便携式地铁列车辅助逆变器故障诊断系统设计

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1、第l期(总第182期)机械工程与自动化No．12014年O2月MECHANICAIENGINEERING8LAUTOMA'I、IONFeb．文章编号：1672—6413(2014)0l一0138—03便携式地铁列车辅助逆变器故障诊断系统设计李旭，李捷(太原科技大学机械工程学院，山西太原030024)摘要：设计了一种便携式辅助逆变器故障智能诊断系统，对系统的工作原理、硬件结构及软件技术进行了详细描述。运用神经网络方法，分析故障产生的原因并确定故障发生的位置．以便及时维修。该诊断系统除具有“便携武”的特征外，还具有操作简便、诊断与分析自动化、智能化等特点，并且能够存储记录数据，方

2、便以后分析查看．适用于车间检修和运营中突发故障现场对辅助逆变器故障进行快速、自动诊断。关键词：铺助逆变器；故障诊断；便携式；神经网络；地铁列车中图分类号：TP277：TM464文献标识码：A0引言快速便捷的检测以取代程式化的人工判断式日常维护据统计，在地铁列车运营过程中，辅助逆变器的故具有重要的研究意义和实用价值。障概率最高，排在空调故障、车门故障、牵引故障等之1辅助逆变系统的工作原理和故障种类前。较为严重的辅助逆变器故障可能导致设备冷却风1．1辅助逆变系统的工作原理机或空气压缩机无法工作，使车辆无法正常行驶，需要辅助逆变器简称sIV。SIV主电路采用l2脉冲清客或者到终点站

3、后退出运营，这将阻碍地铁列车的IGBT变流技术，其主电路原理如图1所示。正常、安全运营。对辅助逆变系统在入库检修中进行DC1DC1』~00＼》0∞∞×∞《>0．}{0∞HI∽IH∽I图lSIV主电路原理图收稿日期：2Ol3—05—29；修刚It期：2o13-08—16竹=者简介：喾旭([985一)．，北京人，侄读硕}：研究生，研究疗向：智能车辆2014年第l期李旭，等：便携式地铁列车辅助逆变器故障诊断系统设计·139·输入的DC1500V电压经直流滤波电抗器(FL)、量、记录，进行时序分析，其主要性能指标如表2所示。电容器充电电路(Vl、KM2、Rc、KM1)、直流滤波电容2

4、．2诊断系统软件构成器(C。、C2)，送至两个并联的IGBT逆变器(A5、A6)，诊断系统软件流程如图2所示。采用MATLAB控制单元(AlOO)对两个IGBT逆变器进行控制，将两编程_3]，对所得数据进行3层小波包分解，设计神经网个逆变器模块错开一定角度的PWM输出电压分别络进行诊断L4]。所设计的神经网络输入层神经元个数送人三相变压器(TRl、TR2)，由变压器耦合得到接近为8，隐含层神经元个数为l2，输出层神经元个数为正弦的十二阶梯波，最后经三相交流滤波器(ACC)滤3。隐含层神经元的传递函数采用S型正切函数波得到低谐波含量的三相准正弦电压，输出电压最后tansig。应

5、用软件按不同的功能划分为不同的模块，经过EMl滤波器(S1)后输出三相380V／50Hz电压，用层次分明的树状结构将各模块组合于统一的主控框从任何一相输出线与变压器的中性点之间均可得到单架上；采用下拉式和弹出式窗口构成统一的用户操作相交流220V电压。界面，功能选择通过触摸屏完成，对各选项都配有工具输出变压器TR1、TR2的冷却风扇由变压器线圈条、快捷键和用法提示，操作简单方便。上温度继电器(100℃)进行控制。当变压器线圈大于表l信号分析诊断系统(主板)的主要性能参数100℃后，温度继电器闭合，接触器KM3闭合，冷却风参数名称参数指标型号cPCI一3615D扇Ml、M2启动

6、，对TRl、TR2进行强迫风冷。处理器1．8GHz英特尔凌动D5251．2辅助逆变系统的故障种类内存2GBDDR3-800辅助逆变器的故障可分为结构性故障和隐蔽的软存储固态硬盘60GB故障。结构性故障一般是由元件的开路、短路引起的。接口2个LAN接口、2个COM口、3个USB接口、软故障一般是一些渐变、阵发性故障，例如，滤波电容1个VGA接口、1个PS／2鼠标接口引出电极长时间经受大电流的充、放电冲击，出现不同操作系统MicrosoftWindowsXPProfessiona1程度的氧化现象，电容的瞬态充、放电电流值大为降表2SD-PXI-TIME时序信号采集卡性能指标低，使

7、其储电能力下降，相当于电容容量严重减小。电参数名称参数指标量程电压测量：100mV,电流测量：200mA容的容量减小，轻者表现为带负载能力差，负载加重时分辨率16位往往体现为直流回路欠电压故障。而电容的进一步损A／D转换时间<1ms坏，还有可能使直流回路电压振荡，造成逆变模块的严重采样精度0．1损坏。此类故障往往较为隐蔽，不易引起人们的重视L1]。线性度小于3g。低通滤波2Hz～2OkHz分档或旁通可选结构性故障、突发性故障是相对容易识别与发现放大器增益1，2，4，8，16，32，64，128，分档可调