电流型老化试验系统和开关器件老化试验方法技术方案

本发明专利技术涉及技术领域，公开了一种电流型老化试验系统和开关器件老化试验方法。所述电流型老化试验系统，由六个开关器件构成一个三相逆变电路，老化电流源与上述三相逆变电路相连接。利用老化电流源提供三相逆变电路的老化电流，老化电流源可以依照三相逆变电路实际负荷工况下的交流电流幅值变化情况进行相应变化。与传统的电压型老化试验系统相比较，本发明专利技术提供的电流型老化试验系统只需要被试器件和老化电流源，不需要陪试部件以及电机等旋转部件，老化系统的结构大大简化。同时由于不需要搭载陪试模块或辅助，因此能够避免由于陪试模块或负载的老化而影响实验进程和最终的测试结果，可提高老化试验运行的可靠性和开关器件老化的准确度。

【技术实现步骤摘要】
电流型老化试验系统和开关器件老化试验方法
本专利技术涉及开关器件老化试验
，特别是涉及一种电流型老化试验系统和开关器件老化试验方法。
技术介绍
轨道交通系统作为大中型城市公共交通出行的重要方式，以其载客量大、不受交通拥堵影响的优点日益得到广泛采用。城市轨道交通系统的主要组成部分中，轨道交通列车作为载运工具起着至关重要的作用，而列车牵引变流器通过控制牵引电机，为列车运行提供牵引力或电制动力，其运行可靠性、使用寿命直接影响整个列车。据统计，开关器件的故障率占了变流器电气部件故障率的30％以上，大开关器件的使用寿命的在线评估与预测需求很大。目前业内通常使用电压型老化系统对大功率牵引变流器内IGBT器件进行老化状态监测和故障率、寿命预测。然而，电压型老化系统需要在试验时，需要在地面搭建一套基于实际拓扑的完整系统，并按照列车实际运行工况来进行老化实验，因此电压型老化系统的系统拓扑结构复杂，成本高昂。
技术实现思路
基于此，有必要针对传统的电压型老化系统的系统拓扑结构复杂、成本高昂的问题，提供一种电流型老化试验系统和开关器件老化试验方法。一种电流型老化试验系统，包括老化电流源和三相逆变电路，所述三相逆变电路包括第一开关器件、第二开关器件、第三开关器件、第四开关器件、第五开关器件和第六开关器件；所述第一开关器件的发射极与所述第二开关器件的集电极相连接，所述第一开关器件与所述第二开关器件的连接点作为第一连接端；所述第三开关器件的发射极与所述第四开关器件的集电极相连接，所述第三开关器件与所述第四开关器件的连接点作为第二连接端；所述第五开关器件的发射极与所述第六开关器件的集电极相连接，所述第五开关器件与所述第六开关器件的连接点作为第三连接端；所述第一连接端、所述第二连接端和所述第三连接端互相短路连接；所述老化电流源的正极输出端分别与所述第一开关器件的集电极、所述第三开关器件的集电极和所述第五开关器件的集电极相连接，所述老化电流源的负极输出端分别与所述第二开关器件的发射极、所述第四开关器件的发射极和所述第六开关器件的发射极相连接；所述老化电流源用于向所述三相逆变电路提供老化电流。上述电流型老化试验系统，由六个开关器件构成了一个三相逆变电路，老化电流源与上述三相逆变电路相连接。利用老化电流源提供开关器件构成的三相逆变电路的老化电流，可以依照三相逆变电路实际负荷工况下的交流电流幅值变化情况进行相应变化。与传统的电压型老化试验系统相比较，本专利技术提供的电流型老化试验系统只需要被试器件和老化电流源，不需要陪试部件以及电机等旋转部件，老化系统的结构大大简化，缩小了系统的所占空间，很大程度上降低了整个系统的造价。同时由于不需要搭载陪试模块或辅助，因此能够避免由于陪试模块或负载的老化而影响实验进程和最终的测试结果，可提高老化试验运行的可靠性和开关器件老化的准确度。在其中一个实施例中，所述第一开关器件、所述第二开关器件、所述第三开关器件、所述第四开关器件、所述第五开关器件和所述第六开关器件均为IGBT开关管。一种开关器件老化试验方法，包括初始化电流型老化试验系统的调制参数，并计算当前所述电流型老化试验系统中开关器件的总损耗；判断所述总损耗与预设总损耗的误差是否在预设误差范围内；若所述总损耗与预设总损耗的误差在预设误差范围内，则将当前的调制参数定义为最优解并输出；否则，对所述调制参数进行迭代更新并再次计算损耗，直至新的总损耗与预设总损耗的误差在预设误差范围内，将新的调制参数作为最优解并输出；所述电流型老化试验系统根据最优解对由开关器件构成的三相逆变电路进行老化试验，使各开关器件按照预设调制策略切换其开关状态。在其中一个实施例中，所述预设调制策略为五段式的空间矢量调制策略。在其中一个实施例中，所述调制参数包括所述开关器件的开关频率、占空比和所述老化电流源输出的老化电流。在其中一个实施例中，所述预设总损耗根据电压型老化试验系统的老化试验结果获取。在其中一个实施例中，所述计算当前电流型老化试验系统中开关器件的总损耗包括分别计算各开关器件的通态损耗和开关损耗。在其中一个实施例中，计算各开关器件的通态损耗包括对开关器件的静态曲线进行曲线拟合，获取开关器件的集射极电压与集电极电流的线性表达式；根据所述集射极电压与集电极电流的线性表达式分别计算一个开关周期内的通态损耗和一个调制波周期内的通态损耗。在其中一个实施例中，计算各开关器件的开关损耗包括根据开关器件的开关暂态特性进行分段曲线拟合，对各段损耗进行积分，计算开关器件一次开关的损耗能量；根据开关器件一次开关的损耗能量计算在一个调制波周期内的开关损耗。在其中一个实施例中，使用遗传算法对调制参数进行迭代。附图说明图1为本专利技术其中一实施例的电流型老化试验系统的电路拓扑图；图2为本专利技术其中一实施例的开关器件老化试验方法的方法流程图；图3为本专利技术其中一实施例的电流矢量空间分布图；图4为本专利技术其中一实施例的各开关器件的通态损耗计算方法流程图；图5为本专利技术其中一实施例的IGBT静态特性曲线；图6为本专利技术其中一实施例的各开关器件的开关损耗计算方法流程图；图7为本专利技术其中一实施例的基于遗传算法的损耗等效算法流程图。具体实施方式为了便于理解本专利技术，下面将参照相关附图对本专利技术进行更全面的描述。附图中给出了本专利技术的优选实施方式。但是，本专利技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反的，提供这些实施方式的目的是为了对本专利技术的公开内容理解得更加透彻全面。需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”、“上”、“下”、“前”、“后”、“周向”以及类似的表述是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本专利技术。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。目前业内对于大功率牵引变流器内IGBT器件老化状态监测和故障率、寿命预测来说目前存在诸多问题。主要问题有三点：首先，电压型老化系统需要搭建大功率牵引变流器的实际运行环境，而在地面搭建一套基于实际拓扑的完整系统并按照列车实际运行工况来进行老化实验是不现实的。其次，在进行老化实验时调制策略的占空比、调制深度以及IGBT的老化电流一般是固定不变的或小幅度变化，而实际情况下这些参数时刻在改变且变化幅度较大。因此，当前功率器件的老化实验中，针对单独的开关器件(IGBT模块最本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电流型老化试验系统，其特征在于，包括老化电流源和三相逆变电路，所述三相逆变电路包括第一开关器件、第二开关器件、第三开关器件、第四开关器件、第五开关器件和第六开关器件；/n所述第一开关器件的发射极与所述第二开关器件的集电极相连接，所述第一开关器件与所述第二开关器件的连接点作为第一连接端；所述第三开关器件的发射极与所述第四开关器件的集电极相连接，所述第三开关器件与所述第四开关器件的连接点作为第二连接端；所述第五开关器件的发射极与所述第六开关器件的集电极相连接，所述第五开关器件与所述第六开关器件的连接点作为第三连接端；所述第一连接端、所述第二连接端和所述第三连接端互相短路连接；/n所述老化电流源的正极输出端分别与所述第一开关器件的集电极、所述第三开关器件的集电极和所述第五开关器件的集电极相连接，所述老化电流源的负极输出端分别与所述第二开关器件的发射极、所述第四开关器件的发射极和所述第六开关器件的发射极相连接；所述老化电流源用于向所述三相逆变电路提供老化电流。/n

【技术特征摘要】
1.一种电流型老化试验系统，其特征在于，包括老化电流源和三相逆变电路，所述三相逆变电路包括第一开关器件、第二开关器件、第三开关器件、第四开关器件、第五开关器件和第六开关器件；
所述第一开关器件的发射极与所述第二开关器件的集电极相连接，所述第一开关器件与所述第二开关器件的连接点作为第一连接端；所述第三开关器件的发射极与所述第四开关器件的集电极相连接，所述第三开关器件与所述第四开关器件的连接点作为第二连接端；所述第五开关器件的发射极与所述第六开关器件的集电极相连接，所述第五开关器件与所述第六开关器件的连接点作为第三连接端；所述第一连接端、所述第二连接端和所述第三连接端互相短路连接；
所述老化电流源的正极输出端分别与所述第一开关器件的集电极、所述第三开关器件的集电极和所述第五开关器件的集电极相连接，所述老化电流源的负极输出端分别与所述第二开关器件的发射极、所述第四开关器件的发射极和所述第六开关器件的发射极相连接；所述老化电流源用于向所述三相逆变电路提供老化电流。


2.根据权利要求1所述的电流型老化试验系统，其特征在于，所述第一开关器件、所述第二开关器件、所述第三开关器件、所述第四开关器件、所述第五开关器件和所述第六开关器件均为IGBT开关管。


3.一种开关器件老化试验方法，其特征在于，包括：
初始化电流型老化试验系统的调制参数，并计算当前所述电流型老化试验系统中开关器件的总损耗；
判断所述总损耗与预设总损耗的误差是否在预设误差范围内；
若所述总损耗与预设总损耗的误差在预设误差范围内，则将当前的调制参数定义为最优解并输出；
否则，对所述调制参数进行迭代更新并再次计算损耗，直至新的总损耗与预设总损耗的误差在预...

【专利技术属性】
技术研发人员：李小兵，潘广泽，王春辉，时钟，李劲，唐敬，解江，孟苓辉，周健，王远航，刘文威，杨剑锋，罗琴，
申请(专利权)人：中国电子产品可靠性与环境试验研究所工业和信息化部电子第五研究所中国赛宝实验室，
类型：发明
国别省市：广东;44