CN106160017A - 基于均流偏差期望矩阵列和最小的并联供电系统优化控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及基于均流偏差期望矩阵列和最小的并联供电系统优化控制方法，构建由K个电源模块组成数学期望矩阵，确定并联供电系统系统均流性能最优情况下模块的输出电流；集中控制器通过获取均流性能最优情况下在线电源模块的输出电流值，得出最优值；再次集中控制器实时控制在线电源模块数量，确保在线运行电源模块数量处于最优值或附近；最后获取在线运行的每个电源模块输出电流数据，对输出电流数据与目标均流值的偏差进行计算，得出其数学期望，判别运行的电源模块是否满足要求并进行优化调度控制。本发明对均流性能差的在线电源模块与备用电源模块进行进行优化调度，实现并联供电系统和在线电源模块均工作于均流性能最优点附近。

Description

基于均流偏差期望矩阵列和最小的并联供电系统优化控制 方法

技术领域

本发明涉及基于均流偏差期望矩阵列和最小的并联供电系统优化控制方法，用于优化控制电源模块运行数量和电源模块的调度，达到并联系统均流性能最优，该方法同样适用于其他电子设备并联运行时均流优化控制。

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。均流技术已成为模块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。然而，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最优的均流性能。均流优化控制主要包含两方面：首先、依据负载大小不同，实时优化控制并联供电系统在线运行电源模块的数量，使得平均到每个电源模块的输出电流等于最优输出电流或附近，从而确保并联供电系统均流性能最优；其次，

在最优确定了并联供电系统在线运行电源数量的基础上，需要对每个在线运行的电源模块的性能进行判别和调度控制，确保在系统均流性能最优的基础上，单个电源模块的性能也满足要求。

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，但并不能始终实现并联供电系统均流性能最优和运行的电源模块其均流性能满足要求。为了实现不同负载情况下并联供电系统均流性能始终处于最优点或附近，就必须获取并联供电系统均流性能最优条件下对应负载电流，进而获取单个电源模块在系统均流性能最优情况下的负载电流。只要确保并联供电系统电源模块输出电流始终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均流性能保持最优。所以，在获取并联供电系统电源模块输出电流值最优的情况下，通过优化控制并联供电系统中电源模块的运行数量，使得电源模块始终工作于均流性能最优处，从而确并联供电系统的高效、可靠和长寿命运行。于此同时，现有的并联供电系统均流控制策略没有对在线电源模块运行性能的获取、评估和优化控制，不能确保在线电源模块均流性能满足要求。

然而，通过查询现有的论文和专利表明，尚未发现一种可靠和实用的并联供电系统均流优化控制方法，只是在逆变电源并联运行系统中存在基于下垂参数的并联运行控制方法。但该方法是基于调节有功，无功场合来优化控制逆变器的运行，并不适合所有并联供电系统均流优化控制。因而，针对不同负载条件下，一种可靠和实用的并联供电系统均流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，提出了基于均流偏差期望矩阵列和最小的并联供电系统优化控制方法。

本发明的技术方案是：一种基于均流偏差期望矩阵列和最小的并联供电系统优化控制方法，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的均流偏差期望矩阵A＝(E_m'i)_K×U，其中：偏差期望电源模块均流相对偏差电源模块输出电流采样数据为Data(m')(i)(j)；m'＝{1,…K},i＝{1,…U},j＝{1,…V}，I_N为电源模块的额定电流；

(2)从步骤(1)获得的均流偏差期望矩阵A＝(E_m'i)_K×U中得到满足成立所对应的a值，其中：a∈[1,U]；该a值即为电源模块负载电流为时系统的均流性能最优；均流性能最优情况下的电源模块参考电流为

(3)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)，其中m为当前在线电源模块的序号；

(4)更新序号为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)(N)＝Curr(m)，

其中：n＝1，…N-1；m＝1，2，3，…M；N为大于2的正整数；

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

(6)获得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目标负载电流

(7)判断|I_share-I_ref|≤σ；

(8)步骤(7)中|I_share-I_ref|≤σ不成立，则获得在线电源模块输出电流为最优电流I_ref时的电源模块数量T：

(9)判断T<＝1，成立则设置T＝2；不成立则获得并联供电系统需调节在线电源模块数量ΔT＝T-M，当ΔT＞0，集中控制器则增加ΔT个在线电源模块，反之集中控制器则减少ΔT个在线电源模块；

(10)步骤(7)中|I_share-I_ref|≤σ成立，则得到序号为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，…N；m＝1，2，3，…M；

(11)得到序号为m的在线电源模块偏差θ(m)(n)的数学期望其中：n＝1，…N；m＝1，2，3，…M；

(12)判断不成立则标记序号为m的在线电源模块均流性能不符合要求，其中C_θ为偏差期望最大允许值，若成立继续下一个在线电源模块的检测；

(13)将Num个标记为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，并继续步骤(3)的操作，其中Num为均流性能不符合要求的在线电源的数量。

步骤(1)-步骤(2)中：

(一)在t∈((i-1)T,iT],(U≥i≥1)，电子负载电流为获取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(m')(i)(j)，(K≥m'≥1，U≥i≥1，V≥j≥1)，其均流相对偏差数据δ(m')(i)(j)为：

$\mathrm{\&delta;}\left(m^{\&prime;}\right)\left(i\right)\left(j\right)=\frac{Data\left(m^{\&prime;}\right)\left(i\right)\left(j\right)-I_{ref}\left(i\right)}{I_{ref}\left(i\right)};$

(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E_m'i为：

其中E_m'i为序号为m'的电源模块在条件下的相对偏差的平均值；

(四)以E_m'i为元素构建差值期望矩阵A＝(E_m'i)_K×U：

$A=\left(\begin{array}{cccc}{E}_{11}& E_{12}& ...& E_{1U}\\ E_{21}& E_{22}& ...& E_{2U}\\ ...& ...& ...& ...\\ E_{K1}& E_{K2}& ...& E_{KU}\end{array}\right);$

(五)获得相对偏差数学期望矩阵A＝(E_m'i)_K×U的列和最小值||A||_min：

$\left|\right|A|{|}_{min}=\underset{i}{min}\left(\underset{m^{\&prime;}=1}{\overset{K}{\&Sigma;}}\right|E_{m^{\&prime;}i}\left|\right),i=1,2,...U,$

其中||A||_min为由K个电源模块组成的并联供电系统均流总体偏差性能最优时所对应的负载电流及其性能值；

(六)令||A||_min对应的i值为a，并根据a∈[1,U]，i＝1,2,…U

获得并联供电系统均流性能最优时在线电源模块对应的负载电流I_ref：

所述步骤(3)-步骤(13)中：

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

(二)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)，Curr_store(m)(N)＝Curr(m)，

其中：m＝1,2，┄，M，n＝1,2，┄，N-1；

(三)得到序号为m的在线电源模块输出电流平均值：

其中：m＝1，2，3，…M；

(四)获得并联供电系统的负载电流I_out：

(五)获得在线电源模块的输出电流目标值I_share：

(六)获得序号为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，其中：n＝1，…N；m＝1，2，3，…M；

(七)得到序号为m的在线电源模块偏差θ(m)(n)的数学期望；

其中：n＝1，…N；m＝1，2，3，…M；

(八)获得在线电源模块输出电流目标值I_share与均流性能最优时在线电源模块输出电流I_ref之差的绝对值ΔI：ΔI＝|I_share-I_ref|；

(九)在ΔI＜σ成立的情况下，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：

若序号为m的在线电源模块满足则该在线电源模块性能合格；若序号为m的在线电源模块不满足则该在线电源模块性能不合格；

(十)在ΔI＜σ不满足的情况下，则获得在并联供电系统的负载电流为I_out且均流性能最优条件下的在线电源模块数量T：获得并联供电系统的在线电源模块调节量ΔT：

ΔT＝T-M，集中控制器根据获得的ΔT增加或减少|ΔT|个在线电源模块，确保并联供电系统均流性能最优。

本发明首先构建由K个电源模块组成的并联供电系统在不同负载情况下(涵盖轻载、半载，额定负载及过载工况)电源模块实际电流值与期望均流值偏差的数学期望矩阵，计算该数学期望矩阵的列和最小值及对应的负载电流值，进而确定并联供电系统系统均流性能最优情况下模块的输出电流；其次，并联供电系统集中控制器通过实时获取在线工作电源模块的输出电流求取系统总的负载电流值并将负载电流值除以前面测量得出的均流性能最优情况下模块的输出电流值，得出并联供电系统在线运行电源模块数量的最优值；再次，并联供电系统集中控制器实时控制在线电源模块数量，确保在线运行电源模块数量处于最优值或附近；最后，获取在线运行的每个电源模块输出电流数据，对输出电流数据与目标均流值的偏差进行计算，得出其数学期望，从而判别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并联系统的均流性能即可获得任意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。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数学期望大小对运行电源模块进行调度控制，确保运行的电源模块的性能满足要求。

本发明具有以下优势：

(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)本发明通过构建各种负载情况下的均流偏差期望矩阵A＝(E_mi)_K×U并计算A＝(E_mi)_K×U的列和最小值。该值表征了并联供电系统均流过程中实际值与目标值之间一致性最好对应的负载电流值，即并联供电系统均流性能最优情况下对应的负载电流，为并联供电系统均流优化控制提供依据。

(3)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，具有很高的均流性能。

(4)本发明在确保并联供电系统均流性能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偏差数学期望，对均流性能差的在线电源模块与备用电源模块进行进行优化调度，实现并联供电系统和在线电源模块均工作于均流性能最优点附近；

(5)本发明所述的基于均流偏差期望矩阵列和最小的并联供电优化控制方法具有可靠性高，实用性强等特点；可有效降低并联供电系统均流性能过低导致的故障，提高系统的寿命和可靠性，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为并联供电系统均流性能数据测试系统结构图。

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：

本发明提供了基于均流偏差期望矩阵列和最小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均流性能数据测试系统结构图。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工作模块的IP及其输出电流，控制在线电源模块的数量和调度性能差的电源模块；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主要功能是实现并联供电系统在不同负载条件下模块实际电流与理想参考电流之间相对偏差期望矩阵的获取，主要包括上位机(PC机)、程控电子负载和电源模块等。上位机(PC机)主要功能为获取模块IP地址及模块输出电流、控制程控电子负载工作电流和计算均流偏差矩阵及得出列和最小对应的负载电流；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给上位机。

一、并联供电系统均流性能数据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电源模块输出电流值采样数量，V可根据实际需要设定大小。Data(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；为模块均流目标参考值，其中：U≥i≥1；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个相对偏差值δ(m')(i)(j)的数学期望，满足：A＝(E_m'i)_K×U为相对偏差期望矩阵。

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V个样本数据，因而，上位机共需采集K×V个数据。假设上位机采集一个数据的时间为T₁，则系统工作于状态需要T_total＝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模块的均流性能。其次，由数理统计知识可知，均流相对偏差数列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；最后，可通过求取相对偏差数学期望矩阵A＝(E_m'i)_K×U的列和最小值||A||_min来综合评价并联供电系统均流性能。这是基于A＝(E_m'i)_K×U的列和最小值||A||_min的物理意思表明并联供电系统处在何种负载电流下均流总体偏差性能最好。

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

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

获取序号为m'的电源模块输出电流采样数据数据：

Data(m')(i)(j)，(K≥m'≥1，U≥i≥1，V≥j≥1)，因而，其均流相对偏差数据δ(m')(i)(j)为：

$\mathrm{\&delta;}\left(m^{\&prime;}\right)\left(i\right)\left(j\right)=\frac{Data\left(m^{\&prime;}\right)\left(i\right)\left(j\right)-I_{ref}\left(i\right)}{I_{ref}\left(i\right)};---\left(2\right)$

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E_m‘i为：

$E_{m^{\&prime;}i}=\frac{\underset{j=1}{\overset{V}{\&Sigma;}}\mathrm{\&delta;}\left(m^{\&prime;}\right)\left(i\right)\left(j\right)}{V};---\left(3\right)$

E_m'i的物理意义为：序号为m'的电源模块在条件下的相对偏差的平均值，E_m'i越小表明电源模块的在条件下均流性能越好。

以E_m'i为元素构建差值期望矩阵A＝(E_m'i)_K×U：

$A=\left(\begin{array}{cccc}{E}_{11}& E_{12}& ...& E_{1U}\\ E_{21}& E_{22}& ...& E_{2U}\\ ...& ...& ...& ...\\ E_{K1}& E_{K2}& ...& E_{KU}\end{array}\right);---\left(4\right)$

求解相对偏差数学期望矩阵A＝(E_m'i)_K×U的列和最小值||A||_min：

$\left|\right|A|{|}_{min}=\underset{i}{min}\left(\underset{m=1}{\overset{K}{\&Sigma;}}\right|E_{m^{\&prime;}i}\left|\right),i=1,2,...U;---\left(5\right)$

||A||_min的物理意义为：由K个电源模块组成的并联供电系统均流总体偏差性能最优时所对应的负载电流及其性能值||A||_min。

令||A||_min对应的i值为a，即满足不等式：

$\underset{m=1}{\overset{K}{\&Sigma;}}\left|E_{m^{\&prime;}a}\right|\&le;\underset{m=1}{\overset{K}{\&Sigma;}}\left|E_{m^{\&prime;}i}\right|,a\&Element;\&lsqb;1,U\&rsqb;,i=1,2,...U;---\left(6\right)$

则并联供电系统均流性能最优时电源模块对应的负载电流I_ref为：

$I_{ref}=\frac{a}{20}{I}_N.---\left(7\right)$

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的电源模块的输出电流采样值，m＝1,2，┄，M；m为当前在线电源模块的序号，I_ref为并联供电系统均流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，┄，N；n为当前序号在线电源模块的电流采样次数，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)； (8)

Curr_store(m)(N)＝Curr(m)； (9)

其中：m＝1,2，┄，M，n＝1,2，┄，N-1；

计算序号为m的在线电源模块输出电流平均值：

$\stackrel{\&OverBar;}{Curr\left(m\right)}=\frac{1}{N}\underset{n=1}{\overset{N}{\&Sigma;}}Curr\_store\left(m\right)\left(n\right);---\left(10\right)$

其中：m＝1，2，3，…M；

计算并联系统负载电流I_out，满足：

$I_{out}=\underset{m=1}{\overset{M}{\&Sigma;}}\stackrel{\&OverBar;}{Curr\left(m\right)};---\left(11\right)$

计算在线电源模块输出电流目标值I_share，满足：

$I_{share}=\frac{I_{out}}{M};---\left(12\right)$

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；(13)

其中：n＝1，…N；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；

$E_{\mathrm{\&theta;}}^m=\frac{1}{N}\underset{n=1}{\overset{N}{\&Sigma;}}\mathrm{\&theta;}\left(m\right)\left(n\right);---\left(14\right)$

其中：n＝1，…N；m＝1，2，3，…M；

计算在线电源模块输出电流目标值I_share与均流性能最优时在线电源模块输出电流I_ref之差的绝对值ΔI，满足：

ΔI＝|I_share-I_ref|； (15)

判断ΔI是否满足不等式：

ΔI＜σ； (16)

在不等式(16)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：

$\left|E_{\mathrm{\&theta;}}^m\right|\&le;C_{\mathrm{\&theta;}};---\left(17\right)$

如果序号为m的在线电源模块满足不等式(17)，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(16)不满足的情况下，计算并联供电系统负载电流为I_out时，均流性能最优条件下在线电源模块数量T，满足：

$T=\&lsqb;\frac{I_{out}}{I_{ref}}\&rsqb;;---\left(18\right)$

在不等式(16)不满足的情况下，计算并联供电系统在线电源模块调节量ΔT，满足：

ΔT＝T-M； (19)

集中控制器增加/减少|ΔT|个在线电源模块，确保并联供电系统均流性能最优。

本发明提供了基于均流偏差期望矩阵列和最小的并联供电优化控制方法，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I_out从按照间隔为等间距变化到时(为涵盖轻载、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；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(电源模块在每个负载电流情况下采集V个输出电流数据，可由用户根据实际确定大小)的均流偏差期望矩阵A＝(E_m'i)_K×U(其中：偏差期望电源模块均流相对偏差电源模块输出电流采样数据为Data(m')(i)(j)；m'＝{1,…K},i＝{1,…U},j＝{1,…V})；

(2)求解事先获得的均流偏差期望矩阵A＝(E_m'i)_K×U满足成立所对应的a值，其中：a∈[1,U]；该a值即为电源模块负载电流为时系统的均流性能最优；令均流性能最优情况下的电源模块参考电流为

(3)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；

(4)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)(N)＝Curr(m)；

其中：n＝1，…N-1；m＝1，2，3，…M；N为大于2的正整数；

(5)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；

(6)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目标负载电流

(7)判断|I_share-I_ref|≤σ是否成立？如果是，则进入步骤(15)；反之，则进入步骤(8)；

(8)计算在线电源模块输出电流为最优电流I_ref时的电源模块数量T，即

(9)判断T<＝1？是否成立？如果是，则进入步骤(10)；反之，进入步骤(11)；

(10)设置T＝2；这是由于T<2时是单电源模块供电，可靠性低。

(11)计算并联供电系统需调节在线电源模块数量ΔT＝T-M；

(12)判断ΔT＞0？是否成立？如果是，则进入步骤(13)；反之，进入步骤(14)；

(13)集中控制器增加ΔT个在线电源模块，然后进入步骤(3)；

(14)集中控制器减少ΔT个在线电源模块，然后进入步骤(3)；

(15)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，…N；m＝1，2，3，…M；

(16)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，…N；m＝1，2，3，…M；

(17)初始化m＝1；

(18)初始化不合格在线电源模块数量Num＝0；

(19)判断(C_θ为偏差期望最大允许值)如果是，进入步骤(22)；反之，进入步骤(20)；

(20)标记序号为m的在线电源模块均流性能不符合要求；

(21)更新变量Num＝Num+1；

(22)更新m＝m+1；

(23)判断m<＝M？如果是，进入步骤(19)；否则，进入步骤(24)；

(24)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(3)。

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)

1.一种基于均流偏差期望矩阵列和最小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的均流偏差期望矩阵A＝(E_m'i)_K×U，其中：偏差期望电源模块均流相对偏差电源模块输出电流采样数据为Data(m')(i)(j)；m'＝{1,…K},i＝{1,…U},j＝{1,…V}，I_N为电源模块的额定电流；

(2)从步骤(1)获得的均流偏差期望矩阵A＝(E_m'i)_K×U中得到满足成立所对应的a值，其中：a∈[1,U]；该a值即为电源模块负载电流为时系统的均流性能最优；均流性能最优情况下的电源模块参考电流为

(3)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)，其中m为当前在线电源模块的序号；

(4)更新序号为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)(N)＝Curr(m)，

其中：n＝1，…N-1；m＝1，2，3，…M；N为大于2的正整数；

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

(6)获得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目标负载电流

(7)判断|I_share-I_ref|≤σ；

(8)步骤(7)中|I_share-I_ref|≤σ不成立，则获得在线电源模块输出电流为最优电流I_ref时的电源模块数量T：

(9)判断T<＝1，成立则设置T＝2；不成立则获得并联供电系统需调节在线电源模块数量ΔT＝T-M，当ΔT＞0，集中控制器则增加ΔT个在线电源模块，反之集中控制器则减少ΔT个在线电源模块；

(10)步骤(7)中|I_share-I_ref|≤σ成立，则得到序号为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，…N；m＝1，2，3，…M；

(11)得到序号为m的在线电源模块偏差θ(m)(n)的数学期望其中：n＝1，…N；m＝1，2，3，…M；

(12)判断不成立则标记序号为m的在线电源模块均流性能不符合要求，其中C_θ为偏差期望最大允许值，若成立继续下一个在线电源模块的检测；

(13)将Num个标记为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，并继续步骤(3)的操作，其中Num为均流性能不符合要求的在线电源的数量。

2.根据权利要求1所述的基于均流偏差期望矩阵列和最小的并联供电系统优化控制方法，其特征在于：步骤(1)-步骤(2)中：

(一)在t∈((i-1)T,iT],(U≥i≥1)，电子负载电流为获取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(m')(i)(j)，(K≥m'≥1，U≥i≥1，V≥j≥1)，其均流相对偏差数据δ(m')(i)(j)为：

$\mathrm{\&delta;}\left(m^{\&prime;}\right)\left(i\right)\left(j\right)=\frac{Data\left(m^{\&prime;}\right)\left(i\right)\left(j\right)-I_{ref}\left(i\right)}{I_{ref}\left(i\right)};$

(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E_m'i为：

其中E_m'i为序号为m'的电源模块在条件下的相对偏差的平均值；

(四)以E_m'i为元素构建差值期望矩阵A＝(E_m'i)_K×U：

$A=\left(\begin{array}{cccc}{E}_{11}& E_{12}& \mathrm{...}& E_{1U}\\ E_{21}& E_{22}& \mathrm{...}& E_{2U}\\ \mathrm{...}& \mathrm{...}& \mathrm{...}& \mathrm{...}\\ E_{K1}& E_{K2}& \mathrm{...}& E_{KU}\end{array}\right);$

(五)获得相对偏差数学期望矩阵A＝(E_m'i)_K×U的列和最小值||A||_min：

${||A||}_{\min }=\underset{i}{min}\left(\underset{m^{\&prime;}=1}{\overset{K}{\&Sigma;}}\right|E_{m^{\&prime;}i}\left|\right),i=1,2,...U,$

其中||A||_min为由K个电源模块组成的并联供电系统均流总体偏差性能最优时所对应的负载电流及其性能值；

(六)令||A||_min对应的i值为a，并根据

获得并联供电系统均流性能最优时在线电源模块对应的负载电流I_ref：

3.根据权利要求1所述的基于均流偏差期望矩阵列和最小的并联供电系统优化控制方法，其特征在于：所述步骤(3)-步骤(13)中：

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

(二)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)，Curr_store(m)(N)＝Curr(m)，

其中：m＝1,2，┄，M，n＝1,2，┄，N-1；

(三)得到序号为m的在线电源模块输出电流平均值：

其中：m＝1，2，3，…M；

(四)获得并联供电系统的负载电流I_out：

(五)获得在线电源模块的输出电流目标值I_share：

(六)获得序号为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，其中：n＝1，…N；m＝1，2，3，…M；

(七)得到序号为m的在线电源模块偏差θ(m)(n)的数学期望；

其中：n＝1，…N；m＝1，2，3，…M；

(八)获得在线电源模块输出电流目标值I_share与均流性能最优时在线电源模块输出电流I_ref之差的绝对值ΔI：ΔI＝|I_share-I_ref|；

(九)在ΔI＜σ成立的情况下，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：

若序号为m的在线电源模块满足则该在线电源模块性能合格；若序号为m的在线电源模块不满足则该在线电源模块性能不合格；

(十)在ΔI＜σ不满足的情况下，则获得在并联供电系统的负载电流为I_out且均流性能最优条件下的在线电源模块数量T：获得并联供电系统的在线电源模块调节量ΔT：ΔT＝T-M，集中控制器根据获得的ΔT增加或减少|ΔT|个在线电源模块，确保并联供电系统均流性能最优。