本发明专利技术提供了一种牵引变流器功率模块动态温升计算方法，包括：确定列车运行过程中的牵引变流器的瞬时电流与时间的第一关系；确定列车运行过程中的牵引变流器的瞬时电流损耗与时间的第二关系；根据第一关系和第二关系，确定RMS电流和RMS的电流损耗；根据RMS电流和RMS的电流损耗和预设的散热条件，仿真得到牵引变流器的热管散热器的温度与时间的第三关系；构建温度与时间的第三关系与热管散热器的热学模型；为热学模型赋予初始热阻参数和初始热容参数，确定当前的温升，对初始电阻参数和初始电容参数进行优化，直至温升与热管散热器的最高允许温度的差值在预设范围内。的最高允许温度的差值在预设范围内。的最高允许温度的差值在预设范围内。
【技术实现步骤摘要】
一种牵引变流器功率模块动态温升计算方法和系统
[0001]本专利技术涉及数字信号处理
，尤其涉及一种牵引变流器功率模块动态温升计算方法和系统。
技术介绍
[0002]目前牵引变流器温升评估采用牵引计算得到的整个线路运行完成后牵引变流器的电流有效值(Root Mean Square，RMS)，即牵引变流器的额定电流。然后根据RMS电流，结合牵引变流器选用的开关器件进行开关损耗和通态损耗计算，利用得到的损耗值进行热学仿真，计算出牵引变流器功率模块在额定工况下的温升情况。然而，列车实际运行过程中由于线路条件，车辆载荷，加减速度不同，牵引变流器功率模块温度实际是动态变化的，且温度变换总是滞后于损耗变换，因此牵引变流器散热系统可看成一个“惯性系统”。因此根据RMS电流计算的功率模块温升只能表示特定条件下的温升情况，不能反应列车实际运行过程中的温升，设计过程中通常保有较大裕量，增加了牵引变流器的体积重量及成本。
技术实现思路
[0003]本专利技术实施例的目的提供一种牵引变流器功率模块动态温升计算方法和系统，以解决现有技术所存在的问题。
[0004]第一方面，本专利技术提供了一种牵引变流器功率模块动态温升计算方法，所述方法包括：
[0005]确定列车运行过程中的牵引变流器的瞬时电流与时间的第一关系；
[0006]确定列车运行过程中的牵引变流器的瞬时电流损耗与时间的第二关系；
[0007]根据所述第一关系和第二关系，确定RMS电流和所述RMS的电流损耗；
[0008]根据所述RMS电流和所述RMS的电流损耗和预设的散热条件，仿真得到牵引变流器的热管散热器的温度与时间的第三关系；
[0009]构建温度与时间的第三关系与热管散热器的热学模型；
[0010]为所述热学模型赋予初始热阻参数和初始热容参数，确定当前的温升，对初始电阻参数和初始电容参数进行优化，直至温升与热管散热器的最高允许温度的差值在预设范围内。
[0011]在一种可能的实现方式中，所述确定列车运行过程中的牵引变流器的瞬时电流与时间的第一关系具体包括：
[0012]对列车的动力性能指标、列车载荷、线路条件进行处理，得到瞬时电流与时间的第一关系；其中，所述列车动力性能指标包括列车最高运行速度，牵引加速度，制动减速度；线路条件包括线路上坡道，弯道，车站设置，隧道。
[0013]在一种可能的实现方式中，所述确定列车运行过程中的牵引变流器的瞬时电流损耗与时间的第二关系具体包括：
[0014]根据I GBT技术手册中的损耗
‑
电流曲线，得到瞬时电流与损耗之间的关系；或者,
[0015]根据I GBT的双脉冲试验,测量不同瞬时电流下的损耗，得到瞬时电流与损耗之间的关系；
[0016]根据所述瞬时电流与损耗之间的关系，以及所述第一关系，确定第二关系。
[0017]在一种可能的实现方式中，所述根据所述第一关系和所述第二关系，确定RMS电流和所述RMS的电流损耗具体包括：
[0018]根据多个所述瞬时电流的均方根RMS，计算得到RMS电流；
[0019]根据RMS电流，计算得到RMS的电流损耗。
[0020]在一种可能的实现方式中，所述预设的散热条件包括RMS的电流损耗、风机管道的风量、风速和风压、环境温度，所述根据所述RMS电流和所述RMS的电流损耗和预设的散热条件，仿真得到牵引变流器的热管散热器的温度与时间的第三关系具体包括：
[0021]将所述RMS的电流损耗、风机管道的风量、风速和风压、环境温度输入仿真模型进行仿真，得到温度与时间的第三关系。
[0022]在一种可能的实现方式中，所述根据所述第三关系和预设的热管散热器模型，确定初始热阻参数和初始热容参数具体包括：
[0023]根据预设时长内的温度与时间的第三关系，确定预设时长内的温升；
[0024]根据所述温升，计算初始热阻参数和初始热容参数。
[0025]在一种可能的实现方式中，所述根据所述温升，计算初始热阻参数和初始热容参数具体包括：
[0026]根据公式计算初始电阻参数和初始电容参数；
[0027]其中，T(t)为温升，P为RMS的电流损耗，R为初始电阻参数，C为初始电容参数，t为预设时长。
[0028]在一种可能的实现方式中，所述为所述热学模型赋予初始热阻参数和初始热容参数，确定当前的温升，对初始电阻参数和初始电容参数进行优化，直至温升与热管散热器的最高允许温度的差值在预设范围内具体包括：
[0029]T
max
＝T
k
‑
P
×
R
th(j
‑
c)
‑
P
×
R
th(c
‑
s)
[0030]其中，P为RMS的电流损耗，T
k
为IGBT容许的最大节温,R
th(j
‑
c)
为IGBT的节对外壳热阻，R
th(c
‑
s)
为外壳对基板的热阻，T
max
为最高允许温度。
[0031]第二方面,本专利技术提供了一种牵引变流器功率模块动态温升计算系统，所述系统包括：
[0032]第一确定模块，确定列车运行过程中的牵引变流器的瞬时电流与时间的第一关系；
[0033]第二确定模块，确定列车运行过程中的牵引变流器的瞬时电流损耗与时间的第二关系；
[0034]第三确定模块，根据所述第一关系和第二关系，确定RMS电流和所述RMS的电流损耗；
[0035]仿真模块，根据所述RMS电流和所述RMS的电流损耗和预设的散热条件，仿真得到牵引变流器的热管散热器的温度与时间的第三关系；
[0036]热学模型构建模块，构建温度与时间的第三关系与热管的热学模型；
[0037]优化模块，为所述热学模型赋予初始热阻参数和初始热容参数、第二关系，确定当前的温升，对初始电阻参数和初始电容参数进行优化，直至温升与热管散热器的最高允许温度的差值在预设范围内。
[0038]第三方面,本专利技术提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行第一方面任意一项所述的牵引变流器功率模块动态温升计算方法。
[0039]由此通过应用本专利技术提供的牵引变流器功率模块动态温升计算方法，根据牵引计算线路仿真得到的牵引变流器在线路运行过程中的瞬时电流，根据瞬时电流计算各个电流下的损耗，再根据各个损耗下的温升计算出实际运行过程中的动态温升。可以更加准确地指导优化牵引变流器散热设计，降低产品的体积和重量，节约成本。把热管模型等效为电气系统的电路模型，并进行数学建模，推导出损耗
‑
温度关系公式；提出通过牵引计算及线路仿真，得出全线路下的电流曲线，并通过电流曲线计算出全线路下损耗曲线；搭建仿真模型，得到全线路下的动态温本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种牵引变流器功率模块动态温升计算方法，其特征在于，所述方法包括：确定列车运行过程中的牵引变流器的瞬时电流与时间的第一关系；确定列车运行过程中的牵引变流器的瞬时电流损耗与时间的第二关系；根据所述第一关系和第二关系，确定RMS电流和RMS的电流损耗；根据所述RMS电流和所述RMS的电流损耗和预设的散热条件，仿真得到牵引变流器的热管散热器的温度与时间的第三关系；构建温度与时间的第三关系与热管散热器的热学模型；为所述热学模型赋予初始热阻参数和初始热容参数、第二关系，确定当前的温升，对初始电阻参数和初始电容参数进行优化，直至温升与热管散热器的最高允许温度的差值在预设范围内。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定列车运行过程中的牵引变流器的瞬时电流与时间的第一关系具体包括：对列车的动力性能指标、列车载荷、线路条件进行处理，得到瞬时电流与时间的第一关系；其中，所述列车动力性能指标包括列车最高运行速度，牵引加速度，制动减速度；线路条件包括线路上坡道，弯道，车站设置，隧道。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定列车运行过程中的牵引变流器的瞬时电流损耗与时间的第二关系具体包括：根据I GBT技术手册中的损耗
‑
电流曲线，得到瞬时电流与损耗之间的关系；或者,根据I GBT的双脉冲试验,测量不同瞬时电流下的损耗，得到瞬时电流与损耗之间的关系；根据所述瞬时电流与损耗之间的关系，以及所述第一关系，确定第二关系。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一关系和所述第二关系，确定RMS电流和所述RMS的电流损耗具体包括：根据多个所述瞬时电流的均方根RMS，计算得到RMS电流；根据所述RMS电流，计算得到RMS的电流损耗。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述RMS电流和所述RMS的电流损耗和预设的散热条件，仿真得到牵引变流器的热管散热器的温度与时间的第三关系具体包括：将所述RMS的电流损耗、风机管道的风量、风速和风压、环境温度输入仿真模型进行仿真，得到温度与时间的第三关系。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述第三关系和预设的热管散热器模型，确定初始热阻参数和初始热容参数具体包括：根据预设时长内的温度与时间的第三关系，确定预设时长内的温升；根据所述温升，计算初始热阻参数和初...
【专利技术属性】
技术研发人员：尚付磊，杨其林，李骄松，林显琦，孙伟，郝遥迪，
申请(专利权)人：中车青岛四方车辆研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：
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