兼顾效率和均流性能的并联供电系统模糊控制方法
【专利摘要】本发明涉及兼顾效率和均流性能的并联供电系统模糊控制方法，在获取效率η与电源模块负载电流i之间的表达式η＝Φ(i)和均流标准偏差平均值Γ与电源模块负载电流i之间的表达式Γ＝Ψ(i)及对应最优点和的基础上，以并联供电系统当前均流值Ishare为输入，求取Ishare与偏离程度隶属度函数的输出μΦ(Ishare)和Ishare与偏离程度隶属度函数的输出μΨ(Ishare)，并依据模糊控制规则表，得出电源模块期望均流值调节量ΔI，进而调节在线电源模块的数量，确保工作于效率和均流综合性能指标较高水平，确保效率和均流综合性能处于较高水平目标下，通过计算每个电源模块的输出电流与均流目标值Ishare偏差的标准差，对性能不满足要求的在线电源模块与备用电源模块进行进行优化调度，实现并联供电系统和在线电源模块均工作于性能最优点附近。
【专利说明】
兼顾效率和均流性能的并联供电系统模糊控制方法
技术领域
[0001] 本发明涉及兼顾效率和均流性能的并联供电系统模糊控制方法，用于并联供电系 统电源模块运行数量优化控制和电源模块的优化调度，确保不同负载条件下兼顾并联供电 系统的效率和均流综合性能，该方法同样适用于其他电子设备并联运行对效率和均流(均 功率)性能指标的要求。
【背景技术】
[0002] 大功率并联供电电源其为多个电源模块并联输出结构，由于具备兼容性强、可N+m 冗余备份、可靠性强、性价比高、设计难度较低、易于管理等一系列优势，成为解决大功率输 出电源设计的首选方案之一，均流技术已成为并联供电的核心技术。均流技术是指在多个 电源模块并联供电时，在满足输出电压稳态精度和动态响应的前提下，有较高精度的均匀 分配各个电源模块负载电流。所以，并联供电系统均流性能的高低直接关系到整机系统的 安全、可靠和高性能工作。
[0003] 由于并联供电系统负载电流具有时变性和随机性，导致采用传统均流控制方案 (即在线运行电源模块数量不变，通过均流控制算法调节每个电源模块的输出电流达到均 流目标和负荷匹配目标的方案）的并联供电系统中电源模块工作范围涵盖轻载，半载，额定 负载及过载等工况。一方面，不同负载工况下并联供电系统运行时其系统均流性能存在一 定差异，因而需要对并联供电系统进行优化控制，确保系统在不同负载电流情况下始终能 实现较高的均流性能；另一方面，电源模块在不同负载情况下，其工作效率也不同，因而需 要对并联供电系统在线电源模块的数量进行最优化控制，确保每个在线电源模块工作于最 高效率点附近，确保系统在任何负载条件下系统效率最优。所以，需要一种新的控制策略， 能兼顾并联供电系统效率和均流性能综合指标。
[0004] 现有的并联供电系统均流控制策略能保证并联供电系统负载电流在所有在线工 作电源模块进行平均分配。但是存在以下三个问题:一、不能实现并联供电系统均流性能处 于较好状态;二、并联供电系统不能实现较高的效率;三、不能实现每个电源模块运行性能 的评估和优化调度，不能确保每个电源模块均流性能满足要求。所以，为了兼顾并联供电系 统在不同负载情况下效率和均流效果综合性能指标处于较高水平，就必须建立效率和均流 综合性能评价指标，获取综合性能指标较高时对应的电源模块输出电流值。只要控制并联 供电系统电源模块输出电流处于最优输出电流附近，就能确保并联供电系统在不同负载情 况下效率和均流效果综合性能指标最优。与此同时，在优化控制并联供电系统在线电源模 块的数量，使得并联供电系统电源模块始终工作于综合性能指标最优点附近的基础上，还 需要对每个在线电源模块的动态均流性能指标进行评估及优化调度，确保每个模块和并联 供电系统均处于最优状态，确保并联供电系统的高效、可靠和长寿命运行。
[0005] 然而，通过检索现有的论文和专利发现，尚未发现一种可靠和实用的并联供电系 统控制方法来实现系统效率和均流综合性能指标的优化及每个在线电源模块的优化调度。 因而，一种可靠和实用的并联供电系统控制方法就显得尤为重要，其对于并联供电系统的 可靠运行具有重要的影响。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于克服上述不足之处，提出了兼顾效率和均流性能的并联供电系 统模糊控制方法。
[0007] 本发明的技术方案是:一种兼顾效率和均流性能的并联供电系统模糊控制方法， 其步骤如下：
[0008] (1)获取K个电源模块组成的并联供电系统负载电流lout
按照间隔为
等间距变化到
'，每个电源模块在不同负载
集V个输出电流Datacurr (m '）（ i) (j)，输出电压Data?it (m '）（ i) (j)和输入功率P(m) (i) (j); 其中:m'为电源模块序号；i为负载电流值对应的序号值;j为输出电流采集数据序号;m'，i， j满足m' = {1，???!(}，i = {1，，j = {1，…乂}; In为电源模块的额定电流；
[0009] (2)获取序号为m'的电源模块输出电流与均流期望电流
相对偏差
、数学期望
和标准偏差
;获取K个电源模块在均流期望电流为_
时的Sm，i平均值
;获取序号为m '的电源模块在均流期望电流为
时效率
和效率数学期望 获取K个电源模块在均流期望电流为>
的工况下平均
[0010]
i 拟合得出r与电源模块负载电流i 之间的关系r = w (i)及效率n与电源模块负载电流i之间的关系n= 〇 (i);
[0011] ⑷在允许输出电流范围内，获取满足7? = ?aLf)最大的t及满足r =屮(匕.)最小 的4;
[0012] (5)以周期1^为间隔计算并联供电系统在线电源模块数量M，并对M个在线电源模 块的输出电流进行采集，将第m个序号的在线电源模块的输出电流数据标记为Cur r(m)，m为 当前在线电源模块序号；
[0013] (6)获取序号为m的在线电源模块的输出电流数据数组：Curr_store(m) (n)= Curr_store(m) (n+1)，Curr_store(m) (T) =Curr(m);其中：n=l，."T_l;m=l，2,3，."M;TS 大于2的正整数；
[0014] ( 7 )获取序号为m的在线电源模块的输出电流平均值：
[0015] (8)获取M个在线电源模块组成的并联供电系统的负载
线电源模块均流负载电流
[0016] (9)以Ishare为输入，分别获取Ishare与偏离程度隶属度函数的输出y?(i Share)和 Ishare与偏尚程度隶属度函数的输出i^Ishare);
[0017] (10)以y? (Ishare)和Z(Ishare)为输入，依据模糊控制规则表和模糊推理得出对应 控制规则，并依据模糊控制重心法原理解模糊进行精确化计算，获取在线电源模块电流调 节量隶属度函数y( △ I)的输出电流调节量△ I的精确值
[0018] (11)判断| Al|$o是否成立；
[0019] (12)步骤(11)中| Al|<〇不成立，则获取并联供电系统在线电源模块预期均流负 载电流:I share - I share+ A I ;
[0020] (13 )获取在线电源模块的输出电流为参考电流I share3时的电源模块数量N%
[0021] (14)Nka则设置rf = 2;反之则获取并联供电系统需调节在线电源模块数量A# = rf-M，并根据A #的正负，集中控制器增加或减少I A # I个在线电源模块；
[0022] (15)步骤（11)中| Al|<〇成立，则获取序号为m的在线电源模块的输出电流Curr_ store(m) (n)与均流目标值Ishare的偏差9(m) (n) = Curr_store(m) (n)-Ishare;其中：n = 1，… T;m= 1，2，3，."M;
[0023] (16)获取序号为m的在线电源模块偏差0(m)(n)的数学期望 和标 准偏差
：其中：n = l，'"T;m=l，2,3，~M;
[0024] (17) |S：r| S Ce则继续下一个在线电源模块电流检测；反之，则标记序号为m的在线 电源模块均流性能不符合要求;Ce为标准偏差町最大允许值
[0025] (18)将Num个均流性能不符合要求的在线电源模块离线，并从备用电源中启动Num 个电源模块工作;继续步骤(5)的操作，其中，Num为标记为均流性能不符合要求的在线电源 模块的数量。
[0026] 步骤（3 )应用多项式拟合、曲线拟合方法对U个数据点和
进行拟合处理。
[0027]步骤(9)中分别通过
[0033]
.Ishare与I^f偏尚程度隶属度 函数的输出^(Ishare)和Ishare与偏尚程度隶属度函数的输出l^(IShare)，
[0040] 所述步骤(1)-步骤(4)中
[0041] ( - )在tG((i-l)T，iT]，（U彡i彡1)，电子负载电流
，并获得电源 模块的均流目标参考电流：
[0042](二)获取序号为m'的电源模块输出电流采样数据数据:Datacurr(m'）（i)(j)，（K彡 111'彡1，1]彡1彡1，￥彡_]_彡1)，并获取其均流相对偏差5(111'）（1)(」）：
[0044] (三)求取序号为m'的电源模珙
丨条件下相对偏差8〇11'）（1)(」)关于」 的数学期望Em，1:
;
[0045] (四）求取序号为m'的电源模块在
条件下相对偏差关于j 的标准偏差
[0046] Sm，i表不序号为m'的电源模块在
条件下的相对偏差的标准偏差；
[0047] (五)获取K个电源模块在均流期望电流
时的平均标准偏差
[0048] (六)对U个数据点
进行处理得出r与电源模块负载电流i之间的关系： r = W (i)，并在允许输出电流范围内，获取满足T(i') s 7(0负载电流I:;
[0049] (七)求取序号为m'的电源模块
条件效率
[0051](八)获取序号为m'的电源模块在11,,,1(丨）=-^<条件下11(111)(1)〇)关于」的数学期 21J 望nm，i为：
[0053] rw i表示序号为m'的电源模块在
的效率的平均值；
[0054] (九)获取K个电源模块在均流期望电流为
IN的工况下平均效率：
[0055] (十）对U个数据点（
）进行处理得出效率n与电源模块负载电流i之间的关 系:q= CD⑴，并在允许输出电流范围内，获取满足0(0)2 〇(/')的负载电流
[0056] 本发明的原理主要包含以下部分:首先，获取并联供电系统电源模块平均效率n与 电源模块负载电流i的表达式n=〇(i)，并求取O(i)最大时对应的负载电流其次，获 取并联供电系统电源模块均流标准偏差平均值r与电源模块负载电流i之间的表达式r = w (i)，并求取w (i)最小时对应的负载电流I〗f 然后，依据? (i)和w (i)的特性、专家经验 知识及模糊理论，给出以Atf(其中：:)和Aiy其中：AI^ = i-匕）为输入量，电 源模块输出电流调节量△ I为控制量的隶属度函数和模糊控制规则表;再次，依据模糊控制 策略实时调节在线电源模块数量，确保系统始终工作于最优工作区间；最后，在系统工作于 最优工作区间条件下，获取在线运行的每个电源模块输出电流数据，得出输出电流数据与 目标均流值偏差的标准偏差，从而判别每个在线运行的电源模块是否满足要求并进行优化 调度控制。由于相同规格的电源模块其特性总体保持一致，因而通过测量K(K的大小可由用 户确定，本发明K暂定为10)个电源模块组成的并联供电系统在不同负载电流下的均流性能 指标即可获得任意N个电源模块组成的并联供电系统在不同负载情况下的均流性能指标。 然后，获取运行的每个电源模块的输出电流与目标均流值偏差的标准偏差。在保证电源模 块数量最优的前提下依据标准偏差的大小对运行电源模块进行调度控制，确保每个运行的 电源模块的性能满足要求。
[0057]本发明具有以下优势：
[0058] (1)本发明覆盖了负载电流全工作范围工况，具有广泛的适用性；
[0059] (2)本发明能综合兼顾并联供电系统效率和均流性能指标，具有显著的经济性和 系统可靠性；
[0060] (3)本发明在分别获取效率n与电源模块负载电流i之间的表达式n=〇(i)和均流 标准偏差平均值r与电源模块负载电流i之间的表达式r = w(i)及对应最优点1:^和匕的 基础上，以并联供电系统当前均流值ish_为输入，求取ish_与Ii f偏离程度隶属度函数的输 出y?(iSh_)和ish_与偏离程度隶属度函数的输出，(i Sh_)，并依据专家知识的模糊控 制规则表，得出并联供电系统电源模块期望均流值调节量△ I，进而调节并联供电系统在线 电源模块的数量，确保并联供电系统工作于效率和均流综合性能指标较高水平。
[0061] (4)本发明具有实时动态调整在线电源模块数量，确保并联供电系统始终工作于 均流最优工作点附近。
[0062] (5)本发明在确保并联供电系统效率和均流综合性能处于较高水平目标下，通过 计算每个电源模块的输出电流与均流目标值Ish_偏差的标准差，对性能不满足要求的在线 电源模块与备用电源模块进行进行优化调度，实现并联供电系统和在线电源模块均工作于 性能最优点附近；
[0063] (6)本发明所述的兼顾效率和均流性能的并联供电系统模糊控制方法具有可靠性 高，实用性强等特点；可有效兼顾并联供电系统均流性能和效率指标，提高系统的运行经济 性和可靠性，为并联供电系统安全、高效运行提供可靠保证。
【附图说明】
[0064]图1为并联供电系统效率和均流综合性能测试系统结构图。
[0065] 图2为并联供电系统结构图。
[0066] 图3a为I share与t偏离程度隶属度函数y? ( I share )。
[0067] 图3b为Ishare与I二偏离程度隶属度函数i^Ishare)。
[0068] 图3c为均流电流调节输出隶属度函数y( A I)。
[0069]图4为模糊决策规则表。
【具体实施方式】
[0070]下面针对附图对本发明的实施例作进一步说明：
[0071] 本发明提供了兼顾效率和均流性能的并联供电系统模糊控制方法。图1所示为并 联供电系统效率和均流综合性能测试系统结构图，图2所示为并联供电系统结构图，图3为 模糊控制隶属度函数，图4为模糊规则表。图1主要功能是获取并联供电系统效率与负载电 流的函数关系n= 〇 (i)和模块均流标准偏差平均值与负载电流的数学关系r = w(i)，并 确定各自的最优负载电流和。图1主要包括上位机(PC机）、程控电子负载、电源模块、 功率计等。上位机(PC机)主要功能为获取在线模块IP地址、输入功率、模块输出电流、输出 功率、控制程控电子负载工作电流、计算 n = 〇 (i)和r = w (i)对应的最优负载电流Ilf和 ;程控电子负载用于调节并联供电系统的负载电流;电源模块主要实现接收ip设定、接收 上位机命令数据和上传输出电流、输出功率给上位机;功率计主要用于测量在线电源模块 的输入功率。图2主要包括并联供电系统集中控制器，电源模块和用电负载。集中控制器通 过通信总线获取在线电源模块的IP及其输出电流，优化控制在线电源模块的数量和优化调 度性能不合格的电源模块；电源模块主要实现向负载供电、接收集中控制器的运行控制命 令及上传输出电流；用电负载主要包含各类用电设备。均流调节功能的实现有无通信总线 自主均流方式和有通信总线均流方式，由专门的均流功能模块实现，本发明不赘述。图3a、 图3b和图3c为模糊控制隶属度函数，用于给出并联供电系统均流值I share5与:Iif偏离程度隶 属度函数的输出y?(iSh ara)和lSh_与扁离程度隶属度函数的输出yv(lSh are3)和电源模块均 流电流调节量隶属度函数y( A I)。图4为模糊决策规则表，用于对y?(Ishare3)、yv(I share3)进行 模糊决策。
[0072] -、并联供电系统效率和均流综合性能测试系统变量说明如下:K为并联供电测试 系统电源模块数量，K的具体值可根据实际情况设定。I N为电源模块额定电流；屯为并联供 电系统额定输出电流，满足IPN=KIN;U为负载电流点数量，即并联供电系统负载电流1_从
〔涵盖轻载、半载、额定载及过载工况， U必须为不小于20的正整数，由用户可根据系统工作的最大负载电流值确定）
为电子负载在第i点时输出电流，其中：U多i多1 ;m'为电源模块序号，满足:K个电源模块的 IP按照从小到大的次序映射为m' = 1，2，…K，即m' = 1为IP最小的电源模块序号，m' = 2为IP 次最小电源模块序号，…，以此类推m'=K为IP最大的电源模块序号;V为并联供电系统处于 某一负载电流点时需对当单个在线电源模块输出电流、输出电压和输入功率数据采样数 量，V可根据实际需要设定大小。〇 &七&。_(111'）（1)(」），（1(彡111'彡1，1]多^1，￥4彡1)为序号 为m'的电源模块
下第j个电流采样数据;Data?lt(m'）（i)(j)，（K>m'> 1，1]多1多1，￥多_]_多1)为序号为!11'的电源模块
下第j个输出电压采样数 据;卩(111'）（1)〇)，（1(彡111'彡1，1]彡1彡1，￥彡_]_彡1)为序号为111'的电源模块
条 件下第j个输入功率采样数据;1(111'）（1)(」），（1(彡111'彡1，1]彡1彡1，￥彡_]_彡1)为序号为 111'的 电源模块
条件下计算出来的第j个效率数据，满足：
为序号为m'的电源模块在 条件下V个11(111'）（1)(」）的数学期望，满足
；Irrf(i)为电源
条件下均流目标参考值，满足：
。其中：U彡i彡1 ;ru
为K个电源模块在均流期望电流为
丨工况下的平均效率，满足 (j)为序号为m'的电源模块
条件下第j个采样电流与均流参考目标电流
的相对偏差值，满足：
_ i为序号为m '的电 源模块在
条件下V个S (m '）（ i) (j)的数学期望，满足：
为序号为m'的电源模块在
条件下V个S(m'）（i)( j)的标准偏差，满足：
;r:为K个电源模块标准偏差平均.
[0073] 定义t = 0为并联供电系统空载运行的最后时刻;T为相邻两个负载电流间隔时间； 贝1^￡((卜1)!'41']，〇]彡1彡1)为并联供电系统负载电流
由于在
运行过程中需要对每个电源模块采集3V个样本数据，因而，上位机共需采集3 XKXV个数据。假设上位机采集一个数据的时间为Tn则系统工作于
犬态需要 Tt〇tai = 3 X K X V X h时间，因而必须满足T彡Tt〇tai。又由于均流性能数据可靠性与采样点数 和采样时间Ti相关，因而需根据实际需求综合考虑大小，确保均流性能指标的可靠性。
[0074] 首先，由控制工程知识可知，评价系统的性能可通过系统阶跃响应的超调量，调整 时间和稳态偏差指标来衡量。因而，并联供电系统在电子负载
阶跃为
'，我们同样可以通过测量电源模块的电流输出与均流目标参考值之间的 动态响应来评价电源模块的均流性能。由数理统计知识可知，并联系统均流标准偏差表征 的是系统均流动态响应过程相对超调量大小，体现其均流阶跃响应过程中的输出电流的集 中度，可反映电源模块均流性能指标;其次，并联供电系统在满足均流性能指标的同时，应 该兼顾系统运行的经济效益;最后，通过求取效率n与电源模块负载电流i之间的表达式n= 〇 (i)和标准偏差平均值r与电源模块负载电流i之间的表达式r = w (i)及其对应的最优 负载电流iL?和。其表明并联供电系统效率最优时电源模块负载电流值，表明并联 供电系统均流性能最优时负载电流值。
[0075]在七￡((卜1)1'41']，〇]彡1彡1)，电子负载电流.
。则电源模块的均流 目标参考电流为：
[0077]获取序号为m'的电源模块输出电流采样数据数据:Datacurr(m'）（i)(j)，（K彡m'彡 1,U彡i彡1,V彡i彡1),闵而，其询流相对偏差i)为：
[0079]求取序号为m'的电源模块下相对偏差8(!11'）（1)(」)关于」的数 学期望Ea为：
[0081]求取序号为m'的电源模块下相对偏差8(!11'）（1)(」）关于」的标 准偏差Sm4为：
[0083] Sm'i的物理意义为:序号为m'的电源模块
.下的相对偏差的标准 偏差，Sa越小表明电源模块的
丨条件下均流集中度性能越好。
[0084] 计算K个电源模块在均流期望电流
'的平均标准偏差：
[0086] 应用相关计算方法（诸如多项式拟合、曲线拟合、插补方法等）对U个数据点 进行处理得出r与电源模块负载电流i之间的表达式：
[0087] r=W(i)， (6)
[0088] 在允许输出电流范围内，求解负载电流1^，满足：
[0089] 屮屮(/)，（7)
[0090]求取序号为m'的电源模块在
条件效率为：
[0092]求取序号为m'的电源模埗
条件下11(111'）（〇〇)关于」的数学期望
Hm' i为：
[0094] nm'i的物理意义为：序号为m'的电源模块
条件下的效率的平均值， rw i越大表明电源模块K
条件下经济性能越好，越节能；
[0095] 计算K个电源模块在均流期望电流为
的工况下平均效率：
[0097] 应用相关计算方法（诸如多项式拟合、曲线拟合、插补方法等）对U个数据点
进行处理得出效率n与电源模块负载电流i之间的表达式：
[0098] q=0(i), (11)
[0099] 在允许输出电流范围内，求解负载电流1^:,满足：
[0100] 0(!；,,)>0(/) , (12)
[0101]二、并联供电系统优化控制结构图变量说明如下：
[0102] Ts为集中控制器计算在线电源模块数量和采集电源模块输出电流数据的周期;M 为在线电源模块数量;为并联供电系统的负载电流;CurrOn)为序号为m的在线电源模块 的输出电流采样值，m= 1，2，_，M; Ishara为并联供电系统运行时在线电源模块输出电流均流 目标值；△ I为均流目标值调节值;〇为4 I的阈值;Curr_store(m)(n)为序号为m的在线电源 模块的输出电流存储数组，m=l，2, _，M;n=l，2, _，T; Ciirr(m)为序号为m的在线电源模块 的输出电流存储数组(^111'1'_81：〇^(111)(11)的平均值；0(111)(11)为序号为1]1的在线电源模块的 Cur r_s t or e (m) (n)与均流目标值I Shara的偏差:Eg为0 (m) (n)的数学期望;S〗1为0 (m) (n)的标 准偏差;Ce为Sf最大允许值;NB:表示负大;匪:表示负中；NS:表示负小;Z:表示零;PS:表示 正小;PM:表示正中;PB:表示正大;y?(I share):并联供电系统均流值Ishare与4ef偏离程度隶属 度函数;y V(Ish_): 1*_与1^偏离程度隶属度函数;y( A I):在线电源模块均流电流调节量 A I隶属度函数;y?(Ishare)，yv(Ish are)和y( A I)分别满足公式（13)~(21);
[0110] y( A I)表达式为：A I单位为：0.5(丨^ +Ir2efh
[0115] 在t = KTS，K = 0，1，2，3，…时刻，并联供电系统集中控制器通过通信总线开始采集 M个在线电源模块的输出电流Curr(m)，m=l，2, ___，M;
[0116] 更新序号为m的在线电源模块的输出电流数据：
[0117] Curr_store(m) (n) =Curr_store(m) (n+1), (22)
[0118] Curr_store(m) (T) =Curr(m), (23)
[0119] 其中:m=l，2, ___，M，n=l，2, ___，T-l，n为同一个在线电源模块的电流采样次数，T 为大于2的正整数；
[0120]计算序号为m的在线电源模块输出电流平均值：
[0122] 其中：m=l，2,3，."M;
[0123] 计算并联供电系统负载电流，满足：
[0125]计算在线电源模块输出电流目标值Ishara，满足：
[0127] 将Ishare作为输入，代入隶属度函数ii?(Ishare)，iAlshare5)对应的公式（13)~（18)求 取对应的隶属度，并以y?(Ishare3)、yV(Ishare3)为输入，根据专家经验知识得出的模糊控制规 则表1和模糊推论，计算在线电源模块均流电流调节量y( A I)的隶属度。并应用重心解模糊 控制方法求解在线电源模块均流电流调节量A I精确值：
[0129] 判断A I是否满足不等式：
[0130] Al|^o, (28)
[0131]在不等式（28)不满足的情况下，表明系统在线电源模块数量不是处于最优值附 近，计算并联供电系统电源模块预期均流负载电流：
[0132] Ishare=Ishare+A 1,(29)
[0133] 计算在线电源模块输出电流为参考电流IsharJ寸的在线电源模块数量N' SP
[0135] 计算并联供电系统在线电源模块数量调节量AN'满足：
[0136] AN* = N*-M, (31)
[0137] 集中控制器增加(减少）| A#|个在线电源模块，确保并联供电系统效率和均流综 合性能最优。
[0138] 在不等式(28)满足的情况下，表明系统在线电源模块数量处于最优值附近。此时， 计算序号为m的在线电源模块输出电流存储数据Curr_store(m) (n)与均流目标值Ishare5的偏 差：
[0139] 9(m) (n) =Curr_store(m) (n)-Ishare， (32)
[0140] 其中：n = l，."T;m=l，2,3，."M;
[0141] 计算序号为m的在线电源模块偏差0(m)(n)的数学期望；
[0143] 其中：n = l，."T;m=l，2,3，."M;[0144] 计算序号为m的在线电源模块偏差0(m)(n)的标准偏差；
[0146] 其中：n = 1，…!1;!]!: 1，2，3，h-M;
[0147] 判断序号为m的在线电源模块的输出电流与均流目标值偏差的标准偏差是否满足 不等式：
[0148] |S；u|<Ce , (，5)
[0149] 如果序号为m的在线电源模块满足不等式（35)，说明在线电源模块性能合格；否 贝1J，在线电源模块性能不合格，需要从备用模块中切入合格电源模块工作。
[0150] 本发明提供了兼顾效率和均流性能的并联供电系统模糊控制方法，包括如下步 骤：
[0151] (1)事先获取K个电源模块组成的并联供电系统负载电流1_从
按照间隔
'(为满足涵盖轻载、半载、额定载及过载工况，U必须为 不小于20的正整数；In为电源模块的额定电流），每个电源模块在不同负载电流
情况下采集V个输出电流Datacurr(m'）（i)( j)，输出电压Data?it(m'）（i)( j)和 输入功率？(!1!'）（1)(」）（￥可由用户根据实际确定大小）。其中:111'为电源模块序号；1为负载 电流值对应的序号值;j为输出电流采集数据序号;m'，i，j满足m' = {1，???!(}，i = {1，，j ={1，…V};
[0152] (2)计算序号为m'的电源模块输出电流与均流期望电流
相对偏差
[0153] (3)应用相关计算方法(诸如多项式拟合、曲线拟合等)对U个数据
]拟合得出r与电源模块负载电流i之间的表达式r =w(i)及效率n与电 源模块负载电流i之间的表达式n= ? (i);
[0154] (4)在允许输出电流范围内，求解满足?! =.(I^f)最大及匕满足r =平d)最小；
[0155] (5)以周期1^为间隔计算并联供电系统在线电源模块数量M，并对M个在线电源模 块的输出电流进行采集，将第一个序号的在线电源模块的输出电流数据标记为Curr(l)，当 前在线电源模块序号为m，令m=l;
[0156] (6)更新序号为m的在线电源模块的输出电流数据数组，即：Curr_store (m) (n)= Curr_store(m) (n+1)，Curr_store(m) (T) =Curr(m);其中：n=l，."T_l;m=l，2,3，."M;TS 大于2的正整数；
[0157] ( 7 )计算序号为m的在线电源模块的输出电流平均值：
[0158] (8)计算M个在线电源模块组成的并联供电系统的负载电流 线电源模块均流负载电流
[0159] (9)以Ishare为输入，求取Ish_与I。偏离程度隶属度函数的输出y?(I share)和Ish_ 与偏尚程度隶属度函数的输出i^Ishare);
[0160] (10)以y? (Ishare)和iA Ishare)为输入，依据模糊控制规则表和模糊推理得出对应 控制规则，并依据模糊控制重心法原理解模糊进行精确化计算，求取在线电源模块电流调 节量隶属度函数y( △ I)的输出电流调节量△ I的精确值；
[0161] (11)判断I A 1|<〇是否成立?如果是，则进入步骤(20);反之，则进入步骤(12);
[0162] (12)计算并联供电系统在线电源模块预期均流负载电流:Ishare3 = Ishare3+AI;
[0163] (13 )计算在线模块输出电流为参考电流Ishare3时的在线电源模块数量N% SP
[0164] (14)判断#彡1?是否成立?如果是，则进入步骤（15);反之，进入步骤（16);
[0165] (15)设置# = 2;这是由于#〈2时是单电源模块供电，不具备均流功能；
[0166] (16)计算并联供电系统需调节在线电源模块数量APf = #-M;
[0167] (17)判断AN*>0?是否成立?如果是，则进入步骤（18);反之，进入步骤（19);
[0168] (18)集中控制器增加A#个在线电源模块，然后进入步骤(5);
[0169] (19)集中控制器减少A#个在线电源模块，然后进入步骤(5);
[0170] (20)计算序号为m的在线电源模块的输出电流Curr_store(m)(n)与均流目标值 Ishare 的偏差9(m) (n) = Curr_store(m) (n)-Ishare;其中：n = 1，1，2,3,…M;
[0171] (21)计算序号为m的在线电源模块偏差0(m)(n)的数学期望
I和标
[0172] (22)初始化 m=l;
[0173 ] (23)初始化不合格在线电源模块数量Num = 0;
[0174] (24)判断|S?卜Ce?(Ce为标准偏差印最大允许值)如果是，进入步骤(27);反之，进 入步骤(25);
[0175] (25)标记序号为m的在线电源模块均流性能不符合要求；
[0176] (26)更新变量Num = Num+l;
[0177] (27)更亲jfm=m+l;
[0178] (28)判断m〈=M?如果是，进入步骤(24);否则，进入步骤(29);
[0179] (29)将Num个均流性能不符合要求的在线电源模块离线，并从备用电源中启动Num 个电源模块工作;然后进入步骤(5)，其中Num为标记为均流性能不符合要求的在线电源模 块数量。
[0180] 实施例不应视为对发明的限制，但任何基于本发明的精神所作的改进，都应在本 发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种兼顾效率和均流性能的并联供电系统模糊控制方法，其特征在于:其步骤如下： (1)获取K个电源模块组成的并联供电系统负载电流I〇 u按照间隔为等间距变化到，每个电源模块在不同负载电流情况下采 集V个输出电流Datacurr (m '）（ i) (j)，输出电压Data?it (m '）（ i) (j)和输入功率P(m) (i) (j); 其中:m'为电源模块序号；i为负载电流值对应的序号值;j为输出电流采集数据序号;m'，i， j满足m' = {1，???!(}，i = {1，，j = {1，…乂}; In为电源模块的额定电流； (2 )获取序号为m '的电源模块输出电流与均流期望电流相对偏差获取K个电源模块在均流期望电流为_的工况下平均效率(3) 对U个数据点iiG[l，U]拟合得出r与电源模块负载电流i之 间的关系r = w (i)及效率n与电源模块负载电流i之间的关系n= 〇 (i); (4) 在允许输出电流范围内，获取满足?? =?(i[ef)最大的:tf及满足r =平(1')最小的Ilf (5) 以周期％为间隔计算并联供电系统在线电源模块数量M，并对M个在线电源模块的输 出电流进行采集，将第m个序号的在线电源模块的输出电流数据标记为Cur r(m)，m为当前在 线电源模块序号； (6) 获取序号为m的在线电源模块的输出电流数据数组:Curr_store (m) (n) = Curr_ store(m) (n+1)，Curr_store(m) (T) = Curr(m);其中：n = 1，."T-l ;m= 1，2，3，."M;T为大于2 的正整数； (7) 获取序号为m的在线电源模块的输出电流平均值：其中：m=l，2,3,…M; (8) 获取M个在线电源模块组成的并联供电系统的负载电流和在线电源 模块均流负载电流(9) 以Ishare为输入，分别获取Ishare与I^f偏尚程度隶属度函数的输出y?(Ishare)和Ishare与 偏尚程度隶属度函数的输出y V(Ishare); (10) 以y? (I Sh_)和yv (I Sh_)为输入，依据模糊控制规则表和模糊推理得出对应控制规 贝1J，并依据模糊控制重心法原理解模糊进行精确化计算，获取在线电源模块电流调节量隶 属度函数y( AI)的输出电流调节量a I的精确值： (11) 判断I Al|<0是否成立；(12) 步骤（11)中I A I I 不成立，则获取并联供电系统在线电源模块预期均流负载电 l(nti ： I share - I share+ A I ; (1 3 )获取在线电源模块的输出电流为参考电流I share3时的电源模块数量N%(14) Nka则设置rf=2;反之则获取并联供电系统需调节在线电源模块数量A#=rf-M，并根据a rf的正负，集中控制器增加或减少I A rf I个在线电源模块； (15) 步骤（11)中| A I |彡〇成立，则获取序号为m的在线电源模块的输出电流Curr_ store(m) (n)与均流目标值Ishare的偏差9(m) (n) = Curr_store(m) (n)-Ishare;其中：n = 1，… T;m= 1，2，3，."M; (16) 获取序号为m的在线电源模块偏差0(m)(n)的数学期望和标准偏;其中：n = l，，"T;m=l，2,3""M; (17) jSeraj<C^#|续下一个在线电源模块电流检测；反之，则标记序号为m的在线电源 模块均流性能不符合要求;Ce为标准偏差S?最大允许值 (18) 将Num个均流性能不符合要求的在线电源模块离线，并从备用电源中启动Num个电 源模块工作;继续步骤(5)的操作，其中，Num为标记为均流性能不符合要求的在线电源模块 的数量。2. 根据权利要求1所述的兼顾效率和均流性能的并联供电系统模糊控制方法，其特征 在于:步骤(3)应用多项式拟合、曲线拟合方法对U个数据进行拟合处理。3. 根据权利要求1所述的兼顾效率和均流性能的并联供电系统模糊控制方法，其特征 在于:步骤(9)中分别通过获取Ishare3与偏离程度隶属度函数 的输出y? (I Sh_)和I Sh_与偏离程度隶属度函数的输出yv (I Sh_)， 其中：s = {匪，NS，0，PS，PM}，沖11，〇.7t,.】-C"!丸=!〇.4T;el.，o.7i:d丄(也丄^ cs = !〇.7I；ef,l.〇tf,1.3I；rf,1.64.,i.9I； ct ^ <a： = !0.1I;ef,0.4I;f.0.71;, ,1.0I;f ,1.3I;ci h K = !〇.4I;t,0.7I;t.1.01;, .1.31;t,1.6I;et}? el = 1.0I：rf,1.3I;t,1.6I;ct,= j-0.6,-〇.4,-〇.2,〇,0.2,};^fi：i￡i；,b；=!-0.4,--(),2,0,0,2,0.41; ^ i-l 单位：4.根据权利要求1所述的兼顾效率和均流性能的并联供电系统模糊控制方法，其特征 在于:步骤(10)中通过获得在线电源模块电流调节量隶属度函数y (ai)， 其中：S = {匪，NS，0，PS，PM}，a' = .!0,]t、0.4tf，〇'7tf. 1 .〇4，] .3lU，k = !0.44，0'74、讀 c, = !〇.7I：rf,1.0IILf,l 31：,,1.61：￡,,1.94，>^： = !0.1I,;f,0.4I;ef,0.?I;rf,1.0I; a.,1.3I;efc 卜{Q.7IL 1 .ML 丄 31。，1a卜{-0,4-〇.(-似D5.根据权利要求1所述的兼顾效率和均流性能的并联供电系统模糊控制方法，其特征 在于:所述步骤(1)-步骤(4)中 (一) 在七￡((卜1)1'41']，〇]彡1彡1)，电子负载电流为 ，并获得电源模块 的均流目标参考电流：； (二) 获取序号为m'的电源模块输出电流采样数据数据:Data?rr(m'）（i)(j)，（K》m'》 1，U彡i彡1，V彡j彡1)，并获取其均流相对偏差S( m'）（ i) (j):(三) 求取序号为m'的电源模块条件下相对偏差8(!11'）（1)(」）关于」的数 学期望Em，1:(四） 求取序号为m'的电源模块条件下相对偏差关于j的标 准偏差Sm，：， i表不序号为m '的电源模块在条件下的相对偏差的标准偏差； (五) 获取K个电源模块在均流期望电流为时的平均标准偏差(六) 对u个数据点进行处理得出r与电源模块负载电流i之间的关系：r =w (i)，并在允许输出电流范围内，获取满足7(^f)< 7(/)负载电流; (七) 求取序号为m'的电源模块条件效率(八) 获取序号为m'的电源模块在条件下n(m)(i)(j)关于j的数学期望iWi 为：rw i表不序号为m '的电源模块，条件下的效率的平均值； (九) 获取K个电源模块在均流期望电流为，的工况下平均效率：(十)对u个数据点进行处理得出效率n与电源模块负载电流i之间的关系:n= ? (i)，并在允许输出电流范围内，获取满足)》啊0的负载电流。
【文档编号】G05B13/04GK106054614SQ201610527617
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年6月30日
【发明人】刘文文, 彭志辉, 朱德华, 潘晓铭, 张健
【申请人】温州大学