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基于復雜網絡理論的電力電子電路可靠性分析研究　
龍 家 樂　

（ 衡 陽師范學院南岳 學院，河南衡 陽 ４ ２ １ ０ ０ ８ ） 　

摘 要：現代社會發(fā)展 中， 信 息網絡技術 已經得到 了普遍推 廣和運用， 使人們 的生活方 式變得越來越方便和快捷 ， 　 有利 于推動我 國社會 主義現代 化建設。在 電力 系統的運行 中

，信 息網絡技 術的廣泛應用 ， 使 電力 電子 電 路 的可靠性　 得到 了大大提 高，對于維持 電力的正常供應發(fā)揮著重要作 用。本 文就 復雜網絡 理論進行 概述 ，對復雜 網絡 的可 靠性　 和 電力電子電路 的失效情況進行分析和研 究，提 出基 于復雜網絡模 型的電力電子電路的可靠性優(yōu)化設計 ，以提 高電　 力系統 的穩(wěn)定性 ，推動我 國電力事業(yè)不斷向前發(fā)展 。 　
關鍵詞 ：復雜網絡 ：電力電子 電路 ；研 究 ；優(yōu)化設計　 中圖分類號：Ｔ Ｎ７ １ ０ 　 文獻標識碼 ：Ａ 　 隨著 電力 電子設備應 用范圍 的不 斷擴 大，基于復雜 網絡　 理 論的 電力 電子 電路 可靠 性的分析和研 究，有 利于提高 電力　 電子設備 的性能 ，對 于延 長 電力 電子設備 的使用壽命具有重　 要現實意義 。 　 復雜網絡理論 的概述　 隨著高科技信 息網絡技術 的不 斷推廣 ，網絡結構變得越　 來 越復雜 ，因此 ，提 高復雜網絡 的穩(wěn) 定性 ，對 于提高 電力系　 統的可靠性 具有 重要意義 �，F代發(fā)展 中，復雜 網絡具有無標　 度、小世 界、 自組織等特征 ，通過各種 不同特征 的相關參數 ， 　 可 以快速 、有效 的判 斷一個 網絡是否 可 以稱之為復雜 網絡。 　
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文章編號 ：１ ６ ７ ４ － ７ ７ １ ２（ ２ ０ １ ４ ） １ ６ — ０ ０ ２ ５ — ０ ２ 　

融合性，一旦發(fā)生會給 網絡系統帶來意想不到的后果。例如： 　 在 電力 電子電路的運 行過程 中，對復雜網絡進行 長期規(guī)劃 時， 　 要考慮 到發(fā) 電能力大小 的變 化、供 電需求變化 等，從而確定　 網絡 的拓 撲結構，避免多重復雜 交融性給系統帶來 的不定影　 響。 　 二、復雜 網絡 的可靠性進行分析和研究　 在 復雜網絡的運行過程 中，網絡 的可靠性 與網絡的各種　 特 點和與運行特征具有 密切聯系 ，其 中，無標度 網絡的節(jié) 點　 分布 情況與 網絡 的中樞 有著 緊密關系 ，對 網絡 的可靠性發(fā)揮　 著 決定性作用 。在 網絡 系統結構 中， 網絡 中心 化參數和 網絡　 　 在實際生活 中，呈現 高度復雜　 的網絡一般有航空 網絡 、大　 效率等 ，可 以將不同操作 下節(jié) 點對 網絡 的影響程度進行量化， 型Ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ｎ ｅ ｔ 、基因調控 網和 ｗ ｗ ｗ網絡等 ，都擁有 非常復雜的　 以了解 網絡可靠性 的變化情況。 　 在 對 復 雜 網 絡 的 可 靠 性 進 行 分 析 和 研 究 中，通 過對　 系統，并具 備相應 的網絡關系 。根據相關調查和研 究分析， 　 復雜網絡的復雜性有如下幾個特點 ： 　 Ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ｎ ｅ ｔ網絡模 型進行 節(jié)點模擬攻擊仿真操作可知 ，根據 不　 　 （ 一 ）網絡 演化 能力 。隨 著 時間 的變 化 ，網絡技 術 的　 同要求進行節(jié) 點的刪除操作，系統所表現 出的反應各不相 同， 應用 范 圍越來 越廣 ， 網絡 中節(jié) 點和連 接會 不 斷的產 生和 消　 如 果 針 對 較 關 鍵 的 節(jié) 點進 行 刪 除 ， 當 中 心 節(jié) 點 的 刪 除 達 到　 失 ，為 了滿 足 人們 生活 需求 和社 會發(fā) 展 的需求 ，科研 人 員　 １ ０ ％左右 ，整個 Ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ｎ ｅ ｔ 系 統都會處于癱瘓狀態(tài) ，進而無 法　 會對 網絡進行進一 步的深化 和研究 ，以提 高網絡的穩(wěn)定 性， 　 進行正常運行 ；當對 節(jié)點進行所 以刪 除時，數量達 到 ８ ０ ％左　 使 網絡 系統 變得 更加 完整 。例 如 ：在 使用 萬 維 網時，會 遇　 右 ， 剩 余 部 分 的節(jié) 點仍 然 可 以形 成 完 整 的 連 接 ， 以保 證 系 統　 到 網頁或 者鏈 接突 然 斷開 的情 況，使 網絡 結構 發(fā)生 相應 的　 的暢通連接 。因此 ，在 實際操作過程 中，復雜網絡 的運行 遭　 到攻擊 時，需要對關鍵節(jié)點進行研 究，并盡快恢 復系統結構 ， 　 變化 ，為 了使 網頁瀏覽順 暢 ，必須對 網頁進行 修復 ，因此 ， 　 必 須對 網絡 結構 進行 調整 ， 以不斷 完善 網絡 系統 ，提 高 網 　 以維持網絡系統的正常運行 。 　 絡系 統的完整性 。 　 三 、電力 電子 電路 的失效分析和研究　 （ 二 ）節(jié)點多樣性特 點。在復雜 網絡 系統中，節(jié)點可 以　 在 電力電子電力的失效情況 中，主要的失效 原因包括兩　 代表 網絡 中的任何符 號和事務 ，因此 ，節(jié) 點具有多樣性 ，是　 部分 ：元件 失效和故障檢測 與診 斷 問題 ，一般情 況下 ，電力　 復 雜網絡的重要特 點。例如：在萬維 網中，根 據操作要求 的　 電子 電路元件 中的半導體器件和 電解 電容是最易發(fā) 生故障 問　 不 同，復雜網絡的節(jié) 點可 以表示各種各樣 的網頁， 以完成相　 題 。根據相關 調查顯示 ，半導體器件 失效 占據全 電力 電子 電　 關 操 作 需求 。 　 路運行故 障的百分之 四十左右 ，而電解 電容器 失效 占據百分　 （ 三 ）連接 多樣性 特點 。在復雜 網絡的運行過程 中，不　 之 二 十 五 左 右 。 　 同節(jié) 點之 間的連接權具有不一樣的特點，并存在著較大差異， 　 在 電力 電子 電路 的運行 過程 中，電能損 耗 會產 生大 量　 根 據不同 的操作順序和 要求 ，所運行 的方 向會截然不 同。例　 的熱 能，會給 半導體器件 的使用 壽命帶來極大 影響，尤其 是　 如 ：在 萬維 網的各種 網頁中 ，選擇購物 頁面，根據所購 商品　 Ｍ Ｏ Ｓ Ｅ Ｅ Ｔ和 Ｉ Ｇ Ｂ Ｔ等開 關器件 ，在 頻繁 的開關操 作下會 受到嚴　 的特 征進行選擇 ，可 以快速 的查找到所 需商品 ，從而提 高復　 重損壞 ；與此 同時 ，電力 電子 電路本身所帶有 的負載波動和　 啟動機操 作等，也會給半導體器 件帶來熱損耗 影響，使各半　 雜 網絡 的運行速度和 電力 電子 電路的可靠性。 　 （ 四 ）動力復雜性 。在 運用復雜 網絡 來維持 電力 電子 電　 導體器件 的受熱不均勻 ，進 而加速半導體器件 的發(fā)熱損壞 ； 　 力 的可靠性時 ，由于 電力系統的穩(wěn)定性操 作可 以隨著 網絡 的　 另外 ，由于環(huán) 境的變化和 電力電子 電路運載 量的改變 ，會 引　 不 斷完善而提高 ，因此 ，網絡具有動 力復雜性特 點，可 以在　 起熱 耗的不 同變化 ，使半 導體器件 的溫度差 異性較大 ，導 致　 運行過程 中不 斷創(chuàng)新 ，以不斷完善復雜 網絡系統 。 　 半導體器件受到嚴重損壞。 　 （ 五 ）結 構復雜性。復雜 網絡 的結構 比較繁多 ，且 各結　 在 電解 電容 的應用 過程中， 由于 電路工 作狀態(tài)和外 界環(huán)　 構 相互連接可 以形 成不 同的系統 功能，使網絡結構呈現 出不　 境預 估發(fā)生錯誤 ，導致 電解 電容的選型 出現 不恰 當問題 ，致　 同的特 征，因此 ，復雜網絡具有結構復雜性特點 。 　 使電力 電子 電路 的電解 電容發(fā)生擊穿 、短路和 加速老化損 壞　 （ 六 ）多重復雜融合性 。由于復雜網絡是虛擬 的網絡系　 等情況，使 電力 電子 電路的可靠性大大 降低 ，最終 引起 電力　 統，因此，在不 同的操作運行過程 中，隨時會 出現新 的問題 ， 　 電子 電路 的失效 。電解 電容 的故障 問題是 因為電容器發(fā) 生熱　 威脅系統 的穩(wěn) 定性和可靠性 ，因此，復雜 網絡具有 多重復雜　 （ 下轉 第 ２ ７頁 ） 　
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２ ５　肓 費電子 ２ ０ １ １ ４ 　

掘　 ｉ 　

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綜上 所述 ，大 型異 步 電動機 故障 萌芽 在 線檢 測技 術 的　 出現 、發(fā)展 、應用 引發(fā) 了異步 電動機維修 體制的一次 革命 ， 　 使 傳統 的事 后維 修 、定期檢 修 方式 逐步 轉變 為預 知維修 方　 式。該 技術 可 以對大 型異 步 電動機 集群 中 的每一 臺異 步 電　 動 機進 行 實時 、在線 的定 子繞 組 匝間短 路 、轉子 斷條 以及　 軸 承 等初發(fā) 故 障檢測 ，可 以在 毫不 干擾 異步 電動 機 當前運　 行 狀態(tài) 的前 提 下、于 故 障萌芽 階段 即行 報警 ，并 向現 場技　 術人 員提供 必 要信 息 以合理 安排 、組織 預 知維修 ，從 而 避　 免事 故停機 ，減 少 故障 損失 ，市場 發(fā)展 前景 廣 闊，具 有 十　 分 重 要 的推 廣 意 義 。 　 參考文獻： 　 ［ １ 】 許伯 強 ， 李和 明 ， 孫 麗玲 ． 異 步電動機 定子 繞組 匝 間 　 短路 故 障檢 測方法研 究 Ｕ 】 ． 中國電機 工程 學報 ， ２ ０ ０ ４ （ ０ ７ ） ： １ ７ ７ — 　
１ ８ ２． 　

計算機　針對每一 臺異步 電動機 ， 設置一就地檢測單元 ， 采集、 　 處理 電動機定子 電壓與定子 電流信 號，實施定子繞組 匝間短　 路、轉子斷條 以及軸 承等萌芽故 障的就地檢測 、結果顯 示； 　 后臺監(jiān)控終端通過 Ｅ ｔ ｈ ｅ ｒ ｎ ｅ ｔ網絡與各個就地檢測單元通訊， 　 通過后 臺監(jiān)控 終端，可 以監(jiān)控各個就 地檢測單元 、讀取其 數　 據、顯示各 臺異 步 電動機 的參數 、狀 態(tài)。總體方案可 以采 用　 圖 ２形 象 描述 。 　 四、萌芽在線檢測技術推廣實施后 的經 濟效益預期　 大型集群 異步 電動機故 障萌 芽在 線檢測技術 能夠對 電動　 機進行 “ 安 全 和 壽 命 管 理 ” ，從 而 大 大 減 少 檢 修 時 間 、 避 免　 安全 隱患 、可 靠保 障企業(yè)生產 能力。相關資料和用戶數 據統　 計表 明：設備 ４ ０ ％非直 接成本來 自于 定期維護 ，狀態(tài)監(jiān) 測會　 減少近 ３ ０ ％的 維 護 成 本和 不必 要 的停 機 時 間 。其 中： 　 提高產量 （ ２ － ４ Ｏ ％ ） 　 減少維修 費用 （ ７ － ６ ０ ％ ） 　 提高產 品質量 （ 重新回爐生產 ＆廢 品率減少 ５ － ９ ０ ％ ） 　 延長設備壽命 （ １ ０ ％ 一 ２ ） 　 減少零配件庫存 （ １ ０ － ６ ０ ％ ） 　 增加庫存周轉率 （ ７ ５ ％ ） 　 降低 能耗 （ ５ － ｌ ５ ％ ） 　 增強生產安全及環(huán) 境保 護 （ 社會對此類事 故越 來越不可　
原諒 ） 　

［ ２ ］ 馬 宏忠 ， 胡虔 生 ， 黃 允凱 ． 感應 電機轉 子繞組 故 障仿　 真與 實驗研 究 ［ １ ］ ． 中國電機工程學報 ， ２ ０ ０ ３ （ ０ ４ ） ： １ ０ ７ － １ １ ２ ． 　 【 ３ 】 姜建 國 ， 汪慶生 ， 楊秉壽 ． 用 自適應方法提 取鼠籠式異　 步 電機轉 子斷條的特征分 量 ［ Ｉ １ ． 電工技 術 學報 ， １ ９ ９ ６ （ ０ ４ ） ： １ ７ ６ 一 　
】 ７ ９． 　

獲利 與投 資 比可 達 １ ７ ：ｌ 　

［ 作者簡介 ］ 孫立兵 （ １ ９ ７ ５ ． ０ ４ － ） ， 男， 信 息 自動化部 工作 ， 　 工程師 ，工業(yè) 自動化專業(yè) ，本科 ，學士學位 ，研 究方 向：計　 算機系統工程 、電氣 自動化 。 　

（ 上接 第 ２ ５頁 ） 　 效應造成 的， 由于 電解 電容器本身具有一 定阻抗性，在 電容　 器紋波 電流的作用情況 下， 電解 電容 回不 斷散熱，使 電路運　 行過程 的溫度不斷升 高，致使 電解液不 斷被蒸發(fā)，最終變得　 干涸 。與 此同時 ，電解 電容的阻抗力會逐漸 增大，導致 電容　 器 的 損 耗 不 斷 增 大 ，最 終 導 致 電力 電 子 電 路 出現 失效 情 況 。 　 電 力 電子 電路 的 故 障 監(jiān) 測 和 診 斷 是針 對 電力 電子 電路 的　 主 電 路 進 行 的 ， 由于 電 力 電子 電路 元 件 的 過 載 量 較 小 、損 害　 速度 較快等 ，故障 問題 在很短 時間內會 迅速發(fā)生 ，因此 ，采　 集 電力 電子 電路某 些路段的輸 出波形 ，并及 時進行分析和研　 究 ，可 以有效進行 電力 電子 電路 的故 障監(jiān) 測和診斷 ，減少 電　 力 電子 電路 的失效情況 。 　 四、基于復雜 網絡模型的電力電子電路的可靠性優(yōu)化設計　 在基于復 雜網絡理論 的電力 電子電路的運行 中，電力 電　 子 電路的可靠性 與關鍵元件和關鍵節(jié) 點之間具有緊密聯系 ， 　 因此 ，通過 降低關鍵 元件 的失效 率，提升節(jié)點的傳播效率 ， 　 可 以大 大 提 高 電力 電子 電路 的可 靠 性 。 　 下面 以全橋 電路為例進行 復雜網絡模型下 ，電力 電子 電　 路 的可靠性優(yōu)化 設計。在 電力 電子電力中，全橋 電路是一 種　 常 見的 電路形 式，被廣泛 的應用 于電解 電鍍、列車牽 引等 領　 域 中，大大提 高了系統 的可靠性 和穩(wěn)定性 。因此 ，根據 電力　 電子 電力 失效情 況建立全橋 電路 的加權 網絡模型 ，并通過 計　 算 各元件 失效變化 對全橋 電路加權 網絡模型各種運行情況 的　 影響程度 ，以了解 電路 中的關鍵 元件 ，從而進行全橋 電路 的　 可靠性優(yōu)化設 計。運用復雜 網絡模 型下全橋 電路在不 同情 況　 下的失效情況 ，假 設各元件 的工 作失效率為不 同值 ，根據 不　 同值計算 出全 橋 電路加權 網絡模 型的網絡效率值 ，可 以對 網　 絡的變化有一 個清晰 的了解 ，從 而計算 出各元件 的失效率 。 　 在基于復 雜網絡理論下 的全橋 電路的加權 網絡模 型中，電路　 結構與可 靠性有著極大關 系，因此，運用模塊化和集 成化的　 電力 電子 技術，對 電路設計進行 改善，可 以使系統 的可靠性　 得到大大 提高 。與此 同時，根據 經濟成本 的理論 原理，不斷　
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進行整個全橋 電路的優(yōu)化設計 ，選 擇正確 的元件 和設置合理　 的電路輸 入輸出參數 ，可 以大 大減 低 電路 的成本 和失效率 ， 　 提高 電路的可靠性 。 例如 當選用型號為 Ｒ Ｂ Ｖ ５ ０ ０ ６ 的整流橋時 ， 　 全橋 電路 的網絡效率 值可選用 Ｇ Ｂ Ｊ ３ ０ ０ ６ ，，因此，通過 減小 元　 件 的失效 率，可 以降低 電路成 本，使 電路 的可靠 性得到大大　 提高 。 　 五 、 結 束語　 現代 化建設 中，隨著 電力 電子設備 的廣泛應 用，基于復　 雜 網絡 理 論 的 電力 電子 電 路 可 靠 性 分 析 和 研 究 ， 給 不 斷 提 高　 電路 的 可 靠 性 奠 定 了基 礎 。在 電力 電子 電路 的 運 行 過 程 中 ， 　 對復 雜網絡進行更深入 的分析和研究 ，才 能更好 的掌握復 雜　 網絡 的特 征， 以不斷進行 電力 電子 電路 的優(yōu) 化設計 ，使 電力　 電子 電路 的可靠性得到真正提高。 　 參 考 文獻 ： 　 ［ １ 】 戴婷婷 ， 劉俊 勇 ， 魏震 ． 基 于 復 雜 網絡 理 論 的 電 力 系 　 統脆 弱性分析 盯 ］ ． 現代 電力 ， ２ ０ １ ０ （ ０ １ ） ： ５ ６ — ６ ０ ． 　

ｆ ２ ］ 陳好 ． 電力電子 電路參數辨識新 方法與故 障預 測算法　 研究 『 Ｄ１ ． 南京航 空航天大 學 ， ２ ０ １ ２ ． 　
【 ３ 】 何俊 ． 基 于 復 雜 網絡 理 論 的 電 力 系統 連 鎖 故 障 分 析　 ｆ Ｄ１ ． 東北 電力 大學 ， ２ ０ １ ３ ． 　 ［ ４ 】 梅丹 ， 王公 寶 ， 胡偉 文 ． 基 于 復雜 網絡 理論 的 電力 系 　
統脆 弱性 研 究概 述 【 １ ］ ． 電子 設 計 工 程 ， ２ ０ １ ４ （ ０ ６ ） ： １ ９ ０ —１ ９ ２ ． 　

［ ５ 】 昊棉 ． 電力 電子 電路故 障特征 參數提取與健康預報 研　 究ｆ Ｄ１ ． 南京航 空航天 大學 ， ２ ０ １ ３ ． 　
［ ６ ］ 鞠文云 ． 基 于復 雜 網絡 理 論 的 電 力 系統 脆 弱元 件 辨 識　

指標研 究 『 Ｄ１ ． 華 中科技 大學 ， ２ ０ １ ３ ． 　 ｆ ７ 】 江偉 ． 電 力 電子 電路 中復雜行 為 分析 及 其控 制研 究　 【 Ｄ］ ． 安徽 大學 ， ２ ０ １ １ ． 　
［ 作者簡介 ］龍家樂 （ １ ９ ９ １ － ），男，衡 陽師 范學院南岳　 學院，本科在讀 ，研究方 向：電子信息技術 。 　



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