【摘要】在电子电路核心组成部分中，主功率器件是一个重要的部分，一旦其发生故障，将会导致整个电子电路无法正常运行，因此需要对电子电路功率器件故障特征参数进行提取，从而对故障进行分析，最终实现电子电路可靠运行。本文主要对电子电路功率器件故障特征参数提取技术进行探讨，旨在提高对电子电路的故障诊断技术水平。
【关键词】电子电路；功率器件故障特征；参数提取
现代化的电力电子电路经常被应用到各个领域中，一般情况下，电力电子主动率器件是一个相当重要的组成部分，因此需要利用对现有的源功率器件来进行开关的控制。在此种情况下，就需要充分的对电路中的重要功率器件进行状态的检测，并且提取出相关的故障特征参数来充分的实现对电路运行每个功率器件的故障诊断，从而提升整个电子电路系统的稳定性。
1.电子电路关键元器件的失效原理以及其故障特征参数
在电子电路的关键元器件中，其发生铝电解电容的主要功能部件为电容器芯子，由介质、电解液、衬垫纸等部分，其中衬垫纸起着绝缘作用，可以实现对介质中能量的充分储藏，因此进行铝电解电容的失效可分为灾难性失效和缓变型失效两种失效机制。灾难性失效主要指由于短路或开路造成电容的功能完全失效，而缓变型失效主要是指随着电容工作时间的增加对其性能产生衰退的作用。引起失效现象的原因有较高的工作电压、反向偏压、纹波电流等。在铝电解电容的性能方面主要是根据其介质的部分发生的变化而产生相对应的变化的，也可以被称之为阳极金属氧化膜，在金属氧化的过程中，受到了其工作应力的严重影响，对电解液会造成一定程度的影响，电解液会不断修补并增厚该氧化膜，使得电容的等效串联的电流产生增大的现象，与此同时其中的电容值也会得到不断的减小。且在这个过程中ESR的消耗也会进一步的增大，在提升了工作温度的同时，也不断加速了电解液的挥发，最终导致了电容值的快速下降的现象。在电力电路器件的运过程中，电感器属于一个相当重要的部分，可以起到储能和滤波的作用。因此如果处于高频的工作条件之下的话，在工作时间得到不断加深的同时，其中的电感的线圈温度也会得到不断的加深，最终对电路的工作状态产生相当大的影响。
2.电力电路参数故障特征的诊断方式
元器件故障是电子电路故障的主要形式之一，因此在对其故障进行检测的过程中，要对电路中所产生的变化程度来对其电路的性能做出不断的分析。电路故障可以分为结构性和参数性故障。结构性故障是指电力电子电路中的开关元器件出现开路、短路、或者由于驱动电路故障而导致电路拓扑发生变化的故障。参数性故障是指电器元器件所具有的参数值和标准值相比较过程中产生较大偏移而引起的一类故障模式，从而实现对组成电力电子电路的各种功率元器件所造成的工作应力产生一定的影响，比如电路正常运行的时，经常需要承受较大的电流、高压以及温度等外界因素，因此在工作应力方面会产生相当大的影响，最终对元器件的性能造成影响，对元器件自身的参数造成一定的偏差，在其中的偏差值超过允许的范围之内的情况下，就会产生参数性的故障现象，对参数的电路输出特性造成相当大的影响，最终影响其整体系统的功能发挥。如果在这种情况中，不加以快速的诊断和处理元器件，其中的参数下降就会对整体的结构性能产生严重的影响，因此在对参数性故障技术进行诊断的时候需要对元器件中的微小故障进行排除，从而对元器件进行故障的诊断预测。
3.特征参数的提取技术的实际应用
本文除了对电子电路运行过程中所出现的故障技术进行详细的分析，还要在此基础上，对其特征参数进行提取，本文以信号处理的特征参数为主要的研究对象，在对信号处理的特征参数提取的过程，本文主要对频率分析的提取方式进行了分析，利用电力电子系统的已经测量得到的信号进行获取，但是利用此种方式获取到的故障信号特征值是非常小的，因此就需要利用相关的技术对所测的信号进行处理，以便抽取出有用的故障信息或者找出区别于电路正常工作信号的特征。对信号的处理过程，主要是对信号进行提取、变换、分析、综合等方式，在进行信号的处理方式方面，也可以分为多种方式类别，其中主要有沃尔什变换、基函数、傅里叶变换、小波变换、高阶谱分析等方式，在进行分析的时候，也可以对信号的方差、幅值、频率等特征进行测量提取，从而作为系统中的故障测量值进行试验。在电力电子电路中所出现的故障信息的关键点一般都是具有周期性的，因此在进行提取方面可以利用傅里叶变换将周期性信号从时域转换到频域中进行分析，从而实现对其故障特征值的有效提取。在电力电子电路转换器中，可以分为几种不同的工作模式，需要利用每种不同的开关功率器件来实现对每种工作模式的控制，因此也就产生了不同的输出电压波形的形状，由于其不同的功率器件会导致输出电压波形的不同形状，在电压的频谱方面也就形成不同的状态。在本文中主要利用傅里叶分析的方法实现了对三相变流器主电路的故障特征的提取。在进行操作的过程中，首先需要根据其电压的幅度频谱特征诊断出故障的类别；之后就可以对特征值进行提取，从而判断出发生故障的元器件。在这个过程，如果发生了参数性故障的现象，输出的电压并不会产生太多的变化，因此在频谱变化幅度不大的情况下，就需要对谐波的含量做出定量定性的分析，最终实现对特征值的提取。在对控制电机的三相逆变器的研究中，需要保证在开关管断开的瞬间利用分析开关器件的内部寄生参数和电机绕组之间所产生的开关管源漏极电压的震荡幅值和频率进行分析，并且在经过分析之后还需要对其中的高频分量信号进行提取，最终实现判断功率管老化的状态和程度，如图1所示。从图2中可以充分的看出在老化之后的功率管内部的计生参数发生了严重的变化，最终使得元器件在开关断开的瞬间，功率管源漏极电压谐振峰值以及和震荡频率出现了明显下降的现象。
4.结束语
综上所述，在电力电子系统的可靠性问题的研究过程中需要对其电力电子的故障诊断和预测技术进行不断地研究，电力电子的主功率器件作为核心部件来说，其正常的数值可以对电力电子电路的安全可靠性工作起到一个相当重要的工作，因此在需要将对电力电子系统的故障诊断作为重要的环节进行研究，在研究的过程中，可以充分的利用功率器件失效的原理进行对故障的特征参数进行不断的确定，从而利用科学的检测方式提取功率器件故障参数，最终保证电子电路的可靠稳定。
参考文献
[1]任磊,韦徵,龚春英等.电力电子电路功率器件故障特征参数提取技术综述[J].中国电机工程学报,2015(12).
[2]韩冬.浅析电力电子电路功率器件故障特征参数提取技术[J].科学家,2016(2).
作者：马学涛 单位：漯河医学高等专科学校
