合肥工業大學李新宇獲國家專利權
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龍圖騰網獲悉合肥工業大學申請的專利基于GRU神經網絡的IGBT模塊壽命預測模型的構建方法獲國家發明授權專利權,本發明授權專利權由國家知識產權局授予,授權公告號為:CN115600502B 。
龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-09-05發布的發明授權授權公告中獲悉:該發明授權的專利申請號/專利號為:202211380833.6,技術領域涉及:G06F30/27;該發明授權基于GRU神經網絡的IGBT模塊壽命預測模型的構建方法是由李新宇;孟子民設計研發完成,并于2022-11-04向國家知識產權局提交的專利申請。
本基于GRU神經網絡的IGBT模塊壽命預測模型的構建方法在說明書摘要公布了:本發明涉及功率半導體器件中IGBT模塊的可靠性分析技術領域,公開了涉及基于GRU神經網絡的IGBT模塊壽命預測模型的構建方法、使用該構建方法構建出的最優參數的IGBT模塊壽命預測模型、以及使用該預測模型對IGBT模塊壽命進行預測的方法。本發明從IGBT模塊的老化特征量出發,提出一種基于GRU神經網絡的壽命預測模型的構建方法。本發明設計合理,在進行模型構建時,對GRU神經網絡壽命預測模型采用網格搜索法進行參數調優,改善了對循環神經網絡超參數選取過于隨機,或僅對已有參考神經網絡參數進行微調的問題,所提出的最優參數的GRU神經網絡壽命預測模型預測精度更高,在IGBT模塊的壽命預測問題上有更好的適配性。
本發明授權基于GRU神經網絡的IGBT模塊壽命預測模型的構建方法在權利要求書中公布了:1.基于GRU神經網絡的IGBT模塊壽命預測模型的構建方法,其用于對IGBT模塊構建最優參數的GRU神經網絡IGBT模塊壽命預測模型,其特征在于,所述構建方法包括以下步驟: 步驟一,對IGBT模塊進行的功率循環老化試驗,獲取IGBT模塊老化特征量數據,得到實驗組數據集與測試組數據集; 步驟二,對IGBT模塊老化特征量數據進行預處理,得到處理后的實驗組數據集和處理后的測試組數據集;其中,以特定比例將處理后的實驗組數據集分割為訓練集與驗證集; 所述預處理的方法包括: 步驟2.1、用S-G濾波法對IGBT模塊老化特征量數據進行濾波處理; 步驟2.2、對濾波后的IGBT模塊老化特征量數據進行歸一化; 步驟2.3、用滑動窗口法按照一定的窗口大小在預處理后的IGBT模塊老化特征量數據上從左向右依次取值,以窗口內部的取值為輸入序列X,以取值窗口右側的第一個數值為輸出序列Y,建立老化特征量數據從輸入到輸出之間的映射關系; 步驟三,確定GRU神經網絡框架,初步搭建GRU神經網絡模型; 步驟四,使用訓練集和驗證集對GRU神經網絡模型進行訓練;以神經網絡的訓練損失函數及驗證損失函數為驗證指標,先確定GRU網絡的最優隱藏層層數,再確定最優隱藏層節點數、最優訓練循環次數,形成基于最優參數的GRU神經網絡IGBT模塊壽命預測模型; 其中,所述最優隱藏層層數的確定方法為: 用均方根誤差函數作為IGBT壽命預測問題的預測指標,以不同的隱藏層層數與不同的隱藏層節點數,分別迭代相同的次數,對比不同層數均方根誤差均值,確定最優隱藏層層數; 所述最優隱藏層節點數、所述最優訓練循環次數的確定方法為: 先用經驗公式確定模型中所有備選隱藏層節點數的情況,再用網格搜索法進行參數調優;所述網格搜索法為在所有候選的參數選擇中,通過循環遍歷,計算出每一種情況的預測結果; 經驗公式為:;N h 是隱藏層神經節點數;N s 是訓練集的樣本數;N i 是輸入層神經元個數;N 0 是輸出層神經元個數;a是系數; 選取均方誤差作為損失函數,根據簡單交叉驗證法,以訓練損失與驗證損失的圖線變化趨勢確定最優隱藏層節點數、最優循環訓練次數; 步驟五,將處理后的測試組數據集代入基于最優參數的GRU神經網絡IGBT模塊壽命預測模型,驗證其網絡模型精度及其有效性。
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