摘要
DC-DC 变换器是组成电力电子系统的重要部分。随着科技化和数字化时代的到来， DC-DC 变换器被广泛应用于不同领域，因此研究其控制有着重要意义。通过控制 DC-DC变换器可以优化电源管理、提高功率转换效率以及减少能源浪费。同时，DC-DC变换器控制还可以提高设备的电源效率和稳定性，降低能源消耗成本，为经济可持续发展做出贡献。因此，研究 DC-DC变换器控制可以为各行业提供更有效的电源管理解决方案。同时在运行过程中，随着时间和状态等实际情况的不间断实时变化，元器件的固有特性将发生改变，从而造成故障进而引发安全隐患和经济损失，故障诊断对于DC-DC 变换器的稳定运行和应用安全具有非常重要的作用，特别对于需要高稳定性和安全性的领域，如航空航天和船舶系统中，故障诊断就显得极其重要。所以，研究DC-DC变换器的故障诊断技术就有着重要意义。 本文以DC-DC变换器作为研究对象，以DSP为控制器，以基于切换系统建模的电路为稳定控制的基础，研究故障诊断问题。本文的主要结构如下： 首先介绍了课题背景和研究的目的意义，叙述了 DC-DC变换器常见的控制方法，故障诊断、电力电子技术和DSP技术的研究发展现状等。接着我们对Buck-Boost变换器的稳定控制和故障诊断进行了研究，并建立了半实物仿真平台和硬件实物电路。同时，还针对故障诊断方面进行了研究。按照电路的具体要求，设计了控制器电路、采样电路和脉宽调制信号驱动电路，并为实物电路选择了合适的元器件参数值。将半实物仿真平台和控制器进行闭环连接，证明了所提出的控制方法在实际工程中的实用性。 其次本文研究了 Buck-Boost 变换器并对其进行了数学建模，同时叙述了DC-DC变换器故障诊断的方法。对于具有元器件故障的 Buck-Boost变换器切换系统，提出了一种新的故障诊断的方法。首先对其进行数学建模并说明了故障的形式，接着提出了一种基于自适应滑模观测器的方法， 采用自适应律进行在线元器件参数估计，同时确保了故障参数估计误差和状态估计误差的有界一致性。在故障诊断过程中，将观测器输出的估计值与真实值之间的残差和阈值进行比较，最后采用离线仿真软件和半实物仿真平台验证了所提出策略的有效性。 最后，我们研究了DC-DC变换器传感器故障问题，本研究针对Zeta电路中的传感器故障问题，建立了相应的故障模型，并提出了解决方案。采用低通滤波器将传感器故障转化为执行器故障，以便对其进行处理。在基于自适应滑模观测器的基础上，研究了Zeta电路可能出现的多种传感器故障情况。利用观测值与实际值的比较以及与阈值分析系统的对比方法，实现了对传感器故障的准确诊断。使用Matlab仿真和半实物仿真，验证了所提出方法的可靠性。
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