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DC600V客车运行中逆变器故障应急处理方法

发表时间：2020/8/19 来源：《基层建设》2020年第10期作者：张小刚

[导读] 摘要：随着铁路运输事业的飞速发展，技术装备水平明显提高，旅客列车的安全性、可靠性、舒适性水平不断提升。

        中国铁路呼和浩特局集团有限公司包头车辆段内蒙古包头 014010
        摘要：随着铁路运输事业的飞速发展，技术装备水平明显提高，旅客列车的安全性、可靠性、舒适性水平不断提升。目前，DC60V客车是旅客列车的主要车型，逆变器是DC60OV客车电器设备的一个重要组成部分，其作用是向车上负载提供AC38OV电源，特别是车内空调机组。逆变器在使用过程中受工作环境、本身质量和日常维护等因素影响，常会发生一些故障，导致空调机组不能正常工作，致使车厢内闷热，给铁路旅客运输带来极坏影响。基于此，本文主要对DC600V客车运行中逆变器故障应急处理方法进行分析探讨。
        关键词：DC600V客车运行；逆变器故障；应急处理方法
        1、前言
        在DC600v客车中电源是列车供电系统的核心部分，它通过直供电机车从接触网取电后，经过调频调压三相逆变器逆变、整流向机后客车供电。逆变电源它具备高效率、低噪声、无污染，独立性强的特点成为了未来客车的发展方向，同时它的稳定性及可靠性也直接影响着车内交流电器设备的运行质量。通过对以往的逆变器故障进行分析并提出了改进建议为未来客车发展提供帮助。
        2、逆变器组成及功能概述
        为了解决行车中逆变器故障问题，我们首先应了解逆变器的组成和保护功能。逆变器是由输入输出隔离电路、中间支撑电路、缓冲电路、桥式三相逆变电路和交流滤波电路组成。输入输出隔离电路的主要功能是逆变器输入电路或输出负载发生故障时实施隔离，防止故障扩散；中间支撑电路的功能是滤平输入电路的电压纹波，当负载发生变化时使电流平稳；缓冲电路的功能是避免电流造成很大的冲击电流，保护熔断且不被熔断。桥式三相逆变电路是逆变器的核心电路，交流滤波电路是将逆变器输出的三相电变成准正弦波。逆变器的保护功能包括输入过压、欠压保护，输出过流、过载、短路保护及过热保护功能。
        3、逆变器的故障种类及判断依据
        列车在运行过程中逆变器随时可能会出现的故障，这时候的应急处理显得非常重要。在对客车电源逆变器主电路及其故障进行判断时，首先我们要对逆变器的设计原理及构思进行详细的了解，这样才能更加有利的逆变器在运行过程中出现的故障进行分析和解决。对逆变器的运行故障进行解决，这对于优化逆变器的设计、提高产品的质量、降低逆变器的故障率具有非常重要的指导作用。
        常见故障主要包括输入欠压、输入过压、输出过压、输出欠压、输出过流、输出过载、IGBT故障及散热器超温等。及时判断故障问题造成障发生并的损失。采取有效的故障处理措施，才能减少故为此，下文分析故障表现形式及判断依据，并做出简要的处理意见，希望给故障应急处理提供帮助。
        （1）输入欠压：表现形式：（1）输入欠压保护通过网络传送故障代码；（2）系统在进行欠压保护时，动作为输入接触器、预充电接触器、输出接触器处于断开状态。判断依据：当DC60v电源输入电压低于欠压保护设定值DC450v时，系统就会开启欠压保护；当输入电压恢复DC50V时，逆变电源应正常输出。故障处理分析：当电压达到预设值时，逆变器电源自动正常启动，并消除故障信号。
        （2）输入过压。表现形式：（1）输入过压保护通过网络传送故障代码；（2）系统进行过压保护时，动作为输入接触器、预充电接触器、输出接触器处于断开状态。判断依据：当DC60V电源输入电压高于过压保护设定值DC70V，使逆变电源交流输出不能满足供电需求或逆变电源的内部器件无法承受该电压时，系统开启输入过压保护。故障处理分析：当电压达到预设值时，逆变器电源自动正常启动并消除故障信号。

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        （3）输出过压。表现形式：（1）发生故障时发出硬线故障信号和网络故障代码；（2）保护动作为：输入接触器、预充电接触器、输出接触器断开。判断依据：交流输出电压超过输出过压保护设定值输出过压设定值时，开启输出过压保护，逆变电源停止输出。故障处理分析：由于输出过压故障为不可恢复性故障，当输出电压恢复正常后通过人为操作进行恢复。
        （4）输出欠压。表现形式：（1）发出硬线故障信号和网络故障代码。（2）保护动作为：断开输入接触器、预充电接触器、输出接触器。判断依据：交流输出电压低于输出欠压保护设定值时，输出欠压故障自动恢复3次，当恢复3次仍然输出欠压，故障逆变器停止输出。故障处理分析：由于输出欠压故障为不可恢复性故障，当输出电压恢复正常后通过人为操作进行恢复。
        （5）输出过流。表现形式：（1）发出硬线故障信号和网络故障代码。（2）保护动作为：输入接触器、预充电接触器、输出接触器断开。判断依据：交流输出电流超过输出过流设定值时，交流输出过流故障可恢复3次，当恢复3次仍然输出过流，故障逆变电源停止输出，当发出硬线故障信号后。故障处理分析：对电源电压进由于输出过流故障为不可恢复性故障，当输出电流恢复正常后通过人为操作进行恢复。
        （6）输出过载。表现形式：（1）发出硬线故障信号和网络故障代码。（2）保护动作为：输入接触器、预充电接触器、输出接触器断开。判断依据：逆变电源交流输出具有过载保护功能。交流输出过载故障可恢复3次，恢复3次后仍然输出过载，故障逆变电源停止输出。故障分析：对负载进行短路、断路、绝缘不良等问题进行判断，并处理相关故障。由于输出过载故障为不可恢复性故障，当逆变电流恢复正常后通过人为操作进行恢复。
        （7）GIBT故障。表现形式：（1）故障逆变电源停止输出，发出硬线故障信号和网络故障代码。（2）保护动作为，输入接触器、预充电接触器、输出接触器断开。判断依据：IGBT内部或由驱动板或控制板导致的各类短路击穿等故障。故障处理分析：空载情况下进行复位重启，来对负载进行短路、断路、绝缘不良等问题的判断，如果不能进行重启，则打开相应逆变单元的散热器，检查IGBT是否完好，如IGBT完好，则驱动板故障，更换驱动板。处理后人为进行启动。
        （8）散热器超温。表现形式：（1）当恢复5次后，散热器仍然超温，故障逆变器停止输出，发出硬线故障信号和网络故障代码。（2）保护动作为：断开输入接触器、预充电接触器、输出接触器。判断依据：散热器表面温度超过允许温度时散热器超温故障可恢复5次，若持续3分钟不能恢复，判断为故障。故障处理分析：对散热器及相关的元器件进行故障排查，由于散热器超温故障是不可恢复性故障，故障解除后人为的进行启动。
        4、结语
        文章主要介绍了电源逆变器在DC600v客车中的应用，并对其的工作原理进行分析和了解，使我们能够对逆变器的相关故障及引起故障的原因进行精准的判断。同时通过对客车电源逆变器的故障采集及故障的表现形式的了解，使我们从主电路的故障中得出各类故障的判别依据。由于主电路拥有独特的保护电路，在各车厢出现故障后，只需进行简单的处理就可将客车的故障解除。在客车运行过程中逆变器出现故障时要及时的进行处理，这样能够使逆变器工作的稳定性及可靠性得到了提高。
        参考文献：
        [1]赵腾旭.DC600V客车KND-Ⅱ型逆变器故障频发原因分析及应对措施[C].中国铁道学会车辆委员会动车、客车学术交流会论文集.2012：123-125.
        [2]刘昌玉，伍启天，席嗓蹬等.空调客车逆变器故障诊断系统[J].制冷空调与电力机械，2005，26（4）：32-35.
        [3]辛建斌，高峰.DC600V客车运行中逆变器故障应急处理方法[J].城市建设理论研究（电子版），2015，（22）：554-555.