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1、基于复杂网络理论的电力电子电路可靠性的策略分析中图分类号：TN710 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 （2014） 16-0000-02随着电力电子设备应用范围的不断扩大，基于复杂网络理论的电力电子电路可靠性的分析和研究，有利于提高电力电子设备的性能，对于延长电力电子设备的使用寿命具有重要现实意义。一、复杂网络理论的概述随着高科技信息网络技术的不断推广，网络结构变得越来越复杂，因此，提高复杂网络的稳定性，对于提高电力系统的可靠性具有重要意义。现代发展中，复杂网络具有无标度、小世界、自组织等特征，通过各种不同特征的相关参数，可以快速、有效的判断一个网络是否可以称之为复杂网络。在实际
2、生活中，呈现高度复杂性的网络一般有航空网络、大型Internet、基因调控网和WWW网络等，都拥有非常复杂的系统，并具备相应的网络关系。根据相关调查和研究分析，复杂网络的复杂性有如下几个特点：（一）网络演化能力随着时间的变化，网络技术的应用范围越来越广，网络中节点和连接会不断的产生和消失，为了满足人们生活需求和社会发展的需求，科研人员会对网络进行进一步的深化和研究，以提高网络的稳定性，使网络系统变得更加完整。例如：在使用万维网时，会遇到网页或者链接突然断开的情况，使网络结构发生相应的变化，为了使网页浏览顺畅，必须对网页进行修复，因此，必须对网络结构进行调整，以不断完善网络系统，提高网络系统的完
3、整性。（二）节点多样性特点在复杂网络系统中，节点可以代表网络中的任何符号和事务，因此，节点具有多样性，是复杂网络的重要特点。例如：在万维网中，根据操作要求的不同，复杂网络的节点可以表示各种各样的网页，以完成相关操作需求。（三）连接多样性特点在复杂网络的运行过程中，不同节点之间的连接权具有不一样的特点，并存在着较大差异，根据不同的操作顺序和要求，所运行的方向会截然不同。例如：在万维网的各种网页中，选择购物页面，根据所购商品的特征进行选择，可以快速的查找到所需商品，从而提高复杂网络的运行速度和电力电子电路的可靠性。（四）动力复杂性在运用复杂网络来维持电力电子电力的可靠性时，由于电力系统的稳定性操作
4、可以随着网络的不断完善而提高，因此，网络具有动力复杂性特点，可以在运行过程中不断创新，以不断完善复杂网络系统。（五）结构复杂性复杂网络的结构比较繁多，且各结构相互连接可以形成不同的系统功能，使网络结构呈现出不同的特征，因此，复杂网络具有结构复杂性特点。（六）多重复杂融合性由于复杂网络是虚拟的网络系统，因此，在不同的操作运行过程中，随时会出现新的问题，威胁系统的稳定性和可靠性，因此，复杂网络具有多重复杂融合性，一旦发生会给网络系统带来意想不到的后果。例如：在电力电子电路的运行过程中，对复杂网络进行长期规划时，要考虑到发电能力大小的变化、供电需求变化等，从而确定网络的拓扑结构，避免多重复杂交融性给
5、系统带来的不定影响。二、复杂网络的可靠性进行分析和研究在复杂网络的运行过程中，网络的可靠性与网络的各种特点和与运行特征具有密切联系，其中，无标度网络的节点分布情况与网络的中枢有着紧密关系，对网络的可靠性发挥着决定性作用。在网络系统结构中，网络中心化参数和网络效率等，可以将不同操作下节点对网络的影响程度进行量化，以了解网络可靠性的变化情况。在对复杂网络的可靠性进行分析和研究中，通过对Internet网络模型进行节点模拟攻击仿真操作可知，根据不同要求进行节点的删除操作，系统所表现出的反应各不相同，如果针对较关键的节点进行删除，当中心节点的删除达到10%左右，整个Internet系统都会处于瘫痪状态
6、，进而无法进行正常运行；当对节点进行所以删除时，数量达到80%左右，剩余部分的节点仍然可以形成完整的连接，以保证系统的畅通连接。因此，在实际操作过程中，复杂网络的运行遭到攻击时，需要对关键节点进行研究，并尽快恢复系统结构，以维持网络系统的正常运行。三、电力电子电路的失效分析和研究在电力电子电力的失效情况中，主要的失效原因包括两部分：元件失效和故障检测与诊断问题，一般情况下，电力电子电路元件中的半导体器件和电解电容是最易发生故障问题。根据相关调查显示，半导体器件失效占据全电力电子电路运行故障的百分之四十左右，而电解电容器失效占据百分之二十五左右。在电力电子电路的运行过程中，电能损耗会产生大量的热
7、能，会给半导体器件的使用寿命带来极大影响，尤其是MOSEET和IGBT等开关器件，在频繁的开关操作下会受到严重损坏；与此同时，电力电子电路本身所带有的负载波动和启动机操作等，也会给半导体器件带来热损耗影响，使各半导体器件的受热不均匀，进而加速半导体器件的发热损坏；另外，由于环境的变化和电力电子电路运载量的改变，会引起热耗的不同变化，使半导体器件的温度差异性较大，导致半导体器件受到严重损坏。在电解电容在电解电容的应用过程中，由于电路工作状态和外界环境预估发生错误，导致电解电容的选型出现不恰当问题，致使电力电子电路的电解电容发生击穿、短路和加速老化损坏等情况，使电力电子电路的可靠性大大降低，最终引
8、起电力电子电路的失效。电解电容的故障问题是因为电容器发生热效应造成的，由于电解电容器本身具有一定阻抗性，在电容器纹波电流的作用情况下，电解电容回不断散热，使电路运行过程的温度不断升高，致使电解液不断被蒸发，最终变得干涸。与此同时，电解电容的阻抗力会逐渐增大，导致电容器的损耗不断增大，最终导致电力电子电路出现失效情况。电力电子电路的故障监测和诊断是针对电力电子电路的主电路进行的，由于电力电子电路元件的过载量较小、损害速度较快等，故障问题在很短时间内会迅速发生，因此，采集电力电子电路某些路段的输出波形，并及时进行分析和研究，可以有效进行电力电子电路的故障监测和诊断，减少电力电子电路的失效情况。四、
9、基于复杂网络模型的电力电子电路的可靠性优化设计在基于复杂网络理论的电力电子电路的运行中，电力电子电路的可靠性与关键元件和关键节点之间具有紧密联系，因此，通过降低关键元件的失效率，提升节点的传播效率，可以大大提高电力电子电路的可靠性。下面以全桥电路为例进行复杂网络模型下，电力电子电路的可靠性优化设计。在电力电子电力中，全桥电路是一种常见的电路形式，被广泛的应用于电解电镀、列车牵引等领域中，大大提高了系统的可靠性和稳定性。因此，根据电力电子电力失效情况建立全桥电路的加权网络模型，并通过计算各元件失效变化对全桥电路加权网络模型各种运行情况的影响程度，以了解电路中的关键元件，从而进行全桥电路的可靠性优
10、化设计。运用复杂网络模型下全桥电路在不同情况下的失效情况，假设各元件的工作失效率为不同值，根据不同值计算出全桥电路加权网络模型的网络效率值，可以对网络的变化有一个清晰的了解，从而计算出各元件的失效率。在基于复杂网络理论下的全桥电路的加权网络模型中，电路结构与可靠性有着极大关系，因此，运用模块化和集成化的电力电子技术，对电路设计进行改善，可以使系统的可靠性得到大大提高。与此同时，根据经济成本的理论原理，不断进行整个全桥电路的优化设计，选择正确的元件和设置合理的电路输入输出参数，可以大大减低电路的成本和失效率，提高电路的可靠性。例如：当选用型号为RBV5006的整流桥时，全桥电路的网络效率值可选用
11、GBJ3006，因此，通过减小元件的失效率，可以降低电路成本，使电路的可靠性得到大大提高。五、结束语现代化建设中，随着电力电子设备的广泛应用，基于复杂网络理论的电力电子电路可靠性分析和研究，给不断提高电路的可靠性奠定了基础。在电力电子电路的运行过程中，对复杂网络进行更深入的分析和研究，才能更好的掌握复杂网络的特征，以不断进行电力电子电路的优化设计，使电力电子电路的可靠性得到真正提高。参考文献：【1】戴婷婷，刘俊勇，魏震.基于复杂网络理论的电力系统脆弱性分析.现代电力，2010（01）：56-60.【2】陈妤.电力电子电路参数辨识新方法与故障预测算法研究.南京航空航天大学，2012.【3】何俊.基于复杂网络理论的电力系统连锁故障分析.东北电力大学，2013.【4】梅丹，王公宝，胡伟文.基于复杂网络理论的电力系统脆弱性研究概述.电子设计工程，2014（06）：190-192.【5】吴祎.电力电子电路故障特征参数提取与健康预报研究.南京航空航天大学，2013.【6】鞠文云.基于复杂网络理论的电力系统脆弱元件辨识指标研究.华中科技大学，2013.【7】江伟.电力电子电路中复杂行为分析及其控制研究.安徽大学，2011.龙家乐（1991-），男，衡阳师范学院南岳学院，本科在读，研究方向：电子信息技术。
基于复杂网络理论的电力电子电路可靠性的策略分析
