CRH2动车组变流器工作原理与故障分析的研究

陈 庆，廖志平，肖 茜（.湖南铁道职业技术学院，湖南 株洲 400；.株洲市工业中等专业学校，湖南 株洲 4008）

CRH2动车组变流器工作原理与故障分析的研究

陈 庆1，廖志平1，肖 茜2
（1.湖南铁道职业技术学院，湖南 株洲 412001；2.株洲市工业中等专业学校，湖南 株洲 412008）

本文介绍了CRH2动车组变流器的结构及工作原理，此外，根据武汉铁路局动车段的相关统计数据，分析了牵引变流器的几种常见故障的现象、原因以及现场处理措施。为铁路设备故障分析提供参考。

CRH2动车组；变流器；故障分析

1　CRH2动车组变流器的工作原理

1.1CRH2牵引系统的结构组成

如图1所示，在CRH2牵引系统结构简图中，变流器的输入端接单相交流电，连接牵引变压器，经内部整流电路、直流电路与三相逆变电路之后，输出三相变频交流电，直接驱动4台牵引电机。

图1　CRH2牵引系统结构简图

1.2变流器的工作原理

如图2所示，CRH2变流器主电路简化图，从左到右依次是变流器的单相整流部分、中间直流部分以及三相逆变部分。

图2　CRH2变流器主电路简化图

整流器工作原理：CRH2变流器采用单相三电平PWM整流器。该脉冲整流器能够实现能量的双向流动，可以工作在牵引与制动两种状态。当处于牵引状态时，能量从整流器向后续的直流电路流动，再经逆变电路为牵引电机供电。当处于制动状态时，能量从牵引电机出发经逆变电路，过中间直流电路向整流器方向流动，最终反馈电网。

逆变器工作原理：逆变器电路主要由3组桥臂组成，每组桥臂由上、下分臂共4个IGBT构成，采用两管串联、中点带钳位二极管的方案，此种方案可以降低电路对IGBT的耐压值。逆变器以中间电路支撑电容上的电压作为输出电压，通过控制IGBT开关管的通断，输出电压幅值与频率均可调的三相交流电。

值得注意的是，在变频调速过程中，当需要逆变器输出低频交流电时，由于变流器直流电路上的两个支撑电容不可能无限大，此时中点电位较难维持零电位，从而将出现电位漂移。随时间推移，电位周期性地在零电位附近左右摆动。此种现象会造成同一桥臂的上、下分臂电压不同，且分臂电压也随时间进行周期性大小转换，变相提高IGBT的耐压值；同时，也影响了输出电压波形的对称性。因此，必须采取合理措施抑制中点电位的漂移，使其保持在零点基本不动。所以，我们必须在较短调制周期内成对地选取两类电压矢量，从而保证上支撑电容和下支撑电容工作时间相等，这样可以在一定程度上抑制中点电位的漂移。

表1　CRH2动车组变流器常见故障现象、原因及处理措施

2　CRH2动车组变流器的故障分析

CRH2动车组自2007年在线上投入运行以来，牵引变流器故障时够贴近科技前沿，最好能够贴近人们的生活。以做到学有所用，服务工作，服务生活。

3　结束语

大学物理实验是培养学生动手能力、分析问题能力，解决问题能力和创新能力的一门实践课程，而在实际的教学过程中仍存在困难，通过对现状的分析，提出了从实验内容，实验模式，实验方法，实验设备，实验研究等方面的改革建议，以适应知识更新时代的要求，适应院校的转型发展和内涵建设，充分有效激发不同层次学生的学习热情和学习兴趣，满足学生的多样化需求，以改善实验教学。

［1］吴海英.《大学物理实验》改革的几点建议［J］.大学物理实验，2015，28（01）:101-102.

［2］韩晓琴.大学物理实验教学改革与探索［J］.高教学刊，2015（14）:98.

［3］张勇，李久会.浅谈大学物理实验教学改革［J］.辽宁工业大学学报（社会科学版），2015，17（04）:138-139.

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.18.208

银川能源学院大学物理应用型教学团队建设项目（2015-TD-X-01）

李亚亚（1983—），男，甘肃静宁人，硕士，主要从事统计物理和实验教学研究。