湖南磁浮交通发展股份有限公司车辆运管部 湖南长沙 410007
摘要：长沙磁浮列车在调试过程中，悬浮控制单元电流突降为零,造成悬浮点显红、砸轨，影响磁浮列车舒适性和服务质量。通过对磁浮列车悬浮控制系统工作环境及控制原理分析，有针对性的采取了有效的整改措施，及时有效的解决了该问题，进一步提高了磁浮列车运行的稳定性和舒适性。
关键词：中低速磁浮列车；悬浮控制单元；IGBT驱动板；
0 概述：
长沙磁浮快线是我国首条具有完全知识产权、也是目前全球最长的一条中低速磁浮商业运营线。长沙磁浮快线在调试过程中多次出现悬浮砸轨情况，严重影响磁浮列车稳定性和舒适性，所以解决悬浮点显红砸轨问题尤为重要。
1 悬浮控制单元组成及工作原理
长沙磁浮项目每列车分为3节编组，每节车由20个悬浮控制单元组成；每个悬浮控制单元有1个悬浮控制器、1个悬浮传感器和1/2悬浮电磁铁组成，悬浮控制单元机械结构详见图1。
图1 悬浮控制单元机械结构
悬浮控制器通过接收悬浮传感器的间隙和加速度信号，经过DSP（数字信号处理器）进行控制算法处理，得出悬浮电磁铁需要的电流，再与实际反馈电流进行比较，输出PWM脉冲给IGBT驱动电路，驱动IGBT斩波调整电磁铁电流，使电磁铁与F轨间距离保持在额定悬浮间隙，控制电路框图详见图2。
图2 控制电路框图
2 故障描述及影响
磁浮列车运行时多次发生悬浮系统砸轨、悬浮指示灯不亮故障，影响列车的舒适性。列车回库后，多次起浮测试悬浮点故障不能重现，查看数据发现故障前悬浮控制单元的电流、间隙、电压、温度、主、辅接触器等相关数据均正常；由于单个悬浮点电流突然变为0，导致相邻的悬浮点无法支撑两个悬浮点的载荷，使相邻的悬浮点电流超过120A，造成相邻悬浮点电流保护。随后两个悬浮点掉点拖行，列车运行至就近站后操作软复位恢复正常。
3 原因分析
经过分析，出现此故障的可能因素有以下几种：程序正常保护、电流环电路异常、IGBT的驱动板异常保护。
1）程序正常保护
故障发生时，电磁铁电流变为0A，间隙值变为最大，此时控制板CPU内部检测到间隙值已超出范围，并通过计算给出输出最大电流指令，说明此时悬浮控制器CPU程序运行正常。
2）电流环电路异常
通过软复位成功，说明硬件未发生异常；
3）IGBT的驱动板异常保护
软复位后，IGBT功能恢复正常。说明是由于IGBT驱动板异常封锁导致。
4 驱动板分析
磁浮列车车底电磁环境十分复杂，悬浮控制箱易受到磁场干扰。经过分析悬浮控制箱内部的驱动板接口及板卡本身受到干扰后都会导致驱动板异常封锁。
1）驱动接口分析
计算电流和电磁铁实际电流经滞环比较后形成控制脉冲，经过光耦隔离输出到IGBT驱动板。本电路如果受到干扰的情况下，有可能造成IGBT驱动板封锁。封锁后，由于计算电流为最大，而实际电流为0，造成控制脉冲PWM_DRV信号一直保持为高电平，驱动板无法接收到上升沿或下降沿信号，则驱动板将一直保持封锁状态，直至接收到上升沿或下降沿信号。
2）驱动板件分析
IGBT驱动板由于干扰或其他原因检测到IGBT短路或供电电压欠压故障，驱动板会封锁，并持续1秒钟左右，然后自动解锁。但驱动板封锁后，如果一直无法接收到上升沿或下降沿信号，驱动板将一直保持封锁状态，直至接收到上升沿或下降沿信号。
5 整改方案
经上述分析，通过以下几方面整改，以提高IGBT驱动板的抗干扰能力：
1）在IGBT驱动板的G极和E 极之间增加滤波电容的驱动板，降低驱动板输出端干扰。
2）采取把驱动板输出端子排上的插头C极导线断开，驱动板上的输出端子排上插座对应的C极和E 极之间用导线短接的措施，减少因干扰引起的故障封锁。
3）为降低因悬浮控制器内部封锁造成的影响，在悬浮控制板软件中增加封锁后自启动逻辑，使悬浮控制器封锁后可自行进行复位。
6验证
完成对悬浮驱动板整改和软件优化，通过近半年运行验证未发生一次因驱动板封锁导致的悬浮点显红砸轨故障。
7 结语
经验证对悬浮驱动板整改和软件优化后有效的解决悬浮系统砸轨、悬浮指示灯不亮故障，乘客舒适性得到有效改善，稳定性大幅度提高。
论文作者:龚剑波,李志国,郭乐洋
论文发表刊物:《防护工程》2018年第1期
论文发表时间:2018/5/22
标签：电流论文; 电磁铁论文; 故障论文; 单元论文; 磁浮列车论文; 异常论文; 间隙论文; 《防护工程》2018年第1期论文;