[發明專利]補償變流器可靠性在線監測方法在審
| 申請號： | 201910744350.1 | 申請日： | 2019-08-13 |
| 公開（公告）號： | CN110514978A | 公開（公告）日： | 2019-11-29 |
| 發明（設計）人： | 李晨;王顥;黃文勛;靳忠福;孫建新;魏佳良;蔣功連;王建文 | 申請（專利權）人： | 中鐵第一勘察設計院集團有限公司 |
| 主分類號： | G01R31/26 | 分類號： | G01R31/26;G01K7/22 |
| 代理公司： | 61114 西安新思維專利商標事務所有限公司 | 代理人： | 李罡<國際申請>=<國際公布>=<進入國 |
| 地址： | 710043*** | 國省代碼： | 陜西;61 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 變流器 失效率 結溫 可靠性評估模型 溫度傳感器測量 評估參數計算 壽命預測模型 直流支撐電容 串聯電抗器 可靠性監測 可靠性評估 可靠性指標 元件可靠性 安全運行 控制底板 實時采集 實時評估 實時在線 算法處理 溫度數據 相關參數 修正測量 修正函數 應用元件 在線監測 組成元件 參考點 熱循環 讀入 雨流 損傷 保證 維護 | ||
1.補償變流器可靠性在線監測方法，其特征在于：
由以下步驟實現：
步驟1：讀入牽引變電站補償變流器及組成元件的相關參數，所述元件包括IGBT模塊、直流支撐電容、串聯電抗器和控制底板；
步驟2：利用溫度傳感器測量IGBT內某一參考點的溫度；
步驟3：基于結溫修正函數，修正測量溫度數據，計算IGBT的結溫；
步驟4：采用雨流算法處理結溫數據，獲取熱循環及對應的平均結溫均值和波動值；
步驟5：基于IGBT模塊物理失效機理，應用元件壽命預測模型和線性損傷累計模型，計算IGBT模塊失效率；
步驟6：基于相關可靠性手冊給出的元件可靠性評估參數，計算直流支撐電容、串聯電抗器和控制底板的失效率；
步驟7：建立補償變流器可靠性評估模型，根據元件失效率，計算相關可靠性指標，進行可靠性實時評估。
2.根據權利要求1所述的補償變流器可靠性在線監測方法，其特征在于：
步驟1中，相關參數包括：IGBT與FWD導通曲線的門限電壓和門限電阻；額定電壓電流下的熱阻值；直流支撐電容C、串聯電抗器L和控制底板DB的結構系數、質量系數、環境系數。
3.根據權利要求1所述的補償變流器可靠性在線監測方法，其特征在于：
步驟2中，溫度傳感器為PTC或NTC溫度傳感器，集成于IGBT模塊。
4.根據權利要求1所述的補償變流器可靠性在線監測方法，其特征在于：
步驟3中，結溫修正函數通過以下方式獲得：
在同一環境中放置2個相同的IGBT模塊，其中一個IGBT模塊拆開外封裝，利用紅外探測法獲取芯片結溫數據，另一個利用內部集成溫度傳感器測量溫度；最后根據兩組數據，函數擬合獲得IGBT模塊溫度傳感器測量溫度與實際結溫修正關系，即結溫修正函數。
5.根據權利要求1所述的補償變流器可靠性在線監測方法，其特征在于：
步驟4中，每個熱循環中，結溫均值和波動值的表達式如下：
ΔTj＝|To-Ts| (2)
Tjm為結溫均值，ΔTj為結溫波動值，To和Ts分別為熱循環中的起始值和終止值。
6.根據權利要求1所述的補償變流器可靠性在線監測方法，其特征在于：
步驟5中，元件壽命失效模型為Coffin-Manson模型、Norris-Landzberg模型或Bayerer模型。
7.根據權利要求1所述的補償變流器可靠性在線監測方法，其特征在于：
步驟6具體為：
參考我國軍用標準GJB/Z299C-2006，直流支撐電容C、串聯電抗器L和控制底板DB的失效率計算模型表示為：
λC＝π(C)bπCVπQπE (3)
λL＝π(L)bπCπQπE (4)
λDB＝π(DB)bπCπQπE (5)
式中，πb為基本失效率，πCV為電容量系數，πC為結構系數，πQ為質量系數，πE為環境系數。
8.根據權利要求1所述的補償變流器可靠性在線監測方法，其特征在于：
步驟7具體為：
采用k/n(G)模型，可靠度及平均無故障工作時間MTTF計算模型如下：
式中：n表示PFC中有n個部件；k表示n個部件中至少有k個部件正常工作時，PFC正常工作；λ表示失效率。
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