1.一种考虑牵引传动系统故障影响的支撑电容寿命评估方法,其特征在于,具体步骤包括:步骤一:分别建立整流器和逆变器中IGBT和二极管发生故障的四种功率模块故障模型,收集支撑电容的电参数离散数据,包括电流均方根值Irms和电压Vcap,从而将故障发生的影响进一步量化;
步骤二:引入牛顿冷却定律建立电容热点温度的优化模型:
式中Th,Tc分别表示实际的电容热点温度和壳体温度,T2,T1表示散热过程中两个测试时间点t2和t1时刻的电容壳体温度,Tm表示最终电容的冷却温度,tr表示t2和t1的时间间隔;
收集T2、T1以及Tm的大量数据,获得电容的时间-温度变化趋势规律;
步骤三:对电流均方根值Irms离散点数据进行离散傅里叶DFT分析,拟合厂家给出的等效电阻ESR随温度和频率的变化规律,同时代入实际的环境温度变化曲线Ta,热阻Rha;进一步将步骤2得到的时间-温度变化趋势规律代入到电容热点温度的方程中,从而得到在系统发生四种故障时的电容热点温度与电容正常温度相比的突变程度;
步骤四:将故障参数折算到寿命的损失率,建立优化的牵引传动系统支撑电容寿命评估模型:式中,其中L′表示支撑电容优化的寿命值,L0表示额定寿命,V和V0表示实际电容器电压和额定电容器电压,T0和Th分别表示额定温度和正常时的实际热点温度,n和p分别代表两个经验系数;Loss表示故障的总体量化后的损失率,其计算式为:式中m1~m4分别表示四个故障的统计数量,a,b,c,d分别表示四个故障折算的寿命损失率,其具体的取值根据步骤3的突变程度求出,Th'表示故障时的热点温度。
2.根据权利要求1所述的一种考虑牵引传动系统故障影响的支撑电容寿命评估方法,其特征在于,所述经验系数n和p的取值为:在电解电容中n取3~5,p取10;在薄膜电容中n取
8~12,p取10。
3.根据权利要求1所述的一种考虑牵引传动系统故障影响的支撑电容寿命评估方法,其特征在于,所述步骤四中,为了衡量系统故障对电容器寿命影响,将不同时段的实际寿命的期望值取倒数,并进行求和得到寿命损失曲线和系统一次运行的寿命损失值,进一步对比其系统故障发生时段的寿命损失值相比原有的运行状态的寿命损失值,可以得到不同故障对应的寿命损失率:故障1折算的寿命的损失率为8.39×10-5;
故障2折算的寿命的损失率为6.65×10-5;
故障3折算的寿命的损失率为5.27×10-7;
故障4折算的寿命的损失率为7.75×10-4。
4.根据权利要求1所述的一种考虑牵引传动系统故障影响的支撑电容寿命评估方法,其特征在于,所述支撑电容的电参数采集模型设定编程环境为MATLAB/Simulink,编程语言为MATLAB/Simulink自身的C语言。