[发明专利]一种基于模态解耦技术的轨道交通变流器振动优化方法

说明书

本发明公开了一种基于模态解耦技术的轨道交通变流器振动优化方法，包括如下步骤：S1.建立变压器磁致伸缩力坐标系，确定变压器质量和惯量；S2.设置减振垫参数，所述减振垫参数包括刚度、位置坐标和角度；S3.建立变压器系统动力学模型；S4.求解所述变压器系统动力学模型的预设阶的模态解耦率；S5.当所述模态解耦率均大于预设的解耦标准时，确定所述减振垫参数，完成变流器振动优化，否则设置优化目标函数，优化减振垫参数，跳转至步骤S4。本发明具有可快速、准确确定变流器减振垫设置方案，降低减振垫与系统不匹配风险等优点。

技术领域

本发明涉及一种轨道交通变流器振动优化领域，尤其涉及一种基于模态解耦技术的轨道交通变流器振动优化方法。

背景技术

现有的轨道交通车辆用变流器中，通常集成了变流器模块、控制箱和变压器等电气部件组成。由于变压器的重量较大，且变压器工作时产生的交变磁致伸缩力会传递至变流器柜体，振动过大时会严重影响到变流器模块、控制箱等电气部件的疲劳寿命及变流器柜体的结构强度。

目前，变压器在变流器柜体中的固定方式较为简单，通过螺栓直接固定于变流器柜体上，或在变压器与变流器柜体之间安装减振垫，对减振垫的刚度和安装位置等参数的研究还很少，其结果极有可能导致减振垫性能不匹配而产生损坏。

发明内容

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种可快速、准确确定变流器减振垫设置方案，降低减振垫与系统不匹配风险的基于模态解耦技术的轨道交通变流器振动优化方法。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：一种基于模态解耦技术的轨道交通变流器振动优化方法，包括如下步骤：

S1.建立变压器磁致伸缩力坐标系，确定变压器质量和惯量；

S2.设置减振垫参数，所述减振垫参数包括刚度、位置坐标和角度；

S3.建立变压器系统动力学模型；

S4.求解所述变压器系统动力学模型的预设阶的模态解耦率；

S5.当所述模态解耦率均大于预设的解耦标准时，确定所述减振垫参数，完成变流器振动优化，否则设置优化目标函数，优化减振垫参数，跳转至步骤S4。

作为本发明的进一步改进，步骤S1中所述变压器磁致伸缩力坐标系是以变压器磁致伸缩力变化中心作为系统坐标原点，以磁致伸缩力法向作为x轴，以磁致伸缩力最小且与x轴垂直的方向作为y轴的直角坐标系，z轴垂直于xy平面。

作为本发明的进一步改进，所述变压器惯量包括x向平动惯量J_x、y向平动惯量J_y、z向平动惯量J_z、x向转动惯量J_xy、z向转动惯量J_xz、y向转动惯量J_yz。

作为本发明的进一步改进，所述惯量通过LMS Test.Lab刚体模态测试方法测试确定。

作为本发明的进一步改进，步骤S3中所述变压器系统动力学模型通过MATLAB软件建立，所述变压器系统动力学模型包括变压器的质量、变压器的转动惯量、减振垫参数。

作为本发明的进一步改进，步骤S4中所述预设阶的模态解耦率包括1至6阶模态解耦率。

作为本发明的进一步改进，步骤S5中所述优化目标函数如式(1)所示：

式(1)中，Y为优化目标，i为系统固有频率的阶数，k为最优设计变量向量，φ_ii(k)为对应于第i阶固有频率的振动占优方向所占的振动能量百分比。