本发明公开了一种基于LabVIEW平台的开关电源测试性分析系统及方法，所述系统包括电路仿真Saber模型建立模块、Matlab数据处理模块、上位机LabVIEW平台，电路仿真Saber模型建立模块用于在Saber软件中建立开关电源电路仿真模型；Matlab数据处理模块用于接收来自上位机LabVIEW平台的调用指令，根据指令内容完成对开关电源电路仿真模型中各电路节点电压数据的处理，计算该开关电源的测试性指标；上位机LabVIEW平台在后台直接调用Matlab数据处理模块，在电路仿真Saber模型建立模块中完成对开关电源电路的仿真之后，依次提取查看各个电路节点的电压数据，并保存为.txt格式；之后利用上位机LabVIEW平台调用Matlab数据处理模块读取各个数据文件。本发明可实现测试设置、数据处理和测试性分析三大功能。
1.一种基于LabVIEW平台的开关电源测试性分析系统，其特征在于所述系统包括电路仿真Saber模型建立模块、Matlab数据处理模块、上位机LabVIEW平台，其中：所述的电路仿真Saber模型建立模块用于在Saber软件中建立开关电源电路仿真模型；
所述的Matlab数据处理模块用于接收来自上位机LabVIEW平台的调用指令，根据指令内容完成对开关电源电路仿真模型中各电路节点电压数据的处理，计算该开关电源的故障检出率、故障隔离率、未能检出故障以及模糊组；
所述的上位机LabVIEW平台用于在上位机编程软件LabVIEW中编写上位机程序，设计人机交互界面，在后台直接调用Matlab数据处理模块，在电路仿真Saber模型建立模块中完成对开关电源电路的仿真之后，依次提取查看各个电路节点的电压数据，并保存为.txt格式；
之后利用上位机LabVIEW平台调用Matlab数据处理模块读取各个数据文件；
所述上位机LabVIEW平台包括测试设置界面、数据处理界面、测试性分析界面，其中：所述的测试设置界面由调用Saber仿真模型、提取测试节点数据和设置数据存储路径组成；
所述的数据处理界面由设置数据调用路径和提取特征参数组成；
所述的测试性分析界面由设置阈值上下限、构建故障-测试相关性矩阵和计算测试性指标组成；
（1）比较各故障模式下的各特征参数与无故障状态下各特征参数的差别，超过所设置的阈值，则将该故障模式下的该特征参数定义为“1”，反之为“0”；
（2）将所有的“1”和“0”元素进行故障-测试相关性矩阵的构建；
步骤一：在获得故障-测试相关性矩阵后，首先判断是否存在全零行，若不存在则进行步骤二，若存在全零行则将全零行删除，并且定义所有全零行所对应的故障模式为未能检出的故障；同时，得到的新矩阵中的所有行所对应的故障模式为能够检出的故障，则故障检出率为能够检出的故障模式与所有故障模式之比；
步骤二：在新矩阵的基础上进行计算：判断矩阵是否存在元素相同的列向量，若不存在则进行步骤三，若存在，则表明这些为冗余测试组；
步骤三：在新矩阵的基础上，再次判断是否存在元素相同的行向量，若不存在则进行步骤四，若存在则将相同的行向量全部删除，并且定义这些相同的行向量所对应的故障模式为模糊组；
步骤四：最后计算故障隔离率，所述故障隔离率为所获得的最终矩阵的所有行向量所对应的故障模式与所有故障模式之比。
2.一种采用权利要求1所述的系统进行开关电源测试性分析的方法，其特征在于所述方法步骤如下：步骤一：在电路仿真Saber模型建立模块中建立开关电源电路仿真模型，待仿真完成后，提取模型中所有电路节点的电压数据，并保存为.txt格式；
步骤二：基于上位机LabVIEW平台编写上位机程序，设计人机交互界面，使之具有测试设置、数据处理以及测试性分析的功能；基于Matlab数据处理模块编写提取测试节点特征参数的程序，并编写根据故障-测试相关性矩阵计算测试性的各种重要指标以及实现测试性分析的程序；
步骤三：在上位机LabVIEW平台中设置对于电路仿真结果中需要提取的测试节点数据并设置其数据存储路径，之后上位机LabVIEW平台直接调用Matlab数据处理模块完成提取所需要的特征参数的工作；
步骤四：在上位机LabVIEW平台中设置阈值的上下限，完成对开关电源故障-测试相关性矩阵的构建，并将结果显示在人机交互界面中；
步骤五：通过开关电源的故障-测试相关性矩阵，计算出测试性指标，完成对开关电源的测试性分析。
一种基于LabVIEW平台的开关电源测试性分析系统及方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种测试性分析系统及方法，尤其涉及一种基于LabVIEW平台的开关电源测试性分析系统及方法。
背景技术
[0002] 测试性的概念是由F.Liour在1976年首次引入的。这之后，美国国防部大力推广测试性的相关概念，相继推出了一系列与系统测试性相关的标准规范。而在1985年，美军标2165的颁布则标示着测试性与可靠性、维修性在系统设计中拥有同等的重要性地位，在进行系统设计时必须予以考虑。并规定了一系列测试性设计、分析及验证的实施方法和规范。
该标准的颁布同样预示着测试性已经成为一门独立的学科。
发明内容
[0003] 本发明为了对开关电源的测试性进行分析，根据测试性设计与分析的需求及原理，提供了一种基于LabVIEW平台的开关电源测试性分析系统及方法，将对开关电源的测试性进行分析过程中涉及到测点数据的获取、数据处理与存储、测试性指标计算及故障诊断合为一体。
[0004] 本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
[0005] 一种基于LabVIEW平台的开关电源测试性分析系统，包括电路仿真Saber模型建立模块、Matlab数据处理模块、上位机LabVIEW平台，其中：
[0006] 所述的电路仿真Saber模型建立模块用于在Saber软件中建立开关电源电路仿真模型；
[0007] 所述的Matlab数据处理模块用于接收来自上位机LabVIEW平台的调用指令，根据指令内容完成对开关电源电路仿真模型中各电路节点电压数据的处理，计算该开关电源的故障检出率、故障隔离率、未能检出故障以及模糊组；
[0008] 所述的上位机LabVIEW平台用于在上位机编程软件LabVIEW中编写上位机程序，设计人机交互界面，在后台直接调用Matlab数据处理模块，在电路仿真Saber模型建立模块中完成对开关电源电路的仿真之后，依次提取查看各个电路节点的电压数据，并保存为.txt格式；之后利用上位机LabVIEW平台调用Matlab数据处理模块读取各个数据文件。
[0009] 一种采用上述系统进行开关电源测试性分析的方法，包括如下步骤：
[0010] 步骤一：在电路仿真Saber模型建立模块中建立开关电源电路仿真模型，待仿真完成后，提取模型中所有电路节点的电压数据，并保存为.txt格式；
[0011] 步骤二：基于上位机LabVIEW平台编写上位机程序，设计人机交互界面，使之具有测试设置、数据处理以及测试性分析的功能；基于Matlab数据处理模块编写提取测试节点特征参数的程序，并编写根据故障-测试相关性矩阵计算测试性的各种重要指标以及实现测试性分析的程序；
[0012] 步骤三：在上位机LabVIEW平台中设置对于电路仿真结果中需要提取的测试节点数据并设置其数据存储路径，之后上位机LabVIEW平台直接调用Matlab数据处理模块完成提取所需要的特征参数的工作；
[0013] 步骤四：在上位机LabVIEW平台中设置阈值的上下限，以此完成对故障-测试相关性矩阵的构建，并将结果显示在人机交互界面中；
[0014] 步骤五：通过开关电源的故障-测试矩阵，计算出测试性指标，完成对开关电源的测试性分析。
[0015] 本发明具有如下优点：
[0016] 1、本发明的基于LabVIEW平台的开关电源测试性分析系统是根据测试性设计与分析的需求及原理所搭建的，可实现测试设置、数据处理和测试性分析三大功能。
[0017] 2、本发明将开关电源测试性设计分析中所应用到的公式及算法集成为独立的模块，能够快速、方便地进行信号采集、数据保存及调用、数据处理及提取特征参数、建立故障特征库以及故障-测试矩阵，在建立矩阵的基础上进行开关电源的测试性分析。
[0018] 3、本发明可以通过电路仿真的方式获取各电路节点的数据，通过上位机系统处理分析数据，对开关电源的测试性进行分析。
[0019] 4、本发明适用于大多数开关电源的状态监测及测试性分析，具有很高的移植性，可以为其他电源的状态监测及测试性分析提供平台。应用该平台可以帮助用户对测试性设计的结果进行验证，大大地提高了工作的效率，为用户工作使用带来便利。
附图说明
[0020] 图1为基于LabVIEW平台的开关电源测试性分析系统的结构示意图；
[0021] 图2为上位机系统结构示意图；
[0022] 图3为根据故障-测试相关性矩阵分析测试性的原理图。
具体实施方式
[0023] 下面结合附图对本发明的技术方案作进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本发明技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的保护范围中。
[0024] 具体实施方式一：下面结合图1说明本实施方式。本实施方式中所述基于LabVIEW平台的开关电源测试性分析系统由电路仿真Saber模型建立模块1、Matlab数据处理模块2、上位机LabVIEW平台3构成，其中：
[0025] 所述的电路仿真Saber模型建立模块1用于在Saber软件中建立开关电源电路仿真模型。Saber是由美国Synopsys公司开发的，本身具有FMEA分析功能，且该软件还可以实现诸如瞬态分析、灵敏度分析、蒙特卡洛分析、最坏情况分析等多种电路分析手段。同时该软件支持硬件描述语言MAST，通过编程可以轻松地创建模型库中没有的器件或电路模型，并且可以兼容其他Spice仿真程序，仿真速度优于PSPICE，可充分满足本发明对电路仿真的要求。Saber的模型库和器件覆盖面较全，且模型准确，可设置参数多。尤其是在电力电子仿真领域，Saber具有先天的优势。
[0026] 所述的Matlab数据处理模块2用于接收来自上位机LabVIEW平台3的调用指令，根据指令内容完成对开关电源电路仿真模型中各电路节点电压数据的处理，计算出开关电源的故障检出率、故障隔离率、未能检出故障以及模糊组。Matlab是一门计算机编程语言，专门以矩阵的方式来处理计算机数据，它把数值计算和可视化环境集成到一起，非常直观，而且提供了大量的函数，使其越来越受到人们的喜爱，工具箱越来越多，应用范围也越来越广。其主要的优点包括友好的工作平台和编程环境、简单易用的程序语言、强大的科学计算机数据处理能力等。
[0027] 所述的上位机LabVIEW平台3用于在上位机编程软件LabVIEW中编写上位机程序，设计人机交互界面，使之具有测试设置、数据处理以及测试性分析的功能。上位机编程软件LabVIEW是由美国国家仪器公司研制开发的一种程序开发环境，它使用的是图形化编辑语言G编写程序，产生的程序是框图的形式。它的函数库包括数据采集、GPIB、串口控制、数据分析及数据存储等。上位机LabVIEW平台可以在后台直接调用Matlab软件编写的程序，在电路仿真软件Saber完成对开关电源电路的仿真之后，依次提取查看各个电路节点的电压数据，并保存为.txt格式；之后利用上位机LabVIEW平台3向Matlab数据处理模块2发送数据处理指令，调用Matlab读取各个数据文件。
[0028] 具体实施方式二：本实施方式是对具体实施方式一的进一步说明，下面结合图2说明本实施方式。本实施方式中所述上位机LabVIEW平台3包括测试设置界面3-1、数据处理界面3-2、测试性分析界面3-3，其中：
[0029] 所述的测试设置界面3-1由调用Saber仿真模型3-1-1、提取测试节点数据3-1-2和设置数据存储路径3-1-3组成，提取测试节点数据3-1-2由测试节点通路选择按钮和测试节点显示灯组成，可以实现对电路仿真模型中的测试节点的选择，并将测试数据保存在设置数据存储路径3-1-3所选的路径中。
[0030] 所述的数据处理界面3-2由设置数据调用路径3-2-1和提取特征参数3-2-2组成。提取特征参数3-2-2设置完成后，上位机LabVIEW平台3调用MATLAB程序完成对每个关键测试节点电压数据的处理，并将特征参数以.mat文件的形式自动保存在所设置的数据存储路径3-2-1中。
[0031] 所述的测试性分析界面3-3由设置阈值上下限3-3-1、构建故障-测试相关性矩阵3-3-2和计算测试性指标3-3-3组成。比较各故障模式下的各特征参数与无故障状态下各特征参数的差别，超过所设置的阈值，则将该故障模式下的该特征参数定义为“1”，反之为“0”。故障-测试相关性矩阵3-3-2则将所有的“1”和“0”元素进行构建矩阵。根据所建立的矩阵，上位机LabVIEW平台3直接调用MATLAB程序计算测试性指标3-3-3，包括故障检出率、故障隔离率、未能检出故障以及模糊组。
[0032] 具体实施方式三：本实施方式是对具体实施方式一的进一步说明，下面结合图3说明本实施方式。本实施方式中提供了一种根据故障-测试相关性矩阵分析测试性的计算方法，所述方法具体步骤如下：
[0033] 步骤一：在获得故障-测试相关性矩阵后，首先判断是否存在全零行，若不存在则进行步骤二，若存在全零行则将全零行删除，并且定义所有全零行所对应的故障模式为未能检出的故障；同时，得到的新矩阵中的所有行所对应的故障模式为能够检出的故障，则故障检出率为能够检出的故障模式与所有故障模式之比；
[0034] 步骤二：在新矩阵的基础上进行计算：判断矩阵是否存在元素相同的列向量，若不存在则进行步骤三，若存在，则表明这些为冗余测试组；
[0035] 步骤三：在新矩阵的基础上，再次判断是否存在元素相同的行向量，若不存在则进行步骤四，若存在则将相同的行向量全部删除，并且定义这些相同的行向量所对应的故障模式为模糊组；
[0036] 步骤四：最后计算故障隔离率，所述故障隔离率为所获得的最终矩阵的所有行向量所对应的故障模式与所有故障模式之比。
[0037] 具体实施方式四：本实施方式提供了一种采用具体实施方式一 三所述系统进行~开关电源测试性分析的方法，所述方法步骤如下：
[0038] 步骤一：在电路仿真Saber模型建立模块1中建立开关电源电路仿真模型，设置仿真时长、采样频率等条件。待仿真完成后，提取模型中所有电路节点的数据，并保存为.txt格式。
[0039] 步骤二：基于上位机LabVIEW平台3编写上位机程序，设计人机交互界面，使之具有测试设置、数据处理以及测试性分析的功能。基于Matlab数据处理模块2编写提取测试节点特征参数的程序，并编写根据故障-测试相关性矩阵计算测试性的各种重要指标以及实现测试性分析的程序。
[0040] 步骤三：在上位机LabVIEW平台3中设置对于电路仿真结果中需要提取的测试节点数据并设置其数据存储路径，之后上位机LabVIEW平台3直接调用Matlab数据处理模块2完成提取所需要的特征参数的工作。
[0041] 步骤四：在上位机LabVIEW平台3中设置阈值的上下限，以此完成对故障-测试相关性矩阵的构建，并将结果显示在人机交互界面中。
[0042] 步骤五：通过开关电源的故障-测试矩阵，计算出故障检出率、故障隔离率、模糊组等测试性指标，完成对开关电源的测试性分析。
