劉清　楊喆　梁偉波

摘 要 本文對(duì)HXD1型貨運(yùn)電力機(jī)車TCU牽引變流系統(tǒng)冗余功能進(jìn)行簡(jiǎn)單分析，并結(jié)合機(jī)車調(diào)試出現(xiàn)TCU隔離故障進(jìn)行具體分析。當(dāng)牽引變流系統(tǒng)因故障進(jìn)入冗余模式時(shí)，能夠根據(jù)具體故障現(xiàn)象結(jié)合HXD1型電力機(jī)車牽引變流系統(tǒng)冗余工作模式進(jìn)行故障排查，從而提高牽引變流系統(tǒng)故障排查效率。

關(guān)鍵詞 機(jī)車 牽引變流 冗余 TCU 隔離

中圖分類號(hào)：U264 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-0745（2021）12-0001-02

HXD1型機(jī)車牽引傳動(dòng)系統(tǒng)是按AC25kV、50Hz牽引供電制式設(shè)計(jì)的，它能適應(yīng)我國(guó)鐵路接觸網(wǎng)電壓范圍較大的特點(diǎn)。[1]AB兩節(jié)動(dòng)力車各自配備了獨(dú)立且對(duì)稱的牽引傳動(dòng)，既可固定重聯(lián)運(yùn)用，也可解編后各自獨(dú)立運(yùn)用，AB兩節(jié)動(dòng)力車25kV網(wǎng)側(cè)電路可通過(guò)車頂高壓連接器相連，同時(shí)還具有外重聯(lián)功能。牽引變流系統(tǒng)具有二次諧振電路、過(guò)壓保護(hù)電路和接地檢測(cè)電路等。機(jī)車采用再生制動(dòng)，再生制動(dòng)時(shí)機(jī)車能量反饋回電網(wǎng)，達(dá)到節(jié)能的效果。四象限整流器和PWM逆變器采用水冷 1GBT模塊。

1 牽引傳動(dòng)系統(tǒng)概述

HXD1型機(jī)車每節(jié)有一套完整網(wǎng)側(cè)電路和電傳動(dòng)系統(tǒng)，如圖1牽引變流系統(tǒng)框架圖所示：每節(jié)車電傳動(dòng)系統(tǒng)由1個(gè)主變壓器，主變壓器由1個(gè)原邊繞組、4個(gè)牽引繞組和2個(gè)二次諧振電抗器組成。4個(gè)牽引繞組分別給4個(gè)4QC（四象限變流器）提供輸入電源，最后向兩個(gè)獨(dú)立的中間直流回路充電。4個(gè)四象限變流器分成兩組，每一組的兩個(gè)四象限變流器之間可以冗余。每臺(tái)車上有兩個(gè)轉(zhuǎn)向架，每個(gè)轉(zhuǎn)向架上并聯(lián)2臺(tái)三相交流異步電動(dòng)機(jī)，由連接在中間直流回路上的1個(gè)脈寬調(diào)制逆變器（PWI）供電。圖1中2個(gè)輔助逆變器當(dāng)其中一組因故障隔離或其中一個(gè)濾波變壓器因故障隔離時(shí)，另一組輔助逆變系統(tǒng)立即滿頻運(yùn)行給所有輔助設(shè)備供電。因?yàn)閮陕分虚g直流回路相互獨(dú)立，所以整臺(tái)機(jī)車的牽引力有75%的冗余，從而提高了機(jī)車的可利用率。在機(jī)車制造、調(diào)試、維護(hù)過(guò)程中牽引變流系統(tǒng)部分故障時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)入冗余工作模式繼續(xù)維持運(yùn)行，機(jī)車檢修人員能夠根據(jù)牽引系統(tǒng)冗余工況快速排查故障。

2 機(jī)車TCU1隔離故障分析與處理

HXD1型179號(hào)機(jī)車在試運(yùn)線試運(yùn)時(shí)B節(jié)主斷斷開受電弓降下，微機(jī)屏報(bào)“TCU1&TCU2之間通訊中斷”，“TCU1因故障隔離”。第一時(shí)間用電腦monitor軟件連接主CCU進(jìn)行清保護(hù)后TCU1依然處于隔離狀態(tài)，B節(jié)機(jī)車僅TCU2處于牽引狀態(tài)。

2.1 原因分析

CCU清保護(hù)后TCU1故障不能清除，說(shuō)明故障依然存在。通過(guò)觀察TCU1機(jī)箱沒(méi)有上電工作，判斷可能因某故障原因CCU未給出TCU1啟動(dòng)命令，通過(guò)微機(jī)屏查看到是輸出節(jié)點(diǎn)A13F_00未閉合引起的，用電腦monitor軟件連接主CCU讀取故障記錄也沒(méi)有找到引起TCU1隔離的故障原因。

2.2 故障診斷及處理

系統(tǒng)在斷電重啟時(shí)CCU自檢完后TCU2能夠正常啟動(dòng)，而TCU1機(jī)箱一直處于掉電隔離狀態(tài)，分析可能存在兩種原因：

1.因線路或者SKS3輸出模塊原因TCU1啟動(dòng)信號(hào)A13F_00未能啟動(dòng)TCU1。

2.在啟動(dòng)過(guò)程中，CCU已經(jīng)讓TCU啟動(dòng)命令A(yù)13F_00與A140_00閉合而TCU1因自身原因不能正常啟動(dòng)引起CCU再次重新斷開A13F_00啟動(dòng)命令。

為了判斷是以上哪種原因引起TCU1不能正常啟動(dòng)，采用monitor軟件連接CCU強(qiáng)制TCU1啟動(dòng)命令A(yù)13F_00閉合。發(fā)現(xiàn)TCU1依然無(wú)法啟動(dòng)，判斷可能為第一種原因：?jiǎn)?dòng)信號(hào)未到達(dá)TCU電源輸入連接器X12插頭B3點(diǎn)，TCU供電控制電路如圖2所示。經(jīng)過(guò)萬(wàn)用表測(cè)量發(fā)現(xiàn)B3點(diǎn)有98V電壓，緊接著測(cè)量B1、B2和A1、A2之間均有98V電壓。綜合以上幾次測(cè)量結(jié)果得出TCU1啟動(dòng)電源及啟動(dòng)指令都已滿足，而TCU1機(jī)箱無(wú)法上電啟動(dòng)。判斷為機(jī)箱內(nèi)部電源板卡故障，打開TCU1機(jī)箱發(fā)現(xiàn)SSB電源板卡工作燈不亮，因此判斷TCU1機(jī)箱SSB電源板卡異常導(dǎo)致TCU1隔離，更換SSB電源板卡后故障消失TCU1正常啟動(dòng)。

2.3 原理分析

該故障重點(diǎn)在于分析TCU上電不能啟動(dòng)的原因，機(jī)車在運(yùn)行過(guò)程TCU1故障隔離中TCU2能正常工作說(shuō)明故障出現(xiàn)在TCU1內(nèi)部。因?yàn)镠XD1型電力機(jī)車在系統(tǒng)重新啟動(dòng)時(shí)CCU會(huì)先進(jìn)行自檢，CCU自檢完成后立即發(fā)送指令給SKS3讓A13F_00（TCU1啟動(dòng)指令）、A140_00（TCU2啟動(dòng)指令）閉合，TCU開始上電啟動(dòng)自檢。當(dāng)某個(gè)TCU自檢通過(guò)則發(fā)送信息給CCU表示系統(tǒng)一切正常，CCU接收到TCU的消息后通過(guò)SKS3繼續(xù)保持該TCU啟動(dòng)指令閉合。當(dāng)某TCU自檢不能通過(guò)則發(fā)信息給CCU，CCU接收到TCU的異常信息后立即通過(guò)SKS3斷開該TCU啟動(dòng)指令，使其斷電隔離。另外如果CCU無(wú)法與TCU通訊或者因故障原因需要隔離TCU也會(huì)通過(guò)SKS3斷開該TCU的啟動(dòng)指令，使其斷電隔離。

2.4 評(píng)價(jià)和建議

熟悉牽引變流系統(tǒng)的故障隔離工作原理，就能更好地結(jié)合實(shí)際故障現(xiàn)象快速鎖定故障原因。另外HXD1型電力機(jī)車基于西門子Sibas32系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠通過(guò)monitor軟件查詢故障信息，監(jiān)控和強(qiáng)制IO輸入輸出信號(hào)能夠更方便地查找故障點(diǎn)。查詢故障時(shí)因該靈活運(yùn)用monitor軟件結(jié)合機(jī)車運(yùn)行原理和電氣原理圖進(jìn)行故障分析與排查，以提高工作效率。

參考文獻(xiàn)：

[1] 張曙光.HXD1型電力機(jī)車[M].北京：中國(guó)鐵道出版社， 2009.