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功率变换器可靠性评估与优化设计

何莉丹  
【摘要】:功率变换器因其具有节能高效、性能优良等特点在众多领域得到广泛的应用,随着应用的推广,其重要性日益彰显,人们对可靠性的要求也越来越高。但目前对功率变换器的可靠性缺乏系统、深入的研究,致使其可靠性增长受到限制。本文以功率变换器可靠性评估及可靠性优化设计为目标,在可靠性评估方面,分析寿命试验数据,构建混合威布尔分布模型,实现功率变换器的可靠性特征量预计与评估;在可靠性优化设计方面,借鉴复杂网络理论的相关知识,建立功率变换器的复杂网络模型,通过网络特性的分析来评估各元器件重要度差异,并考虑此差异去改进传统的可靠性分配方法,提出有助于提高功率变换器可靠性的设计策略。 本文所做的工作包括以下几个方面: 1.考虑功率变换器多种失效模式的特点,建立功率变换器的混合威布尔分布模型,运用非线性最小二乘理论进行模型未知参数优化估计,并设计阻尼牛顿算法求解,最后通过实际算例验证该建模方法的准确度与精确度。 2.从复杂网络的视角出发,借鉴复杂网络相关理论知识,建立功率变换器的无权无向复杂网络模型,并综合考虑元器件自身在变换器中所起的作用及相邻元器件的影响,构建重要度评价矩阵,该矩阵综合评估节点的位置信息与相邻信息,找寻变换器的关键元件,最后在典型变换器上分析验证该方法的有效性。 3.根据功率变换器元件重要度评估的相关结论,改进传统的可靠性分配方法,并以可靠性分配为核心提出一套有助于功率变换器可靠性优化设计的方法,该方法可用于指导元器件的额定电应力选取,最后,结合Buck变换器实例验证该方法的有效性与合理性。


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