[發(fā)明專利]開關(guān)器件損傷評(píng)估方法、裝置和設(shè)備

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811476574.0
• 申請(qǐng)日: 2018-12-04
• 公開（公告）號(hào): CN109387781A
• 公開（公告）日: 2019-02-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王磊;李兵;徐春梅;邱瑞昌;王夢(mèng)珠;郭羽佳;董超躍;祝本超;劉申易
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京交通大學(xué)
• 主分類號(hào): G01R31/327
• 分類號(hào): G01R31/327
• 代理公司: 北京超凡志成知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11371
• 代理人: 李強(qiáng)

本發(fā)明提供了一種開關(guān)器件損傷評(píng)估方法、裝置和設(shè)備，首先獲取開關(guān)器件在兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中的電流值；根據(jù)該電流值確定開關(guān)器件的電流幅值；再通過兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中的電流值或者磁場(chǎng)定向指令值，得到磁場(chǎng)定向角度；然后根據(jù)電流幅值和磁場(chǎng)定向角度，得到牽引工況和制動(dòng)工況下的電流觀測(cè)模型；并通過牽引工況或者制動(dòng)工況下的電流觀測(cè)模型的輸出電流，確定開關(guān)器件的老化電流有效值；最后根據(jù)老化電流有效值和預(yù)設(shè)的等效熱循環(huán)次數(shù)，得到開關(guān)器件的損傷程度。本發(fā)明通過建立電流觀測(cè)模型提高了開關(guān)器件損傷評(píng)估的可靠性，且在列車實(shí)際運(yùn)行中，不會(huì)對(duì)列車正常運(yùn)行造成影響，具有普適性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及牽引變流器損傷評(píng)估技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種開關(guān)器件損傷評(píng)估方法、裝置和設(shè)備。

背景技術(shù)

軌道交通系統(tǒng)作為大中型城市公共交通出行的重要方式，以其載客量大、不受交通擁堵影響的優(yōu)點(diǎn)日益得到廣泛采用。城市軌道交通系統(tǒng)的主要組成部分中，軌道交通列車作為載運(yùn)工具起著至關(guān)重要的作用，而列車牽引變流器通過控制牽引電機(jī)，為列車運(yùn)行提供牽引力或電制動(dòng)力，其運(yùn)行可靠性、使用壽命直接影響整個(gè)列車。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，功率開關(guān)器件的故障率占了牽引變流器電氣部件故障率的20％以上，對(duì)于運(yùn)行超過15萬公里的車來說，功率開關(guān)器件故障率某些車型甚至高于30％；大功率功率開關(guān)器件的使用壽命的在線評(píng)估與預(yù)測(cè)需求很大，目前業(yè)內(nèi)對(duì)于大功率牽引變流器內(nèi)開關(guān)器件老化狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障率、壽命預(yù)測(cè)來說目前存在諸多問題，例如，影響列車正常工作、普適性差和可靠性差等。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種開關(guān)器件損傷評(píng)估方法、裝置和設(shè)備，以提高開關(guān)器件損傷評(píng)估的普適性和準(zhǔn)確性。

第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種開關(guān)器件損傷評(píng)估方法，該方法包括：獲取開關(guān)器件在兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中的電流值；根據(jù)電流值，確定開關(guān)器件的電流幅值；通過兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中的電流值或者磁場(chǎng)定向指令值，得到磁場(chǎng)定向角度；根據(jù)電流幅值和磁場(chǎng)定向角度，得到牽引工況和制動(dòng)工況下的電流觀測(cè)模型；通過牽引工況或者制動(dòng)工況下的電流觀測(cè)模型的輸出電流，確定開關(guān)器件的老化電流有效值；根據(jù)老化電流有效值和預(yù)設(shè)的等效熱循環(huán)次數(shù)，得到開關(guān)器件的損傷程度，其中，等效熱循環(huán)次數(shù)包括列車牽引變流器的工作循環(huán)次數(shù)。

進(jìn)一步，確定上述開關(guān)器件的電流幅值的步驟，包括：當(dāng)開關(guān)器件有電流傳感器模型時(shí)，采集開關(guān)器件的三相輸出電流瞬時(shí)值i_u、i_v和i_w，其中，i_u表示第一相的輸出電流瞬時(shí)值，i_v表示第二相的輸出電流瞬時(shí)值，i_w表示第三相的輸出電流瞬時(shí)值；對(duì)三相輸出電流瞬時(shí)值i_u、i_v和i_w進(jìn)行3/2坐標(biāo)變換處理，得到兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中的電流值：其中，I_d表示d軸的電流值，I_q表示q軸電流值，θ_e表示磁場(chǎng)定向角度計(jì)算得到開關(guān)器件的電流幅值。

進(jìn)一步，確定上述開關(guān)器件的電流幅值的步驟，包括：當(dāng)開關(guān)器件無電流傳感器模型時(shí)，采集列車牽引電機(jī)的轉(zhuǎn)差指令值ω^*_s1、電機(jī)轉(zhuǎn)子等效電阻R_r、電機(jī)功率P、力矩指令值電機(jī)激磁電感L_m和牽引電機(jī)并聯(lián)工作臺(tái)數(shù)n；計(jì)算得到兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中的q軸的電流值計(jì)算得到兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中的d軸的電流值根據(jù)q軸的電流值I_qs、d軸的電流值I_ds和牽引電機(jī)并聯(lián)工作臺(tái)數(shù)n，得到開關(guān)器件的電流幅值

進(jìn)一步，上述磁場(chǎng)定向角度，通過下述方法之一獲得：當(dāng)開關(guān)器件有電流傳感器模型時(shí)，通過磁場(chǎng)定向指令值獲得磁場(chǎng)定向角度；當(dāng)開關(guān)器件無電流傳感器模型時(shí)，通過q軸的電流值I_qs和d軸的電流值I_ds，確定磁場(chǎng)定向角度θ_e＝arctg(I_ds/I_qs)。