城轨车辆辅助逆变电路

城轨车辆辅助逆变电路

目录

第1章引言 (1)

第2章城轨车辆辅助逆变电路工作原理 (2)

2.1城轨车辆辅助逆变电路基本组成 (2)

2.2工作原理 (2)

第3章城轨车辆辅助逆变电路常见故障及原因分析 (4)

3.1散热风扇故障 (4)

3.2辅助逆变器故障 (5)

3.3辅助逆变器200％过载保护故障 (7)

3.4逆变器过流保护 (7)

3.5辅助逆变器自动重启故障 (8)

第4章城轨车辆辅助逆变电路故障预防 (10)

4.1散热风扇故障处理 (10)

4.2辅助逆变器解决故障的措施 (11)

4.3辅助逆变器200％过载保护故障预防 (12)

4.4逆变器过流保护 (12)

4.5辅助逆变器自动重启故障改进 (13)

第5章结束语 (15)

参考文献................................ 错误!未定义书签。

第1章引言

地铁车辆辅助供电系统在车辆上是一个非常重要的系统，车辆上除动力用电（即牵引电机所需电）是通过牵引逆变器提供外，其它设备用电均是通过车辆辅助供电系统提供。而辅助逆变器（以下简称SIV）又是辅助供电系统的核心，它将接触网DC1500V电压转化为不同等级的电压，通过列车贯穿线传输给车辆的各个用电设备，从而保证了列车上各设备的正常运作。

城轨地铁车辆的辅助电源系统是机车的重要组成部分，担负着除机车牵引系统主电路以外各种装置的供电任务，如牵引/制动控制装置的控制电源，各冷却用风机、变压器冷却用油泵、变流器冷却用水泵、制动/受电弓等各种气动机械装置提供风源的空气压缩机、空调、通风机等辅助电动机的三相交流电源，电热器、冰箱、信息显示装置的电源等等。机车辅助电源系统由三相交流辅助电源系统和直流电源系统组成。每列车采用两台辅助逆变器，辅助逆变器将1500V接触网提供的直流电逆变处理后为车辆提供两组电源：一组为380V、50Hz的三相交流电，提供给空调、电暖器、电灯、空压机等设备。当一台辅助逆变器发生故障后，另一台辅助逆变器通过扩展供电单元向整列车供电，维持车辆的基本工作。

第2章城轨车辆辅助逆变电路工作原理

2.1城轨车辆辅助逆变电路基本组成

每列列车共设置2台辅助逆变器，分布在A1和A2车。辅助逆变器主要给车辆提供三相交流380V（220V）电源，为整列车的空调、空气压缩机等提供稳定的工作电压。辅助逆变器具有过压保护、欠压保护、过流保护、过热保护、三相不平衡保护等，如果某台辅助逆变器因故障保护，将被封锁逆变脉冲，无输出电压，另一台辅助逆变器可通过扩展供电电路为整列车的基本负载供电，空调减载运行。

车辆辅助供电系统采用集中式供电（SIV安装在带有司机室的拖车上），如图1所示，它主要包括两个逆变群组成的辅助逆变器、一个整流装置和一个DC-DC 斩波装置。首先通过辅助逆变器将DC1500V逆变为AC380V给车上相应负载供电，同时通过整流装置将AC380V整流成DC110V供给车辆上的控制电路及给蓄电池，最后通过DC-DC斩波装置将DC110V斩波变为DC24V给车上相应负载供电。

从图1可以看出，地铁车辆SIV装置中的每个逆变群均设有1个HK（接触器），在1、2群分支回路前设置了1个IVLB（接触器），在1、2群合流后设置了1个3phMK（接触器）。

图1地铁车辆辅助供电系统的基本组成

2.2工作原理

SIV内部逻辑图如图2所示，SIV启动时序图如图3所示。SIV在未启动时，HK主触点在闭合状态；升弓后，当SIV中的电压传感器DCPT1检测到接触网电压大于900V后开始计时，1s后系统开始给每个群发“HK断开”指令，从而使每个

群的HK10NR（HK20NR）得电，最后使每个群的HK得电，此时HK主触点断开，同时将HK的状态反馈给逻辑部。

当各群接收到“HK断开”的指令后4s，逻辑部开始给“IVLB、3phMK导通”指令，使每个群的LB10NR（LB20NR）、3phMKAK1（3phMKAK2）继电器得电。IVLB 最终的导通由LB10NR、LB20NR串联确定，只有两个群的IVLB导通指令同时成立，即LB10NR、LB20NR在允许的时间内都得电，IVLB才能导通并给逻辑部闭合的反馈指令。当IVLB的导通指令和反馈指令之间相差大于1s时，系统报“IVLB 动作不一致”故障。

图2SIV内部逻辑图

第3章城轨车辆辅助逆变电路常见故障及原因分析3.1散热风扇故障

为降低列车噪声，宁波轨道交通2号线一期列车SIV散热风扇设计为高低速两挡工作模式。当散热风扇工作在低速挡时，散热风扇风速低噪声也低；当散热风扇工作在高速挡时，散热风扇风速高，冷却效果提升，同时噪声也有一定升高，但符合标准。具体来讲，当列车SIV实际负载小于70%额定负载时，散热风扇工作在低速挡；当列车实际负载超过70%额定负载时，散热风扇工作在高速挡。由于风扇电机负载为风机，SIV散热风扇调速控制采用了比较少见的Y/△变换调压方式，即通过切换散热风扇电机绕组接线（Y接法或△接法）改变定子电压的方法进行调速，实现高低速挡切换。具体来讲，当断路器K4、接触器K11、K12闭合时，为Y接法，风扇工作在低速挡；当断路器K4、接触器K11、K13接触器闭合时，为△接法，风扇工作在高速挡。

故障列车回库后，对SIV散热风扇接线进行检查，发现断路器K4跳开，用万用表测量散热风扇电机U、V、W三相绕阻阻值，发现W相阻值为零。手动转动风散叶片有明显的不顺畅及轴承异音，确认为散热风扇电机故障。

为进一步确认故障原因，对散热风扇电机进行了拆解检查,发现风扇电机后轴承烧损,内部绕阻有打火烧痕。初步确认风扇故障原因为风扇电机后轴承烧损，导致风扇电机的定转子接触使风扇电机接地，使断路器K4保护跳开。

进一步对散热风扇电机的转子进行检查，发现电机转子轴承N端有过热变色痕迹，D端情况较好。下载SIV相关数据进一步分析，故障列车当天SIV的实际负载并未达到SIV额定功率的70%，因此确定散热风扇应处于低速工作状态。结合散热风扇电机的结构，可以确定在低速工作模式下，散热风扇电机转子发热严重，热量传导至轴承，引起转子轴承温度过高变色。轴承D端为进风口，安装了风扇叶片，电机带动叶片转动，吸入空气，空气流通较快使轴承D端更容易散热。而轴承N端为自然冷却，没有很好的散热途径，热量聚集导致轴承油脂蒸发，进而导致风扇电机烧损。

后续其他列车也同样发生过此类故障，拆解散热风扇检查发现故障现象一致，说明故障隐患普遍存在，而非单一故障。为了验证上述分析的散热风扇电机在低速工作模式下电机发热严重的结论，重新装配了1台风扇进行模拟测试。发