城轨车辆辅助逆变器及车载蓄电池常见故障分析毕业论文

南京铁道职业技术学院毕业论文题目：城轨车辆辅助逆变器及车载蓄电池常见故障分析毕业设计（论文）中文摘要城轨车辆辅助逆变器及车载蓄电池常见故障分析摘要城市轨道交通车辆辅助供电系统为列车辅助设备提供电源。早期的地铁、轻轨车辆的辅助设备主要是照明和广播等，辅助供电系统主要采用电动发电机组。随着城轨交通车辆的不断发展，人们对乘车的安全性、舒适性提出了更高的要求，辅助供电系统的功能也日益增加。由逆变器、蓄电池及相应都部件组成的辅助供电系统为辅助设备提供电源，它的工作状态正常与否直接影响了整列车的功能，特别是当数列车发生辅助系统故障的时候，将引起列车运营能力的下降，进而导致整个运营线路的中断。关键词辅助逆变器蓄电池第1第1页共#页共12页稳压斩波器模块。这两种模块也都是采用了IPM器件。从图2中我们可以看出，它们的从图2中我们可以看出，它们的都是带高频的变压器隔离的谐振式图1辅助逆变系统的组成A11、A12□□□□□□□□□□□□□□□,DC口DC□□□；□□□□□□□□□□□□□□压，输出侧为直流并联输出。这种连接方式可以使得其输入处的两个串联电容具有自动均压的作用。拖车的辅助逆变器中用的IPM器件有300A／1200V，600A／1200V和7511200V,400A1600V□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□较特别，□□□□□□□ IGBT□□□□□□□□□ □□□□□□□□□□□□□IPM器件的总体的故障概率比较大， 大概占了所有故障的69口甚至到 A车辅助逆变器模块几乎无备品备件的地步。并且这些类型的是由日本三菱公司独家生产的，其中有些型号的产品器件）都快要停产了，其预备器件不能得到保证。考虑到45％左右， 运行到后来可以达到IPM器件（如规格为 75A11200VDIPMIPM器件的备件不能保证、故障率高等不利因素，研究人员对其故障进行了深入的分析与探索，用以在日后的发IGBT器件进行国产化替代研制，IGBT器件进行国产化替代研制，以作好技术上的储备。从图2中的逆变器模块中，我们看它的电路元件是由6个全控型的开关管，这些开关管可以是：GTO、GTR、IGBT等等，还有从图2中的逆变器模块中，我们看它的电路元件是由6个全控型的开关管，这些开关管可以是：GTO、GTR、IGBT等等，还有6个续流二极管。每个开关管的驱动信号门DC]500VF,Ua11；带预充电的谐振变换器45KWA14：a11；带预充电的谐振变换器45KWA14：升压变换器和带中线的逆变器1OV(llOV)A15：fiHercapacitors/kcmdenpatorbaugruppe3/NAC3S0VLJ10VB110V图2图2拖车辅助逆变器持续180°或120°，同一相上下的开关管是交替道通的，所以在任何时候都会有个开关管导通。在一个周期内，6个管子触发导通的次序为VT1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6,依次相隔60°，导通开关的组合顺序为：VT1-VT2-VT3VT2-VT3-VT4VT3-VT4-VT5VT4-VT5-VT6VT5-VT6-VT1VT6—VT1—VT2,□□□□□□□60°电角度。工作的原个开关管导通。在一个周期内，6个管子触发导通的次序为VT1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6,依次相隔60°，导通开关的组合顺序为：VT1-VT2-VT3VT2-VT3-VT4VT3-VT4-VT5VT4-VT5-VT6VT5-VT6-VT1VT6—VT1—VT2,□□□□□□□60°电角度。工作的原理基本上就是这样，主要的还是元件上的技术制造、技术链接上的问题工作特点有:直流侧接有大电容，就相当于是一个电压源，所以直流电压基本上工作特点有是没有波动的，直流回路呈现的阻抗比较低等特点。拖车辅助逆变器分析拖车的辅助逆变器中的关键部件是三相四线逆变器，和升压稳压斩波器一起构成了A14.1模块（如图3所示）。将输入电感L2拖车的辅助逆变器中的关键部件是三相四线逆变器，和升压稳压斩波器一起构成了A14.1模块（如图3所示）。将输入电感L2和输出电感L3□□□□□□□A15添入，即为图压稳压斩波器，其输人为A11、A12□□□□□□□DC300~600V电压（这是跟随网压而变化的），输出为稳定的DC650V电压；第二部分为三相四线逆变器，其中线的构成方案较多。这里，中线采用是图3所示的方式，接有电容和电感组成的滤波器，通过上、下管的交替通断来形成中线，以获得50Hz380v／220V的三相四线交流电压。图中的升压稳压斩波器的结构和控制相同于通常的升压斩波器，对于接有输出滤波器的三相逆变器，必须注意滤波器的参数与逆变器开关脉冲频率之间的关系以及其对逆变器性能的重要影响。从图 4中看到,滤波电容模块中各个电容的值为76F；三相滤波电感每一相电感值为0.2mH,中线相电感值为0.75mH；三相滤波器的谐振频率为1.15kHz。对于三相四线逆变器来说，逆变器的开关脉冲频率为6kHz,□□□□□□□□□□□□□□才是稳定的DC650V。通过MATLAB□□□□□□□□,□□□□□□□□□□□□入，即为图压稳压斩波器，其输人为A11、A12□□□□□□□DC300~600V电压（这是跟随网压而变化的），输出为稳定的DC650V电压；第二部分为三相四线逆变器，其中线的构成方案较多。这里，中线采用是图3所示的方式，接有电容和电感组成的滤波器，通过上、下管的交替通断来形成中线，以获得50Hz380v／220V的三相四线交流电压。图中的升压稳压斩波器的结构和控制相同于通常的升压斩波器，对于接有输出滤波器的三相逆变器，必须注意滤波器的参数与逆变器开关脉冲频率之间的关系以及其对逆变器性能的重要影响。从图 4中看到,滤波电容模块中各个电容的值为76F；三相滤波电感每一相电感值为0.2mH,中线相电感值为0.75mH；三相滤波器的谐振频率为1.15kHz。对于三相四线逆变器来说，逆变器的开关脉冲频率为6kHz,□□□□□□□□□□□□□□才是稳定的DC650V。通过MATLAB□□□□□□□□,□□□□□□□□□□□□是尽量的接近正弦波，开关脉冲的频率要高些比较好，并且滤波器的参数要合适。即滤波器的谐振频率要远大于输出的基波频率，但又要明显的小于开关脉冲频率。在这个例子里面是前者20余倍，后者约五分之一。参数为上述的正常值时，逆变器的仿真波形如图4所示。从图4中我们还可以看出，当逆变器正常工作的时候，它的输出的电流、电压波形如（图（a）和（c））所示，接近于正弦波；逆变器的中线相的输出电流在对称的情况下是非常小的。当逆变器的输出参数变化不正常时（如电感50H、电容21zF）的仿真波形，其滤波器的谐振频率约为16kHz。由于开关脉冲频率为6kHz，经傅氏展开后3所示的用于分析的完整电路单元。此电路由两部分组成：第一部分为升但是由于其三相还是对称，(达6000A、20000V)这个逆变器基本毁坏，直接报废。但是由于其三相还是对称，(达6000A、20000V)这个逆变器基本毁坏，直接报废。由此可见这种情况是非常危害的同样也是绝对不允有16kHz左右的高次谐波存在，则在此附近会引起谐振而导致电感电流和输出电压产生过流与过压的现象，严重时甚至将会引起电感过热性能下降或者是管子直接烧毁；图4dD□□□□□□□□□□□□□□□□□□□，因此它还是比较小的。当滤波器参数变化，使其谐振频率等于也为6kHz,就会产生谐振。谐振时会引起很高的电流与电压应力，在高电流和高电压的影响下，如果这个逆变器的过流过压保护的及时的话，逆变器停止工作，这是最理想的结果但是往往最理想却很少发生，所以在这种情况下，许发生的。当然现在的技术是可以避免掉这种情况，但是不代表它不发生，从而我们对待自己的工作时还是要认真，仔细。3/NAC38OV50Hz© 总T .一二JQJQJQJQ0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06时间小(a)输出的线电流波形0 0,01 0.02 0.03 0.04 0.05 006时间Zs(b)滤波电感的电流图3A14.1的电路原理图时间/s(C)时间/s(C)输出的线电压波形0^05(koto0.015 0.020时间/s(d)输出的中线相的电流图4参数正常时(电感0.25mH、电容763F)的仿真波形辅助逆变器内部控制与功能特点辅助逆变器的内部控制辅助逆变器内部控制系统主要由SIBCOs—M1300主控制器、SMCOS口M9000CAN节点以及SIBCOS—M2000□□□□□□□□M1300是辅助逆变器的高层控制系统，M9000则属于双位输入输出的子控制系统，M2000□□□□□□□□□□□□PMMI中的控制M9000M9000和M1300实现传输，(MVB)传输信号，M1300与CAN□□□□□□□□□□SIBCOS—M1300主控制模块。一些二位输入输出的控制信号可以通过列车硬线与M1300与VCU、M1300与M1300□□□□□□□□□□□M9000、M1300与M2000、M9000与M2000之间则可以通过的设计是一个双辅助逆变器并且 2个部分是可以单独控制的。器主要负责辅助逆变器高层功能的实现。它通过(VCU)o另一部分的辅助逆变器内部通信是经由本地通过MVB相连。MVB将信号发送至车辆控制单元CAN总线实现的。2个主控系统均图5辅助逆变器内部控制系统(1——列车控制； 2——辅助逆变器第一部分； 3——二进制输入和输出； 4——MVB；5——CAN-BABEA15-K22；60—0000 A15-K21；7——RS232维护接口；8——CAN；9——控制模块 PWMIT22；10——控制模块 PWMIT21；11——控制模块 BCT21；12——辅助逆变器第二部分； 13——主控制器A5-K1；14——CAN-BABEA5-K2；15——控制模块 BCT3；16——控制模块PWMIT1；17——控制模块PWMIT2；18——辅助逆变箱) 。辅助逆变器的功能特点冗余运行当辅助逆变器其中的一部分发生故障时， 该部分会自动尝试着重新启动； 若重复□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□,□□ APcxjnverter-on信号也被断开，从而冗余运行状态被激活。辅助逆变器的紧急启动□□□□□□□□□, □□□□□□□□□□□□, 它能提供110V的直流电压，当列车车载作蓄电池电压满足列车激活条件时这个自带的蓄电池是不需要使用的。 当□□□□□□□□□ 85v□,□□□□□□□□□□□□□□□□□,□□□□□带蓄电池紧急启动按钮可以暂时为列车提供激活的电源。 操作时应当保持自带蓄电池紧急启动按钮在闭合位置有足够的时间（长按几秒） ，只有当辅助逆变器显示出载荷已经由永久性蓄电池供给并开始工作时才能（必要时可以甩掉一些不必要负载） 确保永久性蓄电池的供电效果。辅助逆变器的常见故障与故障原因分析辅助逆变器的故障表现有些地铁线路因为各种原因某一区段或是全线采用刚性触网受流， 列车在运行当中就突然DDU（□□□□□□□□□□□□□□□□□□,□□□□□□□□ 2011年的上海地铁就发生过类似的列车故障；还有就是在柔性触网和刚性触网的过渡区段，辅助逆变器被突然隔离；高速通过岔区时高速断路器分断，合上之后还是无法正常驾驶； 以上的这些情况到最后基本都是由于辅助逆变器不能工作导致高压箱的通风机失去了 AC380V□□□□□□□□□□, □□□□□□,□□□□□□□□□□□,牵引被封锁，列车动不了只能等待救援。辅助逆变器的故障原因分析受流不平稳而引起的故障接触网受流分为两种：柔性触网和刚性触网，刚性触网的受流性能比不上柔性触网，受电弓在过刚性触网锚段的时候会产生跳弓，若此时列车正在进行电制动的话，□□□□□□,□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□, DDU□□□□□□过压保护，过压模块开始工作，其余的电压被消耗电阻消耗掉电压恢复正常但是，在辅助逆变器被保护的时候，高压设备还是在正常运转，产生了大量的热冷却风机因为没有电源无法冷却，所以即便是恢复了正常电压最后也因为过热而导致牵引封锁。硬件（主接触器）故障主接触器工作范围是2000V/1000A的直流电磁接触器。一般来说，接触器故障

主接触器工作范围是主要是因为过电流导致的部件损坏，大概情况可分为以下□□□□□□□□□□□□□□,□□□□□□□□□□□,□□□□□□□；□□□□□□□□；□□□□□□□□□□□□□□□□□□□输入输出保护限制辅助逆变器的最低工作电压大概在940V□□,□□□□□□□□□□□□□□可以进行短时间的工作运行；但是其输入电流一旦大于过流保护立即停止工作。车载蓄电池的简介及故障处理车载蓄电池的简介40个蓄电池单元，两个总地铁列车的底部有两个蓄电池安装箱，一个可以安装40个蓄电池单元，两个总共可以装80个，每个蓄电池单元的额定电压为1.2V,共可以装80个，每个蓄电池单元的额定电压为1.2V,而这80个□□□□□□□□□接的所以车载蓄电池电压为96V。车载蓄电池有低电压保护，当每个蓄电池电压低于接的所以车载蓄电池电压为96V。车载蓄电池有低电压保护，当每个蓄电池电压低于1.10V□,□□□□□将□□□□□车载蓄电池的输出的是DC110V,□□□□□□□□1）城轨车辆的驾驶室照明：车载蓄电池的输出的是DC110V,□□□□□□□□1）城轨车辆的驾驶室照明：驾驶室照明采用的是DC110V供电，有三盏“驾驶室灯”安装在驾驶室的顶棚上当天花板上，并装有按钮开关；驾驶室照明采用的是DC110V供电，有三盏“驾驶室灯”安装在驾驶室的顶棚上当天花板上，并装有按钮开关；还有一盏用于驾驶员阅读的阅读灯也是采用由车载蓄电池110V□□□□□□2）车内设备柜照明：为了更好的解决车辆故障设备柜内的照明也110V□□□□□□2）车内设备柜照明：为了更好的解决车辆故障设备柜内的照明也是由车载蓄电池供电的，因为如果当设备柜里的设备出现故障而影响到了正常的受电是由车载蓄电池供电的，弓受流，那么由触网供电的照明就无法工作，故障也就解决不了，所以设备柜照明必须让车载蓄电池提供。（3）外部照明：外部照明起到运行照明、标识方向、标志运行须让车载蓄电池提供。状态的作用。外部照明包括前照灯（头等灯）、尾灯、运行灯、标志灯和列车号显示状态的作用。外部照明包括前照灯（头等灯）、尾灯、运行灯、标志灯和列车号显示灯。外部照明非常的重要，它是列车状态是否正常、安全的一个最直接的表示，驾驶员通过它能得到很多关于车辆的信息，确保了行车的安全。车载蓄电池的故障处理在车辆启动时受电弓城市轨道交通车辆的车载蓄电池通常采用镍镉碱性蓄电池，落下，触网无法给车辆送电，所以首先得要让受电弓升起来，这个的动力就来源于车载蓄电池。如果受电弓升不起来，我们首先就要去看看车载蓄电池的电压，当然也有其他的原因也会引起受电弓不能正常升弓但是这里主要讲是车载蓄电池的故障而引起的列车不能升弓，看到的电压过低，那就是蓄电池故障了，它本身的蓄电池低压保护动作了，封锁了蓄电池的输出电路，使其失去作用进而保护蓄电池不会损耗太多。在车辆启动时受电弓镍镉碱性蓄电池并不是一次性的工作的，当损耗不是过多及时补救还是可以继续使用的，其本身的造价也还是蛮高的。车辆段里的临修作业大多是对西蓄电池进行补加KOH溶液。由于蓄电池在充电的过程中要大量的发热，电解液会有所蒸发，甚