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专利号: 2021106379990
申请人: 西南交通大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种考虑老化进程的地铁牵引整流器二极管剩余寿命预测方法,其特征在于,包括以下步骤:

步骤1:以Δt为采样间隔,采集从0点开始24小时内的地铁牵引变电所整流器二极管正向导通电流iF(t)、散热器温度Th(t)和整流柜外环境温度Ta(t);

步骤2:根据二极管产品数据手册提供的正向伏安特性曲线,求得二极管正向导通电流 iF(t)所对应的正向导通电压uF(t);根据二极管产品数据手册提供的瞬态热阻抗曲线,拟合得到初始状态下二极管热阻R1(0),二极管热容C1(0),散热器热阻Rh(0),散热器热容Ch(0);根据式(1)计算得到初始状态下的辨识量θ1(0)、θ2(0)、θ3(0)和θ4(0);

步骤3:根据式(2)计算t时刻的二极管导通损耗P(t):P(t)=iF(t)uF(t)                             (2)步骤4:使用0点开始24小时内的二极管导通损耗、散热器温度和整流柜外环境温度数据,根据式(3),利用最小二乘法辨识得到当天24点时的辨识量θ1(d0)、θ2(d0)、θ3(d0)和θ4(d0);

Th(t)=θ1(d0)Th(t‑1)+θ2(d0)Th(t‑2)+θ3(d0)P(t‑1)+θ4(d0)Ta(t‑1)            (3)步骤5:计算24点时二极管热阻改变量系数g1(d0)和散热器热阻改变量系数gh(d0);

步骤6:计算24点时的热网络模型参数:步骤7:计算当前二极管损伤值D(d0):步骤8:根据当天24点时的热网络模型参数计算采样日后一天的二极管结温:步骤9:使用雨流计数法对二极管结温进行统计分析,把结温变化简化为若干个热载荷循环,提取单次热载荷中结温幅值波动的大小ΔTji,单次热载荷的结温平均值Tjmi和不同热载荷的加载次数ni,计算单次热载荷下对二极管造成的损伤di:式中:参数A、α为通过试验测试数据的拟合得到的寿命模型参数,A=97.2231,α=‑20 ‑23

3.1292,Ea为激发能量常数,Ea=9.89×10 J,kB为波尔兹曼常量,kB=1.38×10 J/K;

步骤10:计算采样日一天后的二极管损伤值D(d1):其中:k为热载荷种类数;

步骤11:更新采样日一天后的二极管热阻值R1(d1):R1(d1)=R1(0)(1+a·D(d1))                        (10)步骤12:计算采样日m天后的二极管损伤值,其中m为大于等于2的整数;

重复步骤8‑9计算采样日m天后的二极管结温和单次热载荷下对二极管造成的损伤;

利用下式计算采样日m天后的二极管损伤值D(dm) 和二极管热阻值R1(dm);

R1(dm)=R1(0)(1+a·D(dm))                       (12)当D(dm)首次大于等于1时,m即为二极管在采样日时的剩余寿命预测值。

2.根据权利要求1所述的一种考虑老化进程的地铁牵引整流器二极管剩余寿命预测方法,其特征在于,所述采样间隔Δt为0.1s。