[發(fā)明專利]一種車輛牽引傳動(dòng)系統(tǒng)中IGBT退化趨勢(shì)預(yù)測(cè)方法及系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011104159.X
• 申請(qǐng)日: 2020-10-15
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112462220A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-03-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄧艷俊;楊盼奎;岳剛;江斌;張鵬;王治軍;王曉明;張璟鑫;劉華漢;趙敏
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中車青島四方機(jī)車車輛股份有限公司
• 主分類號(hào): G01R31/26
• 分類號(hào): G01R31/26;G06N3/00
• 代理公司: 濟(jì)南圣達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37221
• 代理人: 董雪

本發(fā)明公開(kāi)了一種車輛牽引傳動(dòng)系統(tǒng)中IGBT退化趨勢(shì)預(yù)測(cè)方法及系統(tǒng)，包括：獲取牽引傳動(dòng)系統(tǒng)中設(shè)定個(gè)數(shù)的IGBT加速老化試驗(yàn)過(guò)程中的退化試驗(yàn)數(shù)據(jù)；利用所述退化試驗(yàn)數(shù)據(jù)分別擬合IGBT的性能退化方程，其中，所述性能退化方程表征IGBT飽和壓降的大小與循環(huán)次數(shù)之間的關(guān)系；基于所述性能退化方程，構(gòu)建狀態(tài)方程和觀測(cè)方程，利用粒子濾波算法，得到IGBT飽和壓降的變化趨勢(shì)，基于所述變化趨勢(shì)對(duì)待測(cè)IGBT的退化趨勢(shì)進(jìn)行預(yù)測(cè)。本發(fā)明通過(guò)粒子濾波算法對(duì)狀態(tài)方程進(jìn)行不斷的更新，避免了IGBT模塊個(gè)體之間的差異而導(dǎo)致的退化參數(shù)的差異。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及軌道交通設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種車輛牽引傳動(dòng)系統(tǒng)中IGBT退化趨勢(shì)預(yù)測(cè)方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

本部分的陳述僅僅是提供了與本發(fā)明相關(guān)的背景技術(shù)信息，不必然構(gòu)成在先技術(shù)。

高速運(yùn)行車輛的安全性和可靠性問(wèn)題對(duì)行車安全有著至關(guān)重要的影響。而牽引傳動(dòng)系統(tǒng)作為高速運(yùn)行車輛的動(dòng)力組成部分，其安全可靠運(yùn)行是保障高速列車安全、穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵。

絕緣柵雙極型晶體管(以下簡(jiǎn)稱IGBT)作為牽引傳動(dòng)系統(tǒng)中牽引變流器的主要電力電子元件，主要承擔(dān)的任務(wù)是通過(guò)IGBT不斷的開(kāi)通和關(guān)斷來(lái)實(shí)現(xiàn)電力的轉(zhuǎn)換與電能的傳輸，因此IGBT是否能夠安全運(yùn)行直接關(guān)系到高速運(yùn)行車輛是否能夠安全運(yùn)行。

目前，高速運(yùn)行車輛要求IGBT的使用壽命達(dá)到30年以上，針對(duì)IGBT可靠性研究方面，國(guó)外研究機(jī)構(gòu)提出了與加熱時(shí)間、鍵合線等因素有關(guān)的Bayerer壽命預(yù)測(cè)模型；國(guó)內(nèi)研究機(jī)構(gòu)根據(jù)線性疲勞損傷累積理論和壽命模型計(jì)算了功率循環(huán)壽命，并通過(guò)功率循環(huán)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)溫升與壽命符合Coffin-Manson關(guān)系；另外，通過(guò)紅外探測(cè)法和熱電阻接觸測(cè)溫法對(duì)鍵合線脫落情況下的芯片溫度進(jìn)行了狀態(tài)監(jiān)測(cè)。

但是，上述對(duì)于IGBT的監(jiān)測(cè)和可靠性評(píng)估方法主要基于解析壽命模型和物理壽命模型，在實(shí)際操作過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)諸多問(wèn)題，例如：無(wú)法準(zhǔn)確測(cè)量結(jié)溫，以及模型的適用范圍有限等。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明提出了一種車輛牽引傳動(dòng)系統(tǒng)中IGBT退化趨勢(shì)預(yù)測(cè)方法及系統(tǒng)，在IGBT實(shí)際的壽命周期條件下，利用IGBT實(shí)際測(cè)量的老化前兆信息對(duì)IGBT進(jìn)行可靠性評(píng)估，利用這些前兆信息采用數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的方法來(lái)預(yù)測(cè)IGBT退化失效將要發(fā)生的時(shí)間，從而消除牽引傳動(dòng)系統(tǒng)故障的風(fēng)險(xiǎn)。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的第一個(gè)方面，提供了一種車輛牽引傳動(dòng)系統(tǒng)中IGBT退化趨勢(shì)預(yù)測(cè)方法，包括：

獲取牽引傳動(dòng)系統(tǒng)中設(shè)定個(gè)數(shù)的IGBT加速老化試驗(yàn)過(guò)程中的退化試驗(yàn)數(shù)據(jù)；

利用所述退化試驗(yàn)數(shù)據(jù)分別擬合IGBT的性能退化方程，其中，所述性能退化方程表征IGBT飽和壓降的大小與循環(huán)次數(shù)之間的關(guān)系；

基于所述性能退化方程，構(gòu)建狀態(tài)方程和觀測(cè)方程，利用粒子濾波算法，對(duì)待測(cè)IGBT飽和壓降的變化趨勢(shì)進(jìn)行預(yù)測(cè)。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的第二個(gè)方面，提供了一種車輛牽引傳動(dòng)系統(tǒng)中IGBT退化趨勢(shì)預(yù)測(cè)系統(tǒng)，包括：

數(shù)據(jù)獲取模塊，用于獲取牽引傳動(dòng)系統(tǒng)中設(shè)定個(gè)數(shù)的IGBT加速老化試驗(yàn)過(guò)程中的退化試驗(yàn)數(shù)據(jù)；

數(shù)據(jù)擬合模塊，用于利用所述退化試驗(yàn)數(shù)據(jù)分別擬合IGBT的性能退化方程，其中，所述性能退化方程表征IGBT飽和壓降的大小與循環(huán)次數(shù)之間的關(guān)系；

退化趨勢(shì)預(yù)測(cè)模塊，用于基于所述性能退化方程，構(gòu)建狀態(tài)方程和觀測(cè)方程，利用粒子濾波算法，對(duì)待測(cè)IGBT飽和壓降的變化趨勢(shì)進(jìn)行預(yù)測(cè)。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的第三個(gè)方面，提供了一種終端設(shè)備，其包括處理器和計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，處理器用于實(shí)現(xiàn)各指令；計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)用于存儲(chǔ)多條指令，所述指令適于由處理器加載并執(zhí)行上述的車輛牽引傳動(dòng)系統(tǒng)中IGBT退化趨勢(shì)預(yù)測(cè)方法。