本發(fā)明涉及基于均流標(biāo)準(zhǔn)差矩陣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(yùn)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(qiáng)、可N+m冗余備份、可靠性強(qiáng)、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(fù)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(jī)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(fù)載情況下，涵蓋輕載，半載，額定負(fù)載及過載等，因而必須全面評價系統(tǒng)在不同負(fù)載情況下均流性能。只有并聯(lián)供電系統(tǒng)在各種負(fù)載條件下均能滿足均流性能指標(biāo)，才能確保并聯(lián)供電系統(tǒng)的高效、可靠和長壽命運(yùn)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(yùn)行系統(tǒng)中存在基于下垂參數(shù)的并聯(lián)運(yùn)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(fù)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，提出了基于均流標(biāo)準(zhǔn)差矩陣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)系統(tǒng)在不同負(fù)載情況下(可以涵蓋輕載、半載，額定負(fù)載及過載)電源模塊實際電流值與期望均流值的標(biāo)準(zhǔn)差矩陣，進(jìn)而計算該標(biāo)準(zhǔn)差矩陣的2范數(shù)，并依據(jù)2范數(shù)的值評價系統(tǒng)均流性能高低。本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種基于均流標(biāo)準(zhǔn)差矩陣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(fù)載電流間隔時間對程控電子負(fù)載電流進(jìn)行調(diào)節(jié)，將第i檔程控電子負(fù)載電流值標(biāo)記為對應(yīng)的第i電源檔模塊均流目標(biāo)值標(biāo)記為當(dāng)前電子負(fù)載檔數(shù)為i；(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(jìn)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(fù)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的數(shù)學(xué)期望其中m＝{1,2,...Nt}，i＝{1,2,...U}；(6)獲得序號為m的電源模塊均流相對偏差的標(biāo)準(zhǔn)差其中m＝{1,2,...Nt}，i＝{1,2,...U}；(7)建立由Nt×U個元素構(gòu)成的Nt行U列并聯(lián)供電系統(tǒng)均流標(biāo)準(zhǔn)偏差矩陣滿足：(8)獲得并聯(lián)供電系統(tǒng)均流標(biāo)準(zhǔn)差矩陣的轉(zhuǎn)置矩陣滿足：AT=σ11σ21...σNt1σ12σ22...σNt2............σ1Uσ2U...σNtU;]]>(9)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)，(10)獲得不等式λk≥λi成立所對應(yīng)的λk值和的2范數(shù)其中，i＝{1,2，…U}，k∈[1,U]；(11)給出均流性能評價值(12)判斷||A||2≤σmax是否成立，成立則標(biāo)記并聯(lián)供電系統(tǒng)均流性能合格；不成立則標(biāo)記并聯(lián)供電系統(tǒng)均流性能不合格；其中，σmax為預(yù)先設(shè)定的并聯(lián)供電系統(tǒng)均流性能不合格情況所對應(yīng)的邊界值。所述步驟(2)詳細(xì)步驟如下，將第m個序號的電源模塊在第i檔電子負(fù)載電流情況下采樣的第j個電流數(shù)據(jù)標(biāo)記為Data(m)(i)(j)；將第m個序號的電源模塊在第i檔電子負(fù)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(biāo)值Iref(i)相對偏差標(biāo)記為δ(m)(i)(j)；將第m個序號的電源模塊在第i檔電子負(fù)載電流情況下的電流數(shù)據(jù)與電源模塊均流目標(biāo)值相對偏差的數(shù)學(xué)期望標(biāo)記為Emi；將第m個序號的電源模塊在第i檔電子負(fù)載電流情況下的均流相對偏差的標(biāo)準(zhǔn)差標(biāo)記為σmi。本發(fā)明的有益效果：①本發(fā)明覆蓋了輕載、半載、額定負(fù)載及過載等工況，具有廣泛的適用性；②本發(fā)明通過構(gòu)建各種負(fù)載情況下的均流標(biāo)準(zhǔn)差矩陣并計算的2范數(shù)||A||2。該范數(shù)表征了并聯(lián)供電系統(tǒng)在所有負(fù)載情況下均流動態(tài)響應(yīng)過程相對超調(diào)量與理想目標(biāo)(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σmax，能快速判別并聯(lián)供電系統(tǒng)均流動態(tài)響應(yīng)過程相對超調(diào)量性能是否合格；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(qiáng)等特點(diǎn)；可有效防止并聯(lián)供電系統(tǒng)故障運(yùn)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(yùn)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(jìn)一步說明：本發(fā)明提供了基于均流標(biāo)準(zhǔn)差矩陣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(fù)載條件下模塊實際電流與理想?yún)⒖茧娏髦g相對偏差的標(biāo)準(zhǔn)差矩陣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(jī)(PC機(jī))、程控電子負(fù)載和電源模塊等。上位機(jī)(PC機(jī))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(fù)載工作電流和計算均流標(biāo)準(zhǔn)差矩陣2范數(shù)及得出測試結(jié)果數(shù)據(jù)；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)和上傳輸出電流給上位機(jī)。變量說明如下：K為電源柜單行放置電源數(shù)量；N為電源柜行數(shù)；Nt為電源模塊總數(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(fù)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(fù)載和過載情況下運(yùn)行，U的設(shè)定值應(yīng)大于10。為程控電子負(fù)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(fù)載電流情況下需采集的模塊輸出電流點(diǎn)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(biāo)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(biāo)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：σmi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)的標(biāo)準(zhǔn)差，滿足：σmi=1VΣj=1V(δ(m)(i)(j)-Emi)2,]]>其中m＝{1,2,...Nt}，i＝{1,2,...U}；為σmi為元素的標(biāo)準(zhǔn)差矩陣；||A||2為矩陣A的2范數(shù)；σmax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(yùn)行的最后時刻；T為相鄰兩檔負(fù)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(fù)載電流的運(yùn)行時間區(qū)間。由于在運(yùn)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(jī)共需采集Nt×V個數(shù)據(jù)。假設(shè)上位機(jī)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(diǎn)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(biāo)來衡量。因而，并聯(lián)供電系統(tǒng)在電子負(fù)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(biāo)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，并聯(lián)系統(tǒng)均流標(biāo)準(zhǔn)差表征的是系統(tǒng)均流動態(tài)響應(yīng)過程相對超調(diào)量大小，體現(xiàn)其均流階躍響應(yīng)過程中的集中度，可反映電源模塊均流性能指標(biāo)；最后，由泛函數(shù)學(xué)知識可知，可通過求取均流標(biāo)準(zhǔn)差矩陣的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的物理意義表征了在所有負(fù)載情況下均流動態(tài)響應(yīng)過程相對超調(diào)量與理想目標(biāo)(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(fù)載電流為則模塊的均流目標(biāo)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)即并聯(lián)供電系統(tǒng)電源模塊輸出電流值數(shù)組：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)]]>求取序號為m的電源模塊均流相對偏差的標(biāo)準(zhǔn)差σmi為：σmi=1VΣj=1V(δ(m)(i)(j)-Emi)2,---(4)]]>其中：m＝{1,2,...Nt}，i＝{1,2,...U}；σmi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標(biāo)準(zhǔn)差，σmi越小表明電源模塊的在條件下均流動態(tài)響應(yīng)過程相對超調(diào)量越小，亦即均流集中度越好。以σmi為元素構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)差矩陣和A=σ11σ12...σ1Uσ21σ22...σ2U............σNt1σNt2...σNtU,---(5)]]>AT=σ11σ21...σNt1σ12σ22...σNt2............σ1Uσ2U...σNtU;---(6)]]>求解矩陣AT*A的特征方程：|λI-ATA|＝0，(7)對應(yīng)的特征值λi(i＝1，2，3，…U)；求解不等式：λk≥λi，(8)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,---(9)]]>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(fù)載情況下均流動態(tài)響應(yīng)過程相對超調(diào)量與理想目標(biāo)(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。設(shè)置并聯(lián)供電系統(tǒng)矩陣2范數(shù)||A||2最大允許邊界值σmax，并判斷不等式：||A||2＜σmax，(10)不等式(10)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)明提供了基于均流標(biāo)準(zhǔn)差矩陣2范數(shù)的并聯(lián)供電均系統(tǒng)流性能評價方法，包括如下步驟：(1)以周期T為相鄰兩檔負(fù)載電流間隔時間對程控電子負(fù)載電流進(jìn)行調(diào)節(jié)，將第一檔程控電子負(fù)載電流值標(biāo)記為對應(yīng)的第一檔模塊均流目標(biāo)值標(biāo)記為當(dāng)前電子負(fù)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(jìn)行采集。將第一個序號的電源模塊在第一檔電子負(fù)載電流情況下采樣的第一個電流數(shù)據(jù)標(biāo)記為Data(1)(1)(1)；將第一個序號的電源模塊在第一檔電子負(fù)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(biāo)值Iref(1)相對偏差標(biāo)記為δ(1)(1)(1)；將第一個序號的電源模塊在第一檔電子負(fù)載電流情況下的電流數(shù)據(jù)與模塊均流目標(biāo)值相對偏差的數(shù)學(xué)期望標(biāo)記為E11；將第一個序號的電源模塊在第一檔電子負(fù)載電流情況下的均流相對偏差的標(biāo)準(zhǔn)差標(biāo)記為σ11；當(dāng)前電源模塊序號為m，令m＝1；當(dāng)前電子負(fù)載檔數(shù)為i，令i＝1；當(dāng)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(fù)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(fù)載和過載情況，U的值大于10；V為每一檔電子負(fù)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為當(dāng)前電源模塊序號，i為當(dāng)前電子負(fù)載檔數(shù)，j為當(dāng)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的數(shù)學(xué)期望其中m＝{1,2,...Nt}，i＝{1,2,...U}；(6)求解序號為m的電源模塊均流相對偏差的標(biāo)準(zhǔn)差其中m＝{1,2,...Nt}，i＝{1,2,...U}；(7)建立由Nt×U個元素構(gòu)成的Nt行U列并聯(lián)供電系統(tǒng)均流標(biāo)準(zhǔn)偏差矩陣滿足：(8)求解并聯(lián)供電系統(tǒng)均流標(biāo)準(zhǔn)差矩陣的轉(zhuǎn)置矩陣滿足：AT=σ11σ21...σNt1σ12σ22...σNt2............σ1Uσ2U...σNtU;]]>(9)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)；(10)求解不等式λk≥λi成立所對應(yīng)的λk值和的2范數(shù)其中，i＝{1,2，…U}，k∈[1,U]；(11)給出均流性能評價值(12)判斷||A||2≤σmax是否成立，如果成立，則轉(zhuǎn)入步驟(13)；否則，轉(zhuǎn)入步驟(14)；其中，σmax為預(yù)先設(shè)定的并聯(lián)供電系統(tǒng)均流性能不合格情況所對應(yīng)的邊界值；(13)標(biāo)記并聯(lián)供電系統(tǒng)均流性能合格，轉(zhuǎn)入步驟(15)；(14)標(biāo)記并聯(lián)供電系統(tǒng)均流性能不合格，轉(zhuǎn)入步驟(15)；(15)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(jìn)，都應(yīng)在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。當(dāng)前第1頁1 2 3