牵引变流器模块温度实时监控的实现分析

牵引变流器模块温度实时监控的实现分析

李晓琳

中车永济电机有限公司       山西永济      044502

摘要：随着轨道列车的发展，促进了我国高速铁路的发展，在高速动车组当中，如果牵引变流器的整流，还有逆变模块出现了温度异常情况，可以通过触发固态继电器动作封锁牵引。在实际工作中使用多层分布式的控制策略，能够对模块温度的实时监控，从而实现封锁牵引、真空断路器动作等功能，还可以对模块的温度高故障进行锁定和实时监控。

关键词：牵引变流器；模块温度；实时监控；实现

当高速动车在夏季高温下运行时，可能会出现牵引变流器的内部整流，以及逆变模块单元处于较大载荷，从而导致各变流器模块都产生了大量的热量。这些模块产生出来的热量，需要及时地散出，才能有效地防止模块烧损。因为各模块都是安装在密闭空间内，会受到牵引变流器散热效率的限制，以及模块故障，导致温度出现异常升高。同时由于牵引变流器处于长时间满功率状态运行，安装在密闭箱体中的逆变模块会因为散热不良而烧损，严重还会影响模块的使用寿命，这种情况会给载客运行带来极大的隐患。

1工作性能分析

当牵引变流器使用主辅一体设计时，各模块是紧密地内置在密闭箱体当中的。箱体使用的是轻便型铝合金，整体是用四角吊耳悬挂在车体底部的横梁上。使用的是强制风冷式散热，散热效率会受到空气、气流、温度的影响。在变流器的内部箱体中，包括了牵引控制装置、流器功率模块等单元，而且每节车厢当中也设置了一台牵引变流器。当出现温度信号异常时，就可以及时地上报模块温度异常情况。

2实施策略

根据动车组的实际运行工况和变流器工作情况，要想提高动车组的安全性，就应当对变流器模块安全性能进行监控，这样也可以为后续故障检测维护提供有效数据，同时还可以评估变流器的可靠性和实际使用寿命。在具体设计过程中，使用分层分布式变流器，能够实现温度的智能测控，也能够实时地报警，实现了模块温度、在线监控、采集、显示等功能。当温度超过了预设值时，就可以立即报警。使用既有温度检测模块，不仅可是实现温度的实时监控，也可以实现模块温度的实时监控，当出现超温预警时，可以及时地上报故障信息，并快速地封锁牵引。系统主要由三层子系统构成。第一，是下位机层。主要是由各温度传感器，还有采集接头构成的。具有方便接入，测量精度较高，成本较低的特点，能够实现多点同步温采集。在进行温度信息传输时，可以引入CRC进行校验，有效地提高了数据精度。温度传感器是三个引脚组成，在进行连接时，可以将引脚连接到任意一个数字引脚上。并通过总线进行数据信息交换，同时还可以测量温度情况。第二，是中间层。使用的是分布式控制策略，这种方式不改变原有的温度采集模式，只是通过单片机进行自身扩展，对于模块的超温故障情况，可以进行精确判断，并且对温度情况可以进行实时的在线监控。使用单片机进行处理时，模块温度和报警逻辑可以进行以下设置。在设置温度阈值时，将温度区间设置成为-10℃70℃，如果温度在这个范围内变化，属于正常的温度状态，如果超出了这个问题，就应当立即报警。在这个过程中，也要计算温度斜率和曲线，也就是温度变化率，能够准确地确定具体范围。在进行逻辑运算时，计数器的记录温度如果超过了阈值时间，也要立即进行超温报警。第三，是液晶显示方式。目前模块使用的是循环显示的数据方式，这种显示方式可以实时地显示当前温度和位置，以及具体的记录时间，当温度出现异常时，LCD屏可以及时地锁定模块，并且表示当前的温度数据，同时进行高亮显示。当处于超温状态时，蜂鸣器会发出鸣响，用这样的方式进行超温报警。当蜂鸣器鸣响以后，应当按动复位按钮，或者是重新上电以后再复位，与此同时也要保存温度数据。在实际使用过程中，未来提高系统性能，也要注意其他因素的影响，对系统的运行情况进行实时地监控，才能有效地提高系统性能，及时地发现异常情况，避免安全问题的发生。

3相关情况分析

在进行温度实时监控时，要先确定具体的监控方案，尤其是动车组在上线运营时，能够进行全程的在线监控，这样可以为后续分析打下良好的基础。在实际工作中运用软件对历史数据和温度情况分析筛选，可以拟合出特征曲线，然后再测试方案的有效性。在测试时要选择夏季的高温天气，在这个时间段测试，能充分地提现实际情况。但是要去除模块的供断电情况，以及异常显示的信息，这样才能更好地分析各模块温升和变化曲线。通过分析可以知道，当动车组处于满负荷运行状态下，整流器功率模块的最高温度是53℃，而逆变器的功率模块最高温度是52℃，牵引控制装置的最高温度是31℃，接地电流的最高温度是51℃。各模块的温度变化情况都能实时地显示，没有出现温度监测失效情况，也没有发生其他的次生故障。进行监控时使用的方案，不仅能对温度进行实时的在线监控，而且系统结构也比较简易，具有很强的抗干扰能力，兼容性非常的高，适用于各种动车组的温度检测。在确定监测方案时，也要确保模块的安全性，及时地排除隐患故障，一旦发现问题及时地锁定异常模块，从而极大地缩短了故障诊断时间，及时地进行维护。在不变更原有采集装置的基础上，也可以选择既有设备相同的方式和既有设备兼容，使用分路采集方式记录温度信号，要确保牵引变流器机箱和内部环境是匹配的，运用一体化设计方式，使用低压直流电源和板卡共地模式，不需要额外配置电源。进行系统升级时，也不需要重新装置。对印刷电路板结构应当进行封装，工装的外壳部分，采用但是绝缘材料，在外表面要预留测试孔。焊接应当牢靠，而且方便携带，这样才能易于测量，这样的方式内阻就不会影响到温度值换算。通过设定采集板卡的温度范围，可监控范围内的温度变化情况。由于检测的范围较大，所以需要具有较高的精度。

结束语：

为了更好地解决了模块温度高的故障情况，避免信息缺陷带来的影响，可以通过分析故障数据情况来锁定其中的某一模块，这样的方式极大地方便了系统检修和维护作业，有效地提高了温度异常故障的处置效率，确保了运行的稳定安全。

参考文献：

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