铁科院25T客车逆变器电路分析故障处理及使用维护.ppt

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1、25T客车逆变器 电路分析故障处理及使用维护,25客车采用的是机车集中供电，分散变流的供电方式，每辆车都配备了235+10的逆变器。 本文主要对铁科院生产的逆变器的电路原理，工作原理进行了深入剖析；重点对出现的故障进行分析，并提出处理故障和解决问题的办法；对日常使用与维护进行了说明；特别对运行中出现的电气系统故障提出了相应的应急处置预案。,摘 要,关键词,25T客车 铁科院 逆变器 电路分析 故障处理 应急预案 使用维护,逆变器系统概述 25T型客车逆变器是专为25新型DC600V供电客车空调电源研制开发的，采用DC-AC变换技术。逆变器设两台互为独立的热备逆变器单元，逆变器容量：235kVA

2、逆变器10kVA隔离变压器。当某一台逆变器发生故障造成停止输出时，另一台逆变器可通过转换向两路负载供电，以确保客车用电设备的正常工作。,该逆变器箱体采用耐候钢结构，箱体为全密封结构，并装有防飞石装置。功率电缆出线采用万可接线端子，控制线也采用万可接线端子。控制装置位于箱体中间腔体前部，逆变器模块位于箱体中间腔体后部，控制箱的后面，正弦滤波器、EMC滤波器、变压器及输出接触器位于箱体两侧腔体。 25T型软卧客车逆变器箱外形及安装尺寸如图所示。,主要技术参数和性能指标 1、额定容量： 逆变器：235kVA(按负载功率因数0.8考虑) 隔离变压器：10kVA 2、 逆变器效率不小于90% (额定输出

3、负载) 3 、额定输入电压：DC600V 电压范围：DC500VDC660V，相对峰-峰纹波因数15%，瞬态过电压720V，允许持续不小于2s，1200V 允许持续不小于200s。 控制回路： 额定电压：DC110V 电压范围：DC80VDC130V，相对峰-峰纹波因数15%； 4 、 输出电压 恒压恒频(CVCF)方式 三相交流电压有效值 380V 5、 逆变器输出三相负载允许有不大于20%的不平衡。 6、 逆变器采用VVVF启动控制方式，满载启动时间应不大于15s，启动过程中，风机和压缩机电机启动电流的 最大值应小于稳态电流的1.5倍。 7、 逆变器应有一定的承受输入电压突变的能力及输入过

4、电压、输出负载过流、缺相、短路和半导体器件过热 等保护功能。 8、 逆变器工作时，噪声应不大于70dB(A)(1m处)。 9、 主要功率器件散热器的表面温升小于40K。 10、平均无故障小时应大于50000h。,逆变器原理方框图说明 逆变器将客车控制柜接入的DC600V电源，通过充电电阻到中间支撑电路再到六只IGBT功率开关器件上。同时接入DC110V电源供给控制回路，经电源模块变压给控制电路CPU和IGBT驱动板提供电源。驱动板向IGBT发送开通/截止脉冲信号，使IGBT在逆变控制电路控制下，按设定程序正确导通与关断。与此同时电压检测电路（各电压传感器），电流检测电路（各电流传感器）把检测到

5、各部分工作状态与控制电路中CPU系统预先设定的工作状态比较之后，决定是否发送正常运行或停机保护命令。同时依据输入电压变化按程序动态调节输出电压，使逆变器输出恒压恒频弦脉宽调制电压，经滤波电感与电容构成的LC滤波电路变换为正弦波（380V 50HZ）供给空调机组使用。而隔离变压器通过星形三角形电路转换，把逆变器提供的三相380V电压变成三相四线制380V电压并输出三组AC220V交流电供负载使用。,DC600V,输 入 电 路,缓 冲 电 路,中 间 支 撑 电 路,三相桥式逆变电路 逆变电 路,交 流 滤 波 电 路,输 出 电 路,负 载,放 电 电 路,LV,LV,LAA,LA,LV,LV

6、,CPU主板,驱动板,联络 开 关,下部网关,PLC网关,逆变电路,综合柜信 息显示屏,注：红色为CPU输入信号 蓝色为CPU输出信号 棕色为驱动板输出信号,逆 变 器 原 理 方 框 图,逆变器电路原理图,逆变器电路工作原理分析 一、输入电路,输入电路原理：该电路由电压传感器LV11、输入电感L1及直流接触器KM11常开触头组成。LV11将检测到的输入电压传送给控制电路的CPU主板, 当输入电压值介于DC500-DC660V时， CPU经比较处理后传出信号通过固态继电器将KM11吸合,完成电源输入,并对其进行L形滤波.当电压低于500V或高于660V时，KM11保持断开,同时CPU将输入过压

7、或欠压信号送给控制柜，具有过压欠压保护功能。,二、缓冲与中间支撑电路,该电路由充电电阻R11、接触器KM12、熔断器FU11，电压传感器LV12，电流传感器LA11，及四个均衡电阻R12R15，四个电容C11C14，及另两个电容C15、16组成。其中R11和电容C11C14组成RC电路，初始阶段为了避免对电容直接充电，电源经R11限流给电容充电，当电容充电达到DC450V时，LV12将检测到的信号传给CPU主板处理后再经驱动单元将KM12吸合，此时R11被短路，电流不经R11而直接经KM12送入后面的环节，实现了对电路的缓冲。此电路经电容滤波后得到较为平滑的直流电压，保证电源品质。,该电路由六

8、个大功率IGBT组成一个三相桥式逆变电路，此电路是逆变器的心脏，另有三个电容对IGBT进行保护。IGBT作为开关元件，具有开关频率高、驱动简单、损耗低的特点。直流600V经此电路逆变为三相三线的380V正弦交流电。,三、三相桥式逆变电路,四、交流滤波电路,该电路由输出接触器KM13、三个有效值电流传感器及滤波器EMI1组成，经此电路对高次谐波进行滤波，使输出的正弦波波形更加平滑供用电器使用。,五、输出电路,六、放电电路,该电路由放电电阻R16和接触器FKM13组成，当工作完毕断开DC600V电源后，LV12检测到的信号传给CPU，经处理后传出信号使FKM13闭合，中间电路的电容余电经R16放电

9、。 注：更换故障部件前，应先关断DC600V主电源，再关DC110V控制电源的原因就是为了使FKM13闭合放电，以保证人身安全。,输出的三相三线制AC380V经此隔离变压器通过星形三角形电路转换变为三相带中线（三相四线制）及三组AC220V输出使其波形更加平滑，供伴热、通风机，插座等负载使用。,七、隔离变压器,八、联络开关KM4,当一台逆变器故障另一台正常时。CPU收到故障信号经处理再通过PLC发出减载信号使空调半载运行，然后将KM14闭合。这样就由一台逆变器向两路负载供电，确保客车用电设备的正常工作。,逆变器故障分析与处理,电气系统故障应急预案,应急预案一： 运行中一台逆变器故障，另一台正常

10、，联络开关KM4不合，且重新给电复位无效。,一、应急处理思路： 将故障逆变器所带负载并联接入正常逆变负载，用正常逆变器带负载工作，保证旅客需要。,二、应急处理方法： 1、断开DC600V电源，（Q1、Q2、Q3）并等待放电完毕（逆变器内有大电容），断开AC380V所有负载电源开关。并确认断开，禁止带电作业。 2、在四合一控制柜接线排XS1处将故障逆变器所带负载线（接线排下端）全部卸下，按线号U、V、W并联接入正常逆变器所带负载线（接线排下端）并确认拧紧。 3、再一次确认接线正确无误，无短路、漏电，接线牢固。 4、合DC600V电源 5、合空调负载（只许试验位手动控制半冷或半暖） 6、如空调负载

11、有反相现象，重复2的工作，将三相线的任意两根进行调换，保证相序正确。再重复4、5、6的工作。 7、再合电茶炉等负载开关。 8、注意保证工作电流不大于30A。当逆变器出现过载保护时，减载保证空调正常运行。 9、在控制柜挂上“线路更改勿动”标志。 10、加强监控，有异常随时拉闸。,三、工具备品：,1、平口起 2、十字起 3、尖嘴钳 4、万用表 5、手电筒 6、剥线钳 7、绝缘胶布 8、钢丝钳,四、注意事项：,1、两名列检人员必须全部到位，一名操作， 一名监督和检查； 2、重新给电间隔时间至少30S 3、严禁带电作业； 4、必须确认接线正确无误无短路、漏电； 5、严禁全载运行，工作电流不能大于30A

12、 6、必须对故障车辆加强监控，以防不测。,应急预案二：,运行中两台逆变器故障，且重新给电复位无效。,一、处理思路：,将故障车辆的重要负载（空调负载）经临时线接入相邻车辆的逆变器2输出端子，保证旅客需要。,二、处理方案：,1、断开故障车辆DC600V电源，（Q1、Q2、Q3）并等待放电完毕，断开AC380V所有用电器电源开关，并确认断开，禁止带电作业。 2、在四一控制柜内将接线排XS1上端的U1、V1、W1线卸下用绝缘胶布包扎良好，并固定好。 3、将备用线的一端按U、V、W相序接入接线排XS1处卸线后的空端子，并确认接线紧固。 4、关好故障车辆四合一柜柜门，注意不能压备用线，以防破皮漏电或短路。

13、 5、挂“严禁合闸”红牌，并派专人驻守,6、将备用线牵至相邻正常车辆，注意备用线放在地毯下，以防挤压踩踏 破皮造成漏电或短路。 7、断开相邻正常车辆DC600V电源（断Q1、Q2、Q3）并等待放电完毕，断开AC380V全部用电器电源开关，并确认断开，禁止带电作业。 8、在相邻正常车辆四合一柜内接线排XS1处，将U2、V2、W2的接线排下端线全部卸下，用绝缘胶布包扎良好，并固定好。 9、将备用线的另一端按相序接入接线排XS1处下端卸线后的空端子，并确认接线牢固。 10、对两车辆的接线及备用线的放置再一次检查确认，确认接线正确无误，无短路、无漏电、接线牢固。 11、合正常车辆DC600V开关,12

14、、合故障车辆AC380V空调开关（只允许开半冷或半暖）其余AC380源开关不合。 13、检查故障车辆AC380V空调机组运行状况，如有反相，调整 相序直到运行正常。 14、合正常车辆AC380V空调电源开关（只允许开半冷或半暖） 其余AC380V电源开关不合。 15、注意保证两车的工作电流不大于30A。 16、关好两车四合一柜门，注意不要挤压临时备用线。 17、故障车辆“严禁合闸”红牌不撤，并在明显易见位置挂“有电危险勿动”标记，以防旅客误动临时配线。 18、派一名乘务员驻守，加强监控，有异常时随时拉闸。,三、 工具备品：,1、平口起 2、十字起 3、尖嘴钳 4、万用表 5、手电筒 6、剥线钳

15、 7、绝缘胶布 8、钢丝钳 9、 9、扎带 10、一根30米长310mm2 机车车辆电缆线 （两头打好U、V、W标记） 11、“严禁合闸”红牌 12、“有电危险勿动”红牌,四：注意事项：,1、两名列检人员必须全部到位，一名操作，一名监督和检查； 2、严禁带电作业； 3、必须确认接线正确无误无短路、漏电，接线牢固； 4、严禁全载运行，工作电流不能大于30A； 5、必须挂“严禁合闸”红牌和“有电危险勿动”红牌 6、完毕后必须对故障车辆加强监控，以防不测,应急预 案 三,运行中充电机故障，且重新给电复位无效,一、应急处理思路：,充电机故障不能充电，而电池容量不够，会产生灭灯后果，将本车供电的所有用电

16、器并联接入母线，因母线全列贯通，不会有影响，用母线电源供给用电器，保证旅客需要。,二、应急处理方案,1、联系车长，告之车长将应急处理，让其做好旅客工作，并让旅客作好临时停电准备。 2、准备好工具、材料 3、切断Q30. 4、卸下接线排XS3上端的L+端子，并用绝缘胶布包扎好。 5、切断Q20及DC110V用电器开关。 6、用短接线将+110端子和缷下L+后的空端子连接，并拧紧。 8、确认接线牢固、无漏电。 9、合Q20、Q30开关，逐个合上用电器开关。 10、在控制柜挂上“线路更改勿动”标志。 11、加强监控,三、工具备品,1、平口起 2、十字起 3、尖嘴钳 4、万用表 5、手电筒 6、剥线钳

17、 7、绝缘胶布 8、钢丝钳 9、一根20cm长的短接线（6mm2机车车辆电缆线）,四、注意事项：,1、 必须断开所有DC110V负载 2、 防止错接 3、 必须挂“线路更改勿动”标志。 4、 必须加强监控,应急 预 案四： 播音车单向逆变器故障,一、应急处理思路： 列车影视系统主机电源由单向逆变器输出的AC220V供给，播音车单向逆变器故障，列车影视系统主机无电源，造成全列车无电视节目。应急将邻车单向逆变器输出的AC220V电源接入影视系统主机，保证影视系统正常工作。,一、 二、应急处理方案： 1、 关闭播音车单向逆变器开关和影视系统主机“系统 电源”开关； 2、 卸下影视系统主机“系统电源”

18、开关上方的U213、 N210线端子并用绝缘胶布包扎良好； 3、 将备用线一端接入“系统电源”开关上方，并拧紧螺丝； 4、 将备用线牵至相邻正常车辆，注意备用线放在地毯下，以防挤压踩踏 破皮造成漏电或短路； 5、 将备用线有插头的一端插入邻车的交流插座内； 6、 打开“系统电源”开关； 7、 加强监控。,三、工具备品： 1、平口起 2、十字起 3、尖嘴钳 4、万用表 5、手电筒 6、剥线钳 7、绝缘胶布 8、钢丝钳 9、两根4 mm2机车车辆电缆线（一端装插头）,四、注意事项： 1、严禁带电操作 2、必须挂“有电危险勿动”红牌 3、必须确认接线正确无误无短路、漏电，接线牢固 4、加强监控,逆变

19、器主电路元件目录,使用与维护方法,一、使用方法：,1、使用逆变器前，检查综合控制柜是否有DC600、DC110V输入工作电压，通过触摸屏查看供电信息，检查电压与电流显示是否正常。确认逆变器输入电压工况。合上Q39和Q3电源开关启动车下逆变系统，延时等待后，在触摸屏上查看逆变信息，确认输出电压、频率、工况正常，最后启动负载。逆变器关断时先切断负载，再切断Q3，最后关断Q39，遵循“先开后关”原则。,2、处理故障前，应先关断主电源，再关断控制电源，并等待5分钟以上，让电容放电完毕，严禁带电操作，以免损坏部件和保证人身安全。,二、日常维护：,1、 定期清理机箱内的积灰和机箱外散热器 表面的油灰和赃物

20、。 2、 定期检查逆变器接插件和固定螺栓的有 无脱、松和损坏。 3、 定期检查电缆线有无绝缘损坏和漏电现 象。,三、 A1修程：,1、检查逆变器箱体无破损，变形，吊架无 开焊裂纹，紧固螺丝无松动。 2、检查逆变器箱体门盖板的密封防水性能。 3、清扫散热器表面的油灰和脏物。 4、检查各元件安装紧固情况。 5、 清扫逆变器箱内及各元器件上灰尘。 6、 检查各接线端子紧固情况。,7、 检查电容组件有无漏液或塌陷。 8、 检查IGBT有无裂纹和放电痕迹。 9、检查各接触器触头（触头表面发黑或 磨损超过1.5mm时更换接触器）。 10 检查接触器通电动作情况（连跳、卡死、粘连等故障时必须更换）。 11、作业完毕需关闭好门盖及裙板。 12、对整机分列进行空载、负载实验，确认工作正常无故障。,主要参考文献,25T型客车附录-长春客车股份有限公司 25T客车培训教材-南京浦镇车辆厂 25T客车电器设备操作维护规程-四方研究所 25T客车逆变器操作维护使用说明书-铁科院 逆变器箱-株 洲所 逆变器箱-常州所 逆变器箱-南京华士,再见,