摘要：随着我国的经济快速发展，我国的的交通工程建设在不断的加快，动车的快速、稳定、安全等特点给人们的生活带来了很多便利，然而其上牵引变流器底板的安装状态直接影响整车安全。本文研究主要通过引进机器视觉检测系统弥补人工检查的不足，并突破传统视觉检测的局限性，实现牵引变流器底板的自动检测功能，提升检测效率及产品安全性能。
关键词：牵引变流器；底板；机器视觉；自动检测；安全
引言
动力集中动车组牵引变流器在进行地面接地保护试验时，牵引变流器控制单元（TCU）本应报出接地故障，实际报出的是功率模块IGBT驱动反馈保护故障，对此故障进行分析，并给出解决方法，进而指导同类变流器的正确设计。
1牵引变流器结构综述
（1）主电路
主电路系统一般以两辆车为一个单元，电源为单相交流，受电弓引入，牵引变压器的原边绕组中主电路的开闭由VCB进行控制，同时将电流引入到其它牵引变流器脉冲整流器中。M1和M2车各搭载一台牵引变流器，除了对两辆车进行供电和制动系统的控制之外，还具有车辆保护功能，根据车辆的运行信息的装置进行控制，实现脉冲整流器之间的载波相位差运行，降低电流作用对列车运行的干扰。
（2）牵引变流器
主要由单相交流电变直流电的脉冲整合器部分构成，直流电变三相交流电的逆变器能够实现对电流的控制，通过吸收电压波动，输出直流定电压的滤波电容器的相互作用对牵引变流器的工作进行管理和控制。
（3）逆变器
滤波电容器的电压输出是设备主要电路的电流来源，依据无触点控制装置，对控制键进行输出电压和频率进行选择，控制四台并量感应电机的速度，通过再生制动系统，改变其输出的三相交流为输出滤波电容器输出直流电压，通过电压控制的方式，对电流进行独立的控制，提高扭矩控制精度和响应速度以及电流控制程度。
2机器视觉在动车牵引变流器底板安装检测
2.1门锁检测
在门锁外边缘存在明显的圆形边缘特征，因此利用该边缘特征将门锁区域从图像中进行分割，得到分割区域。同时门锁边缘与门锁锁芯之间存在明显的黑色接触边缘，通过阈值分割可将门锁边缘与门锁锁芯分割成两独立区域。利用模板匹配搜索相邻区域的“关”字符，并测量指示线与圆点标识的连线距离的长短。根据锁芯位置与“开”、“关”字符之间的间距即可判断出门锁锁紧状态。
2.2故障分析和处理
根据牵引变流装置的主电路，结合所下载的故障数据和库内故障再现的情况，可以从两个大的方面来排查牵引变流装置接地故障的故障点：中间直流侧回路有接地或检测回路有故障造成动作。①触控制装置在数据收集处理过程中发生错误，对于这种情况，可将故障单元的ISO（传感器板）、MPU1（整流器控制板）与非故障单元进行调换，观察故障是否发生转移。在实际应用中为了提高效率，也可以把故障单元的整个无触点控制回路与非故障单元进行调换。②电阻器单元故障，对于这种情况，可以用万用表对电阻单元的DVe1、DVe2、OVRe1、OVRe2这几个电阻进行的测量，观察其阻值是否都在标称范围内。③接地保护单元GCT误动作，对于这种情况，可以将故障单元的接地保护GCT与非故障单元进行了调换，观察故障是否发生转移。④过电压保护OVTh单元故障，同样可以将故障单元的过电压保护OVTh与非故障单元进行了调换，观察故障是否发生转移。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆牵引变流装置输入侧或输出侧有接地点牵引变流装置一边与主变压器相连，另一边与牵引电机相连，其接地故障的接地点有可能存在这两个设备当中。根据牵引系统主电路分析，可以用万用表测量中间电路中501、501a、502几条大线的对地绝缘值。若对地绝缘值很低，则可以判断牵引变流装置输入侧或输出侧有设备接地，此时需要对二次侧绕阻、牵引电机、功率模块分别进行接地测量。在实际检修过程中，也可以对牵引变流装置内部进行检查，通过有无放电烧损点或有无异味来进行此类故障的初步排查。
2.3测试验证
使用Halcon工具包搭建了底板机器视觉检测系统软件部分，使用带有带麦克纳姆轮的AGV小车搭载三维移动平台及图像采集设备，可以实现全向移动，无需转弯半径，其上的X\Ytable可以进一步弥补整柜吊装带来的偏差，Z轴的移动可兼容不同高度的产品，提高定位精确度。同时为了减少不同时段、不同工作车间照明环境对检测系统检测结果的影响，系统采用了红外与LED组合补光系统。
2.4充电单元故障
在2148号动车组入库检修的同时，通过对故障记录的查看发现牵引变流器，发生了代码为007、008、014类型的故障，做空挡检测和启动实验，在更换单元充电器后做实验检测时接触器无法进行吸合。但对接触器进行检查时没有产生卡和现象，由于故障记录中的牵引变流器进行过两次电流测试，出现了充电单元烧毁的现象，因此综合考虑上述问题，对SCP板和CIF进行互换，进行空挡实验，对故障进行转移，由此发现故障转移到了3车厢，因此确定，CIF板没有启动的原因导致了接触器不吸合故障的发生。对车底的硬件进行检查，查看接触器是否发生卡合现象，在对CIF板进行更换后再进行高压实验，车恢复正常没有再次发生接地故障，由于CIF板灰尘过厚，导致充电单元内部发生短路，烧毁RS电阻，在日常运营中，必须要保证电子元器件表面的清洁度，需要定时清理灰尘，避免结扎灰尘对电板造成影响，由于灰尘过厚导致充电单元内部短路烧毁RS电阻。
2.5保护定时电路参数优化原则
定时电路由Ra1和Ca1组成，由于不同的应用和系统主电路结构会产生不同的共模干扰，这两个参数需要根据实际的应用进行调整。RC定时电路计算公式如下：t=RC×Ln[（V1-V0）/（V1-Vt）]t：定时时间；V0：为电容上的初始电压值；V1：为电容最终可充到或放到的电压值；Vt：为t时刻电容上的电压值；保持Ra1和Ca1的乘积不变，减小Ra1值，增大Ca1值，则短路保护响应时间不变，可以起到正常的短路保护作用。增大Ca1的值，则给Ca1充电的能量变大，相应的提高了对共模干扰的抑制能力。
结语
本文研究针对动车牵引变流器底板人工检查的弊端，开展了基于机器视觉检测系统的底板检测研究，通过试验测试表明本检测系统可在传统的人工检测基础上大大提升检测效率，同时保持较低的错误率和检测的稳定性，为系统实际的推广应用奠定了良好的基础，同时也为类似的检测场景提供了很好的借鉴。后续将采取同时采集和处理多个检测对象的方式对系统的运行速率进行改进，同时将对算法进行进一步优化以提高系统检测的正确性。
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论文作者:徐希民,陈少冬,韩卫
论文发表刊物:《基层建设》2019年第30期
论文发表时间:2020/3/11
标签：变流器论文; 故障论文; 单元论文; 底板论文; 电路论文; 门锁论文; 电压论文; 《基层建设》2019年第30期论文;