一種基于優(yōu)化費(fèi)用函數(shù)的功率變換器失效率分配方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于優(yōu)化費(fèi)用函數(shù)的功率變換器失效率分配方法，其先對(duì)功率變換器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，將功率變換器的實(shí)際拓?fù)涑橄鬄閺?fù)雜網(wǎng)絡(luò)模型，依據(jù)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)模型構(gòu)建元件的重要度評(píng)價(jià)矩陣，從而得到功率變換器各元件的重要度；根據(jù)已有的離散失效率-費(fèi)用數(shù)據(jù)進(jìn)行函數(shù)擬合得各元件的失效率-費(fèi)用函數(shù)，在此基礎(chǔ)上構(gòu)建改進(jìn)的功率變換器的費(fèi)用函數(shù)以及相關(guān)約束條件，求解該費(fèi)用函數(shù)得到各元件所分得的失效率；該方法考慮了元件在功率變換器中的重要度，可以保證功率變換器達(dá)到預(yù)期失效率指標(biāo)的前提下實(shí)現(xiàn)總體費(fèi)用的優(yōu)化，保障變換器的運(yùn)行質(zhì)量。
【專利說明】—種基于優(yōu)化費(fèi)用函數(shù)的功率變換器失效率分配方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電力電子變換器及可靠性工程，具體涉及一種基于優(yōu)化費(fèi)用函數(shù)的功率變換器失效率分配方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，功率變換器因其節(jié)能高效、性能優(yōu)良等特點(diǎn)在材料加工、表面處理、電力傳動(dòng)、電能質(zhì)量控制、新能源電能變換等眾多領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。實(shí)踐證明，功率變換器中各元件對(duì)系統(tǒng)失效產(chǎn)生的影響是不同的，有些元件失效會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰，有些元件失效則只會(huì)導(dǎo)致輸出有細(xì)微偏差，元件重要度是反映功率變換器各元件重要程度的一種數(shù)量體現(xiàn)，是指某一元件失效時(shí)，對(duì)整個(gè)功率變換器系統(tǒng)不能滿足規(guī)定要求的影響程度。因此在進(jìn)行失效率分配時(shí)不僅要從經(jīng)濟(jì)方面來考慮還要同時(shí)考慮到位于功率變換器中的元件的重要度，考慮重要度的功率變換器才能在實(shí)際運(yùn)行中有更好的效果，更低的失效率，具有更優(yōu)良的可靠性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了解決現(xiàn)行功率變換器元件失效率分配的問題，提出了一種基于優(yōu)化費(fèi)用函數(shù)的功率變換器失效率分配方法。在利用費(fèi)用函數(shù)對(duì)功率變換器元件失效率進(jìn)行分配的同時(shí)考慮了元件在功率變換器中的重要性，使得分配的時(shí)候?qū)M(fèi)用和重要度進(jìn)行同時(shí)的考慮，這種分配方式具有以前不能達(dá)到的效果。
[0004]本發(fā)明是通過下述方案予以實(shí)現(xiàn)的:
[0005]—種基于優(yōu)化費(fèi)用函數(shù)的功率變換器失效率分配方法，該方法先對(duì)功率變換器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，將功率變換器的實(shí)際拓?fù)涑橄鬄閺?fù)雜網(wǎng)絡(luò)模型，依據(jù)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)模型構(gòu)建元件的重要度評(píng)價(jià)矩陣，從而得到功率變換器各元件的重要度；根據(jù)已有的離散失效率-費(fèi)用數(shù)據(jù)進(jìn)行函數(shù)擬合可得各元件的失效率-費(fèi)用函數(shù)，在此基礎(chǔ)上構(gòu)建改進(jìn)的功率變換器的費(fèi)用函數(shù)以及相關(guān)約束條件，求解該費(fèi)用函數(shù)得到各元件所分得的失效率，進(jìn)而得到功率變換器各元件的電應(yīng)力比關(guān)系，根據(jù)電應(yīng)力比關(guān)系選取具體元件規(guī)格構(gòu)成功率變換器。
[0006]所述的各元件的失效率-費(fèi)用函數(shù)是通過收集各元件已有的離散失效率-費(fèi)用數(shù)據(jù)，在坐標(biāo)軸上分別繪出各元件的離散失效率-費(fèi)用函數(shù)點(diǎn)(λ ,J, Ci (λ u))，采用曲線擬合的最小二乘法，確定一個(gè)函數(shù)Ci (λ i)，其中Ci (λ i)的形式根據(jù)元件失效率與費(fèi)用的函數(shù)關(guān)系性質(zhì)得到，如下:
[0007]CXXt) = aebXi +c
[0008]求得各元件的失效率-費(fèi)用函數(shù)。其中i為元件序號(hào)，j為元件i的數(shù)據(jù)序號(hào)，Au為元件i的第j個(gè)失效率數(shù)據(jù),Ci (λ u)為元件i的第j個(gè)失效率數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的費(fèi)用數(shù)據(jù)，λ i為元件i的失效率，Ci (λ J為元件i的失效率-費(fèi)用函數(shù)，a、b、c為函數(shù)Ci (λ J的系數(shù)。
[0009]所述改進(jìn)的功率變換器的費(fèi)用函數(shù)及約束條件為:
【權(quán)利要求】
1.一種基于優(yōu)化費(fèi)用函數(shù)的功率變換器失效率分配方法，其特征在于:先對(duì)功率變換器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，將功率變換器的實(shí)際拓?fù)涑橄鬄閺?fù)雜網(wǎng)絡(luò)模型，依據(jù)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)模型構(gòu)建元件的重要度評(píng)價(jià)矩陣，從而得到功率變換器各元件的重要度；根據(jù)已有的離散失效率-費(fèi)用數(shù)據(jù)進(jìn)行函數(shù)擬合得各元件的失效率-費(fèi)用函數(shù)，在此基礎(chǔ)上構(gòu)建改進(jìn)的功率變換器的費(fèi)用函數(shù)以及相關(guān)約束條件，求解該費(fèi)用函數(shù)得到各元件所分得的失效率，進(jìn)而得到功率變換器各元件的電應(yīng)力比關(guān)系，根據(jù)電應(yīng)力比關(guān)系選取具體元件規(guī)格構(gòu)成功率變換器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于優(yōu)化費(fèi)用函數(shù)的功率變換器失效率分配方法，其特征在于:所述各元件的失效率-費(fèi)用函數(shù)是通過收集各元件已有的離散失效率-費(fèi)用數(shù)據(jù)，在坐標(biāo)軸上分別繪出各元件的離散失效率-費(fèi)用函數(shù)點(diǎn)(λ u，Ci ( λ u))，采用曲線擬合的最小二乘法，確定一個(gè)函數(shù)Ci ( λ D，其中Ci ( λ J的形式根據(jù)元件失效率與費(fèi)用的函數(shù)關(guān)系性質(zhì)得到:
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于優(yōu)化費(fèi)用函數(shù)的功率變換器失效率分配方法，其特征在于:所述改進(jìn)的功率變換器的費(fèi)用函數(shù)及約束條件為:
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于優(yōu)化費(fèi)用函數(shù)的功率變換器失效率分配方法，其特征在于:運(yùn)用非線性規(guī)劃的方法求解改進(jìn)的功率變換器費(fèi)用函數(shù)得各元件所分配的失效率，改進(jìn)的功率變換器費(fèi)用函數(shù)就是在各元件失效率-費(fèi)用函數(shù)上加權(quán)了重要度，這種加權(quán)重要度的費(fèi)用函數(shù)會(huì)在元件重要度大于各元件重要度平均值的時(shí)候加權(quán)一個(gè)小于I的系數(shù)，使得該元件在重要度越大時(shí)分配到更低的失效率，相反，在重要度越小的時(shí)候分配到更高的失效率。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于優(yōu)化費(fèi)用函數(shù)的功率變換器失效率分配方法，其特征在于:根據(jù)功率變換器各元件分得的失效率，在認(rèn)為功率變換器各元件工作環(huán)境處于室溫條件下，利用各元 件失效率與電應(yīng)力比的函數(shù)關(guān)系，得到各元件的規(guī)格。
【文檔編號(hào)】H02M1/00GK103944357SQ201410156251
【公開日】2014年7月23日 申請(qǐng)日期:2014年4月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月17日
【發(fā)明者】杜貴平, 方俊翔 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué)