关键词：地铁车辆；牵引逆变器；低速抖动
1牵引逆变器简介
牵引逆变器是地铁车辆上的重要设备，安装在列车动车的底部。使用PWM控制技术，逆变模块采用IGBT功率元件。采用32位或以上高速微机控制，并具有故障记录和自诊断功能。
其主要功能是把来自于接触网上的1500V直流电逆变成频率可调、电压可调的三相交流电，供给动车转向架上的牵引电机，对电机进行调速，制动工况时优先采用电制动（含再生和电阻制动），电制动优先采用再生制动，与空气制动联合制动的制动方式。电制动与空气制动随时自由配合，平滑转换，使列车的牵引、制动控制不至产生过大的冲击。
2故障现象
某城市地铁列车，在即将进站停靠时，低速状态下司控器推牵引级位车辆出现异常抖动的现象，对车辆牵引电机产生较大冲击，同时影响客室内乘客乘车的舒适度。
3牵引逆变器的故障分析和整改
3.1故障现象的模拟和预判
检修人员根据司机描述，在库内将故障重新模拟，车辆由停车状态起步，车速达到3km/h左右时，司控器主控手柄回0位再推牵引级位，车辆出现前后异常抖动的现象，司机室抖动明显。
在TMS故障列表确认了制动系统、网络系统和牵引系统无故障信息，根据故障现象，对车辆五种工况下的状态分别查验。
3.1.1车辆处于停车制动状态，司控器主控手柄推P1级位使车辆运行至3km/h，车辆无异常抖动现象。
3.1.2车辆处于停车制动状态，司控器主控手柄推P1级位运行至5km/h，，主控手柄推B1级位至停车状态，车辆无异常抖动现象。
3.1.3车辆处于停车制动状态，司控器主控手柄推P1级位运行至5km/h，，惰性至停车状态，车辆无异常抖动现象。
3.1.4切除车辆一组牵引逆变器，司控器主控手柄推P1级位使车辆运行至3km/h，主控手柄回0位再推牵引级位，车辆抖动程度减小。
3.1.5按下电阻制动切除按钮，司控器主控手柄推P1级位使车辆运行至3km/h，主控手柄回0位再推牵引级位，车辆仍异常抖动现象。
基于车辆在以上工况中的状态，做出预判断：在低速状态下，牵引逆变器程序存在问题。
3.2故障现象的确认
将示波器安装至车辆牵引逆变器，将故障复现采集实时数据，确认了车辆抖动现象的图表。如图3.2所示。注：转矩电流（IQ）和推算速度(PG1)变为负值的原因是反方向运行的结果，为正常记录结果。
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图3.2 低速工况再牵引时车辆振动时的图表
2.3故障的初步判断
该地铁车辆的牵引系统没有速度传感器，是通过控制单元实施速度推算进行控制的。由图2.2的图表可知，在低速工况再牵引时，初期速度推算失败导致了车辆振动。
2.4故障分析及整改
初期速度推算法，与通常控制时的速度推算相同，根据（1）式调整逆变器频率，尽量使电机等价回路中D轴感应电压E2D变为零。
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此时，DQ轴感应电压通过(2)式演算。DQ轴上的感应电压，可通过逆变器输出电压指令VdRef、VqRef，减去1次阻抗（1次电阻+1次泄漏电感）的降压部分进行演算。
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．．．(2)
用于此演算的DQ轴输出电压指令VdRef为PWM控制指令电压，根据PWM控制发出的门极信号，输出实际电压Vd, Vq。
此时，逆变器中为防止相回路（图2.4：U相-X相）的上元件与下元件短路，设置上下元件同时关闭门极的延时期限。根据此延时，比起输出电压指令VdRef,VqRef，ΔV的实际输出电压Vd, Vq（虽然也依存于电流极性）会降低。为减小此误差，通过延时补偿控制，来实现实际输出电压的补偿。
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图2.4 功率单元接续原理图
仅预先提高延时的降压部分的指令值，使指令值VdRef,VqRef与实际输出Vd, Vq相一致。延时补偿不足，引起输出电压指令与实际输出电压不一致的情况时，可推测发生了如下动作。
?延时补偿不足
?感应电压误差（推算过大）
?逆变器频率降低（（1）式的作用）
根据此逆变器输出频率降低，考虑初期速度推算后，推算速度如图1所示会变小。
考虑上述因素，对延时补偿量进行了补充调整。
2.5故障的后续追踪
通过调整延时补偿量的控制常数，对车辆在低速工况再牵引进行现场操作，车辆无异常抖动现象。试验结果为正确地进行速度推算，确认了整改有效。
参考文献
[1]城轨车辆牵引逆变器故障分析与整改[J].曾颖伟.徐刚.轨道交通装备与技术.2015(11)
[2]城市轨道交通车辆牵引逆变器的技术发展[J].翁星方，邹档兵.机车电传动.2012(01)
论文作者:于长宇
论文发表刊物:《科学与技术》2019年第22期
论文发表时间:2020/4/29
标签：车辆论文; 逆变器论文; 电压论文; 手柄论文; 现象论文; 故障论文; 工况论文; 《科学与技术》2019年第22期论文;