CRH3动车组变流器故障诊断的研究郭耀军

郭耀军

(中车轨道交通车辆有限公司)

摘要：鉴于现阶段CRH3动车组变流器容易受到某些因素影响而出现故障现象的情况，本文将着重分析CRH3动车组变流器，进而探讨如何有效诊断CRH3动车组变流器故障，并提出可行性意见。

关键词：CRH3动车组；变流器；故障；诊断

随着我国铁路的发展，对牵引传动系统的可靠性和稳定性要求越来越高，故障诊断和检修高效性也显得尤为重要。基于此，对CRH3动车组运行实际情况予以分析，确定其重要组成部分——变流器容易受到某些因素的影响，导致变流器异常操作，相应的动车组难以正常运行，这势必会增加安全风险发生的可能性，最终造成严重的生命财产损失。为了尽可能的此种情况的发生，保障公民安全出行，应当提高CRH3动车组变流器故障诊断水平，也就是根据变流器异常情况，采取适合的有效的诊断方法来全面、深入、有效的检测变流器，发现其存在的故障现象，确定故障位置及故障原因，进而提出针对性的维修方案，有效处理和消除故障问题，使变电器恢复最佳运行状态，能够有效的、灵活的控制CRH3动车组[1]。

一、CRH3动车组变流器的概述

（一）变流器

CRH3动车组内变流器是非常重要的、关键的组成部件，对动车运行的安全性及高效性有较大的影响。而变流器之所以具有较高的应用价值及较高的影响力，。主要是其具体运行的过程中能够根据动车组运行需求，自动切换工作模式，从而保证动车组良好的运作。深入分析和研究变流器，发现逆变器是变流器的重要组成部分，其能够灵活的切换不同的工作模式，也正因为逆变器的支持，变流器的应用性、灵活性及有效性才得以提高[2]。

（二）矢量控制原理

深入分析CRH3动车组变流器，其运用的根本目的是对电机进行有效的控制，而变流器之所以能够有效控制电机，其主要运用了矢量控制原理，也就是在电机控制的过程中，直流电机能够显现出非常好的性能，而交流电机中因不存在解耦关系，所以电磁转矩与定子电流之间不存在正比关系，此时基于矢量控制原理，利用电磁来产生磁链关系，进而促进转子电流与转子磁场在空间之中相互垂直，相应的交流电机的工作将与直流电机的控制很是相似，而变流器也发挥较好的应用效果[3]。

二、CRH3动车组变流器故障诊断

基于对以往CRH3动车组运行实际情况予以分析，确定动车组运行的过程中容易受到多种因素的影响，导致变流器运行不佳，相应的CRH3动车组也深受影响，降低动车运行效果。为了尽快改善这一情况，有效的诊断和维修CRH3动车组变流器故障问题是非常必要的。

（一）变流器故障的概述

变流器故障，即指牵引变流器中的技术参数或特性失常，偏离了预定指标导致整个系统表现出某种异常现象，甚至影响系统的稳定运行。总结以往CRH3动车组运行经验并参考相关资料，确定牵引变流器故障主要表现两个模块，即：整流模块及逆变模块。其中整流模块的作用：简单的说就是将交流（AC）转化为直流（DC）的装置；而逆变模块则可改变逆变电路输出电压的大小，也可改变输出频率。通常情况下在逆变流器实际运用中，因为整流模块出问题，导致牵引变流故障较多，[4]如程序出现紊乱、器件故障等。

为了能够相对清晰准确的说明CRH3动车组变流器故障诊断，本文将侧重于对变流器内部故障的研究。其实，能够造成变流器内部故障的因素有多种，尤其是与IGBT有关。这也充分说明了功率器件是变流器中最容易出现故障的地方。参考相关资料及变流器维修经验，确定常见的IGBT故障现象为IGBT短路或者短路故障。通常情况下，系统功率器件单元都有响应的保护电路，可以处理IGBT短路故障发生，如若保护电路将会失效，那么IGBT会因过电流或者过电压的作用而烧毁，引发短路故障。

（二）变流器故障的分析

本文将目光落在IGBT断路故障上，着重分析和探讨如何有效的诊断边路器的IGBT断路故障。

1.基于电压的故障诊断

观察变流器正常运行情况，确定理想状态下三相输出电压的波形是一致的；观察变流器异常运行情况，确定三相电压会受到某些因素的影响，相应的电压波形不对称。由此可以通过分析电压信号来诊断变流器的IGBT是否出现断路故障现象。

变流器正常运行中输出电压的方程式为：

回顾到正常运行状态，如若系统某开关管故障，那么三相电流的均值不等于0。此时可以依据幅值与事先设定的阈值对比，从而准确诊断系统故障[6]。

（3）负载电流法

此时可以以此函数式为依据来综合分析和诊断变流器，确定故障现象是否存在。

结束语：

基于本文一系列分析，确定CRH3动车组变流器内部是比较复杂的，在具体控制动车组的过程中容易受到某些因素的影响，使之不能有效发挥控制作用，相应的动车组安全稳定运行难以得到保障。对此，应当采取行之有效的故障诊断方法，准确诊断变流器存在的故障问题，以便相关工作人员能够有效维修和处理故障。就以本文分析IGBT断路故障来说，可以采用基于电压的故障诊断方法或基于电流的故障诊断方法来系统地诊断变流器，确定IGBT是否出现断路故障，并确定故障位置及故障原因。由此看来，CRH3动车组变流器故障诊断水平的提高是非常重要的。

参考文献：

[1]林立新,蒋新华.神经网络智能诊断技术在SS7E机车变流器故障诊断中的应用[J].信息与控制,2011(5):599-603,608.

[2]李玉超,田永洙,高沁翔.基于BP神经网络的200km/h牵引变流器故障诊断技术的研究[J].铁道机车车辆,2012(2):4-7.

[3]李全林,何忠韬.SOM神经网络在电力机车主变流器故障诊断中的应用[J].铁道机车车辆,2013(2):13-16,60.

[4]大连尚能科技发展有限公司.变流器故障诊断方法以及变流器故障诊断装置:CN201510993473.0[P].2016-03-30.

[5]孟苓辉,王磊,徐春梅,等.基于改进BP神经网络的牵引变流器故障诊断[J].电子设计工程,2012(6):61-63.

[6]李岚.CRH2动车组牵引变流器故障诊断[J].电脑知识与技术,2016(10):248-250.