CN106094523A - 基于效率和均流指标面积和最大的并联供电系统优化控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及基于效率和均流指标面积和最大的并联供电系统优化控制方法，本发明在分别获取效率η与电源模块负载电流i之间的表达式η＝Φ(i)和均流相对偏差数学期望平均值倒数θ与电源模块负载电流i之间的表达式θ＝Ψ(i)及对应最优点和的基础上。以η＝Φ(i)和θ＝Ψ(i)的面积和为目标函数，求取和之间的电流I_ref，使得本发明具有实时动态调整在线电源模块数量，确保并联供电系统始终工作于均流最优工作点附近，确保并联供电系统效率和均流综合指标处于最优工作点附近的目标下即在线电源模块数量最优，通过计算每个电源模块的输出电流与均流目标值I_share偏差的标准差，对性能不满足要求的在线电源模块与备用电源模块进行优化调度，实现并联供电系统和在线电源模块均工作于性能最优点附近。

Description

基于效率和均流指标面积和最大的并联供电系统优化控制 方法

技术领域

本发明涉及基于效率和均流指标面积和最大的并联供电系统优化控制方法，用于并联供电系统电源模块运行数量优化控制和电源模块的优化调度，确保不同负载条件下并联供电系统的效率和均流综合性能最优，该方法同样适用于其他电子设备并联运行对效率和均流(均功率)性能指标的要求。

背景技术

大功率并联供电电源其为多个电源模块并联输出结构，由于具备兼容性强、可N+m冗余备份、可靠性强、性价比高、设计难度较低、易于管理等一系列优势，成为解决大功率输出电源设计的首选方案之一，均流技术已成为并联供电的核心技术。均流技术是指在多个电源模块并联供电时，在满足输出电压稳态精度和动态响应的前提下，有较高精度的均匀分配各个电源模块负载电流。所以，并联供电系统均流性能的高低直接关系到整机系统的安全、可靠和高性能工作。

由于并联供电系统负载电流具有时变性和随机性，导致采用传统均流控制方案(即在线运行电源模块数量不变，通过均流控制算法调节每个电源模块的输出电流达到均流目标和负荷匹配目标的方案)的并联供电系统中电源模块工作范围涵盖轻载，半载，额定负载及过载等工况。一方面，不同负载工况下并联供电系统运行时其系统均流性能存在一定差异，因而需要对并联供电系统进行优化控制，确保系统在不同负载电流情况下始终能实现较高的均流性能；另一方面，电源模块在不同负载情况下，其工作效率也不同，因而需要对并联供电系统在线电源模块的数量进行最优化控制，确保每个在线电源模块工作于最高效率点附近，确保系统在任何负载条件下系统效率最优。所以，需要一种新的控制策略，能实现并联供电系统效率和均流性能综合指标处于较高水平。

现有的并联供电系统均流控制策略能保证并联供电系统负载电流在所有在线工作电源模块进行平均分配。但是存在以下三个问题：一、不能实现并联供电系统均流性能处于较好状态；二、并联供电系统不能实现较高的效率；三、不能实现每个电源模块运行性能的评估和优化调度，不能确保每个电源模块均流性能满足要求。所以，为了实现并联供电系统在不同负载情况下效率和均流效果综合性能指标处于较高，就必须建立效率和均流综合性能评价指标，求取综合性能指标最优时对应的电源模块输出电流值。只要控制并联供电系统电源模块输出电流处于最优输出电流附近，就能确保并联供电系统在不同负载情况下效率和均流效果综合性能指标最优。与此同时，在优化控制并联供电系统在线电源模块的数量，使得并联供电系统始终工作于综合性能指标最优点附近的基础上，还需要对每个在线电源模块的动态均流性能指标进行评估及优化调度，确保每个模块和并联供电系统均处于最优状态，确保并联供电系统的高效、可靠和长寿命运行。

然而，通过检索现有的论文和专利发现，尚未发现一种可靠和实用的并联供电系统优化控制方法来实现系统效率和均流综合性能指标的优化及每个在线电源模块的优化调度。因而，一种可靠和实用的并联供电系统优化控制方法就显得尤为重要，其对于并联供电系统的可靠运行具有重要的影响。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足之处，提出了基于效率和均流指标面积和最大的并联供电系统优化控制方法。

本发明的技术方案是：一种基于效率和均流指标面积和最大的并联供电系统优化控制方法，其特征在于：其步骤如下：

(1)获取K个电源模块组成的并联供电系统负载电流I_out从按照间隔为等间距变化到时，每个电源模块在不同负载电流情况下采集V个输出电流Data_curr(m')(i)(j)，输出电压Data_volt(m')(i)(j)和输入功率P(m')(i)(j)；其中：m'为电源模块序号；i为负载电流值对应的序号值；j为输出电流采集数据序号；m'，i，j满足m'＝{1,…K},i＝{1,…U},j＝{1,…V}；I_N为电源模块的额定电流；

(2)获取序号为m的电源模块输出电流与均流期望电流相对偏差和数学期望绝对值获取K个电源模块在均流期望电流为时的E_m'i平均值获取E_i的倒数获取序号为m'的电源模块在均流期望电流为时的效率和效率数学期望获取K个电源模块在均流期望电流为的工况下平均效率

(3)分别对U个数据点和进行处理得出与电源模块负载电流i之间的关系及效率η与电源模块负载电流i之间的关系η＝Φ(i)；

(4)在允许输出电流范围内，获取满足最大的及满足最大的

(5)获取在和之间满足最大的电流I_ref：其中：在和之间；

(6)以周期T_s为间隔计算并联供电系统在线电源模块数量M，并对M个在线电源模块的输出电流进行采集，将第m个序号的在线电源模块的输出电流数据标记为Curr(m)；

(7)获取序号为m的在线电源模块的输出电流数据数组：Curr_store(m)(n)＝Curr_store(m)(n+1)，Curr_store(m)(T)＝Curr(m)；其中：n＝1，…T-1；m＝1，2，3，…M；T为大于2的正整数，n为当前序号在线电源模块的电流采样次数；

(8)获取序号为m的在线电源模块的输出电流平均值：其中：m＝1，2，3，…M；

(9)获取M个在线电源模块组成的并联供电系统的负载电流和在线电源模块均流负载电流

(10)判断|I_share-I_ref|≤σ是否成立；

(11)步骤(10)中|I_share-I_ref|≤σ不成立，则获取在线电源模块输出电流为参考电流I_ref时的在线电源模块数量N^*，

(12)N^*≤1设置N^*＝2；反之则获取并联供电系统需调节在线电源模块数量ΔN^*＝N^*-M，并根据ΔN^*的正负，集中控制器增加或减少|ΔN^*|个在线电源模块；

(13)步骤(10)中|I_share-I_ref|≤σ成立，则获取序号为m的在线电源模块的输出电流Curr_store(m)(n)与均流目标值I_share的偏差θ(m)(n)＝Curr_store(m)(n)-I_share；其中：n＝1，…T；m＝1，2，3，…M；

(14)获取序号为m的在线电源模块偏差θ(m)(n)的数学期望其中：n＝1，…T；m＝1，2，3，…M；

(15)则继续下一个在线电源模块的输出电流采集，反之则标记序号为m的在线电源模块均流性能不符合要求，C_θ为偏差数学期望最大允许值；

(16)将Num个均流性能不符合要求的电源模块离线，并从备用电源中启动Num个电源模块工作；并继续步骤(6)的操作，其中Num为标记为均流性能不符合要求的在线电源模块的数量。

步骤(3)中应用多项式拟合、曲线拟合、插补方法分别对U个数据点和进行处理。

步骤(1)-步骤(5)中，

(一)在t∈((i-1)T,iT],(U≥i≥1)，电子负载电流为时，则获得电源模块的均流目标参考电流：

(二)获取序号为m的电源模块输出电流采样数据数据：Data_curr(m')(i)(j)，(K≥m'≥1，U≥i≥1，V≥j≥1)，并获得其均流相对偏差δ(m')(i)(j)：

$\mathrm{\δ}\left(m^{\′}\right)\left(i\right)\left(j\right)=\frac{{\mathrm{Data}}_{curr}\left(m^{\′}\right)\left(i\right)\left(j\right)-I_{ref}\left(i\right)}{I_{ref}\left(i\right)};$

(三)获取序号为m'的电源模块在条件下相对偏差δ(m')(i)(j)关于j的数学期望绝对值E_m'i：

E_m'i表示序号为m'的电源模块在条件下的均流相对偏差的数学期望绝对值；

(四)获取K个电源模块在均流期望电流为时的平均期望：

(五)获取E_i的倒数

(六)对U个数据点进行处理得出与电源模块负载电流i之间的关系：并在允许输出电流范围内，获取满足的负载电流

(七)获取序号为m'的电源模块在条件效率η(m')(i)(j)：

$\mathrm{\η}\left(m^{\′}\right)\left(i\right)\left(j\right)=\frac{{\mathrm{Data}}_{curr}\left(m^{\′}\right)\left(i\right)\left(j\right)\×{\mathrm{Data}}_{volt}\left(m^{\′}\right)\left(i\right)\left(j\right)}{P\left(m^{\′}\right)\left(i\right)\left(j\right)}\×100\%;$

(八)获取序号为m'的电源模块在条件下η(m')(i)(j)关于j的数学期望η_m'i：

η_m'i表示序号为m'的电源模块在条件下的效率的平均值；

(九)获取K个电源模块在均流期望电流为的工况下平均效率：

(十)对U个数据点进行处理得出效率η与电源模块负载电流i之间的关系：η＝Φ(i)，并在允许输出电流范围内，获取满足的负载电流

(十一)以η＝Φ(i)和的面积和为目标函数，获取满足

的最优负载电流I_ref，

其中：I_ref处于和之间，处于和之间。

本发明的原理主要包含以下部分：首先，获取并联供电系统电源模块平均效率η与电源模块负载电流i的表达式η＝Φ(i)，并求取Φ(i)最大时对应的负载电流其次，获取并联供电系统电源模块均流相对偏差平均数学期望倒数与电源模块负载电流i之间的表达式并求取Ψ(i)最大时对应的负载电流再次，在和之间求取最优电流I_ref满足面积和最大；然后，实时获取并联供电系统总的负载电流I_out并求取最优在线运行电源模块数量控制在线电源模块数量等于或逼近N^*，确保系统始终工作于均流性能最优点附近；最后，获取在线运行的每个电源模块输出电流数据，得出输出电流数据与目标均流值偏差的数学期望，从而判别每个在线运行的电源模块是否满足要求并进行优化调度控制。由于相同规格的电源模块其特性总体保持一致，因而通过测量K(K的大小可由用户确定，本发明K暂定为10)个电源模块组成的并联供电系统在不同负载电流下的均流性能指标即可获得任意N个电源模块组成的并联供电系统在不同负载情况下的均流性能指标。然后，获取运行的每个电源模块的输出电流与目标均流值偏差的数学期望。在保证电源模块数量最优的前提下依据偏差数学期望的大小对运行电源模块进行调度控制，确保每个运行的电源模块的性能满足要求。

其具有以下优势：

(1)本发明覆盖了负载电流全工作范围工况，具有广泛的适用性。

(2)本发明能综合兼顾并联供电系统效率和均流性能指标，具有显著的经济性和系统可靠性。

(3)本发明在分别获取效率η与电源模块负载电流i之间的表达式η＝Φ(i)和均流相对偏差数学期望平均值倒数与电源模块负载电流i之间的表达式及对应最优点和的基础上。以η＝Φ(i)和的面积和为目标函数，求取和之间的电流I_ref，使得其中：在和之间。该值表征了并联供电系统均流过程中效率和均流综合性能指标最优及其对应的在线模块负载电流值，为并联供电系统效率和均流优化控制提供依据。

(4)本发明具有实时动态调整在线电源模块数量，确保并联供电系统始终工作于均流最优工作点附近。

(5)本发明在确保并联供电系统效率和均流综合指标处于最优工作点附近的目标下即在线运行电源模块数量最优，通过计算每个电源模块的输出电流与均流目标值I_share偏差的标准差，对性能不满足要求的在线电源模块与备用电源模块进行优化调度，实现并联供电系统和在线电源模块均工作于性能最优点附近。

(6)本发明所述的基于效率和均流指标面积和最大的并联供电系统优化控制方法具有可靠性高，实用性强等特点；可有效兼顾并联供电系统均流性能和效率指标，提高系统的运行经济性和可靠性，为并联供电系统安全、高效运行提供可靠保证。

附图说明

图1为并联供电系统结构图。

图2为并联供电系统效率和均流综合性能测试系统结构图。

图3为效率和均流综合性能面积和示意图。

具体实施方式

下面针对附图对本发明的实施例作进一步说明：

本发明提供了基于效率和均流指标面积和最大的并联供电系统优化控制方法。图1所示为并联供电系统结构图，图2所示为并联供电系统效率和均流综合性能测试系统结构图，图3为效率和均流综合性能面积和示意图。图1主要包括并联供电系统集中控制器，电源模块和用电负载。集中控制器通过通信总线获取在线模块的IP及其输出电流，优化控制在线电源模块的数量和优化调度性能不合格的电源模块；电源模块主要实现向负载供电、接收集中控制器的运行控制命令及上传输出电流；用电负载主要包含各类用电设备。均流调节功能的实现有无通信总线自主均流方式和有通信总线均流方式，由专门的均流功能模块实现，本发明不赘述。图2主要功能是获取并联供电系统效率与负载电流的函数关系η＝Φ(i)和模块均流相对偏差平均数学期望倒数与负载电流的数学关系并确定各自的最优负载电流和在此基础上，以η＝Φ(i)和的面积和为目标函数，求取和之间的电流I_ref，使得从而确定效率和均流综合性能最优时的负载电流I_ref。图2主要包括上位机(PC机)、程控电子负载、电源模块、功率计等。上位机(PC机)主要功能为获取在线模块IP地址、输入功率、模块输出电流、输出功率、控制程控电子负载工作电流、计算η＝Φ(i)、和最优负载电流I_ref；程控电子负载用于调节并联供电系统的负载电流；电源模块主要实现接收IP设定、接收上位机命令数据和上传输出电流、输出功率给上位机；功率计主要用于测量在线模块的输入功率。图3为处于和之间的负载电流I_ref，使得效率和均流综合性能面积和最大示意图。

一、并联供电系统效率和均流综合性能测试系统变量说明如下：K为并联供电测试系统电源模块数量，K的具体值可根据实际情况设定。I_N为电源模块额定电流；为并联供电系统额定输出电流，满足U为负载电流点数量，即并联供电系统负载电流I_out从按照间隔为等间距变化到(涵盖轻载、半载、额定载及过载工况，U必须为不小于20的正整数，由用户可根据系统工作的最大负载电流值确定)；为电子负载在第i点时输出电流，其中：U≥i≥1；m'为电源模块序号，满足：K个电源模块的IP按照从小到大的次序映射为m'＝1，2，…K，即m'＝1为IP最小的电源模块序号，m'＝2为IP次最小电源模块序号，…，以此类推m'＝K为IP最大的电源模块序号；V为并联供电系统处于某一负载电流点时需对当单个在线电源模块输出电流、输出电压和输入功率数据采样数量，V可根据实际需要设定大小。Data_curr(m')(i)(j)，(K≥m'≥1，U≥i≥1，V≥j≥1)为序号为m'的电源模块在条件下第j个电流采样数据；Data_volt(m')(i)(j)，(K≥m'≥1，U≥i≥1，V≥j≥1)为序号为m'的电源模块在条件下第j个输出电压采样数据；P(m')(i)(j)，(K≥m'≥1，U≥i≥1，V≥j≥1)为序号为m'的电源模块在条件下第j个输入功率采样数据；η(m')(i)(j)，(K≥m'≥1，U≥i≥1，V≥j≥1)为序号为m'的电源模块在条件下计算出来的第j个效率数据，满足：η_m'i为序号为m'的电源模块在条件下V个η(m')(i)(j)的数学期望，满足：I_ref(i)为电源模块在条件下均流目标参考值，满足：其中：U≥i≥1；η_i为K个电源模块在均流期望电流为的工况下的平均效率，满足：δ(m')(i)(j)为序号为m'的电源模块在条件下第j个采样电流与均流参考目标电流的相对偏差值，满足：E_m'i为序号为m'的电源模块在条件下V个δ(m)(i)(j)的数学期望绝对值，满足：E_i为K个电源模块均流性对偏差数学期望平均值，满足 为E_i的倒数，满足：

定义t＝0为并联供电系统空载运行的最后时刻；T为相邻两个负载电流间隔时间；则t∈((i-1)T,iT],(U≥i≥1)为并联供电系统负载电流的运行时间。由于在运行过程中需要对每个电源模块采集3V个样本数据，因而，上位机共需采集3×K×V个数据。假设上位机采集一个数据的时间为T₁，则并联供电系统工作于状态需要T_total＝3×K×V×T₁时间，因而必须满足T≥T_total。又由于均流性能数据可靠性与采样点数和采样时间T₁相关，因而需根据实际需求综合考虑T和T₁大小，确保均流性能指标的可靠性。

首先，由控制工程知识可知，评价系统的性能可通过系统阶跃响应的超调量，调整时间和稳态偏差指标来衡量。因而，并联供电系统在电子负载由阶跃为时，我们同样可以通过测量电源模块的电流输出与均流目标参考值之间的动态响应来评价电源模块的均流性能。由数理统计知识可知，并联系统均流相对偏差的数学期望表征的是实际值与目标值之间的总体一致性，体现其阶跃响应过程中的精确度，可反映电源模块均流性能指标；其次，并联供电系统在满足均流性能指标的同时，应该兼顾系统运行的经济效益；最后，通过求取效率η与电源模块负载电流i之间的表达式η＝Φ(i)和均流相对偏差数学期望倒数与电源模块负载电流i之间的表达式以及对应的最优负载电流和的基础上，以η＝Φ(i)和的面积和为目标函数，求取和之间的电流I_ref，使得从而确定效率和均流综合性能最优时的负载电流I_ref，其物理意义表明并联供电系统处在何种负载电流下效率和均流综合性能最好。

在t∈((i-1)T,iT],(U≥i≥1)，电子负载电流为则模块的均流目标参考电流为：

$I_{ref}\left(i\right)=\frac{\frac{i}{20}{I}_N^p}{K}=\frac{i}{20}{I}_N,U\≥i\≥1,---\left(1\right)$

获取序号为m'的电源模块输出电流采样数据数据：Data_curr(m')(i)(j)，(K≥m'≥1，U≥i≥1，V≥j≥1)，因而，其均流相对偏差δ(m')(i)(j)为：

$\mathrm{\δ}\left(m^{\′}\right)\left(i\right)\left(j\right)=\frac{{\mathrm{Data}}_{curr}\left(m^{\′}\right)\left(i\right)\left(j\right)-I_{ref}\left(i\right)}{I_{ref}\left(i\right)},---\left(2\right)$

求取序号为m'的电源模块在条件下相对偏差δ(m')(i)(j)关于j的数学期望绝对值E_m'i为：

$E_{m^{\′}i}=\frac{1}{V}\left|\underset{j=1}{\overset{V}{\Σ}}\mathrm{\δ}\left(m^{\′}\right)\left(i\right)\left(j\right)\right|,---\left(3\right)$

E_m'i的物理意义为：序号为m'的电源模块在条件下的均流相对偏差的数学期望绝对值，E_m'i越小表明电源模块的在条件下均流一致性能越好。

计算K个电源模块在均流期望电流为时的平均期望：

$E_i=\frac{1}{K}\underset{m^{\′}=1}{\overset{K}{\Σ}}{E}_{m^{\′}i},---\left(4\right)$

计算E_i的倒数满足：

的物理意义为：越大表明电源模块的在条件下均流一致性能越好。

应用相关计算方法(诸如多项式拟合、曲线拟合、插补方法等)对U个数据点进行处理得出与电源模块负载电流i之间的表达式：

在允许输出电流范围内，求解负载电流满足：

$\mathrm{\Ψ}\left(I_{ref}^2\right)\≥\mathrm{\Ψ}\left(i\right),---\left(7\right)$

求取序号为m'的电源模块在条件效率η(m')(i)(j)为：

$\mathrm{\η}\left(m^{\′}\right)\left(i\right)\left(j\right)=\frac{{\mathrm{Data}}_{curr}\left(m^{\′}\right)\left(i\right)\left(j\right)\×{\mathrm{Data}}_{volt}\left(m^{\′}\right)\left(i\right)\left(j\right)}{P\left(m^{\′}\right)\left(i\right)\left(j\right)}\×100\%,---\left(8\right)$

求取序号为m'的电源模块在条件下η(m')(i)(j)关于j的数学期望η_m'i为：

${\mathrm{\η}}_{m^{\′}i}=\frac{1}{V}\underset{j=1}{\overset{V}{\Σ}}\mathrm{\η}\left(m^{\′}\right)\left(i\right)\left(j\right),---\left(9\right)$

η_m'i的物理意义为：序号为m'的电源模块在条件下的效率的平均值，η_m'i越大表明电源模块的在条件下经济性能越好，越节能；

计算K个电源模块在均流期望电流为的工况下平均效率：

${\mathrm{\η}}_i=\frac{1}{K}\underset{m^{\′}=1}{\overset{K}{\Σ}}{\mathrm{\η}}_{m^{\′}i},---\left(10\right)$

应用相关计算方法(诸如多项式拟合、曲线拟合、插补方法等)对U个数据点进行处理得出效率η与电源模块负载电流i之间的表达式：

η＝Φ(i)， (11)

在允许输出电流范围内，求解负载电流满足：

$\mathrm{\Φ}\left(I_{ref}^1\right)\≥\mathrm{\Φ}\left(i\right),---\left(12\right)$

以η＝Φ(i)和的面积和为目标函数，计算最优负载电流I_ref，满足：

$\left(\right|{\∫}_{I_{ref}^1}^{I_{ref}}\mathrm{\Φ}\left(i\right)di|+|{\∫}_{I_{ref}}^{I_{ref}^2}\mathrm{\Ψ}\left(i\right)di\left|\right)\≥\left(\right|{\∫}_{I_{ref}^1}^i\mathrm{\Φ}\left(i\right)di|+|{\∫}_i^{I_{ref}^2}\mathrm{\Ψ}\left(i\right)di\left|\right),---\left(13\right)$

其中：I_ref处于和之间，处于和之间；表示任意。

I_ref的物理意义为：由K个电源模块组成的并联供电系统效率和均流综合性能最优时负载电流。

二、并联供电系统优化控制结构图变量说明如下：

T_s为集中控制器计算在线电源模块数量和采集电源模块输出电流数据的周期；M为在线电源模块数量；I_out为并联供电系统的负载电流；Curr(m)为序号为m的在线电源模块的输出电流采样值，m＝1,2，┄，M；I_ref为并联供电系统效率和均流综合性能最优时在线电源模块对应的负载电流；I_share为并联供电系统运行时在线电源模块输出电流均流目标值；ΔI为I_share与I_ref之差的绝对值；σ为I_share与I_ref之差绝对值的最大允许值。Curr_store(m)(n)为序号为m的在线电源模块的输出电流存储数组，m＝1,2，┄，M；n＝1,2，┄，T；为序号为m的在线电源模块的输出电流存储数组Curr_store(m)(n)的平均值；θ(m)(n)为序号为m的在线电源模块的Curr_store(m)(n)与均流目标值I_share的偏差：为θ(m)(n)的数学期望；C_θ为最大允许值；

在t＝KT_s,K＝0,1,2,3，…时刻，并联供电系统集中控制器通过通信总线开始采集M个在线电源模块的输出电流Curr(m)，m＝1,2，┄，M；

更新序号为m的在线电源模块的输出电流数据：

Curr_store(m)(n)＝Curr_store(m)(n+1)， (14)

Curr_store(m)(T)＝Curr(m)， (15)

其中：m＝1,2，┄，M，n＝1,2，┄，T-1；

计算序号为m的在线电源模块输出电流平均值：

$\stackrel{\‾}{Curr\left(m\right)}=\frac{1}{T}\underset{n=1}{\overset{T}{\Σ}}Curr\_store\left(m\right)\left(n\right),---\left(16\right)$

其中：m＝1，2，3，…M；

计算并联供电系统负载电流I_out，满足：

$I_{out}=\underset{m=1}{\overset{M}{\Σ}}\stackrel{\‾}{Curr\left(m\right)},---\left(17\right)$

计算在线电源模块输出电流目标值I_share，满足：

$I_{share}=\frac{I_{out}}{M},---\left(18\right)$

计算序号为m的在线电源模块输出电流存储数据Curr_store(m)(n)与均流目标值I_share的偏差：

θ(m)(n)＝Curr_store(m)(n)-I_share， (19)

其中：n＝1，…T；m＝1，2，3，…M；

计算序号为m的在线电源模块偏差θ(m)(n)的数学期望；

$E_{\mathrm{\θ}}^m=\frac{1}{T}\underset{n=1}{\overset{T}{\Σ}}\mathrm{\θ}\left(m\right)\left(n\right),---\left(20\right)$

其中：n＝1，…T；m＝1，2，3，…M；

计算在线电源模块输出电流目标值I_share与I_ref之差的绝对值ΔI，满足：

ΔI＝|I_share-I_ref|， (21)

判断ΔI是否满足不等式：

ΔI＜σ， (22)

在不等式(22)满足的情况下，判断序号为m的在线电源模块的输出电流与均流目标值偏差的数学期望是否满足不等式：

$\left|E_{\mathrm{\θ}}^m\right|\≤C_{\mathrm{\θ}},---\left(23\right)$

如果序号为m的在线电源模块满足不等式(23)，说明在线电源模块性能合格；否则，在线电源模块性能不合格，需要从备用模块中切入合格电源模块工作。

在不等式(22)不满足的情况下，计算并联供电系统负载电流为I_out时，效率和均流综合性能最优条件下在线电源模块数量N^*，满足：

$N^{*}=\[\frac{I_{out}}{I_{ref}}\],---\left(24\right)$

在不等式(22)不满足的情况下，计算并联供电系统在线电源模块调节量ΔN^*，满足：

ΔN^*＝N^*-M， (25)

集中控制器增加(减少)|ΔN^*|个在线电源模块，确保并联供电系统效率和均流综合性能最优。

本发明提供了基于效率和均流指标面积和最大的并联供电系统优化控制方法，包括如下步骤：

(1)事先获取K个电源模块组成的并联供电系统负载电流Io_ut从按照间隔为等间距变化到时(为满足涵盖轻载、半载、额定载及过载工况，U必须为不小于20的正整数；I_N为电源模块的额定电流)，每个电源模块在不同负载电流情况下采集V个输出电流Data_curr(m')(i)(j)，输出电压Data_volt(m')(i)(j)和输入功率P(m')(i)(j)(V可由用户根据实际确定大小)。其中：m'为电源模块序号；i为负载电流值对应的序号值；j为输出电流采集数据序号；m'，i，j满足m'＝{1,…K},i＝{1,…U},j＝{1,…V}；

(2)计算序号为m'的电源模块输出电流与均流期望电流相对偏差和数学期望绝对值(E_m'i越小表明电源模块的均流一致性能越好)；计算K个电源模块在均流期望电流为时的E_m'i平均值计算E_i的倒数(越大表明电源模块平均均流一致性能越好)；计算序号为m'的电源模块在均流期望电流为时效率和效率数学期望(η_m'i越大表明电源模块的效率越高)；计算K个电源模块在均流期望电流为的工况下平均效率

(3)应用相关计算方法(诸如多项式拟合、曲线拟合、插补方法等)分别对U个数据点和进行处理得出与电源模块负载电流i之间的表达式及效率η与电源模块负载电流i之间的表达式η＝Φ(i)；

(4)在允许输出电流范围内，求解满足最大及满足最大；

(5)求取在和之间的电流I_ref，满足最大，即：其中：在和之间,表示任意；

(6)以周期T_s为间隔计算并联供电系统在线电源模块数量M，并对M个在线电源模块的输出电流进行采集，将第一个序号的在线电源模块的输出电流数据标记为Curr(1)，当前在线电源模块序号为m，令m＝1，m为当前在线电源模块的序号；

(7)更新序号为m的在线电源模块的输出电流数据数组，即：Curr_store(m)(n)＝Curr_store(m)(n+1)，Curr_store(m)(T)＝Curr(m)；其中：n＝1，…T-1；m＝1，2，3，…M；T为大于2的正整数；

(8)计算序号为m的在线电源模块的输出电流平均值：其中：m＝1，2，3，…M；

(9)计算M个在线电源模块组成的并联供电系统的负载电流和在线电源模块均流负载电流

(10)判断|I_share-I_ref|≤σ是否成立？如果是，则进入步骤(18)；反之，则进入步骤(11)；

(11)计算在线电源模块输出电流为参考电流I_ref时的在线电源模块数量N^*，即

(12)判断N^*≤1？是否成立？如果是，则进入步骤(13)；反之，进入步骤(14)；

(13)设置N^*＝2；这是由于N^*<2时是单电源模块供电，不具备均流功能；

(14)计算并联供电系统需调节在线电源模块数量ΔN^*＝N^*-M；

(15)判断ΔN^*＞0？是否成立？如果是，则进入步骤(16)；反之，进入步骤(17)；

(16)集中控制器增加ΔN^*个在线电源模块，然后进入步骤(6)；

(17)集中控制器减少ΔN^*个在线电源模块，然后进入步骤(6)；

(18)计算序号为m的在线电源模块的输出电流Curr_store(m)(n)与均流目标值I_share的偏差θ(m)(n)＝Curr_store(m)(n)-I_share；其中：n＝1，…T；m＝1，2，3，…M；

(19)计算序号为m的在线电源模块偏差θ(m)(n)的数学期望其中：n＝1，…T；m＝1，2，3，…M；

(20)初始化m＝1；

(21)初始化不合格在线电源模块数量Num＝0；

(22)判断(C_θ为偏差数学期望最大允许值)如果是，进入步骤(25)；反之，进入步骤(23)；

(23)标记序号为m的在线电源模块均流性能不符合要求；

(24)更新变量Num＝Num+1；

(25)更新m＝m+1；

(26)判断m<＝M？如果是，进入步骤(22)；否则，进入步骤(27)；

(27)将Num个均流性能不符合要求的在线电源模块离线，并从备用电源中启动Num个电源模块工作；然后进入步骤(6)，其中，Num表示标记为均流性能不符合要求的在线电源模块的数量。

实施例不应视为对发明的限制，但任何基于本发明的精神所作的改进，都应在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种基于效率和均流指标面积和最大的并联供电系统优化控制方法，其特征在于：其步骤如下：

(1)获取K个电源模块组成的并联供电系统负载电流I_out从按照间隔为等间距变化到时，每个电源模块在不同负载电流情况下采集V个输出电流Data_curr(m')(i)(j)，输出电压Data_volt(m')(i)(j)和输入功率P(m')(i)(j)；其中：m'为电源模块序号；i为负载电流值对应的序号值；j为输出电流采集数据序号；m'，i，j满足m'＝{1,…K},i＝{1,…U},j＝{1,…V}；I_N为电源模块的额定电流；

(2)获取序号为m的电源模块输出电流与均流期望电流相对偏差和数学期望绝对值获取K个电源模块在均流期望电流为时的E_m'i平均值获取E_i的倒数获取序号为m'的电源模块在均流期望电流为时的效率和效率数学期望获取K个电源模块在均流期望电流为的工况下平均效率

(3)分别对U个数据点和进行处理得出与电源模块负载电流i之间的关系及效率η与电源模块负载电流i之间的关系η＝Φ(i)；

(4)在允许输出电流范围内，获取满足最大的及满足最大的

(5)获取在和之间满足最大的电流I_ref：其中：在和之间；

(6)以周期T_s为间隔计算并联供电系统在线电源模块数量M，并对M个在线电源模块的输出电流进行采集，将第m个序号的在线电源模块的输出电流数据标记为Curr(m)；

(7)获取序号为m的在线电源模块的输出电流数据数组：Curr_store(m)(n)＝Curr_store(m)(n+1)，Curr_store(m)(T)＝Curr(m)；其中：n＝1，…T-1；m＝1，2，3，…M；T为大于2的正整数，n为当前序号在线电源模块的电流采样次数；

(8)获取序号为m的在线电源模块的输出电流平均值：其中：m＝1，2，3，…M；

(9)获取M个在线电源模块组成的并联供电系统的负载电流和在线电源模块均流负载电流

(10)判断|I_share-I_ref|≤σ是否成立；

(11)步骤(10)中|I_share-I_ref|≤σ不成立，则获取在线电源模块输出电流为参考电流I_ref时的在线电源模块数量N^*，

(12)N^*≤1设置N^*＝2；反之则获取并联供电系统需调节在线电源模块数量ΔN^*＝N^*-M，并根据ΔN^*的正负，集中控制器增加或减少|ΔN^*|个在线电源模块；

(13)步骤(10)中|I_share-I_ref|≤σ成立，则获取序号为m的在线电源模块的输出电流Curr_store(m)(n)与均流目标值I_share的偏差θ(m)(n)＝Curr_store(m)(n)-I_share；其中：n＝1，…T；m＝1，2，3，…M；

(14)获取序号为m的在线电源模块偏差θ(m)(n)的数学期望其中：n＝1，…T；m＝1，2，3，…M；

(15)则继续下一个在线电源模块的输出电流采集，反之则标记序号为m的在线电源模块均流性能不符合要求，C_θ为偏差数学期望最大允许值；

(16)将Num个均流性能不符合要求的电源模块离线，并从备用电源中启动Num个电源模块工作；并继续步骤(6)的操作，其中Num为标记为均流性能不符合要求的在线电源模块的数量。

2.根据权利要求1所述的基于效率和均流指标面积和最大的并联供电系统优化控制方法，其特征在于：步骤(3)中应用多项式拟合、曲线拟合、插补方法分别对U个数据点和进行处理。

3.根据权利要求1所述的基于效率和均流指标面积和最大的并联供电系统优化控制方法，其特征在于：步骤(1)-步骤(5)中，

(一)在t∈((i-1)T,iT],(U≥i≥1)，电子负载电流为时，则获得电源模块的均流目标参考电流：

(二)获取序号为m的电源模块输出电流采样数据数据：Data_curr(m')(i)(j)，(K≥m'≥1，U≥i≥1，V≥j≥1)，并获得其均流相对偏差δ(m')(i)(j)：

(三)获取序号为m'的电源模块在条件下相对偏差δ(m')(i)(j)关于j的数学期望绝对值E_m'i：

E_m'i表示序号为m'的电源模块在条件下的均流相对偏差的数学期望绝对值；

(四)获取K个电源模块在均流期望电流为时的平均期望：

(五)获取E_i的倒数

(六)对U个数据点进行处理得出与电源模块负载电流i之间的关系：并在允许输出电流范围内，获取满足的负载电流

(七)获取序号为m'的电源模块在条件效率η(m')(i)(j)：

(八)获取序号为m'的电源模块在条件下η(m')(i)(j)关于j的数学期望η_m'i：η_m'i表示序号为m'的电源模块在条件下的效率的平均值；

(九)获取K个电源模块在均流期望电流为的工况下平均效率：

(十)对U个数据点进行处理得出效率η与电源模块负载电流i之间的关系：η＝Φ(i)，并在允许输出电流范围内，获取满足的负载电流

(十一)以η＝Φ(i)和的面积和为目标函数，获取满足的最优负载电流I_ref，

其中：I_ref处于和之间，处于和之间。