摘要：隨著CRH1動(dòng)車(chē)組運(yùn)營(yíng)公里數(shù)的增加，其牽引變流器的故障也逐漸增加，由動(dòng)車(chē)段自行維修牽引變流器，有利于節(jié)約生產(chǎn)成本，也有利于提高檢修人員的技術(shù)水平。本文將通過(guò)使用牽引變流器測(cè)試臺(tái)和監(jiān)測(cè)軟件DCUTerm做各種試驗(yàn)，對(duì)比變流器實(shí)時(shí)工作的狀態(tài)信號(hào)，找到該摸塊內(nèi)部的具體故障部件，提高變流器模塊LCM、 MCM和ACM的故障處理效率，為動(dòng)車(chē)組安全高效的運(yùn)輸提供了有力保障。

　　關(guān)鍵詞：變流器，檢修，測(cè)試臺(tái)，DCUTerm

　　Abstract: with the increase of CRH1 emu operation traveled, the fault of the traction converters will increase gradually, by moving to traction converters for car maintenance, which saves the production cost, but also to improve maintenance staff level of technology. This paper will use traction converters is one, and monitoring software DCUTerm do all kinds of experiment and comparing the signal converter working state real time, find the touch of the specific fault components inside, improve the converter module LCM, MCM and ACM's fault handling efficiency, safety and efficient transportation for trains to provide strong safeguard.

　　Keywords: converter, maintenance, test stand, DCUTerm

　　中圖分類(lèi)號(hào)：TM46 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：

　　1 引言

　　2007年4月18日，全國(guó)鐵路開(kāi)始第六次大提速，我國(guó)自主研發(fā)的動(dòng)車(chē)組正式投入運(yùn)行。動(dòng)車(chē)組以安全、高速、舒適為特點(diǎn)，受到乘客的青睞，也帶動(dòng)高鐵沿線經(jīng)濟(jì)發(fā)展。而廣鐵集團(tuán)自2007年2月引入CRH1型動(dòng)車(chē)組，開(kāi)始在廣深線上運(yùn)營(yíng)。目前CRH1動(dòng)車(chē)組已在集團(tuán)管內(nèi)的廣深線、廣珠城際鐵路和海南東環(huán)線上運(yùn)營(yíng)。隨著動(dòng)車(chē)組運(yùn)營(yíng)時(shí)間和公里數(shù)的增加，牽引變流器模塊的故障率也逐漸增加。目前，各個(gè)動(dòng)車(chē)運(yùn)用所處理此類(lèi)故障基本采用換件修形式，換下的故障配件發(fā)回供應(yīng)商維修，維修費(fèi)用高，且周轉(zhuǎn)時(shí)間長(zhǎng)。如能在動(dòng)車(chē)段內(nèi)維修牽引變流器模塊，將有利于動(dòng)車(chē)組的檢修和節(jié)約費(fèi)用。

　　2 CRH1牽引變流器概述

　　CRH1A動(dòng)車(chē)組全列共8節(jié)車(chē)廂，其中5輛動(dòng)車(chē)，3輛拖車(chē)，每輛動(dòng)車(chē)有1個(gè)牽引變流器箱。牽引變流器由瑞典龐巴迪鐵路運(yùn)輸有限公司生產(chǎn)，常州BCP公司組裝，每個(gè)牽引變流器箱內(nèi)含有3種，共4個(gè)模塊，分別為1個(gè)網(wǎng)側(cè)變流器(LCM)，2個(gè)電機(jī)側(cè)變流器(MCM)和1個(gè)輔助變流器(ACM)。

　　整個(gè)牽引變流器完成牽引系統(tǒng)中交-直-交的變換。牽引時(shí)，LCM從主變壓器獲得900VAC的輸入電壓，通過(guò)整流，輸出的1650VDC作為MCM和ACM的輸入電壓，MCM輸出1287VAC驅(qū)動(dòng)牽引電機(jī)，ACM則輸出400VAC作為動(dòng)車(chē)組輔助供電電源。制動(dòng)時(shí)則相反。3種模塊的結(jié)構(gòu)相似，本文將以MCM為例，淺談CRH1牽引變流器的檢修方法。

　　MCM結(jié)構(gòu)如圖2-1所示。可以看出，MCM的基本元件為DCU板、GDU、IGBT、電壓傳感器、電流傳感器以及溫度傳感器，而DCU板則是MCM的核心控制部分。因此，理想情況下，只需要對(duì)每種元件進(jìn)行相關(guān)的測(cè)試，基本上就可以掌握到變流器內(nèi)部故障的具體部位。

　　牽引變流器測(cè)試臺(tái)是由瑞典龐巴迪公司生產(chǎn)，在變流器測(cè)試中，由測(cè)試臺(tái)提供模塊工作電源，以及各信號(hào)的模擬輸出。

　　DCUTerm 是在個(gè)人電腦上運(yùn)行的終端程序，用于與那些帶有可與MITRAC CC 產(chǎn)品系列相兼容的處理器的計(jì)算機(jī)單元進(jìn)行通信,CRH1型動(dòng)車(chē)組的控制系統(tǒng)均屬于該系列產(chǎn)品。

　　3牽引變流器測(cè)試方法

　　3.1速度傳感器測(cè)試

　　此項(xiàng)試驗(yàn)可以檢測(cè)DCU/M是否能夠正常接收到速度傳感器給出的信號(hào)。方法是將牽引變流器在DCUTerm中載入信號(hào)F_SPS_1和F_SPS_2，測(cè)試波形如圖3-1所示。

　　圖中F_SPS_1和F_SPS_2分別為DCU/M接收到的兩個(gè)由牽引變流器測(cè)試臺(tái)給出的速度傳感器的信號(hào)，正常情況下兩個(gè)速度信號(hào)應(yīng)相等或相近。圖中F_SPS_1為-1007，F(xiàn)_SPS_2為503，兩值相差達(dá)10%以上，則可認(rèn)為為DCU/M故障。

　　3.2溫度測(cè)試

　　當(dāng)MCM模塊在車(chē)組上顯示溫度有異常時(shí)，可通過(guò)此測(cè)試判斷是溫度傳感器故障，還是DCU/M故障。方法是在DCUTerm中載入溫度測(cè)試信號(hào)，得出波形如圖3-2所示。

　　圖中，TEMPHS為散熱器溫度 ，來(lái)自MCM內(nèi)部，溫度范圍是環(huán)境溫度±5 °C，否則為MCM溫度傳感器故障;TEMPM1為電機(jī)1 溫度，來(lái)自測(cè)試臺(tái)模擬，溫度范圍是 65 ±5 °C，否則為DCU/M故障;TEMPM2為電機(jī)2 溫度，也來(lái)自測(cè)試臺(tái)模擬，溫度范圍是0 ±5 °C，否則為DCU/M故障;TEMPCB為控制板溫度，來(lái)自MCM內(nèi)部，應(yīng)小于 80 °C，否則為DCU/M內(nèi)部溫度傳感器故障。

　　3.3牽引安全試驗(yàn)

　　該試驗(yàn)?zāi)軝z查MCM是否能正常接受到牽引安全信號(hào)，方法是在DCUTerm中載入GDHSTRSE，在測(cè)試臺(tái)上先斷開(kāi)后閉合牽引模擬信號(hào)開(kāi)關(guān)，GDHSTRSE應(yīng)先跳變至0后跳變回1，否則為DCU/M不能正常接收信號(hào)，正常情況下波形如圖3-3所示。

　　3.4負(fù)載試驗(yàn)

　　該試驗(yàn)用于對(duì)變流器模塊做綜合檢查，或者用來(lái)判斷電流傳感器或IGBT的故障。試驗(yàn)方法是首先在斷電情況下按照接線圖接好線，然后閉合低壓供電電源，雙擊DCUTerm 中的“激活低壓試驗(yàn)”，閉合試驗(yàn)臺(tái)上的“主接觸器”，選擇子試驗(yàn)“負(fù)荷試驗(yàn)”，雙擊鼠標(biāo)添加快速記錄信號(hào)以開(kāi)始記錄。

　　此試驗(yàn)中，添加的信號(hào)有如下幾項(xiàng)：

　　1.DC-link 電壓 – UDC(來(lái)自電壓傳感器);

　　2.U 相電流 – AWIU(來(lái)自電流傳感器U);

　　3.V 相電流 - AWIV(來(lái)自電流傳感器V);

　　4.W相電流 – AWIW(DCU/M中根據(jù)U相和V相的電流產(chǎn)生的計(jì)算值)。

　　在DCUTerm 中雙擊“運(yùn)行負(fù)荷試驗(yàn)”并點(diǎn)擊“充電”。 在試驗(yàn)臺(tái)的電壓試驗(yàn)儀器上檢測(cè)DC-link 電壓，當(dāng)升至110±10V時(shí)，在DCUTerm 內(nèi)點(diǎn)擊“開(kāi)始”。得出現(xiàn)波形如圖3-4所示。

　　試驗(yàn)通過(guò)后，DCUTerm界面中將顯示以下文字：

　　U-V 低負(fù)荷試驗(yàn)通過(guò)

　　V-U 低負(fù)荷試驗(yàn)通過(guò)

　　所選高負(fù)荷試驗(yàn)

　　U-V 高負(fù)荷試驗(yàn)通過(guò)

　　U-W 高負(fù)荷試驗(yàn)通過(guò)

　　V-W 高負(fù)荷試驗(yàn)通過(guò)

　　整體負(fù)荷試驗(yàn)通過(guò)

　　一般負(fù)載測(cè)試不能通過(guò)，多為相電流之間的波形幅值不對(duì)稱，常見(jiàn)的有某相的相電流的幅值明顯小于其他相，或者某相像電流的圖形震蕩過(guò)大，毛刺特別突出。導(dǎo)致此種現(xiàn)象的原因多為該相的電流傳感器故障或者該相IGBT故障。對(duì)于電流傳感器的故障并不好直接判斷，但可以先測(cè)量IGBT各個(gè)端子間的電阻先對(duì)IGBT進(jìn)行判斷，若IGBT正常則更換電流傳感器。

　　3.5 OVC測(cè)試

　　該實(shí)驗(yàn)是檢驗(yàn)MCM在電制動(dòng)時(shí)，能否具備將多余的能量消耗掉的能力。具體方法如下，首先將MCM與試驗(yàn)臺(tái)的控制電壓接通，打開(kāi)“DCUTerm”，雙擊DCUTerm 中的“激活低壓試驗(yàn)”，選擇“MCM試驗(yàn)”，把測(cè)試臺(tái)的主接觸器接通。選擇“單相試驗(yàn)”和“斬波器相1”。 然后點(diǎn)擊“充電”，并檢驗(yàn)直流環(huán)節(jié)電壓升至110±10V時(shí)，點(diǎn)擊“開(kāi)始”。檢驗(yàn)斬波器GDU 被激活，波形如圖3-5所示。

　　正常情況下，UDC電壓應(yīng)有10V左右的下降，如果UDC不下降，則有可能是能耗保護(hù)相的GDU或IGBT異常導(dǎo)致。可測(cè)量IGBT各個(gè)端子間的電阻先對(duì)IGBT進(jìn)行判斷，若IGBT正常則更換GDU。

　　4結(jié)束語(yǔ)

　　通過(guò)對(duì)牽引變流器檢修方法的研究，可基本判斷變流器模塊的內(nèi)部故障點(diǎn)，通過(guò)更換內(nèi)部配件可達(dá)到修復(fù)故障變流器模塊的目的，且本方法操作簡(jiǎn)單，檢測(cè)結(jié)果可靠，變流器檢修中所需的設(shè)備工具(測(cè)試臺(tái)、裝有DCUTerm的筆記本電腦)動(dòng)車(chē)運(yùn)用所都具備，在動(dòng)車(chē)所內(nèi)即可完成牽引變流器模塊的修復(fù)工作，不需要把變流器模塊送回廠家委外維修，節(jié)省了委外維修的費(fèi)用，大大降低了變流器的檢修成本，也縮短了變流器模塊的維修周期，保證了動(dòng)車(chē)組的安全和正常的運(yùn)輸秩序。

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