关于地铁车辆辅助逆变器工作原理及典型故障阐述

踪浩浩 路冬

摘要：想要保障地铁车辆的正常运行，就要注重地铁车辆辅助供电系统的维护。为研究地铁车辆辅助逆变器工作原理及典型故障，有利于保障地铁车辆的正常运行。本文从分析地铁辅助逆变器入手，研究了地铁车辆辅助逆变器常见故障类型，并阐述了常见的故障分析方法，希望对于提高地铁车辆的维修维护效率，起到促进作用。

关键词：地铁车辆;逆变器;工作原理;典型故障

一、地铁辅助逆变器

地铁车辆的供电系统可以分为牵引逆变器供电和辅助供电系统，通常地铁车辆牵引交流电动机由牵引逆变器提供，而其他的地鐵车辆运行设备则是由辅助供电系统进行供电，而在整个辅助供电系统当中，地铁车辆辅助逆变器是重要的组成部件，辅助逆变器通过将1500V的电压转变成不同级的电压，保障地铁车辆上的设备运行。

现阶段地铁车辆辅助逆变器可以分为分散式供电和集中式供电两种供电类型，地铁线路在应用辅助供电系统时，采用集中式供电的方式，需要在相应的地铁车辆上安装好SIV，通常集中式供电类型地铁辅助逆变器包括DC_DC斩波装置，辅助逆变器和整流装置，SPWM调至辅助逆变电源是集中式地铁辅助逆变器的电源形式。分散式供电地铁辅助逆变器与集中式供电地铁辅助最大的区别就是，分散式供电地铁辅助逆变器采用的变电源为十二脉冲辅助逆变电源。

SPWM调至辅助逆变电源在应用时，具有电路简单，元件少的优势，在应用过程当中，SPWM工作原理是使用横幅不等宽的脉冲列，将正弦波平分为n等份，每一等份的正弦波中点面积相等等幅矩形脉冲中心线重合，得到的高度不变，列宽按正弦规律变化的脉冲列就是SPWM调制，十二阶梯波合成逆变电源则与SPWM调制辅助逆变电源有所不同，十二阶梯波合成逆变电源通过DY和DZ型变压器，t1和t2共同组成。

二、地铁车辆辅助逆变器故障

想要确保地铁车辆设备的正常运行，就需要对地铁车辆辅助逆变器故障进行了解，提高加强检修维护，提高地铁车辆运营效率。地铁车辆辅助逆变器故障原因最常见的是电路损坏，通常逆变器电路损坏是电流和电压导致的，也有可能由于逆变器内部元件老化，造成逆变器故障，在地铁车辆工作时，地铁逆变器始终持续高频工作，因此，经常发生故障，最常见的是功率开关器的开路故障和直通故障，在运行过程当中也会发生短路故障，如果列车驱动系统在运行过程当中发出错误驱动信号，或者雪崩击穿，则会造成逆变器短路故障，IJBT电路提供电压过小则会退出饱和导通区，运行过程当中线性放大区电阻增加，导致元件过热，就会出现IJBT功率管损坏，进而导致开路故障，可以根据发射极与集电极的电压判断IJBT故障，出现短路故障时，功率管会软关断，出现开路时，功率管相电压减少。

除此之外，地铁车辆辅助逆变器故障还包括接触器触点不一致故障现象，这种故障通常是由于接触器接点状态不稳定造成的，一种是主接触点的接触不稳定，导致辅助接触点断开，另一种是主接触点的状态稳定，但是辅助接触点出现故障，当地铁车辆辅助逆变器出现接触器触点不一致故障现象时，应当对故障点进行现场排查，首先确定主接触点状态是否完好、是否有损坏，然后再对故障点辅助逆变器的主接触点，和非故障辅助逆变器的主接触点进行互换观察，排除故障是否有转移迹象。

三、故障检测法

（一）基于EEMD与BPNN的故障检测法

EMD故障检测法也被称为经验模式分解法，通过信号分析的方法判断地铁车辆辅助逆变器故障具有一定优势，特别是应用于非线性和非平稳信号处理的过程当中，但是在看到经验模式分解法的优势时，也应当看到混合模式中EMD存在严重缺点，所以为了解决这些缺点，EEMD方法应运而生，EMD也被称为集成经验模式分解法，通过集成经验模式分解法可以提取故障信号中的特征向量，作为BPNN的输入数据，可以优化BPNN的权重和阈值，加强地铁车辆辅助逆变器故障类型的诊断精确率。

（二）基于主成分分析和小波神经网络的分析

为了加强对地铁车辆辅助逆变器故障限号诊断的精确度，主成分分析和小波神经网络分析能够有效的提高故障分析正确率，小波包分解和重构提取故障信号初始特征向量，使用PCD降低维数，可以有效消除多余数据信息，处理后的特征向量可以提高故障诊断的准确率。

结语：

地铁车辆在城市交通运输当中起到了十分重要的作用，为了保障地铁车辆的正常运行，应当不断提高地铁供电系统的研究和维护，地铁车辆辅助逆变器作为地铁车辆供电系统的重要组成部分，对保障地铁正常行驶具有十分重要的现实意义，所以应当不断加强地铁车辆辅助逆变器工作原理研究，对其典型故障进行分析，采取针对性解决策略，提高地铁运行效率，保障城市交通的正常运转。

参考文献：

[1]牟文博. 地铁车辆辅助逆变器工作原理及典型故障分析[J]. 轨道交通装备与技术， 2020， No.279（02）：37-40.

[2]黄昆. 地铁车辆辅助逆变器故障问题思考与分析[J]. 数码设计（上）， 2019， 000（007）：147-147.

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