一种基于优化费用函数的功率变换器失效率分配方法
【专利摘要】本发明涉及一种基于优化费用函数的功率变换器失效率分配方法，其先对功率变换器的结构进行分析，将功率变换器的实际拓扑抽象为复杂网络模型，依据复杂网络模型构建元件的重要度评价矩阵，从而得到功率变换器各元件的重要度；根据已有的离散失效率-费用数据进行函数拟合得各元件的失效率-费用函数，在此基础上构建改进的功率变换器的费用函数以及相关约束条件，求解该费用函数得到各元件所分得的失效率；该方法考虑了元件在功率变换器中的重要度，可以保证功率变换器达到预期失效率指标的前提下实现总体费用的优化，保障变换器的运行质量。
【专利说明】—种基于优化费用函数的功率变换器失效率分配方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电力电子变换器及可靠性工程，具体涉及一种基于优化费用函数的功率变换器失效率分配方法。
【背景技术】
[0002]目前，功率变换器因其节能高效、性能优良等特点在材料加工、表面处理、电力传动、电能质量控制、新能源电能变换等众多领域得到广泛的应用。实践证明，功率变换器中各元件对系统失效产生的影响是不同的，有些元件失效会导致系统崩溃，有些元件失效则只会导致输出有细微偏差，元件重要度是反映功率变换器各元件重要程度的一种数量体现，是指某一元件失效时，对整个功率变换器系统不能满足规定要求的影响程度。因此在进行失效率分配时不仅要从经济方面来考虑还要同时考虑到位于功率变换器中的元件的重要度，考虑重要度的功率变换器才能在实际运行中有更好的效果，更低的失效率，具有更优良的可靠性。
【发明内容】
[0003]为了解决现行功率变换器元件失效率分配的问题，提出了一种基于优化费用函数的功率变换器失效率分配方法。在利用费用函数对功率变换器元件失效率进行分配的同时考虑了元件在功率变换器中的重要性，使得分配的时候对费用和重要度进行同时的考虑，这种分配方式具有以前不能达到的效果。
[0004]本发明是通过下述方案予以实现的:
[0005]—种基于优化费用函数的功率变换器失效率分配方法，该方法先对功率变换器的结构进行分析，将功率变换器的实际拓扑抽象为复杂网络模型，依据复杂网络模型构建元件的重要度评价矩阵，从而得到功率变换器各元件的重要度；根据已有的离散失效率-费用数据进行函数拟合可得各元件的失效率-费用函数，在此基础上构建改进的功率变换器的费用函数以及相关约束条件，求解该费用函数得到各元件所分得的失效率，进而得到功率变换器各元件的电应力比关系，根据电应力比关系选取具体元件规格构成功率变换器。
[0006]所述的各元件的失效率-费用函数是通过收集各元件已有的离散失效率-费用数据，在坐标轴上分别绘出各元件的离散失效率-费用函数点(λ ,J, Ci (λ u))，采用曲线拟合的最小二乘法，确定一个函数Ci (λ i)，其中Ci (λ i)的形式根据元件失效率与费用的函数关系性质得到，如下:
[0007]CXXt) = aebXi +c
[0008]求得各元件的失效率-费用函数。其中i为元件序号，j为元件i的数据序号，Au为元件i的第j个失效率数据,Ci (λ u)为元件i的第j个失效率数据对应的费用数据，λ i为元件i的失效率，Ci (λ J为元件i的失效率-费用函数，a、b、c为函数Ci (λ J的系数。
[0009]所述改进的功率变换器的费用函数及约束条件为:
【权利要求】
1.一种基于优化费用函数的功率变换器失效率分配方法，其特征在于:先对功率变换器的结构进行分析，将功率变换器的实际拓扑抽象为复杂网络模型，依据复杂网络模型构建元件的重要度评价矩阵，从而得到功率变换器各元件的重要度；根据已有的离散失效率-费用数据进行函数拟合得各元件的失效率-费用函数，在此基础上构建改进的功率变换器的费用函数以及相关约束条件，求解该费用函数得到各元件所分得的失效率，进而得到功率变换器各元件的电应力比关系，根据电应力比关系选取具体元件规格构成功率变换器。
2.根据权利要求1所述的一种基于优化费用函数的功率变换器失效率分配方法，其特征在于:所述各元件的失效率-费用函数是通过收集各元件已有的离散失效率-费用数据，在坐标轴上分别绘出各元件的离散失效率-费用函数点(λ u，Ci ( λ u))，采用曲线拟合的最小二乘法，确定一个函数Ci ( λ D，其中Ci ( λ J的形式根据元件失效率与费用的函数关系性质得到:
3.根据权利要求1所述的一种基于优化费用函数的功率变换器失效率分配方法，其特征在于:所述改进的功率变换器的费用函数及约束条件为:
4.根据权利要求1所述的一种基于优化费用函数的功率变换器失效率分配方法，其特征在于:运用非线性规划的方法求解改进的功率变换器费用函数得各元件所分配的失效率，改进的功率变换器费用函数就是在各元件失效率-费用函数上加权了重要度，这种加权重要度的费用函数会在元件重要度大于各元件重要度平均值的时候加权一个小于I的系数，使得该元件在重要度越大时分配到更低的失效率，相反，在重要度越小的时候分配到更高的失效率。
5.根据权利要求1所述的一种基于优化费用函数的功率变换器失效率分配方法，其特征在于:根据功率变换器各元件分得的失效率，在认为功率变换器各元件工作环境处于室温条件下，利用各元 件失效率与电应力比的函数关系，得到各元件的规格。
【文档编号】H02M1/00GK103944357SQ201410156251
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2014年4月17日 优先权日:2014年4月17日
【发明者】杜贵平, 方俊翔 申请人:华南理工大学