城轨车辆辅助逆变器及车载蓄电池常见故障分析

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1、南京铁道职业技术学院毕业论文题目：城轨车辆辅助逆变器及车载蓄电池常见故障分析作者：金冰彬学号：二级学院：动力工程学院系：铁道机车车辆专业：铁道机车车辆班级：机车车辆宁波地铁司机1001指导者：聂玉庆高级工程师评阅者：2013年3月毕业设计（论文）中文摘要城轨车辆辅助逆变器及车载蓄电池常见故障分析摘要城市轨道交通车辆辅助供电系统为列车辅助设备提供电源。早期的地铁、轻轨车辆的辅助设备主要是照明和广播等，辅助供电系统主要采用电动发电机组。随着城轨交通车辆的不断发展，人们对乘车的安全性、舒适性提出了更高的要求，辅助供电系统的

2、功能也日益增加。由逆变器、蓄电池及相应都部件组成的辅助供电系统为辅助设备提供电源，它的工作状态正常与否直接影响了整列车的功能，特别是当数列车发生辅助系统故障的时候，将引起列车运营能力的下降，进而导致整个运营线路的中断。关键词辅助逆变器蓄电池第1页共1页目录1引言12地铁电动列车辅助逆变系统概述12.1辅助逆变系统的组成12.2辅助逆变器模块的结构组成及其特点13辅助逆变器内部控制与功能特点53.1辅助逆变器的内部控制53.2辅助逆变器的功能特点74辅助逆变器的常见故障与故障原因分析74.1辅助逆变器的故障表现74.2

3、辅助逆变器的故障原因分析75车载蓄电池的简介及故障处理85.1车载蓄电池的简介85.2车载蓄电池的故障处理85结语106致谢117参考文献............................................................12第12页共12页1引言城市轨道交通具有运能大、能耗低、污染少、速度快、安全准点等优点，随着社会改革开放的深入、国民经济的发展以及城镇化的演变，城市的路面交通的压力越来越大，环境的污染也越来越严重，故而城轨交通深受人民群众的欢迎同时也是城市轨道交通的快速建设期。

4、城轨列车是城市轨道交通的运输工具也是城轨交通的重要载体，在正线运营中要确保城轨列车的正常工作，行车目的就是将乘客安全、快速、舒适的运送到目的地。然而辅助供电系统是实现列车控制的重要系统，它为除去牵引电机以外的所有车载设备供电，其中单单涉及为乘客提高舒适性和方便的就有：通风机、电加热器、客室照明、乘客导乘信息系统、客室空调通风系统等。2地铁电动列车辅助逆变系统概述现在的地铁列车一般在每节车厢都安装辅助逆变器，就以上海地铁的AC01型电动列车为例。2.1辅助逆变系统的组成辅助逆变系统的组成如下图1所示，从左往右其组成部分

5、为：输入的电流和电压检测模块、直流侧电容模块、放电电阻模块、过电压保护模块、辅助逆变器模块以及最后的输出电流检测模块。大致上辅助逆变系统是由这6个部分组成的，其中最主要的工作元件是辅助逆变器模块，它由6个可关断的开关管和6个可续流的二极管组成；过压保护模块有一个全控型开关管、两个二极管和四个电阻构成；其余几个模块的组成就较为简单的多了，但这不代表他们的作用不大。2.2辅助逆变器模块的结构组成及其特点上海地铁的AC01／02型地铁车辆自从引进到现在已经运营了10几年了，它的辅助电源系统采用分散供电方式，就是说每一节列车

6、都有一台辅助逆变器。辅助逆变器为模块化结构，大体上有14个模块。由于其中关键模块是采用的IPM(智能功率模块)器件，因此也被叫做IPM辅助逆变器。AC01／02型电动列车的（A车）拖车与（B、C车）动车，其辅助逆变器因为要实现的功能不同所以在构造上也有所不同。动车的辅助逆变器是容量为90kVA的普通的二电平三相逆变器模块。它的前级是双重的升压第12页共12页稳压斩波器模块。这两种模块也都是采用了IPM器件。图1辅助逆变系统的组成从图2中我们可以看出，它们的A11、A12这两个模块的电路与结构是相同的，都是带高频的变压

7、器隔离的谐振式DC／DC变换器；它的输入侧两个的电容为串联分压，输出侧为直流并联输出。这种连接方式可以使得其输入处的两个串联电容具有自动均压的作用。拖车的辅助逆变器中用的IPM器件有300A／1200V，600A／1200V和75～1200V，400A／600V等规格。其外形的尺寸比较大加上驱动的接口比较特别，所以与通用型的IGBT模块是不能兼容的。其中拖车的辅助逆变器模块中IPM器件的总体的故障概率比较大，大概占了所有故障的45％左右，运行到后来可以达到69％，甚至到A车辅助逆变器模块几乎无备品备件的地步。并且这些

8、类型的IPM器件是由日本三菱公司独家生产的，其中有些型号的产品(如规格为75A／1200V的IPM器件)都快要停产了，其预备器件不能得到保证。考虑到IPM第12页共12页器件的备件不能保证、故障率高等不利因素，研究人员对其故障进行了深入的分析与探索，用以在日后的发展中采取相应的对策；同时也考虑到采用通用型的IGBT器件进行国产化替代研制，以作好