CRH2牽引變流器故障處理

1、 CRH2牽引變流器故障處理 王勁松（株洲南車時代電氣股份有限公司 售后服務(wù)中心 湖南株洲，412001）摘要：介紹了CRH2型動車組牽引變流器的原理結(jié)構(gòu)特點，講述了動車組運行過程中牽引變流器所發(fā)生的常見故障類型，故障處理方法以及對故障原因進(jìn)行了分析。0. 引言根據(jù)國務(wù)院批準(zhǔn)的鐵路中長期發(fā)展規(guī)劃，按照“引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)、聯(lián)合設(shè)計生產(chǎn)、打造中國品牌”的總體要求，2004年10月，中國南車四方機(jī)車車輛股份有限公司(簡稱南車四方股份公司)與鐵道部簽訂了60列CRH2型200 km/h動車組供貨合同。3年來.南車四方股份公司通過技術(shù)引進(jìn)、聯(lián)合設(shè)計、消化吸收和再創(chuàng)新工作，在高速動車組方面取得重大成果:200

2、6年7月，首列國產(chǎn)化CRH2型200 km/h動車組成功下線:2006年12月，完成動車組線路綜合性能試驗和線路平推試驗，最高試驗速度達(dá)到275 km/h,技術(shù)性能指標(biāo)符合設(shè)計要求:2007年4月，鐵道部實施第六次鐵路大提速，南車四方股份公司提供了37列動車組，占全部上線運營動車組數(shù)量的71%,擔(dān)當(dāng)了提速主力軍角色:2007年9月。動車組榮獲鐵道部鐵路技術(shù)創(chuàng)新一等獎2007年11月，南車四方股份公司己為第六次鐵路大提速提供了60列動車組，動車組性能優(yōu)良，運行安全、可靠，得到社會各界好評。截止2007年12月，南車四方股份公司與鐵道部簽訂了共計140列CRH2型系列動車組，包括2007年底開始交

3、付的300 km/h動車組.2008年5月交付的250 km/h長編組座車動車組和2009年交付的250 km/h長編組臥車動車組。CRH2型動車組己成為我國主型高速動車組技術(shù)平臺，前景廣闊。1CRH2型動車組CI主電路構(gòu)成 主電路系統(tǒng)一般以2輛M1車M2車為1個單元。 電源為電車線提供的單相交流25kV、50Hz，受電弓引下的電經(jīng)VCB送到牽引變壓器原邊側(cè)繞組。主電路開閉由VCB控制。牽引變壓器的2個牽引側(cè)繞組受原邊側(cè)繞組勵磁感應(yīng)出1500V(原邊側(cè)25kV時)電壓，并將其輸入牽引變流器脈沖整流器部。 牽引變流器在M1車、M2車各搭載臺，除實施牽引時向牽引電機(jī)供電和制動時電力再生控制外，還具

4、有保護(hù)功能。此外，還可依據(jù)車輛信息控制裝置提供的信息實現(xiàn)脈沖整流器間載波相位差運行，以減少架線電流的高次諧波。 牽引電機(jī)為相鼠籠型感應(yīng)電機(jī)，軸端部安裝速度傳感器，用以向牽引變流器、制動控制裝置提供轉(zhuǎn)數(shù)(轉(zhuǎn)子頻率)數(shù)據(jù)。主電路的構(gòu)成牽引變流器由單相交流電變直流電的脈沖整流器部，直流電流變相交流電流的逆變器部，和吸收電壓波動、輸出直流定電壓的直流平滑電路（濾波電容器）部構(gòu)成。 利用PWM脈沖整流器可實現(xiàn)輸入基波功率因數(shù)1運行，從而減小設(shè)備體積、降低電力消耗。此外，由于脈沖整流器逆變器部采用3級結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了微細(xì)電壓控制，主電路半導(dǎo)體元件采用高速切換的減小了交流電壓波形失真，可有效降低牽引電機(jī)和牽引變壓

5、器的電磁噪音、扭矩波動。1.1脈沖整流器部介紹脈沖整流器部由單相級PWM脈沖整流器和交流接觸器K構(gòu)成，以牽引變壓器牽引側(cè)輸出AC1500V、50Hz為輸入。 通過無觸點控制裝置的選通控制，實現(xiàn)輸出直流電壓26003000V定電壓控制、牽引變壓器原邊側(cè)電壓電流功率因數(shù)1控制。此外，還可通過無觸點控制裝置實現(xiàn)保護(hù)功能。再生制動時功能為逆變換，以濾波電容器輸出DC3000V為輸入，向牽引變壓器側(cè)輸出AC1500V、50Hz。 交流接觸器控制輸入側(cè)主電路接通、斷開。脈沖整流器級控制概要 級脈沖整流器將濾波電容器分壓直流電壓得到的階（正：+Ed/2，零，負(fù)：-Ed/2）電壓輸出到交流(牽引變壓器)側(cè)。

6、級脈沖整流器調(diào)制方式參照圖。依據(jù)相調(diào)制波ymU(U相電壓指令)、正側(cè)載波和負(fù)側(cè)載波(三角波)的大小關(guān)系，生成級PWM信號Gsw的、信號。(相調(diào)制波ymV(與U相逆相位)和相載波ycV之間的關(guān)系與上述關(guān)系相同。ycV是為減少高次諧波而偏離ycU180相位的調(diào)制波。)為減少架線電流高次諧波，將同一單元內(nèi)M1車、M2車的2臺脈沖整流器間載波相位差設(shè)定為-90，單元間相位差設(shè)定為-60。1.2逆變器部工作原理介紹逆變器部以濾波電容器電壓為輸入，依據(jù)無觸點控制裝置選通控制信號，輸出電壓頻率可變的相交流電壓，以控制臺并聯(lián)感應(yīng)電機(jī)的速度扭矩。再生制動時功能為順變換，以感應(yīng)電機(jī)輸出的相交流為輸入，向濾波電容器

7、側(cè)輸出直流電壓。 感應(yīng)電機(jī)控制選用矢量控制方式，扭矩電流和勵磁電流獨立控制，以提高扭矩控制精度和響應(yīng)速度、及電流控制性能。電路構(gòu)成為與脈沖整流器相同的級構(gòu)成。1.3直流平滑電路(濾波電容器)部濾波電容器分割搭載，脈沖整流器電源設(shè)備2臺，逆變器電源設(shè)備臺，合計容量8000F。 濾波電容器與預(yù)備充電電路（圖3-5）相連，起動時通過內(nèi)置充電電阻的充電變壓器從輔助電路進(jìn)行初期充電，以防止K接通時產(chǎn)生過大的沖擊電流。 換向開關(guān)接通方法：接通CHK充電(約1秒)，然后斷開CHK，接通K。 1.4DCU 的控制機(jī)箱EOP板位脈沖分配板，共三塊，用于整流與逆變的控制；CIO整流器保護(hù)板，用于預(yù)充電電路；MPU

8、網(wǎng)側(cè)電機(jī)控制板；CIF網(wǎng)側(cè)模擬入出板；SCP微機(jī)控制板；AVR6板開關(guān)電源板；BUF電機(jī)側(cè)模擬入出板；DIF數(shù)字入出板。MRY數(shù)字輸出板；ISO模擬輸入板等2故障處理與分析 2152A、2131E車報CPLV（022）牽引變流器控制電源電壓低故障；5V對應(yīng)4.6v，15v對應(yīng)13.5v，24v對應(yīng)21.6v時上報故障。由AVR6板檢測到低電壓時，上報給SCP板。 2010年12月19日，CRH2152A列在路試時06車報“022”控制電源低電壓 CPLV。復(fù)位無效，切除運行回庫。12月19日晚進(jìn)南所庫外停車線做庫內(nèi)動車實驗、空檔實驗和啟動實驗，一切正常；檢查CI控制單元各個插頭無異常，更換了A

9、VR6電源板，對換6車與2車DCU控制機(jī)箱6車與7車SCP板運行觀察。1月5日2152列路試實驗運行中，車報控制電壓低故障；由此故障從車轉(zhuǎn)移到車了，根據(jù)之前的排查措施可知，故障問題存在機(jī)箱中。 2011年7月9日，2131 10車報022控制電源電壓低CPLV。回庫后下載CI數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)無數(shù)據(jù)，庫內(nèi)空擋試驗和啟動試驗正常，對調(diào)10車跟11車SCP板，10車跟7車AVR6板運行觀察，7月29號上線運行故障轉(zhuǎn)移到了11車，確定了SCP板本身故障，導(dǎo)致此故障。CRH2E131列動車組2車運行途中多次報004故障，復(fù)位后正常，后續(xù)運行又報005故障，入庫后檢查發(fā)現(xiàn)均報022（牽引變流器CPLV）、023（牽引變流器VDLV2）、054（牽引變流器P100LV）故障，更換AVR6電源插件后正常。綜合上面的處理發(fā)現(xiàn)報CPLV可以從三個方面排查，1是SCP板本身故障，導(dǎo)致誤報。2是AVR板故障，造成其輸出5V、15v、12V低電壓，3機(jī)箱、傳感器等AVR6供電的受體故障，導(dǎo)致