[发明专利]开关器件损伤评估方法、装置和设备

说明书

本发明提供了一种开关器件损伤评估方法、装置和设备，首先获取开关器件在两相旋转坐标系中的电流值；根据该电流值确定开关器件的电流幅值；再通过两相旋转坐标系中的电流值或者磁场定向指令值，得到磁场定向角度；然后根据电流幅值和磁场定向角度，得到牵引工况和制动工况下的电流观测模型；并通过牵引工况或者制动工况下的电流观测模型的输出电流，确定开关器件的老化电流有效值；最后根据老化电流有效值和预设的等效热循环次数，得到开关器件的损伤程度。本发明通过建立电流观测模型提高了开关器件损伤评估的可靠性，且在列车实际运行中，不会对列车正常运行造成影响，具有普适性。

技术领域

本发明涉及牵引变流器损伤评估技术领域，尤其是涉及一种开关器件损伤评估方法、装置和设备。

背景技术

轨道交通系统作为大中型城市公共交通出行的重要方式，以其载客量大、不受交通拥堵影响的优点日益得到广泛采用。城市轨道交通系统的主要组成部分中，轨道交通列车作为载运工具起着至关重要的作用，而列车牵引变流器通过控制牵引电机，为列车运行提供牵引力或电制动力，其运行可靠性、使用寿命直接影响整个列车。

据统计，功率开关器件的故障率占了牵引变流器电气部件故障率的20％以上，对于运行超过15万公里的车来说，功率开关器件故障率某些车型甚至高于30％；大功率功率开关器件的使用寿命的在线评估与预测需求很大，目前业内对于大功率牵引变流器内开关器件老化状态监测和故障率、寿命预测来说目前存在诸多问题，例如，影响列车正常工作、普适性差和可靠性差等。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种开关器件损伤评估方法、装置和设备，以提高开关器件损伤评估的普适性和准确性。

第一方面，本发明实施例提供了一种开关器件损伤评估方法，该方法包括：获取开关器件在两相旋转坐标系中的电流值；根据电流值，确定开关器件的电流幅值；通过两相旋转坐标系中的电流值或者磁场定向指令值，得到磁场定向角度；根据电流幅值和磁场定向角度，得到牵引工况和制动工况下的电流观测模型；通过牵引工况或者制动工况下的电流观测模型的输出电流，确定开关器件的老化电流有效值；根据老化电流有效值和预设的等效热循环次数，得到开关器件的损伤程度，其中，等效热循环次数包括列车牵引变流器的工作循环次数。

进一步，确定上述开关器件的电流幅值的步骤，包括：当开关器件有电流传感器模型时，采集开关器件的三相输出电流瞬时值i_u、i_v和i_w，其中，i_u表示第一相的输出电流瞬时值，i_v表示第二相的输出电流瞬时值，i_w表示第三相的输出电流瞬时值；对三相输出电流瞬时值i_u、i_v和i_w进行3/2坐标变换处理，得到两相旋转坐标系中的电流值：其中，I_d表示d轴的电流值，I_q表示q轴电流值，θ_e表示磁场定向角度计算得到开关器件的电流幅值。

进一步，确定上述开关器件的电流幅值的步骤，包括：当开关器件无电流传感器模型时，采集列车牵引电机的转差指令值ω^*_s1、电机转子等效电阻R_r、电机功率P、力矩指令值电机激磁电感L_m和牵引电机并联工作台数n；计算得到两相旋转坐标系中的q轴的电流值计算得到两相旋转坐标系中的d轴的电流值根据q轴的电流值I_qs、d轴的电流值I_ds和牵引电机并联工作台数n，得到开关器件的电流幅值

进一步，上述磁场定向角度，通过下述方法之一获得：当开关器件有电流传感器模型时，通过磁场定向指令值获得磁场定向角度；当开关器件无电流传感器模型时，通过q轴的电流值I_qs和d轴的电流值I_ds，确定磁场定向角度θ_e＝arctg(I_ds/I_qs)。