一种变流器的设计方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种变流器的设计方法及装置，以及一种计算机可读存储介质。该设计方法包括以下步骤：创建变流器柜体节点及其内部至少一个子系统节点的有限元模型；将变流器柜体节点与各子系统节点的连接处的连接刚度系数都初始化为大值；对有限元模型进行振动响应仿真，以计算变流器中各电子器件的功率谱密度函数及均方根；对变流器进行振动试验考核；对变流器中的各电子器件进行通电测试，以判断各电子器件的性能是否达标；以及响应于任一电子器件的性能不达标的判断结果，对子系统节点与变流器柜体节点的连接处进行减振优化，并重新进行振动响应仿真、振动试验考核及通电测试，直到变流器中的各电子器件均通过通电测试。到变流器中的各电子器件均通过通电测试。到变流器中的各电子器件均通过通电测试。

【技术实现步骤摘要】
一种变流器的设计方法及装置


[0001]本专利技术涉及轨道交通装备的生产技术，尤其涉及一种变流器的设计方法、一种变流器的设计装置，以及一种计算机可读存储介质。

技术介绍

[0002]随着轨道交通装备技术的高速发展，大功率电力机车承担着越来越重要的运载任务。电子器件作为电力机车变流器中的核心部件，其振动可靠性一直倍受关注。统计数据表明，电子产品可靠性主要受温度、振动和湿度等因素影响，其中振动因素占比约为20％。然而，中国幅员广阔，西北路局车辆运行路况相对更为恶劣，车辆振动、车内有源设备振动量值会急剧增大，其对电子器件可靠性的影响将更为严重。
[0003]在现有变流器设备的产品开发前期，受开发周期和人员经验等多种因素限制，很少考虑振动对电子器件性能的影响。同时，现有产品型式试验采用的《GB/T21563
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2010轨道交通机车车辆设备冲击和振动试验》标准，其中的试验载荷与实际的振动路谱存在很大的区别。这些因素导致很多产品虽然通过了型式试验，但是在正式上线运行几年后频繁出现故障。
[0004]为了克服现有技术存在的上本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种变流器的设计方法，其特征在于，包括以下步骤：根据所述变流器的柜体及其中包括的多个电子器件，创建变流器柜体节点及其内部至少一个子系统节点的有限元模型；将所述变流器柜体节点与各所述子系统节点的连接处的连接刚度系数都初始化为大值；对所述有限元模型进行振动响应仿真，以计算所述变流器中各所述电子器件的功率谱密度函数及均方根；根据所述功率谱密度函数及所述均方根对所述变流器进行振动试验考核；对经过所述振动试验考核的所述变流器中的各所述电子器件进行通电测试，以判断各所述电子器件的性能是否达标；以及响应于任一所述电子器件的性能不达标的判断结果，对所述电子器件所在的子系统节点与所述变流器柜体节点的连接处进行减振优化，并重新进行所述振动响应仿真、所述振动试验考核及所述通电测试，直到所述变流器中的各所述电子器件均通过所述通电测试。2.如权利要求1所述的设计方法，其特征在于，在执行创建所述有限元模型的步骤之前，所述设计方法还包括以下步骤：根据多个变流器样本内部易受振动影响的部件，建立易受振动影响部件的部件特征库，其中，所述部件特征库中包括多种电子器件。3.如权利要求2所述的设计方法，其特征在于，所述创建变流器柜体节点及其内部至少一个子系统节点的有限元模型的步骤包括：根据所述部件特征库对所述变流器中包括的多个器件进行筛选，以确定创建所述有限元模型所需的所述多个电子器件；根据所述柜体确定所述变流器柜体节点，并根据所述多个电子器件确定所述至少一个子系统节点；以及根据所述变流器柜体节点及所述至少一个子系统节点创建所述有限元模型。4.如权利要求1所述的设计方法，其特征在于，所述将所述变流器柜体节点与各所述子系统节点的连接处的连接刚度系数都初始化为大值的步骤包括：根据所述变流器柜体节点及所述至少一个子系统节点在所述有限元模型的位置，确定所述变流器柜体节点与各所述子系统节点的连接处；以及将所述变流器柜体节点与各所述子系统节点的连接处的连接刚度系数都初始化为无穷大，以模拟未在各所述连接处安装减振器的连接状态。5.如权利要求1所述的设计方法，其特征在于，在执行所述对所述有限元模型进行振动响应仿真的步骤之前，所述设计方法还包括以下步骤：对多个变流器样本进行实车测量，以分别确定车体对各所述变流器样本的至少一个外部振源，并分别采集各所述外部振源的外部振动加速度；以及根据各所述外部振动加速度分别计算对应的外部功率谱密度函数；和/或对多个所述变流器样本进行实车测量，以分别确定各所述变流器样本内部的各部件之间的至少一个内部振源，并分别采集各所述内部振源的内部振动加速度；以及根据各所述内部振动加速度分别计算对应的内部功率谱密度函数；以及根据各所述外部振源及其对应的外部功率谱密度函数，和/或各所述内部振源及其对
应的内部功率谱密度函数，建立振源特征数据库。6.如权利要求5所述的设计方法，其特征在于，所述对所述有限元模型进行振动响应仿真的步骤包括：根据所述振源特征数据库，确定所述有限元模型的各所述振源的功率谱密度函数；以及根据各所述振源的功率谱密度函数对所述有限元模型进行多点输入的振动仿真，以计算所述变流器中各所述电子器件的功率谱密度函数及均方根。7.如权利要求1所述的设计方法，其特征在于，所述根据所述功率谱密度函数及所述均方根对所述变流器进行振动试验考核的步骤包括：根据所述变流器的预估服役寿命计算试验加速系数；以及将所述试验加速系数、所述功率谱密度函数及所述均方根输入所述振动试验考核的振动台，利用所述振动台对所述变流器进行振动耐久试验考核，以模拟所述变流器中的各所述电子器件在所述预估服役寿命时的性能。8.如权利要求2所述的设计方法，其特征在于，在执行所述对所述电子器件所在的子系统节点与所述变流器柜体节点的连接处进行减振优化的步骤之前，所述设计方法还包括以下步骤：根据所述部件特征库中包括的各所述电子器件，分别确定适配于各所述电子器件的一种或多种减振器；记录各所述减振器的尺寸数据、三向刚度数据及安装角度数据；以及根据各所述减振器及其对应的尺寸数据、刚度数据及安装角度数据，建立减振器参数数据库。9.如权利要求8所述的设计方法，其特征在于，所述对所述电子器件所在的子系统节点与所述变流器柜体节点的连接处进行减振优化的步骤包括：根据所述变流器柜体节点及所述电子器件所在的子系统节点在所述有限元模型的位置，从所述减振器参数数据库筛选尺寸数据及安装角度数据达标的减振器；以及根据所述减振器的所述刚度数据，更新所述子系...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾亚平，唐雄辉，彭宣霖，夏亮，蒋孝文，
申请(专利权)人：株洲中车时代电气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：