本發(fā)明涉及基于均流偏差期望矩陣2范數(shù)的并聯(lián)供電系統(tǒng)均流性能評價方法，用于評價并聯(lián)供電系統(tǒng)均流性能，該方法同樣適用于其他電子設(shè)備并聯(lián)運行時均流性能的評價。
背景技術(shù)：
：大功率并聯(lián)供電系統(tǒng)其為多個電源模塊并聯(lián)輸出結(jié)構(gòu)，由于具備兼容性強、可N+m冗余備份、可靠性強、性價比高、設(shè)計難度較低、易于管理等一系列優(yōu)勢，成為解決大功率輸出電源設(shè)計的首選方案之一。均流技術(shù)已成為開關(guān)電源模塊并聯(lián)供電的核心技術(shù)。均流技術(shù)是指在多個電源模塊并聯(lián)供電時，在滿足輸出電壓穩(wěn)態(tài)精度和動態(tài)響應(yīng)的前提下，有較高精度的均勻分配各個電源模塊負載電流。所以，開關(guān)電源并聯(lián)供電系統(tǒng)均流性能的高低直接關(guān)系到整機系統(tǒng)的安全、可靠和高性能工作。由于并聯(lián)供電系統(tǒng)其工作于各種負載情況下，涵蓋輕載，半載，額定負載及過載等，因而必須全面評價系統(tǒng)在不同負載情況下均流性能。只有并聯(lián)供電系統(tǒng)在各種負載條件下均能滿足均流性能指標，才能確保并聯(lián)供電系統(tǒng)的高效、可靠和長壽命運行。然而，通過查詢現(xiàn)有的論文和專利表明，尚未發(fā)現(xiàn)一種科學(xué)、可靠、全面和實用的并聯(lián)供電系統(tǒng)均流性能評價方法，只是在逆變電源并聯(lián)運行系統(tǒng)中存在基于下垂參數(shù)的并聯(lián)運行評價方法。但該方法是調(diào)節(jié)有功，無功場合使用，并不適合其他并聯(lián)供電系統(tǒng)均流性能評價。因而，針對并聯(lián)供電系統(tǒng)在不同負載條件下工作時，一種科學(xué)，可靠、全面和實用的并聯(lián)供電系統(tǒng)均流性能評價方法對于并聯(lián)供電系統(tǒng)具有重要的影響。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的在于克服上述不足之處，提出了基于均流偏差期望矩陣2范數(shù)的并聯(lián)供電系統(tǒng)均流性能評價方法。本發(fā)明通過構(gòu)建并聯(lián)供電系統(tǒng)在不同負載情況下(可以涵蓋輕載、半載，額定負載及過載)電源模塊實際電流值與期望均流值偏差的期望矩陣，進而計算該期望矩陣的2范數(shù)，并依據(jù)2范數(shù)來評價其均流性能高低。本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種基于均流偏差期望矩陣2范數(shù)的并聯(lián)供電系統(tǒng)均流性能評價方法，其步驟如下：(1)以周期T為相鄰兩檔負載電流間隔時間對程控電子負載電流進行調(diào)節(jié)，將第i檔程控電子負載電流值標記為對應(yīng)的第i檔電源模塊均流目標值標記為i為當前電子負載檔數(shù)；(2)以周期Ts為間隔對并聯(lián)供電系統(tǒng)電源模塊輸出電流進行采集；(3)建立由Nt×U×V個元素構(gòu)成的并聯(lián)供電系統(tǒng)電源模塊輸出電流值數(shù)組{Data(m)(i)(j)}，其中m＝{1,2,...Nt}，i＝{1,2,...U}，j＝{1,2,...V}；Nt為并聯(lián)供電系統(tǒng)電源模塊數(shù)量，其為大于1的正整數(shù)；U為程控電子負載工作電流的檔數(shù)，其為大于1的正整數(shù)；(4)獲得序號為m的電源模塊均流相對偏差數(shù)組其中m＝{1,2,...Nt}，i＝{1,2,...U}，j＝{1,2,...V}；(5)獲得序號為m的電源模塊均流相對偏差數(shù)組的數(shù)學(xué)期望其中m＝{1,2,...Nt}，i＝{1,2,...U}；(6)建立由Nt×U個元素構(gòu)成的Nt行U列并聯(lián)供電系統(tǒng)均流相對偏差數(shù)學(xué)期望矩陣A=(Emi)Nt×U,A=E11E12...E1UE21E22...E2U............ENt1ENt2...ENtU;]]>(7)獲得并聯(lián)供電系統(tǒng)均流數(shù)學(xué)期望矩陣的轉(zhuǎn)置矩陣AT=E11E21...ENt1E12E22...ENt2............E1UE2U...ENtU;]]>(8)獲得矩陣AT*A的特征方程|λI-ATA|＝0對應(yīng)的特征值λi(i＝1，2，3，…U)；(9)獲得的2范數(shù)λk≥λi，其中，i＝{1,2，…U}，k∈[1,U]；(10)判斷||A||2≤σ是否成立，若成立，則標記并聯(lián)供電系統(tǒng)均流性能合格；反之則標記并聯(lián)供電系統(tǒng)均流性能不合格；其中，σ為預(yù)先設(shè)定的并聯(lián)供電系統(tǒng)均流性能合格情況所對應(yīng)的邊界值。所述步驟(2)中，將第m個序號的電源模塊在第i檔電子負載電流情況下采樣的第j個電流數(shù)據(jù)標記為Data(m)(i)(j)；將第m個序號的電源模塊在第i檔電子負載電流情況下采樣的第j個電流數(shù)據(jù)與電源模塊均流目標值Iref(i)相對偏差標記為δ(m)(i)(j)；將第m個序號的電源模塊在第i檔電子負載電流情況下的電流數(shù)據(jù)與電源模塊均流目標值相對偏差的數(shù)學(xué)期望標記為Emi。本發(fā)明具有以下優(yōu)勢：①本發(fā)明覆蓋了輕載、半載、額定負載及過載等工況，具有廣泛的適用性；②本發(fā)明通過構(gòu)建不同負載情況下的均流相對偏差期望矩陣并計算的2范數(shù)||A||2。該范數(shù)值物理意義為：表征了并聯(lián)供電系統(tǒng)在所有負載情況下均流相對偏差與理想目標(即0向量)之間的距離大小，為并聯(lián)供電優(yōu)化設(shè)計提供依據(jù)。③本發(fā)明通過設(shè)定最大允許邊界值σ，能快速判別并聯(lián)供電系統(tǒng)均流動態(tài)響應(yīng)過程總體偏差性能是否合格；④本發(fā)明所述的并聯(lián)供電系統(tǒng)均流性能評價方法具有計算速度快，可靠性高，實用性強等特點；可有效防止并聯(lián)供電系統(tǒng)故障運行，提高系統(tǒng)的壽命和可靠性，為并聯(lián)供電系統(tǒng)安全、高效運行提供可靠保證。附圖說明圖1為并聯(lián)供電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。具體實施方式下面針對附圖對本發(fā)明的實施例作進一步說明：本發(fā)明提供了基于均流偏差期望矩陣2范數(shù)的并聯(lián)供電系統(tǒng)均流性能評價方法，主要基于下述并聯(lián)供電系統(tǒng)在不同負載條件下模塊實際電流與理想?yún)⒖茧娏髦g相對偏差期望矩陣的2范數(shù)數(shù)學(xué)模型。并聯(lián)供電系統(tǒng)簡圖如圖1所示，主要包括上位機(PC機)、程控電子負載和電源模塊等。上位機(PC機)主要功能為獲取模塊IP地址及模塊輸出電流、控制程控電子負載工作電流和計算均流偏差數(shù)學(xué)期望矩陣2范數(shù)及得出測試結(jié)果數(shù)據(jù)；程控電子負載用于調(diào)節(jié)并聯(lián)供電系統(tǒng)的負載電流；電源模塊主要實現(xiàn)接收IP設(shè)定、接收上位機命令數(shù)據(jù)和上傳輸出電流給上位機。變量說明如下：K為電源柜單行放置電源模塊數(shù)量；N為電源柜行數(shù)；Nt為開關(guān)電源模塊總數(shù)量，滿足：Nt＝K×N，K和N的具體值可根據(jù)實際情況設(shè)定。為并聯(lián)供電系統(tǒng)額定輸出電流，滿足U為程控電子負載工作電流調(diào)節(jié)檔數(shù)，U可根據(jù)實際需要設(shè)定大小。為滿足輕載、半載、額定負載和過載情況下運行，U的設(shè)定值應(yīng)大于10。為程控電子負載在第i檔時輸出電流，其中：U≥i≥1；m為電源模塊序號，滿足：Nt個模塊的IP按照從小到大的次序映射為m＝1，2，…Nt，即m＝1為IP最小的模塊序號，m＝2為IP次最小模塊序號，…，以此類推m＝Nt為IP最大的模塊序號；V為某一負載電流情況下需采集的模塊輸出電流點數(shù)，V可根據(jù)實際需要設(shè)定大小。Data(m)(i)(j),(Nt≥m≥1,U≥i≥1,V≥j≥1)為序號為m的電源模塊在條件下第j個電流采樣數(shù)據(jù)；為模塊均流目標參考值，其中：U≥i≥1；δ(m)(i)(j)為序號為m的電源模塊在條件下第j個采樣電流與均流參考目標電流的相對偏差值，滿足：其中：Nt≥m≥1,U≥i≥1,V≥j≥1；Emi為序號為m的電源模塊在條件下V個相對偏差值δ(m)(i)(j)的數(shù)學(xué)期望，滿足：為期望矩陣；||A||2為矩陣A的2范數(shù)；σ為||A||2的允許邊界值，可根據(jù)實際需要設(shè)定。定義t＝0為并聯(lián)供電系統(tǒng)空載運行的最后時刻；T為相鄰兩檔負載電流間隔時間；則t∈((i-1)T,iT],(U≥i≥1)為并聯(lián)供電系統(tǒng)負載電流的運行時間區(qū)間。由于在運行過程中需要對每個模塊采集V個樣本數(shù)據(jù)，因而，上位機共需采集Nt×V個數(shù)據(jù)。假設(shè)上位機采集一個數(shù)據(jù)的時間為Ts，則系統(tǒng)工作于狀態(tài)需要Ttotal＝Nt×V×Ts時間，因而必須滿足T≥Nt×V×Ts。又由于均流性能與采樣點數(shù)和采樣時間Ts相關(guān)，因而需根據(jù)實際需求綜合考慮T和Ts大小，確保均流性能評價的可靠性。首先，由控制工程知識可知，評價系統(tǒng)的性能可通過系統(tǒng)階躍響應(yīng)的超調(diào)量，調(diào)整時間和穩(wěn)態(tài)偏差指標來衡量。因而，并聯(lián)供電系統(tǒng)在電子負載由階躍為時，我們同樣可以通過測量模塊的電流輸出與均流目標參考值之間的動態(tài)響應(yīng)來評價模塊的均流性能。其次，由數(shù)理統(tǒng)計知識可知，均流相對偏差數(shù)列的數(shù)學(xué)期望表征的是實際值與目標值之間的總體一致性，體現(xiàn)其階躍響應(yīng)過程中的精確度，可反映電源模塊均流性能指標；最后，由泛函數(shù)學(xué)知識可知，可通過求取相對偏差數(shù)學(xué)期望矩陣的2范數(shù)||A||2來綜合評價并聯(lián)供電系統(tǒng)的均流性能。這是基于的2范數(shù)||A||2的物理意義表征了并聯(lián)供電系統(tǒng)在所有負載情況下均流相對偏差與理想目標值(即0向量)之間的距離大小，并給出其均流性能參數(shù)為||A||2。在t∈((i-1)T,iT],(U≥i≥1)，電子負載電流為則電源模塊的均流目標參考電流為：Iref(i)=i10INpNt=i10IN,U≥i≥1;---(1)]]>獲取序號為m的電源模塊輸出電流采樣數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)：Data(m)(i)(j),(Nt≥m≥1,U≥i≥1,V≥j≥1)，因而，其均流相對偏差數(shù)據(jù)δ(m)(i)(j)為：δ(m)(i)(j)=Data(m)(i)(j)-Iref(i)Iref(i);---(2)]]>求取序號為m的電源模塊在條件下相對偏差δ(m)(i)(j)關(guān)于j的數(shù)學(xué)期望Emi為：Emi=Σj=1Vδ(m)(i)(j)V;---(3)]]>Emi的物理意義為：序號為m的電源模塊在條件下的相對偏差的平均值，Emi越小表明電源模塊的在條件下均流性能越好。以Emi為元素構(gòu)建期望矩陣和A=E11E12...E1UE21E22...E2U............ENt1ENt2...ENtU;---(4)]]>AT=E11E21...ENt1E12E22...ENt2............E1UE2U...ENtU;---(5)]]>求解矩陣AT*A的特征方程：|λI-ATA|＝0；(6)對應(yīng)的特征值λi(i＝1，2，3，…U)，其滿足求解不等式：λk≥λi；(7)成立所對應(yīng)的λk值。其中，i＝{1,2，…U}，k∈[1,U]；求解的2范數(shù)：||A||2=λk;---(8)]]>其中，k∈[1,U]；||A||2的物理意義為：并聯(lián)供電系統(tǒng)在所有負載情況下均流相對偏差與理想目標值(即0向量)之間的距離大小。設(shè)置并聯(lián)供電系統(tǒng)期望矩陣的2范數(shù)||A||2最大允許邊界值σ，并判斷不等式：||A||2＜σ；(9)不等式(9)的物理意義為：設(shè)定了并聯(lián)供電系統(tǒng)均流性能邊界值，用于快速判別并聯(lián)供電系統(tǒng)是否滿足要求。本發(fā)明提供了基于均流偏差期望矩陣2范數(shù)的并聯(lián)供電系統(tǒng)均流性能評價方法，包括如下步驟：(1)以周期T為相鄰兩檔負載電流間隔時間對程控電子負載電流進行調(diào)節(jié)，將第一檔程控電子負載電流值標記為對應(yīng)的第一檔模塊均流目標值標記為當前電子負載檔數(shù)為i，令i＝1；(2)以周期Ts為間隔對并聯(lián)供電系統(tǒng)電源模塊輸出電流進行采集。將第一個序號的電源模塊在第一檔電子負載電流情況下采樣的第一個電流數(shù)據(jù)標記為Data(1)(1)(1)；將第一個序號的電源模塊在第一檔電子負載電流情況下采樣的第一個電流數(shù)據(jù)與模塊均流目標值Iref(1)相對偏差標記為δ(1)(1)(1)；將第一個序號的電源模塊在第一檔電子負載電流情況下的電流數(shù)據(jù)與模塊均流目標值相對偏差的數(shù)學(xué)期望標記為E11；當前電源模塊序號為m，令m＝1；當前采集電流次數(shù)為j，令j＝1；(3)建立由Nt×U×V個元素構(gòu)成的并聯(lián)供電系統(tǒng)模塊輸出電流值數(shù)組{Data(m)(i)(j)}，其中m＝{1,2,...Nt}，i＝{1,2,...U}，j＝{1,2,...V}；Nt為并聯(lián)供電系統(tǒng)電源模塊數(shù)量，其為大于1的正整數(shù)；U為程控電子負載工作電流的檔數(shù)，其為大于1的正整數(shù)。為滿足評價覆蓋輕載、半載、額定負載和過載情況，U的值大于10；V為每一檔電子負載情況下需采集模塊輸出電流的次數(shù)，其為大于1的正整數(shù)；m為前電源模塊序號，i為當前電子負載檔數(shù)，j為當前采集電流次數(shù)。(4)求解序號為m的電源模塊均流相對偏差數(shù)組其中m＝{1,2,...Nt}，i＝{1,2,...U}，j＝{1,2,...V}；(5)求解序號為m的電源模塊均流相對偏差數(shù)組的數(shù)學(xué)期望其中m＝{1,2,...Nt}，i＝{1,2,...U}；(6)建立由Nt×U個元素構(gòu)成的Nt行U列并聯(lián)供電系統(tǒng)均流相對偏差數(shù)學(xué)期望矩陣滿足：(7)求解并聯(lián)供電系統(tǒng)均流數(shù)學(xué)期望矩陣的轉(zhuǎn)置矩陣滿足：AT=E11E21...ENt1E12E22...ENt2............E1UE2U...ENtU;]]>(8)求解矩陣AT*A的特征方程|λI-ATA|＝0對應(yīng)的特征值λi(i＝1，2，3，…U)；(9)求解的2范數(shù)滿足：λk≥λi。其中，i＝{1,2，…U}，k∈[1,U]；(10)判斷||A||2≤σ是否成立，如果成立，則轉(zhuǎn)入步驟(11)；否則，轉(zhuǎn)入步驟(12)；其中，σ為預(yù)先設(shè)定的并聯(lián)供電系統(tǒng)均流性能合格情況所對應(yīng)的邊界值；(11)標記并聯(lián)供電系統(tǒng)均流性能合格，轉(zhuǎn)入步驟(13)；(12)標記并聯(lián)供電系統(tǒng)均流性能不合格，轉(zhuǎn)入步驟(13)；(13)并聯(lián)供電系統(tǒng)均流性能評價結(jié)束。實施例不應(yīng)視為對發(fā)明的限制，但任何基于本發(fā)明的精神所作的改進，都應(yīng)在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。當前第1頁1 2 3