高速动车组牵引变流器典型情况研究分析

摘要：高速动车组的重要系统之一就是牵引变流器，动车组牵引变流器是控制牵引电机和辅助电路的重要车载设备，它的工作状态直接影响动车组牵引和辅助供电系统高效、稳定地运行。基于此，本文通过对高速动车组牵引变流器典型情况研究分析进行了较为全面的介绍，提供了系统的思考分析方向和有力的理论参考依据。

关键词：高速动车组；牵引变流器；典型情况；研究分析。

一、问题描述

XX列高速动车组在XX-XX线路运行时，X车报牵引变流器故障2（005）、牵引变流器故障（141），切除M车。

二、排查分析

（1）牵引变流器结构简述

牵引变流器主要由两个整流模块（整流U相、整流V相）、三个逆变模块（逆变U相、逆变V相、逆变W相）、三个送风机（一个主风机、两个辅助风机）、一个无触点控制装置（DCU）组成，牵引变流器模块由散热器、IPM、支撑电容和低感母排等器件组成。

（2）检查处置情况

①恢复X车M车，多次进行启动试验未复现故障。

②查看检修信息，X车报出时刻记录牵引变流器ISOC2（012）、牵引变流器MMOC2（014）、牵引变流器VDLV2（023）、牵引变流器IGTFD（006）、牵引变流器CIF（007）、牵引变流器GPLV（008）和牵引变流器故障（141）。

③分析CI高速数据，报出时刻逆变X相模块门极触发信号IV1ON、IV2ON、IV4ON与反馈信号IV1FO、IV2FO、IV4FO存在同为高电平的情况，异常（正常应为反转关系）。

④分析CI故障履历，报出时刻记录IFO（逆变器主电路元件异常）故障。

⑤断电后断开501C接地闸刀，测量501C对地绝缘值是否＞20MΩ；车下测量整流/逆变模块对地绝缘值是否＞20MΩ。

⑥重点检查整流/逆变模块外观是否可见烧损发黑、渗液等异常。

⑦更换X车牵引变流器逆变X相模块，多次进行启动试验均正常。

（3）数据分析情况

高速数据数据显示，报出时刻逆变X相模块IPM1-IPM4管门极触发信号与集电极反馈信号异常，同时报出牵引变流器GPLV（代码008，门控电源异常）故障。

从高速数据波形上看，DCU在报出时刻给逆变X相模块发出了脉冲封锁信号（门极驱动信号降为低电平，表示脉冲封锁），但逆变X相模块的状态反馈显示IPM1-IPM4管均未正常执行关断（IPM1/2/4管状态反馈信号存在反复开通与高频震荡，IPM3管状态反馈信号出现异常开通）。说明当时X相功率模块IPM处于异常工作状态，在没有接收到DCU驱动指令的情况下出现同时开通，形成桥臂直通短路。另外，在脉冲封锁的前一刻，IPM1管在没有接收到门极驱动信号的情况下，状态反馈信号首先出现高频震荡，IPM1管率先失效。

（4）IPM器件异常检测原理

牵引变流器是实现电压交直交变换的设备，其核心器件为功率模块内部的IPM，DCU通过光纤以及控制线控制IPM的开通和关断，并接收IPM的反馈，以此判断IPM工作是否正常。当DCU检测到IPM异常反馈时，DCU就会报出模块故障，封锁变流器。

IPM门极信号反馈出现异常的可能原因有：

①IPM器件失效。②驱动控制及信号检测异常。

③外部负载问题导致器件自身保护或信号干扰。

三、分析结论

根据现场和地面调查，推断本次情况原因为逆变模块IPM1率先失效，其内部驱动板受损导致控制回路短路，拉低了门极电源AC50V，模块GIF板由于欠压而导致其他IPM误导通，导致桥臂直通，从而造成整流输入电流及逆变输出过电流。IPM1/2/3/4由于短路电流过大最终底层IGBT芯片故障，同时过电流流经钳位二极管CD1，也导致CD1故障，并波及其周围的吸收二极管DS1/2/3，使DS1/2/3也失效。

四、结束语

总而言之，高速动车组牵引变流器出现情况时，会给动车组的牵引和辅助供电系统带来较大的隐患，直接影响着动车组高效、稳定地运行。本文通过对高速动车组牵引变流器的典型情况研究分析进行了较为全面的介绍，便于结合现场实际，精准分析、快速判断、及时处置，降低牵引变流器典型情况的影响，避免影响行车秩序，保障高速动车组的安全、稳定运行。