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考虑结温波动的同相补偿变流器可靠性评估
| 论文题名： | 考虑结温波动的同相补偿变流器可靠性评估 |
| 关键词： | 牵引供电;组合式同相供电;同相补偿变流器;结温波动;可靠性评估 |
| 摘要： | 近年来，在眉山同相供电方案基础上发展起来的组合式同相供电把牵引供电和负序补偿在结构上互相独立，在功能上互相结合，它能够将同相补偿装置的容量降到最低，实现对同相补偿装置的一次性投资最小的目标。作为同相补偿装置的核心组件，同相补偿变流器的性能优劣对组合式同相供电系统的可靠运行有着重要影响。同相补偿变流器是电能转换系统中的薄弱环节，为了降低系统的故障率，迫切须要对同相补偿变流器的可靠性进行评估，从而进一步提出相应的维护维修策略，确保同相补偿装置的稳定工作。现有文献主要是利用电子设备可靠性手册MIL-HDBK-217F和GJB/Z299C评估同相补偿变流器在一种运行工况下的可靠性，而这些手册评估过程中仅关注恒定牵引负荷下的结温对同相补偿变流器可靠性的影响，而忽略了结温波动的影响。功率变流器中器件失效与器件承受的电热应力有很大关系，功率变流器中超过50％的故障是由绝缘栅双极型晶体管(IGBT)模块的疲劳失效引起的。牵引负荷的剧烈波动使同相补偿变流器的损耗产生波动，进而引起IGBT模块的结温也产生波动，而IGBT模块失效的速度主要由器件结温的均值及波动幅值决定。 首先，本文介绍了组合式同相供电系统的组成以及同相补偿变流器的具体结构和参数。分析了功率变流器可靠性评估的常用研究方法，确定采用基于器件物理失效机理来评估同相补偿变流器的可靠性 其次，基于同相补偿变流器的相关电热参数，分别建立整流侧、逆变侧IGBT模块结温仿真模型，分析同相补偿变流器在额定工况时的损耗和结温。然后结合实测的高速铁路和重载铁路牵引负荷数据，利用Bayerer模型和线性疲劳累积损伤理论评估不同运行方式下同相补偿变流器的可靠性。 最后，针对本文的重载铁路负荷，研究能提高同相补偿变流器可靠性的新的运行方式，并以整个组合式同相供电系统的损耗为约束条件，分析在牵引变压器和同相补偿装置不同出力方式下，同相补偿变流器的故障率和系统损耗的关系。 |
| 作者： | 刘飞 |
| 专业： | 电气工程 |
| 导师： | 解绍锋 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西南交通大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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