王躍 李雪剛

摘要：本文主要介紹了地鐵車輛輔助電源系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)、重要參數(shù)以及系統(tǒng)特點(diǎn)，并結(jié)合典型故障的具體處理實(shí)例，對(duì)故障出現(xiàn)原因、試驗(yàn)以及后續(xù)整改措施進(jìn)行了重點(diǎn)分析，為今后故障處理制訂了合理、高效的解決方案。

關(guān)鍵詞：地鐵;車輛輔助電源系統(tǒng);故障處理

一、地鐵車輛輔助電源系統(tǒng)

當(dāng)前，我國(guó)城市經(jīng)濟(jì)得到了飛速發(fā)展，廣大市民對(duì)于交通出行的要求越來(lái)越高，因此，在城市道路系統(tǒng)中，由于人們對(duì)地鐵車輛出行的依賴，也就有了更高標(biāo)準(zhǔn)的要求，相應(yīng)的車輛輔助裝置因其為車輛運(yùn)行提供保障而倍受關(guān)注。地鐵車輛輔助電源系統(tǒng)的突出作用在于能夠把受流裝置中運(yùn)行形態(tài)為直流供電完全轉(zhuǎn)變?yōu)锳C380V輸出，滿足車輛直流與交流負(fù)載的基本供電需求，如空氣壓縮機(jī)、蓄電池組件、空調(diào)系統(tǒng)、照明系統(tǒng)等供電，其最為重要的部件是輔助逆變器。

輔助逆變器的基本工作原理是把經(jīng)由第三軌受流或者受電弓輸入的750V或1500V直流電壓經(jīng)熔斷器、接觸器以及輸入濾波器等器械部件直接向IGBT逆變器中進(jìn)行輸送，控制組件借助三相交流濾波影響的IGBT控制使得逆變器最終輸出徹底轉(zhuǎn)化為PWM，產(chǎn)生準(zhǔn)正弦波電壓，然后經(jīng)由三相變壓器耦合獲取AC380V這一有效值[1]。當(dāng)前在我國(guó)廣泛使用的輔助逆變器設(shè)備配置主要有兩種類型，一種是分散設(shè)置、并網(wǎng)供電，另外一種是集中設(shè)置、交叉供電。過(guò)去地鐵較多的選擇并網(wǎng)供電。但是隨著大功率逆變獲得了技術(shù)上的一次次突破，現(xiàn)在集中布置也得到了廣泛的應(yīng)用。

二、地鐵車輛輔助系統(tǒng)典型故障處理

地鐵車輛輔助電源系統(tǒng)在供電問題中經(jīng)常出現(xiàn)的故障有部件損壞、接觸器故障、輸出失衡或缺相、輔助逆變器輸入過(guò)壓、元器件不導(dǎo)通、R相過(guò)流保護(hù)、異響、輔助逆變器輸入過(guò)流、T相過(guò)流保護(hù)以及散熱不良、輸出欠壓等。

其中較為典型的故障主要有T相過(guò)流保護(hù)、輔助逆變器輸入過(guò)壓、T相過(guò)流保護(hù)以及輔助逆變器輸入過(guò)流四種，故障具體表現(xiàn)都是“輔助逆變器輸入過(guò)流/過(guò)壓”、“R相/T相過(guò)流保護(hù)”，造成輔助逆變器發(fā)生鎖定而停止運(yùn)行[2]。

本文以某城市一地鐵車輛為例，其輔助電源系統(tǒng)參數(shù)如圖1所示，對(duì)其過(guò)去出現(xiàn)的各種故障問題進(jìn)行查詢，為更詳細(xì)的了解車輛的具體情況，對(duì)ERM數(shù)據(jù)所反映出來(lái)的詳細(xì)情況進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)在有故障問題出現(xiàn)時(shí)，TC1車中配置的輔助逆變器在設(shè)備直流側(cè)的具體輸入電壓高達(dá)1054V，TC2車輔助逆變器直流側(cè)的具體輸入電壓高達(dá)10548V，連續(xù)輸入電壓達(dá)到400ms。

1.外部原因排查

輸入電壓波動(dòng)可能是由于接觸軌、無(wú)電區(qū)或者受流器有接觸不良、起弧等原因造成的，因此，當(dāng)輔助逆變器輸入過(guò)電流的地鐵車輛晚上返回倉(cāng)庫(kù)后，全面檢查受流器后發(fā)現(xiàn)，集電器表面沒有出現(xiàn)任何的電弧現(xiàn)象，且地鐵車輛出現(xiàn)故障的地方與接觸軌區(qū)段不一致，也就初步消除了外部原因。

2. 地鐵車輛系統(tǒng)分析與排查

考慮到車輛本身的情況，僅有其上搭載的牽引系統(tǒng)在執(zhí)行制動(dòng)操作的情況下才會(huì)影響外部網(wǎng)絡(luò)電壓，使其電壓值大度增加。故本次研究集中在所搭載牽引系統(tǒng)所發(fā)揮的電制動(dòng)效果。結(jié)合日常發(fā)揮電制動(dòng)效果的運(yùn)行原理，再生制動(dòng)發(fā)揮作用后，網(wǎng)壓會(huì)明顯升高[3]。當(dāng)它上升到第一個(gè)閾值時(shí)，斬波器打開，此時(shí)，電阻制動(dòng)作用開始發(fā)揮。在正常運(yùn)行狀態(tài)下，此時(shí)電壓值是降低的。但是在其低到一定程度時(shí)，斬波器會(huì)直接被停掉，再生制動(dòng)效果重新生。此時(shí)，如果電壓還在變大，到達(dá)第二個(gè)閾值時(shí)，將完全轉(zhuǎn)換為空氣制動(dòng)。

3. 處理措施與現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證

通過(guò)對(duì)以上得到統(tǒng)計(jì)資料的系統(tǒng)分析可以知道，完全不存在各種外接因素與牽引系統(tǒng)干擾的影響，可以確定故障出現(xiàn)的原因在于二極管v1部件在反向截止位置產(chǎn)生的內(nèi)部震蕩引起的。

于輔助逆變器內(nèi)部系統(tǒng)中添加脈沖控制算法，并于基礎(chǔ)輸出電壓環(huán)部件中添加SPWM控制組件，利用調(diào)制輸出功能形成對(duì)電流震蕩的有效抑制。輔助逆變器程序更新后，為了對(duì)實(shí)際效果進(jìn)行驗(yàn)證，在程序更新前后選擇一列列車在試驗(yàn)線上進(jìn)行試驗(yàn)，實(shí)時(shí)對(duì)輔助逆變器輸入電壓和電流進(jìn)行監(jiān)測(cè)。在試驗(yàn)線上，進(jìn)行了三十多次反復(fù)的牽引和制動(dòng)。在完成程序的全部更新之前，共檢測(cè)到故障波形三次，波形可以反映出輸入電流與電壓呈現(xiàn)出來(lái)的波動(dòng)比較大。在程序更新完畢后，輔助逆變器部件中的輸出電流與電壓所檢測(cè)到的波形沒有過(guò)于振蕩。對(duì)于以上結(jié)果的分析，已經(jīng)對(duì)出現(xiàn)故障的地鐵車輛進(jìn)行了整改，且后續(xù)此類故障未再出現(xiàn)。

結(jié)語(yǔ)

地鐵車輛中配置的輔助逆變器負(fù)載一般情況下為感性負(fù)載，在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中能夠極大影響輔助逆變器本身，所以，該系統(tǒng)的穩(wěn)定性仍有待提高，且冗余設(shè)計(jì)方面需要進(jìn)一步優(yōu)化。針對(duì)大負(fù)荷運(yùn)載設(shè)備進(jìn)行變頻設(shè)計(jì)或者是軟啟動(dòng)，降低產(chǎn)生的諧波與不利沖擊。在解決地鐵車輛電氣系統(tǒng)中比較容易產(chǎn)生的電氣故障，需要建立起系統(tǒng)的處理思路和方案，由淺入深，循序漸進(jìn)，完成地鐵車輛故障問題的分析。

參考文獻(xiàn)：

[1]萬(wàn)翔.張曉梅.. 我國(guó)首臺(tái)靜止式地鐵車輛輔助電源研制成功[J].航天技術(shù)與民品，2020，18（05）：222-223.

[2]李斌斌.張國(guó)旺.丁潔瓊.李樹棟. 關(guān)于某地鐵車輛立扶手安裝的力學(xué)分析與結(jié)構(gòu)優(yōu)化[J].智能制造，2020，5（03）：132.

[3]丁彬彬.曾祥金.方傳明.許亮.淺析地鐵車輛受電弓基礎(chǔ)構(gòu)造及維護(hù)[J].技術(shù)與市場(chǎng)，2019，4（49）：122-123.