[发明专利]结温导向的牵引变流器寿命优化控制方法、系统及装置

权利要求书

1.结温导向的牵引变流器寿命优化控制方法，其特征是，其包括以下步骤：

S1、采用双矢量模型预测转矩控制以跟踪牵引电机定子参考磁链和参考转矩；在进行两个矢量的选择时，首先基于双矢量模型预测转矩控制选择出第一个电压矢量，然后从八个基本电压矢量中再选择出第二个电压矢量；其中，选择第二个电压矢量时，选择与第一个电压矢量相比最多切换一次的电压矢量作为第二个电压矢量；

S2、根据下一时刻k+1所处的状态，在设定的对应矢量的代价函数中加入动态损耗因子以降低功率器件损耗以及加入磁链控制因子g_m以淘汰使得磁链误差较大的电压矢量，磁链控制因子g_m根据工况变化而变化，其中，动态损耗因子的变化条件为：

判断对应时刻牵引变流器的功率器件是否存在损耗；若存在损耗，则把对应的损耗的因子加入代价函数中；若不产生损耗，则代价函数中只需要包含转矩和磁链控制的项；

磁链控制因子g_m的变化条件为：

如果下一时刻磁链偏差量超过设定值，则淘汰该电压矢量；

S3、再根据转矩无差拍原则计算出每个采样周期内各个矢量的作用时间进而得到合成矢量，基于合成矢量，重新预测下一时刻的转矩和磁链值，通过迭代循环，选择出使得代价函数最小的最优双矢量，将最优双矢量作为下一时刻的输出；

S4、计算功率器件的功率损耗，并基于获得的功率损耗数据采用Foster热网络模型计算结温；采用雨流算法计算一个工作周期内功率器件的平均结温及结温波动，然后使用Miner定理预测不同周期内功率器件的损伤程度，以获得牵引变流器功率器件实际寿命，并据此调节牵引变流器输出。

2.如权利要求1所述的结温导向的牵引变流器寿命优化控制方法，其特征是，所述步骤S2中判断对应时刻牵引变流器的功率器件是否存在损耗时，所述的损耗包括导通损耗和开关损耗。

3.如权利要求2所述的结温导向的牵引变流器寿命优化控制方法，其特征是，将电流和电压在开通关断时的变化值的乘积作为代替开关损耗的因子加入代价函数以降低开关损耗，将电流瞬时值的平方作为代替导通损耗的因子加入代价函数以降低导通损耗。

4.如权利要求3所述的结温导向的牵引变流器寿命优化控制方法，其特征是，所述步骤S2还包括对代价函数中的磁链权重系数进行调节，并采用转矩变化率和磁链变化率代替转矩误差和磁链误差，基于功率器件的结温降低效果进行动态调节。

5.如权利要求4所述的结温导向的牵引变流器寿命优化控制方法，其特征是，所述代价函数定义为g，具体如下：

其中，g₁、g₂、g₃分别代表A、B和C三相的功率器件损耗代价函数，g_m为磁链控制因子，和分别表示参考转矩和参考磁链，ψ_s(k+1)为k+1时刻的牵引电机磁链，T_e(k+1)为k+1时刻的牵引电机转矩。

6.如权利要求1所述的结温导向的牵引变流器寿命优化控制方法，其特征是，所述第二个电压矢量的备选范围包括三个基本电压矢量和一个零矢量，且迭代循环次数降低为四次。

7.如权利要求1所述的结温导向的牵引变流器寿命优化控制方法，其特征是，所述步骤S3中，选择出使得代价函数最小的最优双矢量后，通过占空比与三角载波比较后将最优双矢量作为下一时刻的输出。