摘 要：HXD3型電力機(jī)車在過(guò)去的兩年多時(shí)間里共發(fā)生110V電源裝置故障32起。共發(fā)生返修次數(shù)30起。經(jīng)統(tǒng)計(jì)返廠原因主要分為：售后服務(wù)人員未及時(shí)找到故障點(diǎn)而未能在現(xiàn)場(chǎng)處理致控制板返廠，為保證電源性能可靠而將懷疑有問(wèn)題的單元返廠檢測(cè)，元件質(zhì)量問(wèn)題造成產(chǎn)品破壞。

關(guān)鍵詞：電力機(jī)車；電源裝置；分析；解決；

中圖分類號(hào)：U264.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-3520（2015）-03-00-02

一、DC110V電源裝置

輸入電源來(lái)自輔助逆變器（簡(jiǎn)稱APU）的中間直流750V電壓，通過(guò)高頻隔離變換，向機(jī)車提供穩(wěn)定的DC110V控制電壓，同時(shí)與蓄電池并聯(lián)，作為車載充電器，向蓄電池充電。機(jī)車主控制系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱TCMS）控制兩套PSU的工作順序，監(jiān)視PSU的工作狀態(tài)，當(dāng)其中一組故障時(shí)，會(huì)自動(dòng)轉(zhuǎn)換到另一組供電。PSU根據(jù)脈寬調(diào)制技術(shù)控制IGBT元件，將750V直流電壓調(diào)制為單相脈沖電壓，然后經(jīng)過(guò)高頻變壓器和整流器，最后濾波輸出DC110V電壓。充電裝置的工作過(guò)程為：APU開始工作后，其中間直流回路的電壓逐漸上升至750V，控制電路檢測(cè)到此電壓并維持10s，先閉合CTT接觸器，預(yù)充電回路投人工作，中間電容FC兩端電壓上升，延時(shí)3s后預(yù)充電完成。觸發(fā)晶閘管CHS，裝置進(jìn)入工作狀態(tài)，輸出IGBT門極信號(hào)，得到110V直流電源。APU停止工作后，輸入電壓下降，當(dāng)FC兩端電壓低于620V時(shí)，裝置也停止工作。輸出電壓控制是雙閉環(huán)控制系統(tǒng)，電壓控制環(huán)起主要作用，電流控制環(huán)起輔助作用。在恒壓階段，輸出電壓的反饋值與基準(zhǔn)電壓比較后，確定一個(gè)輸出波形至PWM發(fā)生器，產(chǎn)生IGBT的門極控制信號(hào)；在恒流階段，過(guò)程與恒壓階段類似，只是在電壓比較器處多比較了一個(gè)“輸出電壓降低值”的參數(shù)，這個(gè)值根據(jù)限流曲線生成，此時(shí)電流控制環(huán)的地位比電壓控制環(huán)高，起主導(dǎo)作用。

二、故障發(fā)生情況及原因分析

HXD3型電力機(jī)車在過(guò)去的兩年多時(shí)間里共發(fā)生110V電源裝置故障32起。共發(fā)生返修次數(shù)30起。經(jīng)統(tǒng)計(jì)返廠原因主要分為下面三類：

（一）售后服務(wù)人員未及時(shí)找到故障點(diǎn)而未能在現(xiàn)場(chǎng)處理致控制板返廠。14臺(tái)HXD3型電力機(jī)車配載的110V電源裝置是大連宏光電氣有限公司2006年與日本東芝公司合作的技術(shù)引進(jìn)項(xiàng)目。由于國(guó)外對(duì)我國(guó)的一些核心技術(shù)限制，甚至一些核心元件采購(gòu)上的限制，使廠方在設(shè)計(jì)之初走了一些彎路。這期間為完善產(chǎn)品廠方進(jìn)行了幾次改進(jìn)，其中就包括在2008年末為抑制現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境溫度過(guò)高對(duì)CPU運(yùn)行造成不良影響而采用外部程序存儲(chǔ)芯片。

由于現(xiàn)場(chǎng)守候服務(wù)人員技術(shù)水平參差不齊，現(xiàn)場(chǎng)查找原因可能會(huì)花費(fèi)大量時(shí)間，廠方為保證在最短時(shí)間內(nèi)解決該問(wèn)題，不影響段方機(jī)車運(yùn)用。因此要求售后服務(wù)人員在不能立刻判定出故障原因的情況下可以直接更換配件。因?yàn)楫a(chǎn)品采用的是模塊化設(shè)計(jì)，更換模塊后基本可以解決所有問(wèn)題，所以服務(wù)人員大多采用這種方式做現(xiàn)場(chǎng)處理，將故障部件返回公司查找故障。這就造成了現(xiàn)場(chǎng)返回的部件過(guò)多。

（二）為保證電源性能可靠而將懷疑有問(wèn)題的單元返廠檢測(cè)。6臺(tái)

由于售后服務(wù)人員的原因返還的部件除了上面說(shuō)到的數(shù)量外，還有6個(gè)逆變單元。這些單元都是在運(yùn)行中發(fā)生了保護(hù)動(dòng)作。而到段檢查時(shí)也沒(méi)有發(fā)現(xiàn)具體問(wèn)題。服務(wù)人員擔(dān)心產(chǎn)品再次出現(xiàn)問(wèn)題會(huì)影響機(jī)車運(yùn)行，所以將產(chǎn)品返廠進(jìn)行檢查。經(jīng)常廠方檢查這些產(chǎn)品沒(méi)有質(zhì)量問(wèn)題，在運(yùn)行時(shí)因特殊原因而進(jìn)行保護(hù)動(dòng)作是正常的，而廠方為單元設(shè)置多項(xiàng)保護(hù)措施正是出于此目的。

（三）元件質(zhì)量問(wèn)題造成產(chǎn)品破壞。

至此統(tǒng)計(jì)到自2009年至今的兩年時(shí)間里，豐臺(tái)西區(qū)域共發(fā)生故障返修元件32起，而其中的至少20起是本不應(yīng)該發(fā)生的或是可以現(xiàn)場(chǎng)處理的。這說(shuō)明了產(chǎn)品設(shè)計(jì)在工藝指導(dǎo)上的還是有些漏洞，經(jīng)過(guò)不斷的改進(jìn)已經(jīng)使得上面的問(wèn)題得到很好的解決和控制。同時(shí)廠方也與原材料供應(yīng)商建立積極的聯(lián)系，提供改進(jìn)一件，以求得最大程度降低原材料的故障率。從后期的產(chǎn)品來(lái)看，這一點(diǎn)也取得了非常不錯(cuò)的效果。

三、改進(jìn)措施

（一）對(duì)PSU充電裝置的改進(jìn)

對(duì)于蓄電池來(lái)說(shuō)，電壓、充放電電流是其工作性能的一個(gè)重要指標(biāo)。HXD3機(jī)車上只有電壓顯示，沒(méi)有充放電電流顯示，在應(yīng)用過(guò)程中無(wú)法掌握蓄電池充放電電流狀態(tài)。為了進(jìn)一步完善電源裝置的功能，讓乘務(wù)人員能夠隨時(shí)觀察到蓄電池的充放電狀態(tài)，及早發(fā)現(xiàn)蓄電池的充放電異常情況，以便排除初期故障隱患，防止故障損失進(jìn)一步擴(kuò)大化，我們特向廠方提出對(duì)蓄電池充放電電流進(jìn)行監(jiān)測(cè)的技改要求。該項(xiàng)目目前已經(jīng)成功實(shí)施，由某公司開發(fā)生產(chǎn)的PYD-1型蓄電池狀態(tài)監(jiān)測(cè)儀已經(jīng)應(yīng)用到后期生產(chǎn)的HXD3機(jī)車上，對(duì)蓄電池充放電情況起到了良好的監(jiān)測(cè)作用。

（二）日常維護(hù)保養(yǎng)和使用方面的措施

為了做好HXD3機(jī)車110V電源裝置的日常維護(hù)保養(yǎng)工作。豐臺(tái)機(jī)務(wù)段主要從使用過(guò)程和定期維保兩個(gè)方面入手，來(lái)保證電源裝置的良好性能和機(jī)車的安全運(yùn)用。

1、日常維護(hù)保養(yǎng)

每半年對(duì)蓄電池組進(jìn)行一次檢查和維護(hù)，主要是測(cè)量蓄電池電壓、內(nèi)阻大小，檢查蓄電池單節(jié)有無(wú)漏液、變形和連線松動(dòng)等。

2、110V電源裝置的使用

機(jī)車整備作業(yè)時(shí)，檢修人員必須檢查并記錄機(jī)車蓄電池電壓和PSU充電裝置的充電電壓值，輕載試驗(yàn)蓄電池的放電狀況，檢查機(jī)車故障信息，通過(guò)改變TCMS時(shí)間設(shè)置的方式來(lái)試驗(yàn)PSU裝置的雙組工作轉(zhuǎn)換情況。機(jī)車整備完畢、庫(kù)內(nèi)停留或短備期間，必須斷開機(jī)車蓄電池控制總開關(guān)；機(jī)車長(zhǎng)期停放解備后，必須檢查蓄電池電壓，防止蓄電池虧電。

控制電氣柜上直流加熱開關(guān)施封，嚴(yán)禁閉合該開關(guān)。機(jī)車蓄電池電壓<100V時(shí)，必須進(jìn)行充電。機(jī)車升弓合閘后，檢查PSU裝置的充電電壓，機(jī)車運(yùn)行時(shí)，應(yīng)注意觀察機(jī)車控制電壓值。當(dāng)發(fā)現(xiàn)蓄電池電壓始終低于110V時(shí)，表示PSU裝置或蓄電池自身有故障，要關(guān)閉機(jī)車照明和其他輔助設(shè)備電源開關(guān)，盡量減小蓄電池的放電電流，以維持列車運(yùn)行到前方車站再做處理。

四、結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)電源裝置運(yùn)用中暴露出質(zhì)量問(wèn)題的分析，制定了改進(jìn)措施，并在后續(xù)電源裝置生產(chǎn)中實(shí)施，相信可以達(dá)到降低故障率直至消滅故障、保障機(jī)車可靠運(yùn)用的目的。