基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的功率變換器元件重要度評估方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的功率變換器元件重要度評估方法，該方法將功率變換器的實際拓撲抽象為復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)模型，在復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)模型中，節(jié)點是功率變換器的電子元件，邊為連接各個電子元件的導線；依據(jù)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)模型構(gòu)建元件的重要度評價矩陣，所述的重要度評價矩陣采用節(jié)點的接近度表征節(jié)點的全局重要度，采用節(jié)點度值和相鄰節(jié)點的貢獻值表征節(jié)點的局部重要度；從重要度評價矩陣得到元件重要度。本發(fā)明解決了傳統(tǒng)重要度評估方法難以直接運用于功率變換器的問題，能有效地識別功率變換器中的關(guān)鍵元件、指導關(guān)鍵元件的可靠性設(shè)計、保障變換器的運行質(zhì)量，并且該方法復(fù)雜度低、便于應(yīng)用。
【專利說明】基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的功率變換器元件重要度評估方法【技術(shù)領(lǐng)域】[0001]本發(fā)明涉及工業(yè)用功率變換器，具體涉及一種基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的功率變換器元件重 要度評估方法?！颈尘凹夹g(shù)】[0002]目前，功率變換器因其節(jié)能高效、性能優(yōu)良等特點在材料加工、表面處理、電力傳 動、電能質(zhì)量控制、新能源電能變換等眾多領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。實踐證明，功率變換器中 各元件對系統(tǒng)失效產(chǎn)生的影響是不同的，有些元件失效會導致系統(tǒng)崩潰，有些元件失效則 只會導致輸出有細微偏差，元件重要度是反映功率變換器各元件重要程度的一種數(shù)量體 現(xiàn)，是指某一元件失效時，對整個功率變換器系統(tǒng)不能滿足規(guī)定要求的影響程度。建立元件 重要度的評估方法，可以有效識別功率變換器的關(guān)鍵元件，對關(guān)鍵元件加強可靠性設(shè)計、冗 余設(shè)計、降額設(shè)計等，指導功率變換器的優(yōu)化設(shè)計工作。但是，傳統(tǒng)重要度評估方法主要依 靠設(shè)計人員的經(jīng)驗來確定元件的重要程度，不能對元件的重要性進行準確評估，由此得到 的結(jié)果存在較大的不確定性，而通過研究提高元件可靠度使得系統(tǒng)可靠度提高的概率來評 估元件重要度的方法，依賴于實際調(diào)研數(shù)據(jù)，操作性較低。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]為了解決現(xiàn)行功率變換器元件重要度的評估問題，提出了一種基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的功 率變換器元件重要度評估方法。本發(fā)明將功率變換器的實際拓撲抽象為復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)模型，提 出一種利用重要度評價矩陣來確定元件重要度的方法，該方法能準確評估元件重要度、有 效識別功率變換器中的關(guān)鍵元件、指導關(guān)鍵元件的可靠性設(shè)計、保障變換器的運行質(zhì)量，并 且該方法復(fù)雜度低、便于應(yīng)用。[0004]本發(fā)明是通過下述方案予以實現(xiàn)的:將功率變換器的實際拓撲抽象為復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)模 型，在復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)模型中，節(jié)點是功率變換器的電子元件，邊為連接各個電子元件的導線；依 據(jù)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)模型構(gòu)建元件的重要度評價矩陣，所述的重要度評價矩陣采用節(jié)點的接近度表 征節(jié)點的全局重要度，采用節(jié)點度值和相鄰節(jié)點的貢獻值表征節(jié)點的局部重要度；從重要 度評價矩陣得到元件重要度。[0005]所述的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)模型，節(jié)點是功率變換器中的邏輯門、電阻、電容、電感等電子元 件，邊為連接各電子元件的導線。[0006]所述的節(jié)點度值指與該節(jié)點直接相連的節(jié)點數(shù)目，節(jié)點的度值能直接反應(yīng)節(jié)點對 其相鄰節(jié)點的影響力。所述的節(jié)點的接近度表示該節(jié)點到其他節(jié)點的難易程度，為兩節(jié)點 之間最短路徑倒數(shù)之和，即:C= K /[0008]其中，Ci為節(jié)點i的接近度，η為復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)模型的節(jié)點總數(shù)，1、j為I?η的整數(shù)；Clij為節(jié)點i和節(jié)點j之間的最短路徑；如果節(jié)點i和節(jié)點j之間不存在路徑，則du —°o。
[0009]所述的全局重要度表征節(jié)點在復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)模型中的中心性，用節(jié)點的接近度來衡量，節(jié)點的接近度越大，節(jié)點越居于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)模型的中心，它在復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)模型中的位置越重要，移除此節(jié)點導致功率變換器的電路拓撲傳輸性能下降的可能性就越大。
[0010]所述的局部重要度表征節(jié)點與相鄰節(jié)點間的重要性依賴關(guān)系，用鄰接矩陣的映射來表示，定義為節(jié)點重要度關(guān)聯(lián)矩陣HL ;所述的節(jié)點重要度關(guān)聯(lián)矩陣HL在節(jié)點總數(shù)為n，平均度值為<k>的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)模型中，若節(jié)點i的度值為Di,則節(jié)點i將自身相對重要度Di/〈k>h貢獻給它的每一個相鄰節(jié)點，即:
【權(quán)利要求】
1.基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的功率變換器元件重要度評估方法，其特征在于:將功率變換器的實際拓撲抽象為復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)模型，在復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)模型中，節(jié)點是功率變換器的電子元件，邊為連接各個電子元件的導線；依據(jù)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)模型構(gòu)建元件的重要度評價矩陣，所述的重要度評價矩陣采用節(jié)點的接近度表征節(jié)點的全局重要度，采用節(jié)點度值和相鄰節(jié)點的貢獻值表征節(jié)點的局部重要度；從重要度評價矩陣得到元件重要度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的功率變換器元件重要度評估方法，其特征在于:所述的節(jié)點的接近度表示該節(jié)點到其他節(jié)點的難易程度，為兩節(jié)點之間最短路徑倒數(shù)之和，即:?7ν./ j=i —其中，Ci為節(jié)點i的接近度，η為復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)模型的節(jié)點總數(shù)，1、j為I~η的整數(shù)，Clij 為節(jié)點i和節(jié)點j之間的最短路徑；如果節(jié)點i和節(jié)點j之間不存在路徑，則du —°o。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的功率變換器元件重要度評估方法，其特征在于:所述的節(jié)點度值指與該節(jié)點直接相連的節(jié)點數(shù)目，節(jié)點的度值能直接反應(yīng)節(jié)點對其相鄰節(jié)點的影響力。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的功率變換器元件重要度評估方法，其特征在于:所述的全局重要度表征節(jié)點在復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)模型中的中心性，用節(jié)點的接近度來衡量，節(jié)點的接近度越大，節(jié)點越居于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)模型的中心，它在復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)模型中的位置越重要，移除此節(jié)點導致功率變換器的電路拓撲傳輸性能下降的可能性就越大。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的功率變換器元件重要度評估方法，其特征在于:所述的局部重要度表征節(jié)點與相鄰節(jié)點間的重要性依賴關(guān)系，用鄰接矩陣的映射來表示，定義為節(jié)點重要度關(guān)聯(lián)矩陣HL ;所述的節(jié)點重要度關(guān)聯(lián)矩陣HL在節(jié)點總數(shù)為n，平均度值為<k>的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)模型中，若節(jié)點i的度值為Di,則節(jié)點i將自身相對重要度Di/〈k>h貢獻給它的每一個相鄰節(jié)點，即: 其中，δ 1S為關(guān)聯(lián)參數(shù)，當節(jié)點i與節(jié)點j直接相連時為1，否則為O ;對角線上的數(shù)值 I表示節(jié)點i對自身的重要度貢獻比例為I ;〈k>為平均度值，即為復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)模型所有元件度值的平均值；h為區(qū)分參數(shù)，用于區(qū)分主電路元件與控制電路元件對相鄰元件的影響，若節(jié)點i對應(yīng)的電子元件為主電路元件，則h=l,若節(jié)點i對應(yīng)的電子元件為控制電路元件，則 h=20
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的功率變換器元件重要度評估方法，其特征在于:將全局重要度融合到節(jié)點重要度關(guān)聯(lián)矩陣HL中得到重要度評價矩陣HE，即:
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的功率變換器元件重要度評估方法，其特征在于:所述的元件重要度依據(jù)重要度評價矩陣HE得到，為全局重要度與局部重要度的乘積，即
【文檔編號】H04L12/26GK103501255SQ201310435043
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2013年9月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月23日
【發(fā)明者】杜貴平, 何莉丹 申請人:華南理工大學