[发明专利]驱动信号提取和结温估算方法、装置及系统在审
申请号: | 202210316856.4 | 申请日: | 2022-03-29 |
公开(公告)号: | CN114705964A | 公开(公告)日: | 2022-07-05 |
发明(设计)人: | 王骁;徐小明;王为介;仇祺沛;马颖涛;李阳;张建军;葛兴来;柴育恒;张波;杨伟君;曹宏发;赵红卫;康晶辉;刘伟志;杨宁;李岩磊;陈义衡;张若冰;杨清清;陈明远;董鑫媛;和靖;刘明田 | 申请(专利权)人: | 中国铁道科学研究院集团有限公司;北京纵横机电科技有限公司;中国铁道科学研究院集团有限公司机车车辆研究所;铁科纵横(天津)科技发展有限公司;西南交通大学 |
主分类号: | G01R31/26 | 分类号: | G01R31/26 |
代理公司: | 北京三友知识产权代理有限公司 11127 | 代理人: | 崔博;叶明川 |
地址: | 100081*** | 国省代码: | 北京;11 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 驱动 信号 提取 估算 方法 装置 系统 | ||
本申请提供了一种基于粒子群算法的驱动信号提取和结温估算方法、装置及系统,所述信号提取方法包含:通过牵引整流器获取外部参量网侧电压、网侧电流以及直流侧电压;根据所述外部参量网侧电压、所述网侧电流以及所述直流侧电压通过粒子群算法计算出外部电路的杂散电感和杂散电阻;将所述杂散电感和所述杂散电阻代入网侧闭合回路结合基尔霍夫电压定律计算出四象限输入电压;根据所述四象限输入电压通过对变流器的调制策略进行分析获得中整流器中每个IGBT模块的驱动信号。
技术领域
本申请涉及电力电子器件的可靠性评估技术领域,具体涉及一种驱动信号提取和结温估算方法、装置及系统。
背景技术
随着未来高速列车的不断发展,列车将面临更加多变的工况以及运行环境,由绝缘栅双极型晶体管(Insulate-Gate Bipolar Transistor,IGBT)组成的牵引变流器长期处于多变、恶劣的运行工况下,其关键部件IGBT的可靠性受到极大挑战。相关的工业统计表明:IGBT的故障占整个变流器系统故障的25%以上且目前公认为温度是影响IGBT可靠性的关键因素。列车用的大功率IGBT模块属于焊接型封装,其内部的连接由不同热膨胀系数的材料堆叠而成这使得模块在受到温度变化作用时,不同材料层间发生挤压或拉伸,引起剪切应力和弯曲变形,致使键合线脱落以及焊料层出现空洞,最终导致模块发生失效。IGBT结温可用于反应芯片以及模块封装整体的热应力情况,是评估器件运行状态的有效参数。目前基于损耗计算和热网络的结温估算方法得到了广泛的应用,但针对于牵引变流器系统,由于列车现有传感器数量的限制,只能测得变流器的一些外部信号,而用于损耗计算的一些关键信息,例如IGBT驱动信号,无法直接获取,因此这些方法难以在列车变流器中得到应用。如何基于列车现有的传感器信息准确估算变流器IGBT的结温,仍需一种可行的方法。
发明内容
本申请目的在于提供一种驱动信号提取和结温估算方法、装置及系统,通过粒子群算法进行整流器外部参数辨识,进而准确提取IGBT驱动信号的方法,予以解决现有整流器中IGBT模块驱动信号与结温无法有效获取的问题。
为达上述目的,本申请所提供的驱动信号提取方法,适用于牵引变流器,所述方法包含:通过牵引整流器获取外部参量网侧电压、网侧电流以及直流侧电压;根据所述外部参量网侧电压、所述网侧电流以及所述直流侧电压通过粒子群算法计算出外部电路的杂散电感和杂散电阻;将所述杂散电感和所述杂散电阻代入网侧闭合回路结合基尔霍夫电压定律计算出四象限输入电压;根据所述四象限输入电压通过对变流器的调制策略进行分析获得中整流器中每个IGBT模块的驱动信号。
在上述驱动信号提取方法中,可选的,根据所述外部参量网侧电压、所述网侧电流以及所述直流侧电压通过粒子群算法计算出外部电路的杂散电感和杂散电阻包含:根据所述外部参量网侧电压、所述网侧电流以及所述直流侧电压构建适应度函数;通过粒子群算法对所述适应度函数进行寻优计算获得最优估算的杂散电感和杂散电阻。
在上述驱动信号提取方法中,可选的,通过粒子群算法对所述适应度函数进行寻优计算获得最优估算的杂散电感和杂散电阻还包含:根据预设粒子信息和预设系数更新粒子群算法中的惯性系数;根据所述惯性系数限制粒子算法中每个粒子的位置和速度;根据限制位置和速度后的粒子算法进行寻优计算获得最优估算的杂散电感和杂散电阻。
在上述驱动信号提取方法中,可选的,将所述杂散电感和所述杂散电阻代入网侧闭合回路结合基尔霍夫电压定律计算出四象限输入电压包含:
通过以下公式获得四象限输入电压:
在上式中,L为杂散电感,R为杂散电阻,Uab为四象限输入电压,Is为网侧电流。
该专利技术资料仅供研究查看技术是否侵权等信息,商用须获得专利权人授权。该专利全部权利属于中国铁道科学研究院集团有限公司;北京纵横机电科技有限公司;中国铁道科学研究院集团有限公司机车车辆研究所;铁科纵横(天津)科技发展有限公司;西南交通大学,未经中国铁道科学研究院集团有限公司;北京纵横机电科技有限公司;中国铁道科学研究院集团有限公司机车车辆研究所;铁科纵横(天津)科技发展有限公司;西南交通大学许可,擅自商用是侵权行为。如果您想购买此专利、获得商业授权和技术合作,请联系【客服】
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