劉 瑤

（成都地鐵運營有限公司，成都610041）

輔助供電系統(tǒng)作為城軌車輛的重要組成部分，它是車輛各設備正常運行的基礎，其主要作用是為車上負載提供穩(wěn)定的交流電和直流電［1］。輔助變流器的運行狀態(tài)直接關系到車輛運行安全和乘客舒適度，因此對輔助逆變器在運用過程中出現(xiàn)的故障進行分析和研究，優(yōu)化輔助逆變器的運用性能，對提高列車的運行穩(wěn)定性是十分必要的?，F(xiàn)就對成都地鐵5號線在調(diào)試階段出現(xiàn)的輔助逆變器典型故障進行簡要分析，并提出優(yōu)化方案。

1 系統(tǒng)介紹

1.1 輔助供電系統(tǒng)

成都地鐵5號線輔助供電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。4個輔助逆變器從1 500 V直流母線獲取直流電壓，通過逆變?yōu)V波后，輸出380 V三相交流電壓。正常情況下，4個輔助逆變器采用并網(wǎng)的供電方式，4組中壓母線通過4組接觸器K-AUX1、KAUX2、K-AUX3、K-AUX4連接在一起，輔助逆變器共同為4組中壓母線供電。

圖1 成都地鐵5號線輔助系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

整車交流負載被均分到4個網(wǎng)段，通過各自的接觸器與母線連接。整車的交流負載主要有空調(diào)機組、牽引變流器冷卻風機、輔助變流器冷卻風機等三相交流負載以及220 V的插座、電加熱器等單相交流負載［2］。

1.2 系統(tǒng)并網(wǎng)控制方案

成都地鐵5號線輔助逆變器采用無互聯(lián)線的并網(wǎng)控制方式［3］，4個輔助逆變器之間無直接通信，而是通過列車網(wǎng)絡系統(tǒng)（TCMS）控制其啟停。

（1）啟動：TCMS控制4個并網(wǎng)接觸器閉合后，當檢測到高壓有效信號后，依次向4個輔助逆變器發(fā)生啟動指令。輔助逆變器接收到啟動指令后，輔助變流器需檢查交流輸出端是否有電壓存在，如果沒有（例如，它是否是第一個啟動的輔助），啟動逆變器和充電機開始提升交流輸出電壓并在交流輸出電壓在正常范圍（380 V±5%）時閉合交流輸出接觸器。如果交流輸出電壓存在，啟動逆變器和充電機，同步交流輸出電壓和中壓網(wǎng)絡（幅值和相位）然后閉合交流輸出接觸器。輔助逆變器將接觸器閉合信號反饋給TCMS，TCMS接收到該信號后，迅速啟動后一個輔助逆變器。

（2）停止：TCMS接收到停止指令后，向4個輔助逆變器發(fā)生停機指令。輔助逆變器接收到停機指令后，停止輔助逆變器，并斷開輸出接觸器。

2 典型案例分析

2.1 輔助逆變器輸出過流故障

2.1.1 故障現(xiàn)象

5號線車輛自2018年調(diào)試開始，車輛在應急模式轉(zhuǎn)回網(wǎng)絡模式時，4個輔助逆變器報輸出過流故障。該故障發(fā)生以后，車輛人員隨機抽查了庫內(nèi)10列車，發(fā)現(xiàn)故障現(xiàn)象均相同，并在車上多次進行應急模式轉(zhuǎn)回網(wǎng)絡模式試驗，發(fā)現(xiàn)每次故障均相同。

2.1.2 原因分析

輔助變流器在應急模式與網(wǎng)絡模式的工作狀態(tài)分別為：輔助逆變器在應急模式時，4個并網(wǎng)接觸器處于斷開狀態(tài)，4個輔助逆變器工作在非同步模式，也就是4個輔助逆變器輸出電壓的幅值、相位是不完全一致的；輔助逆變器工作在網(wǎng)絡模式時，并網(wǎng)接觸器處于閉合狀態(tài)，4個輔助逆變器工作在同步模式，輔助逆變器接收到網(wǎng)絡的啟動指令后，逐一啟動，以保證后啟動的輔助逆變器輸出電壓與380 V母線電壓保持同步。

車輛人員對故障車輛的數(shù)據(jù)進行了分析，具體數(shù)據(jù)如圖2所示。

圖2 輔助逆變器過流故障數(shù)據(jù)

由數(shù)據(jù)可以看出，車輛從應急模式（備用模式）轉(zhuǎn)為網(wǎng)絡模式時，應急模式信號從1變?yōu)?，4個輔助逆變器未完全停機，4個輔助逆變器輸出接觸器（AOIK）未斷開的情況下，并網(wǎng)接觸器已經(jīng)閉合，此時4個輔助逆變器的輸出電壓并不同步，直接并網(wǎng)后，導致4個輔助逆變器報輸出過流故障。

2.1.3 優(yōu)化方案

為了解決車輛從應急模式（備用模式）轉(zhuǎn)為網(wǎng)絡模式時報輸出過流的問題，TCMS系統(tǒng)對輔助逆變器的啟動控制方案進行了優(yōu)化：對4個輔助逆變器的狀態(tài)進行檢測，確認收到了4個輔助逆變器輸出接觸器閉合信號為0時，再閉合并網(wǎng)接觸器。

網(wǎng)絡優(yōu)化方案后，多次進行車輛應急模式（備用模式）轉(zhuǎn)為網(wǎng)絡模式試驗，輔助逆變器均未再報輸出過流故障，列車運行至今，在進行相同試驗時，輔助逆變器也未再發(fā)生過流故障，該優(yōu)化方案有效可靠。

2.2 輔助逆變器單相輸出過流故障

2.2.1 故障現(xiàn)象

5號線車輛自2018年調(diào)試開始，4個輔助逆變器在停機時，報L相單相輸出過流故障。該故障發(fā)生以后，車輛人員隨機抽查了庫內(nèi)10列車進行連續(xù)多次停機試驗，發(fā)現(xiàn)這10列車的輔助逆變器都發(fā)生了L相單相輸出過流故障，但并不是每次停機都會發(fā)生該故障，該故障的發(fā)生具有隨機性。

2.2.2 原因分析

故障發(fā)生以后，車輛人員對車上負載進行了監(jiān)測，排除了輔助逆變器帶載停機的可能。利用示波器對過流數(shù)據(jù)進行了抓取，故障時的單相電流值達到770 A左右，電流達到了輔助逆變器檢測單相過流閾值750 A，而沒有達到檢測三相過流閾值880 A，所以逆變器報出了單相過流故障，排除了輔助逆變器誤報的可能性。

對故障車輛的數(shù)據(jù)進行分析，具體數(shù)據(jù)如圖3所示。從數(shù)據(jù)可以看出，當4個輔助逆變器接收到停機指令后，有3個輔助已經(jīng)停止工作，并且輸出接觸器（AOIK）已經(jīng)斷開，有1個輔助停機比其他3個滯后，輔助輸出接觸器（AOIK）還保持閉合。造成這一現(xiàn)象的原因是網(wǎng)絡傳輸延時即輔助逆變器本身停機時長有一定容差。

圖3 輔助逆變器單相過流故障

成都地鐵5號線輔助逆變器的電路圖如圖4所示。由電路圖可以看出，當其余3個輔助逆變器先停止工作，但還未斷開AOIK時，電路中的濾波電容（IOFC）相當于連接在380 V輔助母線上的負載，最后停機的輔助相當于帶了一個大的負載（IOFC）進行停機，這種情況下可能會造成過流。

圖4 成都地鐵5號線輔助逆變器電路圖

2.2.3 優(yōu)化方案

為了解決輔助逆變器停機時報單相輸出過流的問題，TCMS系統(tǒng)對輔助逆變器的停機控制方案進行了優(yōu)化：TCMS系統(tǒng)先向2個輔助逆變器發(fā)出停機指令，待收到這2個輔助逆變器的輸出接觸器閉合信號為0后，再向其他2個輔助逆變器發(fā)出停機指令。

網(wǎng)絡優(yōu)化方案后，多次進行輔助逆變器停機試驗，輔助逆變器均未再報輸出單相過流故障，列車運行至今，在進行輔助逆變器停機操作時，輔助逆變器也未再發(fā)生單相過流故障，該優(yōu)化方案有效可靠。

3 結(jié)論

在并網(wǎng)供電的模式下，在優(yōu)化并網(wǎng)控制策略，提高輔助逆變器輸出電壓質(zhì)量，減少并網(wǎng)環(huán)流產(chǎn)生的同時，也需對并網(wǎng)控制方案進行優(yōu)化，以減少輔助逆變器的故障率。TCMS在對輔助逆變器進行啟?？刂茣r，需考慮并網(wǎng)供電的特性，對啟停機控制方案進行優(yōu)化：在進行并網(wǎng)前，須先確認輔助逆變器已停機、且輸出接觸器已經(jīng)斷開；在停止輔助逆變器時，應根據(jù)并網(wǎng)結(jié)構(gòu)中輔助逆變器的數(shù)量和逆變器的結(jié)構(gòu)特性，采用不同的停機順序。