【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及轨道交通电力电子应用，具体涉及一种用于城轨变流器的健康状态在线监测方法。
技术介绍
1、功率器件igbt广泛应用于城市轨道交通牵引变流器中，对其健康状态进行有效且准确的评估对牵引控制系统有重要意义。如图1所示，根据相关文献显示，城轨列车牵引逆变器发生故障的情况中68％的比例是功率器件发生故障。功率器件的故障原因包括过温和热循环、震荡和短路、水汽和湿度、灰尘和颗粒。如图2所示，功率器件的故障主要原因是温度因素，占比最高达到55％，主要体现为难以观测的模块老化故障，即模块内部键合线因温度因素发生的断裂。针对这一问题，目前常见的解决策略是在列车运行一定距离后更换全部的功率器件，因此如果能够实现igbt健康状态的在线监测，模块将由计划修转变为状态修，进而降低运维经济成本和时间成本。
2、目前监测igbt老化状态最为常用的方法是电参数监测法。其基本原理为：在igbt发生老化后，其电气参数会呈现一定的变化趋势。在固定的工况下，可以建立老化状态与电气参数一一对应的关系，通过监测电气参数就可以实现对igbt老化状态的判断。
3、现有的雨流计数法和寿命模型相结合方式由于其准确性和系统性，目前应用较为广泛。该方法首先通过牵引传动系统模型，利用列车实际运行情况获取igbt模块在每一时刻的电压电流数据，通过相关计算即可获得igbt与二极管损耗情况，之后利用cauer或foster等效热网络模型推算得到igbt温度情况。最后通过雨流计数法得到如图3所示的统计图，最终通过相应寿命模型预测igbt模块的寿命。由技术原理可
4、如图4所示，基于双向电流加速老化的预测方式考虑了igbt与续流二极管流过电流与老化程度的关系。首先通过建立开关器件、老化电流、环境温度间的拟合模型，得到开关器件电流解析观测模型，可将列车实际运行工况中电流转化为等效老化电流，进而通过相关预测模型拟合器件的损伤程度累计情况，最终实现寿命预测。这种方法考虑因素较为全面，但模型构建过程较为复杂，在实际应用中需要大量列车实际运行数据并通过较为复杂的预测算法得到模块损伤程度。在列车的实际应用中难以直观迅速的反映模块老化程度。
技术实现思路
1、针对上述现有技术的缺陷和不足，提供一种用于城轨变流器的健康状态在线监测方法，基于变流器实际运行流程设计监测工况流程和动作时刻，利用相关逻辑信号实现igbt工况确定，实现igbt模块健康状态的在线监测。
2、为实现上述目的，本专利技术采取了如下技术方案：
3、第一方面，一种用于城轨变流器的健康状态在线监测方法，应用于设置自激短路功能的城轨变流器，使用驱动电路对变流器状态进行监测，包括下述步骤：
4、将变流器的运行工况划分为正常功率变换工况和自激短路监测工况；
5、将正常功率变换工况的优先级设定为大于自激短路监测工况；
6、判定变流器是否停止工作；
7、若变流器停止工作，则执行自激短路监测功能。
8、在上述方案的基础上，判定步骤为：
9、设定变流器的支撑电容电压阈值；
10、监测列车运行速度、列车控制系统指令、变流器控制信号、变流器的支撑电容电压；
11、若列车运行速度为零且列车控制系统指令为停机且变流器控制信号闭锁且变流器的支撑电容电压小于或等于阈值，则执行自激短路监测功能。
12、在上述方案的基础上，在正常功率变换工况下，驱动电路执行正常驱动功能，包括功率放大、欠压保护、过温保护、短路保护功能；在自激短路监测工况下，驱动电路执行状态监测功能，产生并采集短路电流，判断变流器的健康状态。
13、在上述方案的基础上，还包括下述步骤：
14、设置支撑电容电压监测信号，将电容电压监测信号动作阈值设置为vth，当支撑电容电压低于vc时该监测信号为低电平，当电容电压不低于vth时该监测信号为高电平；
15、设置自激短路监测工况使能信号，当支撑电容电压监测信号且变流器控制信号已发送若干个高电平信号后使能自激短路监测功能，使能信号高电平有效。
16、第二方面，提供一种城轨变流器，设置有自激短路监测功能，应用上述任意方案所述的一种用于城轨变流器的健康状态在线监测方法。
17、本专利技术的有益效果：
18、本专利技术将自激短路igbt健康状态监测技术与城轨牵引变流器实际运行工况相结合，经过一定的逻辑处理，设计了一种能够判定igbt运行工况的自激短路监测流程。使得自激短路技术能够在线应用于城轨牵引变流器中，使得电力电子设备运行更加可靠。
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1.一种用于城轨变流器的健康状态在线监测方法，应用于设置自激短路功能的城轨变流器，其特征在于，使用驱动电路对变流器状态进行监测，包括下述步骤：
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，判定步骤为：
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在正常功率变换工况下，驱动电路执行正常驱动功能，包括功率放大、欠压保护、过温保护、短路保护功能；在自激短路监测工况下，驱动电路执行状态监测功能，产生并采集短路电流，判断变流器的健康状态。
4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括下述步骤：
5.一种城轨变流器，设置有自激短路监测功能，其特征在于，应用如任意权利要求1-4所述的一种用于城轨变流器的健康状态在线监测方法。
【技术特征摘要】
1.一种用于城轨变流器的健康状态在线监测方法，应用于设置自激短路功能的城轨变流器，其特征在于，使用驱动电路对变流器状态进行监测，包括下述步骤：
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，判定步骤为：
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在正常功率变换工况下，驱动电路执行正常驱动功能，包括功率放大、欠压...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄先进，范华安，朱利，林飞，孙湖，杨中平，
申请(专利权)人：北京交通大学，
类型：发明
国别省市：
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