[发明专利]牵引变流器热场控制方法及系统

权利要求书

1.一种牵引变流器热场控制方法，其特征在于，包括：

步骤S1：根据各功率模块产生功耗与所属桥臂电平状态和与功耗间接关联的非热场控制量的关系，构建各功率模块对应系统热场控制量的功耗预测模型；

步骤S2：根据对应系统热场控制量的功耗预测模型构建基于功耗方差的热场分布控制目标函数，然后将基于功耗方差的热场分布控制目标函数与各所述非热场控制量的控制目标函数相结合以构建基于性能的归一化控制目标函数；

步骤S3：根据所述归一化控制目标函数建立基于性能归一化的初始奖励函数，并将所述初始奖励函数优化为根据外环反馈值动态调整热权重系数的目标奖励函数；

步骤S4：在总数为L的牵引变流器各相桥臂电平状态所有可能组合中，选取使得所述目标奖励函数值最大化的系统电平状态组合作为系统控制指令输出，实现相对应功率模块热量的智能调控。

2.根据权利要求1所述的牵引变流器热场控制方法，其特征在于，所述步骤S2所述的热场分布控制目标函数用于在一段时间内，使得牵引变流器各功率模块总功耗趋于相同，进而产生趋于相近的热量，并使得牵引变流器系统中各功率模块所产生的热量将形成热量分布均匀的一种热系统；所述热场是指牵引变流器运行中各功率模块因自身功耗而产生的热量所形成的热系统。

3.根据权利要求1或2所述的牵引变流器热场控制方法，其特征在于，所述非热场控制量为电流。

4.根据权利要求3所述的牵引变流器热场控制方法，其特征在于，所述步骤S1具体包括以下步骤：

S11：建立系统非热场控制量与所属桥臂电平状态的关系，构建系统非热场控制量的预测模型，表示为：

x^m[n+1]＝A^m[n]x^m[n]+B^m(S[n])u[n]+C^m[n]

式中，x^m[n+1]为预测第[n+1]个系统采样周期内第m类系统非热场控制量的状态向量，x^m[n]为第[n]个系统采样周期第m类系统非热场控制量的状态向量，为与第m类系统非热场控制量有关的状态空间方程中的第p个状态变量，数值为第m类非热场控制量在第[n]个系统采样周期内的采样值，P为与第m类系统非热场控制量有关的状态空间方程中的状态变量总数，m＝1,2,…,M，M为系统非热场控制量的总数；A^m[n]为与第m类系统非热场控制量有关的状态空间方程中与状态变量有关的时变参数矩阵，B^m(S[n])为与第m类系统非热场控制量有关的状态空间方程中的输入变量的时变参数矩阵，其表达式与S[n]有关，S[n]为第[n]个系统采样周期内牵引变流器各相桥臂的电平状态所有可能组合的集合，S＝[S₁,S₂,…,S_k,…,S_K]，S_k表示牵引变流器第k相桥臂的电平状态，其中桥臂的电平状态由若干离散数值组成，具体数量及数值由牵引变流器的拓扑结构所决定，K为牵引变流器的桥臂总数；u[n]为输入向量，u＝[u₁,u₂,…,u_q,…,u_Q]^T，u_q为第q个输入变量，Q为输入变量总数；C^m[n]为与第m类系统非热场控制量有关的状态空间方程中其它项的时变参数矩阵；

S12：建立功率模块产生功耗与所属桥臂电平状态的关系，构建基于功耗的系统热场控制量的预测模型，其表达式为：

式中，为牵引变流器第k相桥臂第j个功率模块在第[n+1]个系统采样周期内的总体功耗预测值，k＝1,2,…,K，j＝1,2,…,J，J为牵引变流器中桥臂功率模块的总数；S_k[n]表示在第[n]个系统采样周期内牵引变流器第k相桥臂的电平状态；i_k[n+1]为在第[n+1]个系统采样周期内流经牵引变流器第k相桥臂的电流预测值；和分别为牵引变流器第k相桥臂第j个功率模块的导通损耗和切换损耗，数值与第[n+1]个系统采样周期内流经牵引变流器第k相桥臂的电流值i_k[n+1]和第[n]个系统采样周期内功率模块本身结温T_kj[n]有关；和分别为判断第j个功率模块是否产生导通损耗和产生切换损耗的函数；其中，i_k[n+1]根据S11得到的系统电流控制量的预测值。