基于复杂网络的功率变换器元件重要度评估方法
【专利摘要】本发明涉及基于复杂网络的功率变换器元件重要度评估方法，该方法将功率变换器的实际拓扑抽象为复杂网络模型，在复杂网络模型中，节点是功率变换器的电子元件，边为连接各个电子元件的导线；依据复杂网络模型构建元件的重要度评价矩阵，所述的重要度评价矩阵采用节点的接近度表征节点的全局重要度，采用节点度值和相邻节点的贡献值表征节点的局部重要度；从重要度评价矩阵得到元件重要度。本发明解决了传统重要度评估方法难以直接运用于功率变换器的问题，能有效地识别功率变换器中的关键元件、指导关键元件的可靠性设计、保障变换器的运行质量，并且该方法复杂度低、便于应用。
【专利说明】基于复杂网络的功率变换器元件重要度评估方法【技术领域】[0001]本发明涉及工业用功率变换器，具体涉及一种基于复杂网络的功率变换器元件重 要度评估方法。【背景技术】[0002]目前，功率变换器因其节能高效、性能优良等特点在材料加工、表面处理、电力传 动、电能质量控制、新能源电能变换等众多领域得到广泛的应用。实践证明，功率变换器中 各元件对系统失效产生的影响是不同的，有些元件失效会导致系统崩溃，有些元件失效则 只会导致输出有细微偏差，元件重要度是反映功率变换器各元件重要程度的一种数量体 现，是指某一元件失效时，对整个功率变换器系统不能满足规定要求的影响程度。建立元件 重要度的评估方法，可以有效识别功率变换器的关键元件，对关键元件加强可靠性设计、冗 余设计、降额设计等，指导功率变换器的优化设计工作。但是，传统重要度评估方法主要依 靠设计人员的经验来确定元件的重要程度，不能对元件的重要性进行准确评估，由此得到 的结果存在较大的不确定性，而通过研究提高元件可靠度使得系统可靠度提高的概率来评 估元件重要度的方法，依赖于实际调研数据，操作性较低。
【发明内容】
[0003]为了解决现行功率变换器元件重要度的评估问题，提出了一种基于复杂网络的功 率变换器元件重要度评估方法。本发明将功率变换器的实际拓扑抽象为复杂网络模型，提 出一种利用重要度评价矩阵来确定元件重要度的方法，该方法能准确评估元件重要度、有 效识别功率变换器中的关键元件、指导关键元件的可靠性设计、保障变换器的运行质量，并 且该方法复杂度低、便于应用。[0004]本发明是通过下述方案予以实现的:将功率变换器的实际拓扑抽象为复杂网络模 型，在复杂网络模型中，节点是功率变换器的电子元件，边为连接各个电子元件的导线；依 据复杂网络模型构建元件的重要度评价矩阵，所述的重要度评价矩阵采用节点的接近度表 征节点的全局重要度，采用节点度值和相邻节点的贡献值表征节点的局部重要度；从重要 度评价矩阵得到元件重要度。[0005]所述的复杂网络模型，节点是功率变换器中的逻辑门、电阻、电容、电感等电子元 件，边为连接各电子元件的导线。[0006]所述的节点度值指与该节点直接相连的节点数目，节点的度值能直接反应节点对 其相邻节点的影响力。所述的节点的接近度表示该节点到其他节点的难易程度，为两节点 之间最短路径倒数之和，即:C= K /[0008]其中，Ci为节点i的接近度，η为复杂网络模型的节点总数，1、j为I?η的整数；Clij为节点i和节点j之间的最短路径；如果节点i和节点j之间不存在路径，则du —°o。
[0009]所述的全局重要度表征节点在复杂网络模型中的中心性，用节点的接近度来衡量，节点的接近度越大，节点越居于复杂网络模型的中心，它在复杂网络模型中的位置越重要，移除此节点导致功率变换器的电路拓扑传输性能下降的可能性就越大。
[0010]所述的局部重要度表征节点与相邻节点间的重要性依赖关系，用邻接矩阵的映射来表示，定义为节点重要度关联矩阵HL ;所述的节点重要度关联矩阵HL在节点总数为n，平均度值为<k>的复杂网络模型中，若节点i的度值为Di,则节点i将自身相对重要度Di/〈k>h贡献给它的每一个相邻节点，即:
【权利要求】
1.基于复杂网络的功率变换器元件重要度评估方法，其特征在于:将功率变换器的实际拓扑抽象为复杂网络模型，在复杂网络模型中，节点是功率变换器的电子元件，边为连接各个电子元件的导线；依据复杂网络模型构建元件的重要度评价矩阵，所述的重要度评价矩阵采用节点的接近度表征节点的全局重要度，采用节点度值和相邻节点的贡献值表征节点的局部重要度；从重要度评价矩阵得到元件重要度。
2.根据权利要求1所述的基于复杂网络的功率变换器元件重要度评估方法，其特征在于:所述的节点的接近度表示该节点到其他节点的难易程度，为两节点之间最短路径倒数之和，即:?7ν./ j=i —其中，Ci为节点i的接近度，η为复杂网络模型的节点总数，1、j为I~η的整数，Clij 为节点i和节点j之间的最短路径；如果节点i和节点j之间不存在路径，则du —°o。
3.根据权利要求1所述的基于复杂网络的功率变换器元件重要度评估方法，其特征在于:所述的节点度值指与该节点直接相连的节点数目，节点的度值能直接反应节点对其相邻节点的影响力。
4.根据权利要求1所述的基于复杂网络的功率变换器元件重要度评估方法，其特征在于:所述的全局重要度表征节点在复杂网络模型中的中心性，用节点的接近度来衡量，节点的接近度越大，节点越居于复杂网络模型的中心，它在复杂网络模型中的位置越重要，移除此节点导致功率变换器的电路拓扑传输性能下降的可能性就越大。
5.根据权利要求2所述的基于复杂网络的功率变换器元件重要度评估方法，其特征在于:所述的局部重要度表征节点与相邻节点间的重要性依赖关系，用邻接矩阵的映射来表示，定义为节点重要度关联矩阵HL ;所述的节点重要度关联矩阵HL在节点总数为n，平均度值为<k>的复杂网络模型中，若节点i的度值为Di,则节点i将自身相对重要度Di/〈k>h贡献给它的每一个相邻节点，即: 其中，δ 1S为关联参数，当节点i与节点j直接相连时为1，否则为O ;对角线上的数值 I表示节点i对自身的重要度贡献比例为I ;〈k>为平均度值，即为复杂网络模型所有元件度值的平均值；h为区分参数，用于区分主电路元件与控制电路元件对相邻元件的影响，若节点i对应的电子元件为主电路元件，则h=l,若节点i对应的电子元件为控制电路元件，则 h=20
6.根据权利要求5所述的基于复杂网络的功率变换器元件重要度评估方法，其特征在于:将全局重要度融合到节点重要度关联矩阵HL中得到重要度评价矩阵HE，即:
7.根据权利要求6所述的基于复杂网络的功率变换器元件重要度评估方法，其特征在于:所述的元件重要度依据重要度评价矩阵HE得到，为全局重要度与局部重要度的乘积，即
【文档编号】H04L12/26GK103501255SQ201310435043
【公开日】2014年1月8日 申请日期:2013年9月23日 优先权日:2013年9月23日
【发明者】杜贵平, 何莉丹 申请人:华南理工大学