基于效率和均流偏差期望加權(quán)和矩陣的并聯(lián)供電系統(tǒng)優(yōu)化控制方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及基于效率和均流偏差期望加權(quán)和矩陣的并聯(lián)供電系統(tǒng)優(yōu)化控制方法，通過構(gòu)建全負(fù)載情況下的效率和均流偏差期望加權(quán)和矩陣A＝(γmi)K×U并計(jì)算A＝(γmi)K×U的1范數(shù)||A||1及其對應(yīng)的負(fù)載電流Iref。具有實(shí)時(shí)動態(tài)調(diào)整在線電源模塊數(shù)量，確保并聯(lián)供電系統(tǒng)始終工作于均流最優(yōu)工作點(diǎn)附近，使并聯(lián)供電系統(tǒng)效率和均流綜合性能處于最優(yōu)工作點(diǎn)附近的目標(biāo)下即在線運(yùn)行電源模塊數(shù)量最優(yōu)，通過計(jì)算每個(gè)電源模塊的輸出電流與均流目標(biāo)值Ishare偏差數(shù)學(xué)期望，對性能不滿足要求的在線電源模塊與備用電源模塊進(jìn)行優(yōu)化調(diào)度，實(shí)現(xiàn)并聯(lián)供電系統(tǒng)和在線電源模塊均工作于性能最優(yōu)點(diǎn)附近，有效兼顧并聯(lián)供電系統(tǒng)均流性能和效率指標(biāo)，提高系統(tǒng)的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性和可靠性，為并聯(lián)供電系統(tǒng)安全、高效運(yùn)行提供可靠保證。
【專利說明】
基于效率和均流偏差期望加權(quán)和矩陣的并聯(lián)供電系統(tǒng)優(yōu)化控 制方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及基于效率和均流偏差期望加權(quán)和矩陣的并聯(lián)供電系統(tǒng)優(yōu)化控制方法， 用于并聯(lián)供電系統(tǒng)電源模塊數(shù)量優(yōu)化控制和電源模塊的優(yōu)化調(diào)度，確保任何負(fù)載條件下并 聯(lián)供電系統(tǒng)的效率和均流偏差期望加權(quán)和處于最優(yōu)，該方法同樣適用于其他電子設(shè)備并聯(lián) 運(yùn)行對效率和均流(均功率)性能指標(biāo)的要求。
【背景技術(shù)】
[0002] 大功率并聯(lián)供電電源其為多個(gè)電源模塊并聯(lián)輸出結(jié)構(gòu)，由于具備兼容性強(qiáng)、可N+m 冗余備份、可靠性強(qiáng)、性價(jià)比高、設(shè)計(jì)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(jì)的首選方案之一，均流技術(shù)已成為并聯(lián)供電的核心技術(shù)。均流技術(shù)是指在多個(gè) 電源模塊并聯(lián)供電時(shí)，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(gè)電源模塊負(fù)載電流。所以，并聯(lián)供電系統(tǒng)均流性能的高低直接關(guān)系到整機(jī)系統(tǒng)的 安全、可靠和高性能工作。
[0003] 由于并聯(lián)供電系統(tǒng)負(fù)載電流具有時(shí)變性和隨機(jī)性，導(dǎo)致采用傳統(tǒng)均流控制方案 (即在線運(yùn)行電源模塊數(shù)量不變，通過均流控制算法調(diào)節(jié)每個(gè)電源模塊的輸出電流達(dá)到均 流目標(biāo)和負(fù)荷匹配目標(biāo)的方案）的并聯(lián)供電系統(tǒng)中電源模塊工作范圍涵蓋輕載，半載，額定 負(fù)載及過載等工況。一方面，不同負(fù)載工況下并聯(lián)供電系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)其系統(tǒng)均流性能存在一 定差異，因而需要對并聯(lián)供電系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化控制，確保系統(tǒng)在不同負(fù)載電流情況下始終能 實(shí)現(xiàn)較高的均流性能；另一方面，電源模塊在不同負(fù)載情況下，其工作效率也不同，因而需 要對并聯(lián)供電系統(tǒng)在線電源模塊的數(shù)量進(jìn)行最優(yōu)化控制，確保每個(gè)在線電源模塊工作于最 高效率點(diǎn)附近，確保系統(tǒng)在任何負(fù)載條件下系統(tǒng)效率最優(yōu)。所以，需要一種新的控制策略， 能實(shí)現(xiàn)并聯(lián)供電系統(tǒng)效率和均流性能綜合指標(biāo)處于較高水平。
[0004] 現(xiàn)有的并聯(lián)供電系統(tǒng)均流控制策略能保證并聯(lián)供電系統(tǒng)負(fù)載電流在所有在線工 作電源模塊進(jìn)行平均分配。但是存在以下三個(gè)問題:一、不能實(shí)現(xiàn)并聯(lián)供電系統(tǒng)均流性能處 于較好狀態(tài);二、并聯(lián)供電系統(tǒng)不能實(shí)現(xiàn)較高的效率;三、不能實(shí)現(xiàn)每個(gè)電源模塊運(yùn)行性能 的評估和優(yōu)化調(diào)度，不能確保每個(gè)電源模塊均流性能滿足要求。所以，為了實(shí)現(xiàn)并聯(lián)供電系 統(tǒng)在不同負(fù)載情況下效率和均流效果綜合性能指標(biāo)處于最優(yōu)，需建立效率和均流偏差期望 加權(quán)和表達(dá)式，求取效率和均流偏差期望加權(quán)和最大時(shí)對應(yīng)的電源模塊輸出電流值。只要 控制并聯(lián)供電系統(tǒng)電源模塊輸出電流處于最優(yōu)輸出電流附近，就能確保并聯(lián)供電系統(tǒng)在不 同負(fù)載情況下效率和均流效果綜合性能指標(biāo)最優(yōu)。與此同時(shí)，在優(yōu)化控制并聯(lián)供電系統(tǒng)在 線電源模塊的數(shù)量，使得并聯(lián)供電系統(tǒng)始終工作于綜合性能指標(biāo)最優(yōu)點(diǎn)附近的基礎(chǔ)上，還 需要對每個(gè)在線電源模塊的動態(tài)均流性能指標(biāo)進(jìn)行評估及優(yōu)化調(diào)度，確保每個(gè)模塊和并聯(lián) 供電系統(tǒng)均處于最優(yōu)狀態(tài)，確保并聯(lián)供電系統(tǒng)的高效、可靠和長壽命運(yùn)行。
[0005] 然而，通過檢索現(xiàn)有的論文和專利發(fā)現(xiàn)，尚未發(fā)現(xiàn)一種可靠和實(shí)用的并聯(lián)供電系 統(tǒng)優(yōu)化控制方法來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)效率和均流綜合性能指標(biāo)的優(yōu)化及每個(gè)在線電源模塊的優(yōu)化 調(diào)度。因而，一種可靠和實(shí)用的并聯(lián)供電系統(tǒng)優(yōu)化控制方法就顯得尤為重要，其對于并聯(lián)供 電系統(tǒng)的可靠運(yùn)行具有重要的影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的在于克服上述不足之處，提出了基于效率和均流偏差期望加權(quán)和矩 陣的并聯(lián)供電系統(tǒng)優(yōu)化控制方法。
[0007] 本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種基于效率和均流偏差期望加權(quán)和矩陣的并聯(lián)供電系統(tǒng) 優(yōu)化控制方法，其步驟如下：
[0008] (1)獲取K個(gè)電源模塊組成的并聯(lián)供電系統(tǒng)負(fù)載電流IQU 按照間隔為
，每個(gè)電源模塊在不同負(fù)載
彳倩況下采 集V個(gè)輸出電流Datacurr(m '）（ i) (j)，輸出電壓Data?it(m '）（ i) (j)和輸入功率P (m '）（ i) (j)， 并獲取對應(yīng)的V個(gè)電源模塊效率n(m'）（i) (j);其中:m'為電源模塊序號；i為負(fù)載電流值對 應(yīng)的序號值;j為輸出電流采集序號;滿足πι' = {1，···Κ}4 = {1，···υ}，」= {1，···ν}，ΙΝ 為電源模塊的額定電流；
[0009] ( 2 )獲取電源模塊的輸出電流與均流期望電流相對偏差絕對值
及對應(yīng)的數(shù)學(xué)期望
；獲取電源模塊
1];以 ym，i為元素構(gòu)建矩陣 A= ( ym，i)Kxu;m'，i，j滿足m' = {1，···Κ}，i = {1，···υ}，j = {1，···
V};
[0010] (3)求解矩陣A=(ym，i)KXU的1-范數(shù) 對應(yīng)的負(fù)載電流序號a 值：
成立所對應(yīng)的3值，其中：&￡[1，1]]4^[1，1]];該 &值即為電源模塊的 負(fù)載電流為
I時(shí)系統(tǒng)的效率和均流綜合性能指標(biāo)最優(yōu);并獲得效率和均流綜合性能指 標(biāo)最優(yōu)情況下的電源模塊的輸出電流：
[0011] (4)以周期Ts為間隔計(jì)算并聯(lián)供電系統(tǒng)的在線電源模塊數(shù)量M，并對Μ個(gè)在線電源 模塊的輸出電流進(jìn)行采集，將第m個(gè)序號的在線電源模塊的輸出電流數(shù)據(jù)標(biāo)記為Cur r(m)，m 為當(dāng)前在線電源模塊的序號；
[0012] (5)獲取序號為m的在線電源模塊的輸出電流數(shù)據(jù)數(shù)組：Curr_store(m) (η)= Curr_store(m) (η+1)，Curr_store(m) (T) =Curr(m);其中：n=l，."T_l;m=l，2,3，."M;TS 大于2的正整數(shù)，η為當(dāng)前序號的在線電源模塊的電流采樣次數(shù)；
[0013 ] (6)獲取序號為m的在線電源模塊的輸出電流平均值： 其中：m=l，2,3,…M;
[0014] (7)獲取Μ個(gè)在線電源模塊組成的并聯(lián)供電系統(tǒng)的負(fù)載電流
線電源模塊均流負(fù)載電流
[0015] (8)判斷 | Ishare-Iref 是否成立；
[0016] (9)步驟⑶中|lshardf|<〇不成立，獲取在線電源模塊輸出電流為參考電流I ref 時(shí)的在線電源模塊數(shù)量#
1則設(shè)置# = 2;反之，則獲取并聯(lián)供電 系統(tǒng)需調(diào)節(jié)在線電源模塊數(shù)量A # = #-Μ，根據(jù)Δ #的正負(fù)，集中控制器增加或減少|(zhì) Δ 個(gè)在線電源模塊；
[0017] (1〇)步驟(8)中|lshare-Iref|<〇成立，則獲取序號為m的在線電源模塊的輸出電流 Curr_store(m) (η)與均流目標(biāo)值Ishare的偏差9(m) (n) = Curr_store(m) (n)-Ishare;其中：η =1，1，2，3，*··Μ;
[0018] (11)獲取序號為m的在線電源模塊偏差θ(π〇(η)的數(shù)學(xué)期望 ；其 中：η = 1，···Ν;ηι=1，2,3，···Μ;
[0019] (12)判斷成立則繼續(xù)下一個(gè)在線電源模塊檢測，不成立則標(biāo)記序號為m 的在線電源模塊均流性能不符合要求，Ce為偏差期望Ef最大允許值；
[0020] (13)將Num個(gè)標(biāo)記為均流性能不符合要求的在線電源模塊離線，并從備用電源中 啟動Num個(gè)電源模塊工作，并繼續(xù)步驟(4)的操作，Num為標(biāo)記為均流性能不符合要求的在線 電源模塊的數(shù)量。
[0021] 步驟（1)-(2)中，
[0022] ( - )在te((i-l)T，iT]，（U彡i彡1)，電子負(fù)載電流為 ，獲取電源模 塊的均流目標(biāo)參考電流為
[0023](二)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):Datacurr(m'）（i)(j)，（K彡 m '彡1，U彡i彡1，V彡j彡1 )，并獲得其均流相對偏差絕對值δ ( m '）（ i ) ( j )為：

[0024](三)獲取序號為m'的電源模塊在 條件下關(guān)于j的數(shù)學(xué)期 望Em4 :
[0026] Em4表不序號為m'的電源模塊在
.條件下的相對偏差絕對值的平均值。
[0027] (四）獲取序號為m'的電源模塊
條件效率
[0029](五)獲取序號為m'的電源模塊在
條件下11(111'）（1)(」）關(guān)于」的數(shù)學(xué)期 望nm, i :
[0031] iWi表示序號為m'的電源模塊在
條件下的效率的平均值；
[0033](七)構(gòu)建以為元素的矩陣Α=( γ?)κχυ:
[0035] 從中獲得矩陣A=( ym'ikxu的1范數(shù)
[0036] (八)令| |A| 對應(yīng)的i值為a，從不等式：
[0038]獲得并聯(lián)供電系統(tǒng)效率和均流綜合性能最優(yōu)時(shí)電源模塊對應(yīng)的負(fù)載電流Irrf:
[0040]本發(fā)明首先，獲取由K個(gè)電源模塊組成的并聯(lián)供電系統(tǒng)在不同負(fù)載情況下(涵蓋輕 載、半載，額定負(fù)載及過載工況)每個(gè)電源模塊效率η和實(shí)際電流值與期望均流值偏差的數(shù) 學(xué)期望Ε ;其次，求取不同負(fù)載情況下電源模塊η和
并以 γ為元素構(gòu)建κ個(gè)電源模塊在不同負(fù)載情況下的矩陣Α，計(jì)算該矩陣的1范數(shù)| |A| U及對應(yīng) 情況下效率和均流綜合性能指標(biāo)最優(yōu)時(shí)模塊的輸出電流ire3f;再次，并聯(lián)供電系統(tǒng)集中控制 器通過實(shí)時(shí)獲取在線工作電源模塊的輸出電流求取系統(tǒng)總的負(fù)載電流值Icmt并除以事先獲 得的Iref，得出并聯(lián)供電系統(tǒng)在線運(yùn)行電源模塊數(shù)量N%然后，并聯(lián)供電系統(tǒng)集中控制器實(shí) 時(shí)控制在線電源模塊數(shù)量，確保系統(tǒng)始終工作于均流性能最優(yōu)點(diǎn)或附近;最后，獲取在線運(yùn) 行的每個(gè)電源模塊輸出電流數(shù)據(jù)，對輸出電流數(shù)據(jù)與目標(biāo)均流值的偏差進(jìn)行計(jì)算，得出其 數(shù)學(xué)期望，從而判別每個(gè)在線運(yùn)行的電源模塊是否滿足要求并進(jìn)行優(yōu)化調(diào)度控制。由于相 同規(guī)格的電源模塊其特性總體保持一致，因而通過測量κ(κ的大小可由用戶確定，本發(fā)明K 暫定為10)個(gè)電源模塊組成的并聯(lián)供電系統(tǒng)在不同負(fù)載電流下的效率和均流綜合性能指標(biāo) 即可獲得任意Ν個(gè)電源模塊組成的并聯(lián)供電系統(tǒng)在不同負(fù)載情況下的效率和均流綜合性能 指標(biāo)。然后，獲取運(yùn)行的每個(gè)電源模塊的輸出電流與目標(biāo)均流值偏差的數(shù)學(xué)期望。在保證電 源模塊數(shù)量最優(yōu)的前提下依據(jù)數(shù)學(xué)期望的大小對運(yùn)行電源模塊進(jìn)行調(diào)度控制，確保每個(gè)運(yùn) 行的電源模塊的性能滿足要求。
[0041] 本發(fā)明具有以下優(yōu)勢：
[0042] (1)本發(fā)明覆蓋了負(fù)載電流全工作范圍工況，具有廣泛的適用性；
[0043] (2)本發(fā)明能綜合兼顧并聯(lián)供電系統(tǒng)效率和均流性能指標(biāo)，具有顯著的經(jīng)濟(jì)性和 系統(tǒng)可靠性；
[0044] ( 3 )本發(fā)明通過構(gòu)建全負(fù)載情況下的效率和均流偏差期望加權(quán)和矩陣A = (ymi)KXU并計(jì)算A=( ymi)KXU的1范數(shù)I |A| |l及其對應(yīng)的負(fù)載電流Irrf。I |A| |l表征了并聯(lián)供 電系統(tǒng)均流過程中效率和均流綜合性能指標(biāo)最優(yōu)及其對應(yīng)的在線模塊負(fù)載電流值，為并聯(lián) 供電系統(tǒng)效率和均流優(yōu)化控制提供依據(jù)。
[0045] (4)本發(fā)明具有實(shí)時(shí)動態(tài)調(diào)整在線電源模塊數(shù)量，確保并聯(lián)供電系統(tǒng)始終工作于 均流最優(yōu)工作點(diǎn)附近。
[0046] (5)本發(fā)明在確保并聯(lián)供電系統(tǒng)效率和均流綜合性能處于最優(yōu)工作點(diǎn)附近的目標(biāo) 下即在線運(yùn)行電源模塊數(shù)量最優(yōu)，通過計(jì)算每個(gè)電源模塊的輸出電流與均流目標(biāo)值Ish_偏 差數(shù)學(xué)期望，對性能不滿足要求的在線電源模塊與備用電源模塊進(jìn)行優(yōu)化調(diào)度，實(shí)現(xiàn)并聯(lián) 供電系統(tǒng)和在線電源模塊均工作于性能最優(yōu)點(diǎn)附近；
[0047] (6)本發(fā)明所述的基于效率和均流偏差期望加權(quán)和矩陣的并聯(lián)供電系統(tǒng)優(yōu)化控制 方法具有可靠性高，實(shí)用性強(qiáng)等特點(diǎn)；可有效兼顧并聯(lián)供電系統(tǒng)均流性能和效率指標(biāo)，提高 系統(tǒng)的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性和可靠性，為并聯(lián)供電系統(tǒng)安全、高效運(yùn)行提供可靠保證。
【附圖說明】
[0048] 圖1為并聯(lián)供電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
[0049]圖2為并聯(lián)供電系統(tǒng)效率和均流綜合性能測試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0050] 下面針對附圖對本發(fā)明的實(shí)施例作進(jìn)一步說明：
[0051] 本發(fā)明提供了基于效率和均流偏差期望加權(quán)和矩陣的并聯(lián)供電系統(tǒng)優(yōu)化控制方 法，圖1所示為并聯(lián)供電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，圖2所示為并聯(lián)供電系統(tǒng)效率和均流綜合性能測試系 統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。圖1主要包括并聯(lián)供電系統(tǒng)集中控制器，電源模塊和用電負(fù)載。集中控制器通過 通信總線獲取在線模塊的IP及其輸出電流，優(yōu)化控制在線電源模塊的數(shù)量和優(yōu)化調(diào)度性能 不合格的電源模塊；電源模塊主要實(shí)現(xiàn)向負(fù)載供電、接收集中控制器的運(yùn)行控制命令及上 傳輸出電流;用電負(fù)載主要包含各類用電設(shè)備。均流調(diào)節(jié)功能的實(shí)現(xiàn)有無通信總線自主均 流方式和有通信總線均流方式，由專門的均流功能模塊實(shí)現(xiàn)，本發(fā)明不贅述。圖2主要功能 是獲取并聯(lián)供電系統(tǒng)在不同負(fù)載條件下在線模塊效率和均流偏差期望加權(quán)和矩陣，進(jìn)而確 定該矩陣1范數(shù)對應(yīng)的最優(yōu)負(fù)載電流，主要包括上位機(jī)(PC機(jī)）、程控電子負(fù)載、電源模塊、功 率計(jì)等。上位機(jī)(PC機(jī))主要功能為獲取在線模塊IP地址、輸入功率、模塊輸出電流、輸出功 率、控制程控電子負(fù)載工作電流、計(jì)算效率和均流偏差期望加權(quán)和矩陣1范數(shù)對應(yīng)的負(fù)載電 流;程控電子負(fù)載用于調(diào)節(jié)并聯(lián)供電系統(tǒng)的負(fù)載電流;電源模塊主要實(shí)現(xiàn)接收IP設(shè)定、接收 上位機(jī)命令數(shù)據(jù)和上傳輸出電流、輸出功率給上位機(jī);功率計(jì)主要用于測量在線模塊的輸 入功率。
[0052] 一、并聯(lián)供電系統(tǒng)效率和均流綜合性能測試系統(tǒng)變量說明如下:K為并聯(lián)供電測試 系統(tǒng)電源模塊數(shù)量，K的具體值可根據(jù)實(shí)際情況設(shè)定。I N為電源模塊額定電流;PN為并聯(lián)供電 系統(tǒng)額定輸出電流，滿足G = KIN :U為負(fù)載電流點(diǎn)數(shù)量，即并聯(lián)供電系統(tǒng)負(fù)載電流1。#從
(涵蓋輕載、半載、額定載及過載工況，U 必須為不小于20的正整數(shù)，由用戶可根據(jù)系統(tǒng)工作的最大負(fù)載電流值確定）
電子負(fù)載在第i點(diǎn)時(shí)輸出電流，其中:U多i多1 ;m'為電源模塊序號，滿足:K個(gè)電源模塊的IP按 照從小到大的次序映射為m' = 1，2，…K，即m' = 1為IP最小的電源模塊序號，m=2為IP次最小 電源模塊序號，…，以此類推m'=K為IP最大的電源模塊序號;V為并聯(lián)供電系統(tǒng)處于某一負(fù)載 電流點(diǎn)時(shí)需對當(dāng)單個(gè)在線電源電源模塊輸出電流、輸出電壓和輸入功率數(shù)據(jù)采樣數(shù)量，V可根 據(jù)實(shí)際需要設(shè)定大小。Data? rr(m'）（ i) (j)，(K彡m'彡1，U彡i彡1，V彡j彡1)為序號為m'的電源
-條件下第j個(gè)電流采樣數(shù)據(jù);Datavoit(m '）（ i) (j)，(K彡m '彡1，U彡i彡1，V彡j 多1)為序號為m'的電源模塊在
條件下第j個(gè)輸出電壓采樣數(shù)據(jù);P(m'）（i)(j)，(K 彡m'彡1，U彡i彡1，V彡j彡1)為序號為m'的電源模塊在條件下第j個(gè)輸入功率采樣
數(shù)據(jù);^1〇11'）（1)(」），〇(^11'多1，胳分1，泣貸1)為序號為 111'的電源模塊在
下計(jì)算出來的第j個(gè)效率數(shù)據(jù)，滿月
^4為序號為m'的電源模塊在
條件下V個(gè)ri(m'）（i)(j)的數(shù)學(xué)期望，滿足：
11· e f ( i )為模塊在
條件下均流目標(biāo)參考值，滿足：
。其中：U彡i彡^(^^。（"為序號為^的電源模塊在
條件下第j個(gè)采樣電流與均流參考目標(biāo)電流
的相對偏差絕對值，滿足：
為序號為m'的電源模塊在
條件下V個(gè)δ 的數(shù)學(xué)期望
為加權(quán)系數(shù)，滿足:ae[0，l]; 為 序號為m'的電源模塊在
條件下效率和均流偏差期望加權(quán)和，滿足：
為效率和均流偏差期望加權(quán)和矩陣。
[0053]定義t = 0為并聯(lián)供電系統(tǒng)空載運(yùn)行的最后時(shí)刻;T為相鄰兩個(gè)負(fù)載電流間隔時(shí)間； 貝1^^((卜1)!'41']，〇]彡1彡1)為并聯(lián)供電系統(tǒng)負(fù)載電流
的運(yùn)行時(shí)間。由于在
運(yùn)行過程中需要對每個(gè)電源模塊采集3V個(gè)樣本數(shù)據(jù)，因而，上位機(jī)共需采集3
XKXV個(gè)數(shù)據(jù)。假設(shè)上位機(jī)采集一個(gè)數(shù)據(jù)的時(shí)間為Ti，則系統(tǒng)工作于 TtQtai = 3 X K X V X h時(shí)間，因而必須滿足T彡TtQtai。又由于均流性能數(shù)據(jù)可靠性與采樣點(diǎn)數(shù) 和采樣時(shí)間Ti相關(guān)，因而需根據(jù)實(shí)際需求綜合考慮I^PTi大小，確保均流性能指標(biāo)的可靠性。 [0054]首先，由控制工程知識可知，評價(jià)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(shí)間和穩(wěn)態(tài)偏差指標(biāo)來衡量。因而，并聯(lián)供電系統(tǒng)在電子負(fù)載由

，我們同樣可以通過測量電源模塊的電流輸出與均流目標(biāo)參考值之間的 動態(tài)響應(yīng)來評價(jià)電源模塊的均流性能。由數(shù)理統(tǒng)計(jì)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(shí)際值與目標(biāo)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(biāo);其次，并聯(lián)供電系統(tǒng)在滿足均流性能指標(biāo)的同時(shí)，應(yīng)該兼顧系統(tǒng)運(yùn) 行的經(jīng)濟(jì)效益。系統(tǒng)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)效益由運(yùn)行效率決定，其體現(xiàn)系統(tǒng)在運(yùn)行過程中的能耗指標(biāo)。 為使并聯(lián)供電系統(tǒng)綜合考慮效率和均流指標(biāo)，需構(gòu)建效率和均流偏差數(shù)學(xué)期望加權(quán)和及其 對應(yīng)的矩陣;最后，通過求取效率和均流偏差數(shù)學(xué)期望加權(quán)和矩陣Α= ( γm，i)KXU的1-范數(shù)|| Alii確定并聯(lián)供電系統(tǒng)綜合性能最優(yōu)值及其對應(yīng)的負(fù)載電流。這是基于的1-范 數(shù)llAlli的物理意義表明并聯(lián)供電系統(tǒng)處在何種負(fù)載電流下效率和均流綜合性能最好。
[0055]在te((i-l)T，iT]，（U彡i彡1)，電子負(fù)載電流為
。則電源模塊的均流 目標(biāo)參考電流為：
[0057]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):Datacurr(m'）（i)(j)，（K彡m'彡 1，U彡i彡1，V彡j彡1)，因而，其均流相對偏差絕對值δ(m'）（i) (j)為：
[0059]求取序號為m'的電源模塊在：
條件下3(111'）（1)〇)關(guān)于」的數(shù)學(xué)期望 Em，i為：
[0061] Em4的物理意義為:序號為m'的電源模塊
j條件下的相對偏差絕對值 的平均值，Ea越小表明電源模塊的芒
條件下均流性能越好。
[0062] 求取序號為m'的電源模塊在
條件效率為：
[0064]求取序號為m'的電源模塊在
條件下11(111'）（1)〇)關(guān)于」的數(shù)學(xué)期望 Hm' i為：
[0066] iVi的物理意義為:序號為m'的電源模塊在
條件下的效率的平均值， ^^越大表明電源模塊的在
條件下經(jīng)濟(jì)性能越好，越節(jié)能；
[0069] γ a的物理意義為:將系統(tǒng)效率性能和均流性能統(tǒng)一到一個(gè)綜合的性能指標(biāo)來考 慮，其有利于系統(tǒng)的性能優(yōu)化設(shè)計(jì)；
[0070] 構(gòu)建以ymi為元素的矩陣A=( ym，i)KXLi:
[0074] I I Aik的物理意義為：由K個(gè)電源模塊組成的并聯(lián)供電系統(tǒng)效率和均流綜合性能最 優(yōu)。
[0075] 令ΙΙΑΙ對應(yīng)的i值為a，即滿足不等式：
[0077]則并聯(lián)供電系統(tǒng)效率和均流綜合性能最優(yōu)時(shí)電源模塊對應(yīng)的負(fù)載電流Irrf為：
[0079] 二、并聯(lián)供電系統(tǒng)優(yōu)化控制結(jié)構(gòu)圖變量說明如下：
[0080] Ts為集中控制器計(jì)算在線電源模塊數(shù)量和采集電源模塊輸出電流數(shù)據(jù)的周期;Μ 為在線電源模塊數(shù)量;為并聯(lián)供電系統(tǒng)的負(fù)載電流;CurrOn)為序號為m的在線電源模塊 的輸出電流采樣值，m=l，2, _，M;m為當(dāng)前在線電源模塊的數(shù)量，Irrf為并聯(lián)供電系統(tǒng)效率 和均流綜合性能最優(yōu)時(shí)在線電源模塊對應(yīng)的負(fù)載電流;Ish_為并聯(lián)供電系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)在線電 源模塊輸出電流均流目標(biāo)值；△ I為Ishm與Irrf之差的絕對值;σ為Ishare3與Irrf之差絕對值的 最大允許值。Curr_store(m)(n)為序號為m的在線電源模塊的輸出電流存儲數(shù)組，m=l，2， …，M;n = l，2, _，T;n為當(dāng)前序號的在線電源模塊的電流采集次數(shù)，T為大于2的正整數(shù)， Curr(ni)為序號為m的在線電源模塊的輸出電流存儲數(shù)組Curr_store(m) (η)的平均值;Θ (m) (η)為序號為m的在線電源模塊的Curr_store(m) (η)與均流目標(biāo)值Ishare的偏差：Eg為0(m) (η)的數(shù)學(xué)期望;CeSE em最大允許值；
[0081 ]在t = KTs，K = 0，1，2，3，…時(shí)刻，并聯(lián)供電系統(tǒng)的集中控制器通過通信總線開始采 集Μ個(gè)在線電源模塊的輸出電流Curr(m)，m=l，2, ___，M;
[0082] 更新序號為m的在線電源模塊的輸出電流數(shù)據(jù)：
[0083] Curr_store(m)(n)=Curr_store(m)(n+1), (11)
[0084] Curr_store(m) (T) =Curr(m), (12)
[0085] 其中：m=l，2, ...，M，n = l，2, ...，T-1;
[0086] 計(jì)算序號為m的在線電源模塊輸出電流平均值：
[0088] 其中：m=l，2,3，."M;
[0089] 計(jì)算并聯(lián)供電系統(tǒng)負(fù)載電流，滿足：
[0093]計(jì)算序號為m的在線電源模塊輸出電流存儲數(shù)據(jù)Curr_store(m)(n)與均流目標(biāo)值 I share的偏差：
[0094] θ(πι) (n) =Curr_store(m) (n)-Ishare， (16)
[0095] 其中：n = 1，1，2，3，."Μ;
[0096] 計(jì)算序號為m的在線電源模塊偏差θ(π〇(η)的數(shù)學(xué)期望；
[0098] 其中：η = 1，···Τ;πι=1，2,3，···Μ;
[0099] 計(jì)算在線電源模塊輸出電流目標(biāo)值Ishara與之差的絕對值Δ I，滿足：
[0100] AI=|lshare-Iref|， (18)
[0101] 判斷ΔΙ是否滿足不等式：
[0102] Δ 1<σ, (19)
[0103] 在不等式（19)滿足的情況下，判斷序號為m的在線電源模塊的輸出電流與均流目 標(biāo)值偏差的數(shù)學(xué)期望是否滿足不等式：
[0104] |E?|<Cff? (20)
[0105] 如果序號為m的在線電源模塊滿足不等式（20)，說明在線電源模塊性能合格；否 貝ij，在線電源模塊性能不合格，需要從備用模塊中切入合格電源模塊工作。
[0106] 在不等式（19)不滿足的情況下，計(jì)算并聯(lián)供電系統(tǒng)負(fù)載電流為1_時(shí)，效率和均流 綜合性能最優(yōu)條件下在線電源模塊數(shù)量#，滿足：
[0108] 在不等式（19)不滿足的情況下，計(jì)算并聯(lián)供電系統(tǒng)在線電源模塊調(diào)節(jié)量△ Ν'滿 足：
[0109] ΔΝ* = Ν*-Μ, (22)
[0110] 集中控制器增加(減少）| Δ#|個(gè)在線電源模塊，確保并聯(lián)供電系統(tǒng)效率和均流綜 合性能最優(yōu)。
[0111] 本發(fā)明提供了基于效率和均流偏差期望加權(quán)和矩陣的并聯(lián)供電系統(tǒng)優(yōu)化控制方 法，包括如下步驟：
[0112] (1)事先獲取Κ個(gè)電源模塊組成的并聯(lián)供電系統(tǒng)負(fù)載電流1_從 ，按照間隔
(為滿足涵蓋輕載、半載、額定載及過載工況，U必須為 不小于20的正整數(shù)；In為電源模塊的額定電流），每個(gè)電源模塊在不同負(fù)載電流
:情況下采集V個(gè)輸出電流Datacurr(m'）（ i) (j)，輸出電壓Data?it(m'）（ i) (j)和 輸入功率？(111'）（1)(」），并計(jì)算出對應(yīng)的￥個(gè)電源模塊效率11(111'）（1)(」）（￥可由用戶根據(jù)實(shí) 際確定大?。?。其中:m'為電源模塊序號；i為負(fù)載電流值對應(yīng)的序號值;j為輸出電流采集序 號;m，，i，j滿足m，= {1，···!(}，i = {l，···υ}，j = {l，···ν};
[0113] ( 2 )計(jì)算電源模塊輸出電流與均流期望電流相對偏差絕對值
電源模塊的均流性能越好）；計(jì)算電源模塊效率的平均值
及效率iWi和
的加權(quán)和
ae[0，l]( γ?越大表明電源模塊的綜合性能越好）；以 ym'i為元素構(gòu)建矩陣A=( ym'i)Kxu;m'，i，j滿足m' = {1，···Κ}，i = {1，···υ}，j = {1，···ν};
[0114] (3)求解矩陣A=( ym'i)KXU的1-范數(shù)
對應(yīng)的負(fù)載電流序號a 值
成立所對應(yīng)的3值，其中:&￡[1，1]]4^[1，1]];該 &值即為電源模塊負(fù)
系統(tǒng)的效率和均流綜合性能指標(biāo)最優(yōu);令效率和均流綜合性能指標(biāo)最優(yōu)情 況下電源模塊輸出電流
[0115] (4)以周期1^為間隔計(jì)算并聯(lián)供電系統(tǒng)在線電源模塊數(shù)量M，并對Μ個(gè)在線電源模 塊的輸出電流進(jìn)行采集，將第一個(gè)序號的在線電源模塊的輸出電流數(shù)據(jù)標(biāo)記為Curr(l)，當(dāng) 前在線電源模塊序號為m，令m=l;
[011 ?] (5)更新序號為m的在線電源模塊的輸出電流數(shù)據(jù)數(shù)組，即：Curr_store(m) (η)= Curr_store(m) (η+1)，Curr_store(m) (T) =Curr(m);其中：n=l，."T_l;m=l，2,3，."M;TS 大于2的正整數(shù)；
[0117] (6)計(jì)算序號為m的在線電源模塊的輸出電流平均值：

其中：m=l，2,3,…M;
[0118] (7)計(jì)算Μ個(gè)在線電源模塊組成的并聯(lián)供電系統(tǒng)的負(fù)載 線電源模塊均流
[0119] (8)判斷|lshare_Iref|彡σ是否成立？如果是，則進(jìn)入步驟（16);反之，則進(jìn)入步驟 (9)；
[0120] (9)計(jì)算在線電源模塊輸出電流為參考電流Ire3f時(shí)的在線電源模塊數(shù)量N% SP
[0121] (10)判斷是否成立?如果是，則進(jìn)入步驟（11);反之，進(jìn)入步驟（12);
[0122] (11)設(shè)置# = 2;這是由于#〈2時(shí)是單電源模塊供電，不具備均流功能。
[0123] (12)計(jì)算并聯(lián)供電系統(tǒng)需調(diào)節(jié)在線電源模塊數(shù)量Δ# = #-Μ;
[0124] (13)判斷ΔΝ*>0是否成立，如果是，則進(jìn)入步驟（14);反之，進(jìn)入步驟（15);
[0125] (14)集中控制器增加 Δ#個(gè)在線電源模塊，然后進(jìn)入步驟(4);
[0126] (15)集中控制器減少Δ#個(gè)在線電源模塊，然后進(jìn)入步驟(4);
[0?27] (16)計(jì)算序號為m的在線電源模塊的輸出電流Curr_store (m) (η)與均流目標(biāo)值 Ishare 的偏差Q(m) (n) =Curr_store(m)(n)-Ishare;其中：n=l，1，2,3，···Μ;
[0128] (17)計(jì)算序號為m的在線電源模塊偏差θ(π〇(η)的；其 中：η = 1，···Ν;ηι=1，2,3，···Μ;
[0129] (]_8)初始化111=1;
[0130] (19)初始化不合格在線電源模塊數(shù)量Num = 0;
[0131] (20)判斷|E〗|<Ce?(Ce為偏差期望1?1最大允許值)如果是，進(jìn)入步驟(23);反之，進(jìn) 入步驟(21);
[0132] (21)標(biāo)記序號為m的在線電源模塊均流性能不符合要求；
[0133] (22)更新變量Num = Num+l;
[0134] (23)更新 m=m+l;
[0135] (24)判斷m〈=M?如果是，進(jìn)入步驟(20);否則，進(jìn)入步驟(25);
[0136] (25)將Num個(gè)均流性能不符合要求的在線電源模塊離線，并從備用電源中啟動Num 個(gè)電源模塊工作;然后進(jìn)入步驟(4)。
[0137] 實(shí)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(jìn)，都應(yīng)在本 發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于效率和均流偏差期望加權(quán)和矩陣的并聯(lián)供電系統(tǒng)優(yōu)化控制方法，其特征在 于:其步驟如下： (1)獲取K個(gè)電源模塊組成的并聯(lián)供電系統(tǒng)負(fù)載電流^從+^^安照間隔為+:^、 等間距變化到，每個(gè)電源模塊在不同負(fù)載電流Irait =S7KxIn情況下采集V個(gè)輸 20 ZU 出電流Data?！?(m '）（ i)(j )，輸出電壓Data?it (m '）（ i)(j)和輸入功率P(m '）（ i)(j )，并獲取 對應(yīng)的V個(gè)電源模塊效率n(m'）（ i) (j);其中:m'為電源模塊序號；i為負(fù)載電流值對應(yīng)的序 號值;j為輸出電流采集序號;滿足111' = {1，~1(}4 = {1，~1]}，」={1，-1}，1〃為電源 模塊的額定電流； ⑵獲取電源模塊的輸出電流與均流期望電流相對偏差絕對4及對應(yīng)的數(shù)學(xué)期I;獲取電源模塊效率的平均僧及效率，i和--的加權(quán)和心i = -4? H_ p一.，& e [〇，_1]以ym，i為元素構(gòu)建矩陣A = Π??1，ι (ym'i)Kxu;m'，i，j滿足m' = {1，···Κ}，i = {1，···υ}，j = {1，···ν}; (3) 求解矩陣A=( γ^Ηχυ的I-范藝：寸應(yīng)的負(fù)載電流序號a值，BP成立所對應(yīng)的a值，其中：a e [ I，U ]，i e [ I，U ];該a值即為電源模塊的負(fù)載 電流為時(shí)系統(tǒng)的效率和均流綜合性能指標(biāo)最優(yōu);并獲得效率和均流綜合性能指標(biāo)最優(yōu) 情況下的電源模塊的輸出電流為Iw(4) 以周期Ts為間隔計(jì)算并聯(lián)供電系統(tǒng)的在線電源模塊數(shù)量M，并對M個(gè)在線電源模塊的 輸出電流進(jìn)行采集，將第m個(gè)序號的在線電源模塊的輸出電流數(shù)據(jù)標(biāo)記為Cur r(Hi)，m為當(dāng)前 在線電源模塊的序號；(5) 獲取序號為m的在線電源模塊的輸出電流數(shù)據(jù)數(shù)組:Curr_store (m) (n) = Curr_ store(m) (n+1)，Curr_store(m) (T) = Curr(m);其中：η = I，."T-I ;m= I，2，3，."M;T為大于2 的正整數(shù)，n為當(dāng)前序號的在線電源模塊的電流采樣次數(shù)； (6) 獲取序號為m的在線電源模塊的輸出電流平均值： 其中：m=l，2,3,…M; (7) 獲取M個(gè)在線電源模塊組成的并聯(lián)供電系統(tǒng)的負(fù)載電流：和在線電源 模塊均流負(fù)載電?(8) 判斷I Ishare-Iref I彡σ是否成立； (9) 步驟(8)中I Ishare-IreflQ不成立，獲取在線電源模塊輸出電流為參考電流Iref時(shí)的 在線電源模塊數(shù)量N' B，礦< 1則設(shè)置礦=2;反之，則獲取并聯(lián)供電系統(tǒng) 需調(diào)節(jié)在線電源模塊數(shù)量A = -M，根據(jù)Δ Pf的正負(fù)，集中控制器增加或減少I Δ Pf I個(gè)在 線電源模塊；(10) 步驟(8)中I Ishare-Irrf I彡σ成立，則獲取序號為m的在線電源模塊的輸出電流Curr_ store(m) (η)與均流目標(biāo)值Ishare的偏差Θ(ηι) (n) = Curr_store(m) (n)-Ishare;其中：η = 1，… T;m= I，2，3，."Μ; (11) 獲取序號為m的在線電源模塊偏差θ(π〇(η)的數(shù)學(xué)期！ ；其中：η =1，."N;m=l，2,3，.·_Μ; (12) 判斷|E^|^Ce，成立則繼續(xù)下一個(gè)在線電源模塊檢測，不成立則標(biāo)記序號為m的在 線電源模塊均流性能不符合要求，Ce為偏差期望E》最大允許值； (13) 將Num個(gè)標(biāo)記為均流性能不符合要求的在線電源模塊離線，并從備用電源中啟動 Num個(gè)電源模塊工作，并繼續(xù)步驟(4)的操作，Num為標(biāo)記為均流性能不符合要求的在線電源 模塊的數(shù)量。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于效率和均流偏差期望加權(quán)和矩陣的并聯(lián)供電系統(tǒng)優(yōu)化控 制方法，其特征在于:步驟(1)_(2)中， (一) 在七^((卜1)!'41']，〇]彡1彡1)，電子負(fù)載電流 I"，獲取電源模塊的 均流目標(biāo)參考電流為(二) 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?rr(m'）（i)(j)，（K》m'》 1，U彡i彡1，V彡j彡1 )，并獲得其均流相對偏差絕對值δ ( m '）（ i ) ( j )為：(三） 獲取序號為m'的電源模塊在條件下3(111'）（〇〇)關(guān)于」的數(shù)學(xué)期望 Em'jEm，1表示序號為m'的電源模塊 ?下的相對偏差絕對值的平均值。 (四） 獲取序號為m'的電源模I 件效率n(m'）（ i) (j):(五） 獲取序號為m'的電源模塊在丨條件下ri(m'）（i)(j)關(guān)于j的數(shù)學(xué)期望 z Urw i表示序號為m '的電源模塊在H) = 條件下的效率的平均值；(六) 獲取^Vi和^-加權(quán)和ym，i. (七) 構(gòu)建以Ym'i為元素的矩陣A=〈 ym'i;KXU:獲得并聯(lián)供電系統(tǒng)效率和均流綜合性能最優(yōu)時(shí)電源模塊對應(yīng)的負(fù)載電流Irrf:
【文檔編號】H02J4/00GK106026203SQ201610525556
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年6月30日
【發(fā)明人】朱德華, 彭志輝, 潘敏輝, 陳益豐, 周晨
【申請人】溫州大學(xué)