一种DC-DC电源模块效率自优化方法及系统与流程

本技术涉及效率自优化，更具体地说，本技术涉及一种dc-dc电源模块效率自优化方法及系统。

背景技术：

1、效率自优化是指系统依据实时运行状态自动调整内部工作参数以使系统整体效率保持于最优水平的技术手段。其核心在于建立系统运行状态与效率之间的量化关系，并通过实时检测与动态调节形成闭环控制过程。

2、随着数据中心、通信基站及电动汽车等应用场景对供电容量和可靠性的要求不断提升，多个dc-dc电源模块并联构成大功率电源系统已成为主流技术方案。并联架构通过功率均摊和冗余设计提高了系统容量与容错能力，但多模块协同工作时面临的核心挑战在于：各模块在不同负载条件下的转换效率呈非线性分布，轻载与重载区域普遍存在显著效率差异。现有技术多采用固定比例均流策略或简单的主从分配策略，未能根据负载变化动态调整各模块的功率分配方案，导致系统长期运行于非最优效率区间。部分引入效率优化的方案将各模块效率视为静态参数，忽略了效率随负载率、输入电压及温度等运行条件变化的动态特性，缺乏对系统整体效率与模块功率分配之间耦合关系的系统性建模，难以实现全局最优的功率分配。同时，运行状态检测手段和约束构建方式较为粗糙，无法适应负载频繁波动或模块性能差异较大的复杂工况。因此，如何在确保各模块稳定运行的前提下，基于运行状态感知与效率特性建模动态优化功率分配以提升系统整体效率成为业界面临的问题。

技术实现思路

1、本技术提供一种dc-dc电源模块效率自优化方法及系统，可在确保各模块稳定运行的前提下，基于运行状态感知与效率特性建模动态优化功率分配以提升系统整体效率。

2、第一方面，本技术提供一种dc-dc电源模块效率自优化方法，应用于包含多个并联连接的dc-dc电源模块的电源系统，该方法包括如下步骤：

3、实时检测所述电源系统的实时总功率需求，以及各dc-dc电源模块的运行状态参数；

4、根据所述实时总功率需求以及各dc-dc电源模块的功率输出能力，确定所述电源系统当前运行工况下的功率分配约束条件；

5、基于各dc-dc电源模块在全功率工作范围内的效率特性数据和各运行状态参数，建立各dc-dc电源模块的输出功率与运行效率之间的映射关系；

6、以所述电源系统整体运行效率最大化为目标，基于所述映射关系，在满足所述功率分配约束条件的前提下，确定使所述整体运行效率最大化的各dc-dc电源模块的最优目标功率值；

7、根据所述最优目标功率值向各dc-dc电源模块发送功率调节指令，以控制各dc-dc电源模块输出相应的功率。

8、在一些实施例中，具体包括：所述运行状态参数包括各dc-dc电源模块的输出电压、输出电流、模块温度、开关频率，以及各dc-dc电源模块的输入电压和输入电流。

9、在一些实施例中，实时检测所述电源系统的实时总功率需求，以及各dc-dc电源模块的运行状态参数具体包括：

10、通过设置在所述电源系统总输出端的电压传感器和电流传感器实时采集所述电源系统的总输出电压和总输出电流，根据所述总输出电压和总输出电流确定所述实时总功率需求；

11、通过设置在各dc-dc电源模块输出/输入端的电压采样电路和电流采样电路分别采集各dc-dc电源模块的输出电压和输出电流、输入电压和输入电流，通过设置在各dc-dc电源模块内部的温度传感器采集模块温度，通过读取各dc-dc电源模块的脉宽调制驱动信号获取当前开关频率，以得到各dc-dc电源模块的运行状态参数。

12、在一些实施例中，根据所述实时总功率需求以及各dc-dc电源模块的功率输出能力，确定所述电源系统当前运行工况下的功率分配约束条件具体包括：

13、获取各dc-dc电源模块在当前运行状态参数下的功率输出能力；

14、根据各dc-dc电源模块的功率输出能力，确定各dc-dc电源模块的可用功率范围；

15、根据所述实时总功率需求，配置各dc-dc电源模块的分配功率之和等于所述实时总功率需求；

16、以各dc-dc电源模块的分配功率之和等于所述实时总功率需求、且各dc-dc电源模块的分配功率均处于对应的所述可用功率范围内作为所述功率分配约束条件。

17、在一些实施例中，基于各dc-dc电源模块在全功率工作范围内的效率特性数据和各运行状态参数，建立各dc-dc电源模块的输出功率与运行效率之间的映射关系具体包括：

18、获取各dc-dc电源模块在预设的多个功率工作点下、分别对应不同模块温度和输入电压条件的效率特性数据；

19、以各dc-dc电源模块的输出功率和各运行状态参数作为输入变量，对所述效率特性数据进行拟合，得到各dc-dc电源模块在任意输出功率和任意输入电压组合下的动态效率特性曲线；

20、根据所述动态效率特性曲线确定各dc-dc电源模块的输出功率与运行效率之间的映射关系。

21、在一些实施例中，以所述电源系统整体运行效率最大化为目标，基于所述映射关系，在满足所述功率分配约束条件的前提下，确定使所述整体运行效率最大化的各dc-dc电源模块的最优目标功率值具体包括：

22、根据各dc-dc电源模块的输出功率与运行效率之间的映射关系，分别计算在各dc-dc电源模块不同功率分配组合下的输入功率估算值；

23、根据各输入功率估算值确定所述电源系统在各功率分配组合下的整体运行效率；

24、在满足各dc-dc电源模块分配功率之和等于所述实时总功率需求且各dc-dc电源模块分配功率不超出各自功率输出能力范围的条件下，将使得所述电源系统整体运行效率最大化的各dc-dc电源模块功率分配值确定为对应dc-dc电源模块的最优目标功率值。

25、在一些实施例中，根据所述最优目标功率值向各dc-dc电源模块发送功率调节指令，以控制各dc-dc电源模块输出相应的功率具体包括：

26、将各dc-dc电源模块的最优目标功率值与各dc-dc电源模块当前的实际输出功率进行比较，确定各dc-dc电源模块的功率调整量；

27、根据各dc-dc电源模块的功率调整量分别生成对应的功率调节指令，将各功率调节指令发送至对应dc-dc电源模块的驱动控制端，以调节各dc-dc电源模块的开关占空比，使各dc-dc电源模块的实际输出功率跟随所述最优目标功率值。

28、第二方面，本技术提供一种dc-dc电源模块效率自优化系统，应用于包含多个并联连接的dc-dc电源模块的电源系统，该dc-dc电源模块效率自优化系统包括：

29、采集模块，用于实时检测所述电源系统的实时总功率需求，以及各dc-dc电源模块的运行状态参数；

30、处理模块，用于根据所述实时总功率需求以及各dc-dc电源模块的功率输出能力，确定所述电源系统当前运行工况下的功率分配约束条件；

31、所述处理模块，还用于基于各dc-dc电源模块在全功率工作范围内的效率特性数据和各运行状态参数，建立各dc-dc电源模块的输出功率与运行效率之间的映射关系；

32、所述处理模块，还用于以所述电源系统整体运行效率最大化为目标，基于所述映射关系，在满足所述功率分配约束条件的前提下，确定使所述整体运行效率最大化的各dc-dc电源模块的最优目标功率值；

33、执行模块，用于根据所述最优目标功率值向各dc-dc电源模块发送功率调节指令，以控制各dc-dc电源模块输出相应的功率。

34、第三方面，本技术提供一种计算机设备，所述计算机设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有代码，所述处理器被配置为获取所述代码，并执行上述的dc-dc电源模块效率自优化方法。

35、第四方面，本技术提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的dc-dc电源模块效率自优化方法。

36、本技术公开的实施例提供的技术方案具有以下有益效果：

37、本技术提供的dc-dc电源模块效率自优化方法及系统中，首先，实时检测所述电源系统的实时总功率需求及各dc-dc电源模块的运行状态参数，根据所述实时总功率需求及功率输出能力确定功率分配约束条件，将各模块的可用功率范围纳入限定，确保优化求解结果始终在各模块稳定运行的能力边界之内，从根本上避免了因功率分配超出模块承载能力而引发的系统失稳风险，且有效解决了运行状态检测手段粗糙、约束构建方式不完善导致的安全隐患。基于效率特性数据和运行状态参数建立输出功率与运行效率之间的映射关系，将效率建模从静态参数扩展为动态函数，刻画了效率随负载率、输入电压及温度等条件变化的非线性特性，克服了现有技术将效率视为固定参数的固有缺陷。以系统整体效率最大化为目标，在约束条件下求解最优目标功率值，建立了系统整体效率与各模块功率分配之间的全局耦合优化机制，解决了传统均流或主从策略无法实现全局最优效率分配的难题，并克服了部分方案仅对单模块效率进行局部优化的问题。根据最优目标功率值发送调节指令控制各模块输出相应功率，将优化结果闭环作用于系统运行，使电源系统能够在负载频繁波动或模块性能差异较大的复杂工况下持续跟踪最优效率运行点，真正实现了效率自优化的工程落地与实用化闭环控制。采用本技术方案，可在确保各模块稳定运行的前提下，基于运行状态感知与效率特性建模动态优化功率分配以提升系统整体效率。