兼顧效率和均流性能的并聯供電系統模糊控制方法
【專利摘要】本發明涉及兼顧效率和均流性能的并聯供電系統模糊控制方法，在獲取效率η與電源模塊負載電流i之間的表達式η＝Φ(i)和均流標準偏差平均值Γ與電源模塊負載電流i之間的表達式Γ＝Ψ(i)及對應最優點和的基礎上，以并聯供電系統當前均流值Ishare為輸入，求取Ishare與偏離程度隸屬度函數的輸出μΦ(Ishare)和Ishare與偏離程度隸屬度函數的輸出μΨ(Ishare)，并依據模糊控制規則表，得出電源模塊期望均流值調節量ΔI，進而調節在線電源模塊的數量，確保工作于效率和均流綜合性能指標較高水平，確保效率和均流綜合性能處于較高水平目標下，通過計算每個電源模塊的輸出電流與均流目標值Ishare偏差的標準差，對性能不滿足要求的在線電源模塊與備用電源模塊進行進行優化調度，實現并聯供電系統和在線電源模塊均工作于性能最優點附近。
【專利說明】
兼顧效率和均流性能的并聯供電系統模糊控制方法
技術領域
[0001] 本發明涉及兼顧效率和均流性能的并聯供電系統模糊控制方法，用于并聯供電系 統電源模塊運行數量優化控制和電源模塊的優化調度，確保不同負載條件下兼顧并聯供電 系統的效率和均流綜合性能，該方法同樣適用于其他電子設備并聯運行對效率和均流(均 功率)性能指標的要求。
【背景技術】
[0002] 大功率并聯供電電源其為多個電源模塊并聯輸出結構，由于具備兼容性強、可N+m 冗余備份、可靠性強、性價比高、設計難度較低、易于管理等一系列優勢，成為解決大功率輸 出電源設計的首選方案之一，均流技術已成為并聯供電的核心技術。均流技術是指在多個 電源模塊并聯供電時，在滿足輸出電壓穩態精度和動態響應的前提下，有較高精度的均勻 分配各個電源模塊負載電流。所以，并聯供電系統均流性能的高低直接關系到整機系統的 安全、可靠和高性能工作。
[0003] 由于并聯供電系統負載電流具有時變性和隨機性，導致采用傳統均流控制方案 (即在線運行電源模塊數量不變，通過均流控制算法調節每個電源模塊的輸出電流達到均 流目標和負荷匹配目標的方案）的并聯供電系統中電源模塊工作范圍涵蓋輕載，半載，額定 負載及過載等工況。一方面，不同負載工況下并聯供電系統運行時其系統均流性能存在一 定差異，因而需要對并聯供電系統進行優化控制，確保系統在不同負載電流情況下始終能 實現較高的均流性能；另一方面，電源模塊在不同負載情況下，其工作效率也不同，因而需 要對并聯供電系統在線電源模塊的數量進行最優化控制，確保每個在線電源模塊工作于最 高效率點附近，確保系統在任何負載條件下系統效率最優。所以，需要一種新的控制策略， 能兼顧并聯供電系統效率和均流性能綜合指標。
[0004] 現有的并聯供電系統均流控制策略能保證并聯供電系統負載電流在所有在線工 作電源模塊進行平均分配。但是存在以下三個問題:一、不能實現并聯供電系統均流性能處 于較好狀態;二、并聯供電系統不能實現較高的效率;三、不能實現每個電源模塊運行性能 的評估和優化調度，不能確保每個電源模塊均流性能滿足要求。所以，為了兼顧并聯供電系 統在不同負載情況下效率和均流效果綜合性能指標處于較高水平，就必須建立效率和均流 綜合性能評價指標，獲取綜合性能指標較高時對應的電源模塊輸出電流值。只要控制并聯 供電系統電源模塊輸出電流處于最優輸出電流附近，就能確保并聯供電系統在不同負載情 況下效率和均流效果綜合性能指標最優。與此同時，在優化控制并聯供電系統在線電源模 塊的數量，使得并聯供電系統電源模塊始終工作于綜合性能指標最優點附近的基礎上，還 需要對每個在線電源模塊的動態均流性能指標進行評估及優化調度，確保每個模塊和并聯 供電系統均處于最優狀態，確保并聯供電系統的高效、可靠和長壽命運行。
[0005] 然而，通過檢索現有的論文和專利發現，尚未發現一種可靠和實用的并聯供電系 統控制方法來實現系統效率和均流綜合性能指標的優化及每個在線電源模塊的優化調度。 因而，一種可靠和實用的并聯供電系統控制方法就顯得尤為重要，其對于并聯供電系統的 可靠運行具有重要的影響。
【發明內容】
[0006] 本發明的目的在于克服上述不足之處，提出了兼顧效率和均流性能的并聯供電系 統模糊控制方法。
[0007] 本發明的技術方案是:一種兼顧效率和均流性能的并聯供電系統模糊控制方法， 其步驟如下：
[0008] (1)獲取K個電源模塊組成的并聯供電系統負載電流lout
按照間隔為
等間距變化到
'，每個電源模塊在不同負載
集V個輸出電流Datacurr (m '）（ i) (j)，輸出電壓Data?it (m '）（ i) (j)和輸入功率P(m) (i) (j); 其中:m'為電源模塊序號；i為負載電流值對應的序號值;j為輸出電流采集數據序號;m'，i， j滿足m' = {1，???!(}，i = {1，，j = {1，…乂}; In為電源模塊的額定電流；
[0009] (2)獲取序號為m'的電源模塊輸出電流與均流期望電流
相對偏差
、數學期望
和標準偏差
;獲取K個電源模塊在均流期望電流為_
時的Sm，i平均值
;獲取序號為m '的電源模塊在均流期望電流為
時效率
和效率數學期望 獲取K個電源模塊在均流期望電流為>
的工況下平均
[0010]
i 擬合得出r與電源模塊負載電流i 之間的關系r = w (i)及效率n與電源模塊負載電流i之間的關系n= 〇 (i);
[0011] ⑷在允許輸出電流范圍內，獲取滿足7? = ?aLf)最大的t及滿足r =屮(匕.)最小 的4;
[0012] (5)以周期1^為間隔計算并聯供電系統在線電源模塊數量M，并對M個在線電源模 塊的輸出電流進行采集，將第m個序號的在線電源模塊的輸出電流數據標記為Cur r(m)，m為 當前在線電源模塊序號；
[0013] (6)獲取序號為m的在線電源模塊的輸出電流數據數組：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的正整數；
[0014] ( 7 )獲取序號為m的在線電源模塊的輸出電流平均值：
[0015] (8)獲取M個在線電源模塊組成的并聯供電系統的負載
線電源模塊均流負載電流
[0016] (9)以Ishare為輸入，分別獲取Ishare與偏離程度隸屬度函數的輸出y?(i Share)和 Ishare與偏尚程度隸屬度函數的輸出i^Ishare);
[0017] (10)以y? (Ishare)和Z(Ishare)為輸入，依據模糊控制規則表和模糊推理得出對應 控制規則，并依據模糊控制重心法原理解模糊進行精確化計算，獲取在線電源模塊電流調 節量隸屬度函數y( △ I)的輸出電流調節量△ I的精確值
[0018] (11)判斷| Al|$o是否成立；
[0019] (12)步驟(11)中| Al|<〇不成立，則獲取并聯供電系統在線電源模塊預期均流負 載電流:I share - I share+ A I ;
[0020] (13 )獲取在線電源模塊的輸出電流為參考電流I share3時的電源模塊數量N%
[0021] (14)Nka則設置rf = 2;反之則獲取并聯供電系統需調節在線電源模塊數量A# = rf-M，并根據A #的正負，集中控制器增加或減少I A # I個在線電源模塊；
[0022] (15)步驟（11)中| Al|<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) (n)與均流目標值Ishare的偏差9(m) (n) = Curr_store(m) (n)-Ishare;其中：n = 1，… T;m= 1，2，3，."M;
[0023] (16)獲取序號為m的在線電源模塊偏差0(m)(n)的數學期望 和標 準偏差
：其中：n = l，'"T;m=l，2,3，~M;
[0024] (17) |S：r| S Ce則繼續下一個在線電源模塊電流檢測；反之，則標記序號為m的在線 電源模塊均流性能不符合要求;Ce為標準偏差町最大允許值
[0025] (18)將Num個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 個電源模塊工作;繼續步驟(5)的操作，其中，Num為標記為均流性能不符合要求的在線電源 模塊的數量。
[0026] 步驟（3 )應用多項式擬合、曲線擬合方法對U個數據點和
進行擬合處理。
[0027]步驟(9)中分別通過
[0033]
.Ishare與I^f偏尚程度隸屬度 函數的輸出^(Ishare)和Ishare與偏尚程度隸屬度函數的輸出l^(IShare)，
[0040] 所述步驟(1)-步驟(4)中
[0041] ( - )在tG((i-l)T，iT]，（U彡i彡1)，電子負載電流
，并獲得電源 模塊的均流目標參考電流：
[0042](二)獲取序號為m'的電源模塊輸出電流采樣數據數據:Datacurr(m'）（i)(j)，（K彡 111'彡1，1]彡1彡1，￥彡_]_彡1)，并獲取其均流相對偏差5(111'）（1)(」）：
[0044] (三)求取序號為m'的電源模珙
丨條件下相對偏差8〇11'）（1)(」)關于」 的數學期望Em，1:
;
[0045] (四）求取序號為m'的電源模塊在
條件下相對偏差關于j 的標準偏差
[0046] Sm，i表不序號為m'的電源模塊在
條件下的相對偏差的標準偏差；
[0047] (五)獲取K個電源模塊在均流期望電流
時的平均標準偏差
[0048] (六)對U個數據點
進行處理得出r與電源模塊負載電流i之間的關系： r = W (i)，并在允許輸出電流范圍內，獲取滿足T(i') s 7(0負載電流I:;
[0049] (七)求取序號為m'的電源模塊
條件效率
[0051](八)獲取序號為m'的電源模塊在11,,,1(丨）=-^<條件下11(111)(1)〇)關于」的數學期 21J 望nm，i為：
[0053] rw i表示序號為m'的電源模塊在
的效率的平均值；
[0054] (九)獲取K個電源模塊在均流期望電流為
IN的工況下平均效率：
[0055] (十）對U個數據點（
）進行處理得出效率n與電源模塊負載電流i之間的關 系:q= CD⑴，并在允許輸出電流范圍內，獲取滿足0(0)2 〇(/')的負載電流
[0056] 本發明的原理主要包含以下部分:首先，獲取并聯供電系統電源模塊平均效率n與 電源模塊負載電流i的表達式n=〇(i)，并求取O(i)最大時對應的負載電流其次，獲 取并聯供電系統電源模塊均流標準偏差平均值r與電源模塊負載電流i之間的表達式r = w (i)，并求取w (i)最小時對應的負載電流I〗f 然后，依據? (i)和w (i)的特性、專家經驗 知識及模糊理論，給出以Atf(其中：:)和Aiy其中：AI^ = i-匕）為輸入量，電 源模塊輸出電流調節量△ I為控制量的隸屬度函數和模糊控制規則表;再次，依據模糊控制 策略實時調節在線電源模塊數量，確保系統始終工作于最優工作區間；最后，在系統工作于 最優工作區間條件下，獲取在線運行的每個電源模塊輸出電流數據，得出輸出電流數據與 目標均流值偏差的標準偏差，從而判別每個在線運行的電源模塊是否滿足要求并進行優化 調度控制。由于相同規格的電源模塊其特性總體保持一致，因而通過測量K(K的大小可由用 戶確定，本發明K暫定為10)個電源模塊組成的并聯供電系統在不同負載電流下的均流性能 指標即可獲得任意N個電源模塊組成的并聯供電系統在不同負載情況下的均流性能指標。 然后，獲取運行的每個電源模塊的輸出電流與目標均流值偏差的標準偏差。在保證電源模 塊數量最優的前提下依據標準偏差的大小對運行電源模塊進行調度控制，確保每個運行的 電源模塊的性能滿足要求。
[0057]本發明具有以下優勢：
[0058] (1)本發明覆蓋了負載電流全工作范圍工況，具有廣泛的適用性；
[0059] (2)本發明能綜合兼顧并聯供電系統效率和均流性能指標，具有顯著的經濟性和 系統可靠性；
[0060] (3)本發明在分別獲取效率n與電源模塊負載電流i之間的表達式n=〇(i)和均流 標準偏差平均值r與電源模塊負載電流i之間的表達式r = w(i)及對應最優點1:^和匕的 基礎上，以并聯供電系統當前均流值ish_為輸入，求取ish_與Ii f偏離程度隸屬度函數的輸 出y?(iSh_)和ish_與偏離程度隸屬度函數的輸出，(i Sh_)，并依據專家知識的模糊控 制規則表，得出并聯供電系統電源模塊期望均流值調節量△ I，進而調節并聯供電系統在線 電源模塊的數量，確保并聯供電系統工作于效率和均流綜合性能指標較高水平。
[0061] (4)本發明具有實時動態調整在線電源模塊數量，確保并聯供電系統始終工作于 均流最優工作點附近。
[0062] (5)本發明在確保并聯供電系統效率和均流綜合性能處于較高水平目標下，通過 計算每個電源模塊的輸出電流與均流目標值Ish_偏差的標準差，對性能不滿足要求的在線 電源模塊與備用電源模塊進行進行優化調度，實現并聯供電系統和在線電源模塊均工作于 性能最優點附近；
[0063] (6)本發明所述的兼顧效率和均流性能的并聯供電系統模糊控制方法具有可靠性 高，實用性強等特點；可有效兼顧并聯供電系統均流性能和效率指標，提高系統的運行經濟 性和可靠性，為并聯供電系統安全、高效運行提供可靠保證。
【附圖說明】
[0064]圖1為并聯供電系統效率和均流綜合性能測試系統結構圖。
[0065] 圖2為并聯供電系統結構圖。
[0066] 圖3a為I share與t偏離程度隸屬度函數y? ( I share )。
[0067] 圖3b為Ishare與I二偏離程度隸屬度函數i^Ishare)。
[0068] 圖3c為均流電流調節輸出隸屬度函數y( A I)。
[0069]圖4為模糊決策規則表。
【具體實施方式】
[0070]下面針對附圖對本發明的實施例作進一步說明：
[0071] 本發明提供了兼顧效率和均流性能的并聯供電系統模糊控制方法。圖1所示為并 聯供電系統效率和均流綜合性能測試系統結構圖，圖2所示為并聯供電系統結構圖，圖3為 模糊控制隸屬度函數，圖4為模糊規則表。圖1主要功能是獲取并聯供電系統效率與負載電 流的函數關系n= 〇 (i)和模塊均流標準偏差平均值與負載電流的數學關系r = w(i)，并 確定各自的最優負載電流和。圖1主要包括上位機(PC機）、程控電子負載、電源模塊、 功率計等。上位機(PC機)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、控制程控電子負載工作電流、計算 n = 〇 (i)和r = w (i)對應的最優負載電流Ilf和 ;程控電子負載用于調節并聯供電系統的負載電流;電源模塊主要實現接收ip設定、接收 上位機命令數據和上傳輸出電流、輸出功率給上位機;功率計主要用于測量在線電源模塊 的輸入功率。圖2主要包括并聯供電系統集中控制器，電源模塊和用電負載。集中控制器通 過通信總線獲取在線電源模塊的IP及其輸出電流，優化控制在線電源模塊的數量和優化調 度性能不合格的電源模塊；電源模塊主要實現向負載供電、接收集中控制器的運行控制命 令及上傳輸出電流；用電負載主要包含各類用電設備。均流調節功能的實現有無通信總線 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現，本發明不贅述。圖3a、 圖3b和圖3c為模糊控制隸屬度函數，用于給出并聯供電系統均流值I share5與:Iif偏離程度隸 屬度函數的輸出y?(iSh ara)和lSh_與扁離程度隸屬度函數的輸出yv(lSh are3)和電源模塊均 流電流調節量隸屬度函數y( A I)。圖4為模糊決策規則表，用于對y?(Ishare3)、yv(I share3)進行 模糊決策。
[0072] -、并聯供電系統效率和均流綜合性能測試系統變量說明如下:K為并聯供電測試 系統電源模塊數量，K的具體值可根據實際情況設定。I N為電源模塊額定電流；屯為并聯供 電系統額定輸出電流，滿足IPN=KIN;U為負載電流點數量，即并聯供電系統負載電流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，由用戶可根據系統工作的最大負載電流值確定）
為電子負載在第i點時輸出電流，其中：U多i多1 ;m'為電源模塊序號，滿足:K個電源模塊的 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為并聯供電系統處于 某一負載電流點時需對當單個在線電源模塊輸出電流、輸出電壓和輸入功率數據采樣數 量，V可根據實際需要設定大小。〇 &七&。_(111'）（1)(」），（1(彡111'彡1，1]多^1，￥4彡1)為序號 為m'的電源模塊
下第j個電流采樣數據;Data?lt(m'）（i)(j)，（K>m'> 1，1]多1多1，￥多_]_多1)為序號為!11'的電源模塊
下第j個輸出電壓采樣數 據;卩(111'）（1)〇)，（1(彡111'彡1，1]彡1彡1，￥彡_]_彡1)為序號為111'的電源模塊
條 件下第j個輸入功率采樣數據;1(111'）（1)(」），（1(彡111'彡1，1]彡1彡1，￥彡_]_彡1)為序號為 111'的 電源模塊
條件下計算出來的第j個效率數據，滿足：
為序號為m'的電源模塊在 條件下V個11(111'）（1)(」）的數學期望，滿足
；Irrf(i)為電源
條件下均流目標參考值，滿足：
。其中：U彡i彡1 ;ru
為K個電源模塊在均流期望電流為
丨工況下的平均效率，滿足 (j)為序號為m'的電源模塊
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：
_ i為序號為m '的電 源模塊在
條件下V個S (m '）（ i) (j)的數學期望，滿足：
為序號為m'的電源模塊在
條件下V個S(m'）（i)( j)的標準偏差，滿足：
;r:為K個電源模塊標準偏差平均.
[0073] 定義t = 0為并聯供電系統空載運行的最后時刻;T為相鄰兩個負載電流間隔時間； 貝1^￡((卜1)!'41']，〇]彡1彡1)為并聯供電系統負載電流
由于在
運行過程中需要對每個電源模塊采集3V個樣本數據，因而，上位機共需采集3 XKXV個數據。假設上位機采集一個數據的時間為Tn則系統工作于
犬態需要 Tt〇tai = 3 X K X V X h時間，因而必須滿足T彡Tt〇tai。又由于均流性能數據可靠性與采樣點數 和采樣時間Ti相關，因而需根據實際需求綜合考慮大小，確保均流性能指標的可靠性。
[0074] 首先，由控制工程知識可知，評價系統的性能可通過系統階躍響應的超調量，調整 時間和穩態偏差指標來衡量。因而，并聯供電系統在電子負載
階躍為
'，我們同樣可以通過測量電源模塊的電流輸出與均流目標參考值之間的 動態響應來評價電源模塊的均流性能。由數理統計知識可知，并聯系統均流標準偏差表征 的是系統均流動態響應過程相對超調量大小，體現其均流階躍響應過程中的輸出電流的集 中度，可反映電源模塊均流性能指標;其次，并聯供電系統在滿足均流性能指標的同時，應 該兼顧系統運行的經濟效益;最后，通過求取效率n與電源模塊負載電流i之間的表達式n= 〇 (i)和標準偏差平均值r與電源模塊負載電流i之間的表達式r = w (i)及其對應的最優 負載電流iL?和。其表明并聯供電系統效率最優時電源模塊負載電流值，表明并聯 供電系統均流性能最優時負載電流值。
[0075]在七￡((卜1)1'41']，〇]彡1彡1)，電子負載電流.
。則電源模塊的均流 目標參考電流為：
[0077]獲取序號為m'的電源模塊輸出電流采樣數據數據:Datacurr(m'）（i)(j)，（K彡m'彡 1,U彡i彡1,V彡i彡1),閔而，其詢流相對偏差i)為：
[0079]求取序號為m'的電源模塊下相對偏差8(!11'）（1)(」)關于」的數 學期望Ea為：
[0081]求取序號為m'的電源模塊下相對偏差8(!11'）（1)(」）關于」的標 準偏差Sm4為：
[0083] Sm'i的物理意義為:序號為m'的電源模塊
.下的相對偏差的標準 偏差，Sa越小表明電源模塊的
丨條件下均流集中度性能越好。
[0084] 計算K個電源模塊在均流期望電流
'的平均標準偏差：
[0086] 應用相關計算方法（諸如多項式擬合、曲線擬合、插補方法等）對U個數據點 進行處理得出r與電源模塊負載電流i之間的表達式：
[0087] r=W(i)， (6)
[0088] 在允許輸出電流范圍內，求解負載電流1^，滿足：
[0089] 屮屮(/)，（7)
[0090]求取序號為m'的電源模塊在
條件效率為：
[0092]求取序號為m'的電源模埗
條件下11(111'）（〇〇)關于」的數學期望
Hm' i為：
[0094] nm'i的物理意義為：序號為m'的電源模塊
條件下的效率的平均值， rw i越大表明電源模塊K
條件下經濟性能越好，越節能；
[0095] 計算K個電源模塊在均流期望電流為
的工況下平均效率：
[0097] 應用相關計算方法（諸如多項式擬合、曲線擬合、插補方法等）對U個數據點
進行處理得出效率n與電源模塊負載電流i之間的表達式：
[0098] q=0(i), (11)
[0099] 在允許輸出電流范圍內，求解負載電流1^:,滿足：
[0100] 0(!；,,)>0(/) , (12)
[0101]二、并聯供電系統優化控制結構圖變量說明如下：
[0102] Ts為集中控制器計算在線電源模塊數量和采集電源模塊輸出電流數據的周期;M 為在線電源模塊數量;為并聯供電系統的負載電流;CurrOn)為序號為m的在線電源模塊 的輸出電流采樣值，m= 1，2，_，M; Ishara為并聯供電系統運行時在線電源模塊輸出電流均流 目標值；△ I為均流目標值調節值;〇為4 I的閾值;Curr_store(m)(n)為序號為m的在線電源 模塊的輸出電流存儲數組，m=l，2, _，M;n=l，2, _，T; Ciirr(m)為序號為m的在線電源模塊 的輸出電流存儲數組(^111'1'_81：〇^(111)(11)的平均值；0(111)(11)為序號為1]1的在線電源模塊的 Cur r_s t or e (m) (n)與均流目標值I Shara的偏差:Eg為0 (m) (n)的數學期望;S〗1為0 (m) (n)的標 準偏差;Ce為Sf最大允許值;NB:表示負大;匪:表示負中；NS:表示負小;Z:表示零;PS:表示 正小;PM:表示正中;PB:表示正大;y?(I share):并聯供電系統均流值Ishare與4ef偏離程度隸屬 度函數;y V(Ish_): 1*_與1^偏離程度隸屬度函數;y( A I):在線電源模塊均流電流調節量 A I隸屬度函數;y?(Ishare)，yv(Ish are)和y( A I)分別滿足公式（13)~(21);
[0110] y( A I)表達式為：A I單位為：0.5(丨^ +Ir2efh
[0115] 在t = KTS，K = 0，1，2，3，…時刻，并聯供電系統集中控制器通過通信總線開始采集 M個在線電源模塊的輸出電流Curr(m)，m=l，2, ___，M;
[0116] 更新序號為m的在線電源模塊的輸出電流數據：
[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為同一個在線電源模塊的電流采樣次數，T 為大于2的正整數；
[0120]計算序號為m的在線電源模塊輸出電流平均值：
[0122] 其中：m=l，2,3，."M;
[0123] 計算并聯供電系統負載電流，滿足：
[0125]計算在線電源模塊輸出電流目標值Ishara，滿足：
[0127] 將Ishare作為輸入，代入隸屬度函數ii?(Ishare)，iAlshare5)對應的公式（13)~（18)求 取對應的隸屬度，并以y?(Ishare3)、yV(Ishare3)為輸入，根據專家經驗知識得出的模糊控制規 則表1和模糊推論，計算在線電源模塊均流電流調節量y( A I)的隸屬度。并應用重心解模糊 控制方法求解在線電源模塊均流電流調節量A I精確值：
[0129] 判斷A I是否滿足不等式：
[0130] Al|^o, (28)
[0131]在不等式（28)不滿足的情況下，表明系統在線電源模塊數量不是處于最優值附 近，計算并聯供電系統電源模塊預期均流負載電流：
[0132] Ishare=Ishare+A 1,(29)
[0133] 計算在線電源模塊輸出電流為參考電流IsharJ寸的在線電源模塊數量N' SP
[0135] 計算并聯供電系統在線電源模塊數量調節量AN'滿足：
[0136] AN* = N*-M, (31)
[0137] 集中控制器增加(減少）| A#|個在線電源模塊，確保并聯供電系統效率和均流綜 合性能最優。
[0138] 在不等式(28)滿足的情況下，表明系統在線電源模塊數量處于最優值附近。此時， 計算序號為m的在線電源模塊輸出電流存儲數據Curr_store(m) (n)與均流目標值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] 計算序號為m的在線電源模塊偏差0(m)(n)的數學期望；
[0143] 其中：n = l，."T;m=l，2,3，."M;[0144] 計算序號為m的在線電源模塊偏差0(m)(n)的標準偏差；
[0146] 其中：n = 1，…!1;!]!: 1，2，3，h-M;
[0147] 判斷序號為m的在線電源模塊的輸出電流與均流目標值偏差的標準偏差是否滿足 不等式：
[0148] |S；u|<Ce , (，5)
[0149] 如果序號為m的在線電源模塊滿足不等式（35)，說明在線電源模塊性能合格；否 貝1J，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。
[0150] 本發明提供了兼顧效率和均流性能的并聯供電系統模糊控制方法，包括如下步 驟：
[0151] (1)事先獲取K個電源模塊組成的并聯供電系統負載電流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；In為電源模塊的額定電流），每個電源模塊在不同負載電流
情況下采集V個輸出電流Datacurr(m'）（i)( j)，輸出電壓Data?it(m'）（i)( j)和 輸入功率？(!1!'）（1)(」）（￥可由用戶根據實際確定大小）。其中:111'為電源模塊序號；1為負載 電流值對應的序號值;j為輸出電流采集數據序號;m'，i，j滿足m' = {1，???!(}，i = {1，，j ={1，…V};
[0152] (2)計算序號為m'的電源模塊輸出電流與均流期望電流
相對偏差
[0153] (3)應用相關計算方法(諸如多項式擬合、曲線擬合等)對U個數據
]擬合得出r與電源模塊負載電流i之間的表達式r =w(i)及效率n與電 源模塊負載電流i之間的表達式n= ? (i);
[0154] (4)在允許輸出電流范圍內，求解滿足?! =.(I^f)最大及匕滿足r =平d)最小；
[0155] (5)以周期1^為間隔計算并聯供電系統在線電源模塊數量M，并對M個在線電源模 塊的輸出電流進行采集，將第一個序號的在線電源模塊的輸出電流數據標記為Curr(l)，當 前在線電源模塊序號為m，令m=l;
[0156] (6)更新序號為m的在線電源模塊的輸出電流數據數組，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的正整數；
[0157] ( 7 )計算序號為m的在線電源模塊的輸出電流平均值：
[0158] (8)計算M個在線電源模塊組成的并聯供電系統的負載電流 線電源模塊均流負載電流
[0159] (9)以Ishare為輸入，求取Ish_與I。偏離程度隸屬度函數的輸出y?(I share)和Ish_ 與偏尚程度隸屬度函數的輸出i^Ishare);
[0160] (10)以y? (Ishare)和iA Ishare)為輸入，依據模糊控制規則表和模糊推理得出對應 控制規則，并依據模糊控制重心法原理解模糊進行精確化計算，求取在線電源模塊電流調 節量隸屬度函數y( △ I)的輸出電流調節量△ I的精確值；
[0161] (11)判斷I A 1|<〇是否成立?如果是，則進入步驟(20);反之，則進入步驟(12);
[0162] (12)計算并聯供電系統在線電源模塊預期均流負載電流:Ishare3 = Ishare3+AI;
[0163] (13 )計算在線模塊輸出電流為參考電流Ishare3時的在線電源模塊數量N% SP
[0164] (14)判斷#彡1?是否成立?如果是，則進入步驟（15);反之，進入步驟（16);
[0165] (15)設置# = 2;這是由于#〈2時是單電源模塊供電，不具備均流功能；
[0166] (16)計算并聯供電系統需調節在線電源模塊數量APf = #-M;
[0167] (17)判斷AN*>0?是否成立?如果是，則進入步驟（18);反之，進入步驟（19);
[0168] (18)集中控制器增加A#個在線電源模塊，然后進入步驟(5);
[0169] (19)集中控制器減少A#個在線電源模塊，然后進入步驟(5);
[0170] (20)計算序號為m的在線電源模塊的輸出電流Curr_store(m)(n)與均流目標值 Ishare 的偏差9(m) (n) = Curr_store(m) (n)-Ishare;其中：n = 1，1，2,3,…M;
[0171] (21)計算序號為m的在線電源模塊偏差0(m)(n)的數學期望
I和標
[0172] (22)初始化 m=l;
[0173 ] (23)初始化不合格在線電源模塊數量Num = 0;
[0174] (24)判斷|S?卜Ce?(Ce為標準偏差印最大允許值)如果是，進入步驟(27);反之，進 入步驟(25);
[0175] (25)標記序號為m的在線電源模塊均流性能不符合要求；
[0176] (26)更新變量Num = Num+l;
[0177] (27)更親jfm=m+l;
[0178] (28)判斷m〈=M?如果是，進入步驟(24);否則，進入步驟(29);
[0179] (29)將Num個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 個電源模塊工作;然后進入步驟(5)，其中Num為標記為均流性能不符合要求的在線電源模 塊數量。
[0180] 實施例不應視為對發明的限制，但任何基于本發明的精神所作的改進，都應在本 發明的保護范圍之內。
【主權項】
1. 一種兼顧效率和均流性能的并聯供電系統模糊控制方法，其特征在于:其步驟如下： (1)獲取K個電源模塊組成的并聯供電系統負載電流I〇 u按照間隔為等間距變化到，每個電源模塊在不同負載電流情況下采 集V個輸出電流Datacurr (m '）（ i) (j)，輸出電壓Data?it (m '）（ i) (j)和輸入功率P(m) (i) (j); 其中:m'為電源模塊序號；i為負載電流值對應的序號值;j為輸出電流采集數據序號;m'，i， j滿足m' = {1，???!(}，i = {1，，j = {1，…乂}; In為電源模塊的額定電流； (2 )獲取序號為m '的電源模塊輸出電流與均流期望電流相對偏差獲取K個電源模塊在均流期望電流為_的工況下平均效率(3) 對U個數據點iiG[l，U]擬合得出r與電源模塊負載電流i之 間的關系r = w (i)及效率n與電源模塊負載電流i之間的關系n= 〇 (i); (4) 在允許輸出電流范圍內，獲取滿足?? =?(i[ef)最大的:tf及滿足r =平(1')最小的Ilf (5) 以周期％為間隔計算并聯供電系統在線電源模塊數量M，并對M個在線電源模塊的輸 出電流進行采集，將第m個序號的在線電源模塊的輸出電流數據標記為Cur r(m)，m為當前在 線電源模塊序號； (6) 獲取序號為m的在線電源模塊的輸出電流數據數組: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為大于2 的正整數； (7) 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; (8) 獲取M個在線電源模塊組成的并聯供電系統的負載電流和在線電源 模塊均流負載電流(9) 以Ishare為輸入，分別獲取Ishare與I^f偏尚程度隸屬度函數的輸出y?(Ishare)和Ishare與 偏尚程度隸屬度函數的輸出y V(Ishare); (10) 以y? (I Sh_)和yv (I Sh_)為輸入，依據模糊控制規則表和模糊推理得出對應控制規 貝1J，并依據模糊控制重心法原理解模糊進行精確化計算，獲取在線電源模塊電流調節量隸 屬度函數y( AI)的輸出電流調節量a I的精確值： (11) 判斷I Al|<0是否成立；(12) 步驟（11)中I A I I 不成立，則獲取并聯供電系統在線電源模塊預期均流負載電 l(nti ： I share - I share+ A I ; (1 3 )獲取在線電源模塊的輸出電流為參考電流I share3時的電源模塊數量N%(14) Nka則設置rf=2;反之則獲取并聯供電系統需調節在線電源模塊數量A#=rf-M，并根據a rf的正負，集中控制器增加或減少I A rf I個在線電源模塊； (15) 步驟（11)中| A I |彡〇成立，則獲取序號為m的在線電源模塊的輸出電流Curr_ store(m) (n)與均流目標值Ishare的偏差9(m) (n) = Curr_store(m) (n)-Ishare;其中：n = 1，… T;m= 1，2，3，."M; (16) 獲取序號為m的在線電源模塊偏差0(m)(n)的數學期望和標準偏;其中：n = l，，"T;m=l，2,3""M; (17) jSeraj<C^#|續下一個在線電源模塊電流檢測；反之，則標記序號為m的在線電源 模塊均流性能不符合要求;Ce為標準偏差S?最大允許值 (18) 將Num個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個電 源模塊工作;繼續步驟(5)的操作，其中，Num為標記為均流性能不符合要求的在線電源模塊 的數量。2. 根據權利要求1所述的兼顧效率和均流性能的并聯供電系統模糊控制方法，其特征 在于:步驟(3)應用多項式擬合、曲線擬合方法對U個數據進行擬合處理。3. 根據權利要求1所述的兼顧效率和均流性能的并聯供電系統模糊控制方法，其特征 在于:步驟(9)中分別通過獲取Ishare3與偏離程度隸屬度函數 的輸出y? (I Sh_)和I Sh_與偏離程度隸屬度函數的輸出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 單位：4.根據權利要求1所述的兼顧效率和均流性能的并聯供電系統模糊控制方法，其特征 在于:步驟(10)中通過獲得在線電源模塊電流調節量隸屬度函數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.根據權利要求1所述的兼顧效率和均流性能的并聯供電系統模糊控制方法，其特征 在于:所述步驟(1)-步驟(4)中 (一) 在七￡((卜1)1'41']，〇]彡1彡1)，電子負載電流為 ，并獲得電源模塊 的均流目標參考電流：； (二) 獲取序號為m'的電源模塊輸出電流采樣數據數據:Data?rr(m'）（i)(j)，（K》m'》 1，U彡i彡1，V彡j彡1)，并獲取其均流相對偏差S( m'）（ i) (j):(三) 求取序號為m'的電源模塊條件下相對偏差8(!11'）（1)(」）關于」的數 學期望Em，1:(四） 求取序號為m'的電源模塊條件下相對偏差關于j的標 準偏差Sm，：， i表不序號為m '的電源模塊在條件下的相對偏差的標準偏差； (五) 獲取K個電源模塊在均流期望電流為時的平均標準偏差(六) 對u個數據點進行處理得出r與電源模塊負載電流i之間的關系：r =w (i)，并在允許輸出電流范圍內，獲取滿足7(^f)< 7(/)負載電流; (七) 求取序號為m'的電源模塊條件效率(八) 獲取序號為m'的電源模塊在條件下n(m)(i)(j)關于j的數學期望iWi 為：rw i表不序號為m '的電源模塊，條件下的效率的平均值； (九) 獲取K個電源模塊在均流期望電流為，的工況下平均效率：(十)對u個數據點進行處理得出效率n與電源模塊負載電流i之間的關系:n= ? (i)，并在允許輸出電流范圍內，獲取滿足)》啊0的負載電流。
【文檔編號】G05B13/04GK106054614SQ201610527617
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年6月30日
【發明人】劉文文, 彭志輝, 朱德華, 潘曉銘, 張健
【申請人】溫州大學