CRH2動車組變流器工作原理與故障分析的研究

陳 慶，廖志平，肖 茜（.湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學院，湖南 株洲 400；.株洲市工業(yè)中等專業(yè)學校，湖南 株洲 4008）

CRH2動車組變流器工作原理與故障分析的研究

陳 慶1，廖志平1，肖 茜2
（1.湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學院，湖南 株洲 412001；2.株洲市工業(yè)中等專業(yè)學校，湖南 株洲 412008）

本文介紹了CRH2動車組變流器的結(jié)構(gòu)及工作原理，此外，根據(jù)武漢鐵路局動車段的相關(guān)統(tǒng)計數(shù)據(jù)，分析了牽引變流器的幾種常見故障的現(xiàn)象、原因以及現(xiàn)場處理措施。為鐵路設(shè)備故障分析提供參考。

CRH2動車組；變流器；故障分析

1　CRH2動車組變流器的工作原理

1.1CRH2牽引系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成

如圖1所示，在CRH2牽引系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡圖中，變流器的輸入端接單相交流電，連接牽引變壓器，經(jīng)內(nèi)部整流電路、直流電路與三相逆變電路之后，輸出三相變頻交流電，直接驅(qū)動4臺牽引電機。

圖1　CRH2牽引系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡圖

1.2變流器的工作原理

如圖2所示，CRH2變流器主電路簡化圖，從左到右依次是變流器的單相整流部分、中間直流部分以及三相逆變部分。

圖2　CRH2變流器主電路簡化圖

整流器工作原理：CRH2變流器采用單相三電平PWM整流器。該脈沖整流器能夠?qū)崿F(xiàn)能量的雙向流動，可以工作在牽引與制動兩種狀態(tài)。當處于牽引狀態(tài)時，能量從整流器向后續(xù)的直流電路流動，再經(jīng)逆變電路為牽引電機供電。當處于制動狀態(tài)時，能量從牽引電機出發(fā)經(jīng)逆變電路，過中間直流電路向整流器方向流動，最終反饋電網(wǎng)。

逆變器工作原理：逆變器電路主要由3組橋臂組成，每組橋臂由上、下分臂共4個IGBT構(gòu)成，采用兩管串聯(lián)、中點帶鉗位二極管的方案，此種方案可以降低電路對IGBT的耐壓值。逆變器以中間電路支撐電容上的電壓作為輸出電壓，通過控制IGBT開關(guān)管的通斷，輸出電壓幅值與頻率均可調(diào)的三相交流電。

值得注意的是，在變頻調(diào)速過程中，當需要逆變器輸出低頻交流電時，由于變流器直流電路上的兩個支撐電容不可能無限大，此時中點電位較難維持零電位，從而將出現(xiàn)電位漂移。隨時間推移，電位周期性地在零電位附近左右擺動。此種現(xiàn)象會造成同一橋臂的上、下分臂電壓不同，且分臂電壓也隨時間進行周期性大小轉(zhuǎn)換，變相提高IGBT的耐壓值；同時，也影響了輸出電壓波形的對稱性。因此，必須采取合理措施抑制中點電位的漂移，使其保持在零點基本不動。所以，我們必須在較短調(diào)制周期內(nèi)成對地選取兩類電壓矢量，從而保證上支撐電容和下支撐電容工作時間相等，這樣可以在一定程度上抑制中點電位的漂移。

表1　CRH2動車組變流器常見故障現(xiàn)象、原因及處理措施

2　CRH2動車組變流器的故障分析

CRH2動車組自2007年在線上投入運行以來，牽引變流器故障時夠貼近科技前沿，最好能夠貼近人們的生活。以做到學有所用，服務(wù)工作，服務(wù)生活。

3　結(jié)束語

大學物理實驗是培養(yǎng)學生動手能力、分析問題能力，解決問題能力和創(chuàng)新能力的一門實踐課程，而在實際的教學過程中仍存在困難，通過對現(xiàn)狀的分析，提出了從實驗內(nèi)容，實驗?zāi)Ｊ剑瑢嶒灧椒?，實驗設(shè)備，實驗研究等方面的改革建議，以適應(yīng)知識更新時代的要求，適應(yīng)院校的轉(zhuǎn)型發(fā)展和內(nèi)涵建設(shè)，充分有效激發(fā)不同層次學生的學習熱情和學習興趣，滿足學生的多樣化需求，以改善實驗教學。

［1］吳海英.《大學物理實驗》改革的幾點建議［J］.大學物理實驗，2015，28（01）:101-102.

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銀川能源學院大學物理應(yīng)用型教學團隊建設(shè)項目（2015-TD-X-01）

李亞亞（1983—），男，甘肅靜寧人，碩士，主要從事統(tǒng)計物理和實驗教學研究。