马来西亚安邦线牵引逆变器充电超时故障原因与分析

刘诗佩

摘要：针对马来西亚安邦线频繁报充电超时故障进行分析，剖析牵引系统报充电超时故障的各个条件，从故障现象和故障数据中分析找到可能性原因，再通过软件优化减少充电超时故障产生，减少因线路原因或者系统问题导致的故障率。

关键词：马来西亚安邦线;牵引逆变器充电超时;软件优化;逆变过流

1  原理介绍

1.1 充电超时保护条件及控制逻辑

充电回路工作条件为：当主断闭合（主断反馈信号），网压正常（VH1反馈值），DCU接收到方向指令（司控器手柄信号）后，发出闭合充电接触器命令，当中间电压传感器VH12、VH22采集到的电压值达到网压传感器VH1采集的网压值的90%时，闭合线路接触器KM11、KM21，断开充电接触器KM12、KM22，此时充电完成;如图1所示。

充电超时故障简单保护逻辑的判断条件为：KM12反馈闭合状态;中间电压VH12在3秒钟内未达到网压VH1的90%，上报充电超时故障，并跳主断。

充电超时这条保护逻辑的出于两个方面因素考虑，一方面为了防止长时间充电状态而造成的充电电阻、充电接触器等器件的损坏，另一方面是为了保护支撑电容不会损坏，支撑电容长时间处于充电状态，本身对电容而言会有一定的影响，如果支撑电容在未充满电的状态下，直接启动IGBT，会对支撑电容形成一个较大的冲击，这种现象会减少支撑电容的使用寿命。

1.2 传动控制插件信号流程图

在传动控制单元中，涉及到该故障的保护逻辑的插件有数字入出板、SPU板、MCU板、单板机SMC板等插件，其信号之间流程见图2所示。

2  故障现象及原因分析

2.1 故障现象

马来西亚地铁安邦线多列车在低速过无电区时频繁上报VVVF二架充电超时故障，检查充电接触器、充电电阻、支撑电容、相关线路及控制箱插件等无异常，对调中间电压传感器、SPU板插件，列车上线动调试验故障仍然出现，且故障无法自复位。

2.2 原因分析

对列车故障数据进行分析，在报充电超时故障时，列车都在经过多段无电区，且上报故障都是二架的充电超时故障。

分析故障时间点的数据，故障开始前，列车因过无电区导致输入欠压，短接接触器断开，当经过无电区后网压恢复正常，牵引系统再次进行预充电，充电接触器吸合3s后。采集到一架中间电压大于采集到的网压的90%，而采集到的二架中间电压却在从欠压到报充电超时故障有9s一直稳定在467V，达不到网压的90%。此为二架充电超时故障的原因。如图3。

查看二架充电超时故障时其它车辆数据，故障现象都跟426车这个现象一致，中间电压欠压及充电超时故障发生间隔为4秒或8秒，但二架中间电压一直不变，如图4所示。

下载DCU故障数据查看，在报二架充电超时故障前，都会报一二架的逆变过流故障，解析DCU逆变过流数据，列车在过无电区时，因BHB、BLB断开，导致网压和中间电压持续下降，但是列车牵引逆变器处于工作状态，导致逆变过压。如图5所示。

由以上分析可知，此批量性二架充电超时故障，首先过无电区报中间电压欠压，车辆逆变过流，闭合充电接触器，一架中间电压跟随网压变化，但是二架中间电压一直保持在一定值上不动，考虑到传感器的检测值的波动并且二架充电接触器也是在闭合状态，电压不变的情况应该不是中间电压的实际情况。所以中间电压不动的原因可以从外部原因和系统设计原因去考虑。

根据设计逻辑，报两架的逆变过流故障时，系统会选择二架记录MCU2的故障数据。

故障记录期间MCU插件传输的电压信号会出现中断（中间电压一直不变），由于MCU2处于故障记录期间的时间过长（十几秒），其中牵引系统进行合充电接触器操作时，导致SMC未收到正常的中间电压而报充电超时故障。联系设计对此问题进行优化，对此问题，有几个不同的解决方案。

①减少线路中的无电区和无电区距离，这个涉及到业主对线路进行整改，且线路相对成熟，不太适宜采用。

②在列车上增加BHB、BLB贯通牵引母线，这样列车低速过无电区时，因为母线贯通，网压不会欠压，不报逆变过流故障，也就不存在二架中间电压信号中断的问题，但此改造方案成本巨大，不适宜采用。

③通过软件修改减小欠压保护滤波时间，避免过无电区时报逆变过流故障，同时在故障记录未完成时不充电，避免報充电超时故障，此方案更可行。

最终选择采用方案3，更新优化程序进行测试，列车过无电区时未发现再有报充电超时故障，且网压欠压故障也相对减少了。

3  结语

由此故障案例可知，在进行批量故障处理时，需要充分了解故障逻辑并对各大系统有一个充分的了解，否则容易被故障的表现所迷惑，同时需要寻找故障的共同项点，通过对类似项点分析实现故障处理的突破，假如只针对单个故障，纠结于电压传感器，充电回路各个器件的问题去剖析，效果不会很理想。

参考文献：

[1]张宾.马来西亚安邦线电气牵引系统技术规格书.株洲：株洲中车时代电气股份有限公司，2012.

[2]余典云.安邦线TGN53C型牵引逆变器用户手册.株洲：株洲中车时代电气股份有限公司，2013.

[3]关旭阳.北京地铁房山线牵引系统主电路充电超时故障分析.株洲：株洲中车时代电气股份有限公司，2013.