū)動(dòng)端的驅(qū)動(dòng)信號(hào)；S2，根據(jù)該驅(qū)動(dòng)端的驅(qū)動(dòng)信號(hào)建立輸出端的輸出信號(hào)的Volterra時(shí)域模型，并計(jì)算該Volterra時(shí)域模型的時(shí)域核值；以及S3，將時(shí)域核值與預(yù)定的正常值進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果判斷該功率模塊(100)的劣化狀態(tài)。優(yōu)選的,所述步驟S2中獲取該Volterra時(shí)域模型的時(shí)域核值為一階Volterra時(shí)域核值、二階Volterra時(shí)域核值和三階Volterra時(shí)域核值,相應(yīng)的在步驟S3中,根據(jù)一階Volterra時(shí)域核值、二階Volterra時(shí)域核值和三階Volterra時(shí)域核值與相應(yīng)的預(yù)定的正常值進(jìn)行比較來(lái)判斷該功率模塊的劣化狀態(tài)。由于，本專利技術(shù)方法置以功率模塊驅(qū)動(dòng)端的驅(qū)動(dòng)信號(hào)作為輸入信號(hào)，通過(guò)辨識(shí)Volterra級(jí)數(shù)的時(shí)域核值的大小來(lái)判斷該功率模塊的劣化狀態(tài)，因此本專利技術(shù)方法不需要外加激勵(lì)而是利用自身信號(hào)對(duì)功率模塊的劣化狀態(tài)進(jìn)行判斷，從而提高功率模塊劣化狀態(tài)判 斷的可靠性和準(zhǔn)確性。附圖說(shuō)明圖1為本專利技術(shù)電源功率模塊劣化狀態(tài)在線判斷裝置一具體實(shí)施例的方框圖。圖2為圖1所示電源功率模塊劣化狀態(tài)在線判斷裝置之功率模塊的電路圖。圖3為本專利技術(shù)電源功率模塊劣化狀態(tài)在線判斷方法的流程圖。具體實(shí)施例方式為了詳細(xì)說(shuō)明本專利技術(shù)的
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
、所達(dá)成的目的及效果，下面將結(jié)合具體實(shí)施例并配合附圖，對(duì)本專利技術(shù)的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。請(qǐng)參閱圖1，其揭示本專利技術(shù)電源功率模塊劣化狀態(tài)在線判斷裝置的一個(gè)具體實(shí)施例。在本實(shí)施例中，該裝置包括功率模塊100、第一濾波單元200、第二濾波單元300、PWM單元400、信號(hào)采集單元500、信號(hào)處理單元600和警示單元700。其中，功率模塊100是由電感Lg、電容Cds、Cgd, Cgs、導(dǎo)通電阻Rm、柵極電阻Ra、二極管D和三極管Q等電子元件組成，該功率模塊100具有輸入端110、輸出端120和驅(qū)動(dòng)端130，如圖2所示。第一濾波單元200與功率模塊100的輸入端110連接，用于將交流大功率電源整形濾波后輸入功率模塊100。第二濾波單元300與功率模塊100的輸出端120連接，用于將功率模塊100的輸出信號(hào)進(jìn)行整形濾波后輸出線性直流大功率電源。PWM單元400分別與第二濾波單元300和功率模塊100的驅(qū)動(dòng)端130連接，PWM單元400根據(jù)第二濾波單元300的輸出信號(hào)產(chǎn)生脈寬調(diào)制信號(hào)，該脈寬調(diào)制信號(hào)控制功率模塊100之三極管Q的導(dǎo)通和關(guān)閉，從而實(shí)現(xiàn)預(yù)定的功率輸出。信號(hào)采集單元500與功率模塊100的輸出端120和驅(qū)動(dòng)端130連接，用于采集功率模塊100的輸出端120的輸出信號(hào)和驅(qū)動(dòng)端130的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。信號(hào)處理單元600將采集的功率模塊100的輸出信號(hào)和驅(qū)動(dòng)信號(hào)進(jìn)行處理。信號(hào)處理單元600根據(jù)對(duì)功率模塊100的輸出信號(hào)和驅(qū)動(dòng)信號(hào)的處理結(jié)果判斷功率模塊100的劣化狀態(tài)，以控制警示單元700是否發(fā)出警示信息。請(qǐng)參閱圖3，本專利技術(shù)電源功率模塊劣化狀態(tài)在線判斷方法的具體流程。該方法是SI，功率模塊100的驅(qū)動(dòng)端130在加載或撤銷驅(qū)動(dòng)信號(hào)時(shí)，采集該功率模塊100的輸出端120的輸出信號(hào)和驅(qū)動(dòng)端130的驅(qū)動(dòng)信號(hào)；S2，根據(jù)該驅(qū)動(dòng)端130的驅(qū)動(dòng)信號(hào)建立輸出端120的輸出信號(hào)的Volterra時(shí)域模型，并計(jì)算該Volterra時(shí)域模型的時(shí)域核值；以及S2，將時(shí)域核值與預(yù)定的正常值進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果判斷該功率模塊100的劣化狀態(tài)。在本實(shí)施例中，通過(guò)獲取該輸出端120的輸出信號(hào)和驅(qū)動(dòng)端130的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，建立離散Volterra時(shí)域模型,通過(guò)對(duì)該時(shí)域模型進(jìn)行辨識(shí)獲得Volterra級(jí)數(shù)的一階階Volterra時(shí)域核值、二階Volterra時(shí)域核值和三階Volterra時(shí)域核值,根據(jù)各時(shí)域核值與相應(yīng)的正常值的偏離分析來(lái)判斷該功率模塊100的劣化狀態(tài)。本專利技術(shù)專利技術(shù)電源功率模塊劣化狀態(tài)在線判斷方法的具體原理如下功率模塊100的驅(qū)動(dòng)端130的驅(qū)動(dòng)信號(hào)為一電壓脈沖信號(hào)，該驅(qū)動(dòng)信號(hào)的電壓因不同的應(yīng)用場(chǎng)景可能采用不同的電壓，如5V電壓、IOV電壓等等。然而由于功率模塊100含有電感、電容等儲(chǔ)能性元件，因此在驅(qū)動(dòng)端130在加載或撤銷驅(qū)動(dòng)信號(hào)時(shí)，功率模塊100的輸出信號(hào)是時(shí)變的，其用如下方程表示y (t) = h(t) · x(t)(I)其中，y(t)是輸出信號(hào)，x(t)是驅(qū)動(dòng)端130的驅(qū)動(dòng)信號(hào)；h(t)是傳函矩陣算子，h(t)可表示為本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種電源功率模塊劣化狀態(tài)在線判斷方法，其特征在于，包括如下步驟：S1，在功率模塊(100)的驅(qū)動(dòng)端(130)加載或撤銷驅(qū)動(dòng)信號(hào)時(shí)，采集該功率模塊(100)的輸出端(120)的輸出信號(hào)和驅(qū)動(dòng)端(130)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)；S2，根據(jù)該驅(qū)動(dòng)端(130)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)建立輸出端(120)的輸出信號(hào)的Volterra時(shí)域模型，并計(jì)算該Volterra時(shí)域模型的時(shí)域核值；以及S3，將時(shí)域核值與預(yù)定的正常值進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果判斷該功率模塊(100)的劣化狀態(tài)。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種電源功率模塊劣化狀態(tài)在線判斷方法，其特征在于，包括如下步驟 S1，在功率模塊(100)的驅(qū)動(dòng)端(130)加載或撤銷驅(qū)動(dòng)信號(hào)時(shí)，采集該功率模塊(100)的輸出端(120)的輸出信號(hào)和驅(qū)動(dòng)端(130)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)； S2，根據(jù)該驅(qū)動(dòng)端(130)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)建立輸出端(120)的輸出信號(hào)的Volterra時(shí)域模型，并計(jì)算該Volterra時(shí)域模型的時(shí)域核值；以及 S3，將時(shí)域核值與預(yù)定的正常值進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果判...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：吳立鋒，關(guān)永，鄭學(xué)艷，李曉娟，王國(guó)輝，潘巍，鄭宇，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：首都師范大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：