地铁车辆逆变器预充电回路故障处理

何虹丽

摘要：地铁车辆牵引系统的正常工作在很大程度上受到预充电回路的影响，预充电回路在工作过程中不可避免的会出现故障，其故障会阻碍地铁车辆的正常运行。本文分析了预充电回路的作用、工作原理，阐述了地铁车辆牵引系统预充电回路的常见故障，并提出了相应的解决措施，以期为地铁车辆牵引系统预充电回路的故障处理提供帮助。

关键词：地铁车辆；预充电回路；常见故障；处理措施；工作原理

1预充电回路的工作原理

车辆直-交主回路是地铁车辆牵引传动系统常用的回路，列车受电弓从接触网受流，通过高速断路器之后，将1500V直流电送入VVVF牵引逆变器。VVVF牵引逆变器采用PWM脉宽调制模式，将1500V直流电逆变成频率、电压可调（VVVF）的三相交流电。牵引箱内部存在部分电解电容，这些电解电容在刚通电时需要充电一段时间，其通电瞬间的状态与直流母线短路的状态相当。因此，为了避免电解电容通电瞬间对整流桥、直流母线及电解电容本身造成伤害，必须采取限流措施。目前得到广泛应用的限流措施是在充电之初，在充电电路中串入预充电电阻，减小电解电容充电电流，避免电解电容充电瞬间产生大量热量对主回路设备造成损害。串入预充电电阻这一限流方案切实有效，因此在全国各地的地铁车辆主回路中得到了广泛的应用。例如，广州地铁的二号线、三号线、五号线车辆都采用这一方案保护回路设备。图1是某地铁公司车辆逆变器预充电回路的示意图。

2地铁车辆逆变器预充电回路常见故障

2.1电阻烧坏

电阻烧坏是地铁车辆逆变器预充电回路的一个常见故障，电阻烧坏的主要直观表现就是电阻表面出现脱落情况，且电阻丝被烧断。万用表可以用来测量电阻的电阻值，一般情况下，利用万用表的欧姆档测量预充电电阻时得到电阻值在三十三欧姆左右。但在电阻损坏的情况下，万用表欧姆档的测量得到的电阻值是无穷大。为此，可以用万用表检测电阻是否被损坏。此外，预充电电阻的表面都会涂上绿色的绝缘材料，在长时间发热的情况下绝缘绝缘层会开裂，出现很多裂纹，甚至直接脱落。此现象也可以作为电阻是否被损坏的判断依据。如果预充电电阻的烧坏频率较高，则可以增大电阻阻值或者瓦数。图2是正常的预充电电阻与烧坏的电阻的对比图，左边为正常电阻，右边为被烧坏的电阻。可以直接观察到，烧坏的电阻表面出现了绝缘层脱落现象，存在许多裂纹，且电阻丝已经被烧断。

2.2刀熔开关控制器故障

在正常情況下，光纤指示灯是绿色的，但当光纤处于故障状态时，指示灯会变成橘黄色，提醒工作人员进行检查维修。刀熔开关控制器故障是预充电回路的常见故障之一，此类故障的主要原因是控制器光纤没有插好，以及控制器在长期运行后推挤灰尘，造成通信中断。刀熔开关合闸辅助触点合闸后应闭合，若合闸触点在刀熔开关工作过程中出现过损坏，则采用备用辅助触点。目前都采用的是辅助触点合并使用的方式，这种方式能降低辅助触点的故障率。

2.3内部电源板块故障

地铁车辆逆变器预充电回路的常见故障除了电阻烧坏、刀熔开关控制器故障外，还包括逆变模块内部电源板故障。在逆变器前面有一个电源指示灯，这个指示灯可以反映逆变模块内部电源的工作状态，工作人员可以根据指示灯了解逆变器内部是否出现故障。当指示灯为绿色时，表示逆变器内部电源正常，当指示灯变为橘黄色时，则表示逆变器内部电源出现故障，若指示灯不亮，则表示充电过程尚未完成，或是电源板损坏。当逆变器出现故障时，工作人员应首先采用观察法排除故障，若未观察到明显的炸痕，再测量逆变器电源板上的保险丝，确定保险丝是否熔断。

3地铁车辆逆变器预充电回路故障处理措施

3.1用DSU整流单元充电

在逆变器的检修及保养过程中，为了保证工作人员的安全，会对其进行放电处理，之后预充电回路应在规定时间内完成充电。若需要更换逆变器或者进行停电作业，则应先断开逆变器的刀熔开关。这使得刀熔开关在下一次的送电工作需靠自身与回路充电进行预充电，长此以往，容易导致充电电阻发热老化，需要经常更换。利用DSU整流单元对逆变器进行充电可以很好的解决这一问题。

3.2刀熔开关手动合闸

当确定故障为刀熔开关合闸线圈坏了，或是充电电阻坏了，可以采用手动合闸的方法。以免花费数小时的时间更换备件对车间生产造成严重影响。刀熔开关的手动合闸过程如下：用螺丝刀将合闸连杆向上顶，给传动柜送电开机。手动合闸是权宜之计，在逆变器停机后应拆开维修，彻底解决故障。

3.3改变故障排查顺序

总结故障处理经验可以制定科学合理的故障排查顺序，从而节约维修时间。在逆变器预充电回路出现故障时，可根据下文的顺序进行故障排查：一，充电回路保险，逆变器直流母线输入保险：二，充电电阻；三，光纤插头；四，刀熔开关控制器；五，刀熔开关辅助触点、合闸线圈；六，内部电源板。

4小结

改变传统的停送电作业可以避免逆变器充电回路频繁工作，从而延长充电电阻的使用寿命，减少刀熔开关的触点磨损，降低停机几率，降低维修成本。制定、优化逆变器预充电回路检修顺序可以在最短时间内明确故障，满足开机条件，使生产连续进行，在大停机时再维修。

参考文献：

[1]姜保军，安群涛，路梅等.三相电机驱动系统逆变器故障补救与容错策略[J].电气传动，2015，45（5）：3-10.

[2]谢海丹.地铁车辆辅助逆变器故障问题的分析及讨论[J].科学与信息化，2017，（22）：143-144.