牵引整流器作为地铁牵引供电系统的核心设备,其工作性能和运行可靠性直接关乎整个系统的运营情况。在地铁列车运行中频繁启动与制动的工况以及散热条件不佳的环境下,地铁牵引整流器二极管结温将频繁大幅度波动,加速其疲劳损伤,甚至导致发生开、短路故障。因此本文对地铁牵引整流器二极管故障诊断、结温提取和剩余寿命预测进行了研究。针对地铁牵引整流器内部二极管故障率高且诊断困难的问题,提出基于输入电流和输出电压的波形特征进行二极管开路故障诊断的方法。基于地铁牵引整流器的电路拓扑结构,分析了二极管发生开路故障前后整流器输出电压波形与输入电流波形的变化规律;在此基础上首先利用输出电压的波形特征判断是否发生二极管开路故障并确定疑似故障时间,然后利用各整流桥的同一相输入电流确定故障二极管所在的整流桥并识别具体的故障位置。基于Matlab/Simulink平台和模拟试验平台验证结果表明:本文所提地铁牵引整流器故障诊断方法不受故障位置、故障时间、系统运行负载等因素的影响,具有良好的可靠性与适应性。二极管作为地铁牵引整流器中失效率最高的部件,其失效发生主要由温度因素诱发,对器件结温的精确提取是其寿命预测的基础。本文分析了地铁牵引整流器二极管损耗组成,根据实际负载工况计算其功率损耗;根据器件型号、电路拓扑和散热系统等综合因素构建了局部热网络模型,基于电热比拟理论计算得到二极管结温;针对二极管在服役中因老化而导致其热阻增大的问题,利用现在整流器温度保护中对散热器温度的监控数据,对热网络模型参数进行辨识,修正二极管当前状态下的热网络模型参数,提高结温计算精度。基于PLECS平台仿真验证了本文所提参数辨识与修正方法的可行性。目前对二极管等功率器件的寿命预测主要采用线性损伤模型,并在预测过程仅使用产品数据手册中提供的热参数,并未考虑器件老化造成的热参数变化,因此往往高估器件寿命,从而造成经济损失。针对这一问题,本文提出了考虑老化进程的地铁牵引整流器二极管剩余寿命预测方法。使用雨流分析法对地铁牵引整流器运行产生的二极管结温变化曲线进行热载荷提取;以热阻作为老化特征量,将二极管老化过程离散为若干个阶段,建立分段寿命模型;最后将提取出的热载荷代入到寿命模型中,预测二极管的剩余寿命。与常用线性损伤累积模型对比结果表明该方法预测得到的剩余寿命更符合实际情况。