[發明專利]基于電流再分配的電路系統級聯失效傳播路徑確定方法

有效

• 申請號: 201811349794.7
• 申請日: 2018-11-14
• 公開（公告）號: CN109522640B
• 公開（公告）日: 2020-11-27
• 發明（設計）人: 陳云霞;金毅;盧震旦;何小斌
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學;上海空間電源研究所
• 主分類號: G06F30/367
• 分類號: G06F30/367;G01R31/28
• 代理公司: 北京孚睿灣知識產權代理事務所(普通合伙) 11474
• 代理人: 劉翠芹

本發明提供一種基于電流再分配的電路系統級聯失效傳播路徑確定方法，其包括：S1、結構和功能分析；S2、構建電路系統網絡；S3、計算各個元器件初始電流，并確定自身容量；S4、初始失效注入，重新構建電路網絡；S5、計算電流再分配因子；S6、計算再分配后的元器件電流；S7、判斷元器件是否失效，如果元器件發生失效，更新電路網絡，并回到步驟5；S8、確定級聯失效傳播路徑。本發明基于電流再分配原理，并結合電路網絡結構及其內部元器件參數，能夠從系統角度分析電路系統的失效行為，所得到的電路系統級聯失效傳播路徑可以為指導電路系統結構的優化設計提供方法支撐。

技術領域

本發明涉及電路系統失效分析技術領域，特別涉及一種基于電流再分配的電路系統級聯失效傳播路徑確定方法。

背景技術

電路系統被廣泛應用于航空航天、工業制造、能源開發等領域。雖然電路系統具有高可靠、長壽命的特征，但是由于電路系統故障導致產品整體故障，甚至引發安全事故的問題仍然頻繁發生。因此，需要在電路系統的設計階段就應開展失效分析工作，這對于提高電路系統的可靠性水平，保證整個產品的安全運行具有十分重要的意義。

當前針對電路系統的失效分析主要集中在兩方面：一方面是基于元器件失效獨立性假設，開展的元器件單點失效分析，得到的結果是基于單一元器件失效直接導致電路系統整體失效，但是該分析方法忽略了元器件失效間的相互關聯作用；另一方面是借助故障樹等可靠性分析方法，分析導致電路系統失效的底層原因，但是該類方法只能從定性的角度開展分析。而實際上，級聯失效是電路系統的主要失效形式之一，主要表現為起因某一元器件的失效，該元器件的失效并未直接導致系統失效，但是基于電路系統復雜的結構和功能耦合關系，進而會引起其它關鍵元器件的失效，從而導致整個電路系統發生崩潰。現有的方法均難以辨識元器件失效在電路內部的傳播路徑，進而無法有效指導電路系統內部結構的優化設計。目前，還沒有基于電流再分配原理，通過定量計算確定電路系統級聯失效傳播路徑的相關研究。

發明內容

為了克服現有技術的缺陷，本發明的目的在于提供一種基于電流再分配的電路系統級聯失效傳播路徑確定方法，其基于電流再分配理論，并結合電路系統的拓撲結構以及內部元器件的參數，能夠確定電路系統在某一元器件失效下的級聯失效傳播路徑。

具體地，本發明提供一種基于電流再分配的電路系統級聯失效傳播路徑確定方法，其具體步驟如下所示：

S1：對所選定的電路系統內部開展結構和功能分析，從結構上確定電路內部的元器件及其相互之間的連接關系，從功能上分析電路內的電流傳輸行為，進而確定電路內部所有元器件以及各個元器件之間的電氣連接關系，并對所確定的元器件依次進行編號；

S2：依據所確定的帶有編號的元器件以及元器件之間的電氣連接關系，建立電路網絡，并構建鄰接矩陣；

S3：借助仿真軟件計算各個元器件的初始電流，并選擇相應的表征元器件對于電流波動耐受能力的容量系數，從而確定電路系統網絡各個元器件的容量；

S4：選取某一元器件作為初始失效連邊，實現初始失效注入，同時，從步驟S2構建的電路網絡中移除該失效元器件對應的連邊，重新構建失效發生后的電路網絡，并且更新鄰接矩陣；

S5：結合各個元器件的阻抗參數以及鄰接矩陣，根據電路再分配因子模型，計算失效元器件與電路網絡中剩余元器件之間的電流再分配因子；

S6：依據計算的電流再分配因子，計算其它元器件在受失效元器件影響發生電流再分配后的電流值；

S7：比較各個元器件的容量及步驟S6確定的再分配后的電流值，將電流值超過預設容量值的元器件設置為失效元器件，記錄該失效元器件，將該失效元器件從電路網絡中移除，并重新構建電路網絡，更新鄰接矩陣，返回步驟S5，如果所有剩余元器件的電流值都小于自身預設的容量，則認為級聯失效傳播停止，并終止計算；