[发明专利]一种两电平牵引逆变器IGBT结温控制方法及系统

说明书

本发明涉及电力电子技术领域，公开了一种两电平牵引逆变器IGBT结温控制方法及系统，以降低两电平牵引逆变器IGBT的结温；该方法包括采集当前周期内牵引电机的三相定子电流，计算当前周期内的牵引电机的输出转矩、转子磁链和三相定子电流在两相静止坐标系中的夹角；计算得到当前周期内牵引电机的三相电流参考值；建立三相电流参考值和三相电流实际值之间的残差模型；计算得到共模量；计算残差模型的输出值和共模量的和值，将该和值输入滞环控制器，若该值超过滞环控制器内预设的正的阈值时，滞环控制器输出1，并控制目标IGBT开通；若该值小于滞环控制器内预设的负的阈值时，滞环控制器输出0，并控制目标IGBT关断。

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种两电平牵引逆变器IGBT结温控制方法及系统。

背景技术

牵引变流器作为高速列车牵引传动系统的重要组成部分，其稳定可靠运行直接关系到整个系统的安全运行。两电平牵引变流器作为一种常用的拓扑结构，其中电机侧逆变器往往承受着剧烈的电热应力，尤其是逆变器中的功率开关器件绝缘栅双极型晶体管(IGBT)是变流器中故障率较高的器件之一。因此，通过采取相应的控制方法延缓IGBT的损耗，从而增强变流器整体的运行安全性，提升变流器整体使用寿命，对保障高速列车的安全运行具有十分重要的意义。

在整个牵引逆变器的使用寿命中，IGBT会经历不同类型的应力，尤其是结温波动造成的热应力。由于IGBT由几层不同的材料组成，每层材料具有不同的热膨胀系数，在承受热应力时每层材料会有不同程度的收缩和膨胀，随着时间的推移会导致IGBT的损耗和老化，最终导致失效，造成器件的开路故障和短路故障，引起故障环流、波形缺失、谐波突增，严重影响变流器系统的整体运行安全。在牵引逆变器几十年的生存期里，如果设备在系统接近使用寿命结束之前发生故障，则需要安排维护并更换设备，消耗大量的人力物力。

因此，如何降低两电平牵引逆变器IGBT的结温以减小温度应力对器件的冲击成为一个急需解决的问题。

发明内容

本发明目的在于提供一种两电平牵引逆变器IGBT结温控制方法及系统，以降低两电平牵引逆变器IGBT的结温以减小温度应力对器件的冲击，从而降低损耗，延长逆变器整体使用寿命，减少维护成本。

为实现上述目的，本发明提供了一种两电平牵引逆变器IGBT结温控制方法，包括以下步骤：

S1：设定采样周期，采集当前周期内牵引电机的三相定子电流，根据所述三相定子电流计算当前周期内的牵引电机的输出转矩、转子磁链和三相定子电流在两相静止坐标系中的夹角；

S2:根据所述牵引电机的输出转矩、所述转子磁链和所述三相定子电流在两相静止坐标系中的夹角计算得到当前周期内牵引电机的三相电流参考值；

S3：建立所述三相电流参考值和三相电流实际值之间的残差模型；

S4：获取残差中的最大值和最小值，根据所述最大值和所述最小值计算得到共模量；

S5：计算所述残差模型的输出值和所述共模量的和值，将该和值输入滞环控制器，若该值超过滞环控制器内预设的正的阈值时，所述滞环控制器输出1，并控制目标IGBT开通；若该值小于滞环控制器内预设的负的阈值时，所述滞环控制器输出0，并控制目标IGBT关断。

优选地，还包括以下步骤：

S6：建立目标IGBT在当前周期的结温与三相电流、开关信号以及上一周期结温之间的第四关系模型；

S7：根据所述第四关系模型计算目标IGBT在当前周期的结温值。

优选地，所述S1具体包括以下步骤：

建立三相定子电流分别与当前周期内的牵引电机的输出转矩、转子磁链和三相定子电流在两相静止坐标系中的夹角的关系模型如下：