[发明专利]一种级联型电力电子变换器系统的可靠性评估方法

权利要求书

1.一种级联型电力电子变换器系统的可靠性评估方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：根据级联型电力电子变换器系统的各状态转移概率，建立级联型电力电子变换器系统的状态转移图；

S2：根据级联型电力电子变换器系统的状态转移图得到级联型电力电子变换器系统的状态空间矩阵方程和单位时间内的平均转移概率矩阵；

S3：根据级联型电力电子变换器系统的状态空间矩阵方程和单位时间内的平均转移概率矩阵得到可靠度函数，并根据可靠度函数进行可靠性评估。

2.根据权利要求1所述的级联型电力电子变换器系统的可靠性评估方法，其特征在于，所述步骤S1中，级联型电力电子变换器系统包括m个正常状态和一个失效状态F；

状态i对应级联型电力电子变换器中i个子模块失效和n-i个子模块正常工作，其中，i＝1,...,m，n表示级联型电力电子变换器中的子模块个数，m表示级联型电力电子变换器中的冗余子模块个数。

3.根据权利要求2所述的级联型电力电子变换器系统的可靠性评估方法，其特征在于，所述步骤S1中，状态i向状态j转移的概率λ_i,j的计算公式为：

其中，i＝0,...,m,j＝1,…,m，表示从(n-i)个状态中取(j-i)个状态的组合，λ_si表示状态i时级联变换器的子模块的失效概率；

状态i向状态F转移的概率λ_i,F的计算公式为：

其中，i＝1,...,m，表示从(n-i)个状态中取(m-i+l)个状态的组合。

4.根据权利要求1所述的级联型电力电子变换器系统的可靠性评估方法，其特征在于，所述步骤S2中，状态空间矩阵方程的表达式为：

其中，P₀(t),…,P_m(t)表示级联型电力电子变换器系统处于状态i(i＝0,...,m)的概率，P_F(t)表示级联型电力电子变换器系统失效的概率，λ_i,j,i＝0,...,m-1,j＝1,...,m表示状态i向状态j转移的概率，λ_i,F,i＝0,...,m表示状态i向状态F转移的概率，A₀,…,A_m表示非零元素，m表示级联型电力电子变换器中的冗余子模块个数；

单位时间内的平均转移概率矩阵B的表达式为：

级联型电力电子变换器系统的状态空间矩阵方程和单位时间内的平均转移概率矩阵中的非零元素A₀,…,A_m的表达式为：

A_i＝-λ_i,i+1-λ_i,i+2…-λ_i,m-1-λ_i,m-λ_i,F。

5.根据权利要求1所述的级联型电力电子变换器系统的可靠性评估方法，其特征在于，所述步骤S3包括以下子步骤：

S31：对级联型电力电子变换器系统的状态空间矩阵方程进行化简，并根据单位时间内的平均转移概率矩阵得到化简方程式并求解；

S32：根据求解的化简方程式计算可靠度函数。

6.根据权利要求5所述的级联型电力电子变换器系统的可靠性评估方法，其特征在于，所述步骤S31中，化简方程式的表达式为：

(dP(t)/dt)^T＝B^TP^T(t)

其中，P(t)表示级联型电力电子变换器系统处于各个状态的概率，B^T表示单位时间内的平均转移概率矩阵B的转置矩阵，P^T(t)表示级联型电力电子变换器系统处于各个状态的概率矩阵；

对化简方程式进行求解的计算公式为：

其中，t表示时间，P^T(0)表示级联型电力电子变换器系统处于各个状态的概率的初始值；

所述步骤S32中，可靠度函数的计算公式为：

R(t)＝P₀(t)+P₁(t)+…+P_m-1(t)+P_m(t)

其中，P₀(t),…,P_m(t)表示级联型电力电子变换器系统处于状态i(i＝0,...,m)的概率。