第37卷第l期 2017年2月 铁道机车车辆 RAII WAY LOCOMOTIVE&CAR Vo1.37 No.1 Feb. 2017 文章编号:1008—7842(2017)01~0078—04 HXD1C型电力机车辅变逆变器输出不平衡故障处理浅析 彭志勇 。 (1 中国铁道科学研究院,北京100081; 2广州机车检修段,广东广州510800) 摘 要针对HX。1C型电力机车辅助变流器逆变器故障常发的问题,通过对该故障的检测原理进行分析,明确地 指出了产生该故障的两类因素,归纳总结了该故障涉及的3个电气环节,如信号采集环节和输出滤波环节等。通 过分析故障产生和检测原理,结合日常处理故障的经验总结,分步骤详细阐述了故障的判断和处理方法。实践表 明,通过理顺故障排查顺序,大大缩短了现场排查故障的时间。 关键词辅变逆变器;HXo1C型机车;输出不平衡;检测原理;故障因素;处理方法 文献标志码:A doi:10.3969/j.issn.1008—7842.2017.01.17 中图分类号:U269.6 HXo1C型电力机车自运用以来,报辅助变流器 是三相输出电压不平衡,另一类是三相输出电流不平 衡。因此,只要我们从这两类因素出发,就能查找出影 响辅变逆变器输出不平衡的相关部件。 2辅变逆变器输出不平衡故障因素分析 (同,辅变)输出不平衡故障排查较为困难。辅助变流器 主要功能是将机车单相AC 470 V电压经脉冲整流成 DC 850 V,再经逆变器逆变为三相AC 440 V电压,为 机车牵引风机、空气压缩机等辅助设备提供电源。 1 辅变逆变器输出不平衡检测方法 辅变逆变器输出检测采用ACU(辅变流器控制单 元,下同)的模拟人出板对输出电压传感器(SC 、SC 、 SC。)或输出电压传感器(SV 、SV 、SV。)采集到的三相 电流或电压信号进行模数转换,将转换后的信号传输给 CPU板进行对比处理,将对比处理的结果经通讯接口 辅变逆变器输出不均衡故障涉及的部件繁多,通过 上述分析及结合辅变逆变器输出电气结构原理图(见图 1)可知,机车报辅变逆变器输出不均衡故障时,主要因 素有以下3个方面: (1)信号采集环节。辅变逆变器信号采集环节主要 是对逆变器输出的电流或电压进行采集,将采集的电压 或电流信号进行模数转换后,反馈给ACU和CCU进 行处理,以达到对辅变逆变器输出的平衡控制和机车的 相关保护动作。辅变逆变器输出信号采集环节的部件 主要有,模拟人出板(AIO)、输出电流传感器(SC 、SC 、 SC。)、输出电压传感器(SV 、SV 、SV )及相关线路。 (2)输出滤波环节。辅变逆变器输出滤波环节主要 是对经逆变器逆变输出的三相电流和电压进行滤波和功 率补偿,抑制输出谐波,达到对逆变器输出的三相电流和 板(MVB)反馈给机车微机控制单元(CCU)进行相应的 动作处理。 辅变逆变器输出不平衡故障的判断条件为: CPU板将检测到的辅变逆变器输出三相电压、电 流进行对比,当三相电流之间任何两相的电流差值大于 40 A或三相电压之间任何两相的电压差值大于2O V, 判定为逆变器输出不平衡故障。 即: 电压的平衡控制。辅变逆变器输出滤波环节的部件主要 有,滤波电抗器(FLT )、滤波电容(C3)及相关线路。 liR—is(iT)l>4O A; (1) (3)输出负载电压。辅变逆变器输出负载主要为机 车的牵引风机、空气压缩机等提供三相正弦交流电源。 或l u一“v(“w)l>2O V。 (2) 也就是,任意两个输出电流传感器SC 、SC 、SC。 采集到的电流信号数值差的绝对值大于40 A或者任意 两个输出电压传感器采集到的电压信号数值差的绝对 值大于2O V。 根据辅变逆变器输出不平衡故障的判断条件,可以 得出,导致辅变逆变器输出不平衡的原因有两类,一类 彭志勇(1989)男,工程师(修回日期:2016—10—14) 当机车三相负载出现不平衡或者缺相时,会导致辅变逆 变器输出电压波形出现畸变,导致逆变器输出负载电压 不平衡,引起辅变逆变器输出不均衡故障。辅变流器输 出的三相负载部件主要有,牵引风机、空气压缩机、冷却 塔风机、水泵、油泵、辅变流器风机、空调及相关三相空 气开关线路等。 1期 H X『 l( 电力机 辅变逆变器输f“/f 、r衡故障处列 浅析 4 2 ,一 4 m m O V/6o m m U V W 滤波,tz C 图I 辅变逆变器输出电气结构原理图 3辅变逆变器输出不平衡故障查找和处理 导致辅变逆变器输…不甲衡故障的凶素有很多。而 3.1 数据分析,经验判断 观察故障现象,下载并分析网络故障数据和辅变流 故障数据(见 2),通过故障数据结合经验对比, 大多数情况下. 以大体判断故障所存。常见的经验削 断法见表l。 日.多为动念故障,这为故障的排除带来了很大麻烦。为 了快速、准确地查找并处师该类敝障,遵循经验判断、先 易后难、逐个排查等处 平衡敝障一般仃_步。 !I!IJ, 找辅变逆变器输出不 图2辅变流器故障数据波形图 表1经验判断法表 敞障现象 初步判断 址禽转移;如果故障转移,更换模拟入出板(AI()),台 则。进行下一步。 故障螭本是滤波电抗器 辅变逆变器■丰fl输H{l也流(itt、 (FI T1)、滤波电容((、. )或 负 is、iI)均f』j现波动甚 畸变。 载引起的。 辅变逆变器_二{=f;I输f}{电 ( ,【、 敞障坫本足由也压传感器 叭、“w)某卡}{或行棚fI{・A为 (SVI、SV 、SV )或肯模拟人 零。 扳(AI())引起的。 辅变逆变器一卡H输m I乜 (tit:、 故障齄本是 电 传感器 cf、 、UW) 相或栉曲十H出现小10fff (SV1、SV 、SV6)及相关线路引 波动 起的 辅变逆变器 相输出l乜流(it 、 敞障琏夺是m该1{:l_jI乜流传感器 i 、iT)某棚科j较1:其他陌丰¨I乜流 (s(、l、 L、2、SC?)及相关线路引 信0偏大。 起的。 3.2 初步检查 查看ACU插件控制箱l 的模拟人出板(AI())的 工作电源指示灯是含正常(见图3),如果指示灯工作异 常,对换ACU插件箱J 的模拟人f}{板(AI()),看故障 图3 ACU控制插件箱指示灯 3.3 排查负载因素 结合机车严重故障数据,查看是否有伴生故障,如 :{7替 “夼,jf风机3 卡H保{,l肝炎断开”等信息,!“1仃 类似故 障信息.恢复 棚保护开关(见图4).敞障足 西现; !J{lJ,对低 而板上的i 卡lH负载保护Jt:父进行逐一切 除, 彳亍^史障足 f『lj失,直至确定引起辅变逆变器输¨; /f 、 衡故障的 村J负载L大】素。 确定,JI起敝障的二三十H负载凶素 ,榆 一i十H负载 3.4 排查信号采集环节 (1)检查输 电J土传感 ( V、SV 、SV )( 7)。 的 I绕组埘地绝缘、三卡甘绕组 相之 的 值足甭 常.耍¨ lI 常. 换l卡H心的■相负载。 尤 常.刈卡¨心的 桕保护开父输…端负哉线进 i 榆 .对换1:lI心负载的_二_卡}j保护歼火输…端(i_=【载线 ( ). 行占』[障址 转移。如果故障转移.蜕f』IJ址输 …端负哉线fjl 的故障; 则。柃台-二 十Il保护 火.『于j 州保f,l JI:父.川t万川I表欧姆档检查 对i 触头输入 输m端之 n勺m1=IIc,刈’比一个阻值,若仃 ・定偏篪. 换fl{心的一十II },1 父。 图4牵引风机3三相保护开关断开 图5对换输出端负载线 图6 三相保护开关短接铜排烧损 图7输出电压传感器(sV 、sV s、S 1 ①高压试验分圳通过卡Il拟人…板1'19 8八、8I3、【]A孔 洲 【 、V、w i卡H输山电 fIl(.确定址 仃 一中¨ j J 他 相测址IU 仇大于八L、0.2 V(十I 1 0 V), 卡[】蓐0.2 V,!』!『J愉 卡H心的输fI;IU 传感器 ③榆 输fI『电 传感 SV. V . V..址 敞障, 低压情况,检测信号“M”线,f l心为A(’().02 V左 。 可以拔下传感 的 线. 弛川1瞅埘f、Ii洲 传感器.刖红 笔接“M”脚. 丧 披“十” 或“ ” 脚阻值应为兆欧姆级以l . lIJ‘进"刈‘比愉删. 仃坪 常互换/更换此传感器。 ③检测传感器兀异常-『1 J‘ 换或 换使拟人¨j板fI l逆变控制扳。 (2)愉 输出电流传感 ( (’ 、 (、 、 (、,) ①f岛』 试验分别通过儆拟人…扳的l l八、1 1 Ij、1 2A 孔洲 【,、V、w二相输出I 流fIIf-.确定址 ・fIJ 』 他闪l卡H测带电流 值人j AC 0. V(十}1 1 j )A) 荇有相差0.3 V,则检查卡l1心I,f勺输…IU流传感 。 ②榆台模块输Ⅲ电流传感 址 II1=5(障.1 lJ一以拔卜传 感 的信U_线, 独用欧姆 刈比测:I f0感 l、3脚m 值,1、2和2、3脚m值 lltI ̄t倘低。【J!lJ T 换 换电流传感器。 3.5 排查输出滤波环节 (1)检 滤波lU抗器(I I T ) 检测滤波电抗器(FI/I’。)址 II 常。J}j欧姆 测 逆变模块■相输 (U、V、w) X-r:,(1、5、6)分)jIJ连接 常情况应接近于零,判断足 敞障。 (2)检奁滤波电容(C。) 检测输出滤波电容( l皋】8)组件足 il{ ’, 甩_Jf 电容连接线,用万用表电容 愉测 点 j【,、 、w点 电容值应该为:188,tF,盘I1果仃 较大偏嚣.更换滤波电 第1期 HXn1C型电力机车辅变逆变器输出不平衡故障处理浅析 81 容(C。)组件。 均衡故障进行逐一的排查,理顺了故障排查顺序和缩短 了故障排查时间,对辅变逆变器输出不平衡故障的现场 处理具有较强的指导作用。 参考文献 [1] 南车株洲电力机车有限公司.TGF54型辅助变流器使用 维护说明书[G].株洲:南车株洲电力机车有限公司, 2009. E22 曹太强,祁 强,王 军.三相逆变电源不平衡负载控制 方法的研究EJ].电机与控制学报,2004,16(4):50—55. 图8输出滤波电容(C ) [3] 张 斐,许建平,曹太强.不平衡负载下三相逆变电源控 制方法的研究[J].机车电传动,2009,(1):29 32,69. 4结束语 从检测原理、故障因素、测量方法等方面对辅变逆 变器输出不均衡故障进行了叙述,对辅变逆变器输出不 E43 孙 驰,马伟明。鲁军勇.三相逆变器输出电压不平衡的 产生机理分析及其矫正EJ].中国电机工程学报,2006,26 (21):57—64. Fault Analysis of Auxiliary Converter’S Unbalanced Output f0r HXD 1 C Electric Locomotive PENG Zhiyongi (1 China Academy of Railway Sciences,Beijing 100081,China; 2 Guangzhou I ocomotive Overhaul Depot,Guangzhou 510800 Guangdong,China) Abstract:According to the recurrent faults of auxiliary convertor’s unbalanced output in HXI)1C electric locomotive,This paper analy— zes the detection principle of the faults,clearly points out the two factors of the faults,and summarizes the related three electrical cir— cuits such as signal acquisition circuit and output filtering circuit.Base on the analysis about the fault causes and detection principle, combining with the daily maintenance experience,this paper step by step elaborates the faults diagnosis and processing methods.The practice indicates that the troubleshooting time on the site can be greatly reduced through straightening out the faults sequence. Key words:auxiliary convertor;HXD 1 C electric locomotive;unbalanced output;detection principle;fault factor;processing method (上接第46页) Research on Rotor Flux Oriented Scheme of Induction Machine Based on Voltage Controller QILong (CRRC Changchun Railway Vehicles Co.,I td.,Changchun 130062 Jilin,China) Abstract:The performance of the induction machine drive system with indirect vector control can easily be influenced by the effects of parameter mismatch and eddy current,which results that the magnetizing component of stator current caWt align with the rotor flux vec— tor,especially in the range of high speed and flux weakening.A novel control strategy to achieve accurate rotor flux orientation based on the voltage controller is proposed in this paper.The relation between the phase voltage of the induction machine and the accuracy of the field orientation is analyzed and a voltage controller is used to eliminate the angle error between the d-axis and the rotor flux vector. The simulation results show that the performance of the drive system in the whole speed region can be improved obviously.So,the ro— bustness of the control system to the motor parameters is raised highly. Key words:induction machine;rotor flux oriented;voltage controller