城轨车辆逆变器控制单元故障维修分析

毛洪波

摘 要：在牵引控制系统中，城轨车辆逆变器控制单元（DCU）充当着整个系统逆变器模块的控制中心，其的运作状况不仅直接关系着城市轨道车辆的使用寿命，还会影响着现代化交通系统的运行。文章将对城轨车辆逆变器控制单元进行简要的了解，并对城轨车辆逆变器控制单元在实际应用中出现的故障进行探讨和分析，提出相应的整体维修措施，完善城轨车辆逆变器控制单元的运作系统，促进城市轨道交通线路的正常运行。

关键词：城轨车辆逆变器控制单元；故障；维修

前言

随着社会城市经济的发展，人们对于城市轨道交通的需求量逐渐增大，则作为城市轨道车辆系统核心部分的逆变器控制单元，面临着更加严格和高水准的要求。在这种情况下，如何防御和改善城轨车辆逆变器控制单元在实际应用中出现的问题和缺陷，已然成为城市轨道部门进一步现代化建设的重要关卡。故本文将以城轨车辆逆变器控制单元的故障问题进行重要解析，以此维护城市车辆的正常运行，为城市轨道现代化运行系统提供基础。

1 城轨车辆逆变器控制单元概述

1.1 车辆逆变器控制单元原理简介

逆变器控制单元（DCU）在城市轨道系统中，发挥着输入出信号处理、牵引制动运作的控制调节、诊断和测量速度等功能，直接影响城市轨道车辆的正常运行。城市轨道逆变器控制单元（DCU）不是一个设备名称，而是一个复杂的连锁系统，包括着信息数据中央处理器、数字信号处理、可编辑逻辑器（FPGA和CPED）及控制芯片，则在进行逆变器控制单元（DCU）构建设计时，不仅要考虑到其每一路模拟和数字信号都符合科学逻辑，还注意在逆变器控制单元（DCU）发生故障后的故障处理，智能地根据故障类型不同选择不同报警信息，为对逆变器控制单元（DCU）及时维护提供时间，减少由于故障因素造成的损失。

1.2 逆变器控制单元平台搭建

简易测试平台的建立，是为逆变器控制单元（DCU）故障的分析、测量和故障类型提供强大的运作后台。简易测试平台有四部分组成：测试装置辅助插头（三个）、逆变器控制单元（DCU）、计算机和电源，三个测试装置辅助插头支持整个逆变器简易测试品台的运作，为DCU提供各种电压的工作电流，并通过可调电阻接连DCU边温度传感器的个接入点，确保信息数据在逆变器控制单元（DCU）是否正常运行下被正常处理。

2 城轨车辆逆变器控制单元故障问题及维修策略

2.1 电源类故障问题

由于城轨车辆逆变器控制单元（DCU）本身功能，就是将直流电流转化成适合城市轨道车辆使用的交流电，则总电源的工作状态就直接影响着逆变器控制单元（DCU）内部板件的运作情况。通常逆变器控制单元（DCU）电源类故障问题的缘由分为两种，第一种原因是因为总电源在被输入设备时，自动对控制单元中的IC芯片进行调整，而第二种故障原因是由于城市轨道车辆自身逆变器控制单元（DCU）质量问题，造成总电源被输入时发生电流电容击穿DCU板件短路的现象。一旦在城轨车辆逆变器控制单元（DCU）运行中出现电源类故障，DCU便会自动进入停止运作状态并封锁逆变器中的，逆变脉冲，系统中高速断路器被迫停止，造成逆变器设备彻底失灵，城市轨道车辆没有电流支持，失去车辆牵引系统动力，陷入瘫痪状态，阻碍城市轨道交通的正常运行。为快速发现电源类故障问题，城市轨道车辆管理部门一般采用直观法和无电电阻法两种方法。直观法的步骤是较为简单的，就是由检修人员直接对车辆逆变器控制单元（DCU）的板件进行检查，观察板件元器件是否有异常现象，若并未发现任何异常，则进行下一步无电电阻法，即利用一般的万能电表中的某些电阻值被电容击穿后有的特性，进行对城轨车辆逆变器控制单元（DCU）的检定和判断。

2.2 LINE TRIP故障问题

两个CPU控制信号分别控制NPN和MOSFETP形成两条单独线路，再与LINE TRIP继电器连接共同组成LINE TRIP控制电路，而其中的LINE TRIP继电器和继电器驱动的损坏是LINE TRIP故障的主要原因。若是LINE TRIP故障会造成城轨车辆系统中逆变器和高速断路器无法连接，并且高速断路器本身的开关失效，城市轨道车辆失去牵引动力，影响城轨车辆的正常运行。LINE TRIP故障的检测：针对LINE TRIP继电器线圈阻值的检测，采用电阻法，即检测在继电器吸合后常开触头的阻值，若是大于等于0.5，则立即更换LINE TRIP继电器；而对于驱动部分电路的检测，LINE TRIP故障检测应采用电压法，若是继电器线圈两端并未存在电联，则对LINE TRIP控制电路的两条单独电路进行检测，例：CPU控制信号是否能够发出。

2.3 通信类问题

通信类问题，顾名思义即为逆变器控制单元（DCU）内部信息数据无法进行分析和处理，城市轨道系统无法及时对DCU系统和应用软件进行操控，进而引起城市轨道交通运行的阻碍现象。通信电路（由通信收发芯片和隔离保护电路共同组成）中收发芯片是最容易发生故障的元器件，原本带有隔离元件的收发芯片自身在实际应用中的故障是很低的，但现代城轨部门中为方便DCU系统之间的设计和建设，大多数的收发芯片都是与外界设备直接连接，则在这种情况下，总电压的静电和瞬变电压都容易对DCU造成影响和损坏。下面以一般城市轨道系统中对通信类问题检测为例子进行叙述，当逆变器控制单元（DCU）无法进行更新DCU操作系统和故障问题分析时，采用波形法检测DCU转化芯片信息数据的输入出和光电隔离部分输入出是否正常，进而判断出逆变器控制单元（DCU）通信板件中那些器件发生故障；对DCU芯片进行故障的判断可以利用电压法，再结合相关数据判断是否进行替换芯片测试。

2.4 电压偏差过大问题

电压偏差过大分为电压正偏过大和电压负偏过大两种情况。逆变器控制单元（DCU）中斩波器的设置，是为了防止电压偏大的第一种情况：电压正偏过大现象的产生但由于斩波器被频繁开启，制动电阻产热增加进而发生故障问题，DCU自动切除电制动，不仅造成城市轨道系统紊乱，还严重影响车辆的性能和寿命；而当电压负偏过大时，系统中的网压和中间电压差值过大，触动DCU系统硬件保护系统，封锁牵引逆变脉冲，车辆牵引动力系统关闭，造成交通事故发生，综上所述DCU板模拟数据采样和模数转换电路的损坏是电压偏差过大故障的原因。则针对电压偏差故障的产生因素，可以采用无电电阻法和信号注入法进行故障检测：利用芯片与电源供电引脚和地之间的电阻值来判断是否替换芯片，电压表检测输出电压和频率计出频率，同时连接计算器查看恒电流电压变化。

3 结束語

逆变器控制单元（DCU）的核心电子板件被垄断，给城市轨道部门增加了巨大的经济压力，则在这种情况下，总结逆变器控制单元（DCU）故障类型，完善城市车辆逆变器控制单元故障整体维修措施，不仅能够为其他城市轨道车辆逆变器控制单元的故障维修，提供可参考案例和措施，还能加强城市轨道系统的稳定运行，促进城市轨道经济的快速发展。

参考文献

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