關(guān)于地鐵車輛輔助逆變器工作原理及典型故障闡述

蹤浩浩 路冬

摘要：想要保障地鐵車輛的正常運(yùn)行，就要注重地鐵車輛輔助供電系統(tǒng)的維護(hù)。為研究地鐵車輛輔助逆變器工作原理及典型故障，有利于保障地鐵車輛的正常運(yùn)行。本文從分析地鐵輔助逆變器入手，研究了地鐵車輛輔助逆變器常見故障類型，并闡述了常見的故障分析方法，希望對(duì)于提高地鐵車輛的維修維護(hù)效率，起到促進(jìn)作用。

關(guān)鍵詞：地鐵車輛;逆變器;工作原理;典型故障

一、地鐵輔助逆變器

地鐵車輛的供電系統(tǒng)可以分為牽引逆變器供電和輔助供電系統(tǒng)，通常地鐵車輛牽引交流電動(dòng)機(jī)由牽引逆變器提供，而其他的地鐵車輛運(yùn)行設(shè)備則是由輔助供電系統(tǒng)進(jìn)行供電，而在整個(gè)輔助供電系統(tǒng)當(dāng)中，地鐵車輛輔助逆變器是重要的組成部件，輔助逆變器通過(guò)將1500V的電壓轉(zhuǎn)變成不同級(jí)的電壓，保障地鐵車輛上的設(shè)備運(yùn)行。

現(xiàn)階段地鐵車輛輔助逆變器可以分為分散式供電和集中式供電兩種供電類型，地鐵線路在應(yīng)用輔助供電系統(tǒng)時(shí)，采用集中式供電的方式，需要在相應(yīng)的地鐵車輛上安裝好SIV，通常集中式供電類型地鐵輔助逆變器包括DC_DC斬波裝置，輔助逆變器和整流裝置，SPWM調(diào)至輔助逆變電源是集中式地鐵輔助逆變器的電源形式。分散式供電地鐵輔助逆變器與集中式供電地鐵輔助最大的區(qū)別就是，分散式供電地鐵輔助逆變器采用的變電源為十二脈沖輔助逆變電源。

SPWM調(diào)至輔助逆變電源在應(yīng)用時(shí)，具有電路簡(jiǎn)單，元件少的優(yōu)勢(shì)，在應(yīng)用過(guò)程當(dāng)中，SPWM工作原理是使用橫幅不等寬的脈沖列，將正弦波平分為n等份，每一等份的正弦波中點(diǎn)面積相等等幅矩形脈沖中心線重合，得到的高度不變，列寬按正弦規(guī)律變化的脈沖列就是SPWM調(diào)制，十二階梯波合成逆變電源則與SPWM調(diào)制輔助逆變電源有所不同，十二階梯波合成逆變電源通過(guò)DY和DZ型變壓器，t1和t2共同組成。

二、地鐵車輛輔助逆變器故障

想要確保地鐵車輛設(shè)備的正常運(yùn)行，就需要對(duì)地鐵車輛輔助逆變器故障進(jìn)行了解，提高加強(qiáng)檢修維護(hù)，提高地鐵車輛運(yùn)營(yíng)效率。地鐵車輛輔助逆變器故障原因最常見的是電路損壞，通常逆變器電路損壞是電流和電壓導(dǎo)致的，也有可能由于逆變器內(nèi)部元件老化，造成逆變器故障，在地鐵車輛工作時(shí)，地鐵逆變器始終持續(xù)高頻工作，因此，經(jīng)常發(fā)生故障，最常見的是功率開關(guān)器的開路故障和直通故障，在運(yùn)行過(guò)程當(dāng)中也會(huì)發(fā)生短路故障，如果列車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程當(dāng)中發(fā)出錯(cuò)誤驅(qū)動(dòng)信號(hào)，或者雪崩擊穿，則會(huì)造成逆變器短路故障，IJBT電路提供電壓過(guò)小則會(huì)退出飽和導(dǎo)通區(qū)，運(yùn)行過(guò)程當(dāng)中線性放大區(qū)電阻增加，導(dǎo)致元件過(guò)熱，就會(huì)出現(xiàn)IJBT功率管損壞，進(jìn)而導(dǎo)致開路故障，可以根據(jù)發(fā)射極與集電極的電壓判斷IJBT故障，出現(xiàn)短路故障時(shí)，功率管會(huì)軟關(guān)斷，出現(xiàn)開路時(shí)，功率管相電壓減少。

除此之外，地鐵車輛輔助逆變器故障還包括接觸器觸點(diǎn)不一致故障現(xiàn)象，這種故障通常是由于接觸器接點(diǎn)狀態(tài)不穩(wěn)定造成的，一種是主接觸點(diǎn)的接觸不穩(wěn)定，導(dǎo)致輔助接觸點(diǎn)斷開，另一種是主接觸點(diǎn)的狀態(tài)穩(wěn)定，但是輔助接觸點(diǎn)出現(xiàn)故障，當(dāng)?shù)罔F車輛輔助逆變器出現(xiàn)接觸器觸點(diǎn)不一致故障現(xiàn)象時(shí)，應(yīng)當(dāng)對(duì)故障點(diǎn)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)排查，首先確定主接觸點(diǎn)狀態(tài)是否完好、是否有損壞，然后再對(duì)故障點(diǎn)輔助逆變器的主接觸點(diǎn)，和非故障輔助逆變器的主接觸點(diǎn)進(jìn)行互換觀察，排除故障是否有轉(zhuǎn)移跡象。

三、故障檢測(cè)法

（一）基于EEMD與BPNN的故障檢測(cè)法

EMD故障檢測(cè)法也被稱為經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｊ椒纸夥ǎㄟ^(guò)信號(hào)分析的方法判斷地鐵車輛輔助逆變器故障具有一定優(yōu)勢(shì)，特別是應(yīng)用于非線性和非平穩(wěn)信號(hào)處理的過(guò)程當(dāng)中，但是在看到經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｊ椒纸夥ǖ膬?yōu)勢(shì)時(shí)，也應(yīng)當(dāng)看到混合模式中EMD存在嚴(yán)重缺點(diǎn)，所以為了解決這些缺點(diǎn)，EEMD方法應(yīng)運(yùn)而生，EMD也被稱為集成經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｊ椒纸夥?，通過(guò)集成經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｊ椒纸夥梢蕴崛」收闲盘?hào)中的特征向量，作為BPNN的輸入數(shù)據(jù)，可以優(yōu)化BPNN的權(quán)重和閾值，加強(qiáng)地鐵車輛輔助逆變器故障類型的診斷精確率。

（二）基于主成分分析和小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的分析

為了加強(qiáng)對(duì)地鐵車輛輔助逆變器故障限號(hào)診斷的精確度，主成分分析和小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分析能夠有效的提高故障分析正確率，小波包分解和重構(gòu)提取故障信號(hào)初始特征向量，使用PCD降低維數(shù)，可以有效消除多余數(shù)據(jù)信息，處理后的特征向量可以提高故障診斷的準(zhǔn)確率。

結(jié)語(yǔ)：

地鐵車輛在城市交通運(yùn)輸當(dāng)中起到了十分重要的作用，為了保障地鐵車輛的正常運(yùn)行，應(yīng)當(dāng)不斷提高地鐵供電系統(tǒng)的研究和維護(hù)，地鐵車輛輔助逆變器作為地鐵車輛供電系統(tǒng)的重要組成部分，對(duì)保障地鐵正常行駛具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義，所以應(yīng)當(dāng)不斷加強(qiáng)地鐵車輛輔助逆變器工作原理研究，對(duì)其典型故障進(jìn)行分析，采取針對(duì)性解決策略，提高地鐵運(yùn)行效率，保障城市交通的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

參考文獻(xiàn)：

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