H1动车组牵引变流器检修方法的研究

　　摘要：随着CRH1动车组运营公里数的增加，其牵引变流器的故障也逐渐增加，由动车段自行维修牵引变流器，有利于节约生产成本，也有利于提高检修人员的技术水平。本文将通过使用牵引变流器测试台和监测软件DCUTerm做各种试验，对比变流器实时工作的状态信号，找到该摸块内部的具体故障部件，提高变流器模块LCM、 MCM和ACM的故障处理效率，为动车组安全高效的运输提供了有力保障。

　　关键词：变流器，检修，测试台，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

　　中图分类号：TM46 文献标识码：A 文章编号：

　　1 引言

　　2007年4月18日，全国铁路开始第六次大提速，我国自主研发的动车组正式投入运行。动车组以安全、高速、舒适为特点，受到乘客的青睐，也带动高铁沿线经济发展。而广铁集团自2007年2月引入CRH1型动车组，开始在广深线上运营。目前CRH1动车组已在集团管内的广深线、广珠城际铁路和海南东环线上运营。随着动车组运营时间和公里数的增加，牵引变流器模块的故障率也逐渐增加。目前，各个动车运用所处理此类故障基本采用换件修形式，换下的故障配件发回供应商维修，维修费用高，且周转时间长。如能在动车段内维修牵引变流器模块，将有利于动车组的检修和节约费用。

　　2 CRH1牵引变流器概述

　　CRH1A动车组全列共8节车厢，其中5辆动车，3辆拖车，每辆动车有1个牵引变流器箱。牵引变流器由瑞典庞巴迪铁路运输有限公司生产，常州BCP公司组装，每个牵引变流器箱内含有3种，共4个模块，分别为1个网侧变流器(LCM)，2个电机侧变流器(MCM)和1个辅助变流器(ACM)。

　　整个牵引变流器完成牵引系统中交-直-交的变换。牵引时，LCM从主变压器获得900VAC的输入电压，通过整流，输出的1650VDC作为MCM和ACM的输入电压，MCM输出1287VAC驱动牵引电机，ACM则输出400VAC作为动车组辅助供电电源。制动时则相反。3种模块的结构相似，本文将以MCM为例，浅谈CRH1牵引变流器的检修方法。

　　MCM结构如图2-1所示。可以看出，MCM的基本元件为DCU板、GDU、IGBT、电压传感器、电流传感器以及温度传感器，而DCU板则是MCM的核心控制部分。因此，理想情况下，只需要对每种元件进行相关的测试，基本上就可以掌握到变流器内部故障的具体部位。

　　牵引变流器测试台是由瑞典庞巴迪公司生产，在变流器测试中，由测试台提供模块工作电源，以及各信号的模拟输出。

　　DCUTerm 是在个人电脑上运行的终端程序，用于与那些带有可与MITRAC CC 产品系列相兼容的处理器的计算机单元进行通信,CRH1型动车组的控制系统均属于该系列产品。

　　3牵引变流器测试方法

　　3.1速度传感器测试

　　此项试验可以检测DCU/M是否能够正常接收到速度传感器给出的信号。方法是将牵引变流器在DCUTerm中载入信号F_SPS_1和F_SPS_2，测试波形如图3-1所示。

　　图中F_SPS_1和F_SPS_2分别为DCU/M接收到的两个由牵引变流器测试台给出的速度传感器的信号，正常情况下两个速度信号应相等或相近。图中F_SPS_1为-1007，F_SPS_2为503，两值相差达10%以上，则可认为为DCU/M故障。

　　3.2温度测试

　　当MCM模块在车组上显示温度有异常时，可通过此测试判断是温度传感器故障，还是DCU/M故障。方法是在DCUTerm中载入温度测试信号，得出波形如图3-2所示。

　　图中，TEMPHS为散热器温度 ，来自MCM内部，温度范围是环境温度±5 °C，否则为MCM温度传感器故障;TEMPM1为电机1 温度，来自测试台模拟，温度范围是 65 ±5 °C，否则为DCU/M故障;TEMPM2为电机2 温度，也来自测试台模拟，温度范围是0 ±5 °C，否则为DCU/M故障;TEMPCB为控制板温度，来自MCM内部，应小于 80 °C，否则为DCU/M内部温度传感器故障。

　　3.3牵引安全试验

　　该试验能检查MCM是否能正常接受到牵引安全信号，方法是在DCUTerm中载入GDHSTRSE，在测试台上先断开后闭合牵引模拟信号开关，GDHSTRSE应先跳变至0后跳变回1，否则为DCU/M不能正常接收信号，正常情况下波形如图3-3所示。

　　3.4负载试验

　　该试验用于对变流器模块做综合检查，或者用来判断电流传感器或IGBT的故障。试验方法是首先在断电情况下按照接线图接好线，然后闭合低压供电电源，双击DCUTerm 中的“激活低压试验”，闭合试验台上的“主接触器”，选择子试验“负荷试验”，双击鼠标添加快速记录信号以开始记录。

　　此试验中，添加的信号有如下几项：

　　1.DC-link 电压 – UDC(来自电压传感器);

　　2.U 相电流 – AWIU(来自电流传感器U);

　　3.V 相电流 - AWIV(来自电流传感器V);

　　4.W相电流 – AWIW(DCU/M中根据U相和V相的电流产生的计算值)。

　　在DCUTerm 中双击“运行负荷试验”并点击“充电”。 在试验台的电压试验仪器上检测DC-link 电压，当升至110±10V时，在DCUTerm 内点击“开始”。得出现波形如图3-4所示。

　　试验通过后，DCUTerm界面中将显示以下文字：

　　U-V 低负荷试验通过

　　V-U 低负荷试验通过

　　所选高负荷试验

　　U-V 高负荷试验通过

　　U-W 高负荷试验通过

　　V-W 高负荷试验通过

　　整体负荷试验通过

　　一般负载测试不能通过，多为相电流之间的波形幅值不对称，常见的有某相的相电流的幅值明显小于其他相，或者某相像电流的图形震荡过大，毛刺特别突出。导致此种现象的原因多为该相的电流传感器故障或者该相IGBT故障。对于电流传感器的故障并不好直接判断，但可以先测量IGBT各个端子间的电阻先对IGBT进行判断，若IGBT正常则更换电流传感器。

　　3.5 OVC测试

　　该实验是检验MCM在电制动时，能否具备将多余的能量消耗掉的能力。具体方法如下，首先将MCM与试验台的控制电压接通，打开“DCUTerm”，双击DCUTerm 中的“激活低压试验”，选择“MCM试验”，把测试台的主接触器接通。选择“单相试验”和“斩波器相1”。 然后点击“充电”，并检验直流环节电压升至110±10V时，点击“开始”。检验斩波器GDU 被激活，波形如图3-5所示。

　　正常情况下，UDC电压应有10V左右的下降，如果UDC不下降，则有可能是能耗保护相的GDU或IGBT异常导致。可测量IGBT各个端子间的电阻先对IGBT进行判断，若IGBT正常则更换GDU。

　　4结束语

　　通过对牵引变流器检修方法的研究，可基本判断变流器模块的内部故障点，通过更换内部配件可达到修复故障变流器模块的目的，且本方法操作简单，检测结果可靠，变流器检修中所需的设备工具(测试台、装有DCUTerm的笔记本电脑)动车运用所都具备，在动车所内即可完成牵引变流器模块的修复工作，不需要把变流器模块送回厂家委外维修，节省了委外维修的费用，大大降低了变流器的检修成本，也缩短了变流器模块的维修周期，保证了动车组的安全和正常的运输秩序。

　　参考文献

　　[1] Hakan Wallin，软件设计规范—电机变流器.庞巴迪铁路运输有限公司，2009.

　　[2] Bjorn Tornblom，MITRAC DCU,DCUTerm User’s manual.Bombardier Transportation Sweden AB，2004.

　　[3] 谢玉成 项颖 孟艳红，CRH1型动车组辅助电源系统性能检测设备.铁道车辆，第47卷第12期2009年12月.

　　[4] 铁道科学研究院高速铁路技术研究总体组，高速铁路技术. 北京:中国铁道出版社，2005.

　　[5] 铁路职工岗位培训教材编审委员会，CRH1型动车组机械师.北京:中国铁道出版社，2009.

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文章名称： H1动车组牵引变流器检修方法的研究

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