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专利号: 201810383493X
申请人: 江苏理工学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 发电、变电或配电
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于马氏链的车载复合电源可靠性评估方法,其特征在于,所述方法基于马氏链理论,包括以下步骤:

步骤一,定义马氏链、可靠性函数和平均故障时间;

步骤二,根据马氏链、可靠性函数和平均故障时间的定义,对于四种不同拓扑结构复合电源分别建立对应的马氏链可靠性模型;

步骤三,对不同拓扑结构复合电源所求得的可靠性函数和平均故障时间进行对比分析,进而进行可靠性评估,得到可靠性最强的复合电源;

所述步骤二中四种不同拓扑结构复合电源分别为超级电容器位于中间位置的级联式结构复合电源、蓄电池位于中间位置的级联式结构复合电源、并联结构复合电源和多输入功率变换器结构复合电源;

在超级电容器位于中间位置的级联式结构复合电源中,第一双向DC/DC功率变换器位于蓄电池和超级电容器之间,第二双向DC/DC功率变换器位于超级电容器和电机驱动之间,蓄电池和超级电容器的荷电状态可单独控制;超级电容器出现故障时,在该状态下由于缺少超级电容器,复合电源在性能欠佳的情况下运行;不管是蓄电池、第一双向DC/DC功率变换器还是第二双向DC/DC功率变换器出现了故障,系统将处于瘫痪状态;

在蓄电池位于中间位置的级联式结构复合电源中,第一双向DC/DC功率变换器位于蓄电池和超级电容器之间,第二双向DC/DC功率变换器位于蓄电池和电机驱动之间;超级电容器通过第一双向DC/DC功率变换器连接至蓄电池;不管马氏链处于哪个状态,蓄电池和第二双向DC/DC功率变换器中任何一个出现故障,整个复合电源都将瘫痪;

在并联结构复合电源中,蓄电池和超级电容器分别通过第二双向DC/DC功率变换器和第一双向DC/DC功率变换器并联连接至直流母线;超级电容器和第一双向DC/DC功率变换器负责调节并稳定直流母线电压,蓄电池和第二双向DC/DC功率变换器提供电机驱动的需求功率;不管马氏链处于何种状态,整个系统瘫痪的条件只能是蓄电池或者第二双向DC/DC功率变换器出现故障;

在多输入功率变换器结构复合电源中,蓄电池和超级电容器经过一个多输入双向DC/DC功率变换器相连接;多输入双向DC/DC功率变换器是复合电源系统瘫痪的唯一故障点。

2.根据权利要求1所述的基于马氏链的车载复合电源可靠性评估方法,其特征在于,所述步骤一中马氏链在时刻点t下,状态i的概率由以下一组线性微分方程表示为:其中,1≤i,j≤N,λi,j表示马氏链从状态i转移到状态j的速率;Pi(t)表示马氏链在时刻点t下,状态i的概率;N表示最终状态。

3.根据权利要求2所述的基于马氏链的车载复合电源可靠性评估方法,其特征在于,公式(2)改写为:

T

其中,P(t)=[P1(t) P2(t)…PN(t)],A为状态转移矩阵;

假设第一个状态为马氏链的起始位置,公式(3)中微分方程的初始条件表示为:T

P(0)=[1 0 0…0]  (4)最终状态N被假定为整个复合电源故障的状态,则所述步骤一中可靠性函数表示为:R(t)=1‑PN(t)  (5)。

4.根据权利要求1所述的基于马氏链的车载复合电源可靠性评估方法,其特征在于,所述步骤一中平均故障时间由可靠性函数R(t)表示为:

5.根据权利要求1所述的基于马氏链的车载复合电源可靠性评估方法,其特征在于,所述步骤三中得到的可靠性最强的复合电源为蓄电池位于中间位置的级联式结构复合电源和并联结构复合电源。